CN208135783U - 机械防碰装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种机械防碰装置，其包括有传动装置、刹车装置和计量装置，传动装置传动连接计量装置和绞车滚筒，绞车滚筒转动实现绞车钢丝绳的收放，而绞车滚筒转动过程中通过传动装置带动计量装置转动，绞车滚筒的转动量传递给计量装置，计量装置在所获得的转动量达到一定数值时向刹车装置传递动作指令，刹车装置依据动作指令限制绞车滚筒的转动。在钻井过程中，可以利用该机械防碰装置控制绞车钢丝绳的收放量，能够根据作业工况即时调整绞车钢丝绳的收放量，操作便捷、安全可靠。

Description

机械防碰装置

技术领域

本实用新型涉及钻井设备领域，具体而言，涉及一种机械防碰装置。

背景技术

钻机用绞车常使用两种装置来实现绞车的急停，避免大钩碰撞井架顶部天车或底部钻台，造成井场事故。

第一种方式，使用电子式防碰撞装置，即绞车滚筒轴头安装电子传感器，通过测量绞车滚筒轴的旋转圈数，来获取绞车钢丝绳的收放信息，从而控制大钩的极限位置，实现防碰的目的，通常情况下这种设备价格高，且在实际运用过程中，由于井场环境恶劣，电子产品容易失效且安装维修不方便，因此电子式防碰撞装置存在着造价高、可靠性不好、环境适应性不强等不足。

第二种方式，绞车顶部安装天车防碰阀，当绞车滚筒缠绳达到一定高度时，触碰天车防碰阀，这是紧急刹车气缸动作，实现紧急制动，但这种方式只能实现天车防碰，不能实现钻台防碰，功能不全。

发明人在研究中发现，传统的钻井系统在防碰结构设计上至少存在如下缺点：

目前在石油钻机游吊上使用的机械防碰设备只有过卷防碰和天车防碰，这两者都是针对游吊系统提升时的上碰限位保护，不能实现对游吊系统在下放到钻台面时进行防碰保护。钻机游吊系统只有依赖电子防碰实现下放时的防碰保护，一旦电控系统失效，游吊就可能会发生下砸事故。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种机械防碰装置，以改善传统的钻井系统的防碰结构单一、安全性差的问题。

本实用新型的实施例是这样实现的：

基于上述目的，本实用新型提供了一种机械防碰装置，其包括有：

传动装置，所述传动装置的动力输入部用于与绞车滚筒连接；

刹车装置，所述刹车装置用于限制所述绞车滚筒的转动；

以及计量装置，所述计量装置包括有计量盘、转动轴、按钮阀、第一限位件以及第二限位件，所述转动轴安装在所述计量盘上，所述转动轴与所述计量盘同轴设置；所述第一限位件和所述第二限位件安装在所述计量盘上，所述第一限位件沿所述计量盘的径向向外凸出所述计量盘的外圆面，所述第二限位件沿所述计量盘的径向向外凸出所述计量盘的外圆面，所述第一限位件与所述计量盘滑动连接，所述第一限位件与所述计量盘的滑动方向沿所述计量盘的周向；所述按钮阀同时位于所述第一限位件的最外沿的转动路径上和第二限位件的最外沿的转动路径上；所述传动装置的动力输出部安装在所述转动轴上，所述传动装置用于将所述绞车滚筒的扭矩传递给所述计量盘并带动所述计量盘转动，所述计量盘转动过程中，所述按钮阀与所述第一限位件或者所述第二限位件接触时向所述刹车装置传递动作指令，所述刹车装置依据所述动作指令限制所述绞车滚筒的转动。

在本实用新型较佳的实施例中，所述外圆面上设置有第一滑动槽，所述第一滑动槽的槽深沿所述计量盘的径向向内，所述第一滑动槽的长度方向沿所述计量盘的周向延伸，所述第一限位件滑动安装在所述第一滑动槽内。

在本实用新型较佳的实施例中，所述第一滑动槽为燕尾槽。

在本实用新型较佳的实施例中，所述第一滑动槽为T型槽。

在本实用新型较佳的实施例中，所述第一限位件包括第一安装座、第一抵接凸起以及第一紧固螺钉，所述第一抵接凸起安装在所述第一安装座上，所述第一抵接凸起沿所述计量盘的径向凸出所述计量盘的外圆面，所述第一安装座滑动设置在所述第一滑动槽中，所述第一紧固螺钉螺接在所述第一安装座上，所述第一紧固螺钉的端部能够抵接在所述第一滑动槽的槽底壁上。

在本实用新型较佳的实施例中，所述第一安装座远离所述第一抵接凸起的板面上设置有滚轮，所述滚轮行走在所述第一滑动槽中。

在本实用新型较佳的实施例中，所述第一限位件还包括弹性复位件，所述弹性复位件安装在所述计量盘与所述第一安装座之间，所述弹性复位件令所述第一安装座具有朝向所述第一滑动槽的槽底壁滑动的运动趋势。

在本实用新型较佳的实施例中，所述弹性复位件为弹簧。

在本实用新型较佳的实施例中，所述传动装置包括第一链轮、第二链轮以及链条，所述第一链轮与所述绞车滚筒同轴设置，所述第二链轮与所述转动轴同轴设置，所述链条张紧在所述第一链轮和所述第二链轮外。

基于上述目的，本实用新型提供了一种机械防碰装置，其包括有：

传动装置，所述传动装置的动力输入部用于与绞车滚筒连接；

刹车装置，所述刹车装置用于限制所述绞车滚筒的转动；

以及计量装置，所述计量装置包括有计量盘、转动轴、按钮阀、第一限位件以及第二限位件，所述转动轴安装在所述计量盘上，所述转动轴与所述计量盘同轴设置；所述第一限位件和所述第二限位件安装在所述计量盘上，所述第一限位件沿所述计量盘的径向向外凸出所述计量盘的外圆面，所述第二限位件沿所述计量盘的径向向外凸出所述计量盘的外圆面，所述第一限位件和第二限位件中的至少一个与所述计量盘滑动连接，其滑动方向沿所述计量盘的周向；所述按钮阀同时位于所述第一限位件的最外沿的转动路径上和第二限位件的最外沿的转动路径上；所述传动装置的动力输出部安装在所述转动轴上，所述传动装置用于将所述绞车滚筒的扭矩传递给所述计量盘并带动所述计量盘转动，所述计量盘转动过程中，所述按钮阀与所述第一限位件或者所述第二限位件接触时向所述刹车装置传递动作指令，所述刹车装置依据所述动作指令限制所述绞车滚筒的转动。

本实用新型实施例的有益效果是：

综上所述，本实用新型实施例提供了一种机械防碰装置，其结构简单合理，便于制造加工，安装与使用方便，同时，在钻井过程中，可以利用该机械防碰装置控制绞车钢丝绳的收放量，能够根据作业工况即时调整绞车钢丝绳的收放量，操作便捷、安全可靠。具体如下：

本实施例提供的机械防碰装置，其包括有传动装置、刹车装置和计量装置，传动装置传动连接计量装置和绞车滚筒，绞车滚筒转动实现绞车钢丝绳的收放，而绞车滚筒转动过程中通过传动装置带动计量装置转动，绞车滚筒的转动量传递给计量装置，计量装置在所获得的转动量达到一定数值时向刹车装置传递动作指令，刹车装置依据动作指令限制绞车滚筒的转动。实际工作过程中，按需调整第一限位件和第二限位件之间的距离，第一限位件和第二限位件之间的弧线距离为绞车钢丝绳收放的长度，初始状态使按钮阀靠近第一限位件，绞车滚筒转动进行绞车钢丝绳的释放，绞车滚筒转动通过传动装置带动计量盘转动，第一限位件远离按钮阀转动，第二限位件靠近按钮阀转动，当绞车滚筒释放钢丝绳的长度达到预设值时，此时第二限位件接触按钮阀，第二限位件触动按钮阀，按钮阀向刹车装置传递动作指令，刹车装置依据动作指令限制绞车滚筒的转动，从而停止绞车滚筒对钢丝绳的释放动作，该机械防碰装置及时准确的将钢丝绳释放至指定位置，保证钢丝绳上所吊物体不会因为超出释放量而发生碰撞的危害。同理，要回收钢丝绳时，绞车滚筒反向转动，同时带动传动装置以及计量装置进行反向转动，此时第一限位件逐渐向按钮阀靠近，第二限位件逐渐远离按钮阀，当绞车滚筒上的钢丝绳回收量满足工况要求时，其第一限位件正好转动到按钮阀所在位置，第一限位件触动按钮阀，按钮阀向刹车装置传递动作指令，刹车装置依据动作指令限制绞车滚筒的转动，从而停止绞车滚筒对钢丝绳的回收动作，能够及时准确的将钢丝绳回收至指定位置，保证钢丝绳上所吊物体不会因为超出回收量而发生碰撞的危害。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例的机械防碰装置的工作示意图；

图2为本实用新型实施例的机械防碰装置的计量装置的示意图；

图3为本实用新型实施例的机械防碰装置的第一限位件的示意图；

图4为本实用新型实施例的机械防碰装置的计量盘与第一限位件的侧向剖视图。

图标：100－传动装置；110－第一链轮；120－第二链轮；130－链条；200－绞车滚筒；300－计量装置；310－计量盘；311－第一滑动槽；320－转动轴；330－按钮阀；340－第一限位件；341－第一安装座；342－第一抵接凸起；343－滚轮；344－第一紧固螺钉；345－弹性复位件；350－第二限位件。

具体实施方式

目前在石油钻机游吊上使用的机械防碰设备只有过卷防碰和天车防碰，这两者都是针对游吊系统提升时的上碰限位保护，不能实现对游吊系统在下放到钻台面时进行防碰保护。钻机游吊系统只有依赖电子防碰实现下放时的防碰保护，一旦电控系统失效，游吊就可能会发生下砸事故。

鉴于此，发明人设计了一种机械防碰装置，在钻井过程中，可以利用该机械防碰装置控制绞车钢丝绳的收放量，能够根据作业工况即时调整绞车钢丝绳的收放量，操作便捷、安全可靠。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例

请参阅图1，本实施例提供了一种机械防碰装置，其包括有传动装置100、刹车装置(图中未示出)和计量装置300，传动装置100的动力输入部用于与绞车滚筒200连接。刹车装置用于限制绞车滚筒200的转动。计量装置300包括有计量盘310、转动轴320、按钮阀330、第一限位件340以及第二限位件350，转动轴320安装在计量盘310上，转动轴320与计量盘310同轴设置；第一限位件340和第二限位件350安装在计量盘310上，第一限位件340沿计量盘310的径向向外凸出计量盘310的外圆面，第二限位件350沿计量盘310的径向向外凸出计量盘310的外圆面，第一限位件340与计量盘310滑动连接，第一限位件340与计量盘310的滑动方向沿计量盘310的周向；按钮阀330同时位于第一限位件340的最外沿的转动路径上和第二限位件350的最外沿的转动路径上；传动装置100的动力输出部安装在转动轴320上，传动装置100用于将绞车滚筒200的扭矩传递给计量盘310并带动计量盘310转动，计量盘310转动过程中，按钮阀330与第一限位件340或者第二限位件350接触时向刹车装置传递动作指令，刹车装置依据动作指令限制绞车滚筒200的转动。

实际工作过程中，可以通过操作第一限位件340的位置来按需调整第一限位件340和第二限位件350之间的距离，第一限位件340和第二限位件350之间的距离确定后固定第一限位件340，第一限位件340和第二限位件350之间的弧线距离为绞车钢丝绳收放的长度，初始状态使按钮阀330靠近第一限位件340，绞车滚筒200转动进行绞车钢丝绳的释放，绞车滚筒200转动通过传动装置100带动计量盘310转动，第一限位件340远离按钮阀330转动，第二限位件350靠近按钮阀330转动，当绞车滚筒200释放钢丝绳的长度达到预设值时，此时第二限位件350接触按钮阀330，第二限位件350触动按钮阀330，按钮阀330向刹车装置传递动作指令，刹车装置依据动作指令限制绞车滚筒200的转动，从而停止绞车滚筒200对钢丝绳的释放动作，该机械防碰装置及时准确的将钢丝绳释放至指定位置，保证钢丝绳上所吊物体不会因为超出释放量而发生碰撞的危害。同理，要回收钢丝绳时，绞车滚筒200反向转动，同时带动传动装置100以及计量装置300进行反向转动，此时第一限位件340逐渐向按钮阀330靠近，第二限位件350逐渐远离按钮阀330，当绞车滚筒200上的钢丝绳回收量满足工况要求时，其第一限位件340正好转动到按钮阀330所在位置，第一限位件340触动按钮阀330，按钮阀330向刹车装置传递动作指令，刹车装置依据动作指令限制绞车滚筒200的转动，从而停止绞车滚筒200对钢丝绳的回收动作，能够及时准确的将钢丝绳回收至指定位置，保证钢丝绳上所吊物体不会因为超出回收量而发生碰撞的危害。

请参阅图1和图2，本实施例中，可选的，计量盘310为圆形盘，便于加工制造，且工作平稳可靠。在计量盘310上设置有弧线形的刻度线，便于调整第一限位件340和第二限位件350之间的距离，调节时更加方便准确。

本实施例中，可以将第二限位件350也设置为与计量盘310滑动连接的结构，即第一限位件340和第二限位件350中的至少一个与计量盘310为滑动连接，这样，调整更加方便灵活，其中一个限位件无法调整时，另一个限位件可以调整。

本实施例中，可选的，在计量盘310的外圆面上设置有第一滑动槽311和第二滑动槽，第一滑动槽311和第二滑动槽的结构可以相同，因此，本实施例中为了避免叙述重复累赘，仅对第一滑动槽311进行详细说明。

第一滑动槽311的槽深沿所述计量盘的径向向内，第一滑动槽311的长度方向沿计量盘的周向延伸，第一限位件340滑动安装在第一滑动槽311内。进一步的，第一滑动槽311可以是燕尾槽、T型槽等。

应当理解，第一限位件340和第二限位件350分别滑动设置在第一滑动槽311和第二滑动槽中，当第一限位件340和第二限位件350中只有一个与计量盘310滑动连接时，只需要设置对应的一个滑动槽即可。

请参阅图3，本实施例中，第一限位件340包括有第一安装座341、第一抵接凸起342、滚轮343以及两颗第一紧固螺钉344，第一抵接凸起342安装在第一安装座341上，第一抵接凸起342沿计量盘的径向凸出计量盘的外圆面，第一抵接凸起342沿垂直于第一安装座341的板面且在第一安装座341上的投影位于第一安装座341内，第一安装座341与第一抵接凸起342大致呈T形状，第一安装座341滑动设置在第一滑动槽311中，两颗第一紧固螺钉344螺接在第一安装座341上，分别位于第一抵接凸起342两侧，第一紧固螺钉344的端部能够抵接在第一滑动槽311的槽底壁上。滚轮343安装在第一安装座341的远离第一抵接凸起342的板面上，滚轮343行走在第一滑动槽311的槽底。通过旋拧第一紧固螺钉344，可以将第一安装座341紧固在计量盘310上，显然，旋松第一紧固螺钉344，可以调节第一安装座341的位置，进而调整第一限位件340的位置。通过设置滚轮343的结构，摩擦力小，调节更加方便。

请参阅图4，进一步的，第一限位件340还包括弹性复位件345，弹性复位件345安装在计量盘与第一安装座341之间，弹性复位件345令第一安装座341具有朝向第一滑动槽311的槽底壁滑动的运动趋势。通过设置弹性复位件345，保证滚轮343与第一滑动槽311的槽底接触，滑动方便。

可选的，弹性复位件345为弹簧。

本实施例中，第二限位件350的结构与第二限位件350的结构相同，即第二限位件350包括有第二安装座、第二抵接凸起以及两颗第二紧固螺钉。第二抵接凸起安装在第二安装座上，第二抵接凸起沿计量盘的径向凸出计量盘的外圆面，第二抵接凸起沿垂直于第二安装座的板面且在第二安装座上的投影位于第二安装座内，第二安装座与第二抵接凸起大致呈T形状，第二安装座滑动设置在第二滑动槽中，两颗第二紧固螺钉螺接在第二安装座上，分别位于第二抵接凸起两侧，第二紧固螺钉的端部能够抵接在第二滑动槽的槽底壁上。

本实施例中，传动装置100包括第一链轮110、第二链轮120以及链条130，第一链轮110与绞车滚筒200同轴设置，第二链轮120与转动轴320同轴设置，链条130张紧在第一链轮110和第二链轮120外。第一链轮110的直径小于第二链轮120的直径，实现减速传动。

本实施例中，按钮阀330为现有技术，采用现有的触动开关即可。

本实施例中，刹车装置采用现有结构即可，例如，盘式制动器。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机械防碰装置，其特征在于，其包括有：

传动装置，所述传动装置的动力输入部用于与绞车滚筒连接；

刹车装置，所述刹车装置用于限制所述绞车滚筒的转动；

以及计量装置，所述计量装置包括有计量盘、转动轴、按钮阀、第一限位件以及第二限位件，所述转动轴安装在所述计量盘上，所述转动轴与所述计量盘同轴设置；所述第一限位件和所述第二限位件安装在所述计量盘上，所述第一限位件沿所述计量盘的径向向外凸出所述计量盘的外圆面，所述第二限位件沿所述计量盘的径向向外凸出所述计量盘的外圆面，所述第一限位件与所述计量盘滑动连接，所述第一限位件与所述计量盘的滑动方向沿所述计量盘的周向；所述按钮阀同时位于所述第一限位件的最外沿的转动路径上和第二限位件的最外沿的转动路径上；所述传动装置的动力输出部安装在所述转动轴上，所述传动装置用于将所述绞车滚筒的扭矩传递给所述计量盘并带动所述计量盘转动，所述计量盘转动过程中，所述按钮阀与所述第一限位件或者所述第二限位件接触时向所述刹车装置传递动作指令，所述刹车装置依据所述动作指令限制所述绞车滚筒的转动。

2.根据权利要求1所述的机械防碰装置，其特征在于，所述外圆面上设置有第一滑动槽，所述第一滑动槽的槽深沿所述计量盘的径向向内，所述第一滑动槽的长度方向沿所述计量盘的周向延伸，所述第一限位件滑动安装在所述第一滑动槽内。

3.根据权利要求2所述的机械防碰装置，其特征在于，所述第一滑动槽为燕尾槽。

4.根据权利要求2所述的机械防碰装置，其特征在于，所述第一滑动槽为T型槽。

5.根据权利要求3或者4所述的机械防碰装置，其特征在于，所述第一限位件包括第一安装座、第一抵接凸起以及第一紧固螺钉，所述第一抵接凸起安装在所述第一安装座上，所述第一抵接凸起沿所述计量盘的径向凸出所述计量盘的外圆面，所述第一安装座滑动设置在所述第一滑动槽中，所述第一紧固螺钉螺接在所述第一安装座上，所述第一紧固螺钉的端部能够抵接在所述第一滑动槽的槽底壁上。

6.根据权利要求5所述的机械防碰装置，其特征在于，所述第一安装座远离所述第一抵接凸起的板面上设置有滚轮，所述滚轮行走在所述第一滑动槽中。

7.根据权利要求6所述的机械防碰装置，其特征在于，所述第一限位件还包括弹性复位件，所述弹性复位件安装在所述计量盘与所述第一安装座之间，所述弹性复位件令所述第一安装座具有朝向所述第一滑动槽的槽底壁滑动的运动趋势。

8.根据权利要求7所述的机械防碰装置，其特征在于，所述弹性复位件为弹簧。

9.根据权利要求1所述的机械防碰装置，其特征在于，所述传动装置包括第一链轮、第二链轮以及链条，所述第一链轮与所述绞车滚筒同轴设置，所述第二链轮与所述转动轴同轴设置，所述链条张紧在所述第一链轮和所述第二链轮外。

10.一种机械防碰装置，其特征在于，其包括有：

传动装置，所述传动装置的动力输入部用于与绞车滚筒连接；

刹车装置，所述刹车装置用于限制所述绞车滚筒的转动；

以及计量装置，所述计量装置包括有计量盘、转动轴、按钮阀、第一限位件以及第二限位件，所述转动轴安装在所述计量盘上，所述转动轴与所述计量盘同轴设置；所述第一限位件和所述第二限位件安装在所述计量盘上，所述第一限位件沿所述计量盘的径向向外凸出所述计量盘的外圆面，所述第二限位件沿所述计量盘的径向向外凸出所述计量盘的外圆面，所述第一限位件和第二限位件中的至少一个与所述计量盘滑动连接，其滑动方向沿所述计量盘的周向；所述按钮阀同时位于所述第一限位件的最外沿的转动路径上和第二限位件的最外沿的转动路径上；所述传动装置的动力输出部安装在所述转动轴上，所述传动装置用于将所述绞车滚筒的扭矩传递给所述计量盘并带动所述计量盘转动，所述计量盘转动过程中，所述按钮阀与所述第一限位件或者所述第二限位件接触时向所述刹车装置传递动作指令，所述刹车装置依据所述动作指令限制所述绞车滚筒的转动。