CN216554663U - 一种动力猫道滑车随动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种动力猫道滑车随动装置，涉及石油钻井设备技术领域，动力猫道滑车随动装置包括云梁、滑车、液压马达和溢流阀组件，所述滑车适于沿所述云梁移动，所述液压马达的第一油口连接第一油管路，所述液压马达的第二油口连接第二油管路，所述液压马达与所述滑车驱动连接以驱动滑车驱移动，所述溢流阀组件分别连接所述第一油管路和所述第二油管路。解决现有的滑车的速度难以与吊卡上提或下放的速度匹配的问题。

Description

一种动力猫道滑车随动装置

技术领域

本实用新型涉及石油钻井设备技术领域，具体而言，涉及一种动力猫道滑车随动装置。

背景技术

石油钻修机在钻修井作业时，需要运送钻柱(由多个管柱组成)到钻台面，比较常见且自动化程度较高的运送钻柱方式是采用动力猫道将管柱运送到钻台面。其中送钻柱装置安装在动力猫道内部，可以携带管柱从地面到钻台面。为避免管柱的丝扣滑动时损坏，一般在送钻柱装置上面安装有滑动小车，滑动小车可以将管柱推动沿送钻柱装置的云梁(一种导轨)滑动到井口位置。

总体来说，滑动小车配合管柱的移动可分为三种工况：

工况一：如前所述，管柱的末端放置在滑动小车上，管柱的另一端放置在云梁上，此工况下，滑动小车推动管柱移动至井口位置，也即是钻台面处；

工况二：此工况是一个下管操作，需要将管柱放下至井内，即吊卡接到滑动小车送过来的管柱，然后需要将管柱上提至竖直状态，之后才能将竖直状态的管柱下放至井内，在上提管柱的过程中，需要滑动小车向前移动(向着钻台面的方向)以保证滑动小车不与管柱末端脱离，进而避免管柱损坏；

工况三：此工况是一个起管操作，需要将井内的管柱上提后再由滑动小车移走，即吊卡将从井内上提后的管柱的末端放置在滑动小车上，然后吊卡下移配合滑动小车后退(远离钻台面的方向)直至管柱的另一端重新放置在云梁上。

但是，在前述后两种工况中，吊卡的速度是变化的，且吊卡是竖直方向上移动的，管柱的末端是沿云梁移动的，也就是吊卡的速度与管柱末端的移动速度是非线性的，导致现有用于放置管柱末端的滑动小车的速度难以与吊卡速度匹配。

实用新型内容

本实用新型旨在解决现有的滑车的速度难以与吊卡上提或下放的速度匹配的问题。

为解决上述问题，本实用新型提供了一种动力猫道滑车随动装置，包括云梁、滑车、液压马达和溢流阀组件，所述滑车适于沿所述云梁移动，所述液压马达的第一油口连接第一油管路，所述液压马达的第二油口连接第二油管路，所述液压马达与所述滑车驱动连接以驱动滑车移动，所述溢流阀组件分别连接所述第一油管路和所述第二油管路。

本实用新型提供的一种动力猫道滑车随动装置，相较于现有技术，具有但不局限于以下有益效果：

液压马达的第一油口可是液压马达的A油口，液压马达的第二油口可以是液压马达的B油口，在滑车配合管柱移动的多个工况中，可以通过调节溢流阀组件的溢流压力的大小，以调节进入液压马达的油液的油压的大小，进而调节液压马达的输出扭矩大小，如此，在吊卡下放管柱或上提管柱的过程中，能够保证滑车的速度与吊卡的速度匹配，实现滑车与管柱末端的随动。

另外，本实用新型提供的动力猫道滑车随动装置，结构简单，占用空间小，不仅适用于空间较大的钻井猫道，也能够适用于较为紧凑的修井猫道，并且能够保证滑车与管柱的随动效果优良。

进一步地，动力猫道滑车随动装置还包括进油管路、回油管路和第一换向阀，所述第一换向阀的一端分别与所述第一油管路和所述第二油管路连接，所述第一换向阀的另一端分别与所述进油管路和所述回油管路连接，所述第一换向阀适于使所述第一油管路与所述回油管路和所述进油管路中的一个连通，所述第一换向阀还适于使所述第二油管路与所述回油管路和所述进油管路中的另一个连通。

进一步地，所述第一换向阀为三位四通电磁换向阀。

进一步地，所述溢流阀组件包括电比例溢流阀，所述电比例溢流阀的两端分别与所述第一油管路以及所述第二油管路连通。

进一步地，所述溢流阀组件包括第二换向阀、第一定值溢流阀和第二定值溢流阀，所述第二换向阀的一端与所述第一油管路连通，所述第一定值溢流阀的一端以及所述第二定值溢流阀的一端分别与所述第二换向阀的另一端连接，所述第一定值溢流阀的另一端以及所述第二定值溢流阀的另一端分别与所述第二油管路连通，其中，所述第二换向阀适于将所述第一定值溢流阀的一端或所述第二定值溢流阀的一端与所述第一油管路连通。

进一步地，所述第二换向阀为三位四通电磁换向阀。

进一步地，动力猫道滑车随动装置还包括倾角传感器，所述倾角传感器设置在所述云梁上用于检测所述云梁与水平方向的夹角。

进一步地，动力猫道滑车随动装置还包括补油单向阀，所述补油单向阀的进油口与所述回油管路连通，所述补油单向阀的出油口与所述第二油管路连通。

进一步地，所述液压马达适于驱动所述滑车滚动行走于所述云梁。

进一步地，动力猫道滑车随动装置还包括传力结构，所述液压马达通过所述传力结构与所述滑车连接，所述液压马达适于通过所述传力结构驱动所述滑车滑动行走于所述云梁。

附图说明

图1为本实用新型实施例的动力猫道滑车随动装置的滑车在云梁上配合的示意性结构图；

图2为本实用新型实施例的动力猫道滑车随动装置的一种液压原理图；

图3为本实用新型实施例的动力猫道滑车随动装置的另一种液压原理图。

附图标记说明：

1-云梁，2-滑车，3-液压马达，4-第一油管路，5-第二油管路，6-进油管路，7-回油管路，8-第一换向阀，9-电比例溢流阀，10-第二换向阀，11-第一定值溢流阀，12-第二定值溢流阀，13-倾角传感器，14-补油单向阀。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”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，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。

而且，附图中Z轴表示竖向，也就是上下位置，并且Z轴的正向(也就是Z轴的箭头指向)表示上，Z轴的负向(也就是与Z轴的正向相反的方向)表示下；附图中X轴表示纵向，也就是前后位置，并且X轴的正向(也就是X轴的箭头指向)表示前，X轴的负向(也就是与X轴的正向相反的方向)表示后。

同时需要说明的是，前述Z轴、X轴表示含义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。

石油钻修机在钻修井作业时，需要运送钻柱(由多个管柱组成)到钻台面，比较常见且自动化程度较高的运送钻柱方式是采用动力猫道将管柱运送到钻台面。其中送钻柱装置安装在动力猫道内部，可以携带管柱从地面到钻台面。为避免管柱的丝扣滑动时损坏，一般在送钻柱装置上面安装有滑动小车，滑动小车可以将管柱推动沿送钻柱装置的云梁(一种导轨)滑动到井口位置。

总体来说，滑动小车配合管柱的移动可分为三种工况：

工况一：如前所述，管柱的末端放置在滑动小车上，管柱的另一端放置在云梁上，此工况下，滑动小车推动管柱移动至井口位置，也即是钻台面处；

工况二：此工况是一个下管操作，需要将管柱放下至井内，即吊卡接到滑动小车送过来的管柱，然后需要将管柱上提至竖直状态，之后才能将竖直状态的管柱下放至井内，在上提管柱的过程中，需要滑动小车向前移动(向着钻台面的方向)以保证滑动小车不与管柱末端脱离，进而避免管柱损坏；

工况三：此工况是一个起管操作，需要将井内的管柱上提后再由滑动小车移走，即吊卡将从井内上提后的管柱的末端放置在滑动小车上，然后吊卡下移配合滑动小车后退(远离钻台面的方向)直至管柱的另一端重新放置在云梁上。

但是，在前述后两种工况中，吊卡的速度是变化的，且吊卡是竖直方向上移动的，管柱的末端是沿云梁移动的，也就是吊卡的速度与管柱末端的移动速度是非线性的，导致现有用于放置管柱末端的滑动小车的速度难以与吊卡速度匹配；

例如，在工况二中，如果滑动小车速度过慢，那么滑动小车跟不上吊卡上提管柱的速度，滑动小车就会与管柱末端脱离，如果滑动小车速度过快，则滑动小车就会将管柱从吊卡中向上顶出，可能与井架发生刮碰。在第三工况中，如果滑动小车下移后退的速度过快，则会与管柱末端脱离，如果速度过慢，则管柱被动地会向上脱出吊卡。其中，无论滑动小车速度过快还是过慢，都无法与管柱保持随动关系。

基于上述问题，参见图1和图2，本实用新型实施例的一种动力猫道滑车随动装置，包括云梁1、滑车2、液压马达3和溢流阀组件，所述滑车2适于沿所述云梁1移动，所述液压马达3的第一油口(液压马达3的A油口)连接第一油管路4，所述液压马达的第二油口(液压马达3的B油口)连接第二油管路5，所述液压马达3适于为所述滑车2的移动提供滑车驱动力，即所述液压马达3与所述滑车2驱动连接以驱动所述滑车2移动，所述溢流阀组件分别连接所述第一油管路4和所述第二油管路5。其中，液压马达的A油口为进油口，液压马达的B油口为回油口。

在本实施例中，液压马达3的第一油口可是液压马达的A油口，液压马达3的第二油口可以是液压马达的B油口，在滑车2配合管柱移动的多个工况中，可以通过调节溢流阀组件的溢流压力的大小，以调节进入液压马达3的油液的油压的大小，进而调节液压马达3的输出扭矩大小，如此，在吊卡下放管柱或上提管柱的过程中，能够保证滑车2的速度与吊卡的速度匹配，实现滑车2与管柱末端的随动。

另外，本实施例的动力猫道滑车随动装置，结构简单，占用空间小，不仅适用于空间较大的钻井猫道，也能够适用于较为紧凑的修井猫道，并且能够保证滑车2与管柱的随动效果优良。

下面对本本实施例的动力猫道滑车随动装置在不同工况时的原理进行示例性说明：

工况一：滑车2运输管柱至运送至钻台面位置的过程中，这时管柱的末端是放在滑车2上，管柱的另一端放在云梁1上的，液压马达3的A油口通入高压油以实现液压马达3的旋转输出，液压马达3的旋转输出为滑车2向上移动提供滑车驱动力，此时将溢流阀组件的压力值调节至最大，进而保证液压马达3的输出扭矩足够大，进而保证滑车驱动力能够大于滑车2加管柱的重力在倾斜方向上的分力与摩擦阻力之和，也就是保证该滑车驱动力能够推动管柱沿云梁1上移直至钻台面位置。

工况二：滑车2将管柱推送至钻台面位置后，用吊卡勾住管柱远离滑车2的一端，此时，管柱与云梁1不再接触，之后，将溢流阀组件调节溢流压力至P1，进而减小进入液压马达3的A油口的油压，从而减小滑车驱动力，使滑车2的重力在倾斜方向上的分力与滑车2的摩擦阻力之和等于滑车驱动力，此时随着吊卡上提管柱直至竖直的过程中，管柱的末端与滑车2之间的摩擦力会带动滑车2跟随管柱移动。

其中，滑车2的重力在倾斜方向上的分力与滑车2的摩擦阻力之和等于滑车驱动力，可以用公式表达为：F1＝G*sinA+μG*cosA，继而可通过此工况下所需的F1大小的滑车驱动力得出液压马达3的A油口的所需溢流压力P1＝2*π*F1*i/q/η，其中，G为滑车重量，μ为摩擦系数，F为滑车所需驱动力，也就是前述的滑车驱动力，i为滑车推力与液压马达扭矩转换传动比，q为液压马达的排量，η为液压马达的机械效率，A为云梁与水平方向的夹角。需要说明的是，上述的各参数均是预设值，且上述公式也是本领域现有公式，本实施例不涉及计算方法的改进，而是在于结构上的改进，比如，所述溢流阀组件分别连接所述第一油管路4和所述第二油管路5。

工况三：在吊卡下放管柱时，通过溢流阀组件调节溢流压力至P2，此时滑车2需要跟随吊卡的下放而下移，虽然液压马达3的A油口的油压大于液压马达3的B油口的油压，但是在滑车2的重力下，会使液压马达3被动反转，为避免滑车2下移速度过快、无法匹配吊卡下放管柱的速度而与管柱末端脱离，通过溢流阀组件调节溢流压力至P2，进而通过进入液压马达的A油口的油压而调节液压马达3反转的转速，进而使滑车驱动力与滑车下移的摩擦阻力之和等于滑车重力在倾斜方向上的分力，此时管柱末端与滑车2之间的摩擦力会推动滑车2下移，不会出现滑车2与管柱脱离的情况。

其中，滑车驱动力与滑车2下移的摩擦阻力之和等于滑车2重力在倾斜方向上的分力，可以用公式表达为：F2＝G*sinA-μG*cosA，继而可通过此工况下所需的F2大小的滑车驱动力得出液压马达3的A油口的所需溢流压力P2＝2*π*F2*i*η/q。

本实施例提供的动力猫道滑车随动装置，结构简单，占用空间小，不仅适用于空间较大的钻井猫道，也能够适用于较为紧凑的修井猫道，并且能够保证滑车与管柱的随动效果优良。

参见图2，可选地，动力猫道滑车随动装置还包括进油管路6、回油管路7和第一换向阀8，所述第一换向阀8的一端分别与所述第一油管路4和所述第二油管路5连接，所述第一换向阀8的另一端分别与所述进油管路6和所述回油管路7连接，所述第一换向阀8适于使所述第一油管路4与所述回油管路7和所述进油管路6中的一个连通，所述第一换向阀8还适于使所述第二油管路5与所述回油管路7和所述进油管路6中的另一个连通。

这里，第一油管路4和第二油管路5通过一个第一换向阀8分别与进油管路6和回油管路7连接，进而，可以使第一油管路4进油或回油，使第二油管路5回油或进油。当第一油管路4进油时，液压马达3的A油口为进油口，液压马达3的B油口为出油口，此时液压马达3是正转的，即滑车2需沿倾斜的云梁1上升时，需要调节第一换向阀8，使第一油管路4进油，第二油管路5回油。

当云梁1为水平后，或者滑车2需要在水平上远离钻台面时，此时，没有滑车2的重力驱动滑车2移动，这时就需要调节第一换向阀8，使第二油管路5进油，第一油管路4回油，使液压马达3不靠滑车2重力进行主动反转。当然，需要说明的是，在本领域中，云梁1通常是倾斜的。

参见图2，可选地，所述第一换向阀8为三位四通电磁换向阀。

这里，进油管路6与第一换向阀8的P口连通，回油管路7与第一换向阀8的T口连通，第一油管路4远离液压马达3的一端与第一换向阀8的A口连通，第二油管路5远离液压马达3的一端与第一换向阀8的B口连通。在工况一和工况二中，第一换向阀8的DT2得电，第一换向阀8工作在右位，在工况三中，第一换向阀8的DT2和DT1均不得电，第一换向阀8工作在如图2所示的中位。

参见图2，可选地，所述溢流阀组件包括电比例溢流阀9，所述电比例溢流阀9的两端分别与所述第一油管路4以及所述第二油管路5连通。

这里，电比例溢流阀9为可调溢流压力的溢流阀，仅通过设置一个电比例溢流阀9，即可满足多个溢流压力的调节，结构简单。

参见图3，可选地，所述溢流阀组件包括第二换向阀10、第一定值溢流阀11和第二定值溢流阀12，所述第二换向阀10的一端与所述第一油管路4连通，所述第一定值溢流阀11的一端以及所述第二定值溢流阀12的一端分别与所述第二换向阀10的另一端连接，所述第一定值溢流阀11的另一端以及所述第二定值溢流阀12的另一端分别与所述第二油管路5连通，其中，所述第二换向阀10适于将所述第一定值溢流阀11的一端或所述第二定值溢流阀12的一端与所述第一油管路4连通。

可选地，所述第二换向阀10为三位四通电磁换向阀。

这里，由于云梁1与水平方向的夹角通常是固定的，因此，各工况所需的溢流压力是一个定值，则可以用一个第二换向阀10与两个定值溢流阀代替前述的电比例溢流阀，节省成本。其中，第一定值溢流阀11的溢流压力为P1，限制液压马达3驱动压力，液压马达3输出扭矩仅用来克服滑车2自重在水平方向上的分力与摩擦力之和；第二定值溢流阀12的溢流压力为P2，为液压马达3反转提供背压，拖扶滑车平稳下滑。

其中，第二换向阀10的P口与第一油管路4连通，第二换向阀10的T口与回油管路7连通，第二换向阀10的A口与第一定值溢流阀11连接，第二换向阀10的B口与第二定值溢流阀12连接。工况一时，第二换向阀10工作在中位，工况二时，第二换向阀10的DT4得电，第二换向阀10工作在下位，第一定值溢流阀11工作，工况三时，第二换向阀10的DT3得电，第二换向阀10工作在上位，第二定值溢流阀12工作。

参见图1，可选地，动力猫道滑车随动装置还包括倾角传感器13，所述倾角传感器13设置在所述云梁1上用于检测所述云梁1与水平方向的夹角。

这里，通过倾角传感器13，可以实施检测云梁1与水平方向的夹角A。除了倾角传感器13外，动力猫道滑车随动装置还可以包括计算装置和控制装置，倾角传感器13检测到角度A后发送给计算装置，由计算装置算出F1、P1以及F2、P2，最终由控制装置控制第一换向阀8、第二换向阀10、电比例溢流阀9，自动化程度更高，工作效率高。

参见图2和图3，可选地，动力猫道滑车随动装置还包括补油单向阀14，所述补油单向阀14的进油口与所述回油管路7连通，所述补油单向阀14的出油口与所述第二油管路5连通。

这里，第一换向阀8和第二换向阀10在实际使用过程中不可避免的存在内泄问题，在第三工况中，电磁换向阀的内泄可能导致液压马达3的B油口吸空，因此设置补油单向阀14，为液压马达3的B油口被动补油，防止吸空。

可选地，所述液压马达3适于提供所述滑车2滚动行走于所述云梁1的所述滑车驱动力，即所述液压马达3适于驱动所述滑车2滚动行走于所述云梁1。

可以理解的是，滑车2滚动行走于云梁1指的是滑车2通过滚轮滚动行走于云梁1。

这里，滑车2可以是滚动行走在云梁1上的，这时，液压马达3可以通过与滚筒驱动连接，滚筒上缠绕有钢丝绳，钢丝绳与滑车2连接；也可以是：液压马达3集成在滑车2上，直接驱动滑车2的滚轮转动。

可选地，动力猫道滑车随动装置还包括传力结构，所述液压马达3通过所述传力结构与所述滑车2连接，所述液压马达3适于提供所述滑车2滑动行走于所述云梁1的所述滑车驱动力，即所述液压马达3适于通过所述传力结构驱动所述滑车2滑动行走于所述云梁1。

滑车2可以是滑动来连接在云梁1上，这时，液压马达3可以通过与滚筒驱动连接，滚筒上缠绕有钢丝绳，钢丝绳与滑车2连接。其中，滚筒与钢丝绳构成前述的传力结构。

术语“第一”和“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”和“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

虽然本实用新型公开披露如上，但本实用新型公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本实用新型公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种动力猫道滑车随动装置，其特征在于，包括云梁(1)、滑车(2)、液压马达(3)和溢流阀组件，所述滑车(2)适于沿所述云梁(1)移动，所述液压马达(3)的第一油口连接第一油管路(4)，所述液压马达(3)的第二油口连接第二油管路(5)，所述液压马达(3)与所述滑车(2)驱动连接以驱动所述滑车(2)移动，所述溢流阀组件分别连接所述第一油管路(4)和所述第二油管路(5)。

2.根据权利要求1所述的动力猫道滑车随动装置，其特征在于，还包括进油管路(6)、回油管路(7)和第一换向阀(8)，所述第一换向阀(8)的一端分别与所述第一油管路(4)和所述第二油管路(5)连接，所述第一换向阀(8)的另一端分别与所述进油管路(6)和所述回油管路(7)连接，所述第一换向阀(8)适于使所述第一油管路(4)与所述回油管路(7)和所述进油管路(6)中的一个连通，所述第一换向阀(8)还适于使所述第二油管路(5)与所述回油管路(7)和所述进油管路(6)中的另一个连通。

3.根据权利要求2所述的动力猫道滑车随动装置，其特征在于，所述第一换向阀(8)为三位四通电磁换向阀。

4.根据权利要求3所述的动力猫道滑车随动装置，其特征在于，所述溢流阀组件包括电比例溢流阀(9)，所述电比例溢流阀(9)的两端分别与所述第一油管路(4)以及所述第二油管路(5)连通。

5.根据权利要求1所述的动力猫道滑车随动装置，其特征在于，所述溢流阀组件包括第二换向阀(10)、第一定值溢流阀(11)和第二定值溢流阀(12)，所述第二换向阀(10)的一端与所述第一油管路(4)连通，所述第一定值溢流阀(11)的一端以及所述第二定值溢流阀(12)的一端分别与所述第二换向阀(10)的另一端连接，所述第一定值溢流阀(11)的另一端以及所述第二定值溢流阀(12)的另一端分别与所述第二油管路(5)连通，其中，所述第二换向阀(10)适于将所述第一定值溢流阀(11)的一端或所述第二定值溢流阀(12)的一端与所述第一油管路(4)连通。

6.根据权利要求5所述的动力猫道滑车随动装置，其特征在于，所述第二换向阀(10)为三位四通电磁换向阀。

7.根据权利要求1所述的动力猫道滑车随动装置，其特征在于，还包括倾角传感器(13)，所述倾角传感器(13)设置在所述云梁(1)上用于检测所述云梁(1)与水平方向的夹角。

8.根据权利要求2所述的动力猫道滑车随动装置，其特征在于，还包括补油单向阀(14)，所述补油单向阀(14)的进油口与所述回油管路(7)连通，所述补油单向阀(14)的出油口与所述第二油管路(5)连通。

9.根据权利要求1所述的动力猫道滑车随动装置，其特征在于，所述液压马达(3)适于驱动所述滑车(2)滚动行走于所述云梁(1)。

10.根据权利要求1所述的动力猫道滑车随动装置，其特征在于，还包括传力结构，所述液压马达(3)通过所述传力结构与所述滑车(2)连接，所述液压马达(3)适于通过所述传力结构驱动所述滑车(2)滑动行走于所述云梁(1)。

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