[发明专利]一种井架排管装置

说明书

技术领域

本发明属于一种石油钻机和修井机辅助设备，具体用于抓取管柱和使管柱自动按照预设路线排列。

背景技术

近年以来，自动化作业、生产安全以及人身安全越来越受到油田行业的重视，如何提高作业的自动化程度和工作效率、提高作业安全条件、改善油田作业工人的劳动强度，成为油田行业的一个重点工作。正是在这种大环境下，发明了该排管装置，提高了自动化程度，并替代了井架操作工人的工作，消除了在井架工作中最危险的一个工种。该排管装置也代表了石油行业向自动化、智能化发展的趋势。

发明内容

本发明的技术难点在于提供一种自动化程度高、操作便捷灵活、易于推广应用的井架二层台排管装置。该装置能提升钻机或修井机的科技技术水平，并提高工作效率，降低劳动强度和工作危险性。

为了解决上述技术问题，本发明的设计方案如下：该发明包括两个X向主平行四边形侧支架，两个Y向滑轨马达，一个回转机构，一个Y向滑动座，一个Y向滑轨，一个Z向伸缩机构，一个液压机械臂，一个液压抓取装置，两个Y向伸缩油缸，两个啮合齿轮，自动排管控制系统，液压动力单元。X向主平行四边形侧支架与Y向滑轨用销轴铰接在一起，组成基本框架，Y向滑动座安装在Y向滑轨上，在Y向滑轨马达的驱动下滑动；回转机构固定在Y向滑动座上方，带动Z向伸缩机构180度往复旋转；Z向伸缩机构可以在Z向进行上下伸缩，液压机械臂连接在Z向伸缩机构的下方，在液压油缸的作用下可以进行X向和Z向两个方向的动作，液压抓取装置铰接在液压机械臂下面，可以抓取钻杆、套管等管柱；Y向伸缩油缸连接X向主平行四边形侧支架和井架二层台，带动所述X向主平行四边形侧支架沿X向摆动；自动排管控制系统控制排管轨迹，并对于出现的危险进行报警；液压动力单元可以放置在任何地方，给液压部件提供足够的动力。

本发明采用了稳定的四边形结构作为执行结构的骨架，保证了强度，提高了安全性；结合了机械、液压、电气等技术为一体，可按照设置的程序实现精确、自动的抓管、排管过程，并可以随时转到手动控制。排管装置安装在二层平台的上面，通过二层平台，可以很容易的到达排管装置的任何部位进行安装维修及更换零部件。

附图说明

图1是本发明的机构示意图，

图2是图1 的左视图，

图3是图1 的俯视图，

图4是液压抓取装置的机构示意图，

图5 是图4左视图，

图6是回转机构的机构示意图，

图7 是Y向滑动座和Y向滑轨的机构示意图，

图8是Z向伸缩机构的机构示意图，

图9是液压机械机构的机构示意图。

图中： 1—X向主平行四边形侧支架，2—Y向滑轨马达，3—回转机构，301—传感器护套，302—角度传感器，303—连接轴，304—回转油缸，305—支撑护套，306—载荷传感器，307—承重法兰，308—承重轴承，309—上连接体，4—Y向滑动座，401—定位轴，402—滚轮，403—安装座，404—减磨块，405—定位块，5—Y向滑轨，501—啮合齿条，502—衬块，503—导轨，6—Z向伸缩机构，601—油缸，602—滑动套，603—外固定套，604—定位套Ⅰ，605—下封套，606—定位套Ⅱ，607—下连接体，7—液压机械臂，701-铰接板，702-液压油缸，703-后转臂，704-前转臂，8—液压抓取装置，801—固定板Ⅰ，802—可拆卸夹持块，803—限位块，804—固定板Ⅱ，805—连接板，806—夹持座，807—浮动V型导向块，808—锁紧套，809—固定销，810—摩擦定位块，811—压紧弹簧，812—液压缸柱塞Ⅰ，813液压缸柱塞Ⅱ，814—液压缸缸体，815—滑动导轨，9—Y向伸缩油缸，10—井架二层台，11—啮合齿轮。

具体实施方式：

如图1、图2和图3所示，该排管装置本身又有多个分组件组成：由二个油缸提供动力的一个主平行四边形机构作为主载荷平台，主要来完成X 方向的运动；由一个油缸提供动力的次平行四边形机构来完成将钻杆摆放到井口位置或从井口位置抓取钻杆，其运动为X 方向；齿轮齿条移动机构，来完成Y方向的运动；管子操纵机构，完成Z方向的运动，用于升降钻杆，包括一个动力夹钳，来夹住钻杆；一个角旋转装置，安装在移动平台上，来完成180度的旋转运动，将管子从面向二层平台转到面向井口方向或者从面向井口方向旋转至面向二层平台方向。

三个坐标轴的运动定义如下：

X轴定义为二层平台中心线，

Y轴定义为沿二层平台的管子排放方向，