[发明专利]一种新型铁钻工支承臂及包含该支承臂的铁钻工

说明书

    技术领域

本发明涉及石油钻井机械领域，特别涉及一种新型铁钻工支承臂及包含该支承臂的铁钻工。

背景技术

在石油钻井行业，接单根和起下钻对于钻井工人来讲是一个重复而有繁重的工作。目前石油钻机常常配置钻杆动力钳（简称大钳）等来拆接钻杆柱的螺纹接头。这就需要将大钳等设备从井口到鼠洞、存储位等位置频繁移动。但是这些设备通常重量都比较大，而且井口周围空间又非常拥挤，搬运这些设备时常常会造成人员和设备的事故。

过去常用的一种方式是用安装在钻台轨道上的滑车将大钳等设备从存储位移动到井口。这种方法的弊端是安装在钻台上的轨道有时会影响钻台人员的行走安全性，而且一套导轨只能对应一个目标位置，为了适应多个目标位置，通常会布置多套导轨，这样占用的钻台面积又会非常大。

还有一种方法是使用伸缩臂来带动大钳到达多个目标位置。这个方式最大的问题就是占用钻台空间非常大。

第三种方法是单臂悬挂大钳的方式。将大钳安装在C型支架里面，支架上端挂在某结构上，该结构可以旋转，这种结构的问题是大钳的姿态不好控制，而且该支承结构的变幅能力很有限，即大钳的工作半径有限，井口的空间就不能有效的让出来。

第四种方法是双平行四边形机构，液压缸驱动第一个平行四边形，第二个平行四边形在关节部位的短连杆、双齿轮或者滚轮滑道等机构的驱动下随着第一个平行四边形机构同时展开或缩回。这种机构的问题是油缸在第一个平行四边形处，油缸受力较大。大钳安装在第二个平行四边形处，大钳的运动轨迹不是一条直线，最大工作半径处高度降低较多。

目前随着对钻台面要求空间的提高，一种工作时半径大、存储时结构紧凑占用钻台面积小的大钳或铁钻工支承臂成为一种常用需求。

所述大钳和带动大钳移动的臂即构成了铁钻工，铁钻工目前已广泛应用于石油钻井行业中，主要用来处理各种钻井用螺纹接头管具的上卸扣。随着科技的发展和行业的要求，对铁钻工的要求越来越高。钻机搬家过程中，要求铁钻工结构紧凑、安装拆卸方便、适于运输。同时由于不同钻机钻台面尺寸及台面布置的差异，要求铁钻工具有足够的工作半径，同时能适应不同的钻台面要求。在实际操作中，要求夹持范围大，上、卸扣时不会出现打滑现象，上卸扣能一次完成，对钻具损伤小，钳头总成能够适用于一定范围的接头高度，旋扣器具有较高的旋扣扭矩。

现有的铁钻工普遍存在以下问题：上、卸扣转角小，需要重复多次才能完成上、卸扣；夹持部分对钻具损伤大；旋扣扭矩小；钻具对中性不好；工作范围往往和外形尺寸成正比，运输不方便。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种工作时半径大、存储时结构紧凑占用钻台面积小的支承臂，以及使用该支承臂的，工作时半径大、存储时结构紧凑占用钻台面积小，上、卸扣转角大，可一次完成上、卸扣，对钻具损伤小，旋扣扭矩大，安装拆卸方便求的一种铁钻工。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种新型铁钻工支承臂，其包括：

关节架，其为钢结构件，位于所述支承臂中部；

两组连杆，其分别铰接在所述关节架的左、右两侧，两组连杆的另一端分别铰接所述铁钻工的大钳基础、钳头总成，单组的连杆至少包括上、下连杆，单组内的所述上、下连杆分别至少包括1对连杆，所述关节架、单组的连杆与所述大钳基础、钳头总成均分别形成若干个相互平行的竖直平面内的平行四边形连杆机构；

驱动装置，其安装于所述关节架上，分别通过连杆与所述两组连杆的中部铰接，能够驱动所述两组连杆下端相互靠近或远离。

采用该结构，在关节架两侧都形成平行四边形的连杆机构，其受力处在关节架上，位于支承臂中部，使支承臂的最大长度得到很好的扩展，扩大工作时的半径，同时缩回时以两组连杆相互靠近的方式，存储时结构紧凑占用钻台面积小。

作为本发明的优选方案，所述两组连杆包括上、下连杆，其分别包括左上连杆、右上连杆、左下连杆、右下连杆，左上连杆与左下连杆平行，右上连杆与右下连杆平行，所述右下连杆能够调节长度。

可根据需要调节右下连杆长度，通过调节右下连杆的长度来调整钳头总成的俯仰角度，用于调整大钳基础不垂直于钻台时钳头总成的水平度，从而保证钳头总成的姿态不变，沿着平行于钻台的一条直线运动。

作为本发明的优选方案，所述驱动装置包括：

油缸，其固定安装于关节架上，数量与所述单组的上连杆数量相同；

短连杆，其成对设置，对数和所述油缸数量相同，一端分别铰接在所述上连杆上，另一端与油缸的活塞杆铰接；