[发明专利]钻机自动排管机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种钻机自动排管机构，属于机械设计领域。

背景技术

随着我国石油、天然气勘探技术的发展，钻井技术正向深井、超深井方向迈进，对井口自动化程度要求越来越高，特别是在偏远、沙漠、极地的钻井作业更是离不开自动化钻机。目前，我国钻井在起下钻作业中仍然较普遍的采用人工的方式来处理立根，即，当起重设备将钻杆提起到位后，由井口工作人员将当前钻杆脱扣，然后由二层台工作人员和井口工作人员配合，将钻杆垂直摆放在井架上固定位置。工作过程中，需要工作人员与钻杆直接接触，工作条件差，危险性高，工作效率低，尤其是在高温、高寒、缺氧的作业环境中，人工处理管柱立根将严重影响钻井效率。为实现钻杆脱扣后自动排放功能，以取代二层台的井架工，本发明提供了一种钻机自动排管系统，以提高钻井效率，降低作业成本，降低作业风险。

发明内容

本发明以钻机二层台排管作业为应用对象，开发一种可自动抓取钻杆，并将钻杆准确的排放到井架上固定位置。为实现上述目标，本发明采用以下技术方案：

钻机排管机构由水平滑动机构、回转机构、机械臂、机械手构成。

所述的水平滑动机构安装在钻机二层台上，并可带动回转机构、机械臂、机械手及所夹持的钻杆水平方向移动。所述的水平滑动机构由导轨架、连接架、二级伸缩缸、滑动横梁、滑块和导轨构成。所述的导轨架分左右两根，两根导轨架的一端分别与连接架的两端固定，两根导轨架的内侧分别固定一根导轨；所述的滑动横梁两端分别固定两块滑块，滑块上的滚轮置于导轨上的滑槽内。两侧导轨的内侧分别安装一个二级伸缩缸，二级伸缩缸活塞杆的末端通过销轴、铰接架座安装在连接架的一端，二级伸缩缸的底部通过销轴、铰接架座安装在滑动横梁的一端。

所述回转机构安装在滑动横梁的中部，可带动机械臂、机械手及所夹持的钻杆在180^O范围内旋转和定位。所述回转机构由回转机构安装桶、横梁、倾角液压缸、螺旋回转缸、传动轴、轴承、圆螺母、锁紧螺母构成。所述的安装桶内装有螺旋回转缸，螺旋回转缸的输出轴通过法兰与传动轴固定，传动轴为阶梯轴结构，其下部通过轴承安装于回转机构安装桶的底部，轴承通过圆螺母锁紧，传动轴的末端穿过横梁的安装孔，并通过锁紧螺母锁紧。横梁两端的下方分别安装一个铰接架座。倾角液压缸的一端与横梁远端的铰接架座铰接，另一端通过双侧铰接架与上臂铰接。

所述的机械臂可将钻杆送到确定的位置，主要包括上臂、下臂、下伸缩臂、下臂伸缩缸、下臂垂直控制缸。所述上臂为“U”型管状结构，其上端通过铰接架座与横梁近端的铰接架座铰接，下端通过销轴与下臂的上端铰接；所述的下臂为方管结构，其上端与上臂的下端铰接，并固定安装一机械手。所述的下伸缩臂为方管结构，并空套于下臂内，下伸缩臂的底端固定安装一机械手。所述的下臂伸缩缸的底部通过铰接架座与下臂铰接，下臂伸缩缸的活塞杆通过铰接架座与下伸缩臂的底端铰接。

所述的上机械手与下机械手结构完全相同，主要有手抓、齿轮、齿条、手抓缸、手抓缸座、手抓基座、轴承机构、芯轴及手抓外壳构成。所述的手抓、齿轮通过芯轴与轴承机构的轴承连接，芯轴顶端通过螺母锁紧，轴承机构的轴承座通过螺栓与手抓基座固定。两套相同的手抓、齿轮、轴承机构及芯轴构成对称的左、右手抓机构。所述的齿条为双面齿结构，两齿面分别与左、右手抓机构的齿轮啮合，齿条的非齿端与手抓缸的活塞端固定连接。所述的手抓缸底部通过螺栓与手抓缸座固定连接，手抓缸座通过螺栓与手抓基座固定连接。所述的手抓外壳通过螺栓与手抓基座固定连接。

与现有技术相比较，本发明具有以下优点：

1、通过两个手爪抓紧和把持钻杆，下手爪抓紧，上手爪把持，可实现钻杆的提升和稳定。

2、通过导轨机构将钻杆准确地送到摆放位置，易于定位。

3、通过回转机构、上臂、下臂的配合，可实现钻杆的推送入位。

附图说明

图1 自动排管机构主视图

图2自动排管机构左视图

图3自动排管机构俯视图

图4下臂结构剖视图

图5回转机构剖视图

图6 手抓机构主视图

图7 手抓机构俯视图