[发明专利]替代井口人工操作的修井作业机械化系统

摘要

一种替代井口人工操作的修井作业机械化系统。主要解决现有修井井口作业时不能实现机械化与自动化的问题。本发明将开口型动力钳、动力卡瓦、运送管柱的吊卡以及运送动力钳的移动机构一体化，动力钳包括主钳和背钳，安装在移动机构上，吊卡通过大钩连接在井架上，移动机构上层为工作机，下层为底座，两层之间可以相对运动，动力钳安装在上层，上层的顶部有一扶正机械手，用以在上卸管柱的时候调整位置，通过移动机构完成上卸管柱时的动力钳的移动，移动机构顶部有扶正机械手，与吊卡相配合在上卸管柱时移动管柱。本发明提高了上卸管柱的自动化程度，以及上卸管柱时管柱移动位置的精确度，提高了经济效益。

主权项

1、一种替代井口人工操作的修井作业机械化系统，其主体分为上、下两部分结构，分别称为移动工作机(3)和底座(4)，此移动工作机(3)和底座(4)之间为滑动配合；其中，所述移动工作机(3)上垂直固定有一对动力主钳(1)和动力背钳(2)；动力主钳(1)和动力背钳(2)均为开口型，之间安放减震弹簧；所述动力主钳(1)外部为壳体结构，内部包括驱动机构、卡紧机构、制动机构、换向机构、变速机构以及对缺口机构；所述驱动机构，包括主钳液压马达(24)、主钳驱动机构主动轴(55)、主钳驱动机构主动齿轮(56)、主钳驱动机构空套小齿轮(57)、主钳驱动机构空套阶梯齿轮(58)、主钳驱动机构从动大齿轮(59)、主钳驱动机构从动小齿轮(60)、主钳驱动机构从动轴(61)、主钳驱动机构1号小惰轮(62)、主钳驱动机构1号大惰轮(71)、主钳驱动机构1号惰轮轴(63)、主钳驱动机构2号惰轮(64)以及主钳驱动机构2号惰轮轴(65)；其中，主钳液压马达(24)通过螺栓连接在主钳壳体的上部，主钳驱动机构主动轴(55)的上端铣有内花键，与主钳液压马达(24)相配合以传递扭矩；主钳驱动机构主动轴(55)穿过主钳壳体固定，在此轴上依次有主钳驱动机构空套小齿轮(57)、主钳驱动机构主动齿轮(56)和主钳驱动机构空套阶梯齿轮(58)，其中，主钳驱动机构主动齿轮(56)通过花键与主钳驱动机构主动轴(55)连接；主钳驱动机构从动轴(61)亦固定于主钳壳体上，主钳驱动机构从动大齿轮(59)和主钳驱动机构从动小齿轮(60)均为空套齿轮，主钳驱动机构从动大齿轮(59)和主钳驱动机构从动小齿轮(60)依次连接于主钳驱动机构从动轴(61)上；主钳驱动机构1号惰轮轴(63)亦固定在主钳壳体上，该轴上通过平键依次连接主钳驱动机构1号小惰轮(62)和主钳驱动机构1号大惰轮(71)；主钳驱动机构2号惰轮轴(65)亦安装在主钳壳体上，上面连接有主钳驱动机构2号惰轮(64)；主钳驱动机构空套小齿轮(57)与主钳驱动机构从动大齿轮(59)外啮合，主钳驱动机构从动大齿轮(59)与主钳驱动机构1号小惰轮(62)啮合，主钳驱动机构1号小惰轮(62)通过键连接将扭矩传递到主钳驱动机构1号惰轮轴(63)，主钳驱动机构1号惰轮轴(63)通过平键将扭矩传递到主钳驱动机构1号大惰轮(71)，主钳驱动机构1号大惰轮(71)同时与卡紧机构中的主钳卡紧机构大齿轮(54)和主钳驱动机构从动小齿轮(60)啮合，主钳驱动机构从动小齿轮(60)与主钳驱动机构2号惰轮(64)啮合，主钳驱动机构2号惰轮(64)与卡紧机构中的主钳卡紧机构大齿轮(54)啮合，完成动力的传动，此对啮合为慢速挡；主钳驱动机构空套阶梯齿轮(58)与主钳驱动机构从动小齿轮(60)外啮合，主钳驱动机构从动小齿轮(60)同时与主钳驱动机构2号惰轮(64)和主钳驱动机构1号大惰轮(71)啮合；主钳驱动机构2号惰轮(64)和主钳驱动机构1号大惰轮(71)同时与卡紧机构中的主钳卡紧机构大齿轮(54)啮合，完成动力的传动，该对啮合为快速挡；所述卡紧机构包括圆周上带有一处缺口的主钳卡紧机构大齿轮(54)、具有坡板嵌入槽的主钳卡紧机构卡紧架(76)、主钳卡紧机构坡板(77)、主钳卡紧机构磙子(78)、主钳卡紧机构磙子架(79)以及牙板主钳卡紧机构(80)，其中，主钳卡紧机构坡板(77)通过螺栓连接在主钳卡紧机构大齿轮(54)的内表面上；主钳卡紧机构磙子(78)通过销轴连接在主钳卡紧机构磙子架(79)内，主钳卡紧机构牙板(80)通过挡销连接在主钳卡紧机构磙子架(79)的前端，由主钳卡紧机构磙子(78)、主钳卡紧机构磙子架(79)以及主钳卡紧机构牙板(80)组成的机构称为卡紧块；主钳卡紧机构卡紧架(76)上左右各有一通槽，呈对称分布，所述卡紧块安放在此通槽中；所述主钳卡紧机构卡紧架(76)固定于主钳卡紧机构大齿轮(54)内，所述主钳卡紧机构坡板(77)与主钳卡紧机构大齿轮(54)内的坡板嵌入槽相配合；所述制动机构，包括带缺口的圆盘(22)、主钳换向机构转向挡块(70)、制动片(66)、摩擦片(67)、主钳制动机构1号连接件(81)、主钳制动机构2号连接件(82)以及上耐磨片(68)和下耐磨片(69)；所述摩擦片(67)的下部有一圆弧槽，内侧有内花键，圆盘(22)后部有一个圆形槽和两个通槽，主钳换向机构转向挡块(70)的一半安放在该圆形槽内，另一半则处于摩擦片(67)的圆弧槽内；所述主钳制动机构2号连接件(82)通过螺栓连接在主钳壳体上，下耐磨片(69)连接在主钳制动机构2号连接件(82)上，主钳制动机构1号连接件(81)连接在主钳制动机构2号连接件(82)上，上耐磨片(68)连接在主钳制动机构1号连接件(81)上；所述制动片(66)连接在摩擦片(67)上，该制动片的外侧有一段处在上耐磨片(68)和下耐磨片(69)之间，所述制动片(66)的上表面与上耐磨片(68)相接触，下表面与则与下耐磨片(69)相接触；所述制动机构用来对卡紧架(76)制动，摩擦片(67)通过内花键与卡紧架(76)上部的外花键配合；所述换向机构，包括主钳转向柄(26)、主钳转向块(27)以及主钳转向件(23)，主钳转向件(23)的前端有一圆形槽，并在一侧有一开口，主钳转向件(23)通过螺栓连接在制动片(66)上，主钳转向块(27)穿过制动片(66)和摩擦片(67)前端的圆形槽扣在所述主钳换向机构转向挡块(70)的上半部分上，主钳转向柄(26)通过销轴连接在主钳转向块(27)上部；所述变速机构，包括主钳换挡机构内齿轮(32)、主钳换挡机构拨叉(30)、主钳换挡机构滚子(31)、主钳换挡机构拨叉杆(25)、主钳换挡机构限位块(29)以及主钳换挡机构限位挡块(28)，主钳换挡机构拨叉(30)后部有一圆柱结构，圆柱中间有一通孔，主钳换挡机构拨叉(30)通过此通孔安装在主钳换挡机构拨叉杆(25)上，主钳换挡机构滚子(31)通过螺栓连接在主钳换挡机构拨叉(30)前端，左右各一个，主钳换挡机构限位块(29)穿过主钳换挡机构拨叉(30)后部的圆柱侧面连接在主钳换挡机构拨叉杆(25)上，主钳换挡机构内齿轮(32)外侧面有凹槽，主钳换挡机构拨叉(30)前端的主钳换挡机构滚子(31)与主钳换挡机构内齿轮(32)的外侧面凹槽相配合，主钳换挡机构限位挡块(28)中间有一圆孔；主钳换挡机构限位挡块(28)通过螺栓连接在主钳壳体上，主钳换挡机构限位块(29)处在主钳换挡机构限位挡块(28)中间的圆孔中；所述对缺口机构，包括主钳对缺口装置导轨(21)、主钳对缺口装置带伸出杆的可移动机构(20)、主钳对缺口装置连杆(18)、主钳对缺口装置液压缸活塞(19)以及主钳对缺口装置液压缸(17)，其中，所述主钳对缺口装置导轨(21)的上部开有一通槽，主钳对缺口装置带伸出杆的可移动机构(20)安放在主钳对缺口装置导轨(21)的通槽内，所述主钳对缺口装置带伸出杆的可移动机构(20)前端的伸出杆穿过主钳壳体伸入到所述圆盘(22)的通槽内，主钳对缺口装置连杆(18)的一端通过销轴与主钳对缺口装置带伸出杆的可移动机构(20)的后部铰接，另一端则与主钳对缺口装置液压缸活塞(19)铰接；其中，主钳卡紧机构大齿轮(54)安装在主钳壳体内，主钳对缺口装置导轨(21)通过螺栓连接在主钳壳体上，带缺口的圆盘(22)通过螺栓连接在主钳卡紧机构大齿轮(54)上；主钳换挡机构内齿轮(32)在与主钳驱动机构主动齿轮(56)啮合的同时，沿垂直轴线上下移动时可分别与主钳驱动机构空套小齿轮(57)啮合或者与主钳驱动机构空套阶梯齿轮(58)相啮合；所述动力背钳(2)外部亦为壳体，包括背钳侧盖板(33)，背钳上盖板(34)，背钳液压马达(88)位于背钳后部，在壳体内包括背钳液压缸(83)、背钳齿条(84)、背钳传动轴(85)、背钳传动大齿轮(86)以及背钳传动小齿轮(87)以及背钳换向机构(35)和具有背钳卡紧大齿轮(89)的卡紧机构，其中背钳液压缸(83)固定在背钳壳体上，背钳液压缸中的活塞与背钳齿条(84)连接，背钳传动轴(85)固定在动力背钳壳体上，背钳传动轴(85)上固定有背钳传动大齿轮(86)和背钳传动小齿轮(87)，所述背钳卡紧大齿轮(89)由上述齿轮齿条机构带动；所述底座(4)由支架和动力卡瓦(7)组成；所述动力卡瓦(7)包括卡瓦座(13)、卡瓦块(14)以及卡瓦驱动机构；所述卡瓦座(13)的外侧有四个伸出臂，伸出臂的侧面用于卡瓦和底座配合的定位面，内部轮廓为锥面，用来容纳卡瓦块(14)，卡瓦座底端有螺栓孔，用来连接井口法兰；所述卡瓦驱动机构由卡瓦液压缸(52)、卡瓦三段连杆机构(49)组成，卡瓦液压缸(52)通过铰接连接在卡瓦座(13)的伸出臂上，卡瓦液压缸活塞(53)与卡瓦三段连杆机构(49)之间以及卡瓦三段连杆机构和卡瓦块(14)之间也通过铰接连接；所述底座(4)的支架中间有一方孔，通过方孔内表面与动力卡瓦(7)的四个伸出臂的侧面配合，底座顶部两侧有滑道与上一层的移动工作机(3)连接构成滑动副。