石油钻机用可翻转式液压吊卡的制作方法

本实用新型属于石油钻井和修井装备技术领域，涉及一种石油钻机用可翻转式液压吊卡。

背景技术：

吊卡作为石油钻采关键设备之一，其功能主要用于起下钻柱作业。目前，较常见的吊卡形式为手动机械式，且一种吊卡只能适应相应规格型号管柱的起下作业需要，适应性不够；现有液压吊卡无法翻转，不能与动力猫道配合处理钻具，无法实现钻柱自动化排放的实际使用需求；在生产过程中由于全手工作业，工人劳动强度大，要依靠1-2名钻台工和井架工对吊卡进行启闭，工作安全性得不到保证，严重制约了钻、修井效率；油田用户对自动化程度较高，安全性较高的管柱处理系统的需求日益增高。

上述作业方式存在的主要问题是：1)手动机械式吊卡无法翻转液压吊卡，并配合动力猫道提升钻具，不能完成钻柱的自动送入作业需要；2)适应钻具范围小，作业效率低下，无法满足油田现场的使用需求。3)需要多人配合完成排放钻具工作，工作效率低，钻工劳动强度非常大，操作人员安全风险高，具有较大的危险性。综上所述，设计可翻转的液压吊卡势在必行。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种石油钻机用可翻转式液压吊卡，解决了手动机械式吊卡无法翻转，并配合动力猫道提升钻具，不能完成钻柱的自动送入作业需要；适应钻具范围小，作业效率低下，无法满足油田现场的使用需求；需要多人配合完成排放钻具工作，工作效率低，操作者劳动强度大，安全不容易保证，具有较大危险性的问题。

本实用新型所采用的技术方案是，一种石油钻机用可翻转式液压吊卡，包括连杆机构、可换补芯机构、双保险锁紧机构和旋转机构，

所述的旋转机构包括液压吊卡翻转机构和夹持架总成，

其中的液压吊卡翻转机构的结构是，包括支架体，在支架体下部两侧分别设置有旋转油缸及吊臂挡板，旋转油缸的缸体与支架体固定为一体，旋转油缸的输出轴穿过支架体与旋转过渡头一端固定连接，旋转过渡头另一端的转臂与吊臂挡板固定连接；

其中的夹持架总成的结构是，包括夹持架，夹持架固定在支架体的上部，夹持架两边安装板内侧分别设置有一个顶板，每个顶板内侧分别安装有一个橡胶垫；每侧的一个顶板连接有两个调节螺栓，各个调节螺栓穿过安装板之外设置有防松螺母。

本实用新型的石油钻机用可翻转式液压吊卡，其特征还在于：

连杆机构的结构是，包括锁舌驱动油缸和活门驱动油缸，锁舌驱动油缸缸体端头和活门驱动油缸缸体法兰连接在一起；锁舌驱动油缸的活塞杆端头与耳板Ⅰ外铰接点传动连接，耳板Ⅰ内铰接点与连杆Ⅰ一端头铰接，连杆Ⅰ另一端头通过盘式杠杆与连杆Ⅱ一端铰接，连杆Ⅱ另一端与锁舌体连接；锁舌驱动油缸的活塞杆端头另外通过耳板Ⅱ与连杆Ⅲ一端传动连接，连杆Ⅲ另一端与盘式杠杆铰接；活门驱动油缸的活塞杆端头通过耳板Ⅲ与连杆Ⅳ一端铰接，连杆Ⅳ另一端与左、右吊卡活门传动连接。

可换补芯机构的结构是，包括补芯衬套，补芯衬套为四瓣结构，四瓣补芯衬套的内孔呈360°全包围结构；每瓣补芯衬套通过一个补芯定位销固定在吊卡主体上，在每个补芯定位销外露端均设置有一个补芯锁销总成。

双保险锁紧机构的结构是，包括杠杆销轴Ⅰ，杠杆销轴Ⅰ一端与补芯衬套开合接触，杠杆销轴Ⅰ另一端与杠杆一端接触，杠杆另一端与杠杆销轴Ⅱ接触，杠杆销轴Ⅱ设置有弹簧。

本实用新型的有益效果是：1)适用陆地钻机和海洋钻井平台起吊系统使用，能够配合顶驱及动力猫道完成钻具由地面到井口的全自动送入作业；2)通过远程操控连杆机构，完成吊卡活门及锁舌体的自动开合作业；3)双保险锁紧机构，有效防止吊卡在作业中途由于误操作或吊卡震荡而打开活门，减少安全事故的发生；4)通过可换补芯机构，卡持、提升不同规格管柱，适应钻具范围更广；5)结构新颖，操作方便，安全可靠，自动化程度高；同时，通过远程操作，降低了操作人员的劳动强度，提高了操作人员的安全性，大大提高了工作效率。

附图说明

图1为本实用新型连杆机构的结构示意图；

图2为本实用新型可换补芯机构的结构示意图；

图3为本实用新型双保险锁紧机构示意图；

图4为本实用新型旋转机构中翻转驱动装置示意图；

图5为本实用新型旋转机构中夹持架总成示意图。

图中，1.锁舌驱动油缸，2.活门驱动油缸，3.耳板Ⅰ，4.耳板Ⅱ，5.连杆Ⅰ，6.盘式杠杆，7.连杆Ⅱ，8.连杆Ⅲ，9.连杆Ⅳ，10.耳板Ⅲ，11.补芯衬套，12.补芯定位销，13.补芯锁销总成，14.锁舌体，15.杠杆销轴Ⅰ，16.杠杆，17.弹簧，18.杠杆销轴Ⅱ，19.支架体，20.旋转油缸，21.旋转过渡头，22.挡板，23.安全绳总成，24.夹持架，25.调节螺栓，26.防松螺母，27.顶板，28.橡胶垫，29.吊环。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型的液压吊卡结构，包括用于双液缸驱动的连杆机构、可换补芯机构、用于锁舌及杠杆自锁的双保险锁紧机构和旋转机构四部分。

参照图1，连杆机构的结构是，包括锁舌驱动油缸1和活门驱动油缸2，锁舌驱动油缸1缸体端头和活门驱动油缸2缸体法兰连接在一起；锁舌驱动油缸1的活塞杆端头与耳板Ⅰ3外铰接点传动连接，耳板Ⅰ3内铰接点与连杆Ⅰ5一端头铰接，连杆Ⅰ5另一端头通过盘式杠杆6与连杆Ⅱ7一端铰接，连杆Ⅱ7另一端与锁舌体14连接；锁舌驱动油缸1的活塞杆端头另外通过耳板Ⅱ4与连杆Ⅲ8一端传动连接，连杆Ⅲ8另一端与盘式杠杆6铰接；活门驱动油缸2的活塞杆端头通过耳板Ⅲ10与连杆Ⅳ9一端铰接，连杆Ⅳ9另一端与左、右吊卡活门传动连接，即锁舌驱动油缸1和活门驱动油缸2分别通过耳板Ⅰ3、耳板Ⅱ4和耳板Ⅲ10与吊卡主体实现控制连接。

参照图2，可换补芯机构的结构是，包括补芯衬套11，补芯衬套11为四瓣结构，四瓣补芯衬套11的内孔呈360°全包围结构，且内径可以制作为不同规格，以便适应不同规格管柱的起下作业需要；每瓣补芯衬套11通过一个补芯定位销12固定在吊卡主体上，在每个补芯定位销12外露端均设置有一个补芯锁销总成13；为防止补芯衬套11在工作过程中发生脱落，更换补芯衬套11时，必须将补芯锁销总成13解锁(朝外拉出锁块)，完全露出补芯定位销12后，再拆卸拿开补芯定位销12后，才可更换各个补芯衬套11。

参照图3，双保险锁紧机构的结构是，包括杠杆销轴Ⅰ15，杠杆销轴Ⅰ15一端与补芯衬套11开合接触，杠杆销轴Ⅰ15另一端与杠杆16一端接触(或铰接)，杠杆16另一端与杠杆销轴Ⅱ18接触(或铰接)，杠杆销轴Ⅱ18设置有弹簧17，弹簧17的预张力使得杠杆销轴Ⅱ18始终压在杠杆16上。

补芯衬套11安装到位后，将杠杆销轴Ⅰ15下压杠杆16一端，杠杆16另一端上翘，上抬杠杆销轴Ⅱ18与锁舌体14开合接触，杠杆销轴Ⅱ18挡住锁舌体14时，将锁舌体14定位锁紧；如果取开补芯衬套11后，杠杆销轴Ⅰ15解除对杠杆16的下压力时，杠杆16另一端失去上翘动力，弹簧17的预张力使得杠杆销轴Ⅱ18向下离开锁舌体14，杠杆销轴Ⅱ18下移退出与锁舌体14的接触，锁舌体14处于自由解锁状态。

吊卡主体和活门工作时，补芯衬套11将下压力传递到杠杆销轴Ⅰ15上，通过杠杆16压缩弹簧17，使杠杆销轴Ⅱ18上翘挡住锁舌体14，防止吊卡主体在作业中途自动打开。

参照图4、图5，旋转机构包括液压吊卡翻转机构和夹持架总成，

液压吊卡翻转机构的结构是，包括支架体19，在支架体19下部两侧分别设置有旋转油缸20及吊臂挡板22，旋转油缸20的缸体与支架体19固定为一体，旋转油缸20的输出轴穿过支架体19与旋转过渡头21一端固定连接，旋转过渡头21另一端的转臂与吊臂挡板22固定连接；

夹持架总成的结构是，包括夹持架24，夹持架24固定在支架体19的上部，夹持架24两边安装板内侧分别设置有一个顶板27，每个顶板27内侧分别安装有一个橡胶垫28；每侧的一个顶板27连接有两个调节螺栓25，各个调节螺栓25穿过安装板之外设置有防松螺母26。

旋转油缸20也可以是其他结构形式具有同样提供旋转扭矩功效的机构。

当吊环29呈八字形状时，通过调节螺栓25使得两侧的顶板27及橡胶垫28夹紧吊环29，使支架体19及液压吊卡翻转机构固定于吊环29上，并使得支架体19保持竖直，防止旋转油缸20输出轴受弯曲应力。拧紧防松螺母26防止调节螺栓25脱落，支架体19通过安全绳总成23与吊环29连接，防止吊卡翻转驱动装置坠落；旋转油缸20提供旋转扭矩，通过旋转过渡头21传递到吊臂挡板22，吊臂挡板22与液压吊卡(主体)固定连接，从而使液压吊卡跟随旋转。

本实用新型的工作过程是：

1、打开吊卡活门：

1.1)控制锁舌驱动液缸1活塞杆缩回，耳板Ⅰ3、连杆Ⅰ5、盘式杠杆6、连杆Ⅱ7依顺序动作，连杆Ⅱ7带动锁舌体14移位，将锁舌体14打开；

1.2)控制锁舌驱动液缸1活塞杆伸张，同时控制活门驱动油缸2活塞杆缩回，耳板Ⅱ4和连杆Ⅲ8、耳板Ⅲ10和连杆Ⅳ9同时动作，左、右吊卡活门打开。

吊卡活门关闭动作与活门打开动作相反。

2、吊卡旋转：通过液压吊卡翻转机构使液压吊卡旋转，且通过夹持架总成调节支架体19保持竖直，防止旋转油缸20输出轴受弯曲应力。

本实用新型的装置，主要用于起下钻柱作业，还能够配合顶驱及动力猫道完成钻具由地面到井口的全自动送入作业；通过远程控制锁舌驱动油缸1和活门驱动油缸2的伸缩，实现左、右吊卡活门及锁舌体14的开合作业；通过更换补芯衬套11，实现处理范围更广的钻具；吊卡内部设有双保险锁紧机构，避免因震动等原因导致锁舌体解锁，造成安全事故。无需过多钻台工，只需操作人员在控制室操作即可完成起、下钻作业。