一种液压浮动及升降旋扣钳的装置的制作方法

[0001]
本发明属于石油机械辅助设备技术领域，具体涉及一种液压浮动及升降旋扣钳的装置。


背景技术：

[0002]
在石油机械的铁钻工作业中，旋扣钳用于两根钻杆被冲扣钳总成卸扣之后或紧扣之前的旋扣。其旋扣过程中，由于两根钻杆公、母螺纹配合旋进或旋出，导致旋扣钳沿垂直方向行程较大，最大可达36mm。目前本领域的铁钻工一般采用弹簧补偿机构来补偿此行程，采取弹簧补偿机构，使用时间长了弹簧会出现松弛，需要更换，其更换过程比较复杂，耗时耗力；且其设计一般无法升降，导致旋扣钳夹持钻具的位置单一，造成对钻杆的伤害集中于一处，综合来看，目前的铁钻工作业中存在现有弹簧补偿机构更换弹簧比较耗时耗力、且旋扣钳总成对钻杆的伤害集中一处的问题。


技术实现要素：

[0003]
本发明的目的是提供一种液压浮动及升降旋扣钳的装置，解决了目前的铁钻工作业中存在现有弹簧补偿机构更换弹簧比较耗时耗力，且对钻杆的伤害集中一处的问题。
[0004]
本发明所采用的技术方案是，
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一种液压浮动及升降旋扣钳的装置，包括旋扣钳总成，旋扣钳总成通过连接架固接滑块，滑块套装于第一导轨内，滑块可沿第一导轨滑动，第一导轨套装于第二导轨内，第一导轨可沿第二导轨滑动，第二导轨固接于底架；
[0006]
还包括升降组件，升降组件包括升降油缸和控制组件，升降油缸的缸杆端头与第一导轨的顶端固接且设置有导向轮，底架与滑块之间配置有柔性连接条，柔性连接条的一端连接滑块、另一端绕过导向轮后连接于底架，升降组件通过柔性连接条带动滑块、从而带动旋扣钳总成升降，第一导轨的底部设置有保护构件，保护构件通过与控制组件的配合对装置进行过载保护。
[0007]
本发明的特点还在于，
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第一导轨为设置为左右两侧的两根滑轨，滑轨为u型槽，第二导轨套装在u型槽的外侧，两根滑轨的上端头通过连接板固接成整体，连接板上设置有导向轮，升降油缸的缸杆端头与连接板固接，保护构件设置于两根滑轨在远离连接板的相应端之间。
[0009]
保护构件包括触碰板，触碰板对应控制组件设置有传感构件。
[0010]
传感构件为行程开关或位移传感器。
[0011]
传感构件为触碰阀。
[0012]
控制组件包括液控平衡阀、蓄能器、传感构件以及配置于升降组件的若干个油路和油口，液控平衡阀连通升降油缸，蓄能器设置于液控平衡阀和升降油缸之间。
[0013]
柔性连接条为链条。
[0014]
本发明的有益效果是，一种液压浮动及升降旋扣钳的装置，采用液压方式实现旋
扣钳的升降及浮动，补偿旋扣钳旋扣时的行程变化；升降旋扣钳总成以适应不同型号的钻具，扩大了铁钻工的适用范围；解决了现有弹簧补偿机构更换弹簧耗时耗力及无法升降对钻杆的伤害集中一处的问题，其结构简单实用，工作稳定可靠，维护保养简单。
附图说明
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图1是本发明一种液压浮动及升降旋扣钳的装置的结构示意图；
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图2是本发明一种液压浮动及升降旋扣钳的装置中液压的原理示意图。图中，1.旋扣钳总成，2.滑块，3.第一导轨，4.第二导轨，5.链条，6.导向轮，7.升降油缸，8.触碰板，9.触碰阀，10.蓄能器，11.液控平衡阀，12.连接架，13.底架。
具体实施方式
[0017]
下面结合附图和具体实施方式对本发明一种液压浮动及升降旋扣钳的装置进行详细说明。
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如图1和图2所示，一种液压浮动及升降旋扣钳的装置，包括旋扣钳总成1，旋扣钳总成1通过连接架12固接滑块2，滑块2套装于第一导轨3内，滑块2可沿第一导轨3滑动，第一导轨3套装于第二导轨4内，第一导轨3可沿第二导轨4滑动，第二导轨4固接于底架13；
[0019]
还包括升降组件，升降组件包括升降油缸7和控制组件，升降油缸7的缸杆端头与第一导轨3的顶端固接且设置有导向轮6，底架13与滑块2之间配置有柔性连接条，柔性连接条的一端连接滑块2、另一端绕过导向轮6后连接于底架，升降组件通过柔性连接条带动滑块2、从而带动旋扣钳总成1升降，第一导轨3的底部设置有保护构件，保护构件通过与控制组件的配合对装置进行过载保护。
[0020]
进一步地，第一导轨3为设置为左右两侧的两根滑轨，滑轨为u型槽，第二导轨4套装在u型槽的外侧，两根滑轨的上端头通过连接板固接成整体，连接板上设置有导向轮6，升降油缸7的缸杆端头与连接板固接，保护构件设置于两根滑轨在远离连接板的相应端之间。
[0021]
进一步地，保护构件包括触碰板8，触碰板8对应控制组件设置有传感构件。
[0022]
进一步地，传感构件为行程开关或位移传感器。
[0023]
进一步地，传感构件为触碰阀9。
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进一步地，控制组件包括液控平衡阀11、蓄能器10、传感构件以及配置于升降组件的若干个油路和油口，液控平衡阀11连通升降油缸7，蓄能器10设置于液控平衡阀11和升降油缸7之间。
[0025]
进一步地，柔性连接条为链条5。
[0026]
下面通过具体的实施例对本发明一种液压浮动及升降旋扣钳的装置进行进一步详细说明。
[0027]
如图1至图2所示，包括旋扣钳总成1，旋扣钳总成1固定在滑块2上，滑块2套装在第一导轨3里，第一导轨3套装在第二导轨4里，第二导轨4固定不动。导向轮6的轮轴固定在第一导轨3顶端。链条5一端与底架13固定连接，绕过导向轮6后另一端与滑块2固定连接。升降油缸7缸杆端头与第一导轨3顶端固定，缸筒端头与底架13连接。触碰板8固定在第一导轨3下端特定位置，触碰阀9固定在底架13的特定位置。蓄能器10安装于液控平衡阀11与升降油缸7之间，并与升降油缸7塞腔连通。
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旋扣钳总成1上升过程：
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图2中b1口供液，升降油缸7塞腔充压充液，缸杆伸出，由于与之缸筒端头连接的底架13固定不动，第一导轨3套装在第二导轨4里，故缸杆伸出会带动与缸杆端头固定的第一导轨3沿着第二导轨4向上运动，轮轴固定在第一导轨3上的导向轮6也随第一导轨3向上运动。链条5一端固定在底架13上，导向轮6随第一导轨3向上运动，绕在导向轮6上的链条5的另一端头会被带动向上运动，进而带动与链条5这一端头固定的旋扣钳总成1上升，旋扣钳总成1的最大上升高度由升降油缸7的最大行程决定。上升停止后，旋扣钳总成1自重与升降油缸7塞腔压力产生的升力保持平衡。
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旋扣钳总成1下降过程：
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图2中油口a1供液，系统作用过程与上述上升过程完全相反，不同之处在于升降油缸7带动第一导轨3下降至一定位置，固定在第一导轨3下端特定位置的触碰板8会与固定在底架13的特定位置的触碰阀9接触，导致触碰阀9换向，封堵a1油口使其无法继续向升降油缸7杆腔供油，从而限定了升降油缸7的下降位置。下降停止后，旋扣钳总成1自重与升降油缸7塞腔压力产生的升力保持平衡。
[0032]
通过上述升降过程及下降过程实施可以实现旋扣钳总成加持钻杆位置的调整。
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旋扣钳旋松钻杆过程：
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作业之初，通过上述两个过程，将旋扣钳总成1调整至合适位置后，旋扣钳总成1夹持着上部钻具旋转退扣。退扣过程中，下部钻杆不动，上部钻杆退扣上升，夹持它的旋扣钳总成1会被其带动上升，与旋扣钳总成1连接的链条5是柔性的，其随着旋扣钳总成1的上升会松弛。此时液控平衡阀11处于关闭状态，升降油缸7杆腔与a1油口沟通，旋扣钳总成1的自重从由升降油缸7支持转为由其夹持的上部钻杆承担，因而升降油缸7塞腔压力减小，造成蓄能器10内压力大于与其连通的升降油缸7的塞腔压力，蓄能器10向升降油缸7的塞腔补油补压，推动升降油缸7缸杆伸出顶升第一导轨3。第一导轨3上升会造成链条5活动并张紧至链条5的张紧力与升降油缸7塞腔压力形成的升力相互平衡。这样，整个旋松钻杆过程中，链条5均保持着一定的张紧度，旋扣结束后，旋扣钳总成1放开夹持的钻杆，其自重又改为由链条5承担，保持着一定张紧度的链条5可以避免旋扣钳总成1夹紧机构放开瞬间，旋扣钳总成1因自重作用急剧下坠，损坏与其固定的滑块2或拉断链条5。
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旋扣钳旋紧钻杆过程：
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作业之初，也是通过上述上升、下降两个过程，将旋扣钳总成1调整至合适位置，旋扣钳总成1夹持着上部钻杆旋转紧扣。紧扣过程中，两对接的钻杆中的下部钻杆固定不动，旋扣钳总成1会被上部钻杆带动不断下降，与旋扣钳总成1固定的链条5的那个端头也随之下降，进而带动升降油缸7缸杆向下运动，此时液控平衡阀11处于关闭状态，升降油缸7缸杆持续向下运动导致自身塞腔压力不断增大，在压差作用下塞腔油液将被排至与塞腔连通的蓄能器10中储存起来，直至旋紧钻具过程结束。最终达到塞腔压力与蓄能器压力平衡。整个过程中，链条5亦保持张紧状态。作业结束后，旋扣钳总成1松开夹持的钻杆，钻杆对该系统造成的下行外力消失，升降油缸7塞腔由于负载消失而压力减小，处于高压压缩状态蓄能器10在压差作用下向升降油缸7的塞腔排液，推动升降油缸7缸杆升出，直至塞腔压力产生的升力与旋扣钳总成1自重重新达到相互平衡状态。
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通过上述方式，本发明一种液压浮动及升降旋扣钳的系统采用液压方式实现旋扣
钳总成1的升降及浮动，达到了：1)旋扣钳总成1的升降可针对不同型号的钻具调节夹持部位，扩大了铁钻工的适用范围；2)针对同一钻具，通过旋扣钳总成1的升降调节夹持位置，克服以往旋扣钳对钻杆伤害集中一处的问题；3)补偿了旋扣钳旋扣时行程的变化，且其行程补偿量的大小可以通过调节蓄能器10充气压力调节。一种液压浮动及升降旋扣钳的装置的结构简单实用，工作稳定可靠，日常维护仅需对导轨、链条润滑及对蓄能器补充压力，维护保养简单。