钻铤锁装置和钻修井排管设备的制作方法

1.本实用新型涉及钻井设备技术领域，具体而言，涉及一种钻铤锁装置和钻修井排管设备。


背景技术：

2.目前，在石油钻修井自动化系统中，二层台为高空设备，没有操作工。机械手代替工人进行送排管操作，整个起下管完全无人化的流程。由于钻杆要竖直放在钻台面和二层台之间，钻铤锁的作用就是为防止钻杆掉出，支撑钻杆靠立在指梁内。
3.然而现有的钻铤锁的电机推杆的运动控制挡杆翻转，由于电机承受冲击载荷能力较弱，加速度较大时，结构对电机冲击较大且有损坏的风险。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的包括，例如，提供了一种钻铤锁装置和钻修井排管设备，其能够缓冲电机受到来自挡杆的冲击。
5.本实用新型的实施例可以这样实现：
6.第一方面，本实用新型实施例提供一种钻铤锁装置，包括安装座、挡杆、直行电机和限位块，挡杆可活动地设置在安装座上，直行电机推动挡杆抬起或落下，当挡杆下落至最低处时抵持在限位块上，包括第一缓冲件，所述第一缓冲件的一端设置在所述安装座上，所述第一缓冲件的另一端与直行电机的推杆的端部连接；
7.所述第一缓冲件用于提供使所述推杆向远离所述直行电机的底座的方向移动的缓冲力。
8.钻铤锁装置的第一缓冲件的两端分别设置在安装座和推杆上，且第一缓冲件用于提供使推杆向远离直行电机的底座的方向移动的缓冲力。如此当挡杆下落时，第一缓冲件对推杆提供拉力以缓冲挡杆施加在推杆上的重量，并可以帮助电机抵抗作业中的外力影响，大大地提升电机的使用寿命。这样的钻铤锁装置结构简单、操作方便，具有显著的经济效益。
9.在可选的实施方式中，沿所述推杆的移动方向，所述第一缓冲件的一端可活动地设置在所述安装座上。
10.第一缓冲件的端部可活动连接的方式，一方面能够便于第一缓冲件与安装座的连接；另一方面，因为推杆具有上升以推动挡杆上升和下降以拉动挡杆下落，第一缓冲件可活动连接的方式能够避免推杆上升过程中第一缓冲件受到过度拉扯影响缓冲效果的目的；其还能够使得第一缓冲件具有多段缓冲的效果。
11.在可选的实施方式中，所述安装座具有沿推杆移动方向延伸的滑道；
12.所述第一缓冲件的一端可滑动地设置在所述滑道中。
13.当第一缓冲件的端部位于滑道的顶端时，第一缓冲件未提供缓冲力。随着挡杆的下落，推杆带动第一缓冲件的端部滑动至滑道的底部。挡杆继续下落，这是第一缓冲件提供
使推杆远离底座方向的缓冲力，从而减轻了挡杆对电机推杆的冲击。
14.在可选的实施方式中，所述滑道为条形孔，所述第一缓冲件的一端设置有固定轴；
15.所述固定轴穿设在所述条形孔中，所述固定轴带动所述第一缓冲件沿所述条形孔延伸方向滑动。
16.固定轴穿设条形孔，且固定轴与条形孔滑动配合的方式使得第一缓冲件能够灵活配合。当推杆下落带动第一缓冲件下降至条形孔底部，第一缓冲件开始提供缓冲力。
17.在可选的实施方式中，还包括第二缓冲件，所述第二缓冲件的一端设置在所述安装座上，所述第二缓冲件的另一端用于抵持所述挡杆，以使所述挡杆具有向上抬升的缓冲力。
18.第二缓冲件能够缓冲挡杆下落时对安装座的冲击，且第二缓冲件与第一缓冲件协同配合能够显著地缓解挡杆对钻铤锁装置整体的冲击，有利于保障整体结构的稳定性和可靠性。
19.在可选的实施方式中，所述第二缓冲件设置在所述限位块上。
20.如此减小了挡杆对限位块的冲击力及噪音，提高了钻铤锁装置整体平稳性和增强了使用体验。
21.在可选的实施方式中，所述限位块具有凹槽，所述第二缓冲件设置在所述凹槽中。
22.如此保障了第二缓冲件能够稳固地设置在安装座上，且简化了安装结构，便于基于现有产品改造，经济效益出众。
23.在可选的实施方式中，还包括第三缓冲件，所述第三缓冲件设置在所述第二缓冲件靠近所述挡杆的端部；
24.所述第三缓冲件用于承接所述挡杆以使所述挡杆具有远离所述第二缓冲件的缓冲力。
25.第三缓冲件、第二缓冲件协同缓冲了挡杆对钻铤锁装置整体的冲击力。
26.第二方面，本实用新型实施例提供一种钻修井排管设备，包括：
27.指梁和前述实施方式中任一项所述的钻铤锁装置，所述钻铤锁装置设置在所述指梁的梁缝处。
28.第三方面，本实用新型实施例提供一种使用方法，所述使用方法基于前述实施方式中任一项所述的钻铤锁装置，所述使用方法包括以下步骤：
29.在所述钻铤锁装置关闭过程中，所述推杆缩回，所述挡杆下降；
30.在运动的第一阶段，所述第一缓冲件跟随所述推杆位置的变化向下移动，该过程中所述第一缓冲件未产生缓冲力；
31.待所述挡杆下降到预设位置时，所述第一缓冲件开始产生缓冲力开始抵抗所述挡杆的重力。
32.本实用新型实施例的有益效果包括，例如：
33.钻铤锁装置包括设置在安装座和推杆之间的第一缓冲件，且第一缓冲件用于提供缓冲力使推杆向远离电机底座的方向移动。当挡杆下落第一缓冲件对推杆提供拉力以缓冲挡杆的冲击，并抵抗作业中的电机受到的外力影响，极大地提高了电机的使用寿命。如此钻铤锁装置结构简单、操作比便利，具有显著的经济效益。
附图说明
34.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
35.图1为本实用新型实施例的钻铤锁装置的结构示意图；
36.图2为本实用新型实施例的钻铤锁装置的另一视角的结构示意图。
37.图标：10
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钻铤锁装置；11
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安装座；12
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挡杆；13
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直行电机；13a
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推杆；13b
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底座；14
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限位块；14a
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凹槽；15
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旋转轴；16
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连接轴；100
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第一缓冲件；101
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固定轴；200
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第二缓冲件；300
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第三缓冲件。
具体实施方式
38.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
39.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
40.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
41.在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
42.此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
43.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例中的特征可以相互结合。
44.目前，在石油钻修井自动化系统中，二层台为高空设备，没有操作工。机械手代替工人进行送排管操作，整个起下管完全无人化的流程。由于钻杆要竖直放在钻台面和二层台之间，钻铤锁的作用就是为防止钻杆掉出，支撑钻杆靠立在指梁内。
45.其结构形式存在以下缺点：
46.1)由上图可知，直行电机通过旋转轴以及连接轴与挡杆相连，通过控制电机推杆的运动控制挡杆翻转。由于电机承受冲击载荷能力较弱，加速度较大时，结构对电机冲击较大且有损坏的风险；
47.2)机械结构设计存在装配间隙，当挡杆下降到达限位块后，电机会继续收回。由于电机剩余余量较小，容易对电机造成破坏；
48.3)由于挡杆下降时通过机械限位，包括电机的拉力以及挡杆整体重力，由于挡杆较重且力臂较长，导致冲击速度较快，撞到限位块后有较大噪音。
49.为克服上述技术问题，在下面的实施例中提供一种钻铤锁装置、钻修井排管设备和使用方法。
50.请参考图1，本实施例提供了一种钻铤锁装置10，包括安装座11、挡杆12、直行电机13和限位块14，钻铤锁装置10包括第一缓冲件100。
51.第一缓冲件100的一端设置在安装座11上，第一缓冲件100的另一端与直行电机13的推杆13a的端部连接；
52.第一缓冲件100用于提供使推杆13a向远离直行电机13的底座13b的方向移动的缓冲力。
53.钻铤锁装置10的第一缓冲件100的两端分别设置在安装座11和推杆13a上，且第一缓冲件100用于提供使推杆13a向远离直行电机13的底座13b的方向移动的缓冲力。如此当挡杆12下落时，第一缓冲件100对推杆13a提供拉力以缓冲挡杆12施加在推杆13a上的重量，并可以帮助电机抵抗作业中的外力影响，大大地提升电机的使用寿命。这样的钻铤锁装置10结构简单、操作方便，具有显著的经济效益。
54.需要说明的是，本实施例的钻铤锁装置10也包括现有技术中连接轴16和旋转轴15。挡杆12通过连接轴16可转动地设置安装座11上，旋转轴15的一端固设在旋转轴15上，旋转轴15的另一端与直行电机13的推杆13a铰接。如此使得直行电机13推动挡杆12抬起或落下，当挡杆12下落至最低处时抵持在限位块14上。
55.请继续参照图1至图2，以了解钻铤锁装置10更多的结构细节。
56.在本实用新型的本实施例中，沿推杆13a的移动方向，第一缓冲件100的一端可活动地设置在安装座11上。
57.第一缓冲件100的端部可活动连接的方式，一方面能够便于第一缓冲件100与安装座11的连接；另一方面，因为推杆13a具有上升以推动挡杆12上升和下降以拉动挡杆12下落，第一缓冲件100可活动连接的方式能够避免推杆13a上升过程中第一缓冲件100受到过度拉扯影响缓冲效果的目的；其还能够使得第一缓冲件100具有多段缓冲的效果。
58.从图中还可以看出，第一缓冲件100和限位块14分别位于安装座11的两侧。
59.进一步的，本实施例中，安装座11具有沿推杆13a移动方向延伸的滑道；第一缓冲件100的一端可滑动地设置在滑道中。
60.当第一缓冲件100的端部位于滑道的顶端时，第一缓冲件100未提供缓冲力。随着挡杆12的下落，推杆13a带动第一缓冲件100的端部滑动至滑道的底部。挡杆12继续下落，这是第一缓冲件100提供使推杆13a远离底座13b方向的缓冲力，从而减轻了挡杆12对电机推杆13a的冲击。
61.可选的，滑道为条形孔，第一缓冲件100的一端设置有固定轴101；固定轴101穿设在条形孔中，固定轴101带动第一缓冲件100沿条形孔延伸方向滑动。
62.固定轴101穿设条形孔，且固定轴101与条形孔滑动配合的方式使得第一缓冲件100能够灵活配合。当推杆13a下落带动第一缓冲件100下降至条形孔底部，第一缓冲件100开始提供缓冲力。
63.在本实用新型的其他实施例中，滑道可以仅为一般的轨道，只要第一缓冲件100能
够沿滑道移动即可，而不限于条形孔结构。
64.在实施例中，滑道为贯穿的腰形孔，固定轴101为连接销轴，第一缓冲件100通过连接销轴设置在腰形孔中。
65.进一步的，第一缓冲件100为弹性件，第一缓冲件100用于提供使推杆13a向远离直行电机13的底座13b的方向移动的弹性力。可选的，这里的第一缓冲件100为拉伸弹簧。
66.可以理解的是，在本实用新型的其他实施例中，第一缓冲件100还可以是阻尼油缸、弹簧片、缓冲橡胶等结构，只要第一缓冲件100用于提供使推杆13a向远离直行电机13的底座13b的方向移动的缓冲力即可，这里第一缓冲件100为拉伸弹簧仅仅是一个示例，不作限定。
67.同样的，在本实用新型的其他实施例中，第一缓冲件100的端部与安装座11可以是固定连接的，只要第一缓冲件100用于提供使推杆13a向远离直行电机13的底座13b的方向移动的缓冲力即可。进一步的，第一缓冲件100本身具有多段缓冲的能力，无需将第一缓冲件100的端部可活动地设置在条形孔中，例如第一缓冲件100为油缸阻尼。
68.从图2中还可以看出，在本实施例中，钻铤锁装置10还包括第二缓冲件200，第二缓冲件200的一端设置在安装座11上，第二缓冲件200的另一端用于抵持挡杆12，以使挡杆12具有向上抬升的缓冲力。
69.第二缓冲件200能够缓冲挡杆12下落时对安装座11的冲击，且第二缓冲件200与第一缓冲件100协同配合能够显著地缓解挡杆12对钻铤锁装置10整体的冲击，有利于保障整体结构的稳定性和可靠性。
70.可选的，这里的第二缓冲件200为弹性件，第二缓冲件200提供使挡杆12具有向上抬升的弹性力。进一步的，第一缓冲件100为压缩弹簧。
71.可以理解的是，在本实用新型的其他实施例中，第二缓冲件200还可以是阻尼油缸、弹簧片、橡胶结构等，只要第二缓冲件200能够提供使挡杆12具有向上抬升的缓冲力即可，这里第二缓冲件200为压缩弹簧仅仅是一个示例，不作限定。
72.进一步的，在本实施例中，第二缓冲件200设置在限位块14上。如此减小了挡杆12对限位块14的冲击力及噪音，提高了钻铤锁装置10整体平稳性和增强了使用体验。
73.从图中还可以看出，在本实用新型的本实施例中，限位块14具有凹槽14a，第二缓冲件200设置在凹槽14a中。如此保障了第二缓冲件200能够稳固地设置在安装座11上，且简化了安装结构，便于基于现有产品改造，经济效益出众。
74.在本实用新型的本实施例中，还包括第三缓冲件300，第三缓冲件300设置在第二缓冲件200靠近挡杆12的端部；第三缓冲件300用于承接挡杆12以使挡杆12具有远离第二缓冲件200的缓冲力。第三缓冲件300、第二缓冲件200协同缓冲了挡杆12对钻铤锁装置10整体的冲击力。
75.可选的，第三缓冲件300为缓冲垫。
76.进一步的，限位块14的凹槽14a为延伸至限位块14底部的圆孔。第二缓冲件200设置在凹槽14a中，且第二缓冲件200的高度低于凹槽14a的深度，即第二缓冲件200的顶部低于凹槽14a的槽口。第三缓冲件300设置在第二缓冲件200的顶部，且第三缓冲件300的顶部高于凹槽14a的槽口。
77.使用时，在钻铤锁关闭过程中，电机推杆13a缩回，挡杆12下降。
78.在运动的第一阶段，电机推杆13a上方的第一缓冲件100(本实施例为拉伸弹簧)跟随推杆13a位置的变化向下滑动，该过程中拉伸弹簧未发生形变。
79.待挡杆12下降到预设位置时，拉伸弹簧上端的固定轴101到达腰形孔最下端，此时拉伸弹簧开始发生形变，产生的拉伸反作用力开始抵抗挡杆12的重力或其它外力。
80.挡杆12继续下降，当挡杆12的下端同缓冲垫开始接触时，缓冲垫下方的压缩弹簧开始介入，并产生较大的反弹力，该作用力明显降低了挡杆12的运动速度，冲击能量逐渐降低直至运动停止，此时拉伸弹簧和压缩弹簧的作用力同挡杆12的重力间达到平衡，且电机推杆13a位置同极限位置间仍留有充足的安全余量。
81.第二方面，本实用新型实施例提供一种钻修井排管设备，包括指梁和前述实施方式中任一项的钻铤锁装置10，钻铤锁装置10设置在指梁的梁缝处。
82.这样的钻修井排管设备能够保障挡杆12在指梁的梁缝开口能够方便地开合，保障机械手能够顺利取放钻铤。且这样的钻修井排管设备能够避免挡杆12对直行电机13的冲击，保障了直行电机13的稳定运行。
83.第三方面，本实用新型实施例提供一种使用方法，使用方法基于前述实施方式中任一项的钻铤锁装置10，使用方法包括以下步骤：
84.在钻铤锁装置10关闭过程中，推杆13a缩回，挡杆12下降；
85.在运动的第一阶段，第一缓冲件100跟随推杆13a位置的变化向下移动，该过程中第一缓冲件100未产生缓冲力；该过程中拉伸弹簧未发生形变。
86.待挡杆12下降到预设位置时，第一缓冲件100开始产生缓冲力开始抵抗挡杆12的重力。即拉伸弹簧上端的固定轴101到达腰形孔最下端，此时拉伸弹簧开始发生形变，产生的拉伸反作用力开始抵抗挡杆12的重力或其它外力。
87.挡杆12继续下降，当挡杆12的下端同缓冲垫开始接触时，缓冲垫下方的压缩弹簧开始介入，并产生较大的反弹力，该作用力明显降低了挡杆12的运动速度，冲击能量逐渐降低直至运动停止，此时拉伸弹簧和压缩弹簧的作用力同挡杆12的重力间达到平衡，且电机推杆13a位置同极限位置间仍留有充足的安全余量。
88.钻铤锁装置10对钻铤锁机械结构进行保护，通过采用拉伸弹簧以及压缩弹簧(或阻尼缓冲减震装置)的结构方式进行保护。且拉伸弹簧和压缩弹簧在不同位置对电机实现双重保护；拉伸弹簧采用销轴穿腰形孔的方式确保其介入时机，且不对钻铤锁关闭过程产生影响。
89.综上，本实用新型实施例提供了一种钻铤锁装置10、钻修井排管设备和使用方法，至少具有以下优点：
90.1)通过压缩弹簧和拉伸弹簧的双重保护(或阻尼装置)，极大提升直线电机的使用寿命；
91.2)通过压缩弹簧和拉伸弹簧的先后介入，分阶段降低挡杆12的运动速度及其产生的冲击能量；
92.3)安装座11固定端采用腰形孔设计对拉伸弹簧进行固定，可在不影响挡杆12工作的同时，起到良好的保护效果。
93.以上，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替
换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。