称设置于转动轴(7)的两侧，两个伺服马达A(13)的输出端均连接有齿轮(14)，齿轮(14)与齿条(15)啮合； 所述的立根夹持装置由夹持油缸(16)、伺服马达B(17)、筒体(18)、左钳体(19)、右钳体(20)、限位挡环(21)、拉伸弹簧(22)、压力传感器(23)、销轴(24)和缓冲层(25)组成，筒体(18)水平设置，筒体(18)的左端部设置有法兰盘(26)，伺服马达B(17)设置于法兰盘(26)的端面上且其输出端与法兰盘(26)连接，销轴(24)垂直于筒体(18)且固定于筒体(18)的右端部，销轴(24)上铰接有交叉设置的左钳体(19 )和右钳体(20 )，左钳体(19 )和右钳体(20 )的尾柄均设置于筒体(18)内，左钳体(19)和右钳体(20)的工作端均设置于筒体(18)的外部，左钳体(19)和右钳体(20)的工作端均设置有圆形槽，两个圆形槽的表面设置有缓冲层(25)，左、右钳体与缓冲层(25)之间均设置有压力传感器(23)，所述的夹持油缸(16)设置于筒体(18)内且固定安装于法兰盘(26)上，夹持油缸(16)的活塞杆上铰接有交叉设置的连杆.1(27)和连杆11(28)，连杆11(28)与左钳体(19)的尾柄铰接，连杆1(27)与右钳体(20)的尾柄铰接，所述的拉伸弹簧(22)设置于左钳体(19)和右钳体(20)的工作端之间，拉伸弹簧(22)上设置有限位挡环(21)，限位挡环(21)上设置有弧形凹槽； 所述的立根举升机构由举升油缸(29)、调整油缸(30)、连杆A(31)、连杆B(32)和排管臂(33)组成，举升油缸(29)垂直于立柱(I)且固定安装于滑套(4)上部，排管臂(33)的一端铰接于滑套(4 )的下部，连杆A( 31)的一端铰接于举升油缸(29 )的活塞杆上，连杆A( 31)的另一端与连杆B( 32 )的一端铰接，连杆B( 32 )的另一端铰接在排管臂(33 )的中部，调整油缸(30)的缸筒铰接于排管臂(33)的顶表面，调整油缸(30)的活塞杆铰接于伺服马达B(17)的上端部，所述的排管臂(33)铰接于伺服马达B(17)的下端部。2.根据权利要求1所述的一种桥架式立根排管装置，其特征在于:它还包括计算机(34)和与计算机(34)连接的数据转换器(35)，所述的数据转换器(35)与两个压力传感器(23)连接，所述的计算机(34)与伺服电机(2)、伺服马达A(13)、伺服马达B(17)、举升油缸(29)、调整油缸(30)和夹持油缸(16)连接。3.根据权利要求1所述的一种桥架式立根排管装置，其特征在于:所述的连杆I(27)与连杆II (28 )关于夹持油缸(16 )对称设置。4.根据权利要求1所述的一种桥架式立根排管装置，其特征在于:所述的槽钢1(5)和槽钢II (6 )顶侧板的内侧设置有上导轨(3 6 )，槽钢I (5 )和槽钢II (6 )底侧板的内侧均设置有下导轨(37)。5.根据权利要求1所述的一种桥架式立根排管装置，其特征在于:所述的上支撑板(8)和下支撑板(9)的四个角落处均安装有导轮(38)，位于上支撑板(8)上的导轮(38)分别安装于两个上导轨(36)上，位于下支撑板(9)上的导轮(38)分别安装于下导轨(37)上。6.根据权利要求1所述的一种桥架式立根排管装置，其特征在于:所述的筒体(18)的内壁上设置有两个滑轨(39)。7.根据权利要求1所述的一种桥架式立根排管装置，其特征在于:所述的连杆I(27)与右钳体(20 )之间的铰接处、连杆11(28)与左钳体(19 )之间的铰接处均安装有活动轮(40 )，所述的两个活动轮(40)分别安装于滑轨(39)内。8.根据权利要求1所述的一种桥架式立根排管装置，其特征在于:所述的上支撑板(8)与下支撑板(9)之间设置有多个支架(41)。9.一种桥架式立根排管装置的排管方法，其特征在于:它包括以下步骤: S1、行走机构的后移，控制两个伺服马达A(13)输出逆时针转矩，转矩带动齿轮(14)做逆时针转动，齿轮(14)在齿条(15)上向后移以使立根夹持装置靠向井口(42)，当行走机构运动到适当距离后，关闭两个伺服马达A(13); S2、立根的抓取，控制举升油缸(29)的活塞杆伸出，举升油缸(29)经连杆A(31)、连杆B(32)带动排管臂(33)远离立柱(I)方向运动，当左钳体(19)和右钳体(20)的工作端形成的区域正对着井口上方且限位挡环(21)靠在立根上时，关闭举升油缸并控制夹持油缸(16)缩回，夹持油缸(16)经连杆1(27)和连杆II(28)驱动左钳体(19)和右钳体(20)的工作端闭合，从而将立根抱紧在两个缓冲层(25)之间实现了立根的抓取，在立根的抓取过程中，通过控制调整油缸(30)活塞杆的伸出或缩回以保证筒体(18)始终处于水平状态； S3、立根的提升，控制伺服电机(2)做正转，伺服电机(2)带动丝杆转动，丝杆(3)带动滑套(4 )向上运动，从而将整个立根夹持装置向上提起，进一步的将立根拔起； S4、控制举升油缸的活塞杆缩回，举升油缸(29)经连杆A、连杆B带动排管臂(33)朝向立柱(I)方向运动，在举升油缸(29)的缩回过程中通过控制调整油缸(30)活塞杆的伸出或缩回以保证筒体(18)始终处于水平状态； S5、立根的转动，向摆动液压缸(12)内通入液压油，摆动液压缸(12)带动转动轴(7)顺时针旋转90°，从而将立根夹持装置旋转90°，进一步地将立根旋转90°，随后关闭摆动液压缸(12); S6、行走机构的前移，控制两个伺服马达A(13)输出顺时针的转矩，转矩带动齿轮(14)顺时针转动，齿轮(14)在齿条(15)上向前移，当立根正对相邻两个指梁(43)的开口时，关闭两个伺服马达A( 13); S7、立根的排管，先控制举升油缸(29)的活塞杆伸出，举升油缸(29)经连杆A(31)、连杆B(32)带动排管臂(33)远离立柱(I)方向运动运动，从而将立根沿着指梁(43)送入钻台面上，再控制伺服电机(2)做反转，伺服电机(2)使滑套(4)向下运动，随后控制夹持油缸(16)伸出，此时夹持油缸(16)的经连杆1(27)和连杆11(28)驱动左钳体(19)和右钳体(20)的工作端打开，从而将立根放下，实现了立根的排管。
【专利摘要】本发明公开了一种桥架式立根排管装置，它包括行走机构、立柱（1）、直线传动机构、立根夹持装置、立根举升机构，直线传动机构由伺服电机（2）、丝杆（3）以及安装在丝杆（3）上的滑套（4）组成，丝杆（3）沿立柱（1）的长度方向旋转安装在立柱（1）上，伺服电机（2）固定安装于立柱（1）上，伺服电机（2）的输出端与丝杆（3）连接；它还公开了桥架式立根排管的方法。本发明的有益效果是：自动化程度高、实现管柱的自动排放、能实时监测立根的受力情况、能够对不同管径的立根进行排管、有效避免立根被夹损、提高钻井效率、安全可靠。
【IPC分类】E21B19/15
【公开号】CN105604505
【申请号】CN201610001649
【发明人】毛良杰, 刘清友, 王国荣
【申请人】西南石油大学
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2016年1月5日