一种钻杆喷砂装置的制作方法

本发明涉及钻杆加工设备领域，特别涉及一种钻杆喷砂装置。

背景技术：

钻杆是一种尾部带有螺纹的钢管，用于连接钻机地表设备和位于钻井底端钻磨设备或底孔装置。钻杆的用途是将钻探泥浆运送到钻头，并与钻头一起提高、降低或旋转底孔装置。

钻杆在实际生产过程中，需要经过多道加工工序，并且根据中国专利号：cn201710026700.1公开的一种钻杆加工工艺，该方案详细说明了具体加工的流程，同时由于在进行钻探的过程中必须对使用环境温度、压力腐蚀性介质等进行分析，以使所用的抗低温钻杆能满足勘探和生产需要。另外，随着目前深井和超深井的发展，以及北方、西北地区高寒地带油气井的开发，越来越多的钻杆要求具有抗低温或者超低温度的性能需要；为了解决该问题，需要对钻杆实施涂层工艺加工，在涂层过程中，需要对钻杆外、内表面实施喷砂清理作业，现有的喷砂机仅仅只能够对钻杆外表面实施自动喷砂作业，对于钻杆内表面仍旧需要人工操作，所以喷砂作为即被分为了两个步骤先后进行，可是这样大幅降低了加工效率，使得生产周期延长。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种钻杆喷砂装置

为解决上述问题，本发明提供以下技术方案：

一种钻杆喷砂装置，包括立式喷砂仓、内壁喷砂机构、外壁喷砂机构以及取料机构，外壁喷砂机构包括驱动器、外喷砂头、导料件和环形盘，环形盘呈水平并通过升降装置能够竖直活动的设于立式喷砂仓的内部，外喷砂头安装在环形盘的外侧，并且其喷射方向与之径向相同，驱动器设于环形盘的旁侧并用以驱动其绕自身轴线转动，导料件设于环形盘的上方并与外喷砂头连通，取料机构呈竖直设于立式喷砂仓内，并通过伺服电缸能够在外喷砂头上方水平活动，内壁喷砂机构包括内喷砂头、气旋件以及升降滑轮组，内喷砂头处于环形盘的正上方，并通过升降滑轮组能够竖直活动设置，气旋件设于内喷砂头的旁侧并用以驱动其发生圆周转动。

进一步地，驱动器包括旋转电机、小齿轮、大齿环以及长条状结构的基板，小齿轮呈水平轴接在基板一端的顶部，基板的另一端开设有避轴孔，环形盘的外径大于避轴孔的内径，环形盘呈竖直轴接在基板的顶部，并与避轴孔同心设置，旋转电机设于基板的底部并通过齿轮箱与小齿轮传动连接，大齿环套设在环形盘的外表面并且与小齿轮相啮合。

进一步地，导料件包括中空结构的从动环以及固定环，从动环呈水平设于环形盘的正上方，且二者同心，外喷砂头处于从动环的内圈，并且二者固定连接，外喷砂头与从动环内相连通，固定环套设在从动环的外表面，固定环的底部通过加强筋与基板底部固定连接，固定环的内表面开设有环形开口，从动环的外表面通过密封套环与环形开口内铰接配合，固定环与从动环内相连通，固定环的外侧面设有与之相连通的进料管。

进一步地，升降装置包括收卷辊、两个第一升降钢丝绳以及两个对称设置的过渡滑轮，两个过渡滑轮分别对应立式喷砂仓内的前后两侧，收卷辊铰接设置在两个过渡滑轮的同一侧，收卷辊和所有过渡滑轮均处于立式喷砂仓内的顶层区域，两个第一钢丝钢丝绳的一端分别缠绕在收卷辊的一端，两个第一钢丝钢丝绳的另一端分别绕过一个过渡滑轮，并且还分别通过一个连接块与基板首尾两端固定连接，立式喷砂仓的外部设置有第一电动机，第一电动机与收卷辊传动连接。

进一步地，升降滑轮组包括第二电动机、收卷盘、第一引导滑轮、第二引导滑轮、动滑轮以及第二升降钢丝绳，第一引导滑轮和第二引导滑轮对称设置，并且二者的轴线相平行，第一引导滑轮、第二引导滑轮和环形盘呈等腰三角形分布，动滑轮始终处于第一引导滑轮和第二引导滑轮正中间的下方，动滑轮与环形盘同心设置，收卷盘铰接在第一引导滑轮的下方旁侧，第二钢丝绳的一端缠绕在收卷盘上，另一端依次绕过第一引导滑轮、动滑轮和第二引导滑轮，第二电动机设于立式喷砂仓的外部，并且与收卷盘传动连接，气旋件和内喷砂头均安装在动滑轮的下方。

进一步地，气旋件包括u型座和导料筒，u型座呈倒置，并且通过其开口端与动滑轮轴接配合，动滑轮处于u型座的开口内，导料筒铰接在u型座的下端，导料筒外壁套设有叶片轮，导料筒的外表面还固定设有用以将叶片轮充分包裹在内的圆形气罩，圆形气罩的外侧对称开设有两个气孔，气孔的轴线与圆形气罩的外表面相切，其中一个气孔内插设有高压供气管，内喷砂头为l型结构，并且其长边段与导料筒的底端同轴相连通，内喷砂头的另一端延伸方向与环形盘的径向相同，u型座的开口内设置有进料软管，进料软管与导料筒相连通。

进一步地，立式喷砂仓的右侧开设有进料口，进料口接近第二引导滑轮设置，伺服电缸呈水平与立式喷砂仓内的背侧固定连接，伺服电缸至少有一半的缸体通过进料口延伸出立式喷砂仓的外部，取料机构包括靠山板以及两个上下对称设置的气动夹具，靠山板呈竖直与伺服电缸的输出端连接，两个气动夹具分别通过一个气缸座与靠山板前侧活动连接，靠山板的背侧设有两个避让气缸，两个避让气缸的活塞轴分别与一个气缸座传动连接，避让气缸的输出方向与伺服电缸的输出方向相同，气动夹具的夹持端朝向进料口。

进一步地，气动夹具的夹持端对称焊接有两个相对称的夹持板，夹持板为v型结构。

进一步地，两个气动夹具的正中间设置有一个呈水平的挡边气缸，挡边气缸的输出端朝向进料口，挡边气缸的活塞轴前端安装有凹面朝向进料口的弧形挡板。

进一步地，立式喷砂仓的内侧设有三个由上至下依次设置的压紧臂，压紧臂的自由端对应气动夹具，压紧臂的另一端设置有呈倒置的避让电机，并且避让电机的主轴与压紧臂的该一端传动连接，所有避让电机与挡边气缸和所有气动夹具一一交错设置。

有益效果：本发明的一种钻杆喷砂装置，伺服电缸会驱动靠山板平移，并依靠进料口活动至立式喷砂仓的外部，人工机械手或人工将单个钻杆呈竖直姿态交接至气动夹具夹持区域，并依靠两个气动夹具构成对该钻杆的夹持；同时当两个气动夹具夹持着钻杆之前，挡边气缸会工作，促使弧形挡板位移至设定位置，机械手或人工将钻杆呈竖直姿态放置在夹持区域时，钻杆外表面会由弧形挡板的凹面，构成限位式接触，促使钻杆处于正确姿态；此时所有压紧臂会依靠各自位置的避让电机作用力防，发生转动，压紧臂的自由端会由于转动，接触至钻杆外表面，并依靠弧形挡板处于钻杆另一侧的位置，使得弧形挡板同压紧臂构成对向式夹持着钻杆，促使钻杆被确保稳定；然后在依靠伺服电缸驱动气动夹具带着钻杆行进至环形盘的正上方后停止，然后升降装置驱动环形盘上升，该过程中，驱动器会促使环形盘转动，继而使得外喷砂头的旋转并依靠自身工作特性，构成了对钻杆外表面的充分喷砂作业；环形盘在上升过程中，最下方的一个气动夹具，即最先与环形盘接触的气动夹具，会依靠与之对应位置的避让气缸的作用力，发生避让，目的让环形盘可实现上升，上升后，该气动夹具在通过避让气缸复位继续构成夹持，同时，由于环形盘的持续上升，接近另一个气动夹具后，该气动夹具也会同先前的气动夹具一样，发生避让动作，使得环形盘可以充分接触钻杆外表面；并且所有压紧臂也会依靠各自位置的避让电机，先后式的发生复位式转动，进而实现了复位避让动作；在升降装置工作的同时，升降滑轮组也会工作，其目的使得动滑轮发生竖直下降，并促使气旋件以及内喷砂头下降至钻杆内部，此时内喷砂头与外喷砂头均与钻杆同轴；内喷砂头在下降至钻杆内部后，会开始工作，并通过气旋件发生旋转，继而对钻杆内部周围实施充分的喷砂作业；并且该装置只可适应于长度3m以内的钻杆喷砂作业；本发明能够对钻杆内、外壁同步实施喷砂作业，大幅提高加工效率。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的立体拆分结构示意图一；

图3为图2中a处放大图；

图4为图2中b处放大图；

图5为本发明的平面结构示意图；

图6为本发明的立体拆分结构示意图二；

图7为图6中c处放大图；

图8为图6中d处放大图；

图9为本发明的局部立体结构示意图一；

图10为本发明的局部立体结构示意图二；

附图标记说明：立式喷砂仓1，进料口1a。

靠山板2，气动夹具2a，夹持板2b，避让气缸2c。

挡边气缸3，弧形挡板3a。

外喷砂头4，环形盘4a。

收卷辊5，第一升降钢丝绳5a，过渡滑轮5b，连接块5c，第一电动机5d。

旋转电机6，小齿轮6a，大齿环6b，基板6c，避轴孔6d。

从动环7。

固定环8，加强筋8a，进料管8c。

内喷砂头9。

u型座10，导料筒11，叶片轮12，圆形气罩13，高压供气管14，进料软管16。

第二电动机17，收卷盘18，第一引导滑轮19，第二引导滑轮20，动滑轮21，第二升降钢丝绳22。

压紧臂23，避让电机24。

伺服电缸25。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例，对本发明的具体实施例做进一步详细描述：

参照图1至图10所示的一种钻杆喷砂装置，包括立式喷砂仓1、内壁喷砂机构、外壁喷砂机构以及取料机构，外壁喷砂机构包括驱动器、外喷砂头4、导料件和环形盘4a，环形盘4a呈水平并通过升降装置能够竖直活动的设于立式喷砂仓1的内部，外喷砂头4安装在环形盘4a的外侧，并且其喷射方向与之径向相同，驱动器设于环形盘4a的旁侧并用以驱动其绕自身轴线转动，导料件设于环形盘4a的上方并与外喷砂头4连通，取料机构呈竖直设于立式喷砂仓1内，并通过伺服电缸25能够在外喷砂头4上方水平活动，内壁喷砂机构包括内喷砂头9、气旋件以及升降滑轮组，内喷砂头9处于环形盘4a的正上方，并通过升降滑轮组能够竖直活动设置，气旋件设于内喷砂头9的旁侧并用以驱动其发生圆周转动。

驱动器包括旋转电机6、小齿轮6a、大齿环6b以及长条状结构的基板6c，小齿轮6a呈水平轴接在基板6c一端的顶部，基板6c的另一端开设有避轴孔6d，环形盘4a的外径大于避轴孔6d的内径，环形盘4a呈竖直轴接在基板6c的顶部，并与避轴孔6d同心设置，旋转电机6设于基板6c的底部并通过齿轮箱与小齿轮6a传动连接，大齿环6b套设在环形盘4a的外表面并且与小齿轮6a相啮合；旋转电机6驱动小齿轮6a，促使其啮合大齿轮，使得环形盘4a发生绕自身轴线转动，继而促使了外喷砂头4绕环形盘4a的周向运动；该动作目的在于：通过取料机构取得单个加工钻杆，并使其呈竖直姿态，到达设定位置后，钻杆与环形盘4a同心，在环形盘4a上升过程中，外喷砂头4的旋转并自身工作特性，构成了对钻杆外表面的充分喷砂作业。

导料件包括中空结构的从动环7以及固定环8，从动环7呈水平设于环形盘4a的正上方，且二者同心，外喷砂头4处于从动环7的内圈，并且二者固定连接，外喷砂头4与从动环7内相连通，固定环8套设在从动环7的外表面，固定环8的底部通过加强筋8a与基板6c底部固定连接，固定环8的内表面开设有环形开口，从动环7的外表面通过密封套环与环形开口内铰接配合，固定环8与从动环7内相连通，固定环8的外侧面设有与之相连通的进料管8c；外喷砂头4在转动过程中，为了使得物料的准确提供至外喷砂头4内，可事先将进料管8c连接于供砂设备，供砂设备为喷砂机内的现有技术，在此对其不在详述；物料会经进料管8c，导入固定环8内，在固定环8的内部发生流动，并流入至从动环7内，从动环7的外表面会开设有环形进料槽，环形进料槽与固定环8内部连通，通过密封套环将固定环8与外部隔绝；物料导入至从动环7内后，直接由于内压力会供给至外喷砂头4内，构成送料；外喷砂头4在随环形盘4a转动过程中，乃是依靠从动环7的作用力，随环形盘4a转动，从动环7转动过程中，固定环8为静态的，从动环7是以绕固定环8做周向转动；该方式防止了外喷砂头4在直接通过高压料管连接供砂设备时，由于外喷砂头4的转动，高压料管被卷了起来；从而影响了喷砂作业。

升降装置包括收卷辊5、两个第一升降钢丝绳5a以及两个对称设置的过渡滑轮5b，两个过渡滑轮5b分别对应立式喷砂仓1内的前后两侧，收卷辊5铰接设置在两个过渡滑轮5b的同一侧，收卷辊5和所有过渡滑轮5b均处于立式喷砂仓1内的顶层区域，两个第一钢丝钢丝绳的一端分别缠绕在收卷辊5的一端，两个第一钢丝钢丝绳的另一端分别绕过一个过渡滑轮5b，并且还分别通过一个连接块5c与基板6c首尾两端固定连接，立式喷砂仓1的外部设置有第一电动机5d，第一电动机5d与收卷辊5传动连接；第一电动机5d工作，促使收卷辊5发生转动，使得第一钢丝钢丝绳发生收卷或放卷动作，该过程中，依靠过渡滑轮5b作为第一钢丝钢丝绳的收/放时的导向力；由于两个第一钢丝钢丝绳的收/放作用力，促使了其依靠连接块5c将基板6c带着竖直活动；由于基板6c的活动，即使得了环形盘4a/外喷砂头4可实现上升；继而对呈竖直的钻杆构成了充分的喷砂作业。

升降滑轮组包括第二电动机17、收卷盘18、第一引导滑轮19、第二引导滑轮20、动滑轮21以及第二升降钢丝绳22，第一引导滑轮19和第二引导滑轮20对称设置，并且二者的轴线相平行，第一引导滑轮19、第二引导滑轮20和环形盘4a呈等腰三角形分布，动滑轮21始终处于第一引导滑轮19和第二引导滑轮20正中间的下方，动滑轮21与环形盘4a同心设置，收卷盘18铰接在第一引导滑轮19的下方旁侧，第二钢丝绳的一端缠绕在收卷盘18上，另一端依次绕过第一引导滑轮19、动滑轮21和第二引导滑轮20，第二电动机17设于立式喷砂仓1的外部，并且与收卷盘18传动连接，气旋件和内喷砂头9均安装在动滑轮21的下方；第二电动机17作用力，使得了收卷盘18转动，并使得第二升降钢丝绳22发生收/放，同时依靠第一引导滑轮19和第二引导滑轮20促使动滑轮21在第一引导滑轮19和第二引导滑轮20的正下方保持原有姿态不变、并发生竖直活动，由于动滑轮21的作用力，继而促使了气旋件以及内喷砂头9的竖直活动，并且也是保持原有姿态不变。

气旋件包括u型座10和导料筒11，u型座10呈倒置，并且通过其开口端与动滑轮21轴接配合，动滑轮21处于u型座10的开口内，导料筒11铰接在u型座10的下端，导料筒11外壁套设有叶片轮12，导料筒11的外表面还固定设有用以将叶片轮12充分包裹在内的圆形气罩13，圆形气罩13的外侧对称开设有两个气孔，气孔的轴线与圆形气罩13的外表面相切，其中一个气孔内插设有高压供气管14，内喷砂头9为l型结构，并且其长边段与导料筒11的底端同轴相连通，内喷砂头9的另一端延伸方向与环形盘4a的径向相同，u型座10的开口内设置有进料软管16，进料软管16与导料筒11相连通；动滑轮21会带着气旋件以及内喷砂头9下降至钻杆内部后，内喷砂头9的短边端对应于钻杆内壁，同时高压供气管14的外部会连接有高压软管，高压软管会连接高压气泵，高压气泵会工作，并促使高压气流被注入至高压软管内，经高压供气管14递送给圆形气罩13内，由于气孔的轴线与圆形气罩13的外表面相切，即表明了，气流的递送方向与叶片轮12的外侧面相切，此处叶片轮12的设计参考了汽轮机内的叶片排的原理，其目的是，气流在圆形气罩13内高速流动的时候，气流接触叶片轮12的表面，构成推动，促使叶片轮12转动，气流并经另一个气孔排出，该目的使得导流筒发生转动；继而实现了内喷砂头9的转动，由于内喷砂头9的转动，继而对钻杆内部周围充分可实施喷砂。

立式喷砂仓1的右侧开设有进料口1a，进料口1a接近第二引导滑轮20设置，伺服电缸25呈水平与立式喷砂仓1内的背侧固定连接，伺服电缸25至少有一半的缸体通过进料口1a延伸出立式喷砂仓1的外部，取料机构包括靠山板2以及两个上下对称设置的气动夹具2a，靠山板2呈竖直与伺服电缸25的输出端连接，两个气动夹具2a分别通过一个气缸座与靠山板2前侧活动连接，靠山板2的背侧设有两个避让气缸2c，两个避让气缸2c的活塞轴分别与一个气缸座传动连接，避让气缸2c的输出方向与伺服电缸25的输出方向相同，气动夹具2a的夹持端朝向进料口1a；伺服电缸25会驱动靠山板2平移，并依靠进料口1a活动至立式喷砂仓1的外部，人工机械手或人工将单个钻杆呈竖直姿态交接至气动夹具2a夹持区域，并依靠两个气动夹具2a构成对该钻杆的夹持；然后在依靠伺服电缸25驱动气动夹具2a带着钻杆行进至环形盘4a的正上方后停止，然后升降装置驱动环形盘4a上升，上升过程中，最下方的一个气动夹具2a会依靠与之对应位置的避让气缸2c的作用力，发生避让，目的让环形盘4a可实现上升，上升后，该气动夹具2a在通过避让气缸2c复位继续构成夹持，同时，由于环形盘4a的持续上升，接近另一个气动夹具2a后，该气动夹具2a也会同先前的气动夹具2a一样，发生避让动作，使得环形盘4a可以充分接触钻杆外表面。

气动夹具2a的夹持端对称焊接有两个相对称的夹持板2b，夹持板2b为v型结构；气动夹具2a会依靠夹持板2b会钻杆外表面构成充分夹持。

两个气动夹具2a的正中间设置有一个呈水平的挡边气缸3，挡边气缸3的输出端朝向进料口1a，挡边气缸3的活塞轴前端安装有凹面朝向进料口1a的弧形挡板3a；挡边气缸3的作用在于：当两个气动夹具2a夹持着钻杆之前，挡边气缸3会工作，促使弧形挡板3a位移至设定位置，机械手或人工将钻杆呈竖直姿态放置在夹持区域时，钻杆外表面会由弧形挡板3a的凹面，构成限位式接触，促使钻杆处于正确姿态。

立式喷砂仓1的内侧设有三个由上至下依次设置的压紧臂23，压紧臂23的自由端对应气动夹具2a，压紧臂23的另一端设置有呈倒置的避让电机24，并且避让电机24的主轴与压紧臂23的该一端传动连接，所有避让电机24与挡边气缸3和所有气动夹具2a一一交错设置；当气动夹具2a带着钻杆移动至环形盘4a的正上方后，此时所有压紧臂23会依靠各自位置的避让电机24作用力防，发生转动，压紧臂23的自由端会由于转动，接触至钻杆外表面，并依靠弧形挡板3a处于钻杆另一侧的位置，使得弧形挡板3a同压紧臂23构成对向式夹持着钻杆，促使钻杆被确保稳定。

工作原理：伺服电缸25会驱动靠山板2平移，并依靠进料口1a活动至立式喷砂仓1的外部，人工机械手或人工将单个钻杆呈竖直姿态交接至气动夹具2a夹持区域，并依靠两个气动夹具2a构成对该钻杆的夹持；同时当两个气动夹具2a夹持着钻杆之前，挡边气缸3会工作，促使弧形挡板3a位移至设定位置，机械手或人工将钻杆呈竖直姿态放置在夹持区域时，钻杆外表面会由弧形挡板3a的凹面，构成限位式接触，促使钻杆处于正确姿态；此时所有压紧臂23会依靠各自位置的避让电机24作用力防，发生转动，压紧臂23的自由端会由于转动，接触至钻杆外表面，并依靠弧形挡板3a处于钻杆另一侧的位置，使得弧形挡板3a同压紧臂23构成对向式夹持着钻杆，促使钻杆被确保稳定；然后在依靠伺服电缸25驱动气动夹具2a带着钻杆行进至环形盘4a的正上方后停止，然后升降装置驱动环形盘4a上升，该过程中，驱动器会促使环形盘4a转动，继而使得外喷砂头4的旋转并依靠自身工作特性，构成了对钻杆外表面的充分喷砂作业；环形盘4a在上升过程中，最下方的一个气动夹具2a，即最先与环形盘4a接触的气动夹具2a，会依靠与之对应位置的避让气缸2c的作用力，发生避让，目的让环形盘4a可实现上升，上升后，该气动夹具2a在通过避让气缸2c复位继续构成夹持，同时，由于环形盘4a的持续上升，接近另一个气动夹具2a后，该气动夹具2a也会同先前的气动夹具2a一样，发生避让动作，使得环形盘4a可以充分接触钻杆外表面；并且所有压紧臂23也会依靠各自位置的避让电机24，先后式的发生复位式转动，进而实现了复位避让动作；在升降装置工作的同时，升降滑轮组也会工作，其目的使得动滑轮21发生竖直下降，并促使气旋件以及内喷砂头9下降至钻杆内部，此时内喷砂头9与外喷砂头4均与钻杆同轴；内喷砂头9在下降至钻杆内部后，会开始工作，并通过气旋件发生旋转，继而对钻杆内部周围实施充分的喷砂作业；并且该装置只可适应于长度3m以内的钻杆喷砂作业。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作出任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。