专利名称：深井钻机全液压自动钻具输运装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种陆地深井钻机的钻杆自动运移装置，用于将地面钻具输送至钻井平台，特别涉及一种深井钻机全液压自动钻具输运装置。
背景技术：
陆地钻机管具自动化处理装置对于陆地钻机整机自动化程度的提高，起到至关重要的作用。陆地深井钻机所采用的常规猫道，尚不具备将地面钻机自动运移至钻台面的功能，这不仅直接影响了钻井系统的稳定性及生产效率，而且工人的劳动强度大，生产安全性低。全液压自动钻具输运装置俗称猫道，但其结构和功能较普通猫道复杂。主要用于完成钻杆、油管、套管、钻铤或其他钻具从地面向底座平台输送或反向输送。自动猫道又称动力猫道，其结构形式主要有固定式、举升式和机械手臂等。固定式的动力猫道适用于低钻台的小型钻机，而机械手臂的结构复杂，生产、安装及维修费用极高。深井钻机的底座平台的台面高，同时考虑到钻机支腿的承载能力，井口需设计在底座平台的中心。因此现有猫道的坡道入口与钻机井口距离L固定，但由于底座平台入射角Θ过大，由距离L及平台入射角Θ共同决定的抓持管柱的液压吊卡位置H较高，管柱的接卸的难度较大。同时国内外设计的动力猫道的外形结构尺寸较大，不符合运输尺寸的要求。中国专利(ZL.200920033104.7)提出的钢丝绳拉升式钻机动力猫道，属举升式动力猫道，其采用滚筒式绞车通过钢丝绳拉动钻柱装置起升，通过钢丝绳的柔性起升方式不能保证较精确的传动比，因此运动的过程中会产生晃动，影响整机的稳定性。并且钢丝绳只能承受单向载荷，极易发生安全事故。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种适应性强，自动化程度高的深井钻机全液压自动钻具输运装置，集钻杆支架、平台、滑道、坡道为一体，举升高度、运输长度可调，可以完成接单根、甩钻杆、接卸孔底动力等钻具输送功能，本实用新型是由钻杆支架、平台、翻板机构、滑道变幅机构、撑杆机构、钻杆推送机构、钻杆顶出机构、防坠落机构、举升滑道、变角机构、提升滑车、双缸马达驱动的链条和坡道组成，平台和举升滑道均采用两段式，前平台与后平台通过定位销轴连接，前举升滑道与后举升滑道通过螺栓连接；钻杆支架铰接在平台上，工作时，与平台成直角，运输时，收回至平台两翼；举升滑道上安装有钻杆推送机构、钻杆顶出机构和防坠落机构，提升滑车安装在坡道的滑道上，利用变角机构，通过销轴连接举升滑道；滑道变幅机构通过四对滚轮组件安装在平台内部的滑道上，其上安装撑杆机构及缓冲助力油缸，举升滑道和撑杆机构采用销轴连接，提升滑车拉升举升滑道使滑道变幅机构在平台内部滑动，撑杆机构设置有两个连接位；提升滑车由双缸马达驱动的链条传动，拉升举升滑道至底座上的平台高度，提升滑车上安装有变角机构。所述钻杆支架采用曲面结构，一旦液压缸动作，将钻杆滚向采用桁架式结构的平台，接触内有电感式接近开关的挡销，利用分流集流阀实现液压同步，通过PLC控制翻板机构动作，将钻杆滚入举升滑道的V型槽道。所述的举升滑道、变角机构、双液压缸马达驱动的提升滑车与链条或齿轮齿条机构组成“爬链器”，提升滑车采用浮动式，举升时，变角机构的液压缸伸出，将举升滑道一端抬起一定角度，而且提升滑车拖拽举升滑道，缓冲助力油缸配合动作，利用双轴倾角传感器检测和调整空间位姿。所述钻杆推送机构采用双液压马达驱动链传动机构，带动V型滑板(406)推送钻杆；防坠落机构的液压缸动作，将挡柱顶出。所述的平台上设置有缓冲装置。本实用新型的有益效果:1、本实用新型的平台及举升滑道均采用两段式结构，平台桁架式，重量轻，容易拆卸，便于运输。2、本实用新型由机、电、液联合控制，采用分流集流阀实现液压同步，利用电感式接近开关自动控制翻板机构，通过PLC控制机构动作。3、提升滑车浮动式，举升动作采用由举升滑道、变角机构、双液压缸马达驱动的提升滑车及链条组成的“爬链器”，刚性连接，有精确的传动比，由缓冲助力油缸及滑道变幅机构配合，采用双轴倾角传感器控制举升滑道的空间位姿，运动平稳快速，无晃动，减少机构之间的冲击。4、钻杆推送机构采用双液压马达驱动链传动带动V型滑板，实现推送钻杆功能。推送往复运动高效，并在工作过程中，防坠落机构伸出挡柱，防止钻杆坠落伤人，大大地减轻了工人的劳动强度，提高了生产的安全性。
图1为本实用新型的整体结构示意图。图2为本实用新型的深井钻机全液压自动钻具输运装置的结构示意图。图3为图2中的局部放大示意图。图4为本实用新型的平台结构的示意图。图5为本实用新型的举升机构结构的示意图。图6为本实用新型的爬升链机构结构的示意图。图7、图8、图9为本实用新型的钻杆支架的结构示意图。图10为本实用新型的变角机构的结构示意图。图11为本实用新型的爬升链机构的结构示意图。图12为本实用新型的钻杆推送机构的结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1至图12所示，本实用新型是由钻杆支架1、平台2、翻板机构3、滑道变幅机构4、撑杆机构5、钻杆推送机构6、钻杆顶出机构7、防坠落机构8、举升滑道9、变角机构10、提升滑车11、链条12和坡道13组成。平台2采用两段式，如图4所示，前平台303与后平台301通过定位销轴302连接，平台2采用桁架式结构，结构承载力强并可进行拆卸，方便运输。举升滑道9是由前举升滑道401与后举升滑道403构成，如图5所示，前举升滑道401与后举升滑道403通过螺栓402连接。举升滑道9上安装有钻杆推送机构6、钻杆顶出机构7、防坠落机构8，提升滑车11安装在坡道13的链条12上，变角机构10通过销轴连接举升滑道9。钻杆推送机构6焊接在举升滑道9的后端，采用双液压马达405驱动传动链404带动V型滑板406推送钻杆，防坠落机构8由铰接在举升滑道9的液压缸407及连杆机构组成，当液压缸407动作时，挡柱408伸出，防止钻杆坠落伤人。钻杆顶出机构7铰接在顶出座筋板上，筋板焊接在举升滑道内部，带甩杆时，将钻杆从举升滑道9顶出至钻杆支架I上。钻杆支架I铰接在平台2上，工作时，与平台2成90°直角，运输时，收回至平台2两翼，减小运输尺寸。如图7所示，钻杆支架I采用曲面结构，并通过液压缸601控制抬起动作，触发内有电感式接近开关的挡销602。翻板机构3由双缸液压缸控制，液压缸安装至缸筒耳座上，只有一个自由度，缸筒耳座焊接在平台上，通过PLC控制液压缸推动翻板，从而控制钻杆的翻进翻出。如图6所示，滑道变幅机构4通过四对滚轮组件501安装在平台2内部的滑道上，其上安装撑杆机构5及缓冲助力油缸502，举升滑道9和撑杆机构5采用销轴连接。提升滑车11拉升举升滑道9使滑道变幅机构4在平台2内部滑动，自动调节机构位置。撑杆机构5设置了两个连接位，可以适用不同尺寸钻机的需求。坡道13铰接在平台2—端，在运输时，可以收回至平台2上，坡道13上安装有浮动式的提升滑车11，运行中根据坡道13自动调节，运行平稳，无冲击。提升滑车11由双缸马达驱动链12传动，拉升举升滑道9至底座102上的平台106高度，提升滑车11上安装有变角机构10，当举升动作开始前，先变角机构10的液压缸动作，将与之铰接的举升滑道9举升一定角度，便于提升滑车11的拉升动作。本实用新型的工作过程:配合图1至图12所示:整个系统由液压站提供动力，控制箱控制系统动作。当深井钻机全液压自动钻具输运装置101安放在底座102上的平台106下面时，钻杆100摆放在钻杆支架I上。液压缸601动作，支腿抬起，翻板机构3配合动作，钻杆100接触到内置电感式接近开关的挡销602，自动控制钻杆100滚入举升滑道9的V型槽上，此时防坠落机构8的挡柱伸出，防止钻杆坠落伤人。而后变角机构10的液压缸动作，将与之铰接的举升滑道9举升一定角度，便于提升滑车11的拉升动作。提升滑车11的双液压马达驱动链传动机构，提升滑车11在坡道13的链12上滑动，并与变角机构10组成“爬链器”，在举升滑道9向上举升时，滑道变幅机构4向前适应动作，缓冲助力油缸502在起升中起到缓冲助力的作用。利用双轴倾角传感器进行检测、调整、控制举升机构9的空间位姿，保证机构运行稳定、迅速。钻杆推送机构6采用双液压马达驱动传动链404带动V型滑板406，推送钻杆100，沿着举升滑道9的V型槽道，送至底座102上的平台106，由井架103上的顶驱动力系统104的液压吊卡将钻杆100拾起，送给至铁钻工105进行钻杆的拧卸。待甩干时，钻杆100随举升滑道9落回平台2上，钻杆顶出机构7动作，将钻杆100顶出送回至钻杆支架I上。
权利要求1.一种深井钻机全液压自动钻具输运装置，其特征在于:是由钻杆支架(I)、平台(2)、翻板机构(3 )、滑道变幅机构(4 )、撑杆机构(5 )、钻杆推送机构(6 )、钻杆顶出机构(7 )、防坠落机构(8)、举升滑道(9)、变角机构(10)、提升滑车(11)、双缸马达驱动的链条(12)和坡道(13)组成，平台(2)和举升滑道(9)均采用两段式，前平台(303)与后平台(301)通过定位销轴(302 )连接，前举升滑道(401)与后举升滑道(403 )通过螺栓(402 )连接；钻杆支架(I)铰接在平台(2)上，工作时，与平台(2)成直角，运输时，收回至平台(2)两翼；举升滑道(9)上安装有钻杆推送机构(6 )、钻杆顶出机构(7 )和防坠落机构(8 )，提升滑车(11)安装在坡道(13)的滑道上，利用变角机构(10)，通过销轴连接举升滑道(9);滑道变幅机构(4)通过四对滚轮组件(501)安装在平台(2)内部的滑道上，其上安装撑杆机构(5)及缓冲助力油缸(502)，举升滑道(9)和撑杆机构(5)采用销轴连接，提升滑车(11)拉升举升滑道(9)使滑道变幅机构(4 )在平台(2 )内部滑动，撑杆机构(5 )设置有两个连接位；提升滑车(11)由双缸马达驱动的链条(12)传动，拉升举升滑道(9)至底座(102)上的平台(106)高度，提升滑车(11)上安装有变角机构(10 )。
2.根据权利要求1所述的一种深井钻机全液压自动钻具输运装置，其特征在于:所述钻杆支架(I)采用曲面结构，一旦液压缸(601)动作，将钻杆(100)滚向采用桁架式结构的平台(2)，接触内有电感式接近开关的挡销(602)，利用分流集流阀实现液压同步，通过PLC控制翻板机构(3 )动作，将钻杆(100 )滚入举升滑道(9 )的V型槽道。
3.根据权利要求1所述的一种深井钻机全液压自动钻具输运装置，其特征在于:所述的举升滑道(9)、变角机构(10)、双液压缸马达驱动的提升滑车(11)与链条(12)或齿轮齿条机构组成“爬链器”，提升滑车(11)采用浮动式，举升时，变角机构(10)的液压缸伸出，将举升滑道(9) 一端抬起一定角度，而且提升滑车(11)拖拽举升滑道(9)，缓冲助力油缸(502)配合动作，利用双轴倾角传感器检测和调整空间位姿。
4.根据权利要求1所述的一种深井钻机全液压自动钻具输运装置，其特征在于:所述钻杆推送机构(6)采用双液压马达驱动链传动机构，带动V型滑板(406)推送钻杆(100)；防坠落机构(8 )的液压缸(407 )动作，将挡柱(408 )顶出。
5.根据权利要求1所述的一种深井钻机全液压自动钻具输运装置，其特征在于:所述的平台(2)上设置有缓冲装置。
专利摘要本实用新型公开了一种深井钻机全液压自动钻具输运装置，是由支架、平台、翻板机构、滑道变幅机构、撑杆机构、推送机构、顶出机构、防坠落机构、举升滑道、变角机构、提升滑车、链条和坡道组成，用于和顶驱配合完成钻具从地面到底座平台的输运；所述的平台和举升滑道采用分体结构，支架设计有阶梯形滚道，铰接在平台两侧；钻具挡销内安装有接近开关，用于翻板机构自动控制；采用提升滑车驱动链传动机构或齿轮齿条机构实现滑道举升，配以缓冲助力油缸，利用双轴倾角传感器检测并调整滑道位姿，确保运行平稳；采用双液压马达驱动链传动机构推送钻具；该装置采用机电液一体化控制，工作效率高，精度高，稳定性好。
文档编号E21B19/14GK203066900SQ20122062763
公开日2013年7月17日 申请日期2012年11月23日 优先权日2012年11月23日
发明者孙友宏, 吕兰, 于萍, 张春鹏, 刘文东, 王清岩, 张鹏, 张飞宇 申请人:吉林大学