一种吊环倾斜机构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种吊环倾斜机构，属于石油钻机设备【技术领域】。本实用新型的吊环倾斜机构，包括吊环和驱动装置，吊环上端铰接在顶驱本体上，驱动装置驱动吊环绕吊环与顶驱本体的铰接轴转动，吊环倾斜机构还包括支架，支架上端通过第一销轴铰接在顶驱本体上，支架下端连接有抱箍；抱箍包括滚轮支架和设置于滚轮支架内的滚轮；吊环穿过抱箍且吊环前倾或后倾时，吊环穿过抱箍的部分与滚轮接触；驱动装置驱动支架绕第一销轴转动，支架转动并通过抱箍带动吊环转动。本实用新型的吊环倾斜机构，对驱动装置的要求降低，设备投入少；同时，滚轮与吊环接触，装置安全性好、安装工作量小，一个抱箍可应用于几种不同直径的吊环，扩大了装置的应用范围。
【专利说明】一种吊环倾斜机构
【技术领域】 [0001]
[0002] 本实用新型涉及一种吊环倾斜机构，属于石油钻机设备【技术领域】。
【背景技术】
[0003] 顶驱已成为石油钻机的标准设备，顶驱上配备的自动化管子处理系统，大大降低 了工人的劳动强度。吊环倾斜机构作为顶驱中的一部分，发挥着重要的作用。可以前倾到达 小鼠洞抓取钻杆，以及在二层台时前倾帮助精加工抓取钻杆，大大减小了工人的劳动强度。
[0004] 现有技术中，顶驱的吊环倾斜机构如图5、图6所示，包括吊环、吊环卡座和油缸， 吊环和油缸的上端分别铰接在顶驱本体上，吊环卡座固定安装在吊环上，油缸的下端为活 塞杆端，油缸的活塞杆端与吊环卡座铰接。吊环倾斜机构工作时，油缸的活塞杆端伸出或缩 回带动吊环卡座运动，吊环卡座运动的同时带动吊环前倾或者后倾。
[0005] 上述结构的吊环倾斜机构，油缸和吊环的夹角小，吊环前倾或后倾的过程中，油缸 的推力产生的使吊环旋转的分力很小，而大部分力是沿着吊环的方向，吊环卡座容易在吊 环上滑动，致使吊环无法旋转；同时，吊环卡座固定安装在吊环上的某一固定位置，油缸驱 动吊环旋转的力臂不变，油缸驱使吊环转动的力逐渐增大，吊环转动角度增大时，油缸容易 受到损坏；进一步地，上述吊环倾斜机构，吊环卡座固定在吊环上的某一位置，吊环前倾或 后倾的过程中，油缸的行程大，吊环活动端抓取重物质量小(一般不超过lt)，以防止损坏油 缸，这样就无法抓取较重的钻铤，若要满足以上要求，则需要很大的油缸，安装、维护很不方 便；同时，上述结构的吊环倾斜机构，吊环只能沿一个方向转动，一个吊环倾斜机构只能应 用与一种尺寸的吊卡，吊环倾斜机构的应用范围窄。 实用新型内容
[0006] 本实用新型的发明目的在于克服现有技术中所存在的吊环倾斜机构吊环旋转困 难，无法抓取重物且容易损坏油缸的上述不足，提供一种吊环倾斜机构，本实用新型的吊环 倾斜机构减小了油缸的负担，降低了设备投入；同时，吊环倾斜机构安全性好、安装工作量 小，可用于不同型号、不同尺寸的吊卡的吊环倾斜机构。
[0007] 为了实现上述发明目的，本实用新型提供了以下技术方案：
[0008] 一种吊环倾斜机构，包括吊环和驱动装置，所述吊环的上端铰接在顶驱本体上，所 述驱动装置驱动所述吊环绕吊环与顶驱本体的铰接轴转动，所述吊环倾斜机构还包括支 架，所述支架的上端通过第一销轴铰接在顶驱本体上，所述支架的下端连接有抱箍；所述抱 箍包括滚轮支架和设置于滚轮支架内的滚轮；所述吊环穿过所述抱箍，且所述吊环前倾或 后倾时，所述吊环穿过所述抱箍的部分与所述滚轮接触；所述驱动装置驱动所述支架绕所 述第一销轴转动，所述支架通过所述抱箍带动所述吊环转动。上述结构的吊环倾斜机构， 所述驱动装置通过所述抱箍带动所述吊环转动，所述抱箍与所述吊环通过滚轮接触，所述 滚轮与所述吊环的接触面可以是平面，也可以是曲面，吊环前倾或后倾时，所述滚轮绕滚轮 的轴心线转动并带动抱箍沿所述吊环移动。这种连接方式有以下几个优点：（1)吊环前倾 过程中，抱箍会相对吊环下滑，抱箍相对吊环与顶驱本体的铰接轴的距离增大，抱箍带动吊 环旋转的分力力臂增大，减小了驱动装置负担，驱动装置驱动吊环前倾更容易实现；（2)所 述吊环穿过抱箍的部分与所述抱箍内的滚轮接触，可以避免吊环前倾或后倾的过程中抱箍 相对吊环发生卡阻导致吊环无法工作，装置安全性好；（3)通过抱箍内的滚轮推动吊环前 倾或后倾，吊环前倾或后倾过程中，吊环可只与对其有施力的滚轮接触，因此，上述结构的 抱箍可应用于任何直径小于两滚轮间距的吊环，不用针对不同直径的吊环配不同尺寸的吊 环卡座，扩大了吊环倾斜机构的应用范围，减少了钻井工序，提高了施工效率；（4)抱箍沿 着吊环相对滑动，省去了传统结构一旦吊环卡座松了之后，还必须再夹紧，维护操作更加方 便，安装工作量小。本实用新型的吊环倾斜机构，对驱动装置的要求降低，设备投入少；同 时，滚轮与吊环接触，装置安全性好、安装工作量小。
[0009] 作为本实用新型的优选方案，所述滚轮为两个，所述两个滚轮平行设置于所述滚 轮支架内。所述吊环前倾或后倾过程中，分别只与一个滚轮接触，在抱箍内设置两个平行的 滚轮，抱箍结构简单，安装方便、实用。
[0010] 作为本实用新型的优选方案，所述滚轮与所述吊环的接触面为曲面。滚轮与吊环 的接触面为曲面，吊环前倾或后倾过程中，吊环外侧面与滚轮曲面接触，吊环相对抱箍和滚 轮不易发生晃动，吊环前倾和后倾过程平稳，装置安全性提高。
[0011] 作为本实用新型的优选方案，所述支架和所述抱箍之间设有连杆；所述连杆的上 端通过第二销轴与所述支架的下端铰接，所述连杆可绕所述第二销轴旋转，所述连杆的下 端与所述抱箍连接；所述第一销轴的轴心线与所述第二销轴的轴心线有一夹角。上述结 构的支架和抱箍连接关系，连杆可在与支架转动平面垂直的平面内有转动，这样吊环既可 以前倾或后倾，又可以在与其前倾或后倾平面垂直的平面转动，吊环下端活动灵活，应用方 便；进一步地，两个平行的吊环的下端间距可以通过所述连杆绕所述第二销轴的转动调节， 吊环可以适用于不同型号、不同尺寸的吊卡，扩大了吊环倾斜机构的应用范围，同时还能简 化不同型号、不同尺寸的吊卡相互切换的工序，提高了钻井效率。
[0012] 作为本实用新型的优选方案，所述第一销轴的轴心线与所述第二销轴的轴心线的 夹角为90°。所述第一销轴的轴心线与所述第二销轴的轴心线相互垂直时，所述连杆调节 吊环在与吊环前倾或后倾的平面的垂直平面的转动时，连杆的运动路径最小，装置操作最 容易实现。
[0013] 作为本实用新型的优选方案，所述抱箍与所述连杆通过第五销轴铰接，所述第五 销轴固定设置于所述滚轮支架外，所述第五销轴的轴心线与所述第二销轴的轴心线相互平 行。上述结构的抱箍与连杆连接关系，连杆绕第二销轴转动并带动吊环转动的过程中，连杆 同时可以绕第五销轴转动，可以避免连杆转动过程中带动抱箍有相同方向的转动，抱箍与 吊环连接关系不变，可以避免吊环和抱箍卡住，同时还能避免抱箍受到损坏，装置的安全性 提1?。
[0014] 作为本实用新型的优选方案，所述连杆的数量为两根，两根连杆下端均连接有所 述抱箍。所述连杆的数量为两根时，两个抱箍同时工作带动两个吊环运动，两个吊环配合吊 运吊卡，吊环倾斜机构结构简单，装置灵活性好。
[0015] 作为本实用新型的优选方案，所述驱动装置为油缸，所述油缸的底端铰接在所述 顶驱本体上，所述油缸的活塞杆铰接在所述支架上。油缸工作时，通过伸缩油缸活塞杆带动 支架绕支架和顶驱本体的铰接轴转动，带动吊环绕吊环和顶驱本体的铰接轴转动，装置操 作简单，可广泛推广使用。
[0016] 作为本实用新型的优选方案，吊环处于坚直状态时，所述油缸与所述支架相互垂 直。上述结构的油缸和支架的连接关系，吊环前倾或后倾时，油缸伸缩带动吊环前倾或后倾 的旋转分力大，吊环转动容易实现，同时油缸推动吊环转动的行程小，降低了对油缸的设备 投入。
[0017] 与现有技术相比，本实用新型的有益效果：
[0018] 1、本实用新型的吊环倾斜机构，油缸推动所述支架转动，所述支架通过抱箍带动 吊环前倾或后倾，所述吊环穿过抱箍的部分与所述抱箍内的滚轮接触。这种连接结构的吊 环倾斜机构，有以下几个优点：
[0019] (1)吊环前倾过程中，抱箍会相对吊环下滑，抱箍相对吊环与顶驱本体的铰接轴的 距离增大，抱箍带动吊环旋转的分力力臂增大，减小了油缸的驱动负担，油缸推动吊环前倾 更容易实现；
[0020] (2)所述吊环穿过抱箍的部分与所述抱箍内的滚轮接触，可以避免吊环前倾或后 倾的过程中抱箍相对吊环发生卡阻导致吊环无法工作；
[0021] (3)滚轮与吊环活动连接，吊环前倾或后倾过程中，吊环可只与对其有施力的滚轮 接触，因此，上述结构的抱箍可应用于任何直径小于两滚轮间距的吊环，不用针对不同直径 的吊环配不同尺寸的吊环卡座，扩大了吊环倾斜机构的应用范围，减少了钻井工序，提高了 施工效率；
[0022] (4)抱箍沿着吊环相对滑动，省去了传统结构一旦吊环卡座松了之后，还必须再夹 紧，维护操作更加方便。
[0023] 2、抱箍中滚轮与吊环的接触面为曲面，吊环前倾或后倾时，吊环外侧面与滚轮曲 面接触，吊环相对抱箍和滚轮不易发生晃动，吊环前倾和后倾过程平稳，装置安全性提高。
[0024] 3、本实用新型的吊环倾斜机构，在支架和抱箍之间设置连杆，连杆可以绕第二销 轴转动，即在垂直于吊环转动平面的平面内转动，连杆转动可以带动吊环做与连杆相同方 向的转动，增大了吊环倾斜机构的灵活性；进一步地，吊环为两根时，连杆转动可改变连接 在抱箍上的两吊环下端的间距，吊环倾斜机构可以应用于不同型号、不同大小的吊卡，扩大 了吊环倾斜机构的应用范围。
【专利附图】
【附图说明】 [0025] ：
[0026] 图1是本专利倾斜机构的右侧视图；
[0027] 图2是该倾斜机构的主视图；
[0028] 图3是倾斜机构的前倾状态示意图；
[0029] 图4是抱箍结构示意图；
[0030] 图5是现有常规倾斜机构的示意图；
[0031] 图6是现有常规倾斜机构的吊环前倾的结构示意图
[0032] 图中标记：1-顶驱本体，2-吊环，3-支架，4-抱箍，41-滚轮支架，42-滚轮，5-油 缸，6-连杆，7-第一销轴，8-第二销轴，9-第三销轴，10-第四销轴，11-第五销轴，12-第六 销轴；
[0033] 2 吊环，4 吊环卡座，5 油缸。
【具体实施方式】
[0034] 下面结合试验例及【具体实施方式】对本实用新型作进一步的详细描述。但不应将此 理解为本实用新型上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本实用新型内容所实现的 技术方案均属于本实用新型的保护范围。
[0035] 实施例1
[0036] 如图1至图3所示，本实施例的吊环倾斜机构，包括吊环2、支架3、抱箍4和油缸 5，
[0037] 吊环2的上端通过第六销轴12铰接在顶驱本体1上，吊环2可以绕着第六销轴12 转动；
[0038] 支架3的上端通过第一销轴7铰接在顶驱本体1上，支架3可以绕着第一销轴7 转动；
[0039] 支架3的下端连接有连杆6,连杆6的上端通过第二销轴8与支架3铰接，连杆6 可以绕着第二销轴8转动，第二销轴8的轴心线与第一销轴7的轴心线相互垂直；
[0040] 连杆6的下端安装有抱箍4,如图4所示，抱箍4包括滚轮支架41和一对平行设置 于滚轮支架41内的滚轮42,吊环2穿过抱箍4的部分位于两个滚轮42之间。吊环2前倾 或后倾时，吊环2穿过抱箍4的部分与滚轮42接触，滚轮42与吊环2的接触面为曲面；滚 轮支架41外设有第五销轴11，抱箍4与连杆6通过第五销轴11铰接，连杆6可以绕第五销 轴11转动，第五销轴11的轴心线与第二销轴8的轴心线平行；
[0041] 油缸5缸体的底端通过第四销轴10安装在顶驱本体1上，油缸5可以绕第四销轴 10转动，油缸5的另一端为活塞杆端，油缸5的活塞杆通过第三销轴9与支架3铰接，油缸 5和支架3均能绕第三销轴9转动，吊环2位于坚直状态时，油缸5与支架3相互垂直，如 图1。图1为本实施例的吊环倾斜机构的右侧视图；图2是本实施例的吊环倾斜机构的主 视图。
[0042] 上述结构的吊环倾斜机构，顶驱作业时，顶驱的控制系统及液压系统接到操作指 令后，油缸5按指令行程执行活塞杆的伸出或缩回。油缸5活塞端伸出推动支架3绕着第 一销轴7按图1中顺时针方向旋转，抱箍4整体在支架3的带动下也绕着第一销轴7旋转， 转动过程中，抱箍4的滚轮42绕滚轮42的轴心线自身转动，抱箍4沿着吊环2向下移动， 同时滚轮42对吊环2的支撑力会驱动吊环2绕着第六销轴12的轴心线沿图中顺时针方向 旋转，实现吊环2的前倾，如图3所示，图3为吊环2前倾时，各部件的连接示意图。同理， 油缸5活塞杆收回时，吊环2、支架3、抱箍4和油缸5均做与吊环2前倾相反方向的运动， 吊环2绕第六销轴12的轴心线沿图中逆时针方向旋转，实线吊环2的后倾。
[0043] 本实用新型的吊环倾斜机构，油缸5推动支架3转动，支架3通过抱箍4带动吊环 2前倾或后倾，吊环2穿过抱箍4的部分与滚轮42接触，图3为吊环2前倾状态示意图。本 实用新型的吊环倾斜机构，抱箍4和吊环2的连接关系有以下几个优点：（1)如图3中，F1 为抱箍4使吊环2旋转的分力。吊环2前倾过程中，重物对吊环2的坚直向下的拉力G不 变，G的力臂随吊环2前倾角度的增大而增大；在吊环2前倾过程中，抱箍4会相对吊环2下 滑，抱箍4相对第六销轴12的距离增大，F1的力臂增大，这个过程中，油缸5的推力产生的 使吊环2旋转的分力F1基本不变，油缸推动吊环2前倾更容易实现；（2)抱箍4内设滚轮 42,滚轮42与吊环2接触并相对吊环2上下滑动，可以避免吊环2前倾或后倾的过程中发 生卡阻；（3)抱箍4和吊环2之间有相对运动而不是相对固定，吊环2前倾或后倾过程中， 吊环2可只与对其施力的滚轮42接触，故一个抱箍4可应用于任何小于两个滚轮间距的几 种不同直径的吊环，不用针对不同直径的吊环配不同尺寸的吊环卡座，扩大了吊环倾斜机 构的应用范围，减少了钻井工序，提高了施工效率；（4)由于抱箍沿着吊环相对滑动，省去 了传统结构一旦吊环卡座松了之后，还必须再夹紧，维护操作更加方便。
[0044] 进一步地，本实用新型在支架3和抱箍4之间设置连杆6,连杆6可以绕第二销轴 8转动，即在垂直于吊环转动平面的平面内转动。连杆6转动可改变连接在抱箍4上的两吊 环2下端的间距，吊环倾斜机构可以应用于不同型号、不同大小的吊卡。
[0045] 为进一步说明本实用新型吊环倾斜装置的优势，本实用新型给如图5、图6所示的 现有技术吊环倾斜机构进一步进行说明。
[0046] 图5为常规倾斜机构的示意图；图6是常规倾斜机构的吊环前倾的结构示意图。 图5中，吊环卡座4 '固定在吊环2 '上的某一固定位置上，油缸5 '通过吊环卡座4 '带动 吊环2 '转动。图6中，吊环2 '前倾，吊环卡座4 '在吊环2 '上的位置不变，使吊环2 '方宠 转的力F1 '的力臂为一定值，并且随着吊环2 '倾斜角度的增大，油缸5 '推动使吊环2 '旋 转的力F1 '需要越来越大，要推动吊环2 '转动就需要更大力量的油缸5 '，增加了设备的 资金投入并且在吊环2 '前倾或后倾的过程中还容易损坏油缸5 '；同时，吊环2 '对油缸 5 '径向方向的压力大，容易损坏油缸5 '，并且这种结构的吊环倾斜装置，油缸5 '活塞杆 的行程大，抓取的重物重量小，抓取的重物一般不超过lt，严重限制了电环倾斜机构的应用 范围。
[0047] 由上述对比可知，本实用新型的吊环倾斜机构，由于吊环2和抱箍4通过滚轮42 接触，既降低了装置对油缸的要求，降低了装置对设备的投入；同时扩大了装置的应用范 围，本实用新型的吊环倾斜机构可应用与不同直径尺寸的吊环，提取的重物质量增大，并 且，还能避免吊环前倾或后倾的过程中，抱箍与吊环发生卡阻，还省去了传统结构一旦吊环 卡座松了之后还需加紧的工序，维护操作方便。进一步地，连杆6可绕着第二销轴8旋转， 可改变两吊环2下端的间距，可应用于不同大小吊卡，扩大了吊环倾斜机构的应用范围。
【权利要求】
1. 一种吊环倾斜机构，包括吊环和驱动装置，所述吊环的上端铰接在顶驱本体上，所述 驱动装置驱动所述吊环绕吊环与顶驱本体的铰接轴转动，其特征在于： 所述吊环倾斜机构还包括支架，所述支架的上端通过第一销轴铰接在顶驱本体上，所 述支架的下端连接有抱箍； 所述抱箍包括滚轮支架和设置于滚轮支架内的滚轮； 所述吊环穿过所述抱箍，且所述吊环前倾或后倾时，所述吊环穿过所述抱箍的部分与 所述滚轮接触； 所述驱动装置驱动所述支架绕所述第一销轴转动，所述支架通过所述抱箍带动所述吊 环转动。
2. 根据权利要求1所述的吊环倾斜机构，其特征在于：所述滚轮为两个，所述两个滚轮 平行设置于所述滚轮支架内。
3. 根据权利要求1或2所述的吊环倾斜机构，其特征在于：所述滚轮与所述吊环的接 触面为曲面。
4. 根据权利要求1所述的吊环倾斜机构，其特征在于： 所述支架和所述抱箍之间设有连杆； 所述连杆的上端通过第二销轴与所述支架的下端铰接，所述连杆可绕所述第二销轴旋 转，所述连杆的下端与所述抱箍连接； 所述第一销轴的轴心线与所述第二销轴的轴心线有一夹角。
5. 根据权利要求4所述的吊环倾斜机构，其特征在于：所述第一销轴的轴心线与所述 第二销轴的轴心线的夹角为90°。
6. 根据权利要求4所述的吊环倾斜机构，其特征在于：所述抱箍与所述连杆通过第五 销轴铰接，所述第五销轴固定设置于所述滚轮支架外，所述第五销轴的轴心线与所述第二 销轴的轴心线相互平行。
7. 根据权利要求4?6任意一项所述的吊环倾斜机构，其特征在于：所述连杆的数量 为两根，两根连杆下端均连接有所述抱箍。
8. 根据权利要求1所述的吊环倾斜机构，其特征在于：所述驱动装置为油缸，所述油缸 的底端铰接在所述顶驱本体上，所述油缸的活塞杆铰接在所述支架上。
9. 根据权利要求8所述的吊环倾斜机构，其特征在于：吊环处于坚直状态时，所述油缸 与所述支架相互垂直。
【文档编号】E21B19/00GK203867491SQ201420312091
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年6月12日 优先权日:2014年6月12日
【发明者】柴俊卿, 张芳芳, 刘宾, 王翌, 李龙, 俞海明, 姜慧 申请人:四川宏华石油设备有限公司