一种海底钻机钻杆辅助接卸装置、海底钻机绳索取心装置的制作方法

1.本实用新型属于海底钻机钻杆辅助接卸技术领域，具体涉及一种海底钻机钻杆辅助接卸装置、海底钻机绳索取心装置。


背景技术：

2.海底钻机是海底资源勘探、海底工程地质勘查以及海洋科学研究的一种重要的钻探取样装备，现有的海底整个作业过程一般为远程遥控式控制。目前，海底钻机钻杆的接卸主要靠机械手送钻杆到指定位置，然后配合夹持器和动力头来完成，但是该方式在实际应用中存在下列问题：
3.第一、机械手在协助反复接卸钻杆时，保证不了钻杆能始终送到指定位置，存在偏差时需要给进油缸直接施加给动力头主轴额外的力强行对钻杆螺纹刃扣，偏差越大，额外施加的力就越大，该力给钻杆螺纹和动力头主轴转接头螺纹产生不可逆的损伤，容易造成事故；
4.第二、当钻杆上端与动力头连接后，钻杆处于一端固定一端自由的状态，钻杆的自由端易受到洋流等外力影响偏离原来位置，钻杆越长，影响越大；钻杆的自由端很难与上一根钻杆的上端对中连接；
5.第三、机械手送钻杆到夹持器时，夹持器油缸不同步也会造成机械手承受额外的负载，对机械手的结构产生损伤，影响钻杆的接卸。
6.基于上述海底钻机钻杆作业中存在的技术问题，尚未有相关的解决方案；因此迫切需要寻求有效方案以解决上述问题。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的是针对上述技术中存在的不足之处，提出一种海底钻机钻杆辅助接卸装置、海底钻机绳索取心装置，旨在解决现有钻杆在接卸时位置无法保证的问题。
8.本实用新型提供一种海底钻机钻杆辅助接卸装置，包括第一夹臂以及第二夹臂；第一夹臂和第二夹臂分别设置安装座上；第一夹臂和第二夹臂能够相向运动，从而夹紧钻杆，并起到导向的作用；第一夹臂和第二夹臂分别包括对中夹紧组件和导向组件；第一夹臂上的对中夹紧组件和第二夹臂上的对中夹紧组件同时相向运动，从而夹紧钻杆；第一夹臂上的导向组件和第二夹臂上的导向组件同时相向运动，从而套住钻杆。
9.进一步地，对中夹紧组件包括对中油缸、导向杆以及卡瓦；安装座上设有导向套，导向杆的第一端与卡瓦连接，导向杆的第二端穿过导向套并可在导向套内滑动；导向杆的第二端设有限位部件；限位部件能够随导向杆一起移动，并能够卡紧在导向套，从而限定导向杆移动；对中油缸固定设置于安装座上，并通过其对中活塞杆与卡瓦连接；对中油缸3通过其对中活塞杆带动卡瓦伸缩移动，从而夹紧钻杆。
10.进一步地，活塞杆通过缓冲组件与卡瓦连接；缓冲组件包括弹簧、压盖以及弹簧导杆；对中活塞杆一端连接于压盖的中间位置；弹簧导杆分别设置于压盖的两侧；弹簧导杆一
端固定连接于压盖上，弹簧导杆另一端穿过卡瓦的过孔并可伸缩移动，弹簧套接于弹簧导杆上；或，弹簧导杆一端穿过压盖的过孔并可伸缩移动，弹簧导杆另一端固定连接于卡瓦上，弹簧套接于弹簧导杆上。
11.进一步地，导向组件包括导向油缸、导向杆以及导向块；安装座上设有导向套，导向杆的第一端与导向块连接，导向杆的第二端穿过导向套并可在导向套内滑动；导向杆的第二端设有限位部件；限位部件能够随导向杆一起移动，并能够卡紧在导向套，从而限定导向杆移动；导向油缸固定设置于安装座上，并通过其导向活塞杆与导向块连接；导向油缸通过其导向活塞杆带动导向块伸缩移动，从而套住钻杆。
12.进一步地，卡瓦上背离于对中活塞杆的一侧面为夹紧弧形面，第一夹臂上卡瓦的夹紧弧形面和第二夹臂上卡瓦的夹紧弧形面围成的圆的外径等于或小于钻杆的外径，第一夹臂上的卡瓦和第二夹臂上的卡瓦通过其夹紧弧形面夹紧钻杆；导向块上背离于导向活塞杆的一侧面为导向弧形面，第一夹臂上导向块的导向弧形面和第二夹臂上导向块的导向弧形面围成的圆的外径大于钻杆的外径。
13.进一步地，导向杆的第二端上设有螺纹，限位部件包括锁紧螺母和限位垫，限位垫和锁紧螺母可移动设置于导向杆第二端的螺纹上，并且锁紧螺母用于对限位垫的位置锁紧；锁紧螺母外径大于限位垫通孔的内径。
14.进一步地，导向杆包括第一导向杆和第二导向杆；第一导向杆和第二导向杆分别设置于对中油缸的两侧，第一导向杆的两端分别连接对中油缸一侧的导向套和卡瓦，第二导向杆的两端分别连接对中油缸另一侧的导向套和卡瓦。
15.进一步地，导向杆包括第三导向杆和第四导向杆；第三导向杆和第四导向杆分别设置于导向油缸的两侧，第三导向杆的两端分别连接导向油缸一侧的导向套和导向块，第四导向杆的两端分别连接导向油缸另一侧的导向套和导向块。
16.进一步地，第一夹臂包括两组对中夹紧组件和一组导向组件，两组对中夹紧组件相互平行设置于安装座上，导向组件设置于安装座上，并位于两组对中夹紧组件之间，导向组件与两组对中夹紧组件相互平行；第二夹臂包括两组对中夹紧组件和一组导向组件，两组对中夹紧组件相互平行设置于安装座上，导向组件设置于安装座上，并位于两组对中夹紧组件之间，导向组件与两组对中夹紧组件相互平行。
17.相应地，本实用新型还提供一种海底钻机绳索取心装置，包括滑轨架和钻杆辅助接卸装置；钻杆辅助接卸装置通过其安装座1固定设置于滑轨架上；钻杆辅助接卸装置为上述所述的海底钻机钻杆辅助接卸装置。
18.进一步地，还包括动力头以及绞车；动力头可滑动设置于滑轨架的一侧，绞车可滑动设置于滑轨架的另一侧；绞车通过打捞钢丝绳与动力头内的打捞装置连接，并可带动打捞装置上下移动；打捞装置悬空设置于动力头的主轴内。
19.本实用新型提供的方案具有如下技术效果：
20.第一、本实用新型提供的方案，在机械手送钻杆存在偏差时，自动消除或最大限度的降低该偏差，提高海底钻机钻杆接卸的准确性和可靠性；
21.第二、本实用新型提供的方案，可以为钻杆的上下运动导向，解决钻杆一端与动力头上扣后另一端自由易受外界干扰的问题，提高与上一根钻杆接卸的准确性和可靠性；
22.第三、本实用新型提供的方案，可降低机械手的设计难度。
附图说明
23.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
24.以下将结合附图对本实用新型作进一步说明：
25.图1 为本实用新型一种海底钻机钻杆辅助接卸装置主视图；
26.图2 为图1沿a
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a方向剖视图；
27.图3为图1沿b
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b方向剖视图；
28.图4 为本实用新型一种海底钻机钻杆辅助接卸装置实施状态一示意图；
29.图5 为本实用新型一种海底钻机钻杆辅助接卸装置实施状态二示意图；
30.图6 为本实用新型一种海底钻机绳索取心装置主视图；
31.图7 为本实用新型一种海底钻机绳索取心装置侧视图。
32.图中：1
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安装座，2
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导向套，3
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对中油缸，4
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导向杆，5
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弹簧，6
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限位垫，7
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锁紧螺母，8
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压盖，9
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弹簧导杆，10
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卡瓦，11
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导向油缸，12
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导向块，13
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钻杆，100
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滑轨架，200
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动力头，300
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绞车，400
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打捞钢丝绳，500
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钻杆辅助接卸装置。
具体实施方式
33.需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
34.如图 1至图5所示，本实用新型提供一种海底钻机钻杆辅助接卸装置，包括第一夹臂以及第二夹臂；第一夹臂和第二夹臂分别设置安装座1上；第一夹臂和第二夹臂能够相向运动，从而夹紧钻杆13，并起到对中、夹紧及导向的作用；具体地，第一夹臂和第二夹臂分别包括对中夹紧组件和导向组件，对中夹紧组件主要用于对中夹紧钻杆13，导向组件主要用于套住钻杆13，使得钻杆13能够在导向组件中上下移动；进一步地，第一夹臂上的对中夹紧组件和第二夹臂上的对中夹紧组件能够同时相向运动，从而对中夹紧钻杆13；并且，第一夹臂上的导向组件和第二夹臂上的导向组件同时相向运动，从而套住钻杆13；本实用新型提供一种海底钻机钻杆辅助接卸装置，即能自动消除机械手送钻杆的位置的偏差，又能够对钻杆的上下移动进行导向，能够有效保障钻杆接卸的准确性和可靠性，同时也可以降低机械手的设计难度。
35.优选地，结合上述方案，如图 1至图5所示，对中夹紧组件包括对中油缸3、导向杆4以及卡瓦10；安装座1上设有导向套2，导向杆4的第一端与卡瓦10连接，导向杆4的第二端穿过导向套2并可在导向套2内伸缩滑动；导向杆4的第二端设有限位部件；限位部件能够随导向杆4一起移动，并能够卡紧在导向套2，从而限定导向杆4继续移动；进一步地，对中油缸3固定设置于安装座1上，并通过其对中活塞杆与卡瓦10连接；对中油缸3通过其对中活塞杆带动卡瓦10伸缩移动，从而夹紧钻杆13。
36.优选地，结合上述方案，如图 1至图5所示，活塞杆通过缓冲组件与卡瓦10连接；具体地，该缓冲组件包括弹簧5、压盖8以及弹簧导杆9；对中活塞杆的一端连接于压盖8的中间位置；弹簧导杆9分别设置于压盖8的两侧，并且弹簧导杆9的一端固定连接于压盖8上，弹簧导杆9的另一端穿过卡瓦10的过孔并可伸缩移动，弹簧5套接于弹簧导杆9上，能够起到缓冲的作用，同时在压缩量不一致的时候，起到自动对中的作用；采用上述方案，对中油缸不是直接作用于卡瓦10，而是通过压盖8压缩弹簧5作用于卡瓦10，两侧弹簧5压缩量不一致时，
弹簧5可使得钻杆13回到对中位置。
37.优选地，结合上述方案，如图 1至图5所示，活塞杆通过缓冲组件与卡瓦10连接；具体地，该缓冲组件包括弹簧5、压盖8以及弹簧导杆9；对中活塞杆的一端连接于压盖8的中间位置；弹簧导杆9分别设置于压盖8的两侧，并且弹簧导杆9的一端穿过压盖8的过孔并可伸缩移动，弹簧导杆9的另一端固定连接于卡瓦10上，弹簧5套接于弹簧导杆9上，能够起到缓冲的作用；采用上述方案，对中油缸不是直接作用于卡瓦10，而是通过压盖8压缩弹簧5作用于卡瓦10，两侧弹簧5压缩量不一致时，弹簧5可使得钻杆13回到对中位置。
38.优选地，结合上述方案，如图 1至图5所示，导向组件包括导向油缸11、导向杆4以及导向块12；安装座1上设有导向套2，导向杆4的第一端与导向块12连接，导向杆4的第二端穿过导向套2并可在导向套2内滑动；导向杆4的第二端设有限位部件；限位部件能够随导向杆4一起移动，并能够卡紧在导向套2，从而限定导向杆4继续移动；导向油缸11固定设置于安装座1上，并通过其导向活塞杆与导向块12连接；导向油缸11通过其导向活塞杆带动导向块12伸缩移动，从而套住钻杆13；采用上述方案，导向油缸11的导向活塞杆直接作用于导向块12，两侧导向块12组成的圆外径略大于钻杆13的外径，钻杆13可沿着导向块12组成的圆柱面上下移动。
39.优选地，结合上述方案，如图 1至图5所示，卡瓦10上背离于对中活塞杆的一侧面为夹紧弧形面，第一夹臂上卡瓦10的夹紧弧形面和第二夹臂上卡瓦10的夹紧弧形面围成的圆的外径等于或小于钻杆13的外径，这样设计主要是能够夹紧钻杆13；即第一夹臂上的卡瓦10和第二夹臂上的卡瓦10通过其夹紧弧形面夹紧钻杆13；同样地，导向块12上背离于导向活塞杆的一侧面为导向弧形面，第一夹臂上导向块12的导向弧形面和第二夹臂上导向块12的导向弧形面围成的圆的外径大于钻杆13的外径，这样设计使得第一夹臂上的导向块12和第二夹臂上的导向块12通过其导向弧形面套住钻杆13，并且钻杆13能够在第一夹臂上的导向块12和第二夹臂上的导向块12围成的圆内伸缩运动；上述方案中，导向油缸11的导向活塞杆直接作用于导向块，两侧导向块组成的圆外径略大于钻杆外径，钻杆可沿着导向块组成的圆柱面上下移动。
40.优选地，结合上述方案，如图 1至图5所示，具体地，导向杆4的第二端上设有螺纹，限位部件包括锁紧螺母7和限位垫6，限位垫6设置于导向套2外侧端面上，锁紧螺母7和限位垫6可移动设置于导向杆4第二端的螺纹上，锁紧螺母7用于对限位垫6的位置锁紧；根据卡瓦10或导向块12实际运行的距离来调整锁紧螺母7在导向杆4第二端上的位置；同时锁紧螺母7外径大于限位垫6通孔的内径，这样在油缸推动卡瓦10或导向块12运行至预设位置后，锁紧螺母7能够卡紧在限位垫6上，从而限制卡瓦10或导向块12继续运行；具体地，导向杆4的一端固定在卡瓦10或导向块12上，导向杆4的一端穿过导向套2与限位垫6、锁紧螺母7螺纹连接；卡瓦10或导向块12移动过程中，依靠导向杆4在导向套2内导向，同时借助导向套2承受侧向力，卡瓦10或导向块12的最终位置不是由油缸活塞杆的行程决定，而是由导向杆4上的限位垫6和锁紧螺母7构成的限位位置决定；对中油缸3的活塞杆与压盖8连接，弹簧套在弹簧导杆上，弹簧导杆一端与压盖固定，另一端穿过卡瓦上的过孔；导向油缸活塞杆直接与导向块固定。
41.优选地，结合上述方案，如图 1至图5所示，本实施例中，导向杆4包括第一导向杆和第二导向杆；第一导向杆和第二导向杆分别设置于对中油缸3的两侧，第一导向杆的两端
分别连接对中油缸3一侧的导向套2和卡瓦10，第二导向杆的两端分别连接对中油缸3另一侧的导向套2和卡瓦10；采用上述方案，通过两个导向杆4分别在对中油缸3的两侧起到导向的作用，使得整个对中夹紧过程更稳定。
42.优选地，结合上述方案，如图 1至图5所示，导向杆4包括第三导向杆和第四导向杆；第三导向杆和第四导向杆分别设置于导向油缸11的两侧，第三导向杆的两端分别连接导向油缸11一侧的导向套2和导向块12，第四导向杆的两端分别连接导向油缸11另一侧的导向套2和导向块12；采用上述方案，通过两个导向杆4分别在导向油缸11的两侧起到导向的作用，使得整个导向夹紧过程更稳定。
43.优选地，结合上述方案，如图 1至图5所示，第一夹臂包括两组对中夹紧组件和一组导向组件；其中，两组对中夹紧组件相互平行设置于安装座1上，导向组件设置于安装座1上，并位于两组对中夹紧组件之间；导向组件与两组对中夹紧组件相互平行；第二夹臂包括两组对中夹紧组件和一组导向组件，两组对中夹紧组件相互平行设置于安装座1上，导向组件设置于安装座1上，并位于两组对中夹紧组件之间，导向组件与两组对中夹紧组件相互平行。
44.本实用新型提供的海底钻机钻杆辅助接卸装置具体工作过程及原理如下：
45.如图 1至图5所示，正常钻进下，钻杆辅助接卸装置的上下两个对中油缸3和中间的导向油缸11均处于全缩状态，卡瓦10和导向块12以及导向杆4均处于最左端，该位置不影响动力头装置的正常钻进和提升；当需要上钻杆13时，机械手将钻杆13送到钻杆辅助接卸装置允许的某一位置，通过控制左右和上下对中油缸3的活塞杆使得压盖8压缩弹簧5，产生的弹簧力作用于卡瓦10，卡瓦10随着活塞杆缓慢伸出；若钻杆13未处于指定位置，假设位于指定位置的左端，则左端的卡瓦10先于右端的卡瓦10和钻杆13接触，左端的弹簧5先于右端的弹簧5受到压缩，对中油缸3的活塞杆到达限位垫6和锁紧螺母7设定的限位位置后，钻杆13在左右端的弹簧力和机械手夹持力的作用下达到平衡；弹簧5的设计要求是：弹簧设计的最小压缩量也足以克服钻杆的重量；机械手松开后，钻杆13会自动回到设计位置使得弹簧5两端压缩量一致；如图4、图5所示，当动力头与钻杆13上端上扣完成后，导向油缸11的活塞杆驱动导向块12达到限位垫6和锁紧螺母7设定的限位位置，对中油缸3的活塞杆带动卡瓦10缩回至初始位置；在两侧导向块12构成的导向圆柱面的导向下，钻杆13可以克服外力干扰，提高了与上一根钻杆接卸的准确性和可靠性。
46.相应地，结合上述方案，如图 1至图7所示，本实用新型还提供一种海底钻机绳索取心装置，包括滑轨架100和钻杆辅助接卸装置500；钻杆辅助接卸装置500通过其安装座1固定设置于滑轨架100上；钻杆辅助接卸装置500为上述所述的海底钻机钻杆辅助接卸装置。
47.优选地，结合上述方案，如图 1至图7所示，本实用新型还提供一种海底钻机绳索取心装置还包括动力头200以及绞车300；具体地，动力头200可滑动设置于滑轨架100的一侧，绞车300可滑动设置于滑轨架100的另一侧；绞车300通过打捞钢丝绳400与动力头200内的打捞装置连接，并可带动打捞装置上下移动；打捞装置悬空设置于动力头200的主轴内。
48.本实用新型提供的方案具有如下技术效果：
49.第一、本实用新型提供的方案，在机械手送钻杆存在偏差时，自动消除或最大限度的降低该偏差，提高海底钻机钻杆接卸的准确性和可靠性；
50.第二、本实用新型提供的方案，可以为钻杆的上下运动导向，解决钻杆一端与动力头上扣后另一端自由易受外界干扰的问题，提高与上一根钻杆接卸的准确性和可靠性；
51.第三、本实用新型提供的方案，可降低机械手的设计难度。
52.以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述所述技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术对以上实施例所做的任何改动修改、等同变化及修饰，均属于本技术方案的保护范围。