新型陸地鉆機用二層臺排管系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種新型陸地鉆機用二層臺排管系統，屬石油設備【技術領域】。它由液壓站、二層臺、閥島、小車、伸縮臂、夾持鉗構成，二層臺上安裝有液壓站、閥島和小車，小車通過法蘭基座安裝有一伸縮臂，伸縮臂上安裝有夾持鉗和視頻監控器。本發明采用小車和多級伸縮臂配合，通過液壓站、閥島和計算機實現管柱排放全程自動化，工作穩定可靠，集旋轉和直線運動于一體，可將管柱自如放入或從二層平臺指梁中取出，結構輕便緊湊，操作簡單；該排管系統隨二層臺一體化運輸，方便于陸地鉆機的頻繁拆裝和搬移，后期維護性好。解決了現有二層臺排管裝置整體高度高，運輸困難，系統適配性差，排管時管柱晃動大，進出指梁困難的問題。
【專利說明】新型陸地鉆機用二層臺排管系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種新型陸地鉆機用二層臺排管系統，屬石油鉆采設備【技術領域】。
【背景技術】
[0002]我國現有鉆井作業中，起下一柱立根，需要井架工人站在三十多米的二層臺高空依靠雙手移動立根上部才能完成起下作業。井架工人在二層臺上作業，集繁重的體力勞動、惡劣的工作環境、危險的高空作業于一身，不僅工作效率低，而且任何一個環節出現問題都容易發生事故。針對這種狀況，國內科研人員積極研發了一些類似機械抓手的二層臺管柱排放裝置，在一定程度上可降低井架工人的勞動強度，但由于種種原因，目前研發的一些二層臺排管裝置還存在許多不盡如人意的缺陷，比如:
專利號為200320109918.7，名稱為“”石油鉆機二層臺機械手”；及專利號為200520125802.1，名稱為“井架二層平臺使用的動力機械臂”的中國專利申請；兩者僅具備鉆井過程中特定某點對管柱的抓取和釋放動作，即只能定點轉動，在作業時需要控制旋轉與臂伸縮兩個關節的插補運動，控制較難實現，不具備良好的排管功能；且200520125802.1的液壓控制系統復雜，機械臂體積大、笨重，與二層臺的適配性差，維修困難，同時鉗口的張合度不可調。
[0003]專利號為201120075828.5，名稱為“二層臺管柱排放系統”；及專利號為20，名稱為“一種新型自動排管機械手”的中國專利申請，前者采用單臂平行四邊形機構，由于單臂過長且不可折疊，使得排管過程中管柱晃動較大及進出指梁較困難；后者具有很好的自動排管功能，但由于其高度過高，及機械結構復雜，分量重，體積大，因此不適合陸地鉆機二層臺應用，更不能滿足陸地鉆機隨時、頻繁拆裝和搬移的要求。

【發明內容】

[0004]本發明的目的在于，針對上述現有技術的不足，提供一種通過小車的旋轉輸出軸和伸縮臂能完成旋轉和直線運動，實現管柱排放全程自動化；且結構簡單，收攏后體積小，對國內二層臺適應性強，后期維護性好，運輸、安裝方便，管柱夾持安全高效；并能解決現有二層臺排管裝置采用折疊臂體積大、高度高、適配性差、排管時管柱晃動大及進出指梁困難等問題的新型陸地鉆機用二層臺排管系統。
[0005]本發明是通過如下的技術方案來實現上述目的的
該新型陸地鉆機用二層臺排管系統由液壓站、二層臺、閥島、小車、伸縮臂、夾持鉗構成，二層臺左側安裝有液壓站和閥島，二層臺上安裝有猴臺，猴臺上安裝有固定齒條，猴臺的框架兩邊鋪設有平行導軌，小車通過滾輪安裝在猴臺內的平行導軌上；其特征在于:小車上安裝有旋轉輸出軸，旋轉輸出軸通過法蘭基座連接安裝有伸縮臂，伸縮臂的前端安裝有夾持鉗，伸縮臂上安裝有視頻監控器。
[0006]所述的小車由蝸輪蝸桿減速器、蝸輪蝸桿減速器驅動馬達、直線移動驅動馬達、直線移動齒輪箱組成；蝸輪蝸桿減速器驅動馬達通過輸出軸與蝸輪蝸桿減速器裝接，提供伸縮臂旋轉動力；直線移動驅動馬達通過輸出軸與直線移動齒輪箱裝接，直線移動齒輪箱的齒輪與固定齒條嚙合，提供小車直線移動動力。
[0007]所述的伸縮臂由多級臂組成，伸縮臂通過法蘭基座與小車的旋轉輸出軸裝接，伸縮臂的每一級臂上均安裝有單獨的油缸，油缸提供夾持鉗直線伸出與收回運動的動力；
所述的液壓站提供了包括小車直線移動、小車旋轉輸出軸旋轉、伸縮臂伸縮和夾持鉗開合的全部液壓動力源；閥島分別與液壓站、小車、伸縮臂聯接；計算機燒入軟件程序。
[0008]本發明與現有技術相比的有益效果在于
該新型陸地鉆機用二層臺排管系統采用帶有蝸輪蝸桿減速器和直線移動驅動馬達的小車以及與小車旋轉輸出軸連接的多級伸縮臂，通過液壓站、閥島和計算機實現管柱排放全程自動化，工作穩定可靠；集旋轉和直線運動于一體，可將管柱自如放入或從二層平臺指梁中取出。與現有人工操作相比，有效降低工人勞動強度，避免人身傷害，并且提高了作業效率。結構輕便緊湊，操作方便，對陸地鉆機二層臺改動量小，全自動抓取、排放管柱，全程可視頻監控，由一人即可完成二層臺的排管作業。另外，該系統全部安裝集成在二層臺上，安裝時隨井架整體起升，搬運時隨二層臺一體化運輸，方便頻繁拆裝和搬移，后期維護性好。解決了現有二層臺排管裝置采用折疊臂體積大、高度高，且只能定點運轉不能直線運動，適配性差，加之機械手單臂過長不能伸縮，排管時管柱晃動大，進出指梁困難的問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為新型陸地鉆機用二層臺排管系統的整體結構示意圖；
圖2為新型陸地鉆機用二層臺排管系統的液壓站、二層臺與閥島的裝配結構示意圖； 圖3為新型陸地鉆機用二層臺排管系統的猴臺與小車的裝配結構示意圖；
圖4為新型陸地鉆機用二層臺排管系統小車的結構示意圖；
圖5為新型陸地鉆機用二層臺排管系統伸縮臂的結構示意圖。
[0010]圖中:1、液壓站，2、二層臺，3、閥島，4、小車，5、伸縮臂，6、夾持鉗，7、猴臺，8、平行導軌，9、滾輪，10、固定齒條，11、蝸輪蝸桿減速器，12、蝸輪蝸桿減速器驅動馬達，13、直線移動驅動馬達，14、直線移動齒輪箱，15、法蘭基座，16、旋轉輸出軸，17、油缸。
【具體實施方式】
[0011]下面結合附圖對該新型陸地鉆機用二層臺排管系統作進一步詳細說明:
該新型陸地鉆機用二層臺排管系統由液壓站1、二層臺2、閥島3、小車4、伸縮臂5、夾持鉗6構成，二層臺2左側安裝有液壓站I和閥島3，二層臺2上安裝有猴臺7，猴臺7上安裝有固定齒條10，猴臺7的框架兩邊鋪設有平行導軌8，小車4通過滾輪9安裝在猴臺內的平行導軌8上。小車4上安裝有旋轉輸出軸16，旋轉輸出軸16通過法蘭基座15連接安裝有伸縮臂5，伸縮臂5的前端安裝有夾持鉗6，伸縮臂5上安裝有視頻監控器，夾持鉗6的頭部安裝有限位機構。
[0012]所述的小車4由蝸輪蝸桿減速器11、蝸輪蝸桿減速器驅動馬達12、直線移動驅動馬達13、直線移動齒輪箱14組成；蝸輪蝸桿減速器驅動馬達12與蝸輪蝸桿減速器11裝接，提供伸縮臂5的旋轉動力；直線移動驅動馬達13與直線移動齒輪箱14裝接，直線移動齒輪箱14的齒輪與固定齒條10嚙合，提供小車4的直線移動動力。[0013]所述的伸縮臂5由多級臂組成，通過法蘭基座15與小車4的旋轉輸出軸16裝接，伸縮臂5的每一級臂上均安裝有單獨的油缸17，油缸17提供夾持鉗6的直線伸出與收回運動的動力。
[0014]液壓站I包括小車直線移動、小車旋轉輸出軸、伸縮臂伸縮和夾持鉗6開合的全部機械動力源；閥島3分別與液壓站1、小車4、伸縮臂5聯接。(參見附圖1?5)
小車4的旋轉輸出軸16連接有多級伸縮臂5，可帶動伸縮臂5實現旋轉，通過旋轉角度傳感器可測量伸縮臂5的旋轉角度。伸縮臂5前端安裝的夾持鉗6，通過閥島3內的控制單元可自動調節開合度，使得夾持鉗6的手指與立柱之間保留一定的間隙，同時，通過夾持鉗6頭部安裝的限位機構防止立柱脫出。通過伸縮臂5上安裝的視頻監控系統可直觀看到立柱在夾持鉗6內的狀態，便于隨時調整。
[0015]液壓站1、閥島3均安裝在二層臺2的左側位置，這樣設置不會影響二層臺2上人員的通行。
[0016]小車4安裝在猴臺7內構成了該新型陸地鉆機用二層臺排管系統的整體移動導軌機構。整體移動導軌機構的兩邊鋪設有平行導軌8，小車4通過滾輪9安裝在平行導軌8上。猴臺7上還安裝有固定齒條10，小車4的直線移動齒輪箱14的齒輪與固定齒條10嚙合，通過直線移動驅動馬達13驅動齒輪轉動，實現小車4在平行導軌8上的直線移動。蝸輪蝸桿減速器驅動馬達12驅動蝸輪蝸桿減速器11的蝸桿轉動，進而帶動渦輪旋轉，并將此旋轉動力輸出到伸縮臂5上。
[0017]伸縮臂5由多級臂組成，可以直線伸出和收攏。伸縮臂5通過法蘭基座15與小車4的旋轉輸出軸16裝接，伸縮臂5的每一個臂的運動均由單獨配置的油缸驅動，這樣在伸縮臂5運動時總能使夾持鉗6保持水平伸出與收回狀態，從而保證了立柱排放的穩定性。
[0018]該新型陸地鉆機用二層臺排管系統通過夾持鉗6的開合和伸縮臂5的伸縮與轉動，并配合小車4的直線移動，實現從不同位置對管柱的抓取與擺放動作，再通過計算機程序控制最后實現二層臺2立柱的自動排放。
[0019]該新型陸地鉆機用二層臺排管系統的機械結構簡單，體積和重量大大減少，整體輕巧、緊湊。采用伸縮臂5的結構形式，較現有的二層臺排管系統機械臂高度大大降低，使得與二層臺一起整體運輸變為可能。伸縮臂5的每一級臂均由單獨油缸驅動，可實現較高的控制精度。通過液壓站1、閥島3和計算機實現機電液一體化控制；整體動力單元包括三個油缸和兩個低速大扭矩油馬達對運動軌跡進行控制。由于不需要改變原有二層臺的基本形式，保留了原有二層臺的所有特征，該新型陸地鉆機用二層臺排管系統可方便快捷地應用于新、舊陸地鉆機上。該排管系統制造費用和維護成本低，通用性強，后期維護性好，特別適合國內陸地鉆井和修井作業使用。
[0020]以上所述只是該發明的【具體實施方式】，上述舉例說明不對本發明的實質內容構成限制，所屬【技術領域】的普通技術人員在閱讀了本說明書后可以對上述的【具體實施方式】做修改或變形，而不背離本發明的實質和范圍。
【權利要求】
1.一種新型陸地鉆機用二層臺排管系統，它由液壓站(I)、二層臺(2)、閥島(3)、小車(4)、伸縮臂(5)、夾持鉗(6)構成，二層臺(2)左側安裝有液壓站(I)和閥島(3)，二層臺(2)上安裝有猴臺(7)，猴臺(7)上安裝有固定齒條(10)，猴臺(7)的框架兩邊鋪設有平行導軌(8)，小車(4)通過滾輪(9)安裝在猴臺(7)內的平行導軌上(8);其特征在于:小車(4)上安裝有旋轉輸出軸(16)，旋轉輸出軸(16)通過法蘭基座(15)連接安裝有伸縮臂(5)，伸縮臂(5 )的前端安裝有夾持鉗(6 )，伸縮臂(5 )上安裝有視頻監控器。
2.根據權利要求1所述的新型陸地鉆機用二層臺排管系統，其特征在于:所述的小車(4)由蝸輪蝸桿減速器(11)、蝸輪蝸桿減速器驅動馬達(12)、直線移動驅動馬達(13)、直線移動齒輪箱(14)組成；蝸輪蝸桿減速器驅動馬達(12)通過輸出軸與蝸輪蝸桿減速器(11)裝接，提供伸縮臂(5)的旋轉動力；直線移動驅動馬達(13)通過輸出軸與直線移動齒輪箱(14)裝接，直線移動齒輪箱(14)的齒輪與固定齒條(10)嚙合，提供小車(4)的直線移動動力。
3.根據權利要求1所述的新型陸地鉆機用二層臺排管系統，其特征在于:所述的伸縮臂(5 )由多級臂組成，伸縮臂(5 )通過法蘭基座(15 )與小車(4)的旋轉輸出軸(16 )裝接，伸縮臂(5)的多級臂上均安裝有單獨的油缸，提供夾持鉗(6)的直線伸出與收回運動的動力。
4.根據權利要求1所述的新型陸地鉆機用二層臺排管系統，其特征在于:所述的液壓站(I)提供包括小車(4)的直線移動、小車(4)的旋轉輸出軸(16)、伸縮臂(5)的伸縮和夾持鉗(6)開合的全部機械動力源；閥島(3)分別與液壓站(I)、小車(2)、伸縮臂(5)聯接；計算機燒入軟件程序。
【文檔編號】E21B19/14GK103993842SQ201410263271
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年6月15日 優先權日:2014年6月15日
【發明者】閆琳, 張卡, 劉嗣云, 王治雲, 陳昌斌, 王欣異, 車俊龍 申請人:武漢市元博智能控制技術研究設計院（有限合伙）