[實用新型]一種鉆桿卡夾、鉗阻尼緩沖裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200820059620.2
• 申請日: 2008-06-12
• 公開（公告）號: CN201284630Y
• 公開（公告）日: 2009-08-05
• 發(fā)明（設計）人: 曹言悌;姜鳴;周聲強;張新紅
• 申請（專利權）人: 上海三高石油設備有限公司
• 主分類號: E21B19/00
• 分類號: E21B19/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型屬于一種石油鉆井設備，特別涉及石油鉆機在移運、排放鉆桿設備中的卡夾、鉗阻尼、緩沖機構。

背景技術

當前，陸地石油鉆機在移運、排放鉆桿作業(yè)基本依靠人力手工作業(yè)完成。國內(nèi)至今尚未出現(xiàn)在輕型鉆桿移運、排放機械必須具備的鉆桿夾持裝置阻尼緩沖機構。國外已有成套的鉆桿移運、排放系統(tǒng)，大多配套于海洋鉆機，所設計的夾持裝置或機械手主要按重型鉆具考慮，對一般鉆具而言動力儲備和構件強度設計都有較大余量，而在設備的阻尼、緩沖保護方面則顯得不足。對于國內(nèi)陸地鉆機的鉆桿移運、排放主要在鉆機起下鉆作業(yè)中對處于垂直狀態(tài)的立根進行操作，因此功能需求比較簡單，在滿足結構強度的前提下設備設計成緊湊、輕巧，靈便，適合安裝于二層臺或井架上的輕型設備。在對設備進行輕量化設計的同時，設備運行的安全、平穩(wěn)性也應具有更高的性能，滿足更高的要求，卡夾、鉗阻尼、緩沖機構的設計正是基于此目的和背景。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型一種鉆桿卡夾、鉗阻尼緩沖裝置，所要解決的技術問題是克服現(xiàn)有技術中夾持裝置或機械手主要按重型鉆具考慮，對一般鉆具而言動力儲備和構件強度設計都有較大余量，而在設備的阻尼、緩沖保護方面則顯得不足。本實用新型設計一種適合與當前國內(nèi)陸地鉆機輕型鉆桿移運、排放設備配套的結構緊湊、組裝方便、維護容易、成本低廉的石油鉆桿卡夾持阻尼、緩沖機構，使卡夾、鉗與排放臂之間通常的剛性連接變?yōu)槿嵝赃B接，降低設備在操作過程中可能出現(xiàn)的過載、受阻、誤操等狀況所引發(fā)的風險，提高鉆具提起、移動過程的平穩(wěn)性，降低卡夾、鉗夾取對中的要求，使夾取操作更為容易，縮短操作時間。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的解決方案是：

一種鉆桿卡夾、鉗阻尼緩沖裝置，其特征是：所述裝置由懸掛式萬向連接架和緩沖機構組成；懸掛式萬向連接架由俯仰軸、俯仰軸懸掛支架、十字正交軸連接柱、橫傾軸、橫傾軸懸掛支架組成，俯仰軸懸掛支架通過俯仰軸與十字正交軸連接柱的上軸孔鉸接；橫傾軸懸掛支架通過橫傾軸與十字正交軸連接柱的下軸孔鉸接；俯仰軸懸掛支架通過螺栓固定在輕型鉆桿移運、排放設備排放臂上；橫傾軸懸掛支架通過緊固螺栓固定在卡夾、鉗Π形安裝支架上部；卡夾、鉗通過懸掛式萬向連接架能繞俯仰軸和橫傾軸進行回轉(zhuǎn)，形成排放臂與卡夾、鉗之間的柔性、兩維鉸接結構：所述緩沖機構分別由俯仰緩沖機構和橫傾緩沖機構組成，俯仰緩沖機構由卡夾、鉗支架下連接螺栓、下耳板座、彈簧氣液雙向緩沖器、搖桿、搖桿軸和副臂與雙向緩沖器連接軸組成，下耳板座經(jīng)卡夾、鉗支架下連接螺栓固定于卡夾、鉗Π形安裝支架下部，并與彈簧氣液雙向緩沖器活塞桿端頭鉸接；彈簧氣液雙向緩沖器的另一端耳板則鉸接于副臂與雙向緩沖器連接軸的中間部位；

(1)所述橫傾緩沖機構由橫傾緩沖彈簧調(diào)節(jié)支架、橫傾緩沖彈簧座與調(diào)節(jié)螺旋、橫傾緩沖彈簧調(diào)節(jié)螺桿和橫傾彈簧組成；橫傾緩沖彈簧調(diào)節(jié)支架經(jīng)螺栓固定于十字正交軸連接柱，其上安裝有橫傾緩沖彈簧調(diào)節(jié)螺桿，旋轉(zhuǎn)橫傾緩沖彈簧座與調(diào)節(jié)螺旋對橫傾彈簧的初始工作負荷進行調(diào)整。將卡夾、鉗Π形安裝支架上部與輕型鉆桿移運、排放設備排放臂之間的連接設計成具有柔性的兩維鉸接結構，使卡夾、鉗夾持鉆桿后，相對于排放臂能繞兩個水平正交的鉸鏈軸回轉(zhuǎn)；

(2)在卡夾、鉗Π形安裝支架下部經(jīng)下耳板座鉸接了一個雙向緩沖器，使卡夾、鉗在外力作用下能分別沿縱向(活塞桿)和橫向(副臂與雙向緩沖器連接軸)產(chǎn)生線位移；

(3)在橫傾懸掛支架與十字正交連接柱之間安裝了兩個橫傾緩沖彈簧，形成繞橫傾軸的阻尼、緩沖結構；在卡夾、鉗Π形安裝支架下部鉸接的雙向緩沖器，形成繞俯仰軸的阻尼與緩沖結構；

本實用新型主要解決：

(1)消除和緩沖在排放臂與卡夾、鉗兩水平軸上出現(xiàn)的超過額定的扭矩負荷和過載沖擊。

當輕型鉆桿移運、排放設備與卡夾、鉗設計成剛性連接時，長達27.5米立根底部水平方向上稍有外力或鉆桿處于傾斜狀態(tài)，即會在位于立根上端的夾鉗與排放臂形成一個很大的扭矩，極易造成構件損壞，帶來安全風險。因此要求排放臂、夾鉗在繞水平方向兩軸除能承受鉆桿重心相對于吊點偏心造成的扭矩負荷外，還必須考慮在鉆桿上可能出現(xiàn)的外力和鉆桿姿態(tài)所形成的扭矩，相應構件強度設計要比正常偏大許多。這對要求在井架上部或二層臺安裝的輕型鉆桿移運、排放設備的自身重量不能過重是個很大的矛盾。

(2)為使卡夾、鉗夾住鉆桿后具有足夠提起鉆桿的夾持力，卡夾、鉗應在夾持鉆桿過程中自動消除卡夾、鉗中心線與鉆桿中心存在的偏差。