一種新型鐵鉆工支承臂及包含該支承臂的鐵鉆工的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及石油鉆井機(jī)械領(lǐng)域，特別涉及一種新型鐵鉆工支承臂，其包括：關(guān)節(jié)架，其為鋼結(jié)構(gòu)件，位于支承臂中部；兩組連桿，其分別鉸接在關(guān)節(jié)架的左、右兩側(cè)，兩組連桿的另一端分別鉸接鐵鉆工的大鉗基礎(chǔ)、鉗頭總成，單組的連桿至少包括上、下連桿，單組內(nèi)的上、下連桿分別至少包括1對連桿，關(guān)節(jié)架、單組的連桿與大鉗基礎(chǔ)、鉗頭總成均分別形成若干個(gè)相互平行的豎直平面內(nèi)的平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)；驅(qū)動裝置，其安裝于關(guān)節(jié)架上，分別與兩組連桿的中部鉸接，能夠驅(qū)動兩組連桿下端相互靠近或遠(yuǎn)離；本發(fā)明的目的在于提供一種工作時(shí)半徑大、存儲時(shí)結(jié)構(gòu)緊湊占用鉆臺面積小的支承臂，本發(fā)明還公開了一種包含該支承臂的鐵鉆工。
【專利說明】一種新型鐵鉆工支承臂及包含該支承臂的鐵鉆工
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明涉及石油鉆井機(jī)械領(lǐng)域，特別涉及一種新型鐵鉆工支承臂及包含該支承臂的鐵鉆工。

【背景技術(shù)】
[0002]在石油鉆井行業(yè)，接單根和起下鉆對于鉆井工人來講是一個(gè)重復(fù)而有繁重的工作。目前石油鉆機(jī)常常配置鉆桿動力鉗(簡稱大鉗)等來拆接鉆桿柱的螺紋接頭。這就需要將大鉗等設(shè)備從井口到鼠洞、存儲位等位置頻繁移動。但是這些設(shè)備通常重量都比較大，而且井口周圍空間又非常擁擠，搬運(yùn)這些設(shè)備時(shí)常常會造成人員和設(shè)備的事故。
[0003]過去常用的一種方式是用安裝在鉆臺軌道上的滑車將大鉗等設(shè)備從存儲位移動到井口。這種方法的弊端是安裝在鉆臺上的軌道有時(shí)會影響鉆臺人員的行走安全性，而且一套導(dǎo)軌只能對應(yīng)一個(gè)目標(biāo)位置，為了適應(yīng)多個(gè)目標(biāo)位置，通常會布置多套導(dǎo)軌，這樣占用的鉆臺面積又會非常大。
[0004]還有一種方法是使用伸縮臂來帶動大鉗到達(dá)多個(gè)目標(biāo)位置。這個(gè)方式最大的問題就是占用鉆臺空間非常大。
[0005]第三種方法是單臂懸掛大鉗的方式。將大鉗安裝在C型支架里面，支架上端掛在某結(jié)構(gòu)上，該結(jié)構(gòu)可以旋轉(zhuǎn)，這種結(jié)構(gòu)的問題是大鉗的姿態(tài)不好控制，而且該支承結(jié)構(gòu)的變幅能力很有限，即大鉗的工作半徑有限，井口的空間就不能有效的讓出來。
[0006]第四種方法是雙平行四邊形機(jī)構(gòu)，液壓缸驅(qū)動第一個(gè)平行四邊形，第二個(gè)平行四邊形在關(guān)節(jié)部位的短連桿、雙齒輪或者滾輪滑道等機(jī)構(gòu)的驅(qū)動下隨著第一個(gè)平行四邊形機(jī)構(gòu)同時(shí)展開或縮回。這種機(jī)構(gòu)的問題是油缸在第一個(gè)平行四邊形處，油缸受力較大。大鉗安裝在第二個(gè)平行四邊形處，大鉗的運(yùn)動軌跡不是一條直線，最大工作半徑處高度降低較多。
[0007]目前隨著對鉆臺面要求空間的提高，一種工作時(shí)半徑大、存儲時(shí)結(jié)構(gòu)緊湊占用鉆臺面積小的大鉗或鐵鉆工支承臂成為一種常用需求。
[0008]所述大鉗和帶動大鉗移動的臂即構(gòu)成了鐵鉆工，鐵鉆工目前已廣泛應(yīng)用于石油鉆井行業(yè)中，主要用來處理各種鉆井用螺紋接頭管具的上卸扣。隨著科技的發(fā)展和行業(yè)的要求，對鐵鉆工的要求越來越高。鉆機(jī)搬家過程中，要求鐵鉆工結(jié)構(gòu)緊湊、安裝拆卸方便、適于運(yùn)輸。同時(shí)由于不同鉆機(jī)鉆臺面尺寸及臺面布置的差異，要求鐵鉆工具有足夠的工作半徑，同時(shí)能適應(yīng)不同的鉆臺面要求。在實(shí)際操作中，要求夾持范圍大，上、卸扣時(shí)不會出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，上卸扣能一次完成，對鉆具損傷小，鉗頭總成能夠適用于一定范圍的接頭高度，旋扣器具有較高的旋扣扭矩。
[0009]現(xiàn)有的鐵鉆工普遍存在以下問題:上、卸扣轉(zhuǎn)角小，需要重復(fù)多次才能完成上、卸扣；夾持部分對鉆具損傷大；旋扣扭矩?。汇@具對中性不好；工作范圍往往和外形尺寸成正t匕，運(yùn)輸不方便。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述不足，提供一種工作時(shí)半徑大、存儲時(shí)結(jié)構(gòu)緊湊占用鉆臺面積小的支承臂，以及使用該支承臂的，工作時(shí)半徑大、存儲時(shí)結(jié)構(gòu)緊湊占用鉆臺面積小，上、卸扣轉(zhuǎn)角大，可一次完成上、卸扣，對鉆具損傷小，旋扣扭矩大，安裝拆卸方便求的一種鐵鉆工。
[0011]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案:
一種新型鐵鉆工支承臂，其包括:
關(guān)節(jié)架，其為鋼結(jié)構(gòu)件，位于所述支承臂中部；
兩組連桿，其分別鉸接在所述關(guān)節(jié)架的左、右兩側(cè)，兩組連桿的另一端分別鉸接所述鐵鉆工的大鉗基礎(chǔ)、鉗頭總成，單組的連桿至少包括上、下連桿，單組內(nèi)的所述上、下連桿分別至少包括I對連桿，所述關(guān)節(jié)架、單組的連桿與所述大鉗基礎(chǔ)、鉗頭總成均分別形成若干個(gè)相互平行的豎直平面內(nèi)的平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)；
驅(qū)動裝置，其安裝于所述關(guān)節(jié)架上，分別通過連桿與所述兩組連桿的中部鉸接，能夠驅(qū)動所述兩組連桿下端相互靠近或遠(yuǎn)離。
[0012]采用該結(jié)構(gòu)，在關(guān)節(jié)架兩側(cè)都形成平行四邊形的連桿機(jī)構(gòu)，其受力處在關(guān)節(jié)架上，位于支承臂中部，使支承臂的最大長度得到很好的擴(kuò)展，擴(kuò)大工作時(shí)的半徑，同時(shí)縮回時(shí)以兩組連桿相互靠近的方式，存儲時(shí)結(jié)構(gòu)緊湊占用鉆臺面積小。
[0013]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述兩組連桿包括上、下連桿，其分別包括左上連桿、右上連桿、左下連桿、右下連桿，左上連桿與左下連桿平行，右上連桿與右下連桿平行，所述右下連桿能夠調(diào)節(jié)長度。
[0014]可根據(jù)需要調(diào)節(jié)右下連桿長度，通過調(diào)節(jié)右下連桿的長度來調(diào)整鉗頭總成的俯仰角度，用于調(diào)整大鉗基礎(chǔ)不垂直于鉆臺時(shí)鉗頭總成的水平度，從而保證鉗頭總成的姿態(tài)不變，沿著平行于鉆臺的一條直線運(yùn)動。
[0015]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述驅(qū)動裝置包括:
油缸，其固定安裝于關(guān)節(jié)架上，數(shù)量與所述單組的上連桿數(shù)量相同；
短連桿，其成對設(shè)置，對數(shù)和所述油缸數(shù)量相同，一端分別鉸接在所述上連桿上，另一端與油缸的活塞桿絞接；
所述油缸活塞桿伸出或縮回，帶動所述上連桿繞所述關(guān)節(jié)架轉(zhuǎn)動，使所述兩組連桿相互靠近或遠(yuǎn)離。
[0016]該結(jié)構(gòu)使兩組連桿對稱受力，相比現(xiàn)有技術(shù)中，能夠更好地保護(hù)支承臂，延長其使用壽命。
[0017]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述驅(qū)動裝置還包括中心軸，所述中心軸穿過對應(yīng)的短連桿的另一端、所述油缸的活塞桿頂端；
作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述驅(qū)動裝置還包括滑塊，其成對設(shè)置，對數(shù)和所述油缸數(shù)量相同，所述中心軸依次穿過對應(yīng)的滑塊、短連桿、油缸的活塞桿、短連桿、滑塊，所述關(guān)節(jié)架上設(shè)置有對應(yīng)的豎直的滑槽，所述油缸豎直設(shè)置，油缸的活塞桿朝上支出，其伸出或縮回所述油缸，帶動所述上連桿繞所述關(guān)節(jié)架在豎直平面轉(zhuǎn)動，所述左上連桿、右上連桿的轉(zhuǎn)動方向相反，所述滑塊沿對應(yīng)的所述滑槽滑動。
[0018]滑塊和滑槽的設(shè)置，使所述驅(qū)動裝置運(yùn)作更穩(wěn)定，同時(shí)多個(gè)滑塊和滑槽，使關(guān)節(jié)架處在使用過程中更穩(wěn)定，不易出現(xiàn)損壞。
[0019]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，相鄰的所述左上連桿之間不連接桿件，相鄰左上連桿之間是分開的，是為了讓開所述大鉗基礎(chǔ)上的立柱，左上連桿鉸接在立柱兩側(cè)。
[0020]本發(fā)明還公開了一種包含所述的支承臂的鐵鉆工，其包括:
所述支承臂；
立柱總成，即為所述支承臂兩組連桿連接的大鉗基礎(chǔ)，所述立柱總成能夠安裝在鉆臺上，立柱總成上安裝有位移裝置，所述支承臂鉸接于該位移裝置上，能夠隨位移裝置整體升降、繞立柱總成的豎向軸旋轉(zhuǎn)；
旋扣器和鉗體總成，即為所述支承臂兩組連桿連接的鉗頭總成，所述旋扣器上豎直設(shè)置有能夠繞自身軸旋轉(zhuǎn)，并相互配合夾持管具的若干旋輪，所述鉗體總成與支承臂鉸接，所述旋扣器安裝于所述鉗體上并位于其上方，所述鉗體分為背鉗、設(shè)置于背鉗正上方并能夠繞背鉗夾持管具中心軸旋轉(zhuǎn)的主鉗，所述背鉗夾持管具與所述旋扣器夾持管具為同一管具。
[0021]采用了所述支承臂，工作時(shí)半徑大、存儲時(shí)結(jié)構(gòu)緊湊占用鉆臺面積小，同時(shí)旋扣器和鉗體總成組合，旋扣器完成管具的旋扣、旋離動作，鉗體完成管具的緊扣、松扣動作，實(shí)現(xiàn)上、卸扣轉(zhuǎn)角大，可一次完成上、卸扣，同時(shí)該結(jié)構(gòu)由于旋扣器和鉗體總成分開工作，低速/高速，小扭矩/大扭矩不沖突，對鉆具損傷小，同時(shí)各部分分工明確，結(jié)構(gòu)簡單，安裝拆卸方便。
[0022]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述立柱總成包括立柱座、安裝于立柱座上的立柱主體，立柱總成通過立柱座安裝在鉆臺上，所述位移裝置包括:
回轉(zhuǎn)支承，其為圓盤形的橫向安裝于所述立柱座上的軸承，軸承外圈圓周面設(shè)置有豎向的輪齒；
滑車，所述支承臂安裝于該滑車上，滑車安裝于所述立柱主體上，所述滑車能夠沿所述立柱主體上下滑動，立柱主體能夠繞自身軸旋轉(zhuǎn)；
立柱主體與回轉(zhuǎn)支承同軸豎直安裝于所述回轉(zhuǎn)支承上，并能夠通過作用所述回轉(zhuǎn)支承的輪齒獲得反力繞回轉(zhuǎn)支承的中心軸旋轉(zhuǎn)，所述滑車能夠沿所述立柱主體上下滑動。
[0023]立柱座安裝在鉆臺上，占用空間下，該幾部分相互結(jié)合，能夠使所述支承臂整體在豎直方向移動、繞立柱主體轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)鐵鉆工整體360°回轉(zhuǎn)，加上支承臂能夠伸縮，適應(yīng)性更強(qiáng)，適應(yīng)更多工況。
[0024]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述立柱主體上固定安裝有回轉(zhuǎn)馬達(dá)，其下方設(shè)置有能夠被其驅(qū)動的回轉(zhuǎn)齒輪，其與所述回轉(zhuǎn)支承的輪齒嚙合。
[0025]結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)效果，安裝、拆卸方便。
[0026]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述旋扣器還包括對稱夾持系統(tǒng)，其為對稱的連桿機(jī)構(gòu)，所述旋輪數(shù)量為4個(gè)，2個(gè)一組構(gòu)成2個(gè)旋輪總成，單個(gè)的所述旋輪總成上設(shè)置有至少2個(gè)與對稱夾持系統(tǒng)的鉸接處，所述為對稱連桿機(jī)構(gòu)的對稱夾持系統(tǒng)使所述2個(gè)旋輪總成向所述對稱夾持系統(tǒng)的對稱平面移動過程中，同一旋輪總成的2個(gè)旋輪中心軸所在的同一平面始終與所述對稱平面平行。
[0027]該結(jié)構(gòu)可以維持對稱夾持姿態(tài)的四旋輪對夾管具的狀態(tài)，使工作過程精度更高，成功率更高，對管具保護(hù)性更好。
[0028]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述旋扣器還包括懸掛系統(tǒng)，所述對稱夾持系統(tǒng)柔性連接在懸掛系統(tǒng)上。
[0029]所述對稱夾持系統(tǒng)柔性地連接在懸掛系統(tǒng)上，能夠補(bǔ)償管具接頭螺紋旋合和旋離時(shí)產(chǎn)生的軸向位移。
[0030]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述主鉗、背鉗均通過油缸驅(qū)動夾持，所述背鉗上表面設(shè)置有回轉(zhuǎn)導(dǎo)軌，所述主鉗安裝于該回轉(zhuǎn)導(dǎo)軌上，所述主鉗上安裝有上卸扣油缸，所述上卸扣油缸驅(qū)動主鉗沿所述回轉(zhuǎn)導(dǎo)軌在背鉗上方轉(zhuǎn)動。
[0031]完成這一職能不需要再單獨(dú)增加結(jié)構(gòu)，只需在背鉗上表面加上導(dǎo)軌，結(jié)構(gòu)簡單，同時(shí)軌跡穩(wěn)定，使主鉗、背鉗夾持管具時(shí)，同軸性更好。
[0032]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果:
支承臂工作時(shí)半徑大、存儲時(shí)結(jié)構(gòu)緊湊占用鉆臺面積?。?br> 鐵鉆工工作時(shí)半徑大、存儲時(shí)結(jié)構(gòu)緊湊占用鉆臺面積小，上、卸扣轉(zhuǎn)角大，可一次完成上、卸扣，對鉆具損傷小，旋扣扭矩大，安裝拆卸方便。
[0033]【專利附圖】

【附圖說明】:
圖1是本發(fā)明支承臂的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明支承臂的工作效果圖；
圖3是本發(fā)明支承臂隱藏關(guān)節(jié)架后的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是本發(fā)明支承臂的爆炸視圖；
圖5是本發(fā)明支承臂的側(cè)視圖；
圖6是本發(fā)明支承臂的俯視圖；
圖7是本發(fā)明支承臂右下連桿的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖8是本發(fā)明支承臂中關(guān)節(jié)架的軸測圖；
圖9是本發(fā)明關(guān)節(jié)架的剖視軸測圖；
圖10是本發(fā)明鐵鉆工的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖11是本發(fā)明鐵鉆工的原理圖；
圖12是本發(fā)明立柱總成的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖13是本發(fā)明立柱總成的原理圖；
圖14是本發(fā)明支承臂的第二結(jié)構(gòu)示意圖；
圖15是本發(fā)明支承臂的原理圖；
圖16是本發(fā)明旋扣器的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖17是本發(fā)明旋扣器的仰視圖；
圖18是本發(fā)明旋扣器的原理圖；
圖19是本發(fā)明旋扣器的第二原理圖；
圖20是本發(fā)明旋扣器的原理圖；
圖21是本發(fā)明旋扣器的第二原理圖；
圖22是本發(fā)明旋扣器的第三原理圖；
圖23是本發(fā)明鉗體總成的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖24是本發(fā)明鉗體總成的原理圖；
圖25是本發(fā)明鐵鉆工工作狀態(tài)示意圖；
圖26是本發(fā)明鐵鉆工俯視的工作狀態(tài)示意圖。
[0034]圖中標(biāo)記:1-左上連桿，2-左短連桿，3-關(guān)節(jié)架，4-右短連桿，5-右上連桿，6-左下連桿，7-油缸，8-右下連桿，9-中心軸，10-滑塊，11-大鉗基礎(chǔ)，12-鉗頭總成，3a、3b-滑槽，801-前桿，802-鎖緊螺母，803-調(diào)節(jié)桿，804-后桿，21-立柱總成，22-支承臂，23-旋扣器，24-鉗體總成，101-立柱主體，102-滑車，103-升降油缸，104-回轉(zhuǎn)馬達(dá)，105-回轉(zhuǎn)齒輪，106-回轉(zhuǎn)支承，107-立柱座，108-定位銷，301-支撐架，302-吊架，303-懸掛彈簧，304-連桿，305-旋扣器支撐座，306-夾緊油缸，307-對稱連桿，308-夾持臂，309-箱體，310-旋輪，311-平行連桿，312-旋扣馬達(dá)，313-斜向連桿，401-上卸扣油缸，402-夾持油缸，403-主鉗，404-背鉗，405-鉗牙座，406-回轉(zhuǎn)導(dǎo)軌。

【具體實(shí)施方式】
[0035]下面結(jié)合實(shí)施例及【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例，凡基于本
【發(fā)明內(nèi)容】
所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。
[0036]實(shí)施例1
如圖1-6，一種新型鐵鉆工支承臂22，其包括:
關(guān)節(jié)架3，其為鋼結(jié)構(gòu)件(如圖8、9)，位于所述支承臂22中部；
兩組連桿，其分別鉸接在所述關(guān)節(jié)架3的左、右兩側(cè)，兩組連桿的另一端分別鉸接所述鐵鉆工的大鉗基礎(chǔ)11、鉗頭總成12，單組的連桿至少包括上、下連桿，單組內(nèi)的所述上、下連桿分別至少包括I對連桿，所述關(guān)節(jié)架3、單組的連桿與所述大鉗基礎(chǔ)11、鉗頭總成12均分別形成若干個(gè)相互平行的豎直平面內(nèi)的平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)；
驅(qū)動裝置，其安裝于所述關(guān)節(jié)架3上，分別與所述兩組連桿的中部鉸接，能夠驅(qū)動所述兩組連桿下端相互靠近或遠(yuǎn)離。
[0037]本實(shí)施例中，所述兩組連桿包括上、下連桿，其分別包括左上連桿1、右上連桿5、左下連桿6、右下連桿8，左上連桿I與左下連桿6平行，右上連桿5與右下連桿8平行，所述右下連桿8能夠調(diào)節(jié)長度，所述右下連桿8分為前桿801和后桿804，前桿801后桿804之間通過調(diào)節(jié)桿803、鎖緊螺母802連接，所述調(diào)節(jié)桿803兩頭分別旋入前桿801和后桿804中，通過螺紋與其連接，鎖緊螺母802穿設(shè)在調(diào)節(jié)桿803上，通過旋動調(diào)節(jié)桿803，調(diào)整右下連桿8的長度，通過鎖緊螺母802固定(如圖7)。
[0038]本實(shí)施例中，所述驅(qū)動裝置包括:
油缸7，其固定安裝于關(guān)節(jié)架3上，數(shù)量與所述單組的上連桿數(shù)量相同，本實(shí)施例中油缸7數(shù)量為2根；
短連桿，其成對設(shè)置，對數(shù)和所述油缸數(shù)量相同，一端分別鉸接在所述上連桿的中部，該實(shí)施例分為左短連桿2和右短連桿4 ；
中心軸9，數(shù)量等于所述油缸7數(shù)量，所述中心軸9穿過對應(yīng)的短連桿的另一端、所述油缸7的活塞桿頂；
所述油缸7活塞桿伸出或縮回，帶動所述上連桿繞所述關(guān)節(jié)架3轉(zhuǎn)動，使所述兩組連桿相互靠近或遠(yuǎn)離。
[0039]本實(shí)施例中，所述驅(qū)動裝置還包括滑塊10，其成對設(shè)置，對數(shù)和所述油缸7數(shù)量相同，所述中心軸9依次穿過對應(yīng)的滑塊10、短連桿、油缸7的活塞桿、短連桿、滑塊10，所述關(guān)節(jié)架3上設(shè)置有對應(yīng)的豎直的滑槽(如圖中3a、3b)，所述油缸7豎直設(shè)置，油缸7的活塞桿朝上支出，其伸出或縮回所述油缸7，帶動所述上連桿繞所述關(guān)節(jié)架3在豎直平面轉(zhuǎn)動，所述左上連桿1、右上連桿5的轉(zhuǎn)動方向相反，所述滑塊10沿對應(yīng)的所述滑槽滑動，相鄰的所述左上連桿I之間不連接桿件。
[0040]左下連桿6、右下連桿8上設(shè)有橡膠墊，可緩沖支承臂22收攏時(shí)的沖擊震動，并且配備連接耳板，可通過銷軸進(jìn)行連接固定，保障運(yùn)輸過程中設(shè)備整體的安全性，關(guān)節(jié)架3同側(cè)的右上連桿5之間、左下連桿6之間、右下連桿8之間，設(shè)置有加固的桿件。
[0041]所述支承臂除上述結(jié)構(gòu)外，可以將整個(gè)支承臂的寬度變窄，將連桿的寬度變寬，所述左下連桿6、右上連桿5、右下連桿8不用兩個(gè)連桿，將所述左下連桿6、右上連桿5、右下連桿8都用一根連桿；
如果不考慮支承臂22收回后的緊湊性，左上連桿I還是可以做成一根，這樣就只需要一個(gè)油缸7，一左一右各一個(gè)短連桿就可以了，使所述支承臂22體積更小。
[0042]如圖10、11，本實(shí)施例還公開了一種包含所述支承臂22的鐵鉆工，其包括:
所述支承臂22 (如圖14、15)；
立柱總成21，即為所述支承臂22兩組連桿連接的大鉗基礎(chǔ)11，所述立柱總成21能夠安裝在鉆臺上，立柱總成21上安裝有位移裝置，所述支承臂22鉸接于該位移裝置上，能夠隨位移裝置整體升降、繞立柱總成21的豎向軸旋轉(zhuǎn)；
旋扣器23和鉗體總成24 (如圖16-18)，即為所述支承臂22兩組連桿連接的鉗頭總成12，所述旋扣器23上豎直設(shè)置有能夠繞自身軸旋轉(zhuǎn)，并相互配合夾持管具的若干旋輪310，所述鉗體總成24與支承臂22鉸接，所述旋扣器23安裝于所述鉗體上并位于其上方，所述鉗體分為背鉗404、設(shè)置于背鉗404正上方并能夠繞背鉗404夾持管具中心軸旋轉(zhuǎn)的主鉗403，所述背鉗404夾持管具與所述旋扣器23夾持管具為同一管具。
[0043]如圖12、13，本實(shí)施例中，所述立柱總成21包括立柱座107、安裝于立柱座107上的立柱主體101，所述立柱座107為圓柱體件，能夠插入鉆臺上對應(yīng)的孔，立柱座107的頂部設(shè)置有圓盤，該圓盤通過其四周穿設(shè)的定位銷108連接于鉆臺上，從而固定立柱座107于鉆臺上，立柱總成21通過立柱座107安裝在鉆臺上，所述位移裝置包括:
回轉(zhuǎn)支承106，其為圓盤形的橫向安裝于所述立柱座107上的鋼板，圓周面設(shè)置有豎向的輪齒；
滑車102，所述支承臂22安裝于該滑車102上，滑車102安裝于所述立柱主體101上，立柱主體101與回轉(zhuǎn)支承106同軸豎直安裝于所述回轉(zhuǎn)支承106上，并能夠通過作用所述回轉(zhuǎn)支承106的輪齒獲得反力繞回轉(zhuǎn)支承106的中心軸旋轉(zhuǎn)，所述滑車102能夠沿所述立柱主體101上下滑動。
[0044]所述滑車102背面固定安裝有升降油缸103，其活塞桿端連接于所述立柱座107上，升降油缸103活塞桿伸出或縮回，推動滑車102沿立柱主體101滑動；
本實(shí)施例中，所述立柱主體101上固定安裝有回轉(zhuǎn)馬達(dá)104，其下方設(shè)置有能夠被其驅(qū)動的回轉(zhuǎn)齒輪105，其與所述回轉(zhuǎn)支承106的輪齒嚙合。
[0045]如圖16_18、20，本實(shí)施例中，所述旋扣器23還包括對稱夾持系統(tǒng)，其為對稱的連桿機(jī)構(gòu)，所述旋輪310數(shù)量為4個(gè)，2個(gè)一組構(gòu)成2個(gè)旋輪總成，單個(gè)的所述旋輪總成上設(shè)置有至少2個(gè)與對稱夾持系統(tǒng)的鉸接處，所述為對稱連桿307機(jī)構(gòu)的對稱夾持系統(tǒng)使所述2個(gè)旋輪總成向所述對稱夾持系統(tǒng)的對稱平面移動過程中，同一旋輪總成的2個(gè)旋輪310中心軸所在的同一平面始終與所述對稱平面平行。
[0046]所述對稱夾持系統(tǒng)上對稱設(shè)置有2個(gè)向內(nèi)彎曲的夾持臂308，該夾持臂308由單獨(dú)的驅(qū)動裝置控制張開/閉合，所述2個(gè)旋輪總成均朝向夾持臂308閉合方向，且相互對稱的分別鉸接在所述夾持臂308的自由端，所述2個(gè)夾持臂308的對稱平面與所述對稱夾持系統(tǒng)的對稱平面為同一平面。
[0047]所述懸掛系統(tǒng)包括支撐架301、懸掛彈簧303、連桿304、吊架302，所述柔性連接為:
所述懸掛彈簧303安裝于所述支撐架301上，懸掛彈簧303頂部安裝有吊架302，該吊架302兩側(cè)分別鉸接有連桿304，其總數(shù)至少3組，該連桿304另一端均與所述對稱夾持系統(tǒng)鉸接，所述吊架302下方安裝有一連接件，所述連接件穿過所述支撐架301頂部和所述吊架302固定連接，在所述旋扣器23工作狀態(tài)時(shí)，所述連接件和所述懸掛彈簧303共同作用改變所述吊架302底部與所述對稱夾持系統(tǒng)頂部的距離，所述懸掛彈簧303的兩端分別與吊架302、支撐架301的接觸處均設(shè)置有保護(hù)筒，所述懸掛彈簧303放置于該保護(hù)筒內(nèi)，所述對稱夾持系統(tǒng)的后端連接于支撐架301上并被該連接處限位于能夠上下前后在固定范圍距離內(nèi)移動。
[0048]所述對稱夾持系統(tǒng)還包括旋扣器23支座，所述夾持臂308中部鉸接于該支座上，末端被所述單獨(dú)的驅(qū)動裝置連接，所述旋扣器23支座后端關(guān)于夾持臂308的對稱平面對稱設(shè)置有腰型孔，所述支撐架301上固定安裝有反扭矩桿，其穿設(shè)于所述腰型孔內(nèi)，使所述對稱夾持系統(tǒng)能夠上下如后在固定沮圍距尚內(nèi)移動。
[0049]所述懸掛系統(tǒng)還包括導(dǎo)向桿，所述懸掛彈簧303安裝于所述支撐架301的安裝處設(shè)置有通孔，所述連接件為導(dǎo)向桿，該導(dǎo)向桿穿過該通孔固定連接于所述吊架302上。
[0050]所述單獨(dú)的驅(qū)動裝置為夾緊油缸306，其橫向設(shè)置于所述旋扣器支撐座305內(nèi)，設(shè)置方向與所述夾持臂308的對稱平面垂直，其兩端分別鉸接于所述的2個(gè)夾持臂308的末端。
[0051]所述旋扣器支撐座305頂部關(guān)于夾持臂308的對稱平面對稱設(shè)置有2個(gè)鉸接板，其上均設(shè)置有通孔，該通孔與所述吊架302兩側(cè)鉸接的所述連桿304的另一端鉸接。
[0052]所述對稱夾持系統(tǒng)還包括對稱連桿307、平行連桿311，其均與所述旋輪總成連接;
所述平行連桿311為2根對稱設(shè)置于所述旋扣器支撐座305頂部的連桿，其一端均鉸接于所述旋扣器支撐座305頂部，鉸接處關(guān)于所述夾持臂308的對稱平面對稱，另一端分別鉸接在2個(gè)旋輪總成的相同位置上；
所述對稱連桿307為2根對稱設(shè)置于所述旋扣器支撐座305底部的連桿，其一端均鉸接于所述旋扣器支撐座305頂部的同一處，該處中心被所述夾持臂308的對稱平面穿過，所述旋扣器支撐座305上的該處設(shè)置有一滑槽，其長度方向位于所述夾持臂308的對稱平面內(nèi)，所述2根對稱連桿307通過一連桿銷軸與該滑槽鉸接，該連桿銷軸能夠沿該滑槽在所述對稱夾持系統(tǒng)前后端方向上滑動，所述對稱連桿307的另一端分別鉸接在2個(gè)旋輪總成的相同位置上，該位置和對應(yīng)的平行連桿311鉸接在旋輪總成上的位置同軸，該2條軸線均與旋輪310中心軸平行。
[0053]所述旋輪總成還包括箱體309，所述旋輪310安裝于該箱體309內(nèi)，該箱體309上設(shè)置有與所述夾持臂308鉸接的第一銷軸孔，和與所述平行連桿311、對稱連桿307鉸接的第二銷軸孔，單個(gè)旋輪總成上2個(gè)旋輪310的中心軸距離所述第一銷軸孔的距離相同，單個(gè)旋輪總成上2個(gè)所述旋輪側(cè)壁均支出所述箱體309，支出端為箱體309上遠(yuǎn)離所述第一銷軸孔的一端，2個(gè)旋輪總成中的旋輪310通過4處所述旋輪310支出的側(cè)壁夾持所述與旋輪中心軸平行的管具。
[0054]所述旋輪總成還包括4個(gè)旋扣馬達(dá)312，其分別安裝于所述箱體309上，位于所述旋輪310的上端，通過傳動軸與旋輪310連接，驅(qū)動對應(yīng)的旋輪310轉(zhuǎn)動，所述旋輪310的中心軸線與夾持臂308運(yùn)動平面垂直。
[0055]本實(shí)施例中，所述旋扣器23還包括懸掛系統(tǒng)，所述對稱夾持系統(tǒng)柔性連接在懸掛系統(tǒng)上；
所述旋扣器23在實(shí)現(xiàn)其職能的情況下，能夠有其他變型，如圖19，懸掛彈簧303設(shè)置在連桿旁；如圖21，所述夾持臂308上的鉸接點(diǎn)能夠?yàn)槎鄠€(gè)；如圖22，平行連桿311設(shè)置在旋扣器23支承座的外邊兩側(cè)，用一個(gè)斜向連桿313替代對稱連桿307的職能，維持對稱夾持姿態(tài)的四旋輪對夾管具的狀態(tài)；
如圖23、24，本實(shí)施例中，所述主鉗403、背鉗404均通過油缸驅(qū)動夾持，所述背鉗404上表面設(shè)置有回轉(zhuǎn)導(dǎo)軌406，所述主鉗403安裝于該回轉(zhuǎn)導(dǎo)軌406上，所述主鉗403上安裝有上卸扣油缸401 (利用一根油缸實(shí)現(xiàn)上卸扣角度超過60度，可一次性完成上卸扣作業(yè)，減少了上卸扣的重復(fù)次數(shù)，極大的提高了鉆井作業(yè)效率)，通過上卸扣油缸401作用所述背鉗404上的一凸起，反作用推動主鉗403沿所述回轉(zhuǎn)導(dǎo)軌406在背鉗404上方轉(zhuǎn)動，主鉗403和背鉗404上均設(shè)置有夾持油缸402，其向內(nèi)的端部均連接有鉗牙座405，夾持油缸402左右對稱分布，推動端部的鉗牙座405沿油缸軸向方向移動，實(shí)現(xiàn)對管具的夾持作業(yè)，每個(gè)鉗牙座405上裝有兩片鉗牙，這樣做增加了與管具的接觸面積，保證了扭矩的傳遞且不傷害管具表面。
[0056]本發(fā)明操作步驟:
第一步，支承臂22伸出并調(diào)整鉗頭總成12高度:
鐵鉆工通過立柱座107安裝于鉆臺面上，并通過定位銷108進(jìn)行固定。回轉(zhuǎn)馬達(dá)104驅(qū)動鐵鉆工旋轉(zhuǎn)以對準(zhǔn)井口或者鼠洞，油缸7驅(qū)動支承臂22張開，支承臂22將鉗體總成24和旋扣器23送達(dá)指定位置(井口或鼠洞，如圖26)，升降油缸103驅(qū)動滑車102沿立柱主體101上下移動，調(diào)節(jié)旋扣器23和鉗體總成24的高度以對準(zhǔn)管具接頭。
[0057]第二步，上扣或卸扣作業(yè):
當(dāng)上扣作業(yè)時(shí)，首先背鉗404上的左右兩個(gè)夾持油缸402驅(qū)動鉗牙座405夾緊下部管具，然后旋扣器23的夾緊油缸306驅(qū)動夾持臂308實(shí)現(xiàn)旋輪對鉆具的夾緊，旋扣馬達(dá)312驅(qū)動旋輪轉(zhuǎn)動，完成旋扣作業(yè)，此時(shí)松開夾緊油缸306，然后，主鉗403上的左右兩個(gè)夾持油缸402驅(qū)動鉗牙座405夾緊上部管具，上卸扣油缸401驅(qū)動主鉗403相對背鉗404轉(zhuǎn)動，完成緊扣動作。緊扣動作完成后，夾持油缸402驅(qū)動主鉗403、背鉗404上左右兩個(gè)鉗牙座405分離,此時(shí)整個(gè)上扣流程完成。
[0058]當(dāng)卸扣作業(yè)時(shí)，首先背鉗404上的左右兩個(gè)夾持油缸402驅(qū)動鉗牙座405夾緊下部管具，主鉗403上的左右兩個(gè)夾持油缸402驅(qū)動鉗牙座405夾緊上部管具，上卸扣油缸401驅(qū)動主鉗403相對背鉗404轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)松扣動作。松扣動作完成后,夾持油缸402驅(qū)動主鉗403上左右兩個(gè)鉗牙座405分離。然后，旋扣器23的夾緊油缸306驅(qū)動夾持臂308實(shí)現(xiàn)旋輪對鉆具的夾緊，旋扣馬達(dá)312驅(qū)動旋輪旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)上下鉆具接頭的徹底分離，此時(shí)松開夾緊油缸306。最后，夾持油缸402驅(qū)動背鉗404上左右兩個(gè)鉗牙座405分離，此時(shí)整個(gè)卸扣流程完成。
[0059]第三步，支承臂22收回:
上、卸扣流程完成后，油缸7驅(qū)動支承臂22收攏到如圖25所示姿態(tài)。
[0060]當(dāng)較長時(shí)間不使用鐵鉆工時(shí)，回轉(zhuǎn)馬達(dá)104驅(qū)動鐵鉆工旋轉(zhuǎn)到指定的存儲位置以讓出井口空間便于井口其他作業(yè)。
【權(quán)利要求】
1.一種新型鐵鉆工支承臂，其包括: 關(guān)節(jié)架，其為鋼結(jié)構(gòu)件； 兩組連桿，其分別鉸接在所述關(guān)節(jié)架的左、右兩側(cè)，兩組連桿的另一端分別鉸接所述鐵鉆工的大鉗基礎(chǔ)、鉗頭總成，單組的連桿至少包括上、下連桿，單組內(nèi)的所述上、下連桿分別至少包括I對連桿，所述關(guān)節(jié)架、單組的連桿與所述大鉗基礎(chǔ)、鉗頭總成均分別形成若干個(gè)相互平行的豎直平面內(nèi)的平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)； 驅(qū)動裝置，其安裝于所述關(guān)節(jié)架上，分別通過連桿與所述兩組連桿的中部鉸接，能夠驅(qū)動所述兩組連桿下端相互靠近或遠(yuǎn)離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型鐵鉆工支承臂，其特征在于，所述兩組連桿包括上、下連桿，其分別包括左上連桿、右上連桿、左下連桿、右下連桿，左上連桿與左下連桿平行，右上連桿與右下連桿平行，所述右下連桿能夠調(diào)節(jié)長度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種新型鐵鉆工支承臂，其特征在于，所述驅(qū)動裝置包括: 油缸，其固定安裝于關(guān)節(jié)架上，數(shù)量與所述單組的上連桿數(shù)量相同； 短連桿，其成對設(shè)置，對數(shù)和所述油缸數(shù)量相同，一端分別鉸接在所述上連桿上，另一端分別與所述油缸的活塞桿鉸接； 所述油缸活塞桿伸出或縮回，帶動所述上連桿繞所述關(guān)節(jié)架轉(zhuǎn)動，使所述兩組連桿相互靠近或遠(yuǎn)離。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種新型鐵鉆工支承臂，其特征在于，所述驅(qū)動裝置還包括滑塊和中心軸，所述滑塊成對設(shè)置，所述中心軸依次穿過對應(yīng)的滑塊、短連桿、油缸的活塞桿、短連桿、滑塊，所述關(guān)節(jié)架上設(shè)置有對應(yīng)的豎直的滑槽，所述油缸豎直設(shè)置，油缸的活塞桿朝上支出，其伸出或縮回所述油缸，帶動所述上連桿繞所述關(guān)節(jié)架在豎直平面轉(zhuǎn)動，所述左上連桿、右上連桿的轉(zhuǎn)動方向相反，所述滑塊沿對應(yīng)的所述滑槽滑動。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種新型鐵鉆工支承臂，其特征在于，相鄰的所述左上連桿之間不連接桿件。
6.一種包含權(quán)利要求1所述的支承臂的鐵鉆工，其包括: 所述支承臂； 立柱總成，所述立柱總成安裝在鉆臺上，立柱總成上安裝有位移裝置，所述支承臂鉸接于該位移裝置上，能夠隨位移裝置整體升降、繞立柱總成的豎向軸旋轉(zhuǎn)； 旋扣器和鉗體總成，所述旋扣器上豎直設(shè)置有能夠繞自身軸旋轉(zhuǎn)，并相互配合夾持管具的若干旋輪，所述鉗體總成與支承臂鉸接，所述旋扣器安裝于所述鉗體上并位于其上方，所述鉗體分為背鉗、設(shè)置于背鉗正上方并能夠繞背鉗夾持管具中心軸旋轉(zhuǎn)的主鉗。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種鐵鉆工，其特征在于，所述立柱總成包括立柱座、安裝于立柱座上的立柱主體，立柱總成通過立柱座安裝在鉆臺上，所述位移裝置包括: 回轉(zhuǎn)支承，其為圓盤形的橫向安裝于所述立柱座上的軸承，軸承外圈圓周面設(shè)置有豎向的輪齒； 滑車，所述支承臂安裝于該滑車上，所述滑車能夠沿所述立柱主體上下滑動，立柱主體能夠繞自身軸旋轉(zhuǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種鐵鉆工，其特征在于，所述立柱主體上固定安裝有回轉(zhuǎn)馬達(dá)，其下方設(shè)置有能夠被其驅(qū)動的回轉(zhuǎn)齒輪，所述回轉(zhuǎn)齒輪與所述回轉(zhuǎn)支承的輪齒嚙合。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種鐵鉆工，其特征在于，所述旋扣器還包括對稱夾持系統(tǒng)，其為對稱的連桿機(jī)構(gòu)，所述旋輪數(shù)量為4個(gè)，2個(gè)一組構(gòu)成2個(gè)旋輪總成，單個(gè)的所述旋輪總成上設(shè)置有至少2個(gè)與對稱夾持系統(tǒng)的鉸接處，所述為對稱連桿機(jī)構(gòu)的對稱夾持系統(tǒng)使所述2個(gè)旋輪總成向所述對稱夾持系統(tǒng)的對稱平面移動過程中，同一旋輪總成的2個(gè)旋輪中心軸所在的同一平面始終與所述對稱平面平行；所述旋扣器還包括懸掛系統(tǒng)，所述對稱夾持系統(tǒng)柔性連接在懸掛系統(tǒng)上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種鐵鉆工，其特征在于，所述主鉗、背鉗均通過油缸驅(qū)動夾持，所述背鉗上表面設(shè)置有回轉(zhuǎn)導(dǎo)軌，所述主鉗安裝于該回轉(zhuǎn)導(dǎo)軌上，所述主鉗上安裝有上卸扣油缸，所述上卸扣油缸驅(qū)動主鉗沿所述回轉(zhuǎn)導(dǎo)軌在背鉗上方轉(zhuǎn)動。
【文檔編號】E21B19/16GK104153726SQ201410443930
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月3日
【發(fā)明者】王昌榮, 師為強(qiáng), 蔣俊 申請人:四川宏華石油設(shè)備有限公司