专利名称：单臂收缩式钻杆排放装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种油田钻井设备中用于抓取、移动、排放钻杆的装置，更 具体的说是一种用于钻杆排放的单臂收縮式钻杆排放装置。 技术背景
钻杆排放是钻井过程中把钻杆从排放架移至井口或者从井口移至排放架的必 要过程。目前钻井作业中钻杆的起放是工人操作吊卡，通过吊卡卡接在钻杆的接 箍处，然后通过起吊机械吊起(或下放)钻杆到指定位置，再由工人摘挂释放吊 卡，这种抓取和释放、移动、排放钻杆的高空作业非常危险且劳动强度大，作业 效率也非常低下。近几年，机械手和机械臂在机械加工生产领域中己有应用，由 于机加工领域应用的机械手臂总成强调的是灵活性，因此在其结构设计上过于复 杂，使用环境要求高，制造和使用成本也高；另外工厂化使用的机械手臂承载能 力相对低，难以在钻井装备行业中实施钻杆的抓取和移动。
实用新型内容
本实用新型的目的就是针对上述问题，提出一种承载能力强、满足钻井环境、 使用寿命长和全机械化连续作业的单臂收缩式钻杆排放装置。
其技术方案是机械臂包括起升臂和伸縮臂，起升臂一端与伸縮臂铰链，在 起升臂铰链端与伸缩臂之间固定连接有伸縮驱动缸，起升臂的另一端铰链在支撑 体上，并在支撑体与起升臂之间固定连接有伸縮驱动缸，支撑体上部连接在旋转 中心上，机械手连接在伸縮臂上。上述方案还包括伸縮臂是由伸縮驱动缸驱动的加长伸縮臂，机械手固定在 伸縮臂的一端，另一端固定有钻杆扶正器。
所述的机械手是在连接块两侧贯穿固定有一个以上导向轴，两侧的导向轴上 分别套装有夹持块，两个夹持块同侧端伸出连接块的同侧面，并在伸出部分的相 对面分别设有卡瓦牙，在两个夹持块之间还设置沿导向轴方向伸縮的伸缩驱动缸， 在连接块或/和夹持块上设有与伸縮臂连接的栓孔。
在夹持块上设置的卡瓦牙与夹持块为一体结构，或者为通过螺栓固定的分体 结构，卡瓦牙为内弧形。
所述的钻杆扶正器是在一个直角支撑架的立板上间隔设置两个轴孔，轴孔内 分别贯穿有扶正爪，在直角支撑架的水平座上设置垂直伸縮驱动机构，驱动机构 的上端部固定有连接块，连接块的两端分别与扶正爪的内侧端通过锁栓和滑槽连 接配合，在扶正爪的另一端设置弧形爪。
所述的旋转中心是两块横梁的相对面上分别预制有弧形槽，两个横梁的弧形 槽之间贯串轴向带有"U"形槽口的中心轴，中心轴上部连接有开口齿轮和上座， 中心轴的下部连接有下座，开口齿轮和下座之间夹持在横梁的上、下弧形槽的外 面，并沿中心轴同轴开设"U"形槽口，在两个横梁弧形槽上壁固定有支撑块，在 其中的一个或两个横梁的上部固定有小齿轮，小齿轮与开口齿轮齿合，并由液压 或电动马达驱动。
所述的旋转中心是在一块横梁的前端固定有轴套，轴套内设有中心轴，中心 轴上端固定有大齿轮，在横梁上设置小齿轮与大齿轮驱动配合，小齿轮由液压或 电动马达驱动。
5所述的伸缩驱动缸为液压缸或气动缸的一种。
本实用新型通过操作控制不同环节的伸縮驱动缸和驱动旋转的马达，实现机 械手抓取和释放钻杆，伸縮臂加长并配合扶正器对钻杆垂直定位，以及起升臂升 降和移动、旋转的目的。其整体结构设计简单合理，承载能力强，机械化程度高， 操控安全、节省人力、提高效率，适合各种钻井平台配套使用。另外可与自动化 控制系统配套使用，提高整体自动化使用程度，为全面解决钻杆排放系统的全机 械化、自动化进程提供配套，并且能够很好的解决钻杆排放过程中的钻杆承重和 尺寸问题。
图1为本实用新型一种典型实施例的整体结构示意图2为机械手部分的结构放大图3为扶正器部分的结构放大图4为一种旋转中心的结构放大图5为第二种旋转中心分的结构放大图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步的详述
参照图l，整体结构包括旋转中心10、支撑体l、机械臂、机械手4、扶正器
5和液压缸6、 7、 8组成。机械臂包括起升臂2和伸縮臂3，起升臂2下端与伸縮 臂3铰链，在起升臂铰链端与伸縮臂之间固定连接有用于调整伸縮臂保持垂直的 液压缸7，起升臂2的上端铰链在支撑体1上，并在支撑体1与起升臂2之间固定 连接有用于调整钻杆9升降和移动的液压缸6。伸縮臂3是由内部液压缸8驱动的加长伸縮臂。机械手4和扶正器5分别固定在伸縮臂的下端和上端。旋转中心IO
下部与支撑体l连接。
整体工作原理是机械手抓取钻杆后，钻杆上部被扶正器夹持，起升臂上升 (或下降)过程中，调整伸縮臂的垂直，到达指定位置后，进行其他的动作。所 有动作通过操控相应的液压缸来进行。
参照附图2，机械手的结构连接块4-4为厚钢板加工的倒L形，其上部焊接 凸沿，钢板上设置三个轴孔，用于穿插导向轴4-2，顶部设置栓孔与伸縮臂连接， 下半部预制的槽口给水平设置的液压缸4-5留有空间。两个夹持块4-3为钢板加工 的长方体结构，上面同样预制有三个与导向轴4-2滑动配合的轴孔，对称套装在连 接块4—4两侧的导向轴4-2上，夹持块4-3的左侧端伸出，形成夹持空间，其相对 面上用来设置弧形卡瓦牙4-l，通过卡瓦牙4-1与钻杆壁卡接配合。液压缸4-5水 平设置在两个夹持块4-3之间，通过操作控制其伸縮，达到控制夹持块4-3对钻杆 实施释放和抓取的目的。
其工作原理是，夹持块前端装有卡瓦牙，在液压缸的作用下，沿着导向轴平 行移动作开启、关闭动作。导向轴安装于连接块上，对夹持块起支撑和导向作用。
参照附图3，扶正器的结构在一个直角支撑架5-l的立板上间隔设置两个轴 孔，轴孔内分别贯穿有左、右扶正爪5-2和5-3，在直角支撑架5-l的水平座上设 置垂直液压缸5-6，液压缸5-6的上端部固定有连接块5-5，连接块5-5的两端分 别与扶正爪的内侧端通过锁栓和滑槽连接配合，在扶正爪的另一端设置弧形爪。
其工作原理是，液压缸往复运动的过程带动两个扶正爪对合或张开，钻杆在 对合时被锁定在扶正爪内，达到限制摆动的目的。参照附图4，第一种旋转中心的结构两块横梁10-7的相对面上分别预制有 弧形槽，两个横梁10-7的弧形槽之间贯串轴向带有"U"形槽口的中心轴10-6， 中心轴10-6上部连接有开口齿轮10-4和上座10-2，在中心轴10-6的内壁上部设 有支撑块10-5，中心轴10-6的下部连接有下座10-8，开口齿轮10-4和上座10-2 与下座10-8之间夹持在横梁10-7的上、下弧形槽的外面，并沿中心轴10-6同轴 开设"U"形槽口 。在横梁10-7上设置小齿轮10-3与开口齿轮10-4驱动配合，小 齿轮10-3由液压马达或电马达驱动旋转。旋转中心下部的支撑体连接在下座上。
其工作原理是，小齿轮驱动开口齿轮旋转，机械臂通过支撑体作旋转，旋转 到位后，起升臂下降，钻杆向机械臂处靠近，直至进入开口的中心轴内，继续旋 转18(T后，开口反向旋转到横梁的另一侧，再次启动机械臂伸展，钻杆从中心轴 离开到指定位置。
参照附图5，第二种旋转中心的结构在一块横梁10-7的前端固定有轴套 10-11，轴套10-11内设有中心轴10-10，中心轴10-10上端固定有大齿轮10-9，在 横梁10-7上设置与大齿轮10-9驱动配合的小齿轮10-3，小齿轮10-3由液压或电 动马达驱动。
其工作原理是，小齿轮驱动大齿轮旋转，机械臂通过支撑体作旋转，旋转到 位后，操作起升臂，钻杆到指定位置。
上述实施例中的机械手、扶正器和旋转中心不周限于此，根据本实用新型的 方案，可以与多种结构的机械手、扶正器和旋转中心配合使用。
权利要求1、一种单臂收缩式钻杆排放装置，包括机械手和机械臂，其特征是机械臂包括起升臂和伸缩臂，起升臂一端与伸缩臂铰链，在起升臂与伸缩臂之间固定连接有伸缩驱动缸，起升臂的另一端铰链在支撑体上，并在支撑体与起升臂之间固定连接有伸缩驱动缸，支撑体上部连接在旋转中心上，机械手连接在伸缩臂上。
2、 根据权利要求1所述的单臂收缩式钻杆排放装置，其特征是伸縮臂是由伸缩驱动缸驱动的加长伸缩臂，机械手固定在伸縮臂的一端，另一端固定有钻杆扶正器。
3、 根据权利要求2所述的单臂收縮式钻杆排放装置，其特征是所述的机械手是在连接块两侧贯穿固定有一个以上导向轴，两侧的导向轴上分别套装有夹持块，两个夹持块同侧端伸出连接块的同侧面，并在伸出部分的相对面分别设有卡瓦牙，在两个夹持块之间还设置沿导向轴方向伸縮的伸縮驱动缸，在连接块或/和夹持块上设有与伸縮臂连接的栓孔。
4、 根据权利要求3所述的单臂收縮式钻杆排放装置，其特征是在夹持块上设置的卡瓦牙与夹持块为一体结构，或者为通过螺栓固定的分体结构，卡瓦牙为内弧形。
5、 根据权利要求2所述的单臂收縮式钻杆排放装置，其特征是所述的钻杆扶正器是在一个直角支撑架的立板上间隔设置两个轴孔，轴孔内分别贯穿有扶正爪，在直角支撑架的水平座上设置垂直伸縮驱动机构，驱动机构的上端部固定有连接块，连接块的两端分别与扶正爪的内侧端通过锁栓和滑槽连接配合，在扶正爪的另一端设置弧形爪。
6、 根据权利要求l-5任一所述的单臂收縮式钻杆排放装置，其特征是所述的旋转中心是两块横梁的相对面上分别预制有弧形槽，两个横梁的弧形槽之间贯串轴向带有"U"形槽口的中心轴，中心轴上部连接有开口齿轮和上座，中心轴的下部连接有下座，开口齿轮和下座之间夹持在横梁的上、下弧形槽的外面，并沿中心轴同轴开设"U"形槽口，在两个横梁弧形槽上壁固定有支撑块，在其中的一个或两个横梁的上部固定有小齿轮，小齿轮与开口齿轮啮合，并由液压或电动马达驱动。
7、 根据权利要求l-5任一所述的单臂收縮式钻杆排放装置，其特征是所述的旋转中心是在一块横梁的前端固定有轴套，轴套内设有中心轴，中心轴上端固定有大齿轮，在横梁上设置小齿轮与大齿轮驱动配合，小齿轮由液压或电动马达驱动。
8、 根据权利要求2所述的单臂收縮式钻杆排放装置，其特征是所述的伸縮驱动缸为液压缸或气动缸的一种。
专利摘要本实用新型涉及一种油田钻井设备中用于抓取、移动、排放钻杆的单臂收缩式钻杆排放装置。其技术方案是机械臂包括起升臂和伸缩臂，起升臂一端与伸缩臂铰链，在起升臂铰链端与伸缩臂之间固定连接有伸缩驱动缸，起升臂的另一端铰链在支撑体上，并在支撑体与起升臂之间固定连接有伸缩驱动缸，支撑体上部连接在旋转中心上，伸缩臂是由伸缩驱动缸驱动的加长伸缩臂，机械手固定在伸缩臂的一端，另一端固定有钻杆扶正器。本实用新型通过集中控制，实现机械手抓取和释放钻杆，伸缩臂加长并配合扶正器对钻杆垂直定位，以及起升臂升降和移动、旋转的目的。其整体结构设计简单合理，承载能力强，机械化程度高，操控安全、节省人力、提高效率，适合各种钻井平台配套使用。
文档编号E21B19/00GK201363106SQ20092002344
公开日2009年12月16日 申请日期2009年3月13日 优先权日2009年3月13日
发明者睿 刘, 杨国家, 王运安 申请人:山东胜利石油石化装备研究中心;山东科瑞机械制造有限公司