鉆井的自動裝置制造方法
【專利摘要】鉆井的自動裝置主要由夾座機(jī)構(gòu)、活門控制機(jī)構(gòu)、撥叉機(jī)構(gòu)、插銷控制機(jī)構(gòu)、夾爪轉(zhuǎn)臂機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)臂機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)組成。主要是把井臺上用的吊卡的活門、鎖閉機(jī)構(gòu)的開與關(guān)、插銷的插上與取下、吊環(huán)取下與掛上、吊卡往井口的拉動等全人工操作變成全機(jī)械自動操作。首先是夾座夾鉤鉤住吊環(huán)背面拉扣，拉緊并抵緊定位面，吊環(huán)定住。夾座上面的活門控制機(jī)構(gòu)即刻伸過去開或關(guān)鎖閉機(jī)構(gòu)，用長撥條開或關(guān)活門。夾座機(jī)構(gòu)上方的撥叉機(jī)構(gòu)中的夾卡可以轉(zhuǎn)動、伸縮捕捉吊環(huán)并定位。撥叉機(jī)構(gòu)的張開或合攏即完成吊環(huán)在吊卡上的取下與掛上，插銷控制機(jī)構(gòu)即迅速把插銷在吊卡相應(yīng)孔中拔出或插上?？梢匀〈优_上及井口的工人操作，既大量減少工人勞動強(qiáng)度，又提高工效。
【專利說明】鉆井的自動裝置
所屬【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種石油及天然氣的鉆井設(shè)備，特別是鉆井的自動裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的石油天然氣鉆井，井臺上操作主要是人工，比如吊卡在井口及井口附近的來回拉動，插銷在吊卡的吊耳孔中的插進(jìn)與拔出，吊環(huán)在吊卡的吊耳上的取出或掛上，吊卡活門及鎖閉門的開、關(guān)，全是工人晝夜操作，特別是二層臺上工人，最辛苦，既要把鉆桿從吊卡上取出或套進(jìn)，還要把鉆桿推、拉進(jìn)鉆桿盒及從鉆桿盒中推出鉆桿，耗費(fèi)巨大體力。還有從井口向二層臺來回吊運(yùn)鉆桿，下邊都由兩個工人手持鉆桿小心往返二層臺及井口之間。一旦鉆井，不管嚴(yán)寒酷暑，都不能停。一方面工人勞動強(qiáng)度太大，二方面工效太慢。國外有少部分自動化程度較高的鉆井設(shè)備，但價(jià)格昂貴，多數(shù)仍是人工操作為主，而中國大陸百分之九十幾都是原來的舊鉆機(jī)，更是以工人操作為主。如要把國外自動化鉆井設(shè)備用在目前的鉆機(jī)上，則舊鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)、設(shè)備會發(fā)生很大改變，基本上相當(dāng)于原有鉆機(jī)不要了，重新更換新的，但這一批占絕大多數(shù)的舊鉆機(jī)都不要，是不可能的。所以舊鉆機(jī)仍要繼續(xù)存在，在幾十年內(nèi)都還存在。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型是為了把現(xiàn)有傳統(tǒng)鉆井井臺操作改成自動化而不改變現(xiàn)有鉆機(jī)原有結(jié)構(gòu)而設(shè)計(jì)的。
[0004]吊卡在鉆井過程中，起著非常重要的作用。舊鉆井臺上是少不了的。吊卡的開、關(guān)活門，開、關(guān)鎖閉門，拉動整個吊卡，拔、插插銷，掛上與取下吊環(huán)，工序很多，都是靠體力勞動，工人容易疲勞，工效太慢，直接影響著鉆井進(jìn)度。只要能把上述吊卡由工人操作的全過程改變成自動操作，則可免去工人很多體力勞動，提高工效，對整個鉆井過程有很大的改變。
[0005]發(fā)明要點(diǎn):鉆井平臺的自動裝置，主要由夾座機(jī)構(gòu)、活門控制機(jī)構(gòu)、撥叉機(jī)構(gòu)、插銷控制機(jī)構(gòu)、夾爪轉(zhuǎn)臂機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)臂機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)組成。以下為了敘述方便，把夾座機(jī)構(gòu)、活門控制機(jī)構(gòu)、撥叉機(jī)構(gòu)、插銷控制機(jī)構(gòu)、夾爪轉(zhuǎn)臂機(jī)構(gòu)統(tǒng)稱“夾座部分”。“夾座部分”安裝在一個“轉(zhuǎn)臂機(jī)構(gòu)”的最后一級臂上。轉(zhuǎn)臂機(jī)構(gòu)由機(jī)座、轉(zhuǎn)軸、軸銷、一級臂、二級臂、三級臂、液壓缸組成。機(jī)座成圓筒形，下邊有底盤。底盤用螺釘固定在井臺上。轉(zhuǎn)軸下方垂直安裝在機(jī)座內(nèi)。機(jī)座內(nèi)安裝有電機(jī)齒輪驅(qū)動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)軸上方有軸銷孔。一級臂橫向鉸鏈在該軸銷孔上，可以繞軸銷上、下轉(zhuǎn)動。一級臂與轉(zhuǎn)軸之間設(shè)置有液壓缸。三級臂安裝在二級臂以內(nèi)，可以收進(jìn)與伸長，結(jié)構(gòu)與伸縮臂起重機(jī)的伸縮臂相同。二級臂與三級臂之間，三級臂與轉(zhuǎn)軸之間都安裝了液壓缸，一級臂在液壓缸作用下，可以改變與垂直的轉(zhuǎn)軸的夾角，使二級臂、三級臂升降。二級臂在液壓缸作用下可以轉(zhuǎn)動，始終保持本身和三級臂的水平狀態(tài)。三級臂外端上、下水平面上用軸銷水平安裝有夾座部分。夾座機(jī)構(gòu)由夾座、滑塊、夾鉤、導(dǎo)向盒和活門、鎖閉門控制機(jī)構(gòu)組成。夾座前面的凹面成圓弧形，兩邊有垂直于上、下平面的抵面。夾座前方中間設(shè)置有能夠鉤住吊卡背面上的拉手的夾鉤。導(dǎo)向盒設(shè)置在夾座內(nèi)部正中，可以沿夾座長度方向進(jìn)退滑動。夾座內(nèi)部裝有使導(dǎo)向盒進(jìn)退的液壓缸。導(dǎo)向盒前端與兩個夾鉤的轉(zhuǎn)軸軸銷座連接在一起。夾鉤有液壓缸控制張開與閉合?；铋T控制機(jī)構(gòu)(包括鎖閉門控制機(jī)構(gòu))由乙液壓缸、甲液壓缸、撥條座、長撥條、短撥條、連桿、撥墩組成。甲液壓缸內(nèi)的連桿是甲液壓缸的活塞桿，外端固定撥條座。乙液壓缸的連桿是乙液壓缸的活塞桿，外端與短撥條端頭鉸鏈。長撥條、短撥條根部都固定在撥條座上。長撥條外端固定有“撥墩”。活門、鎖閉門上邊分別設(shè)有“推拉塊”。這種液壓缸、連桿、撥條組合件在夾座上面兩邊各安裝一組。夾座機(jī)構(gòu)的作用是捕捉和定位吊卡。要完成吊卡上的插、取插銷，開、關(guān)活門，取、掛吊環(huán)任意一個過程，首先是夾座捕捉和固定吊卡。吊卡定位時(shí)，夾座前方中間的夾鉤首先鉤住吊卡背面的拉手并往夾座中間向里面拉緊，夾座前端兩邊的“抵面”抵緊吊卡上相應(yīng)位置的定位平面。夾座從吊卡后面把吊卡固定在一起。吊卡的活門開、關(guān)及鎖閉門開、關(guān)時(shí)，撥條座被用液壓缸中的連桿推出到吊卡上面活門及鎖閉門的軸銷位置，短撥條推拉撥條座轉(zhuǎn)動，長撥條推、拉活門、鎖閉門開與關(guān)。
[0006]撥叉機(jī)構(gòu)是吊環(huán)在吊卡上取下與掛上的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，主要由夾卡、撥桿、撥叉臂、液壓缸、活塞桿、撥叉腿和壓板組成。共二組，統(tǒng)稱撥叉機(jī)構(gòu)，兩組對稱安裝固定在轉(zhuǎn)臂機(jī)構(gòu)三級臂端頭的平面上，與夾座同軸，并配有驅(qū)動電機(jī)。兩組可以繞固定軸轉(zhuǎn)動，張開或合攏。撥桿安裝在撥叉臂內(nèi)，可以伸縮。夾卡是撥桿前部的鉤狀卡，兩邊夾卡相對。撥桿可以伸長，可以張開，捕捉吊環(huán)。撥叉臂上固定有吊環(huán)“定位裝置”，該“定位裝置”所限定的吊環(huán)位置，剛好是夾座固定吊卡后吊卡的吊耳所在位置上邊。夾卡捕捉到的吊環(huán)經(jīng)撥桿拉回到“定位裝置”內(nèi)，即被夾住。吊環(huán)在吊卡的吊耳上取下與掛上是由撥叉機(jī)構(gòu)夾住吊環(huán)完成的，撥叉張開即取下吊環(huán)，撥叉合攏即掛上吊環(huán)。
[0007]撥叉機(jī)構(gòu)上有能把吊卡的吊耳上的插銷拔出與插上的插銷控制機(jī)構(gòu)。插銷控制機(jī)構(gòu)安裝在撥叉機(jī)構(gòu)“定位裝置”上邊，由液壓缸、活塞桿、插銷夾固定架、插銷夾組成。液壓缸豎直安裝在上述“定位裝置”旁邊，豎直的活塞桿端頭面上固定有插銷夾固定架。插銷夾固定架上安裝有上、下兩個夾子中心對正并豎直的插銷夾。插銷的結(jié)構(gòu)是在原有的插銷上方，加了一段與下方插銷同軸心的圓棒，作夾持用，以下稱夾持段。當(dāng)插銷夾夾住夾持段時(shí)，插銷下方的銷尖就正對吊卡上吊耳的插銷孔。插銷在吊卡的吊耳上拔出與插上，是由插銷控制機(jī)構(gòu)完成的。活塞桿向上伸出即取出插銷，活塞桿向下收回即插進(jìn)插銷。
[0008]夾座機(jī)構(gòu)下方安裝有能抓取、移動和固定鉆桿的夾爪轉(zhuǎn)臂機(jī)構(gòu)，與夾座同軸，也有電機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)。主要由夾爪、夾爪座、伸縮臂、夾爪臂組成。夾爪固定在夾爪座上，夾爪座固定在伸縮臂端頭上，伸縮臂另一端安裝在夾爪臂內(nèi)。夾爪臂一部分即是液壓缸，伸縮臂即是活塞桿，并有導(dǎo)向裝置，只能伸縮移動，不能轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)臂機(jī)構(gòu)可以抓取、移動、固定鉆桿。在二層臺，當(dāng)?shù)蹩ū粖A座固定后，該機(jī)構(gòu)配合活門的開、關(guān)，夾住鉆桿從吊卡內(nèi)取出，或把鉆桿送進(jìn)吊卡內(nèi)。夾爪轉(zhuǎn)臂機(jī)構(gòu)還用于從井口到二層臺之間吊運(yùn)鉆桿時(shí)，夾住鉆桿下方(不夾緊，有間隙)，配合吊車移動到指定位置，取代傳統(tǒng)的人工手持鉆桿下方來回跑。
[0009]控制系統(tǒng)分為工人按鍵或手柄操作和自動控制操作兩部分。吊卡吊鉆桿或空吊卡從井口到二層臺指定位置，由一個工人按鍵或手柄操作，夾座捕捉吊卡、固定吊卡、打開或關(guān)閉活門、拔出或插進(jìn)插銷、吊環(huán)從吊卡的吊耳上的取下與掛上都是自動控制操作。夾座上安裝有測高、測距裝置、行程開關(guān)、導(dǎo)向裝置。對于井口及附近吊卡的操作，因?yàn)槠涓叨让看问枪潭ǖ?，并且每次放置的位置也是固定的，這對自動控制來說很方便。二層臺上，人工操作控制把吊卡每次吊運(yùn)到指定位置，每次夾座部分就在指定位置等候，夾座部分只作少量移動即捕捉到吊卡并定位。
[0010]本實(shí)用新型的有益效果是:1、可以在現(xiàn)有鉆井井臺附近下方安裝一臺，在二層臺上旁邊安裝一臺。二層臺下方井臺上安裝一臺該自動化裝置，井臺上其他設(shè)備可以不動。成本低、不影響生產(chǎn)，就能實(shí)現(xiàn)吊運(yùn)鉆桿及吊卡上復(fù)雜的操作過程自動化。2、減輕工人勞動強(qiáng)度，提高工作效率，加快鉆井進(jìn)度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是整體結(jié)構(gòu)圖。
[0012]圖2是夾座結(jié)構(gòu)圖及活門控制機(jī)構(gòu)圖。其中，圖2-1是夾座結(jié)構(gòu)及活門控制機(jī)構(gòu)上平面圖；圖2-2是圖2-1中A-A剖視圖；圖2-3是夾座結(jié)構(gòu)及活門控制機(jī)構(gòu)左視圖。
[0013]圖3是夾座機(jī)構(gòu)捕捉吊卡前的相關(guān)部位對照圖。圖中，圖3-1是吊卡結(jié)構(gòu)圖；圖3-2是夾座結(jié)構(gòu)圖及活門控制機(jī)構(gòu)圖。
[0014]圖4是夾座機(jī)構(gòu)捕捉吊卡后定位情況圖。
[0015]圖5是活門控制機(jī)構(gòu)推或拉活門及鎖閉門關(guān)或開示意圖。
[0016]圖6是撥叉機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖。
[0017]圖7是插銷控制機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖及撥叉上吊環(huán)的定位裝置圖。其中，圖7-1是插銷控制機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖；圖7-2是撥叉上吊環(huán)的定位裝置圖。
[0018]圖8是插銷結(jié)構(gòu)圖。
[0019]圖9是用按壓手柄鎖閉、解鎖的吊卡結(jié)構(gòu)圖及活門打開情況圖。
[0020]圖10是用按壓手柄鎖閉、解鎖的吊卡結(jié)構(gòu)圖及活門關(guān)閉情況圖。
[0021]圖11是活門控制機(jī)構(gòu)中的長撥條沒有加撥墩推活門、鎖閉門轉(zhuǎn)動的情況圖。
[0022]圖12是活門、鎖閉門的開、關(guān)，不用外加撥條，采用自配撥條的結(jié)構(gòu)圖。其中圖
12-1是固塊用螺釘固定在加厚塊上與活門或鎖閉門連接結(jié)構(gòu)圖；圖12-2是固塊直接用螺釘固定在活門或鎖閉門外壁上面結(jié)構(gòu)圖。
[0023]圖13是鉆井的自動裝置安裝在二層臺上或附近正在工作圖。
[0024]圖14是鉆井的自動裝置正在井口旁邊工作圖。
[0025]圖15是鉆井的自動裝置配合天車吊運(yùn)鉆桿從井口至二層臺之間往返情況圖。
[0026]圖16是夾座部分和三級臂端頭之間加設(shè)夾座部分上、下移動和左、右移動圖。
[0027]附圖中，插銷控制機(jī)構(gòu)1、活門控制機(jī)構(gòu)2、撥叉機(jī)構(gòu)3、電磁鐵4、夾座機(jī)構(gòu)5、軸銷
6、電機(jī)7、三級臂8、二級臂9、一級臂10、配重11、夾爪12、夾爪座13、伸縮臂14、夾爪臂15、隔板16、液壓缸17、支架18、轉(zhuǎn)軸19、機(jī)座20、夾鉤21、長撥條22、撥條座23、短撥條24、連桿25、乙液壓缸26、甲液壓缸27、夾座28、滑塊29、滑塊座30、圓弧面31、抵面32、導(dǎo)向盒33、銷墩34、中心孔35、底板36、撥墩37、活門38、插銷孔39、吊耳40、定位平面41、鎖閉門42、吊卡43、拉手44、推拉塊45、夾卡46、撥桿47、插銷夾48、插銷夾固定架49、卡座50、活塞桿51、撥叉臂52、撥叉腿53、壓板54、吊環(huán)55、壓卡56、插銷57、夾持段58、按手59、拉簧60、保險(xiǎn)夾61、壓桿62、鉤柱63、頂盤64、連塊65、頂桿66、連塊座67、手柄68、支塊69、推拉墩70、固定塊71、螺釘72、推鉤73、推手柄頭74、推手柄75、固塊76、加厚塊77、鉆桿78、二層臺支架79、鋼絲繩80、前支撐墩81、立滑塊座82、夾叉板83、后支撐墩84、立滑塊85?！揪唧w實(shí)施方式】
[0028]以下結(jié)合附圖進(jìn)一步描述。
[0029]圖1中，左邊是夾座部分，主要由插銷控制機(jī)構(gòu)1、活門控制機(jī)構(gòu)2、撥叉機(jī)構(gòu)3、夾座機(jī)構(gòu)5、夾爪轉(zhuǎn)臂機(jī)構(gòu)、軸銷6、電機(jī)7、隔板16組成。插銷控制機(jī)構(gòu)I安裝在撥叉機(jī)構(gòu)3上，撥叉機(jī)構(gòu)3安裝在三級臂8前端的軸銷6上。夾座機(jī)構(gòu)5安裝在三級臂8的下平面軸銷6中?；铋T控制機(jī)構(gòu)2安裝在夾座機(jī)構(gòu)5上面。隔板16用花鍵安裝在軸銷6上。夾爪轉(zhuǎn)臂機(jī)構(gòu)安裝在隔板16下邊。其配套電機(jī)7也固定在隔板16上。撥叉機(jī)構(gòu)3的配套電機(jī)7固定在三級臂8前端的上平面。夾座機(jī)構(gòu)5配套的電機(jī)7固定在三級臂8下邊平面上。上述電機(jī)7都是帶減速裝置、帶驅(qū)動齒輪的，以下簡稱電機(jī)7。驅(qū)動電機(jī)7也可用旋轉(zhuǎn)液壓油缸代替。
[0030]圖1右邊是轉(zhuǎn)臂機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)臂機(jī)構(gòu)由一級臂10、二級臂9、三級臂8、液壓缸17、轉(zhuǎn)軸19和機(jī)座20組成。三級臂8前端與夾座部分相連接，后端可以在二級臂9內(nèi)伸縮，二級臂9與三級臂8相連接。一級臂10中部與轉(zhuǎn)軸19用軸銷6連接，轉(zhuǎn)軸19安裝在機(jī)座20內(nèi)，可以轉(zhuǎn)動。機(jī)座20內(nèi)安裝有驅(qū)動電機(jī)7或液壓旋轉(zhuǎn)油缸。
[0031]圖2中，主視圖(圖2-1)是夾座機(jī)構(gòu)上平面圖。夾座機(jī)構(gòu)中夾座28下方安裝有滑塊29。夾座28在液壓缸17作用下可以在滑塊29上移動，滑塊29中心孔35安裝在穿過三級臂8前端銷孔的軸銷上(如圖1)?；瑝K座30外圓設(shè)有被電機(jī)7驅(qū)動的齒輪。液壓缸17一端用軸銷6固定在夾座28上，另一端的活塞桿固定在滑塊座30上的銷墩34上。夾座28前方圓弧面31正中伸出夾鉤21，兩夾鉤21之間有液壓缸17連接。夾鉤21可以張開與合攏。夾鉤21的軸銷6固定在夾座28內(nèi)部的導(dǎo)向盒33上。導(dǎo)向盒33內(nèi)有液壓缸17控制導(dǎo)向盒的進(jìn)退。導(dǎo)向盒33與滑塊29在夾座28內(nèi)的截面圖見圖2-2。活門控制機(jī)構(gòu)由甲液壓缸27、乙液壓缸26、連桿25、長撥條22、短撥條24、撥條座23、撥墩37組成，共二組。在夾座28面上兩邊對稱布置。甲液壓缸27后端頭橫向鉸鏈在夾座28的支架18上。連桿25即液壓缸的活塞桿，有導(dǎo)向裝置，只能直線移動，不能轉(zhuǎn)動，以下簡稱連桿25。長撥條22、短撥條24都固定在同一軸柱上。軸柱套在撥條座23內(nèi)，撥條座23與甲液壓缸27內(nèi)的連桿25端頭固定在一起，短撥條24端頭與乙液壓缸26的連桿25端頭鉸鏈在一起。乙液壓缸連桿端頭有一個橫向連接固定的長方形框架。短撥條外端頭上的軸銷就安裝在這個長方形框架中間的長方形空間內(nèi)，工作中可以在長方形空間內(nèi)滑動，即與長方形框架鉸鏈。以適應(yīng)短撥條在轉(zhuǎn)動中端頭軸銷中心在乙液壓缸連桿中心線的左右移動。乙液壓缸26與甲液壓缸27并排連接在一起。長撥條22的端頭固定有撥墩37 (如圖2-3)。乙液壓缸26內(nèi)的連桿25進(jìn)退運(yùn)動就使長撥條22轉(zhuǎn)動。
[0032]一、夾座捕捉吊卡過程:圖3中，圖3-1，吊卡43背面圓弧面上正中固定一個拉手44。圓弧面兩邊有定位平面41。圖3-2，夾座28前方凹面圓弧正中伸出夾鉤21，對正圖3-1吊卡43背面的拉手44。夾鉤21隨夾座28靠近吊卡43時(shí)，液壓缸17使夾鉤21合攏，鉤夾住吊卡43背面上的拉手44，導(dǎo)向盒33中間的液壓缸17拉導(dǎo)向盒33 (如圖2)，向夾座28里邊移動，拉夾鉤21向夾座28圓弧凹面移動，把吊卡43的拉手44拉進(jìn)夾座28里邊。夾鉤拉吊卡手柄“拉緊”是相對的。根據(jù)情況，夾座也可以在滑塊上前移。夾座28兩邊的抵面32抵緊吊卡43圓弧面兩邊的定位平面41，如圖4所示。
[0033]圖4中，即圖3中的夾爪機(jī)構(gòu)捕捉吊卡43并抵緊的狀態(tài)，可以視為夾座28與吊卡43已經(jīng)成為一體。吊卡43上活門38、鎖閉門42、吊耳40等都為夾座部分各機(jī)構(gòu)在完成各自設(shè)定程序動作提供了準(zhǔn)確的空間位置，可以確保各機(jī)構(gòu)在完成各自動作時(shí)準(zhǔn)確無誤。
[0034]二、活門控制機(jī)構(gòu)控制活門38開或關(guān)過程:圖5中是活門控制機(jī)構(gòu)在推拉活門38和鎖閉門42開、關(guān)情況圖。圖中，吊卡的活門38在右邊，鎖閉門42在左邊。甲液壓缸27的連桿推撥條座23到活門38及鎖閉門42的軸銷上面。圖中是活門38、鎖閉門42已經(jīng)開或關(guān)到中途時(shí)狀況。長撥條22端頭固定的撥墩37已經(jīng)落在了活門38、鎖閉門42上特別設(shè)置的推拉塊45與活門38、鎖閉門42的外壁之間既可推又可拉狀況。
[0035](一)、打開活門38。敘述活門38、鎖閉門42是關(guān)閉狀態(tài)，需要打開活門38。過程是:先開鎖閉門42，后開活門38。1、右邊的電磁鐵4把甲液壓缸27抬起適當(dāng)高度。撥條座23被連桿25推到活門38的軸銷上面。乙液壓缸26的連桿25伸出到規(guī)定長度，推短撥條24順時(shí)針轉(zhuǎn)動到長撥條22端頭的撥墩37剛好對正吊卡上特別設(shè)置的推拉塊45與活門38外壁之間的位置(以下稱“撥墩位置”)。乙液壓缸26連桿25立刻停止推動，這是控制系統(tǒng)程序設(shè)置的，電磁鐵4立刻斷電，甲液壓缸27及相連件立刻落下。長撥條22端頭的撥墩37立刻落下插進(jìn)“撥墩位置”。2、左邊鎖閉門42這邊，各機(jī)構(gòu)與右邊同時(shí)進(jìn)行，撥墩37也插進(jìn)“撥墩位置”。3、這時(shí)，左邊鎖閉門42先開，即左邊的短撥條24端頭連桿25在乙液壓缸26作用下往回拉。長撥條22順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動，撥墩37即拉鎖閉門42隨長撥條22順時(shí)針轉(zhuǎn)動到全開指定位置。4、右邊的短撥條24上的連桿25馬上在乙液壓缸26作用下立刻拉短撥條24反時(shí)針轉(zhuǎn)動。長撥條22也反時(shí)針轉(zhuǎn)動，撥墩37即推推拉塊45轉(zhuǎn)動，即拉開活門38到全開規(guī)定位置。5、電磁鐵4再次抬起甲液壓缸27及相連件，撥墩37被抬高退出“撥墩位置”。乙液壓缸26連桿25控制長撥條22轉(zhuǎn)到如圖5位置，甲液壓缸27、乙液壓缸26、連桿25配合后退把撥條座23拉回到原來位置。如圖2、圖3中位置。(二)、關(guān)閉活門38:先關(guān)閉活門38，再關(guān)閉鎖閉門42。其過程原理與上邊敘述相同。由甲液壓缸27連桿25和乙液壓缸26連桿25按程序配合行動。只是這時(shí)長撥條22上的撥墩37要先到活門38、鎖閉門42的全開位置時(shí)的“撥墩位置”落下?；铋T38關(guān)閉后，鎖閉門42才關(guān)上鎖閉活門38?；铋T38和鎖閉門42在開到全開位置時(shí)，有適當(dāng)“緊”度。即非外力推拉，不會自然轉(zhuǎn)動。
[0036]三、撥叉機(jī)構(gòu)把吊環(huán)55在吊卡43的吊耳上取下與掛上，如圖6、圖7。
[0037]撥叉機(jī)構(gòu)中有兩個能在撥叉臂中伸縮并能張開與合攏的夾爪，撥叉臂上安裝有吊環(huán)捕捉后的定位裝置。圖6中，撥叉機(jī)構(gòu)由夾卡46、撥桿47、撥叉臂52、撥叉腿53、壓板54、液壓缸17組成。夾卡46固定在撥桿47端頭，撥桿47即撥叉臂52的活塞桿，安裝在撥叉臂52內(nèi)。撥叉臂52與撥叉腿53連為一體，撥叉腿53與壓板54連為一體。其中一個壓板54外圓設(shè)有齒輪，與電機(jī)7配套驅(qū)動。安裝圖如圖1。撥叉臂52上固定有卡座50，卡座50上安裝有與撥桿47平行的液壓缸17和活塞桿51。撥叉機(jī)構(gòu)的撥叉臂52上安裝有吊環(huán)捕捉后的定位裝置，有兩個能在撥叉臂52中伸縮并能張開與合攏的夾卡46?？ㄗ?0上有一個空缺空間，該空間靠外邊安裝有插銷控制機(jī)構(gòu)。該空間開口部分即是夾卡46捕捉吊環(huán)后的“定位位置”。夾卡46張開，撥桿47伸長適當(dāng)距離，捕捉到吊環(huán)55后，撥桿47向后移。夾卡46鉤住吊環(huán)55進(jìn)入“定位位置”，這時(shí)活塞桿51伸出，把吊環(huán)55夾在“定位位置”。該位置是控制系統(tǒng)中設(shè)定的夾座28把吊卡43定位后，吊耳40上掛吊環(huán)55的位置。這時(shí)，撥叉臂52張開，即從吊卡43上取下吊環(huán)55。撥叉臂合攏，即在吊卡43上掛上吊環(huán)55。圖7中，圖7-2，吊環(huán)55有2個圓形剖面，是控制程序設(shè)定的撥叉夾持吊環(huán)55剛好在吊環(huán)55環(huán)圈上部適當(dāng)位置。配套電機(jī)只對撥叉的一個有齒輪壓板54驅(qū)動。在撥叉腿上的液壓缸17活塞桿不動情況下，電機(jī)驅(qū)動一個壓板轉(zhuǎn)動，也帶動了另一個壓板轉(zhuǎn)動，即撥叉整體轉(zhuǎn)動。如要一個夾卡46轉(zhuǎn)動，另一個夾卡不動，則電機(jī)與該液壓缸配合動作即可完成。
[0038]四、插銷控制機(jī)構(gòu)把插銷在吊卡上取下與插上。
[0039]圖8中，是專用的插銷結(jié)構(gòu)圖。插銷57和支架18固為一體，夾持段58在支架18上方，并與插銷57同軸。保險(xiǎn)夾61用軸銷6鉸鏈在支架18上。拉簧60 —端固定在支架18上，一端固定在保險(xiǎn)夾61上,始終拉住保險(xiǎn)夾61,保險(xiǎn)夾61始終夾住(叉住)插銷57。保險(xiǎn)夾61上部有一個按手59。按下按手59，保險(xiǎn)夾61下部的叉口即離開插銷57，向外張開，以便在吊耳40端頭插上或取下插銷。
[0040]插銷控制機(jī)構(gòu)由插銷夾48、插銷夾固定架49、活塞桿51、液壓缸17、電磁鐵4組成。如圖7。該液壓缸17垂直安裝在卡座50上。其活塞桿51上端面上固定插銷夾固定架49。二個插銷夾48水平安裝固定在插銷夾固定架49上，二個插銷夾中心線正對該撥叉掛上吊環(huán)的吊卡的吊耳上插銷孔39的中心。從吊卡的吊耳上取下插銷57時(shí):1、活塞桿51先上升一點(diǎn)，提高插銷夾適當(dāng)位置，以處于插銷的按手上方，此時(shí)插銷夾張開。2、夾座仍先把吊卡定住，撥叉夾攏到指定位置，插銷夾叉口已經(jīng)叉在插銷結(jié)構(gòu)中夾持段外邊。3、活塞桿下行適當(dāng)距離帶著插銷夾上的壓卡56下行，壓住插銷保險(xiǎn)夾61的按手59，保險(xiǎn)夾下邊張開。4、電磁鐵位刻通電，插銷夾立刻合攏夾住插銷上部的夾持段。5、活塞桿上行到適當(dāng)位置，即從吊卡的吊耳中拔出插銷。同理:把插銷插進(jìn)吊卡的吊耳孔中，按上述方法:活塞桿下行到位后，電磁鐵斷電，插銷夾張開?；钊麠U上行到原先位置，插銷夾上的壓卡已經(jīng)松開保險(xiǎn)夾的按手，叉在已經(jīng)插進(jìn)吊耳的插銷中部位置。
[0041 ] 五、鎖閉機(jī)構(gòu)是按壓手柄控制的吊卡活門的控制方式。
[0042]對于鎖閉機(jī)構(gòu)是按壓手柄控制的吊卡，在手柄上鉸鏈有頂桿下端頭，頂桿上段被鉸鏈在連塊上，連塊鉸鏈在支座上。夾座上有從液壓缸17伸出的壓桿端頭連接有能下壓與提升的鉤柱。具體結(jié)構(gòu)如圖9。
[0043]圖9中，活門38的轉(zhuǎn)動開與關(guān)，用圖5中的結(jié)構(gòu)和方法。
[0044]在活門38上的手柄68上鉸鏈了一根頂桿66。頂桿66上部鉸鏈在一塊連塊65上。連塊65另一端鉸鏈在連塊座67上，連塊座與支塊69成為一體，支塊用螺釘固定在活門上。頂桿66端頭固定有一塊呈方形的頂盤64。在夾座28上面左邊安裝有一根液壓缸17。在該液壓缸的下邊(相當(dāng)于右邊安裝電磁鐵位置)，豎直安裝一根液壓缸在夾座28殼內(nèi)，可以使壓桿62的液壓缸17升降，以下稱豎直液壓缸。從液壓缸17內(nèi)安裝一根壓桿62，也是活塞桿，有導(dǎo)向裝置，只能前后移動，不能轉(zhuǎn)動。壓桿62端頭向下連接固定一段鉤柱63。鉤柱63下端有一個向夾座方向即圖中垂直于紙面方向有一節(jié)長約10-15毫米的彎折段，下邊即是一個向內(nèi)的鉤。
[0045]具體操作過程，如圖10。圖10中活門38已經(jīng)關(guān)上。手柄68在未受外力作用下是向上翹的。活門38是被鎖定狀態(tài)。這時(shí)壓桿62呈現(xiàn)收回在夾座上狀態(tài)。鉤柱63距夾座上平面有適當(dāng)距離，以能移動不碰吊卡43為準(zhǔn)?，F(xiàn)在要打開活門38，步驟是:1、壓桿62伸出到頂桿66上邊的頂盤64上方。2、豎直液壓缸拉壓桿62的液壓缸17繞端頭的鉸鏈下移，帶壓桿下行，正好落在頂桿66的頂盤64上。3、壓桿62繼續(xù)下壓到規(guī)定行程即停止，下壓頂盤，頂桿即把手柄壓下到位，活門已經(jīng)解鎖。右邊的活門控制機(jī)構(gòu)的撥條座23也已經(jīng)被推到活門38轉(zhuǎn)軸上方。長撥條端頭的撥墩37已經(jīng)插進(jìn)推拉塊45與活門38外壁之間的撥墩位置。4、右邊的撥條座23立即反時(shí)針轉(zhuǎn)動，長撥條22端頭的撥墩37拉開活門38到全開位置。5、壓桿62向上抬起，收回到原先位置，右邊的連桿所連接機(jī)構(gòu)也收回到原有位置。
[0046]用手柄控制鎖閉機(jī)構(gòu)的吊卡，大多是打開活門時(shí)先按下手柄，而關(guān)上活門時(shí)，手柄會自然翹上來，不用按手柄。
[0047]有些需要打開活門按手柄，關(guān)閉活門向上扳手柄的，吊卡、夾座上壓桿控制機(jī)構(gòu)不變，在操作上只須調(diào)整為:1、壓桿伸出比上述長一點(diǎn)，超過鉤柱下邊的頂盤邊緣。2、壓桿略下壓，使鉤柱下邊的鉤卡部分低于頂盤適當(dāng)距離。3、壓桿后退適當(dāng)距離，使鉤柱鉤在頂盤下邊。4、壓桿上抬，則頂盤、頂桿帶動下邊的手柄也“上扳”到規(guī)定位置。5、按上述方法，壓桿先伸長一點(diǎn)，即抬高到原來位置就收回如初始位置。
[0048]為敘述方便，把吊卡上需要操作的過程編號為:1、夾座把吊卡定住。2、吊環(huán)取下。
3、吊環(huán)的掛上。4、插銷拔出。5、插銷插上。6、活門打開。7、活門關(guān)上。8、吊卡從井口拉開。9、吊卡從井口附近拉回井口。10、夾爪轉(zhuǎn)臂機(jī)構(gòu)夾鉆桿放進(jìn)吊卡。11、夾爪轉(zhuǎn)臂機(jī)構(gòu)夾鉆桿從吊卡中取出等等。在自動控制程序中先設(shè)定好，根據(jù)在井口及附近操作和二層臺操作的需要(如二層臺操作，始終不取、掛吊環(huán)，不拔與插插銷等步驟)，選定各動作步驟的編號，并按先后次序排定，輸入自動控制程序中。該裝置在操作中前一個動作程序完成后，第二個、第三個、……，依次動作。各動作完成后，夾座即松開吊卡，回到指定位置。部分動作也可由人工操作，部分工人按按鍵指揮。下一個工作循環(huán)由操作工人經(jīng)一個信號后開始。
[0049]長撥條撥動活門及鎖閉門轉(zhuǎn)動的機(jī)構(gòu)，有長撥條端頭固定有撥墩和長撥條端頭沒有固定撥墩二種結(jié)構(gòu)。`
[0050]圖11中，長撥條22端頭沒有撥墩。在活門、鎖閉門上用螺釘72各固定一塊固定塊71。固定塊71上邊有一個高出活門、鎖閉門上平面的圓墩即推拉墩70。長撥條22置于推拉墩70的右邊或左邊，即可實(shí)現(xiàn)對活門、鎖閉門的推拉。
[0051]活門、鎖閉門的開、關(guān)有采用自配撥條，不用外加撥條的結(jié)構(gòu)。
[0052]如圖12中。圖中活門是開到45度位置,推手柄75下邊和固塊76連為一體。加厚塊77和吊卡活門成為一體。固塊76用螺釘72固定在加厚塊77上，如圖12_1。圖12_2是固塊直接用螺釘固定在活門外壁上面。為了清楚顯示和敘述受力情況:如力臂、受力點(diǎn)、力的方向、圓心(即支點(diǎn)，也就是活門、鎖閉門轉(zhuǎn)軸的軸心(以下簡稱“轉(zhuǎn)軸軸心”))。圖中的推手柄75是從固塊76繞到“轉(zhuǎn)軸軸心”上邊(不接觸轉(zhuǎn)軸及軸套上平面)，又向吊耳方向延伸一段“短柄”。這段“短柄”就相當(dāng)于前面所述的“短撥條”。這里的短撥條長度，是以從“轉(zhuǎn)軸軸心”到推手柄末端球狀頭中心那一段為準(zhǔn)。這一段即是動力臂。轉(zhuǎn)軸軸心到整個活門、鎖閉門的寬度邊上即是相似于前面所述的“長撥條”，即是阻力臂?！稗D(zhuǎn)軸軸心”即可視為圓點(diǎn)、支點(diǎn)。圖中，阻力臂明顯大于動力臂，但連桿的動力是液壓缸提供的，對于工人可以隨手打開或關(guān)閉的人的手動力，擴(kuò)大10倍也不超過300公斤，液壓動力是輕而易舉辦到的。圖中為了立體顯示推手柄繞過轉(zhuǎn)軸軸心情況，推手柄畫得較細(xì)小。但在實(shí)際設(shè)計(jì)制造時(shí)，推手柄是很厚實(shí)的。具體工作原理是:連桿25后段即是液壓缸的活塞桿。連桿端頭有向下的鉤狀段，即是推鉤73。推手柄頭74與推手柄連為一體。以圖中活門即右邊門敘述:連桿伸出，連桿上的推鉤推動推手柄末端的推手柄頭74，則活門即向關(guān)閉方向轉(zhuǎn)動?；铋T關(guān)閉到位后，連桿即退回到夾座上初始位置。反之，活門是已經(jīng)關(guān)閉狀況，要打開活門，過程是:1、電磁鐵通電，液壓缸及連桿上抬適當(dāng)高度。2、連桿伸出到活門關(guān)閉狀態(tài)下推手柄頭前邊。3、電磁鐵斷電，液壓缸及連桿落下，推鉤落在推手柄頭前邊。4、連桿在液壓缸作用下收回，SP拉推手柄反轉(zhuǎn)，拉活門打開，到全開位置，連桿停止。5、電磁鐵通電，液壓缸及連桿抬起，連桿收回。6、電磁鐵斷電，連桿及液壓缸落下到初始位置。圖中把活門關(guān)成45度狀態(tài)，推手柄正處于“橫向”位置。關(guān)或開到極限位置，推手柄在這個位置要再轉(zhuǎn)45度左右。這種結(jié)構(gòu)，夾座兩邊只用一根液壓缸。圖中安裝電磁鐵的位置，可以用豎直安裝在夾座殼內(nèi)的液壓缸代替，用以抬起和收回液壓缸及連桿。根據(jù)不同吊卡，推手柄前部手柄段，可以繞到轉(zhuǎn)軸軸心與吊卡上大圓之間。手柄段指向與圖12中所示方向相反。
[0053]鉆井的自動裝置在井臺上的應(yīng)用情況。
[0054]圖13中，是本裝置安裝在二層臺及附近支架上。夾座機(jī)構(gòu)正把吊卡定住，夾爪轉(zhuǎn)臂機(jī)構(gòu)夾爪正抓住鉆桿?；铋T控制機(jī)構(gòu)正打開活門，取下吊卡的情況?；蛘呤菉A座機(jī)構(gòu)捕捉定位一付空吊卡，正往里邊裝一根鉆桿的情況。從鉆桿盒取出或放進(jìn)鉆桿由夾爪轉(zhuǎn)臂機(jī)構(gòu)來完成。二層臺上不用工人操作。
[0055]圖14中，是本裝置在井口附近操作的情況，井口正中吊鉤下邊的吊環(huán)正吊住一付吊卡。該吊卡正吊起井口內(nèi)鉆桿。鉆桿正下方出現(xiàn)鉆桿頭。地下，夾座機(jī)構(gòu)正把一付吊卡定位后，已經(jīng)取掉了吊耳上的吊環(huán)，拔出了插銷，并已打開了活門，正把該吊卡向井口中間的鉆桿頭下方移送過去。移送過去后把鉆桿裝在吊卡內(nèi)，并會自動關(guān)閉活門。待井口鉆桿解除絲扣后，就夾住該鉆桿下部適當(dāng)位置，配合吊車，把該鉆桿移送到二層臺下邊指定位置，然后吊車使鉆桿著地。該裝置又轉(zhuǎn)動到井口邊，開始下一輪操作。
[0056]圖15中即是上述的本裝置配合吊車從井口到二層臺之間往返移送鉆桿的情況。夾爪夾住鉆桿下部，不夾緊，有間隙。夾爪可以隨意轉(zhuǎn)動。取消了從井口到二層臺之間往返移鉆桿的人工操作。
[0057]夾座部分與三級臂前端之間安裝有能使夾座部分上、下移動的裝置和安裝有能使夾座部分左右移動的轉(zhuǎn)動裝置。
[0058]圖16中，使夾座部分上下移動的是安裝了立滑塊79、立滑塊座77、前支撐墩80、支架18、后支撐墩81。立滑塊79在立滑塊座77上上、下滑動導(dǎo)向。前支撐墩80即圖1中原三級臂8前端位置。前支撐墩80與立滑塊79固為一體。后支撐墩81與立滑塊座77固為一體。支架18固定在立滑塊座77上邊。支架18上安裝有液壓缸17。連桿(即活塞桿)25鉸鏈在夾座部分軸銷6上，以控制夾座部分上、下移動。
[0059]使夾座部分左右移動的是在后支撐墩81與三級臂8前端設(shè)置成軸銷轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)。三級臂8前端制成夾叉板78，把后支撐墩81夾在中間，用軸銷6從上到下穿過。一個液壓缸17 一頭鉸鏈在三級臂8上，另一頭的活塞桿鉸鏈在立滑塊座77上的支架18上，液壓缸17水平安裝。圖中為了顯示畫成略成上邊狀況。這樣，該液壓缸作用即可使夾座部分的中心軸轉(zhuǎn)動，即左、右移動。由于這種轉(zhuǎn)動中的左、右移動，有使中心軸進(jìn)退情況，但可以控制夾座在滑塊上移動，撥叉機(jī)構(gòu)可以伸長，以調(diào)節(jié)補(bǔ)償上述中心軸的進(jìn)退。
[0060]操作控制系統(tǒng)，分為人工控制和自動控制部分。一、人工控制。凡屬于從井臺到二層臺往返吊運(yùn)鉆桿和使本裝置轉(zhuǎn)動夾住鉆桿下方移動運(yùn)送，使吊運(yùn)鉆桿的吊環(huán)上、下到指定位置，或與夾座上平面高度距離較大的，以及本裝置中要經(jīng)一級臂10調(diào)整高度差，二級臂9調(diào)水平等調(diào)節(jié)距離較大的，均由人工按按鍵或扳手柄等方式操作。工人可從顯示屏上觀看或直接從現(xiàn)場觀看。二、自動控制。凡屬于臨時(shí)調(diào)節(jié)的高度距離、左右、前后、水平距離調(diào)節(jié)的距離比較小的，不超過該設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造所規(guī)定的調(diào)節(jié)量的，均可以采用自動控制調(diào)節(jié)。夾座上平面與吊卡上平面高度，相差10-20毫米是可以完成夾座部分幾個功能的。因?yàn)榛铋T控制機(jī)構(gòu)中連桿可以用電磁鐵抬起適當(dāng)高度而落下，落高點(diǎn)、低點(diǎn)問題不大。撥叉機(jī)構(gòu)把吊環(huán)夾持上點(diǎn)、 下點(diǎn)也無什么影響，插銷控制機(jī)構(gòu)可以采用插銷夾固定架及組件安裝的活塞桿落下一些，落高一點(diǎn)來調(diào)節(jié)高度。
【權(quán)利要求】
1.鉆井的自動裝置，主要由夾座機(jī)構(gòu)、活門控制機(jī)構(gòu)、撥叉機(jī)構(gòu)、插銷控制機(jī)構(gòu)、夾爪轉(zhuǎn)臂機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)臂機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)組成，其特征在于: (1)、夾座前方中間設(shè)置有能夠鉤住吊卡背面上的拉手的夾鉤； (2)、活門控制機(jī)構(gòu)由甲液壓缸、乙液壓缸、撥條座、長撥條、短撥條、連桿和撥墩組成； (3)、撥叉機(jī)構(gòu)是吊環(huán)在吊卡上取下與掛上的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，主要由夾卡、撥桿、撥叉臂、液壓缸、活塞桿、撥叉腿和壓板組成； (4)、撥叉上有能把吊卡的吊耳上的插銷拔出與插上的插銷控制機(jī)構(gòu)； (5 )、夾座機(jī)構(gòu)下方安裝有能抓取、移動和固定鉆桿的夾爪轉(zhuǎn)臂機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井的自動裝置，其特征在于，鎖閉機(jī)構(gòu)是按壓手柄控制的吊卡，手柄上鉸鏈有頂桿下端頭，頂桿上段被鉸鏈在連塊上，連塊鉸鏈在連塊座上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鉆井的自動裝置，其特征在于，對于鎖閉機(jī)構(gòu)是按壓手柄控制的吊卡，夾座上有從液壓缸伸出的壓桿端頭連接的能下壓與提升的鉤柱。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井的自動裝置，其特征在于，長撥條、短撥條都固定在同一軸柱上，軸柱套在撥條座上，撥條座與甲液壓缸內(nèi)的連桿端頭固定在一起，短撥條端頭與乙液壓缸內(nèi)的連桿端頭絞鏈在一起。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井的自動裝置，其特征在于，長撥條撥動活門及鎖閉門轉(zhuǎn)動的機(jī)構(gòu)，有長撥條端頭固定有撥墩和沒有固定撥墩二種結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井的自動裝置，其特征在于，夾座機(jī)構(gòu)下部有相配合的滑塊，滑塊的中心孔固定在穿過三級臂前端銷孔的軸銷上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井的自動裝置，其特征在于，夾座部分與三級臂前端之間安裝有能使夾座部分上、下移動的滑動導(dǎo)向裝置和能使夾座部分左右移動的轉(zhuǎn)動裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井的自動裝置，其特征在于，撥叉機(jī)構(gòu)有兩個能在撥叉臂中伸縮并能張開與合攏的夾卡，撥叉機(jī)構(gòu)的撥叉臂上安裝有吊環(huán)捕捉后的定位裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井的自動裝置，其特征在于，轉(zhuǎn)臂機(jī)構(gòu)由機(jī)座、轉(zhuǎn)軸、軸銷、一級臂、二級臂、三級臂、液壓缸組成，二級臂一端與三級臂鉸鏈，三級臂安裝在二級臂內(nèi)，三級臂前端與夾座部分連接，一級臂中部與轉(zhuǎn)軸用軸銷連接，轉(zhuǎn)軸安裝在機(jī)座內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井的自動裝置，其特征在于，活門、鎖閉門有采用自配撥條，不用外加撥條的結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】E21B19/00GK203476242SQ201320330777
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年6月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月8日
【發(fā)明者】鄒家福, 梁政, 鄒永平, 鄒家華, 鄒家鴻, 胡冬梅 申請人:遂寧市長豐機(jī)械科技有限公司