一種連續(xù)旋扣拆裝架及扭矩轉(zhuǎn)速控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種連續(xù)旋扣拆裝架及扭矩轉(zhuǎn)速控制方法，通過(guò)扭矩控制，滿足不同階段旋扣對(duì)扭矩的需要，而卸扣則通過(guò)離合進(jìn)行配置，從而連續(xù)旋扣和往復(fù)沖扣時(shí)，均不需要反復(fù)夾緊工件，一次夾緊即可完成上卸扣，對(duì)于大多數(shù)的驅(qū)動(dòng)裝置，由于輸出功率一定，在速度較快時(shí)，輸出扭矩就相對(duì)減小，利用這一特點(diǎn)，可根據(jù)旋扣扭矩自動(dòng)切換旋扣速度，扭矩越小轉(zhuǎn)速越高，有效提高工作效率；達(dá)到設(shè)定扭矩值可自動(dòng)卸荷，實(shí)現(xiàn)扭矩相對(duì)精確控制。
【專利說(shuō)明】一種連續(xù)旋扣拆裝架及扭矩轉(zhuǎn)速控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于石油機(jī)械【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種用于石油管具的連續(xù)旋扣拆裝架，以及應(yīng)用該連續(xù)旋扣拆裝架的扭矩轉(zhuǎn)速控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]目前市場(chǎng)上主要使用兩種旋扣設(shè)備進(jìn)行石油管具螺紋連接的拆裝，一種是液壓拆裝架，它的工作方式是先進(jìn)行小扭矩快速旋扣，再進(jìn)行往復(fù)沖扣，需要進(jìn)行多次反復(fù)夾緊和沖扣，存在著工作效率低且對(duì)管具表面咬傷較嚴(yán)重的缺點(diǎn)，目前這種拆裝架正逐漸退出市場(chǎng)。
[0003]另一種是連續(xù)旋轉(zhuǎn)大扭矩?cái)Q扣機(jī)，如中國(guó)專利文獻(xiàn)CN2898265Y、CN201934039U、CN203515391U、CN203515394U，該類旋扣設(shè)備的工作方式是由大扭矩減速馬達(dá)驅(qū)動(dòng)液壓夾鉗連續(xù)旋轉(zhuǎn)，擰扣機(jī)需要兼顧上扣和卸扣的功能，而一般的卸扣扭矩約為額定上扣扭矩的2?3倍，這種大扭矩?cái)Q扣機(jī)的設(shè)計(jì)扭矩一般要達(dá)到額定上扣扭矩的3倍以上，存在著設(shè)備整體結(jié)構(gòu)龐大、造價(jià)高、能耗高的缺點(diǎn)。
[0004]盡管目前這兩種旋扣設(shè)備有些配置了扭矩顯示模塊，可以實(shí)時(shí)顯示扭矩?cái)?shù)值，然而管具最終上扣扭矩的控制依然是靠人為控制的，存在人為因素造成扭矩超標(biāo)的安全隱串
■/Q1、O


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠控制旋扣扭矩的連續(xù)旋扣拆裝架，應(yīng)用該連續(xù)旋扣拆裝架，還提供了一種扭矩轉(zhuǎn)速控制方法。
[0006]本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0007]依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種連續(xù)旋扣拆裝架，包括:
[0008]底座，具有在預(yù)定方向上設(shè)置的導(dǎo)軌；
[0009]移動(dòng)背鉗，裝置在所述導(dǎo)軌上，而具有在預(yù)定方向上移動(dòng)的自由度，該移動(dòng)背鉗的鉗頭具有軸線平行于所述預(yù)定方向的回轉(zhuǎn)軸；
[0010]主動(dòng)鉗，設(shè)置在底座在預(yù)定方向與移動(dòng)背鉗相對(duì)的一端，該主動(dòng)鉗的鉗頭與移動(dòng)背鉗的鉗頭相對(duì)，且主動(dòng)鉗的主軸為驅(qū)動(dòng)軸而連接有扭矩可調(diào)的驅(qū)動(dòng)裝置；
[0011]扭矩傳感器，測(cè)量主軸的輸出扭矩；
[0012]控制單元，輸入連接所述扭矩傳感器，并輸出控制所述驅(qū)動(dòng)裝置的輸出扭矩；以及
[0013]沖扣裝置，通過(guò)離合裝置與所述主軸連接。
[0014]上述連續(xù)旋扣拆裝架，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括:
[0015]從動(dòng)齒輪，作為軸上零件裝配于所述主軸，構(gòu)成主軸的驅(qū)動(dòng)齒輪；
[0016]主動(dòng)齒輪，有多個(gè)，而均勻分布在從動(dòng)齒輪的周向；以及
[0017]原動(dòng)機(jī)，為每個(gè)主動(dòng)齒輪配置有一個(gè)，相應(yīng)地，控制單元控制輸出扭矩的方式是控制原動(dòng)機(jī)接入的個(gè)數(shù)。
[0018]上述連續(xù)旋扣拆裝架，所述原動(dòng)機(jī)為偶數(shù)個(gè)，兩兩構(gòu)成一組，且組內(nèi)的兩原動(dòng)機(jī)關(guān)于主軸軸線對(duì)稱，且組內(nèi)的兩原動(dòng)機(jī)同步。
[0019]上述連續(xù)旋扣拆裝架，所述原動(dòng)機(jī)為液壓馬達(dá)，且所有液壓馬達(dá)公用一個(gè)主油路，通過(guò)配有電磁閥的分支回路控制液壓馬達(dá)；
[0020]從而，控制裝置與驅(qū)動(dòng)裝置之間的連接為與電磁閥的開(kāi)關(guān)控制連接。
[0021]上述連續(xù)旋扣拆裝架，所述離合裝置為一驅(qū)動(dòng)盤(pán)與從動(dòng)齒輪之間的銷接。
[0022]上述連續(xù)旋扣拆裝架，所述銷為彈簧銷，配有一對(duì)，該對(duì)彈簧銷關(guān)于主軸軸線對(duì)稱。
[0023]上述連續(xù)旋扣拆裝架，所述驅(qū)動(dòng)盤(pán)切向延伸出一搖臂，相應(yīng)地，所述沖扣裝置進(jìn)一步包括一沖扣油缸，該沖扣油缸的推桿與搖臂延伸的端部鉸接，而缸體則鉸接在所述底座上。
[0024]依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，一種連續(xù)旋扣拆裝架扭矩轉(zhuǎn)速控制方法，為連續(xù)旋扣拆裝架配置輸出扭矩可調(diào)的驅(qū)動(dòng)裝置，用以驅(qū)動(dòng)主動(dòng)鉗轉(zhuǎn)動(dòng)，旋扣中，實(shí)時(shí)采集主動(dòng)鉗的輸出扭矩；
[0025]比較采集到的主動(dòng)鉗的輸出扭矩與預(yù)設(shè)的輸出扭矩，依據(jù)預(yù)置的輸出扭矩控制算法動(dòng)態(tài)調(diào)整主動(dòng)鉗的輸出扭矩；
[0026]沖扣時(shí)，離合裝置處于合的狀態(tài)，從而沖扣裝置驅(qū)動(dòng)主軸進(jìn)行沖扣，沖扣完畢后，離合裝置處于離的狀態(tài)，從而沖口裝置與主軸脫開(kāi)。
[0027]上述連續(xù)旋扣拆裝架扭矩轉(zhuǎn)速控制方法，所述驅(qū)動(dòng)裝置采用定功率輸出的配置，從而在速度增加時(shí)，輸出扭矩降低，而在速度降低時(shí)，輸出扭矩提高。
[0028]上述連續(xù)旋扣拆裝架扭矩轉(zhuǎn)速控制方法，所述驅(qū)動(dòng)裝置采用單一液壓泵供油的液壓系統(tǒng)，而驅(qū)動(dòng)裝置采用多組的液壓馬達(dá)，構(gòu)成分支回路而連接于液壓系統(tǒng)的主回路上，每個(gè)分支回路匹配油電磁閥，用于控制液壓馬達(dá)接入的數(shù)量。
[0029]依據(jù)本發(fā)明，通過(guò)扭矩控制，滿足不同階段旋扣對(duì)扭矩的需要，而卸扣則通過(guò)離合進(jìn)行配置，從而連續(xù)旋扣和往復(fù)沖扣時(shí)，均不需要反復(fù)夾緊工件，一次夾緊即可完成上卸扣，對(duì)于大多數(shù)的驅(qū)動(dòng)裝置，由于輸出功率一定，在速度較快時(shí)，輸出扭矩就相對(duì)減小，利用這一特點(diǎn)，可根據(jù)旋扣扭矩自動(dòng)切換旋扣速度，扭矩越小轉(zhuǎn)速越高，有效提高工作效率?’達(dá)到設(shè)定扭矩值可自動(dòng)卸荷，實(shí)現(xiàn)扭矩相對(duì)精確控制。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0030]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明:
[0031]圖1是依據(jù)本發(fā)明一種石油管具拆裝架結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖2是圖1中一種主動(dòng)鉗的右視圖。
[0033]圖3是圖1中一種主動(dòng)鉗的主視剖面圖。
[0034]圖4是一種換向銷主視圖。
[0035]圖5是一種換向銷俯視剖面圖。
[0036]圖6是一種換向銷右視圖。
[0037]圖7是一種控制系統(tǒng)的液壓原理圖。
[0038]圖中:1.主動(dòng)鉗、2.移動(dòng)背鉗、3.底座、4.控制系統(tǒng)、5.支撐座、6.旋轉(zhuǎn)體、7.液壓夾鉗、8.馬達(dá)、9.主動(dòng)齒輪、10.從動(dòng)齒輪、11.搖臂、12.沖扣油缸、13.換向銷、14.外殼、15.導(dǎo)向套、16.導(dǎo)向桿、17.彈簧、18.擋銷、19.撥桿、20.第一卡槽、21.第二卡槽、22.液壓泵站、23.主進(jìn)油管道、24.主回油管道、25.電磁換向閥一、26.電磁換向閥二、27.電磁換向閥三、28.馬達(dá)組一、29.馬達(dá)組二、30.馬達(dá)組三、31.—體機(jī)。

【具體實(shí)施方式】
[0039]下面以一個(gè)具體實(shí)施例為例對(duì)本發(fā)明展開(kāi)說(shuō)明:
[0040]參照說(shuō)明書(shū)附圖1，對(duì)于當(dāng)前的具有連續(xù)旋扣功能的拆裝架，其基本結(jié)構(gòu)通常包括一下基本構(gòu)成:
[0041]首先是一個(gè)底座3，該底座3作為其他部分安裝的基礎(chǔ)，通常在某個(gè)方向上，如圖1中所示的左右方向上設(shè)有一段軌道，這是構(gòu)成鉗形結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，用于鉗住管體，從而進(jìn)行連續(xù)的旋扣。
[0042]配置成鉗口，需要兩個(gè)部分，一個(gè)部分是移動(dòng)背鉗2，移動(dòng)體現(xiàn)在在軌道上的移動(dòng)，從而，移動(dòng)背鉗2的移動(dòng)是可控的，移動(dòng)到位后進(jìn)行鎖緊，當(dāng)然，鎖緊還可以表示為持續(xù)施力的部件，用于提供持續(xù)的夾持力。
[0043]從而，移動(dòng)背鉗2裝置在所述導(dǎo)軌上，而具有在預(yù)定方向上移動(dòng)的自由度，該移動(dòng)背鉗2的鉗頭具有軸線平行于所述預(yù)定方向的回轉(zhuǎn)軸，或者說(shuō)鉗頭通過(guò)回轉(zhuǎn)軸安裝在嵌體上，這樣鉗頭能夠繞其軸的軸線旋轉(zhuǎn)。
[0044]再就是主動(dòng)鉗1，設(shè)置在底座I在預(yù)定方向與移動(dòng)背鉗2相對(duì)的一端，該主動(dòng)鉗I的鉗頭與移動(dòng)背鉗2的鉗頭相對(duì)，且主動(dòng)鉗I的主軸為驅(qū)動(dòng)軸而連接有扭矩可調(diào)的驅(qū)動(dòng)裝置，從而，當(dāng)夾緊工件，且在主軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，移動(dòng)背鉗2的鉗頭會(huì)跟著扭轉(zhuǎn)。
[0045]在圖1所示的結(jié)構(gòu)中，還進(jìn)一步配有控制系統(tǒng)4，在已知的具有連續(xù)旋扣功能的拆裝架上一般也配有控制系統(tǒng)4。
[0046]具體來(lái)看，所述的主動(dòng)鉗I和所述移動(dòng)背鉗2分別設(shè)置在底座3的兩端，藉由所述導(dǎo)軌，可以實(shí)現(xiàn)夾緊和松脫。
[0047]圖2可以認(rèn)為是圖1的左視圖，也可以理解為主動(dòng)鉗I的左視圖，圖3則是主動(dòng)鉗I的橫剖結(jié)構(gòu)的視圖，可以理解為主視結(jié)構(gòu)剖視圖。
[0048]在圖2和圖3例示的結(jié)構(gòu)中，所述的主動(dòng)鉗I為左右結(jié)構(gòu)，左右兩邊分配有不同的功能結(jié)構(gòu)，其中，在圖3所示的左部裝有主動(dòng)齒輪9、從動(dòng)齒輪10、搖臂11、沖扣油缸12、換向銷13和多個(gè)個(gè)圓周均布的馬達(dá)8，右部裝有液壓夾鉗7，中部設(shè)有支撐座5和旋轉(zhuǎn)體6。
[0049]旋轉(zhuǎn)體6可以理解為軸形件，也就是主動(dòng)鉗I的主軸，是連續(xù)旋扣的動(dòng)力軸。
[0050]從動(dòng)齒輪10以主軸為齒輪軸進(jìn)行裝配，或者說(shuō)構(gòu)成主軸的軸上零件，兩者同軸線，鍵連接。
[0051]從動(dòng)齒輪10嚙合有多個(gè)主動(dòng)齒輪9，可以為一個(gè)主動(dòng)齒輪9所驅(qū)動(dòng)，也可以由一個(gè)以上的主動(dòng)齒輪9所驅(qū)動(dòng)，接入的主動(dòng)齒輪9多，則整體的驅(qū)動(dòng)能力就強(qiáng)，表現(xiàn)在驅(qū)動(dòng)扭矩。
[0052]如果驅(qū)動(dòng)裝置的整體功率一定，當(dāng)速度較高時(shí)，則輸出扭矩就會(huì)越低，反之，輸出扭矩相對(duì)較高，對(duì)于開(kāi)過(guò)車的人對(duì)此也都有所了解。
[0053]有鑒于以上說(shuō)明，在機(jī)械領(lǐng)域，對(duì)于原動(dòng)機(jī)的選擇，可以進(jìn)行速度和輸出扭矩的匹配，因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員據(jù)此非常容易選擇相關(guān)的配置，例如本實(shí)施例中所特別指明的液壓回路。
[0054]關(guān)于原動(dòng)機(jī)，將在機(jī)械領(lǐng)域，泛指利用能源產(chǎn)生原動(dòng)力的一切機(jī)械。按利用的能源分，有熱力發(fā)動(dòng)機(jī)、水力發(fā)動(dòng)機(jī)、風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)等。是現(xiàn)代生產(chǎn)、生活領(lǐng)域中所需動(dòng)力的主要來(lái)源。
[0055]基于同樣的考慮，如熱機(jī)，當(dāng)速度比較高時(shí)，其輸出扭矩就相對(duì)比較低，因此，在需要輸出比較大的扭矩時(shí)，只能保持相對(duì)較低的速度，如柴油機(jī)的拖拉機(jī)，在爬坡時(shí)需要降低速度，以輸出比較大的軸距。
[0056]因此，在一定程度上可以基于此進(jìn)行輸出扭矩的閉環(huán)控制，還可以利用速度與扭矩的這種關(guān)系，進(jìn)行速度的采樣，從而控制輸出扭矩。
[0057]在實(shí)際應(yīng)用中，上扣時(shí)，螺紋相對(duì)較短，摩擦相對(duì)較小，需要較快的速度以滿足效率方面的需要，而在螺紋相對(duì)較長(zhǎng)時(shí)，摩擦加劇，且越往后摩擦越劇烈，需要的扭矩變大，速度相對(duì)要求較低。有鑒于此，對(duì)上扣來(lái)說(shuō)完全可以利用這一特點(diǎn)進(jìn)行操作，以滿足效率和扭矩上的雙重需要。
[0058]在前文中是利用扭矩進(jìn)行閉環(huán)控制，在實(shí)際應(yīng)用中，由于速度與扭矩的特定關(guān)系，利用速度作為采樣進(jìn)行輸出扭矩的控制也是本方案的簡(jiǎn)單變換，本領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)此應(yīng)有清楚的理解。
[0059]如果驅(qū)動(dòng)裝置采用單純的電動(dòng)機(jī)，可以采用調(diào)速電機(jī)進(jìn)行速度與扭矩的匹配，電動(dòng)機(jī)直接通過(guò)調(diào)速系統(tǒng)與主軸相連。
[0060]如果單純就扭矩來(lái)說(shuō)，可以在主軸上裝配扭矩傳感器，然后通過(guò)預(yù)定的算法由控制單元控制驅(qū)動(dòng)裝置，例如電動(dòng)機(jī)、油缸等。
[0061]關(guān)于控制單元，由于所需要的輸出輸出點(diǎn)數(shù)比較少，可以采用單片機(jī)或者更簡(jiǎn)單的工業(yè)控制器，也可以采用價(jià)格相對(duì)比較貴的可編程邏輯控制器(PLC)。例如傳感器送過(guò)來(lái)的模擬量，可以通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊接入如單片機(jī)的數(shù)字接口。數(shù)字模式不是萬(wàn)能的，在數(shù)字化后，人們發(fā)現(xiàn)，在某些應(yīng)用中其實(shí)更多的用到模擬量，因此，現(xiàn)在的很多控制單元都保留了幾個(gè)模擬量接口，速度傳感器、扭矩傳感器等可以直接輸入模擬量，由控制單元據(jù)此進(jìn)行驅(qū)動(dòng)裝置的輸出扭矩控制，例如同一主油路的多油缸系統(tǒng)。
[0062]關(guān)于沖扣裝置，本實(shí)施例采用離合控制，所謂沖扣，無(wú)非是引入了扭矩更大的驅(qū)動(dòng)裝置，例如輸出扭矩更大的電動(dòng)機(jī)或者液壓馬達(dá)等，由于電動(dòng)機(jī)不能頻繁啟動(dòng)，否則會(huì)燒壞電動(dòng)機(jī)，因此，最好采用如液壓馬達(dá)等；還可以是短時(shí)的，爆發(fā)性的驅(qū)動(dòng)裝置，例如油缸，如圖中的沖扣油缸12。
[0063]所述的沖扣油缸12 —端，也就是油缸座或者說(shuō)缸體安裝在底座3上，連接方式采用鉸接，這樣沖扣油缸12有一個(gè)擺動(dòng)的自由度；另一端，也就是推桿端(也叫活塞桿)與搖臂11相連，油缸功率密度比較大，可以產(chǎn)生比較大的沖擊力，搖臂11形成一個(gè)旋臂結(jié)構(gòu)，藉此力臂比較大，能夠產(chǎn)生比較大的扭矩。
[0064]圖中，搖臂11與主軸滑套配合，沒(méi)有周向連接結(jié)構(gòu)，不會(huì)跟著主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)換向銷13形成連接，來(lái)傳遞扭矩。
[0065]其中換向銷13是一種彈簧銷，如圖2所示，通過(guò)換向銷13的拔插兩個(gè)狀態(tài)實(shí)現(xiàn)離八口 ο
[0066]還可以采用其他的離合結(jié)構(gòu)，例如基于摩擦盤(pán)的離合結(jié)構(gòu)，搖臂11的盤(pán)體部分與主軸之間采用摩擦盤(pán)進(jìn)行離合操作，自然搖臂11整體表現(xiàn)為一個(gè)摩擦盤(pán)，摩擦盤(pán)也滑套在主軸上，利用軸向力進(jìn)行摩擦盤(pán)的離合，軸向力大小決定了摩擦盤(pán)間的摩擦力大小，因而更容易控制沖扣力，太大了可以產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦，而避免把螺紋沖壞。
[0067]還可以采用其他的離合結(jié)構(gòu)，例如汽車上常用的離合結(jié)構(gòu)，利用兩個(gè)盤(pán)面的型面配合實(shí)現(xiàn)離合。
[0068]所述的馬達(dá)8安裝在支撐座5上，并通過(guò)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與從動(dòng)齒輪10嚙合，齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在圖中比較簡(jiǎn)單，馬達(dá)8的輸出齒輪為小齒輪，也就是主動(dòng)齒輪9，而從動(dòng)齒輪10為大齒輪，構(gòu)成中心齒輪，與若干個(gè)小齒輪，也就是主動(dòng)齒輪9嚙合。
[0069]馬達(dá)8采用偶數(shù)個(gè)配置，分布在大齒輪，也就是從動(dòng)齒盤(pán)的周向，均勻配置，根據(jù)需要接入不同數(shù)量的馬達(dá)8，從而進(jìn)行扭矩的匹配。
[0070]圖3中，所述的從動(dòng)齒輪10左端面設(shè)有圓周均布的銷孔，沖扣時(shí)與換向銷13配合，用于傳遞扭矩。
[0071]所述的換向銷13安裝在搖臂11上，參見(jiàn)說(shuō)明書(shū)附圖3-6例示的結(jié)構(gòu)，包括外殼14、導(dǎo)向套15、導(dǎo)向桿16、彈簧17、擋銷18和撥桿19 ;其中擋銷18為工作部分，或者說(shuō)工作頭，與銷孔配合。
[0072]所述的外殼14與搖臂11相連，外圓上設(shè)有兩個(gè)對(duì)稱的第 ^槽20和兩個(gè)對(duì)稱的第二卡槽21 ;所述的導(dǎo)向套15安裝在外殼14內(nèi)，導(dǎo)向套15內(nèi)孔設(shè)有方形導(dǎo)向孔，見(jiàn)圖6 ；所述的導(dǎo)向桿16在圖5所示的左端設(shè)有方形導(dǎo)向體，安裝在導(dǎo)向套15的方形導(dǎo)向孔內(nèi)，右端與擋銷18相連。
[0073]所述的彈簧17安裝導(dǎo)向套15和擋銷18之間并套在導(dǎo)向桿16上，用于提供復(fù)位力；所述的擋銷18安裝在外殼14內(nèi)，與彈簧17相連，其前端設(shè)有斜面或者導(dǎo)引面，利于插入銷孔；所述的撥桿19安裝在導(dǎo)向套15外圓上并伸出外殼14，圖5的右端。
[0074]在較佳的實(shí)施例中，所述的控制系統(tǒng)4進(jìn)一步包括液壓泵站22、主進(jìn)油管道23、主回油管道24、電磁換向閥一 25、電磁換向閥二 26、電磁換向閥三27、馬達(dá)組一 28、馬達(dá)組二29、馬達(dá)組三30、一體機(jī)31。
[0075]上述結(jié)構(gòu)適用于三套或者說(shuō)三組馬達(dá)8的情形，從而具有一組工作、兩組工作和三組工作的三個(gè)狀態(tài)，能夠滿足使用要求。
[0076]另外，每組馬達(dá)8具有兩個(gè)馬達(dá)，關(guān)于主軸軸線對(duì)稱設(shè)置，形成力偶，保證驅(qū)動(dòng)的平穩(wěn)性。
[0077]依據(jù)上述結(jié)構(gòu)，提供的用于連續(xù)旋扣拆裝架的扭矩轉(zhuǎn)速控制方法，包括如下步驟:
[0078]所述控制系統(tǒng)中，主進(jìn)油管道23，為一臺(tái)油泵供油，整體功率確定，主進(jìn)油管道23連接有電磁換向閥一 25，電磁換向閥一 25有兩個(gè)工作位，分別為工作位一和工作位二，圖中有兩個(gè)位的油路，在此不詳細(xì)說(shuō)明。
[0079]圖7中，電磁換向閥一 25的閥芯位于工作位一,液壓油路斷開(kāi)；通電后，閥芯位于工作位二，液壓油路連通；電磁換向閥一 25的出口與主回油管道24相連。
[0080]旋扣之前，在一體機(jī)31中輸入被旋扣管具的目標(biāo)扭矩，記為扭矩值一；旋扣時(shí)，控制系統(tǒng)4將采集的扭矩?cái)?shù)值與扭矩值一相比較，控制電磁閥一 25的動(dòng)作；當(dāng)扭矩?cái)?shù)值小于扭矩值一時(shí)，電磁換向閥一 25的閥芯位于工作位一，液壓油路斷開(kāi)；當(dāng)扭矩?cái)?shù)值等于扭矩值一時(shí)，控制系統(tǒng)4給電磁換向閥一 25通電，電磁換向閥一 25的閥芯位于工作位二,液壓油路連通，主進(jìn)油管道23的液壓油直接通過(guò)電磁換向閥一 25到達(dá)主回油管道24，回到油箱，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)卸荷。
[0081]所述主動(dòng)鉗I的6個(gè)馬達(dá)8被分為3組，3組馬達(dá)8分別為馬達(dá)組一 28、馬達(dá)組二29、馬達(dá)組三30，馬達(dá)組二 29和馬達(dá)組三30分別由電磁換向閥二 26和電磁換向閥三27控制，它們都有工作位一和工作位二兩個(gè)工作位；斷電時(shí)，閥芯位于工作位一，將液壓油路斷開(kāi)；通電時(shí)，閥芯位于工作位二，液壓油路連通；在控制系統(tǒng)4內(nèi)設(shè)定兩個(gè)扭矩值，分別記為扭矩值二、扭矩值三，扭矩值三大于扭矩值二 ；控制系統(tǒng)將采集的扭矩?cái)?shù)值與扭矩值二和扭矩值三比較，控制各組馬達(dá)的工作狀態(tài)；
[0082]當(dāng)扭矩?cái)?shù)值小于扭矩值二時(shí)，電磁換向閥二 26和電磁換向閥三27均在工作位一，它們的液壓油路是斷開(kāi)的；馬達(dá)組一 28的馬達(dá)工作，馬達(dá)組二 29和馬達(dá)組三30的馬達(dá)不工作，此時(shí)旋扣扭矩最小，旋扣轉(zhuǎn)速最高，為高速檔；
[0083]當(dāng)扭矩?cái)?shù)值大于扭矩值二小于扭矩值三時(shí)，一體機(jī)31給電磁換向閥二 26通電，驅(qū)動(dòng)其閥芯至工作位二，電磁換向閥三27的閥芯在工作位一；馬達(dá)組一 28和馬達(dá)組二 29的馬達(dá)同時(shí)工作，馬達(dá)組三30的馬達(dá)不工作，此時(shí)旋扣轉(zhuǎn)速為中速，為中速檔；
[0084]當(dāng)扭矩?cái)?shù)值大于扭矩值三時(shí)，一體機(jī)31給電磁換向閥二 26和電磁換向閥三27通電，驅(qū)動(dòng)它們的閥芯至工作位二，它們的液壓油路是連通的，此時(shí)所有的馬達(dá)8同時(shí)工作，扭矩最大，旋扣轉(zhuǎn)速最低，為低速檔；
[0085]依據(jù)上述實(shí)施例，本發(fā)明的有益效果可簡(jiǎn)單歸結(jié)為:
[0086]該發(fā)明創(chuàng)新性的運(yùn)用連續(xù)旋扣技術(shù)和往復(fù)沖扣技術(shù)相結(jié)合的方式，在提高工作效率的同時(shí)，使得系統(tǒng)的能耗和造價(jià)降低至少一半以上；
[0087]該發(fā)明能實(shí)現(xiàn)一次夾緊即可完成石油管具上卸扣，大大減少石油管具表面牙痕，有利于保障石油管具的強(qiáng)度和使用壽命；
[0088]該發(fā)明專利運(yùn)用傳感技術(shù)與電液技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)旋扣扭矩和轉(zhuǎn)速的控制，旋扣扭矩達(dá)到設(shè)定的扭矩時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)卸荷，避免因人為因素造成扭矩過(guò)大或過(guò)小而影響石油管具的安全性能；實(shí)現(xiàn)高速、中速、低速三種旋扣轉(zhuǎn)速的自動(dòng)切換，有效提高旋扣的工作效率。
【權(quán)利要求】
1.一種連續(xù)旋扣拆裝架，其特征在于，包括: 底座，具有在預(yù)定方向上設(shè)置的導(dǎo)軌； 移動(dòng)背鉗，裝置在所述導(dǎo)軌上，而具有在預(yù)定方向上移動(dòng)的自由度，該移動(dòng)背鉗的鉗頭具有軸線平行于所述預(yù)定方向的回轉(zhuǎn)軸； 主動(dòng)鉗，設(shè)置在底座在預(yù)定方向與移動(dòng)背鉗相對(duì)的一端，該主動(dòng)鉗的鉗頭與移動(dòng)背鉗的鉗頭相對(duì)，且主動(dòng)鉗的主軸為驅(qū)動(dòng)軸而連接有扭矩可調(diào)的驅(qū)動(dòng)裝置； 扭矩傳感器，測(cè)量主軸的輸出扭矩； 控制單元，輸入連接所述扭矩傳感器，并輸出控制所述驅(qū)動(dòng)裝置的輸出扭矩；以及 沖扣裝置，通過(guò)離合裝置與所述主軸連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)旋扣拆裝架，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括: 從動(dòng)齒輪，作為軸上零件裝配于所述主軸，構(gòu)成主軸的驅(qū)動(dòng)齒輪； 主動(dòng)齒輪，有多個(gè)，而均勻分布在從動(dòng)齒輪的周向；以及 原動(dòng)機(jī)，為每個(gè)主動(dòng)齒輪配置有一個(gè)，相應(yīng)地，控制單元控制輸出扭矩的方式是控制原動(dòng)機(jī)接入的個(gè)數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的連續(xù)旋扣拆裝架，其特征在于，所述原動(dòng)機(jī)為偶數(shù)個(gè)，兩兩構(gòu)成一組，且組內(nèi)的兩原動(dòng)機(jī)關(guān)于主軸軸線對(duì)稱，且組內(nèi)的兩原動(dòng)機(jī)同步。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的連續(xù)旋扣拆裝架，其特征在于，所述原動(dòng)機(jī)為液壓馬達(dá)，且所有液壓馬達(dá)公用一個(gè)主油路，通過(guò)配有電磁閥的分支回路控制液壓馬達(dá)； 從而，控制裝置與驅(qū)動(dòng)裝置之間的連接為與電磁閥的開(kāi)關(guān)控制連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的連續(xù)旋扣拆裝架，其特征在于，所述離合裝置為一驅(qū)動(dòng)盤(pán)與從動(dòng)齒輪之間的銷接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的連續(xù)旋扣拆裝架，其特征在于，所述銷為彈簧銷，配有一對(duì)，該對(duì)彈簧銷關(guān)于主軸軸線對(duì)稱。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的連續(xù)旋扣拆裝架，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)盤(pán)切向延伸出一搖臂，相應(yīng)地，所述沖扣裝置進(jìn)一步包括一沖扣油缸，該沖扣油缸的推桿與搖臂延伸的端部鉸接，而缸體則鉸接在所述底座上。
8.—種連續(xù)旋扣拆裝架扭矩轉(zhuǎn)速控制方法，其特征在于，為連續(xù)旋扣拆裝架配置輸出扭矩可調(diào)的驅(qū)動(dòng)裝置，用以驅(qū)動(dòng)主動(dòng)鉗轉(zhuǎn)動(dòng)，旋扣中，實(shí)時(shí)采集主動(dòng)鉗的輸出扭矩； 比較采集到的主動(dòng)鉗的輸出扭矩與預(yù)設(shè)的輸出扭矩，依據(jù)預(yù)置的輸出扭矩控制算法動(dòng)態(tài)調(diào)整主動(dòng)鉗的輸出扭矩； 沖扣時(shí)，離合裝置處于合的狀態(tài)，從而沖扣裝置驅(qū)動(dòng)主軸進(jìn)行沖扣，沖扣完畢后，離合裝置處于離的狀態(tài)，從而沖口裝置與主軸脫開(kāi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的連續(xù)旋扣拆裝架扭矩轉(zhuǎn)速控制方法，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)裝置采用定功率輸出的配置，從而在速度增加時(shí)，輸出扭矩降低，而在速度降低時(shí)，輸出扭矩提聞。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的連續(xù)旋扣拆裝架扭矩轉(zhuǎn)速控制方法，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)裝置采用單一液壓泵供油的液壓系統(tǒng)，而驅(qū)動(dòng)裝置采用多組的液壓馬達(dá)，構(gòu)成分支回路而連接于液壓系統(tǒng)的主回路上，每個(gè)分支回路匹配油電磁閥，用于控制液壓馬達(dá)接入的數(shù)量。
【文檔編號(hào)】E21B19/16GK104196470SQ201410446637
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月3日
【發(fā)明者】張桂昌, 宮兆玲, 孫偉, 龐文煥, 王宗雷, 劉永 申請(qǐng)人:德州聯(lián)合石油機(jī)械有限公司