本發(fā)明涉及一種石油鉆井臺(tái)上鉆桿作業(yè)的裝置，特別涉及一種在海上石油鉆井平臺(tái)上用于鉆桿的抓取、移運(yùn)以及輔助安裝的裝置。

背景技術(shù)：

在鉆井過程中，需要將鉆桿從平臺(tái)甲板傳送到鉆臺(tái)，并且隨著井眼深度的增加需要不斷地將鉆桿接到鉆柱上，使其鉆井工作持續(xù)的進(jìn)行，這是一個(gè)重復(fù)性高且勞動(dòng)強(qiáng)度較大的工作，且具有一定的危險(xiǎn)性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種鉆桿自動(dòng)化移運(yùn)裝置，該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)鉆桿自動(dòng)抓取、移運(yùn)以及輔助安裝，降低鉆桿作業(yè)過程所需的人員數(shù)量及工作強(qiáng)度，有效提高鉆井效率。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種鉆桿自動(dòng)化移運(yùn)裝置，其特征在于：它包括移運(yùn)機(jī)構(gòu)、扼部裝機(jī)構(gòu)以及為整個(gè)裝置提供動(dòng)力和控制的液壓系統(tǒng)；

所述移運(yùn)機(jī)構(gòu)包括基軸、旋轉(zhuǎn)基座、主臂、翻轉(zhuǎn)座、內(nèi)臂和外臂；所述旋轉(zhuǎn)基座通過第一液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置于所述基軸端面上；所述主臂的近端通過第一軸鉸接在所述旋轉(zhuǎn)基座上，在所述主臂與所述旋轉(zhuǎn)基座之間設(shè)置第一驅(qū)動(dòng)部，所述第一驅(qū)動(dòng)部驅(qū)動(dòng)所述主臂繞所述第一軸轉(zhuǎn)動(dòng)；所述翻轉(zhuǎn)座的中部通過第二軸鉸接在所述主臂的遠(yuǎn)端，在所述主臂遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置一橫軸，在所述橫軸上間隔設(shè)置兩支座，在兩所述支座與所述翻轉(zhuǎn)座之間設(shè)置第二驅(qū)動(dòng)部，所述第二驅(qū)動(dòng)部驅(qū)動(dòng)所述翻轉(zhuǎn)座繞所述第二軸轉(zhuǎn)動(dòng)；所述翻轉(zhuǎn)座的遠(yuǎn)端通過第三軸與所述內(nèi)臂的近端鉸接，在所述內(nèi)臂與所述翻轉(zhuǎn)座之間設(shè)置第三驅(qū)動(dòng)部，所述第三驅(qū)動(dòng)部驅(qū)動(dòng)所述內(nèi)臂繞所述第三軸轉(zhuǎn)動(dòng)；所述內(nèi)臂的遠(yuǎn)端通過第四軸與所述外臂的近端鉸接，在所述內(nèi)臂與所述外臂之間設(shè)置第四驅(qū)動(dòng)部，所述第四驅(qū)動(dòng)部驅(qū)動(dòng)所述外臂繞所述第四軸轉(zhuǎn)動(dòng)；在所述外臂的遠(yuǎn)端固定連接轉(zhuǎn)換接頭；

所述扼部裝機(jī)構(gòu)包括扼梁、連接臂、抓取夾爪和抓持夾爪，所述連接臂的一端通過第二液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)連接在所述轉(zhuǎn)換接頭上，所述連接臂的另一端通過第五軸鉸接在所述扼梁上，在位于所述連接臂一側(cè)的所述扼梁上傾斜地設(shè)置第五驅(qū)動(dòng)部，所述第五驅(qū)動(dòng)部驅(qū)動(dòng)所述扼梁繞所述第五軸轉(zhuǎn)動(dòng)；兩所述抓取夾爪對(duì)稱設(shè)置在所述扼梁的兩端，兩所述抓取夾爪的抓手在液壓缸驅(qū)動(dòng)下同步張合動(dòng)作；所述抓持夾爪與一所述抓取夾爪相鄰的設(shè)置在所述扼梁的一端，所述抓持夾爪的夾爪在液壓缸驅(qū)動(dòng)下張合動(dòng)作。

在所述抓持夾爪的每一所述夾爪上沿所述夾爪的長(zhǎng)度方向間隔設(shè)置兩個(gè)滾輪，使所述抓持夾爪扶持的鉆桿在所述滾輪作用下自由轉(zhuǎn)動(dòng)。

所述主臂由兩對(duì)稱設(shè)置的側(cè)臂組成，使所述主臂的內(nèi)部呈中空開放式結(jié)構(gòu)，且兩所述側(cè)臂為可伸縮結(jié)構(gòu)，每一所述側(cè)臂包括前端臂以及與所述前端臂滑動(dòng)連接的后端臂，在所述前端臂和后端臂之間設(shè)置伸縮油缸。

所述第一驅(qū)動(dòng)部包括兩第一液壓油缸，兩所述第一液壓油缸對(duì)稱設(shè)置在所述主臂與所述旋轉(zhuǎn)基座之間，兩所述第一液壓油缸的缸體與所述旋轉(zhuǎn)基座鉸接，兩所述第一液壓油缸的活塞桿與所述主臂鉸接，兩所述第一液壓油缸的活塞桿的伸縮運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)所述主臂繞所述第一軸轉(zhuǎn)動(dòng)；所述第二驅(qū)動(dòng)部包括兩所述第二液壓油缸，兩所述第二液壓油缸對(duì)稱設(shè)置在兩所述支座與所述翻轉(zhuǎn)座之間，兩所述第二液壓油缸的缸體分別鉸接在兩所述支座上，兩所述第二液壓油缸的活塞桿與所述翻轉(zhuǎn)座的近端鉸接；所述第三驅(qū)動(dòng)部包括兩第三液壓油缸，兩所述第三液壓油缸對(duì)稱設(shè)置在所述內(nèi)臂和翻轉(zhuǎn)座之間，兩所述第三液壓油缸的缸體與所述翻轉(zhuǎn)座鉸接，兩所述第三液壓油缸的活塞桿與所述內(nèi)臂鉸接；所述第四驅(qū)動(dòng)部包括第四液壓油缸，所述第四液壓油缸設(shè)置在所述內(nèi)臂與外臂之間，所述第四液壓油缸的缸體與所述內(nèi)臂鉸接，所述第四液壓油缸的活塞桿與所述外臂鉸接；所述第五驅(qū)動(dòng)部包括第五液壓油缸，所述第五液壓油缸傾斜設(shè)置在位于所述連接臂一側(cè)的所述扼梁上，所述第五液壓油缸的缸體與所述連接臂鉸接，所述第五液壓油缸的活塞桿與所述扼梁鉸接。

本發(fā)明采用以上技術(shù)方案，其具有如下優(yōu)點(diǎn)：1、本發(fā)明通過液壓系統(tǒng)控制移運(yùn)機(jī)構(gòu)和扼部裝機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)鉆桿的自動(dòng)抓取、移運(yùn)和輔助安裝，能夠有效降低鉆桿作業(yè)過程所需的人數(shù)及工作強(qiáng)度，提高鉆井作業(yè)效率。2、本發(fā)明的主臂由兩對(duì)稱設(shè)置的側(cè)臂組成，使主臂的內(nèi)部呈中空開放式結(jié)構(gòu)，兩側(cè)臂為可伸縮結(jié)構(gòu)，能夠使翻轉(zhuǎn)座帶動(dòng)內(nèi)外臂及扼部裝機(jī)構(gòu)穿過主臂內(nèi)部空間移運(yùn)鉆桿，使整個(gè)裝置適用于較小空間內(nèi)鉆桿的移運(yùn)，同時(shí)，適用于不同長(zhǎng)度鉆桿的移運(yùn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明扼部裝機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明扼部裝機(jī)構(gòu)的另一結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。

本發(fā)明提供了一種用于鉆桿移運(yùn)的自動(dòng)化裝置，它包括移運(yùn)機(jī)構(gòu)1、扼部裝機(jī)構(gòu)2以及為整個(gè)裝置提供動(dòng)力和控制的液壓系統(tǒng)；

如圖1所示，移運(yùn)機(jī)構(gòu)1包括基軸11、旋轉(zhuǎn)基座12、主臂13、翻轉(zhuǎn)座14、內(nèi)臂15和外臂16；旋轉(zhuǎn)基座12通過液壓馬達(dá)(圖中未示出)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置于基軸11端面上；主臂13的近端通過軸ⅰ鉸接在旋轉(zhuǎn)基座12上，在主臂13與旋轉(zhuǎn)基座12之間對(duì)稱設(shè)置兩液壓油缸3，兩液壓油缸3的缸體與旋轉(zhuǎn)基座12鉸接，兩液壓油缸3的活塞桿與主臂13鉸接，兩液壓油缸3的活塞桿的伸縮運(yùn)動(dòng)能夠驅(qū)動(dòng)主臂13繞軸ⅰ轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)改變主臂13和旋轉(zhuǎn)基座12之間的夾角；翻轉(zhuǎn)座14的中部通過軸ⅱ鉸接在主臂13的遠(yuǎn)端，在主臂13遠(yuǎn)端還轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置一橫軸4，在橫軸4上間隔設(shè)置兩支座5，在兩支座5與翻轉(zhuǎn)座14之間對(duì)稱設(shè)置兩液壓油缸6，兩液壓油缸6的缸體分別鉸接在兩支座5上，兩液壓油缸6的活塞桿與翻轉(zhuǎn)座14的近端鉸接，兩液壓油缸6用于驅(qū)動(dòng)翻轉(zhuǎn)座14繞軸ⅱ轉(zhuǎn)動(dòng)；翻轉(zhuǎn)座14的遠(yuǎn)端通過軸ⅲ與內(nèi)臂15的近端鉸接，在內(nèi)臂15與翻轉(zhuǎn)座14之間對(duì)稱設(shè)置兩液壓油缸7，兩液壓油缸7的缸體與翻轉(zhuǎn)座14鉸接，兩液壓油缸7的活塞桿與內(nèi)臂15鉸接，兩液壓油缸7用于驅(qū)動(dòng)內(nèi)臂15繞軸ⅲ轉(zhuǎn)動(dòng)；內(nèi)臂15的遠(yuǎn)端通過軸ⅳ與外臂16的近端鉸接，在內(nèi)臂15與外臂16之間設(shè)置一液壓油缸8，液壓油缸8的缸體與內(nèi)臂15鉸接，液壓油缸8的活塞桿與外臂16鉸接，液壓油缸8用于驅(qū)動(dòng)外臂16繞軸ⅳ轉(zhuǎn)動(dòng)；在外臂16的遠(yuǎn)端固定連接一轉(zhuǎn)換接頭9；

如圖2所示，扼部裝機(jī)構(gòu)2包括扼梁21、連接臂22、抓取夾爪23和抓持夾爪24，連接臂22的一端通過液壓馬達(dá)(圖中未示出)轉(zhuǎn)動(dòng)連接在轉(zhuǎn)換接頭9上，連接臂22的另一端通過軸ⅴ鉸接在扼梁21上，在位于連接臂22一側(cè)的扼梁21上傾斜地設(shè)置一液壓油缸25，液壓油缸25的缸體與連接臂22鉸接，液壓油缸25的活塞桿與扼梁21鉸接，液壓油缸25的活塞桿的伸縮運(yùn)動(dòng)能夠驅(qū)動(dòng)扼梁21繞軸ⅴ轉(zhuǎn)動(dòng)；兩抓取夾爪23對(duì)稱設(shè)置在扼梁21的兩端，兩抓取夾爪23的抓手23-1在液壓缸驅(qū)動(dòng)下同步張合動(dòng)作；抓持夾爪24與一抓取夾爪23相鄰的設(shè)置在扼梁21的一端，抓持夾爪24的夾爪24-1在液壓缸驅(qū)動(dòng)下張合動(dòng)作。

進(jìn)一步地，如圖3所示，在抓持夾爪24的每一夾爪24-1上沿夾爪24-1的長(zhǎng)度方向間隔設(shè)置兩個(gè)滾輪24-2，在安裝鉆桿10時(shí)，兩抓取夾爪23放開鉆桿10，抓持夾爪24能夠扶持鉆桿10豎直設(shè)置，同時(shí)鉆桿10在抓持夾爪24的滾輪24-2的作用下可自由轉(zhuǎn)動(dòng)。

進(jìn)一步地，主臂13主要由兩對(duì)稱設(shè)置的側(cè)臂13-1組成，使主臂13的內(nèi)部呈中空開放式結(jié)構(gòu)，且兩側(cè)臂13-1為可伸縮結(jié)構(gòu)，每一側(cè)臂13-1包括前端臂13-1-1以及與前端臂13-1-1滑動(dòng)連接的后端臂13-1-2，在前端臂13-1-1和后端臂13-1-2之間設(shè)置伸縮油缸13-1-3，伸縮油缸13-1-3的伸縮運(yùn)動(dòng)能夠改變主臂13的長(zhǎng)度。

本發(fā)明的使用過程如下：首先，液壓系統(tǒng)控制液壓油缸3收縮減小旋轉(zhuǎn)基座12和主臂13之間的夾角，控制液壓油缸7和液壓油缸8收縮，使內(nèi)臂15和外臂16均向主臂13靠近，再控制液壓油缸6驅(qū)動(dòng)翻轉(zhuǎn)座14順時(shí)針翻轉(zhuǎn)，帶動(dòng)內(nèi)臂15、外臂16和扼部裝機(jī)構(gòu)2穿過主臂13的內(nèi)部空間運(yùn)動(dòng)至鉆桿10的上方；然后，液壓系統(tǒng)控制轉(zhuǎn)換接頭9上的液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)連接臂22轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)扼梁21轉(zhuǎn)動(dòng)使扼部裝機(jī)構(gòu)2位于鉆桿10的上方，再通過液壓油缸25使抓取夾爪23和抓持夾爪24的中心連線與鉆桿10的軸線平行，再控制抓取夾爪23和抓持夾爪24抓持鉆桿10；再然后，液壓系統(tǒng)控制液壓油缸3動(dòng)作增大旋轉(zhuǎn)基座12和主臂13之間的夾角，控制液壓油缸6動(dòng)作驅(qū)動(dòng)翻轉(zhuǎn)座14逆時(shí)針翻轉(zhuǎn)，帶動(dòng)內(nèi)臂15、外臂16和扼部裝機(jī)構(gòu)2協(xié)同運(yùn)動(dòng)使抓取的鉆桿10穿過主臂13內(nèi)部空間向鉆桿作業(yè)位置運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，液壓系統(tǒng)控制液壓油缸7和液壓油缸8驅(qū)動(dòng)內(nèi)臂15和外臂16運(yùn)動(dòng)使整個(gè)扼部裝機(jī)構(gòu)2位于鉆井作業(yè)位置上方，再通過轉(zhuǎn)換接頭9上的液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)連接臂22轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)扼梁21轉(zhuǎn)動(dòng)使鉆桿10豎直放置在鉆桿作業(yè)位置上方；最后，兩抓取夾爪23放開鉆桿10，抓持夾爪24扶持鉆桿10完成其對(duì)接安裝。

本發(fā)明僅以上述實(shí)施例進(jìn)行說明，各部件的結(jié)構(gòu)、設(shè)置位置及其連接都是可以有所變化的。在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，凡根據(jù)本發(fā)明原理對(duì)個(gè)別部件進(jìn)行的改進(jìn)或等同變換，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。