bb贝博官方平台:一种液压绞车提升式动力猫道机的制作方法

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  本专利针对传统管柱运输效率低、安全性差的问题，提出一种液压绞车提升式动力猫道机。通过底座、坡道、输送架及牵引绳联动结构，结合机械手抓取和推板机构，实现管柱从猫道到钻台的自动化运输，替代人工操作，提升作业安全性和效率。

  本发明涉石油钻井工程领域中的钻杆、套管等管具的上下输送的动力提升装置，具体是一种液压绞车提升式动力猫道机装置。

  目前石油钻井行业中钻杆、套管等管柱从地面排放架到钻台面之间往返输送，普遍采用的方法是：采用电动或气动小绞车吊运加人工推拉的辅助方式完成。这种传统落后的人力操作模式不仅钻工劳动强度大、效率低，而且危险性大，作业安全难以保证。

  为解决钻井现场作业存在的以上问题，本发明提供一种机械化程度高、作业安全的液压绞车提升式动力猫道机装置。

  一种液压绞车提升式动力猫道机，包括底座、坡道和输送车；所述坡道上设有坡道绞车、坡道滑轮机构和坡道滚轴，绞车上缠绕牵引绳，坡道一端与底座前端铰接，坡道的工作面上设有坡道导轨；在底座上设置输送架和支撑臂，支撑臂一端与输送架末端铰接，支撑臂另一端与底座构成限位连接配合；输送架另一端与坡道导轨构成滑动配合；牵引绳的自由端依次通过坡道滑轮机构、坡道滚轴后与输送架固定连接；所述输送车设在输送架上面，并与输送架构成滑动或滚动配合；所述液压绞车提升式动力猫道机还包括为整套装置提供动力的液压和电气控制系统。

  所述底座为底部支撑体和两侧支撑体整体连接后组成的长方体内槽结构，所述输送架和支撑臂设置在底座的内槽内，在一侧或两侧支撑体侧面安装有向输送架上翻转的管柱接送装置。

  所述管柱接送装置包含机械手、传动轴和接送液压缸，传动轴通过多个轴承座固定在底座的侧支撑体上，且传动轴与底座平行，多只机械手间隔固定在传动轴上，接送液压缸一端连接在底座，接送液压缸另一端与其中的一只机械手铰接。

  所述输送架呈长方体中空结构，在中空腔内设有与输送车联动的往复直线驱动机构，所述输送架的上表面呈内弧面或内斜面。

  所述的往复直线驱动机构包括主动链轮组、从动链轮组和链条，主动链轮组带有驱动机构，该驱动机构包括电机或输送架绞车，链条与输送车连接。

  在输送架的上表面设有槽口，槽口下部的输送架中空腔内设置向外翻转的推板机构。

  所述推板机构包括推板和推板油缸，两组推板机构间隔设置在输送架中段；推板呈u型且成对对称设置，推板一端设有与输送架上表面槽口对合的推块，另一端在不同位置分别与推板油缸的活塞杆和输送架上的输送架耳座铰接；推板油缸活塞座通过油缸耳座与输送架铰接；活塞杆伸出时，推板伸出输送架上表面并向外侧面推出，推板油缸活塞杆收回时，推板收入输送架中。

  在输送架的两侧分别设有档杆机构，所述档杆机构包括弹簧机构、顶杆机构和连杆；弹簧机构内有弹簧和伸缩杆，顶杆机构和弹簧机构的伸缩杆分别伸出输送架上、下表面；弹簧机构的伸缩杆、顶杆机构通过连杆构成杠杆机构，弹簧机构的伸缩杆和顶杆机构的运动方向相反。

  所述连杆通过销轴固定在输送架底部；顶杆机构和弹簧机构的伸缩杆分别通过销轴与连杆两端连接。

  所述输送架前端上部设有导轮，下部内、外分别设有牵引绳导轮和前支撑轮，输送架末端下部设有后支撑轮，前支撑轮和后支撑轮之间设有输送架坡道滑轮，前支撑轮与坡道导轨滚动配合，后支撑轮与底座滚动配合，输送架坡道滑轮与牵引绳滚动配合。

  所述底座内槽底部沿长度方向上设有滑道，在支撑臂与底座对接端设有支撑轮，支撑臂通过支撑轮与底座滑动限位。

  所述底座内槽底部还设有推块油缸和滑轮限位槽，滑轮限位槽固定在滑道上，与支撑轮限位配合，推块油缸一端固定在底座上，另一端连接限位块，限位块与支撑臂的支撑轮限位配合。

  本装置的功能实现原理：提升管柱时，底座上的管柱接送装置将管柱由管架平行运移至输送架上；液压绞车驱动牵引绳，将输送架头部沿坡道导轨起升至钻台面；输送车推动输送架上的管柱，将管柱沿轴向推至钻台面，以供钻机吊卡或钻台机械手抓取管柱。甩出管柱时，输送架的动作与上述过程相反，输送架载着管柱回落至底座后，输送架推板机构将输送架上的管柱推至管架上。

  本发明的有益效果是：应用本装置可实现管柱在管架与钻台之间的机械化或自动化运移，通过管柱接送装置实现输送架与排管架之间的管柱运移，通过输送架实现钻台面与底座之间的管柱运移，可大幅度的降低钻井工人的劳动强度，提升工作效率，大大增强钻井作业的安全性。坡道、底座支腿可折叠在底座上，方便动力猫道机的运移与安装。

  附图标记：1、底座，2、支撑臂，3、坡道，4、输送架，5、控制管理系统，11、管柱接送装置，111、机械手，112、传动轴，113、轴承座，114、接送液压缸，12、猫道支腿，121、搭板，122、调节底脚，123、滚动总成，131、推块油缸，132、滑轮限位槽，133、限位块，21、支撑轮，31、牵引绳，32、坡道滑轮机构，33、坡道绞车，34、坡道滚轴，35、坡道导轨，41、前支撑轮，42、钻具导轮，43、输送架坡道滑轮，44、后支撑轮，45、输送车，46、档杆机构，461档杆机构底板，462顶杆机构，463弹簧机构，464连杆，47、档杆，48、链轮组（包括主动链轮组、从动链轮组），49、输送架绞车，410、链条，411、推板机构，4111、推板，4112、推板耳座，4113、油缸耳座，4114、推板油缸，412、牵引绳导轮。

  基础实施例1．参照图1-3，一种液压绞车提升式动力猫道机，包括底座1、坡道3和输送车45，液压和电气控制管理系统5。参照图9和10，坡道3上设有坡道绞车33、坡道滑轮机构32和坡道滚轴34，绞车上缠绕牵引绳31，坡道3一端与底座1前端铰接，坡道3的工作面上设有坡道导轨35。在底座1上设置输送架4和支撑臂2，支撑臂2一端与输送架4末端铰接，支撑臂2另一端与底座1构成限位连接配合；输送架4另一端与坡道导轨35构成滑动配合；牵引绳31的自由端依次通过坡道滑轮机构32、坡道滚轴34后与输送架4固定连接；输送车45设在输送架4上面，并与输送架4构成滑动或滚动配合；控制管理系统5位液压绞车提升式动力猫道机提供液压和电气动力源和控制。

  参照图3和4、5，底座1为底部支撑体和两侧支撑体整体连接后组成的长方体内槽结构，输送架4和支撑臂2设置在底座1的内槽内，在一侧或两侧支撑体侧面安装有向输送架4上翻转的管柱接送装置11。

  参照图5和6，管柱接送装置11包括机械手111、传动轴112和接送液压缸114，传动轴112通过多个轴承座113固定在底座1的侧支撑体上，且传动轴112与底座1平行，多只机械手111间隔固定在传动轴112上，接送液压缸114一端连接在底座1，接送液压缸114另一端与其中的一只机械手111铰接。

  参照图11，输送架4呈长方体中空结构，在中空腔内设有与输送车45联动的往复直线的上表面呈内弧面或内斜面。

  参照图16和17，的往复直线驱动机构包括主动链轮组、从动链轮组和链条410，主动链轮组带有驱动机构，该驱动机构可以使电机，也可以是输送架绞车49，链条410与45连接。

  参照图13和14，在输送架4的上表面设有槽口，槽口下部的输送架4中空腔内设置向外翻转的推板机构411。推板机构411包括推板4111和推板油缸4114，两组推板机构411间隔设置在输送架4中段；推板4111呈u型且成对对称设置，推板4111一端设有与输送架4上表面槽口对合的推块，另一端在不同位置分别与推板油缸4114的活塞杆和输送架4上的输送架耳座4112铰接；推板油缸4114活塞座通过油缸耳座4113与输送架4铰接；活塞杆伸出时，推板4111伸出输送架4上表面并向外侧面推出，推板油缸4114活塞杆收回时，推板4111收入输送架4中。

  参照图15，在输送架4的两侧分别设有档杆机构46，档杆机构46包括档杆机构底板461、弹簧机构463、顶杆机构462和连杆464；弹簧机构463内有弹簧和伸缩杆，顶杆机构462和弹簧机构463的伸缩杆分别伸出输送架4上、下表面；弹簧机构463的伸缩杆、顶杆机构462通过连杆464构成杠杆机构，弹簧机构463的伸缩杆和顶杆机构462的运动方向相反。其中连杆464通过销轴固定在输送架4底部；顶杆机构462和弹簧机构463的伸缩杆分别通过销轴与连杆464两端连接。

  参照图11、12，输送架4前端上部设有导轮42，下部内、外分别设有牵引绳导轮412和前支撑轮41，输送架4末端下部设有后支撑轮44，在输送架4的两侧设有插接配合的档杆47，前支撑轮41和后支撑轮44之间设有输送架坡道滑轮43，前支撑轮41与坡道导轨35滚动配合，后支撑轮44与底座滚动配合，输送架坡道滑轮43与牵引绳31滚动配合。

  参照图5，底座1内槽底部沿长度方向上设有滑道，在支撑臂2与底座1对接端设有支撑轮21，支撑臂2通过支撑轮21与底座1滑动限位。

  进一步的底座1内槽底部还设有推块油缸131和滑轮限位槽132，滑轮限位槽132固定在滑道上，与支撑轮21限位配合，推块油缸131一端固定在底座1上，另一端连接限位块133，限位块133与支撑臂2的支撑轮21限位配合。

  参照图4、5、7和19，在底座1侧面设有两对猫道支腿12，猫道支腿12与底座1通过垂直方向的铰轴连接。猫道支腿12上部设有滚动总成123，外侧底部设有设有调节底脚122。滚动总成123上有凹槽，凹槽一侧通过销轴连接有可调节的搭板121。

  对照附图1和2、3，液压绞车提升式动力猫道机主要由底座1、支撑臂2、坡道3、输送架4和液压系统5五部分组成。

  对照附图4-7，底座1安装有推块油缸131、滑轮限位槽132和限位块133，滑轮限位槽132固定在底座上，作为支撑轮轨道，推块油缸131一端与底座固定连接，另一端与限位块133固定连接，推块油缸131、滑轮限位槽132和限位块133在一个水平面上对齐，通过推块油缸131的推动，能调节限位块133位置，进而改变输送架4输送管具方位。

  管柱接送装置11包括机械手111、传动轴112、轴承座113和接送液压缸114。机械手111通过键连接在传动轴112上，接送液压缸114与其中一个机械手111通过销轴连接，通过液压缸114伸缩杆带动机械手111动作。传动轴112安装于轴承座113上，通过传动轴112带动别的机械手动作。

  对照附图7、附图19，猫道支腿12包括搭板121、调节底脚122、滚动总成123。搭板121通过螺母固定在猫道支腿12上，拆除一端螺母，搭板121可绕另一端轴的旋转，进而实现搭板121的水平放置或垂下放置。当搭板121水平放置时，管柱可在搭板121上滚动，当搭板121垂下放置时，滚动总成123担负承接管柱作用，滚动总成123上有凹槽，通过滚动总成的转动，可实现管柱轴向方位的调整。猫道支腿12可通过销轴旋转，折叠于底座1一侧。

  参照附图8，支撑臂2安装有支撑轮21，支撑轮21通过轴用挡圈固定于支撑臂2上。支撑臂2支撑轮21端在底座限位槽上滚动，通过底座框架限制动作范围，支撑臂2另一端通过铰接轴与输送架4铰接。

  参照附图9、10，坡道3上设有牵引绳31、坡道滑轮32、坡道绞车33、坡道滚轴34、坡道导轨35。坡道滑轮32、坡道绞车33通过螺栓连接固定在坡道3上，坡道滚轴34通过限位台阶固定在坡道3上。坡道3底端与底座1铰接，可实现坡道绕底座铰接轴的转动，折叠运输能够大大减少运输体积。坡道导轨35平行固定在坡道3上，位于坡道3中线上，作为输送架上移时前支撑轮41的轨道。

  参照附图11-18，输送架4上设有前支撑轮41、钻具导轮42、输送架坡道滑轮43、后支撑轮44、输送车45、档杆机构46、档杆47、链轮组48、输送架绞车49、链条410、推板机构411、牵引绳导轮412。钻具导轮42、前支撑轮41、后支撑轮44通过轴用挡圈固定于输送架4，输送架坡道滑轮43、档杆机构46、输送架绞车49通过螺栓与输送架4固定连接，链轮组48包括链条410和两个链轮，输送车45固定在链条410上；链轮组48通过限位台阶限制其在输送架4上的位置，输送架绞车49在输送架内部驱动链轮组48的链轮转动，进而带动链条410和输送车45运动。输送架耳座4112、油缸耳座4113焊接在输送架4上，推板4111、推板油缸4114通过销轴与油缸耳座4113、输送架耳座4112相连。档杆47放置于输送架4上的限位孔内，用于支撑折叠后的坡道。牵引绳通过牵引绳导轮412、输送架坡道滑轮43、坡道滑轮32将输送架与坡道连接，通过牵引绳拉伸输送架在坡道导轨35上移动。

  本装置主要部分实施动作是：坡道绞车33驱动牵引绳31，通过坡道滑轮32，输送架坡道滑轮43、牵引绳导轮412，牵引输送架4沿坡道导轨35运动，支撑臂2将输送架4与底座1连接，起支撑作用；起升阶段支撑臂2一端顶住限位块133，输送架4上升带动支撑臂2支起，抬升输送架。机械手111通过接送液压缸114驱动翻转，传动轴112与机械手111通过键的连接传动两侧机械手同步运动。顶杆机构46通过弹簧机构463带动连杆464实现顶杆462的伸出缩回。当输送架4收在底座1里，顶杆机构462缩回到输送架4里，解除管柱的保护；当输送架4起升，弹簧机构463带动顶杆机构462伸出输送架4上表面，对输送架4上的管柱起限位的作用，防止移位滑落。推板机构411通过推板油缸4114带动推板4111实现推板4111的伸出缩回，伸出时推动管柱离开输送架4。

  上钻具作业时，井场管架垂直于底座1布置，管柱在管架上平行于底座1放置。猫道支腿12中的搭板121放置于垂下位置，先由人工或者抓管机将管架上的管柱放置于滚动总成123凹槽内，再通过滚动总成123滚动，调节管柱在猫道支腿上的位置，进入机械手抓取范围。机械手111向内翻动，实现管柱从底座1输送到输送架4。输送车45通过输送架绞车49带动链条410运动，调整管柱的轴向位置，坡道绞车33驱动牵引绳31拉动输送架4沿坡道3实现管柱的向上运输。462顶杆机构通过463弹簧机构带动464连杆，实现顶杆的伸出，防止管柱从输送架上滑出。

  甩钻具作业时，猫道支腿12中的搭板121搭接在水平位置，输送车45运动到输送架4的前端接送管柱，并带动管柱后退到输送架4后端，坡道绞车33驱动牵引绳31拉动输送架4沿坡道3实现管柱的向下运输，直到输送架4与底座1平行状态，推板机构411通过推板油缸4114带动推板4111实现推板伸出，将管柱推离输送架4，机械手111向外翻动，带动管柱离开底座。

  特别说明：本发明中所述的铰接或铰链是指连个部件之间通过销轴连接并绕销轴转动的连接方式；绞车可以使液压驱动绞车或者是电机驱动绞车；其中部件名称增加的前缀词仅仅是为了文字表述更清楚，并无限定作用，如管柱接送装置的管柱、接送液压缸的接送、猫道支腿的猫道、推块油缸的推块、滑轮限位槽的滑轮，和坡道滑轮机构、坡道绞车、坡道滚轴、坡道导轨的坡道，再如前支撑轮的前、钻具导轮的钻具、输送架坡道滑轮的输送架坡道、后支撑轮的后、输送架绞车的输送架、推板耳座的推板、油缸耳座的油缸、推板油缸的推板、牵引绳导轮的牵引绳等等。

  技术研发人员：李进付;高煜;付广萌;曲刚;王新峰;马哲;郭振;陈志礼;李亚伟;曾飞舟;王斌斌

  技术所有人：中石化石油工程技术服务有限公司;中石化胜利石油工程有限公司;中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院

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