一种钻井用多规格管柱夹持器

技术领域

本发明涉及石油钻机管柱排放自动化处理技术领域，具体涉及一种钻井用多规格管柱夹持器。

背景技术

近年来，陆地钻机对自动化、智能化、高安全性的需求日益提高，钻机自动化技术已经成为了钻井技术发展的重要方向，而作为钻机自动化技术重要组成部分的自动化管柱处理系统的发展就显得尤为重要。陆地钻机自动化管柱处理系统涉及管柱从地面排管架到钻台面上扣、卸扣、扶正、排管、取管。钻台机械手和二层台机械手作为管柱处理系统中替代人工排管、取管的重要设备，其末端夹持器的动作效果就显得尤为重要。现有技术中，解决现在管柱处理能力准确性差，效率低。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种钻井用多规格管柱夹持器，能够自如地在立根盒和二层台指梁间抓取和排放立根，从而有效解决现在管柱处理能力准确性差、效率低的问题。

本发明所采用的技术方案是：一种钻井用多规格管柱夹持器，包括固定体和设于固定体上的夹持执行组件；所述夹持执行组件包括一对相对布置的夹持臂，所述夹持臂一端具有夹持部、另一端具有安装部，所述夹持臂对应安装部远离夹持部和靠近夹持部的一端分别铰接有驱动曲柄和中间曲柄，所述中间曲柄末端相互铰接适配并转动安装在固定体上，所述驱动曲柄末端转动安装在固定体上并与设于固定体内的驱动齿轮传动连接，两驱动曲柄的末端和两中间曲柄与固定体相连的三点位置呈等腰三角形布置；所述固定体内还设有驱动模块，所述驱动模块的输出端通过中间齿轮与其中一个驱动齿轮传动连接。

本技术方案中：整个夹持器能够放置在立根盒和二层台指梁间实现对不同直径管柱的抓取和排放；用于抓取和排放管柱的夹持臂结构通过驱动曲柄和中间曲柄活动安装在固定体上，由于两驱动曲柄的末端和两中间曲柄与固定体相连的三点连线位置呈等腰三角形布置，当驱动曲柄在驱动模块驱动下转动时，两夹持臂能够张开或夹紧，并且能够使两夹持臂的运行轨迹随所夹持钻柱直径的变大而变大，变小而变小，即当夹持臂夹持小规格钻柱时，夹持臂的夹持部伸出长度短，张口范围小，握杆直径小；当夹持臂夹持大规格钻柱时，夹持臂的夹持部张开后的伸出长度相应增长，张口范围大，握杆直径更大。因此能够自适应钻柱直径大小；并且夹持臂在夹持钻柱时，两夹持部长度距离小于钻柱直径，从而无需锁舌机构就可有效防止钻柱脱离夹持器；确保夹持器在夹持钻柱时既不影响两侧方向排列的钻柱，又不影响前侧方向排列的钻柱。因此对于钻柱排放空间限制适应性更强。此外，本技术方案通过齿轮啮合的方式能够使驱动单元构成多级减速系统，经过多级减速就能达到更大的夹持力。因此在运行时仅需要较小功率驱动模块驱动，从而使设备具有成本低廉、结构稳定，抗风险能力强等特点。

优选的，还包括钻柱导向组件，所述钻柱导向组件包括若干轴向水平布置的侧导向滚轮，所述侧导向滚轮转动设于位于两夹持臂夹持部相对的侧面上和固定体对应两夹持臂之间的外侧面上。

优选的，所述钻柱导向组件还包括端部导向滚轮，所述端部导向滚轮的轴线沿竖向布置并转动设于两夹持部的端部。

优选的，所述夹持臂的夹持部前端设有滚轮安装槽，所述端部导向滚轮通过销轴转动设于滚轮安装槽内。

优选的，所述固定体上设有转动安装驱动曲柄和中间曲柄的安装轴，所述安装轴呈等腰三角形布置。

优选的，两所述中间曲柄铰接相连的一端设有连接机构，所述连接机构包括设于其中一个中间曲柄端部的铰接口和设于另一中间曲柄端部的铰接头，所述铰接头和铰接口通过安装轴铰接相连并固定在固定体上。

优选的，所述驱动模块包括驱动电机，所述驱动电机的输出端传动连接有减速器模块，所述减速器模块的输出端与中间齿轮传动连接。

优选的，所述减速器模块的输出端设有与中间齿轮传动连接的输出齿轮。

本发明的有益效果是：本发明提供的一种钻井用多规格管柱夹持器的两夹持臂的运行轨迹能够随所夹持钻柱直径自适应改变；在夹持过程中无需锁舌机构就可有效防止钻柱脱离夹持器，在夹持钻柱时既不影响两侧方向排列的钻柱，又不影响前侧方向排列的钻柱；对于钻柱排放空间限制适应性更强。整个夹持器在运行时仅需要较小功率驱动模块驱动，此外，在三轴导向滑轮结构作用下，整个装置在抓取管柱后进行三坐标方向移动时，能够减小因摩擦产生的振动突变，从而减小管柱与机械手之间的碰撞损耗，提高机械手使用寿命；本发明安全性高、通用性强、成本低廉、结构稳定，抗风险能力强，能够广泛应用于各种型号的钻机和工作环境中。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明具体实施例提供的一种钻井用多规格管柱夹持器的结构示意图。

图2为本发明具体实施例提供的一种钻井用多规格管柱夹持器的内部结构俯视图。

图3为本发明具体实施例提供的一种钻井用多规格管柱夹持器的内部结构仰视图。

图4为本发明具体实施例提供的一种钻井用多规格管柱夹持器夹持9”钻柱的示意图。

图5为本发明具体实施例提供的一种钻井用多规格管柱夹持器的夹持51/2”钻柱的示意图。

附图说明：固定体100、夹持臂200、夹持部210、安装部220、驱动曲柄300、中间曲柄400、铰接口410、侧导向滚轮500、端部导向滚轮600、安装轴700、驱动电机800、减速器模块900、驱动齿轮1000、中间齿轮1100、输出齿轮1200、钻柱1300。

具体实施方式

这里，要说明的是，本发明涉及的功能、方法等仅仅是现有技术的常规适应性应用。因此，本发明对于现有技术的改进，实质在于硬件之间的连接关系，而非针对功能、方法本身，也即本发明虽然涉及一点功能、方法，但并不包含对功能、方法本身提出的改进。本发明对于功能、方法的描述，是为了更好的说明本发明，以便更好的理解本发明。

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

请参考图1至图5，本实施例提供的一种钻井用多规格管柱夹持器，包括固定体100和设于固定体100上的夹持执行组件；整个夹持器能够放置在立根盒和二层台指梁间实现对不同直径管柱的抓取和排放；具体的，夹持执行组件包括一对相对布置的夹持臂200，所述夹持臂200一端具有夹持部210、另一端具有安装部220，所述夹持臂200对应安装部220远离夹持部210和靠近夹持部210的一端分别铰接有驱动曲柄300和中间曲柄400，所述中间曲柄400末端相互铰接适配并转动安装在固定体100上，所述驱动曲柄300末端转动安装在固定体100上并与设于固定体100内的驱动齿轮1000传动连接，两驱动曲柄300的末端和两中间曲柄400与固定体100相连的三点位置呈等腰三角形布置；所述固定体100内还设有驱动模块，所述驱动模块的输出端通过中间齿轮1100与其中一个驱动齿轮1000传动连接。

通过上述设置，用于抓取和排放管柱的夹持臂200结构通过驱动曲柄300和中间曲柄400活动安装在固定体100上，由于两驱动曲柄300的末端和两中间曲柄400与固定体100相连的三点位置呈等腰三角形布置，驱动曲柄300、中间曲柄400和夹持臂200构成四连杆机构，当驱动曲柄300在驱动模块驱动下转动时，两夹持臂200能够张开或夹紧，并且能够使两夹持臂200的运行轨迹随所夹持钻柱1300直径自适应变化；即当夹持臂200夹持小规格钻柱1300时，驱动曲柄300的转动角度小，使夹持臂200的夹持部210伸出长度短，张口范围小，握杆直径小，能够稳定夹持小直径钻柱1300；当夹持臂200夹持大规格钻柱1300时，驱动曲柄300的转动角度更大，使夹持臂200的夹持部210张开后的伸出长度相应增长，能够稳定夹持大直径钻柱1300。从而实现自适应钻柱1300直径大小；夹持臂200在夹持钻柱1300过程中，两夹持部210的长度距离小于钻柱1300直径，从而无需锁舌机构就可有效防止钻柱1300脱离夹持器；确保夹持器在夹持钻柱1300时既不影响两侧方向排列的钻柱1300，又不影响前侧方向排列的钻柱1300。因此对于钻柱1300排放空间限制适应性更强。此外，本实施例中驱动模块通过齿轮传动方式带动驱动曲柄300转动，不仅传动精确度更高，并且能够使驱动单元构成多级减速系统，经过多级减速就能达到更大的夹持力，因此在运行时仅需要较小功率驱动模块驱动即可。

夹持器在夹持或排放钻柱1300过程中，需要使钻柱1300顺利进入夹持臂200之间的夹持区域或顺利从夹持臂200上脱出，本实施例提供了用于对钻柱1300进行导向的钻柱1300导向组件，该钻柱1300导向组件包括若干轴向水平布置的侧导向滚轮500，侧导向滚轮500转动设于位于两夹持臂200夹持部210相对的侧面上和固定体100对应两夹持臂200之间的外侧面上。这样，各个侧导向滚轮500能够与钻柱1300外侧面构成面接触，当夹持器张开后，钻柱1300能够与侧导向滚轮500滚动配合，在侧导向轮的导向作用下沿导向方向快速脱落夹持器，减小钻柱1300导向移动过程中的摩擦力。此外，本实施例提供的钻柱1300导向组件还包括端部导向滚轮600，所述端部导向滚轮600的轴线沿竖向布置并转动设于两夹持部210的端部。端部导向滚轮600转动安装在夹持臂200夹持部210端部，能够使钻柱1300顺利进入或脱离夹持器的导向。本实施例中的夹持臂200的夹持部210前端设有滚轮安装槽，所述端部导向滚轮600通过销轴转动安装在滚轮安装槽内，通过销轴能够将端部导向轮转动安装在滚轮安装槽内。

如前所述，夹持臂200、驱动曲柄300和中间曲柄400通过铰接构成四连杆机构，本实施例在固定体100上设有转动安装驱动曲柄300和中间曲柄400的安装轴700，所述安装轴700呈等腰三角形布置。这样，呈等腰三角布置的安装轴700能够稳定安装夹持臂200、驱动曲柄300和中间曲柄400，从而使夹持臂200在驱动模块的驱动下稳定夹持钻柱1300；进一步地，本实施例在两中间曲柄400铰接相连的一端设有连接机构，所述连接机构包括设于其中一个中间曲柄400端部的铰接口410和设于另一中间曲柄400端部的铰接头，所述铰接头和铰接口410通过安装轴700铰接相连并固定在固定体100上。这样，两中间曲柄400的端部通过连接机构铰接相连后可稳定布置在固定体100上，在中间曲柄400的作用下使夹持臂200根据钻柱1300大小自适应张开或夹紧钻柱1300。

本实施例中用于驱动夹持臂200张开或夹紧的驱动模块包括驱动电机800，驱动电机800的输出端传动连接有减速器模块900，所述减速器模块900的输出端与中间齿轮1100传动连接。减速器模块900的输出端设有与中间齿轮1100传动连接的输出齿轮1200。通过上述设置，减速器模块900能够构成一级减速单元、减速器与中间齿轮1100构成二级减速单元，中间齿轮1100与驱动齿轮1000构成三级减速单元；在实际应用中多级齿轮传动系统能够组成的大减速比，因此采用功率更小的驱动电机800就可以达到更大的夹持力。且电机带动齿轮传动系统通过控制电机转数可以精确控制两夹持臂200夹持部210的开合度。既能准确使钻柱1300进入夹持部210的夹持区域，又能使夹持臂200的开合范围足够小，从而避免对相邻排放的立根造成影响。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。