管柱自动化输送装置

技术领域

本发明涉及一种管柱自动化输送装置，属于油气钻采设备技术领域。

背景技术

管柱自动化输送装置俗称动力猫道，是油气钻采设备技术领域的输送设备。管柱自动化输送装置包括坡道、底座和输送管柱的牵引系统。根据钻台的高度的不同，管柱自动化输送装置分为低钻台动力猫道和高钻台动力猫道。低钻台动力猫道由于输送高度相对较低通常只在底座上设置一个牵引系统，由牵引车沿底座运动输送管柱。而高钻台动力猫道输送高度相对较高通常在坡道和底座上分别设置上牵引系统和下牵引系统。由上牵引车和下牵引车共同完成管柱的输送。上牵引车上设置翻板或托钩，由上牵引车的牵引系统或独立的牵引系统控制翻板或托钩的转动完成管柱在上牵引车和下牵引车之间的转移。

传统的高钻台动力猫道在实际运行过程中被发现存在上牵引车或下牵引车未到达管柱转移位置即发生翻板或托钩的转动进行管柱转移的作业的情况，造成管柱未能准确完成转移，严重时甚至造成管柱被翻板或托钩顶偏顶脱的情况。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供了一种管柱自动化输送装置，上牵引车和下牵引车通过机械联动实现上托钩的控制，自动锁定和解锁上托钩，从而提升管柱在上牵引车和下牵引车之间转移的可靠性。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种管柱自动化输送装置，包括：坡道、底座、安装至坡道的上牵引系统和安装至底座的下牵引系统；上牵引系统包括：沿坡道运动以输送管柱的上牵引车；下牵引系统包括：沿底座运动以输送管柱的下牵引车；

上牵引车包括：上牵引车主体、能接触管柱的端部以推动管柱运动的上托钩和用于锁定上托钩相对于上牵引车主体的位置的锁定装置；上托钩相对于上牵引车主体具有能支撑管柱的托钩工作位置和能装卸管柱的托钩装卸位置；上托钩可转动地安装至上牵引车主体从而可以在托钩工作位置和托钩装卸位置之间运动；锁定装置安装至上牵引车主体；

下牵引车包括：下牵引车主体、能接触管柱的端部以推动管柱运动的下推板、用于推动上托钩相对于上牵引车主体转动的推杆和能解锁锁定装置的解锁装置；下推板和推杆固定至下牵引车主体；解锁装置安装至下牵引车主体；

在下牵引车朝向上牵引车运动时，推杆推动上托钩从托钩装卸位置转动到托钩工作位置；

在上牵引车朝向下牵引车运动时，解锁装置解锁锁定装置，上托钩在重力作用下从托钩工作位置转动到托钩解锁位置。

进一步地，锁定装置包括：滑锁件、滚动柱、滑锁复位弹簧和锁座；锁座固定至上牵引车主体；滑锁件相对于锁座具有滑锁件解锁位置和滑锁件锁定位置；

滑锁件可滑动地安装至锁座从而可以在滑锁件解锁位置和滑锁件锁定位置之间滑动；滑锁复位弹簧设置在滑锁件和锁座之间对滑锁件施加从滑锁件解锁位置向滑锁件锁定位置运动的作用力；滚动柱可转动地安装至滑锁件；

滑锁件形成有锁舌；上托钩形成有供锁舌插入的锁舌孔；

在锁舌插入至锁舌孔时，滑锁件位于滑锁件锁定位置，锁定装置锁定上托钩相对于上牵引车主体的位置；

在滑锁件位于滑锁件解锁位置时，锁舌脱离锁舌孔，锁定装置解锁上托钩相对于上牵引车主体的位置；

解锁装置包括：插杆座和用于推动滑锁件运动的插杆组件；插杆座固定至下牵引车主体；插杆组件可转动地安装至插杆座；插杆组件设有侧驱动斜面；

在上牵引车朝向下牵引车运动时，侧驱动斜面挤压滚动柱带动滑锁件克服滑锁复位弹簧的作用力从滑锁件锁定位置移动至滑锁件解锁位置。

进一步地，插杆组件包括：下插杆、上插杆和上插杆复位弹簧；上插杆形成侧驱动斜面；上插杆可转动地安装至下插杆；下插杆可转动地安装至插杆座；上插杆相对于下插杆转动的转动轴线平行于下插杆相对于插杆座转动的转动轴线；

下插杆相对于插杆座具有下插杆上位置和下插杆下位置；在重力作用力下，下插杆从下插杆上位置向下插杆下位置运动；

上插杆相对于下插杆具有上插杆上位置和上插杆下位置；上插杆复位弹簧连接下插杆和上插杆；上插杆复位弹簧对上插杆施加从上插杆下位置向上插杆上位置运动的作用力；

滑锁件形成有供上插杆插入的插杆槽；滚动柱设置于插杆槽内；滚动柱的轴线垂直于滑锁件的滑动方向；

在下牵引车远离上牵引车运动时，插杆槽的槽壁挤压上插杆克服上插杆复位弹簧的作用力带动上插杆从上插杆上位置向上插杆下位置运动从而可以从插杆槽内抽出。

进一步地，在下牵引车朝向上牵引车运动时，上插杆与锁座接触，锁座克服重力推动插杆组件转动使下插杆从下插杆下位置转动到下插杆上位置。

进一步地，插杆座设有限制下插杆的转动角度的插杆下限位块和插杆上限位块；

在下插杆与插杆下限位块接触时，下插杆位于下插杆下位置；

在下插杆与插杆上限位块接触时，插杆组件的重心和上插杆位于经过上插杆的转动轴线的竖直平面的同侧。

进一步地，上托钩朝向滑锁件的一侧形成有斜坡结构；

推杆推动上托钩转动时，斜坡结构挤压锁舌克服滑锁复位弹簧的作用力带动滑锁件运动，当上托钩继续转动至锁舌与锁舌孔对齐后，锁舌在滑锁复位弹簧的作用下插入至锁舌孔，从而实现锁定装置锁定上托钩的位置。

进一步地，上牵引车还包括与推杆配合以带动上托钩转动的推力装置；推力装置包括：用于与推杆接触以带动上托钩转动的驱动滑块、底滑块、固定座、底滑块复位弹簧和驱动滑块复位弹簧；固定座固定至上托钩；底滑块可滑动地安装至固定座；底滑块复位弹簧设置在底滑块和固定座之间；驱动滑块可滑动地安装至底滑块；驱动滑块设置在驱动滑块和底滑块之间；底滑块相对于固定座滑动的方向平行于驱动滑块相对于底滑块的滑动方向；

在下牵引车朝向上牵引车运动时，推杆推动驱动滑块带动推力装置转动从而使上托钩从托钩装卸位置转动到托钩工作位置。

进一步地，推杆可转动地安装有用于与驱动滑块接触的推力滚柱；驱动滑块朝向推力滚柱的一侧形成有开口逐渐放大的扩口凹槽；在下牵引车朝向上牵引车运动时，推力滚柱与驱动滑块对齐。

进一步地，驱动滑块的底部形成有滑块下斜面。

进一步地，上牵引车主体设有限制上托钩的转动角度的托钩下限位件和托钩上限位件；上托钩处于托钩装卸位置时，上托钩与托钩下限位件接触；在上托钩与托钩上限位件接触时，上托钩的重心位于经过上托钩的转动轴线的竖直平面朝向下牵引车的一侧。

本发明的有益之处在于，上牵引车和下牵引车通过机械联动实现上托钩的控制，自动锁定和解锁上托钩，从而提升管柱在上牵引车和下牵引车之间转移的可靠性。

在下牵引车朝向上牵引车运动时推杆可以推动上托钩转动，上托钩被自动锁定在托钩工作位置，插杆组件不会解锁上托钩避免上托钩松脱。

在上牵引车朝向下牵引车运动时，可以自动解锁上托钩。且插杆组件和推力装置的结构设置使得在下牵引车远离上牵引车时不会干扰下牵引车的运动。

附图说明

图1是一种管柱自动化输送装置的正视图；

图2是图1中管柱自动化输送装置的左视图；

图3是图1中管柱自动化输送装置的上牵引车的俯视图；

图4是图3中上牵引车的正视图；

图5是图4中上牵引车的左视图；

图6是图1中管柱自动化输送装置的下牵引车的正视图；

图7是图6中下牵引车的右视图；

图8是图6中下牵引车的部分结构的立体图；

图9是图4中上牵引车的部分结构的立体图；

图10是图1中管柱自动化输送装置的上牵引车和下牵引车的部分结构的剖视图，其中虚线箭头示出了插杆组件的插装方向，实线箭头示出了滑锁件的滑动方向；

图11是图10的部分结构的立体图；

图12是图1中管柱自动化输送装置的下牵引车朝向上牵引车运动前的示意图，其中虚线箭头示出了下牵引车的运动方向，此时上托钩处于托钩装卸位置；

图13是图12中结构的另一状态的示意图，示出了推杆推动上托钩转动至托钩工作位置；

图14是图1中管柱自动化输送装置的上牵引车朝向下牵引车运动前的示意图，其中虚线箭头示出了上牵引车的运动方向；

图15是图14中结构的另一状态的示意图，示出了上插杆解锁上托钩的位置，上托钩即将沿虚线方向转动的状态；

图16是图9中结构的推力装置的示意图；

图17是图16中推力装置的剖视图；

图18是图16中推力装置的爆炸图。

管柱自动化输送装置100，坡道101，底座102，上牵引车10，上牵引车主体11，托钩下限位件111，托钩上限位件112，上托钩12，锁舌孔121，斜坡结构122，锁定装置13，滑锁件131，锁舌1311，插杆槽1312，滚动柱132，滑锁复位弹簧133，锁座134，推力装置14，驱动滑块141，扩口凹槽1411，滑块下斜面1412，底滑块142，固定座143，底滑块复位弹簧144，驱动滑块复位弹簧145，坡道底托板15，下牵引车20，下牵引车主体21，下推板22，推杆23，推力滚柱231，解锁装置24，插杆座241，插杆下限位块2411，插杆上限位块2412，插杆组件242，下插杆2421，上插杆2422，上插杆复位弹簧2423，侧驱动斜面2424，底驱动斜面2425，底座底托板25，管柱200。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

如图1至图18所示，一种管柱自动化输送装置100，包括：坡道101、底座102、安装至坡道101的上牵引系统和安装至底座102的下牵引系统。上牵引系统包括：沿坡道101运动以输送管柱200的上牵引车10。下牵引系统包括：沿底座102运动以输送管柱200的下牵引车20。

坡道101设有坡道101轨道。上牵引车10沿坡道101轨道运动。底座102设有底座102轨道。下牵引车20沿底座102轨道运动。作为一种具体的实施方式，上牵引系统和下牵引系统均采用钢丝牵引的方式实现运动。

作为一种优选的实施方式，上牵引车10包括：上牵引车主体11、上托钩12和锁定装置13。上托钩12能接触管柱200的端部以推动管柱200运动。锁定装置13用于锁定上托钩12相对于上牵引车主体11的位置。上牵引车10还包括：坡道底托板15。两个坡道底托板15成V字形对管柱200的端部进行托举。坡道底托板15安装至上牵引车主体11。上牵引车10设有钢丝连接器。钢丝连接器固定至上牵引车主体11。钢丝连接器用于连接钢丝从而可以通过钢丝牵引上牵引车主体11实现上牵引车10的运动。

上托钩12相对于上牵引车主体11具有能支撑管柱200的托钩工作位置和能装卸管柱200的托钩装卸位置。上托钩12可转动地安装至上牵引车主体11。上托钩12可以在托钩工作位置和托钩装卸位置之间运动。锁定装置13安装至上牵引车主体11。

作为一种优选的实施方式，下牵引车20包括：下牵引车主体21、下推板22、推杆23和解锁装置24。下推板22能接触管柱200的端部以推动管柱200运动。推杆23用于推动上托钩12相对于上牵引车主体11转动。解锁装置24能解锁锁定装置13。下牵引车20还包括：底座底托板25。两个底座底托板25成V字形对管柱200的端部进行托举。底座底托板25安装至下牵引车主体21。下牵引车20设有钢丝连接器。钢丝连接器固定至下牵引车主体21。钢丝连接器用于连接钢丝从而可以通过钢丝牵引下牵引车主体21实现下牵引车20的运动。

下推板22和推杆23固定至下牵引车主体21。解锁装置24安装至下牵引车主体21。

在下牵引车20朝向上牵引车10运动时，推杆23推动上托钩12从托钩装卸位置转动到托钩工作位置。

在上牵引车10朝向下牵引车20运动时，解锁装置24解锁锁定装置13，上托钩12在重力作用下从托钩工作位置转动到托钩解锁位置。

下牵引车20朝向上牵引车10运动时，例如在进行上管柱200作业，此时上牵引车10位于最底端等待下牵引车20，下牵引车20向右运动（参考图1方位）靠近上牵引车10，将管柱200由下牵引车20输送转换为上牵引车10输送。

上牵引车10朝向下牵引车20运动时，例如在进行下管柱200作业，此时下牵引车20位于最右端等待上牵引车10，上牵引车10向下运动（参考图1方位）靠近下牵引车20，将管柱200由上牵引车10输送转换为下牵引车20输送。

作为一种具体的实施方式，下牵引车主体21和下推板22构成的整体的中部共同形成供上托钩12的顶部穿过的缺口槽，从而使上托钩12抬起时可以从下向上钩住管柱200的端部。

作为一种优选的实施方式，锁定装置13包括：滑锁件131、滚动柱132、滑锁复位弹簧133和锁座134。锁座134固定至上牵引车主体11。滑锁件131相对于锁座134具有滑锁件131解锁位置和滑锁件131锁定位置。滑锁件131可滑动地安装至锁座134。滑锁件131可以在滑锁件131解锁位置和滑锁件131锁定位置之间滑动。滑锁复位弹簧133设置在滑锁件131和锁座134之间对滑锁件131施加从滑锁件131解锁位置向滑锁件131锁定位置运动的作用力。

滚动柱132可转动地安装至滑锁件131。具体而言，滚动柱132的转动轴线垂直于滑锁件131的滑动方向。滑锁件131的滑动方向平行于上托钩12的转动轴线。滚动柱132的转动轴线垂直于上牵引车主体11的运动方向。

滑锁件131形成有锁舌1311。上托钩12形成有供锁舌1311插入的锁舌孔121。在锁舌1311插入至锁舌孔121时，滑锁件131位于滑锁件131锁定位置，锁定装置13锁定上托钩12相对于上牵引车主体11的位置。在滑锁件131位于滑锁件131解锁位置时，锁舌1311脱离锁舌孔121，锁定装置13解锁上托钩12相对于上牵引车主体11的位置。

作为一种优选的实施方式，解锁装置24包括：插杆座241和用于推动滑锁件131运动的插杆组件242。插杆座241固定至下牵引车主体21。插杆组件242可转动地安装至插杆座241。插杆组件242的转动轴线平行于上托钩12的转动轴线。插杆组件242设有侧驱动斜面2424。在上牵引车10朝向下牵引车20运动时，侧驱动斜面2424挤压滚动柱132带动滑锁件131克服滑锁复位弹簧133的作用力从滑锁件131锁定位置移动至滑锁件131解锁位置。上牵引车10朝向下牵引车20运动时，例如在进行下管柱200作业，侧驱动斜面2424通过与滚动柱132接触，挤压滚动柱132迫使滑锁件131克服滑锁复位弹簧133的作用力向外侧运动即使滑锁件131向远离上托钩12的方向运动，对上托钩12进行解锁。

作为一种优选的实施方式，插杆组件242包括：下插杆2421、上插杆2422和上插杆复位弹簧2423。上插杆2422形成侧驱动斜面2424。侧驱动斜面2424由上插杆2422形成。具体而言，上插杆2422的外侧面形成侧驱动斜面2424。

上插杆2422可转动地安装至下插杆2421。下插杆2421可转动地安装至插杆座241。上插杆2422相对于下插杆2421转动的转动轴线平行于下插杆2421相对于插杆座241转动的转动轴线。上插杆2422相对于下插杆2421转动的转动轴线平行于上托钩12的转动轴线。下插杆2421相对于插杆座241具有下插杆2421上位置和下插杆2421下位置。在重力作用力下，下插杆2421从下插杆2421上位置向下插杆2421下位置运动。上插杆2422相对于下插杆2421具有上插杆2422上位置和上插杆2422下位置。上插杆复位弹簧2423连接下插杆2421和上插杆2422。上插杆复位弹簧2423对上插杆2422施加从上插杆2422下位置向上插杆2422上位置运动的作用力。

滑锁件131形成有供上插杆2422插入的插杆槽1312。滚动柱132设置于插杆槽1312内。滚动柱132的轴线垂直于滑锁件131的滑动方向。

在下牵引车20远离上牵引车10运动时，插杆槽1312的槽壁挤压上插杆2422克服上插杆复位弹簧2423的作用力带动上插杆2422从上插杆2422上位置向上插杆2422下位置运动从而可以从插杆槽1312内抽出。

下牵引车20远离上牵引车10运动，即在进行下管柱200作业，完成管柱200从上牵引车10向下牵引车20转移，由下牵引车20对管柱200进行下拉牵引。在下管柱200作业的过程中，首先上牵引车10向下牵引车20运动，此时上插杆2422插入到插杆槽1312中对上托钩12进行解锁，此时上插杆2422保持斜向上姿态。解锁完成后，下牵引车20水平运动，上插杆2422与下插杆2421的转动连接方式使得上插杆2422克服上插杆复位弹簧2423的作用力可以向下转动至水平状态从而可以从插杆槽1312中抽出。

作为一种优选的实施方式，在下牵引车20朝向上牵引车10运动时，上插杆2422与锁座134接触，锁座134克服重力推动插杆组件242转动使下插杆2421从下插杆2421下位置转动到下插杆2421上位置。在下牵引车20朝向上牵引车10运动时，即在上管柱200作业过程中，上插杆2422的底部与锁座134的顶部接触，由于上插杆2422可以相对于插杆座241转动，下牵引车20水平向右运动从而抬起上插杆2422以使上插杆2422无法插入到插杆槽1312中，避免在上牵引车10脱离下牵引车20运动时上插杆2422插入插杆槽1312造成上托钩12没有锁定的情况。具体而言，上插杆2422的底部设置底驱动斜面2425，底驱动斜面2425与锁座134接触从而使上插杆2422抬起。当上牵引车10上升脱离下牵引车20后，在重力作用下，上插杆2422下落完成复位。

作为一种优选的实施方式，插杆座241设有限制下插杆2421的转动角度的插杆下限位块2411和插杆上限位块2412。在下插杆2421与插杆下限位块2411接触时，下插杆2421位于下插杆2421下位置。在下插杆2421与插杆上限位块2412接触时，插杆组件242的重心和上插杆2422位于经过上插杆2422的转动轴线的竖直平面的同侧。

作为一种优选的实施方式，上托钩12朝向滑锁件131的一侧形成有斜坡结构122。推杆23推动上托钩12转动时，斜坡结构122挤压锁舌1311克服滑锁复位弹簧133的作用力带动滑锁件131运动，当上托钩12继续转动至锁舌1311与锁舌孔121对齐后，锁舌1311在滑锁复位弹簧133的作用下插入至锁舌孔121，从而实现锁定装置13锁定上托钩12的位置。当上托钩12被推杆23推动升起时，斜坡结构122挤压锁舌1311强迫锁舌1311向远离上托钩12的方向，继续运动至锁舌1311对齐锁舌孔121时，锁舌1311复位插入至锁舌孔121。实现对上托钩12的锁定。

作为一种优选的实施方式，上牵引车10还包括与推杆23配合以带动上托钩12转动的推力装置14。

推力装置14包括：用于与推杆23接触以带动上托钩12转动的驱动滑块141、底滑块142、固定座143、底滑块复位弹簧144和驱动滑块复位弹簧145。固定座143固定至上托钩12。底滑块142可滑动地安装至固定座143。底滑块复位弹簧144设置在底滑块142和固定座143之间。驱动滑块141可滑动地安装至底滑块142。驱动滑块141设置在驱动滑块141和底滑块142之间。底滑块142相对于固定座143滑动的方向平行于驱动滑块141相对于底滑块142的滑动方向。底滑块142和所述驱动滑块141的滑动方向垂直于上托钩12的转动轴线。

在下牵引车20朝向上牵引车10运动时，推杆23推动驱动滑块141带动推力装置14转动从而使上托钩12从托钩装卸位置转动到托钩工作位置。

在下牵引车20朝向上牵引车10运动时，即进行上管柱200作业，推杆23推动驱动滑块141从而使上托钩12抬起。

作为一种优选的实施方式，上牵引车主体11设有限制上托钩12的转动角度的托钩下限位件111和托钩上限位件112。上托钩12处于托钩装卸位置时，上托钩12与托钩下限位件111接触。在上托钩12与托钩上限位件112接触时，上托钩12的重心位于经过上托钩12的转动轴线的竖直平面朝向下牵引车20的一侧。托钩下限位件111对上托钩12实现下限位，从而保证上托钩12在重力作用下的最低位置可以使推杆23能够推动驱动滑块141即推力滚柱231与驱动滑块141对齐。托钩上限位件112对上托钩12实现上限位，避免上托钩12的重心越过转动轴线无法在重力作用下向托钩装卸位置回落。

作为一种优选的实施方式，推杆23可转动地安装有用于与驱动滑块141接触的推力滚柱231。驱动滑块141朝向推力滚柱231的一侧形成有开口逐渐放大的扩口凹槽1411。在下牵引车20朝向上牵引车10运动时，推力滚柱231与驱动滑块141对齐。驱动滑块141的底部形成有滑块下斜面1412。在下牵引车20远离上牵引车10运动时，即在进行下管柱200作业，完成管柱200从上牵引车10向下牵引车20转移，由下牵引车20对管柱200进行下拉牵引。底滑块复位弹簧144的作用力向上使底滑块142位于最上端。而驱动滑块复位弹簧145的作用力向下使驱动滑块141被压下在最低端。在下牵引车20即将运动远离上牵引车10之前，在上托钩12回落的过程中，由于驱动滑块141的高度高于推力滚柱231从而使驱动滑块141从上方越过推力滚柱231直至上托钩12接触托钩下定位件达到托钩装卸位置，此时驱动滑块141与推力管柱200平齐。推力滚柱231位于驱动滑块141的右侧。下牵引车20远离上牵引车10向右运动时，推力滚柱231与驱动滑块141的底部的滑块下斜面1412接触，从而克服驱动滑块复位弹簧145的作用力迫使驱动滑块141抬起，从而使驱动滑块141从推力滚柱231的上方越过，避免驱动滑块141阻挡推力滚柱231运动。

在下牵引车20从左向右运动至最右端位置时，下牵引车20的推杆23推动上托钩12抬起。在此过程中由于解锁装置24的插杆组件242被抬起未插入至插杆槽1312中，因此不会解锁锁定装置13。上牵引车10升起后，插杆组件242在重力作用下回落完成复位。在上牵引车10下降后接触下牵引车20，插杆组件242插入至插杆槽1312中解锁锁定装置13，上托钩12解锁在重力作用下回落至初始位置。且由于推力装置14的设置使在上托钩12回落过程中推杆23不对上托钩12施加作用力，因此上托钩12的回落不受影响。推力装置14和插杆组件242的结构设置不会干扰下牵引车20向左运动，下牵引车20移动至左端进行卸料或等待装料。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。