[发明专利]一种管柱夹持器

说明书

技术领域

本发明涉及石油钻机自动化机构，尤其是一种管柱夹持器。

背景技术

在石油钻机自动化设备中的二层台立根自动化排放机构要依靠机械手夹持管柱完成对管柱的起吊和摆放。尤其是在钻杆立柱由井口向指梁架排放的过程中，立根排放机械手必须对立柱夹持牢靠，任意角度管柱不能滑脱。中国实用新型专利：申请号CN201120170368.4，专利公告号CN202079597U，发明创造名称“机械手”的申请案，采用一对相匹配的机械手合拢分开来夹取物件，凹弧槽内与转轴接触的表面设有合金层。其不足之处是：凹弧槽的内弧面为固定的，适应的管径范围窄，超范围时只能更换凹弧槽，而钻井工程应用的钻杆和套管外径从3.5至11英寸（88.9~279.4mm）不等；机械手夹持和释放管柱时必须张开很大角度，若管柱密集并排，夹持块受相邻管柱干扰，难以选取管柱。自动化钻机要求对管柱的抓取既安全可靠又快捷灵活，因此所需要的夹持工具能夹持较大范围外径的管柱。

发明内容

本发明的目的是提供一种管柱夹持器。本发明克服了现有技术的不足，能够夹持较大范围外径的管柱，无需更换夹持块，夹持牢靠。本发明可广泛应用于石油钻机自动化领域。

为了解决以上技术问题，本发明是给出了以下两种技术方案：

一种管柱夹持器，包括本体和两个夹持手，夹持手左右对称设置在本体上，夹持手前部带有内弧形爪，其中：所述本体带有内腔并前后两面分别开有斜槽，内腔与斜槽贯通，两夹持手臂部分别安装在两斜槽内，夹持手臂部装有与斜槽平行的齿条，本体的内腔装有两个相互咬合的齿轮，两齿轮分别与两个夹持手臂上的齿条咬合；在本体内腔沿两个夹持手对称线向下开设通孔，通孔内插入顶杆，顶杆上端两侧紧靠内腔壁连接有平行的齿条，顶杆的前端点和两个夹持手的前端点与所夹持管柱的圆心连线互呈120°角，齿轮同时与顶杆上的齿条咬合，本体的内腔还装有液压马达，液压马达与齿轮构成齿轮传动配合。

另一种管柱夹持器，包括本体和两个夹持手，夹持手左右对称设置在本体上，夹持手前部带有内弧形爪，其中：所述本体带有内腔并前后两面分别开有斜槽，内腔与斜槽贯通，两夹持手臂部分别安装在两斜槽内，夹持手臂部装有与斜槽平行的齿条，本体的内腔装有两个相互咬合的齿轮，两齿轮分别与两个夹持手臂上的齿条咬合；在本体内腔沿两个夹持手对称线向下开设通孔，通孔内插入顶杆，顶杆上端两侧紧靠内腔壁连接有平行的齿条，顶杆的前端点和两个夹持手的前端点与所夹持管柱的圆心连线互呈120°角，齿轮同时与顶杆上的齿条咬合，本体的内腔还装有液压缸，液压缸的活塞杆与顶杆两侧的齿条连接。

上述方案还包括：在顶杆的前端和两个夹持手爪的前端均嵌有硬质合金牙板。所述夹持手前端还设有滚轮，本体的斜槽外侧装有护板。

本发明的夹持手限定在本体斜槽内运动，两斜槽互成120°，而且顶杆沿两夹持手的对称线运动，保证了在管柱外圆直径变化时，两夹持手的前端点和顶杆前端点这三点始终与管柱外圆心连线成120°。而且顶杆上的齿条和夹持手上的齿条具有相同的模数和齿形，夹两持手的前端点和顶杆前端点这三点能够做到同速、向心运动，保证了管径改变时仍然保持稳定可靠的夹持效果。此外夹持手的前端和顶杆的前端镶嵌硬质合金牙板，能够使夹持更牢靠。夹持手前端设置滚轮，使夹持手触碰管柱表面时减小摩擦和噪音。两夹持手内凹形成的圆弧形爪，在取放管柱的过程中两夹持手前端张开角度小，易于避开相邻管柱的干扰从密集排列的管排中选中管柱。顶杆的齿条为两个，齿条方向与顶杆前端的运动方向一致，并分别与两个齿轮咬合。夹持器的驱动方式可采用液压马达或者液压缸，而且仅需一台液压马达或者液压缸即可实现三点夹持，以液压马达驱动为佳。采用液压马达先驱动齿轮，再由齿轮通过顶杆上的齿条和夹持手上的齿条带动顶杆和夹持手运动；采用液压缸直接驱动顶杆，顶杆上的齿条带动齿轮，再由齿轮带动夹持手运动。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：两夹持手的前端点和顶杆前端点这三点始终与管柱外圆圆心连线成120°，而且这三点做到同速、向心运动，对不同外径管柱始终实现三点均匀夹持，夹持稳定，无需为管径改变而更换夹持块，夹持手适应外径范围为88.9mm~279.4mm；仅需一台液压马达或者液压缸作为夹持动力；夹持手前端张开角度小，易于避开相邻管柱的干扰。

附图说明

图1为本发明一种实施例在移除护板后的结构示意图。

图2为图1的侧视图。

图3为图2沿A-A面的剖视图。

图4为图3沿B-B面的剖视图。