CN114165176B - 一种石油钻机的锁定装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石油钻机的锁定装置，属于地质钻井设备技术领域，其包括底座，底座顶面两侧滑动设置有夹爪，夹爪内侧方滑动设置有挤压垫A，挤压垫A内侧方活动设置有多个挤压垫B，挤压垫B两两之间通过多个拉伸弹簧连接成弹性挤压片，底座顶面中部相对于两个夹爪之间的位置开设有与钻机钻杆对应的定位槽，底座底面滑动设置有若干个防滑垫，夹爪与防滑垫之间设置有联动结构，防滑垫借助联动结构在夹爪做相向运动完成夹持/松开钻杆的同时实现下降/上升运动。本发明能适应不同直径大小的钻杆，可承载钻杆重力带来的大部分下拉力，能有效的提高石油钻机的使用寿命，降低维修成本，实用性强。
Description
技术领域
本发明涉及地质钻井设备技术领域，更具体地说，涉及一种石油钻机的锁定装置。
背景技术
在石油钻井中，带动钻具破碎岩石，向地下钻进，钻出规定深度的井眼，供采油机或采气机获取石油或天然气，常用石油钻机主要由动力机、传动机、工作机及辅助设备等部分组成，在使用石油钻机进行打孔的过程中，为了更好地对井眼内壁进行更加全面的勘探和测量，工作人员往往会在钻杆上安装各种传感器来获取井眼内部环境的参数，而在勘探过程中为了更加准确地获取每一段井眼内壁的情况，便需要时常停下石油钻机以此获取更加详尽的参数，现有的方法多是采用钻机自身的支撑力对钻杆进行暂时固定，然而这样的方式不仅造成更加多的能源消耗，还会在重力作用下使得石油钻机的框架结构受到拉力影响，久而久之便会导致石油钻机框架结构的损伤，这将产生极大的维修成本，且安全性也得不到保障，鉴于此，我们提出一种石油钻机的锁定装置。
发明内容
1.要解决的技术问题
本发明的目的在于提供一种石油钻机的锁定装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
2.技术方案
一种石油钻机的锁定装置，包括底座，其特征在于：所述底座顶面两侧滑动设置有夹爪，夹爪内侧方滑动设置有挤压垫A；
所述挤压垫A内侧方活动设置有多个挤压垫B，挤压垫B两两之间通过多个拉伸弹簧连接成弹性挤压片；
所述底座顶面中部相对于两个夹爪之间的位置开设有与钻机钻杆对应的定位槽；
所述底座底面滑动设置有若干个防滑垫，夹爪与防滑垫之间设置有联动结构，防滑垫借助联动结构在夹爪做相向运动完成夹持/松开钻杆的同时实现下降/上升运动。
所述联动结构包括设置于夹爪上的活动板，活动板与底座滑动配合，活动板上固设有多个齿柱，活动板的一侧方设有与齿柱啮合的齿轮；
齿轮一端固定连接有转轴，转轴转动连接于底座之中，转轴底面中部开设有螺纹孔，螺纹孔内部插设有螺纹杆，螺纹杆一端与防滑垫连接；
底座底面相对于防滑垫的位置开设有凹槽。
优选的，所述底座顶面两侧对称固设有两个边板，所述边板内侧壁转动连接有两个连杆A，所述连杆A内侧端转动连接有连杆B，所述连杆A与连杆B之间设有液压杆，两个所述连杆B内侧端之间设有夹爪。
优选的，所述夹爪两侧开设有多个贯穿槽，且位于两个夹爪上的多个贯穿槽交错排列，夹爪和挤压垫A均为弧形结构，且夹爪的圆弧半径大于挤压垫A的。
优选的，所述夹爪内壁开设有若干个柱槽，所述柱槽内部滑动配合有滑柱，若干个所述滑柱内侧端之间固设有挤压垫A，所述滑柱外壁套设有压缩弹簧，所述挤压垫B内壁设有多个挤压块，位于两端的所述挤压垫B外侧壁与挤压垫A内壁之间固设有多个拉伸弹簧。
优选的，所述防滑垫一侧固设有限位块，所述限位块的高度小于防滑垫的高度，所述凹槽一侧相对于限位块的位置开设有限位槽，所述限位块与限位槽滑动配合，所述防滑垫底面开设有多个防滑槽。
优选的，在活动板通过啮合传动带动齿轮转动的过程中，通过磁吸作用自适应控制防滑垫下移距离。
优选的，在挤压垫A内侧方活动设置有三个由多个挤压垫B和拉伸弹簧连接而成的弹性挤压片，三个弹性挤压片相互交叉成网。
优选的，三个弹性挤压片中的两个以挤压垫A的中心线为轴线对称设置，另外一个弹性挤压片则垂直于挤压垫A的中心线。
优选的，与挤压垫A中心线垂直的一个弹性挤压片的两端滑动连接于挤压垫A的内侧方两端。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1)本发明设有夹爪，在液压杆伸长的过程中连杆A与连杆B内侧方的夹角会随之扩大使得夹爪与边板的距离逐渐加大，而两个夹爪上开设有多个相互交错的贯穿槽，利用这样的设计可使得本装置能适应不同直径大小的钻杆，并以此提高本装置对钻杆的夹持力，继而降低钻杆停止时对石油钻机框架的损耗。
(2)本发明设有挤压垫A与挤压垫B，在拉伸弹簧的收缩力作用下多个挤压垫B会对钻杆产生收束效果，使得本装置与钻杆的连接更加紧密，在滑柱外壁压缩弹簧的弹力效果下挤压垫A还会推动挤压垫B产生向内侧方的挤压力，这样一来便可更加充分地使得钻杆外壁与挤压垫B内壁之间拥有很强的摩擦力，进而在此效果的作用下为钻杆提供支撑力，能有效提高石油钻机的使用寿命，降低维修成本，实用性强。
(3)本发明设有联动结构，在夹爪移动夹持钻杆的同时使防滑垫实现下降运动，并与地面紧密贴合，通过这样的设计便可通过防滑垫充分地对本装置产生防滑效果，以此便可在稳固了本装置位置的同时还能借助部分地面的支撑力为钻杆提供支持，再次增强了本装置的实用性。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的底座底面剖视结构示意图；
图3为本发明的夹爪与防滑垫连接关系结构示意图；
图4为本发明的夹爪分解结构示意图；
图5为本发明的三个弹性挤压片剖视结构示意图。
图中标号说明：1、底座；2、边板；3、连杆A；4、连杆B；5、液压杆；6、夹爪；7、贯穿槽；8、柱槽；9、滑柱；10、挤压垫A；11、压缩弹簧；12、挤压垫B；13、拉伸弹簧；14、定位槽；15、活动板；16、齿柱；17、齿轮；18、转轴；19、凹槽；20、螺纹孔；21、螺纹杆；22、防滑垫；23、限位块；24、限位槽；25、挤压块；26、防滑槽；27、弹性挤压片。
具体实施方式
请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：
一种石油钻机的锁定装置，包括底座1，底座1顶面两侧滑动设置有夹爪6，夹爪6内侧方滑动设置有挤压垫A10，挤压垫A10内侧方活动设置有多个挤压垫B12，挤压垫B12两两之间通过多个拉伸弹簧13连接成弹性挤压片27，底座1顶面中部相对于两个夹爪6之间的位置开设有与钻机钻杆对应的定位槽14，底座1底面滑动设置有若干个防滑垫22，夹爪6与防滑垫22之间设置有联动结构，防滑垫22借助联动结构在夹爪6做相向运动完成夹持/松开钻杆的同时实现下降/上升运动。
在这种技术方案中，夹爪6在底座1顶面的滑动可以通过伸缩杆、电机与螺纹杆的配合等方法实现，当然实现方式并不限于所述方法。在本实施例中，在底座1顶面两侧对称固设有两个边板2，边板2内侧壁转动连接有两个连杆A3，连杆A3内侧端转动连接有连杆B4，连杆A3与连杆B4之间设有液压杆5，两个连杆B4内侧端之间设有夹爪6，如图1所示，两个连杆A3呈内大外小的八字型结构设置，位于同侧的连杆A3与连杆B4呈内大外小的八字型结构设置，液压杆5内外两端分别与连杆B4内侧壁以及连杆A3内侧壁转动连接，夹爪6外侧壁与两个连杆B4内侧端转动连接，夹爪6底面与底座1顶面滑动配合。在将石油钻机停止后，可将本装置移动到石油钻机钻杆位置并将定位槽14与钻杆对应，将两个夹爪6置于钻杆的两侧，使液压杆5的伸长，在液压杆5伸长的过程中连杆A3与连杆B4内侧方的夹角会随之扩大使得夹爪6与边板2的距离逐渐加大，利用这样的设计可使得本装置能适应不同直径大小的钻杆，并以此提高本装置对钻杆的夹持力，继而降低钻杆停止时对石油钻机框架的损耗。
进一步的，夹爪6两侧对称开设有多个贯穿槽7，且位于两个夹爪6上的多个贯穿槽7交错排列，夹爪6和挤压垫A10均为弧形结构，且夹爪6的圆弧半径大于挤压垫A10的，夹爪6可以采用二分之一圆弧度的弧形结构，当然夹爪5的弧形结构也可以是其他可实现夹持功能的弧度，利用这样的设计可使得本装置能进一步适应不同直径大小的钻杆，并通过增加接触面积来进一步提高对钻杆的夹持作用。
更进一步的，夹爪6内壁呈正方形结构开设有若干个柱槽8，可以采用呈正方形结构排布四个柱槽8，柱槽8内部插设有滑柱9，滑柱9与柱槽8滑动配合，若干个滑柱9内侧端之间固设有挤压垫A10，滑柱9外壁套设有压缩弹簧11，挤压垫A10内侧方呈线性等间距设有多个挤压垫B12，挤压垫B12内壁固设有多个挤压块25，相邻两个挤压垫B12之间以及位于两端的挤压垫B12外侧壁与挤压垫A10内壁之间均呈线性等间距固设有多个拉伸弹簧13。
在这种技术方案下，参见图4，在夹爪6将钻杆夹住的同时，挤压垫B12会率先与钻杆外壁接触，此时多个挤压垫B12便会随着夹爪6的移动而逐渐向两侧扩散并使得拉伸弹簧13拉长，在拉伸弹簧13的收缩力作用下多个挤压垫B12会对钻杆产生收束效果，使得本装置与钻杆的夹持更加紧密，之后当挤压垫A10内壁与挤压垫B12外壁贴合时便可使得挤压垫B12内壁的多个挤压块25可紧密地与钻杆外壁接触，且在滑柱9外壁压缩弹簧11的弹力效果下挤压垫A10还会推动挤压垫B12产生向内侧方的挤压力，这样一来便可更加充分地使得钻杆外壁与挤压垫B12内壁之间具有很强的摩擦力，进而在此效果的作用下为钻杆提供支撑力，使得本装置可承载钻杆重力带来的大部分下拉力，再次提高了对石油钻机的保护效果，能有效提高石油钻机的使用寿命，降低维修成本，实用性强。
联动结构包括设置于夹爪6上的活动板15，活动板15与底座1滑动配合，活动板15上固设有多个齿柱16，活动板15的一侧方设有与齿柱16啮合的齿轮17，齿轮17一端固定连接有转轴18，转轴18转动连接于底座1之中，转轴18底面中部开设有螺纹孔20，螺纹孔20内部插设有螺纹杆21，螺纹杆21与螺纹孔20螺纹连接，螺纹杆21一端与防滑垫22连接，底座1底面相对于防滑垫22的位置开设有凹槽19，参见图1-3。
在这种技术方案下，在夹爪6移动的同时活动板15也会发生移动，随之在活动板15上固设的多个齿柱16便会拨动着齿轮17发生转动，齿轮17带动转轴18转动的同时，与转轴18底面螺纹孔20螺纹连接的螺纹杆21便会在限位块23与限位槽24滑动配合的限制下发生向下的平移运动，以此便会使得防滑垫22向下移动并与地面紧密贴合。
进一步的，防滑垫22一侧固设有限位块23，限位块23的高度小于防滑垫22的高度，凹槽19一侧相对于限位块23的位置开设有限位槽24，限位块23与限位槽24滑动配合，防滑垫22底面开设有多个防滑槽26。如图2-3所示，因防滑垫22的高度大于限位块23，故此当限位块23移动到最下侧时防滑垫22底面已在地面的反作用力的作用下发生形变，因其底面开设有多个防滑槽26便可使得防滑垫22与地面之间的接触面积大大增加，通过这样的设计便可通过若干个防滑垫22充分的对本装置产生防滑效果。以此便可在稳固本装置位置的同时还能借助部分地面的支撑力为钻杆提供支持，再次增强本装置的实用性。
再进一步的，夹爪6外壁呈对称结构固设有两个活动板15，活动板15可以选用如图1所示的L型结构，活动板15底面与底座1顶面滑动接触，限位块23与限位槽24均为T型结构，防滑槽26为不完全圆柱结构，如图1-3所示，通过在每个夹爪6的外壁固设两个活动板15，使装置底部的防滑垫22受力平均且对称，进一步提高转杆支持的稳定性。
在上述的技术方案中，活动板15与夹爪6硬连接，在夹爪6移动夹持的过程中持续带动防滑垫22下移，当钻杆直径较小时，夹爪6横向移动的距离的较长，防滑垫22及限位块23跟随下移的距离过长会将底座1撑起脱离地面，反而减低了装置的支撑稳定性。为此，本发明提供了一种进一步的优选实施例：
一种方法是在夹爪6外壁通过磁吸作用设置活动板15，随着防滑垫22逐渐下移，防滑垫22与地面之间的作用力逐渐增大，通过转轴18的转动带动防滑垫22下移的阻力也随之增大，当防滑垫22下移的阻力大于夹爪6与活动板15之间的磁吸力时，夹爪6与活动板15之间断开连接，在夹爪6继续移动对钻杆进行夹持作用时，防滑垫22不再跟随下移。
另一种方法是在活动板15上设置有齿柱16的位置分隔成可转动连接的多段齿柱16，各段齿柱16两两之间通过磁吸作用连接固定，当防滑垫22下移的阻力大于齿轮17与其啮合的齿柱16所在两段之间的磁吸力时，活动板15上啮合位置处的两段齿柱16断开连接且处于移动方向前侧的齿柱16段向远离齿轮17的一侧转动，使得齿柱16与齿轮17不再啮合传动。
上述两种方法均能使得装置可以依据地质条件的软硬程度自适应调节防滑垫22的下移距离。
上述技术方案具备很多功能和技术效果，但仍存在如下问题：
虽然两个夹爪6上交错排列多个贯穿槽7可以使得装置可以进一步适应不同直径大小的钻杆，但当钻杆直径较小时，钻杆与挤压垫B12之间的接触面积较小，无法为钻杆提供稳定的支持，若为了追求挤压垫B12与小尺寸钻杆的接触面积而采用容易发生形变的拉伸弹簧13，则其在面对大尺寸钻杆时，虽然能够提供较大的接触面积，但大尺寸钻杆重量较大，需要更大的夹持力度，采用容易发生形变的拉伸弹簧13可能无法提供充足的收束效果。为此，本发明还提供了如下的优选实施例：
在挤压垫A10内侧方活动设置有三个由多个挤压垫B12和拉伸弹簧13连接而成的弹性挤压片27，三个弹性挤压片27相互交叉成网，三个弹性挤压片27相互交叉成网的结构可以是三个弹性挤压片27中的两个以挤压垫A10的中心线为轴线对称设置，另外一个弹性挤压片27则垂直于挤压垫A10的中心线，如图5所示，三个弹性挤压片27交叉成网状结构能够增加接触面积，并进一步提高夹持支撑力道，进而在扩大钻杆适应尺寸的同时保证使用安全稳定性。
可进一步将与挤压垫A10中心线垂直的一个弹性挤压片27的两端滑动连接于挤压垫A10的内侧方两端，弹性挤压片27的两端与挤压垫A10之间均连接有压缩弹簧，压缩弹簧的弹力大于拉伸弹簧13，在挤压夹持钻杆时，弹性挤压片27上的拉伸弹簧13率先发生形变以适应并贴合钻杆表面，钻杆尺寸较小时，压缩弹簧形变较小，当装置应用于大尺寸钻杆时，钻杆需要较大的夹持力，压缩弹簧的形变能够进一步提高夹持力，从而进一步提高装置的适用范围。
Claims (8)
1.一种石油钻机的锁定装置，包括底座，其特征在于：所述底座顶面两侧滑动设置有夹爪，夹爪内侧方滑动设置有挤压垫A；
所述挤压垫A内侧方活动设置有多个挤压垫B，挤压垫B两两之间通过多个拉伸弹簧连接成弹性挤压片；
在挤压垫A内侧方活动设置有三个由多个挤压垫B和拉伸弹簧连接而成的弹性挤压片，三个弹性挤压片相互交叉成网，三个弹性挤压片中的两个以挤压垫A的中心线为轴线对称设置，另外一个弹性挤压片则垂直于挤压垫A的中心线；
所述底座顶面中部相对于两个夹爪之间的位置开设有与钻机钻杆对应的定位槽；
所述底座底面滑动设置有若干个防滑垫，夹爪与防滑垫之间设置有联动结构，防滑垫借助联动结构在夹爪做相向运动完成夹持/松开钻杆的同时实现下降/上升运动；
所述联动结构包括设置于夹爪上的活动板，活动板与底座滑动配合，活动板上固设有多个齿柱，活动板的一侧方设有与齿柱啮合的齿轮；
齿轮一端固定连接有转轴，转轴转动连接于底座之中，转轴底面中部开设有螺纹孔，螺纹孔内部插设有螺纹杆，螺纹杆一端与防滑垫连接；
在活动板上设置有齿柱的位置分隔成可转动连接的多段齿柱，各段齿柱两两之间通过磁吸作用连接固定，使得在活动板通过啮合传动带动齿轮转动的过程中，通过磁吸作用自适应控制防滑垫下移距离。
2.根据权利要求1所述的石油钻机的锁定装置，其特征在于：底座底面相对于防滑垫的位置开设有凹槽。
3.根据权利要求1所述的石油钻机的锁定装置，其特征在于：所述底座顶面两侧对称固设有两个边板，所述边板内侧壁转动连接有两个连杆A，所述连杆A内侧端转动连接有连杆B，所述连杆A与连杆B之间设有液压杆，两个所述连杆B内侧端之间设有夹爪。
4.根据权利要求3所述的石油钻机的锁定装置，其特征在于：所述夹爪两侧开设有多个贯穿槽，且位于两个夹爪上的多个贯穿槽交错排列，夹爪和挤压垫A均为弧形结构，且夹爪的圆弧半径大于挤压垫A的。
5.根据权利要求1所述的石油钻机的锁定装置，其特征在于：所述夹爪内壁开设有若干个柱槽，所述柱槽内部滑动配合有滑柱，若干个所述滑柱内侧端之间固设有挤压垫A，所述滑柱外壁套设有压缩弹簧，所述挤压垫B内壁设有多个挤压块，位于两端的所述挤压垫B外侧壁与挤压垫A内壁之间固设有多个拉伸弹簧。
6.根据权利要求2所述的石油钻机的锁定装置，其特征在于：所述防滑垫一侧固设有限位块，所述限位块的高度小于防滑垫的高度，所述凹槽一侧相对于限位块的位置开设有限位槽，所述限位块与限位槽滑动配合，所述防滑垫底面开设有多个防滑槽。
7.根据权利要求1所述的石油钻机的锁定装置，其特征在于：三个弹性挤压片中的两个以挤压垫A的中心线为轴线对称设置，另外一个弹性挤压片则垂直于挤压垫A的中心线。
8.根据权利要求7所述的石油钻机的锁定装置，其特征在于：与挤压垫A中心线垂直的一个弹性挤压片的两端滑动连接于挤压垫A的内侧方两端。
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