專利名稱：頂驅管子自動處理總成的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種石油裝備中頂部驅動鉆井系統的鉆桿自動處理裝置。
背景技術：
目前，國內各種石油鉆機在施工過程中，大多由人工操作完成鉆桿裝卸，不僅效率低，而且對操作工的安全存在隱患。針對這種現狀，提出了一種針對頂部驅動鉆井系統的鉆桿自動處理裝置；并對其機械結構和液壓統進行了設計；而且頂部驅動鉆井系統代表了一種最先進的石油鉆井驅動方式。由于鉆桿長而沉重，不宜移動，需要幾個工人共同合作才能完成換桿，這就需要很大的勞動強度；這在很大程度上延長了鉆井作業時間，降低了施工效率。同時由于鉆機的工作環境的限制，特別是在高位鉆井和傾斜鉆井過程中，人工裝卸鉆桿特別困難，工人在操作過程中可能因為一時的疏忽釀成重大施工傷亡事故。因此，設計出一種效率高、安全性好的鉆桿自動處理裝置統就顯得尤為重要。

發明內容
本發明的目的在于避免現有技術的不足而提供一種頂驅管子自動處理總成。可有效提高石油鉆井的施工效率，避免操作工在更換鉆桿的過程中發生意外損傷；并可在與其它自動化裝置(鉆桿自動排放裝置)聯合使用時，真正實現自動化鉆井；管子自動處理總成是為起下鉆作業服務的，其作用是對鉆柱進行操作，可自動抓放鉆桿、上/卸扣，井噴時遠程遙控內防噴器關閉鉆柱內通道；可以在任意高度用電機上/卸扣。本發明所采用的技術方案是頂驅管子自動處理器總成，包括扭矩臂總成、背鉗總成、防噴器總成、傾斜機構、回轉體總成、液動吊卡、液壓管匯，回轉體總成的上端與齒輪箱相接，獨立于主軸運動；扭矩臂總成、背鉗總成、防噴器總成、傾斜機構、液動吊卡、液壓管匯懸掛于旋轉頭下，與旋轉頭一起做順時針、逆時針方向運動。扭矩臂總成包括扭矩梁、螺母和、銷釘、銷軸和、螺栓、和、彈簧、彈簧立柱、墊圈和、 開口銷和、螺母、底板、間隔環I、間隔環II、間隔環III、背鉗懸掛架、銅套、和、滾軸和、黃油嘴、IBOP傾斜支架、IBOP液缸、液缸固定銷、耳軸套、安全銷、管線配套彎頭、背鉗定位桿；扭矩梁上端兩邊的加厚部分兩孔為銷軸孔，連接到回轉總成的背面下端，兩銷孔同軸，其四個相關端面平行；扭矩梁下端連接背鉗總成，以銷軸為中心做相應擺動；背鉗定位桿可將背鉗總成固定在扭矩臂總成的三個相應位置，方便上防噴器、下防噴器、鉆桿的上卸扣，背鉗定位桿通過螺母、安全銷固定在扭矩梁上；背鉗懸掛架、底板、間隔環I、間隔環II、間隔環
III、銷軸、螺栓、彈簧、彈簧立柱、開口銷、螺母組成背鉗總成的懸掛系統，背鉗懸掛架是通過銷軸、螺栓與彈簧、彈簧立柱連為一體，底板上有多個間隔環，底板使用螺栓、墊片固定在扭矩梁的下端面上；ΙΒ0Ρ執行機構包括IBOP傾斜支架、銷軸、銅套、滾軸、螺母、墊圈、黃油嘴、 開口銷、IBOP液缸、液缸固定銷、耳軸套，IBOP液缸底部左右兩端帶有轉動軸，兩個轉動軸連接兩個耳軸套，耳軸套內部襯有銅套，兩個耳軸套固定在扭矩梁相應的兩孔內，同軸，固定耳軸套的兩孔和扭矩梁上端的兩銷軸孔平行；ΙΒ0Ρ液缸的活塞桿帶有U形臂，與IBOP傾斜支架用銷軸連接，IBOP傾斜支架的銷軸孔內襯有銅套；ΙΒ0Ρ傾斜支架采用兩倒U形式的結構；兩倒U形的連接處為IBOP液缸活塞桿連接點；ΙΒ0Ρ傾斜支架小U型的兩臂用銷軸連接到扭矩梁相應的銷軸處，用銷軸、螺母、開口銷固定；ΙΒ0Ρ傾斜支架小U型的兩臂上的銷軸孔內襯銅套，IBOP傾斜支架小U型的兩臂兩銷軸孔及扭矩梁上相應兩孔的同軸，此連接點為固定旋轉點；ΙΒ0Ρ傾斜支架大U型的兩臂連接滾軸、螺母、墊圈，滾軸上安裝有黃油嘴，黃油嘴潤滑滾軸用；兩滾軸同軸，滾軸連接到IBOP執行套內；扭矩臂總成上的扭矩梁上端與回轉總成相連的銷軸連接IBOP液缸轉動軸的銷軸孔、連接IBOP液缸活塞桿的銷軸孔； IBOP傾斜支架小U型的兩臂的銷軸孔；ΙΒ0Ρ傾斜支架大U型的兩臂連接滾軸孔的各銷軸孔平行。扭矩梁為箱體式結構，最大承受牛·米的扭矩力。調整背鉗在扭矩臂的位置時使兩彈簧同時受力；背鉗總成的重量通過彈簧作用在底板上。底板上有多個間隔環，可相應調整背鉗總成的上下位置。背鉗總成包括鉗頭液缸缸體、鉗頭大門、活塞、缸蓋、門銷、環形擋圈、活塞密封、防塵圈、頂塞、背鉗閥匯總成、黃油嘴、固定板、扶正套、彈簧、鉗頭總成、喇叭口總成、鍵、螺栓、 和、螺母、墊片和、開口銷；鉗頭液缸缸體一端帶有方孔，內穿過扭矩梁，可在扭矩梁上下運動，鉗頭液缸缸體有一階梯圓孔，較小孔處有兩道密封圈，安裝防漏活塞密封和防塵圈，安裝較大孔上有一道弧形槽安裝環形擋圈，頂塞與鉗頭液缸缸體一起壓入缸體；鉗頭液缸缸體與鉗頭大門通過兩個門銷連接，門銷的一端裝有黃油嘴，門銷上有多處潤滑出油孔門銷的另一端帶有定位槽，通過固定板將門銷、鉗頭液缸缸體、鉗頭大門固定在一起，門銷上有兩螺栓孔，鉗頭總成利用螺栓、墊片、鍵安裝在鉗頭大門的U形槽內；活塞裝在鉗頭液缸缸體內，活塞大頭處通過安裝在活塞上的頂塞進行密封，且通過安裝在鉗頭液缸缸體上的環形擋圈進行一端限位，另一端是階梯孔限位；活塞另一端的活塞密封及防塵圈安裝在鉗頭液缸缸體的較小孔體上；另一個鉗頭總成利用螺栓、墊片、鍵安裝在活塞的小端端面上，與鉗頭大門上的鉗頭總成形成一個環形體；背鉗閥匯總成安裝在鉗頭液缸缸體的上方；扶正套、彈簧、螺栓、螺母、墊片、開口銷組成扶正系統，安裝在背鉗的上部，扶正套分為前后扶正套，分別安裝在鉗頭液缸缸體和鉗頭大門上；喇叭口總成安裝在背鉗的下部，分前后兩部分，分別安裝在鉗頭液缸缸體和鉗頭大門上。鉗頭液缸缸體與鉗頭大門均為鑄鋼件，起外部支撐、連接作用。鉗頭液缸缸體較大孔上的環形擋圈，為缸蓋限位。門銷上的兩螺栓孔，其中一個安裝鉸制孔螺栓，并利用此螺栓定位，將固定板做一定旋轉，旋出定位槽。活塞的伸縮夾固住鉆桿，防轉力矩達到最低為牛·米。背鉗不工作時，利用螺栓、螺母給彈簧的預緊力將前后扶正環套抱緊保護接頭，使背鉗鉗牙和鉆桿保持一定的間隙，以防鉗牙碰到鉆桿。防噴器總成由上防噴器總成、下防噴器總成、保護接頭依次從上向下螺紋連接，上防噴器總成連接IBOP執行裝置，IBOP執行套與IBOP支架連接，利用IBOP液缸的伸縮來自動開、關上防噴器總成；下防噴器總成為手動控制開、關。傾斜機構包括傾斜鄂固定銷、傾斜鄂、吊環、U形螺栓、夾板、連桿和、連接銷、傾斜液缸、傾斜液缸固定銷、U形夾、U形夾固定銷、固定板、銅套、直角彎頭、銷軸；傾斜鄂通過傾斜鄂固定銷與回轉體連接，傾斜鄂傾斜鄂固定銷為軸線轉動，傾斜鄂固定銷通過固定板將其固定在回轉體的支撐臂上，固定銷孔同軸；傾斜液缸的底座通過銷軸與回轉體的連接臂連接，以此為軸線，傾斜液缸可以擺動，連接銷軸同軸；傾斜液缸的活塞缸前端帶螺紋連接 U形夾，并用U形夾固定銷固定，U形夾連接傾斜鄂中間部位的掛耳，掛耳孔中襯有銅套，掛耳連接U形夾用銷孔同軸；傾斜液缸的油孔帶有管線專用的直角彎頭；傾斜鄂的大U形臂與連桿I、連桿I與連桿II、連桿II與夾板的連接均用連接銷連接，并用螺栓、開口銷固定， 連接銷孔同軸；夾板與吊環通過U形螺栓固定在一起；吊環的一端掛在回轉體的承載壁上， 另一端掛接液動吊卡。傾斜鄂固定銷孔、傾斜液缸固定銷孔、掛耳連接U形夾用銷孔、傾斜鄂的大U形臂與連桿I連接銷孔平行。回轉總成包括回轉體、軸體、回轉齒輪、活塞環、卡簧、回轉密封圈和、O形圈和、減磨襯環、防塵密封圈、鼠洞位置調節板、安全擋板、螺栓、墊圈、開口銷、雙頭螺柱、銅套；回轉體通過其承載軸體與齒輪箱體用螺栓連接，回轉齒輪與回轉體用螺栓、墊圈連接，內有O形圈；回轉體通過上、下減磨襯環對承載軸體扶正；回轉體通過回轉密封圈、減磨襯環、防塵密封圈在軸體上旋轉；活塞環安裝在軸體上，內接O形圈；活塞環與回轉體通過回轉密封圈連接；軸體上加工有十道軸向深淺不一的深孔形油道，每道油道有兩個徑向孔，上端的徑向孔連接特制的管線接頭，下端徑向孔根據不同的深度連接回轉體中的回轉油道，油路密封； 回轉體浮動油道通過回轉體、軸體、活塞環、回轉齒輪、O形圈、O形圈形成的密閉壓力油空間；鼠洞位置調節板通過銅套、雙頭螺柱等固定在回轉體上，鼠洞位置調節板以雙頭螺柱定位通過銅套做一定的轉動，鼠洞位置調節板的一端帶有調整螺栓；安全擋板用螺栓、螺母、 墊圈固定在回轉體的承載臂上；活塞環與承載軸體的連接為過盈配合，過盈量為承載軸體與回轉體連接處要鍍硬鉻處理，表面粗糙度要求高，活塞環外表面與回轉體連接處鍍硬鉻處理，表面粗糙度要求高。十道安裝在回轉體的回轉密封圈與軸體、回轉體形成了道可密閉的旋轉空間，通過回轉體上安裝的特制接頭與其功能件的管線連接，共完成吊環前傾、吊環后傾、吊環復位、背鉗夾緊、背鉗松開、防噴器開、防噴器關、液動吊卡開門、液動吊卡閉門功能。根據鼠洞的位置調整螺栓的伸出長短，來確定吊環傾斜的位置。液動吊卡由回轉體的兩根油管控制；吊環中心距開檔大，中心孔于鉆桿保持垂直平衡。液壓管匯，包括傾斜閥匯、背鉗閥匯、連接執行件的管線；傾斜閥匯的功能是連接傾斜液缸的前后腔油路，當吊環執行前傾或后傾功能時，可以提供Mpa以上的背壓，控制液缸的伸縮速度；當吊環執行浮動功能時，控制液缸的前后腔與油箱相通，可使吊環回到中位；背鉗閥匯總成主要是連接背鉗夾緊缸的前后腔，夾緊時，可使前腔的油補回后腔，快速夾緊；正常狀態可使前腔保持Mpa的壓力；連接執行件的管線就是完成的管子自動處理功能的油路，包括吊環前傾、吊環后傾、吊環復位、背鉗夾緊、背鉗松開、防噴器開、防噴器關、 液動吊卡開門、液動吊卡閉門。傾斜機構的特點由傾斜油缸推動吊環、液動吊卡作兩個方向的運動，可實現前傾、后傾，并具有自動復位功能使吊環吊卡自動復位到中位。前傾可伸向鼠洞或二層臺抓放鉆桿；后傾的作用是使吊卡回位，最大后傾時使吊卡離鉆臺面更遠，可充分利用鉆柱進行鉆進。前傾角度為30°，后傾角度為50°。擺動的水平距離與吊環長度有關。回轉體的轉動是靠液壓馬達帶動大齒輪驅動的，由調速閥調節液壓馬達的轉速， 通常旋轉頭的轉速為8 10轉/分鐘。通過液壓系統的遠程控制，本系統很好的完成了自動抓放鉆桿、上/卸扣，井噴時遠程遙控內防噴器關閉鉆柱內通道，可用電機上/卸扣等管子自動處理的問題；并且本系統具有背鉗夾持范圍大，87mnT220mm;維護保養方便，結構簡單，便于拆裝，更換鉗牙方便；可以上下滑動，能夠沿扭矩梁向上滑動，可以方便的拆卸轉換接頭及手動和遙控ΙΒ0Ρ，吊環的擺動幅度大，前傾角度為30°，后傾角度為50° ;可根據要求的水平距離更換不同長度的吊環。本發明的有益效果是，可以方便的、安全的、高效的完成石油鉆井的起下鉆作業服務；從而有效地解決了石油鉆井過程中的自動抓放鉆桿、上/卸扣，井嗔時遠程遙控內防嗔器關閉鉆柱內通道，可以在任意高度用電機上/卸扣等功能的問題。


下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
圖I為本發明的主體結構圖。
圖2為本發明的主體結構左視圖。
圖3為本發明中扭矩臂總成的主體組裝結構圖。
圖4為本發明中背鉗總成的主體結構圖。
圖5為本發明中背鉗總成的主體結構左視圖。
圖6為圖5的C-C剖視圖。
圖7為圖6的A部分詳細放大圖。
圖8為圖6的B部分詳細放大圖。
圖9為本發明中防噴器總成的主體組裝結構圖。
圖10為本發明中傾斜機構的主體結構圖。
圖11為本發明中傾斜機構的主體結構左視圖。
圖12為本發明中回轉總成的主體結構圖。
圖13為本發明中回轉總成的主體結構左視圖。
圖14為圖12的A-A剖視圖。
圖15為圖14的I部分詳細放大圖。
圖中I為扭矩臂總成、2為背鉗總成、3為防噴器總成、4為傾斜機構、5為回轉總
成、6為液動吊卡、7為液壓管匯、8為扭矩梁、9為螺母、10為銷釘、11為銷軸、12為螺栓、13 為彈簧、14為彈簧立柱、15為螺栓、16為墊圈、17為螺栓、18為開口銷、19為螺母、20為底板、21為間隔環1、22為間隔環2、23為間隔環3、24為背鉗懸掛架、25為銷軸、26為銅套、 27為螺母、28為墊圈、29為滾軸、30為黃油嘴、31為IBOP傾斜支架、32為銅套、33為開口銷、34為螺母、35為IBOP執行液缸、36為液缸固定銷、37為銅套、38為耳軸套、39為墊片、 40為安全銷、41管線配套彎頭、42為背鉗定位桿、43為鉗頭液缸缸體、44為鉗頭大門、45為活塞、46為缸蓋、47為門銷、48為環形擋圈、49為活塞密封、50為防塵圈、51為頂塞、52為背鉗閥匯總成、53為黃油嘴、54為固定板、55為扶正套、56為彈簧、57為鉗頭總成、58為喇叭口總成、59為鍵、60為螺栓、61為螺栓、62為螺母、63為墊片、64為開口銷、65為螺栓、66 為墊片、67為螺栓、68為放松裝置、69為IBOP執行套、70為上防噴器總成、71為下防噴器總成、72為保護接頭、73為傾斜鄂固定銷、74為傾斜鄂、75為吊環、76為U形螺栓、77為夾板、78為連桿、79為連桿、80為連接銷、81為傾斜液缸、82為傾斜液缸固定銷、83為U形夾、 84為U形夾固定銷、85為固定板、86為銅套、87為直角彎頭、88為銷軸、89為回轉體、90為軸體、91為回轉齒輪、92為活塞環、93為卡簧、94為回轉轉密封圈95為O形圈、96為減磨襯環、97為防塵密封圈、98為回轉密封圈、99為O形圈、100為鼠洞位置調節板、101為安全擋板、102為螺栓、103為墊圈、104為開口銷、105為雙頭螺柱、106銅套。
具體實施例方式頂驅管子自動處理器總成，包括扭矩臂總成I、背鉗總成2、防噴器總成3、傾斜機構4、回轉體總成5、液動吊卡6、液壓管匯7，回轉體總成5的上端與齒輪箱相接，獨立于主軸運動；扭矩臂總成I、背鉗總成2、防噴器總成3、傾斜機構4、液動吊卡6、液壓管匯7懸掛于旋轉頭下，與旋轉頭一起做順時針、逆時針方向運動。扭矩臂總成I包括扭矩梁8、螺母9和34、銷釘10、銷軸11和25、螺栓12、15和 17、彈簧13、彈簧立柱14、墊圈16和28、開口銷18和33、螺母19、底板20、間隔環I 21、間隔環II 22、間隔環III 23、背鉗懸掛架24、銅套26、32和37、滾軸27和29、黃油嘴30、IBOP傾斜支架31、IB0P液缸35、液缸固定銷36、耳軸套38、安全銷40、管線配套彎頭41、背鉗定位桿42。扭矩梁8上端兩邊的加厚部分兩孔為銷軸孔，連接到回轉總成5的背面下端，兩銷孔同軸，其四個相關端面平行；扭矩梁8下端連接背鉗總成2，以銷軸11為中心做相應擺動；背鉗定位桿42可將背鉗總成2固定在扭矩臂總成的I三個相應位置，方便上防噴器70、 下防噴器71、鉆桿的上卸扣，背鉗定位桿42通過螺母9、安全銷40固定在扭矩梁8上；背鉗懸掛架24、底板20、間隔環I 21、間隔環II 22、間隔環III 23、銷軸11、螺栓12、彈簧13、彈簧立柱14、開口銷18、螺母19組成背鉗總成2的懸掛系統，背鉗懸掛架24是通過銷軸11、螺栓12與彈簧13、彈簧立柱14連為一體，底板20上有多個間隔環，底板20使用螺栓17、墊片16固定在扭矩梁8的下端面上；ΙΒ0Ρ執行機構包括IBOP傾斜支架31、銷軸25、銅套26、 滾軸29、螺母27、墊圈28、黃油嘴30、開口銷33、IBOP液缸35、液缸固定銷36、耳軸套38， IBOP液缸35底部左右兩端帶有轉動軸，兩個轉動軸連接兩個耳軸套38，耳軸套38內部襯有銅套26，兩個耳軸套38固定在扭矩梁8相應的兩孔內，同軸，固定耳軸套38的兩孔和扭矩梁8上端的兩銷軸孔平行；ΙΒ0Ρ液缸35的活塞桿帶有U形臂，與IBOP傾斜支架31用銷軸25連接，IBOP傾斜支架31的銷軸孔內襯有銅套32 ；ΙΒ0Ρ傾斜支架31采用兩倒U形式的結構；兩倒U形的連接處為IBOP液缸35活塞桿連接點；ΙΒ0Ρ傾斜支架31小U型的兩臂用銷軸25連接到扭矩梁8相應的銷軸處，用銷軸25、螺母34、開口銷33固定；ΙΒ0Ρ傾斜支架31小U型的兩臂上的銷軸孔內襯銅套26，IBOP傾斜支架31小U型的兩臂兩銷軸孔及扭矩梁8上相應兩孔的同軸，此連接點為固定旋轉點；ΙΒ0Ρ傾斜支架31大U型的兩臂連接滾軸29、螺母27、墊圈28，滾軸29上安裝有黃油嘴30，黃油嘴30潤滑滾軸29用；兩滾軸29 同軸，滾軸29連接到IBOP執行套內；扭矩臂總成I上的扭矩梁8上端與回轉總成5相連的銷軸連接IBOP液缸轉動軸的銷軸孔、連接IBOP液缸活塞桿的銷軸孔；ΙΒ0Ρ傾斜支架31小
9U型的兩臂的銷軸孔；ΙΒ0Ρ傾斜支架31大U型的兩臂連接滾軸孔的各銷軸孔平行。扭矩梁8為箱體式結構，最大承受100000牛·米的扭矩力。調整背鉗在扭矩臂的位置時使兩彈簧13同時受力；背鉗總成2的重量通過彈簧 13作用在底板20上。底板20上有多個間隔環，可相應調整背鉗總成2的上下位置。背鉗總成2包括鉗頭液缸缸體43、鉗頭大門44、活塞45、缸蓋46、門銷47、環形擋圈48、活塞密封49、防塵圈50、頂塞51、背鉗閥匯總成52、黃油嘴53、固定板54、扶正套55、 彈簧56、鉗頭總成57、喇叭口總成58、鍵59、螺栓60、61和65、螺母62、墊片63和66、開口銷64。鉗頭液缸缸體43 —端帶有方孔，內穿過扭矩梁8，可在扭矩梁8上下運動，鉗頭液缸缸體43有一階梯圓孔，較小孔處有兩道密封圈，安裝防漏活塞密封49和防塵圈50，安裝較大孔上有一道弧形槽安裝環形擋圈48，頂塞51與鉗頭液缸缸體43 —起壓入缸體；鉗頭液缸缸體43與鉗頭大門44通過兩個門銷47連接，門銷47的一端裝有黃油嘴53，門銷47 上有多處潤滑出油孔門銷47的另一端帶有定位槽，通過固定板54將門銷47、鉗頭液缸缸體 43、鉗頭大門44固定在一起，門銷47上有兩螺栓孔，鉗頭總成57利用螺栓65、墊片66、鍵 59安裝在鉗頭大門44的U形槽內；活塞45裝在鉗頭液缸缸體43內，活塞45大頭處通過安裝在活塞45上的頂塞51進行密封，且通過安裝在鉗頭液缸缸體43上的環形擋圈48進行一端限位，另一端是階梯孔限位；活塞45另一端的活塞密封49及防塵圈50安裝在鉗頭液缸缸體43的較小孔體上；另一個鉗頭總成57利用螺栓65、墊片66、鍵59安裝在活塞45 的小端端面上，與鉗頭大門44上的鉗頭總成57形成一個環形體；背鉗閥匯總52成安裝在鉗頭液缸缸體43的上方；扶正套55、彈簧56、螺栓60、螺母62、墊片63、開口銷64組成扶正系統，安裝在背鉗的上部，扶正套55分為前后扶正套，分別安裝在鉗頭液缸缸體43和鉗頭大門44上；喇叭口總成58安裝在背鉗的下部，分前后兩部分，分別安裝在鉗頭液缸缸體 43和鉗頭大門44上。鉗頭液缸缸體43與鉗頭大門44均為鑄鋼件，起外部支撐、連接作用。鉗頭液缸缸體43較大孔上的環形擋圈48，為缸蓋限位。門銷47上的兩螺栓孔，其中一個安裝鉸制孔螺栓61，并利用此螺栓61定位，將固定板54做一定旋轉，旋出定位槽。活塞45的伸縮夾固住鉆桿，防轉力矩達到最低為100000牛·米。背鉗不工作時，利用螺栓61、螺母62給彈簧56的預緊力將前后扶正環套抱緊保護接頭，使背鉗鉗牙和鉆桿保持一定的間隙，以防鉗牙碰到鉆桿。防噴器總成3由上防噴器總成70、下防噴器總成71、保護接頭72依次從上向下螺紋連接，上防噴器總成70連接IBOP執行裝置，IBOP執行套69與IBOP支架31連接，利用 IBOP液缸35的伸縮來自動開、關上防噴器總成70 ;下防噴器總成71為手動控制開、關。傾斜機構4包括傾斜鄂固定銷73、傾斜鄂74、吊環75、U形螺栓76、夾板77、連桿 78和79、連接銷80、傾斜液缸81、傾斜液缸固定銷82、U形夾83、U形夾固定銷84、固定板 85、銅套86、直角彎頭87、銷軸88。傾斜鄂74通過傾斜鄂固定銷73與回轉體89連接，傾斜鄂74傾斜鄂固定銷73為軸線轉動，傾斜鄂固定銷73通過固定板85將其固定在回轉體89的支撐臂上，固定銷孔同軸；傾斜液缸81的底座通過銷軸88與回轉體89的連接臂連接，以此為軸線，傾斜液缸81 可以擺動，連接銷軸88同軸；傾斜液缸81的活塞缸前端帶螺紋連接U形夾83，并用U形夾固定銷84固定，U形夾83連接傾斜鄂74中間部位的掛耳，掛耳孔中襯有銅套86，掛耳連接 U形夾83用銷孔同軸；傾斜液缸81的油孔帶有管線專用的直角彎頭87 ;傾斜鄂74的大U 形臂與連桿I 78、連桿I 78與連桿II 79、連桿II 79與夾板77的連接均用連接銷80連接， 并用螺栓、開口銷固定，連接銷孔同軸；夾板77與吊環75通過U形螺栓76固定在一起；吊環75的一端掛在回轉體89的承載壁上,另一端掛接液動吊卡6。傾斜鄂74固定銷孔、傾斜液缸81固定銷孔、掛耳連接U形夾83用銷孔、傾斜鄂74 的大U形臂與連桿I 78連接銷孔平行。回轉總成包括回轉體89、軸體90、回轉齒輪91、活塞環92、卡簧93、回轉密封圈94 和95、0形圈95和99、減磨襯環96、防塵密封圈97、鼠洞位置調節板100、安全擋板101、螺栓102、墊圈103、開口銷104、雙頭螺柱105、銅套106。回轉體89通過其承載軸體90與齒輪箱體用螺栓102連接，回轉齒輪91與回轉體 89用螺栓102、墊圈103連接，內有O形圈95 ;回轉體89通過上、下減磨襯環96對承載軸體90扶正；回轉體89通過回轉密封圈94、減磨襯環96、防塵密封圈97在軸體90上旋轉； 活塞環92安裝在軸體90上，內接O形圈99 ;活塞環92與回轉體89通過回轉密封圈95連接；軸體90上加工有十道軸向深淺不一的深孔形油道，每道油道有兩個徑向孔，上端的徑向孔連接特制的管線接頭，下端徑向孔根據不同的深度連接回轉體89中的回轉油道，油路密封；回轉體浮動油道通過回轉體89、軸體90、活塞環92、回轉齒輪91、O形圈95、O形圈99 形成的密閉壓力油空間；鼠洞位置調節板100通過銅套106、雙頭螺柱105等固定在回轉體 89上，鼠洞位置調節板100以雙頭螺柱105定位通過銅套106做一定的轉動，鼠洞位置調節板100的一端帶有調整螺栓102 ;安全擋板101用螺栓102、螺母、墊圈固定在回轉體89的承載臂上；活塞環92與承載軸體90的連接為過盈配合，過盈量為O. 15-0. 2mm,承載軸體90 與回轉體89連接處要鍍硬鉻處理，表面粗糙度要求高，活塞環92外表面與回轉體89連接處鍍硬鉻處理，表面粗糙度要求高。十道安裝在回轉體89的回轉密封圈94與軸體92、回轉體89形成了道可密閉的旋轉空間，通過回轉體89上安裝的特制接頭與其功能件的管線連接，共完成吊環前傾、吊環后傾、吊環復位、背鉗夾緊、背鉗松開、防噴器開、防噴器關、液動吊卡開門、液動吊卡閉門功倉泛。根據鼠洞的位置調整螺栓102的伸出長短，來確定吊環75傾斜的位置。液動吊卡6由回轉體89的兩根油管控制；吊環75中心距開檔大，中心孔于鉆桿保
持垂直平衡。液壓管匯7，包括傾斜閥匯、背鉗閥匯、連接執行件的管線；傾斜閥匯的功能是連接傾斜液缸81的前后腔油路，當吊環75執行前傾或后傾功能時，可以提供IOMpa以上的背壓，控制液缸的伸縮速度；當吊環75執行浮動功能時，控制液缸的前后腔與油箱相通，可使吊環75回到中位；背鉗閥匯總成52主要是連接背鉗夾緊缸的前后腔，夾緊時，可使前腔的油補回后腔，快速夾緊；正常狀態可使前腔保持4Mpa的壓力；連接執行件的管線就是完成的管子自動處理功能的油路，包括吊環前傾、吊環后傾、吊環復位、背鉗夾緊、背鉗松開、防噴器開、防噴器關、液動吊卡開門、液動吊卡閉門。
權利要求
1.頂驅管子自動處理器總成，包括扭矩臂總成、背鉗總成、防噴器總成、傾斜機構、回轉體總成、液動吊卡、液壓管匯，其特征在于回轉體總成的上端與齒輪箱相接，獨立于主軸運動；扭矩臂總成、背鉗總成、防噴器總成、傾斜機構、液動吊卡、液壓管匯懸掛于旋轉頭下，與旋轉頭一起做順時針、逆時針方向運動。
2.根據權利要求I所述的頂驅管子自動處理器總成，其特征在于扭矩臂總成包括扭矩梁、螺母和、銷釘、銷軸和、螺栓、和、彈簧、彈簧立柱、墊圈和、開口銷和、螺母、底板、間隔環I、間隔環II、間隔環III、背鉗懸掛架、銅套、和、滾軸和、黃油嘴、IBOP傾斜支架、IBOP液缸、液缸固定銷、耳軸套、安全銷、管線配套彎頭、背鉗定位桿；扭矩梁上端兩邊的加厚部分兩孔為銷軸孔，連接到回轉總成的背面下端，兩銷孔同軸，其四個相關端面平行；扭矩梁下端連接背鉗總成，以銷軸為中心做相應擺動；背鉗定位桿可將背鉗總成固定在扭矩臂總成的三個相應位置，方便上防噴器、下防噴器、鉆桿的上卸扣，背鉗定位桿通過螺母、安全銷固定在扭矩梁上；背鉗懸掛架、底板、間隔環I、間隔環II、間隔環III、銷軸、螺栓、彈簧、彈簧立柱、開口銷、螺母組成背鉗總成的懸掛系統，背鉗懸掛架是通過銷軸、螺栓與彈簧、彈簧立柱連為一體，底板上有多個間隔環，底板使用螺栓、墊片固定在扭矩梁的下端面上；IBOP執行機構包括IBOP傾斜支架、銷軸、銅套、滾軸、螺母、墊圈、黃油嘴、開口銷、IBOP液缸、液缸固定銷、耳軸套，IBOP液缸底部左右兩端帶有轉動軸，兩個轉動軸連接兩個耳軸套，耳軸套內部襯有銅套，兩個耳軸套固定在扭矩梁相應的兩孔內，同軸，固定耳軸套的兩孔和扭矩梁上端的兩銷軸孔平行；ΙΒ0Ρ液缸的活塞桿帶有U形臂，與IBOP傾斜支架用銷軸連接，IBOP傾斜支架的銷軸孔內襯有銅套；ΙΒ0Ρ傾斜支架采用兩倒U形式的結構；兩倒U形的連接處為 IBOP液缸活塞桿連接點；ΙΒ0Ρ傾斜支架小U型的兩臂用銷軸連接到扭矩梁相應的銷軸處， 用銷軸、螺母、開口銷固定；ΙΒ0Ρ傾斜支架小U型的兩臂上的銷軸孔內襯銅套，IBOP傾斜支架小U型的兩臂兩銷軸孔及扭矩梁上相應兩孔的同軸，此連接點為固定旋轉點；ΙΒ0Ρ傾斜支架大U型的兩臂連接滾軸、螺母、墊圈,滾軸上安裝有黃油嘴,黃油嘴潤滑滾軸用；兩滾軸同軸，滾軸連接到IBOP執行套內；扭矩臂總成上的扭矩梁上端與回轉總成相連的銷軸連接 IBOP液缸轉動軸的銷軸孔、連接IBOP液缸活塞桿的銷軸孔；ΙΒ0Ρ傾斜支架小U型的兩臂的銷軸孔；ΙΒ0Ρ傾斜支架大U型的兩臂連接滾軸孔的各銷軸孔平行。
3.根據權利要求I和2所述的頂驅管子自動處理器總成，其特征在于扭矩梁為箱體式結構，最大承受牛·米的扭矩力。
4.根據權利要求I和2所述的頂驅管子自動處理器總成，其特征在于調整背鉗在扭矩臂的位置時使兩彈簧同時受力；背鉗總成的重量通過彈簧作用在底板上。
5.根據權利要求I和2所述的頂驅管子自動處理器總成，其特征在于底板上有多個間隔環，可相應調整背鉗總成的上下位置。
6.根據權利要求I所述的頂驅管子自動處理器總成，其特征在于背鉗總成包括鉗頭液缸缸體、鉗頭大門、活塞、缸蓋、門銷、環形擋圈、活塞密封、防塵圈、頂塞、背鉗閥匯總成、 黃油嘴、固定板、扶正套、彈簧、鉗頭總成、喇叭口總成、鍵、螺栓、和、螺母、墊片和、開口銷； 鉗頭液缸缸體一端帶有方孔，內穿過扭矩梁，可在扭矩梁上下運動，鉗頭液缸缸體有一階梯圓孔，較小孔處有兩道密封圈，安裝防漏活塞密封和防塵圈，安裝較大孔上有一道弧形槽安裝環形擋圈，頂塞與鉗頭液缸缸體一起壓入缸體；鉗頭液缸缸體與鉗頭大門通過兩個門銷連接，門銷的一端裝有黃油嘴，門銷上有多處潤滑出油孔門銷的另一端帶有定位槽，通過固定板將門銷、鉗頭液缸缸體、鉗頭大門固定在一起，門銷上有兩螺栓孔，鉗頭總成利用螺栓、 墊片、鍵安裝在鉗頭大門的U形槽內；活塞裝在鉗頭液缸缸體內，活塞大頭處通過安裝在活塞上的頂塞進行密封，且通過安裝在鉗頭液缸缸體上的環形擋圈進行一端限位，另一端是階梯孔限位；活塞另一端的活塞密封及防塵圈安裝在鉗頭液缸缸體的較小孔體上；另一個鉗頭總成利用螺栓、墊片、鍵安裝在活塞的小端端面上，與鉗頭大門上的鉗頭總成形成一個環形體；背鉗閥匯總成安裝在鉗頭液缸缸體的上方；扶正套、彈簧、螺栓、螺母、墊片、開口銷組成扶正系統，安裝在背鉗的上部，扶正套分為前后扶正套，分別安裝在鉗頭液缸缸體和鉗頭大門上；喇叭口總成安裝在背鉗的下部，分前后兩部分，分別安裝在鉗頭液缸缸體和鉗頭大門上。
7.根據權利要求I和6所述的頂驅管子自動處理器總成，其特征在于鉗頭液缸缸體與鉗頭大門均為鑄鋼件，起外部支撐、連接作用。
8.根據權利要求I和6所述的頂驅管子自動處理器總成，其特征在于鉗頭液缸缸體較大孔上的環形擋圈，為缸蓋限位。
9.根據權利要求I和6所述的頂驅管子自動處理器總成，其特征在于門銷上的兩螺栓孔，其中一個安裝鉸制孔螺栓，并利用此螺栓定位，將固定板做一定旋轉，旋出定位槽。
10.根據權利要求I和6所述的頂驅管子自動處理器總成，其特征在于活塞的伸縮夾固住鉆桿，防轉力矩達到最低為牛·米。
11.根據權利要求I和6所述的頂驅管子自動處理器總成，其特征在于背鉗不工作時，利用螺栓、螺母給彈簧的預緊力將前后扶正環套抱緊保護接頭，使背鉗鉗牙和鉆桿保持一定的間隙，以防鉗牙碰到鉆桿。
12.根據權利要求I所述的頂驅管子自動處理器總成，其特征在于防噴器總成由上防噴器總成、下防噴器總成、保護接頭依次從上向下螺紋連接，上防噴器總成連接IBOP執行裝置，IBOP執行套與IBOP支架連接，利用IBOP液缸的伸縮來自動開、關上防噴器總成；下防噴器總成為手動控制開、關。
13.根據權利要求I所述的頂驅管子自動處理器總成，其特征在于傾斜機構包括傾斜鄂固定銷、傾斜鄂、吊環、U形螺栓、夾板、連桿和、連接銷、傾斜液缸、傾斜液缸固定銷、U形夾、U形夾固定銷、固定板、銅套、直角彎頭、銷軸；傾斜鄂通過傾斜鄂固定銷與回轉體連接， 傾斜鄂傾斜鄂固定銷為軸線轉動，傾斜鄂固定銷通過固定板將其固定在回轉體的支撐臂上，固定銷孔同軸；傾斜液缸的底座通過銷軸與回轉體的連接臂連接，以此為軸線，傾斜液缸可以擺動，連接銷軸同軸；傾斜液缸的活塞缸前端帶螺紋連接U形夾，并用U形夾固定銷固定，U形夾連接傾斜鄂中間部位的掛耳，掛耳孔中襯有銅套，掛耳連接U形夾用銷孔同軸； 傾斜液缸的油孔帶有管線專用的直角彎頭；傾斜鄂的大U形臂與連桿I、連桿I與連桿II、 連桿II與夾板的連接均用連接銷連接，并用螺栓、開口銷固定，連接銷孔同軸；夾板與吊環通過U形螺栓固定在一起；吊環的一端掛在回轉體的承載壁上，另一端掛接液動吊卡。
14.根據權利要求I和13所述的頂驅管子自動處理器總成，其特征在于傾斜鄂固定銷孔、傾斜液缸固定銷孔、掛耳連接U形夾用銷孔、傾斜鄂的大U形臂與連桿I連接銷孔平行。
15.根據權利要求I所述的頂驅管子自動處理器總成，其特征在于回轉總成包括回轉體、軸體、回轉齒輪、活塞環、卡簧、回轉密封圈和、O形圈和、減磨襯環、防塵密封圈、鼠洞位置調節板、安全擋板、螺栓、墊圈、開口銷、雙頭螺柱、銅套；回轉體通過其承載軸體與齒輪箱體用螺栓連接，回轉齒輪與回轉體用螺栓、墊圈連接，內有O形圈；回轉體通過上、下減磨襯環對承載軸體扶正；回轉體通過回轉密封圈、減磨襯環、防塵密封圈在軸體上旋轉；活塞環安裝在軸體上，內接O形圈；活塞環與回轉體通過回轉密封圈連接；軸體上加工有十道軸向深淺不一的深孔形油道，每道油道有兩個徑向孔，上端的徑向孔連接特制的管線接頭，下端徑向孔根據不同的深度連接回轉體中的回轉油道，油路密封；回轉體浮動油道通過回轉體、軸體、活塞環、回轉齒輪、O形圈、O形圈形成的密閉壓力油空間；鼠洞位置調節板通過銅套、雙頭螺柱等固定在回轉體上，鼠洞位置調節板以雙頭螺柱定位通過銅套做一定的轉動， 鼠洞位置調節板的一端帶有調整螺栓；安全擋板用螺栓、螺母、墊圈固定在回轉體的承載臂上；活塞環與承載軸體的連接為過盈配合，過盈量為.承載軸體與回轉體連接處要鍍硬鉻處理，表面粗糙度要求高，活塞環外表面與回轉體連接處鍍硬鉻處理，表面粗糙度要求聞。
16.根據權利要求I和15所述的頂驅管子自動處理器總成，其特征在于十道安裝在回轉體的回轉密封圈與軸體、回轉體形成了道可密閉的旋轉空間，通過回轉體上安裝的特制接頭與其功能件的管線連接，共完成吊環前傾、吊環后傾、吊環復位、背鉗夾緊、背鉗松開、防噴器開、防噴器關、液動吊卡開門、液動吊卡閉門功能。
17.根據權利要求I和15所述的頂驅管子自動處理器總成，其特征在于根據鼠洞的位置調整螺栓的伸出長短，來確定吊環傾斜的位置。
18.根據權利要求I和15所述的頂驅管子自動處理器總成，其特征在于液動吊卡由回轉體的兩根油管控制；吊環中心距開檔大，中心孔于鉆桿保持垂直平衡。
19.根據權利要求I所述的頂驅管子自動處理器總成，其特征在于液壓管匯，包括傾斜閥匯、背鉗閥匯、連接執行件的管線；傾斜閥匯的功能是連接傾斜液缸的前后腔油路，當吊環執行前傾或后傾功能時，可以提供Mpa以上的背壓，控制液缸的伸縮速度；當吊環執行浮動功能時，控制液缸的前后腔與油箱相通，可使吊環回到中位；背鉗閥匯總成主要是連接背鉗夾緊缸的前后腔，夾緊時，可使前腔的油補回后腔，快速夾緊；正常狀態可使前腔保持Mpa的壓力；連接執行件的管線就是完成的管子自動處理功能的油路，包括吊環前傾、 吊環后傾、吊環復位、背鉗夾緊、背鉗松開、防噴器開、防噴器關、液動吊卡開門、液動吊卡閉門。
全文摘要
本發明提供一種頂驅管子自動處理器總成，包括扭矩臂總成、背鉗總成、防噴器總成、傾斜機構、回轉體總成、液動吊卡、液壓管匯，其特征在于回轉體總成的上端與齒輪箱相接，獨立于主軸運動；扭矩臂總成、背鉗總成、防噴器總成、傾斜機構、液動吊卡、液壓管匯懸掛于旋轉頭下，與旋轉頭一起做順時針、逆時針方向運動，可以方便的、安全的、高效的完成石油鉆井的起下鉆作業服務；從而有效地解決了石油鉆井過程中的自動抓放鉆桿、上/卸扣，井噴時遠程遙控內防噴器關閉鉆柱內通道，可以在任意高度用電機上/卸扣等功能的問題。
文檔編號E21B19/14GK102606091SQ20121000391
公開日2012年7月25日 申請日期2012年1月9日 優先權日2012年1月9日
發明者李曉明 申請人:天津勝利石油裝備有限公司