一種立根夾持裝置及夾持方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于夾持管具的夾具的技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種立根夾持裝置及夾持方法。
【背景技術(shù)】
[0002]能源為一個國家的發(fā)展提供動力，隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，我國對能源的需求逐漸加大，成為石油天然氣的消耗大國。2014年，我國石油對外依存度接達59.5%，天然氣對外依存度達到32.2%。較高的對外依存度使得我國的能源安全受到威脅，加大我國能源開發(fā)力度在一定程度上能緩解能源壓力，但需要高科技、高效率的石油鉆采裝備。
[0003]我國石油天然氣資源儲量大，但缺乏高效的開采設(shè)備。我國陸地鉆井行業(yè)對新的鉆井設(shè)備采用比較謹(jǐn)慎，由于陸地國產(chǎn)先進鉆機及其配套裝備發(fā)展緩慢，而國外新的鉆井裝備價格昂貴，因此國內(nèi)大多數(shù)的鉆井服務(wù)公司不愿意率先嘗試新技術(shù)，而是讓其他公司先用，根據(jù)使用結(jié)果的好壞再決定是否使用。這種謹(jǐn)慎的行為不僅造成了我國石油裝備的發(fā)展緩慢，也降低了石油天然氣的開采效率。近幾年，由于各公司逐步意識到自動化鉆井的潛在效益是巨大的，包括確保鉆井安全，提高鉆井效率，減少鉆井周期，提高鉆井經(jīng)濟性等，自動化鉆井裝備的需求趨勢日益加大。我國陸地自動化鉆井發(fā)展緩慢，部分鉆井公司還在用傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)盤鉆井。由于可編程控制器(PLC)在鉆機上的推廣和鐵鉆工、自動吊卡，頂驅(qū)等先進設(shè)備的使用使得現(xiàn)代鉆機自動化程度更高。電子司鉆具備的鉆井監(jiān)控系統(tǒng)、一體化鉆井儀表、防碰系統(tǒng)等是自動化鉆井的重要組成因素，其隨后發(fā)展的現(xiàn)場無線通訊、有毒氣體檢測、液電氣一體化和人機界面控制的電子司鉆是自動鉆機的趨勢。頂部驅(qū)動技術(shù)是石油鉆機重大變革之一，其不僅節(jié)省接單根時間，提高鉆井安全，提高生產(chǎn)效率，還具有倒劃眼防止卡鉆的功能，在定向鉆井過程中，可以大幅度地減少起鉆總時間。
[0004]目前，管具的夾持采用自動排管系統(tǒng)中的夾持機構(gòu)來將管具轉(zhuǎn)移到鉆臺面上，而這種管具夾持機構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，夾持力無法控制，導(dǎo)致很容易將被夾持的管具夾傷，最終影響管具的使用壽命。最終只有更換新的管具，這無疑是增大了成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、自動化程度高、能夠?qū)Σ煌軓降牧⒏M行夾持、有效避免立根被夾損的立根夾持裝置及夾持方法。
[0006]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):一種立根夾持裝置，它包括夾持油缸、伺服馬達、夾具本體、左鉗體、右鉗體、限位擋環(huán)、拉伸彈簧、壓力傳感器A、銷軸和緩沖層組成，夾具本體的左端部設(shè)置有法蘭盤，伺服馬達設(shè)置于法蘭盤的端面上且其輸出端與法蘭盤連接，銷軸垂直于夾具本體且固定于夾具本體的右端部，銷軸上鉸接有交叉設(shè)置的左鉗體和右鉗體，左鉗體和右鉗體的尾柄均設(shè)置于夾具本體內(nèi)，左鉗體和右鉗體的工作端均設(shè)置于夾具本體的外部，左鉗體和右鉗體的工作端均設(shè)置有圓形槽，兩個圓形槽的表面均設(shè)置有緩沖層，左鉗體和右鉗體的圓形槽上均設(shè)置有V型槽，兩個V型槽內(nèi)均設(shè)置有壓力傳感器A，所述的夾持油缸設(shè)置于夾具本體內(nèi)且固定安裝于法蘭盤上，夾持油缸的活塞桿上鉸接有交叉設(shè)置的連桿I和連桿II，連桿II與左鉗體的尾柄鉸接，連桿I與右鉗體的尾柄鉸接，所述的拉伸彈簧設(shè)置于左鉗體和右鉗體的工作端之間，拉伸彈簧上設(shè)置有限位擋環(huán)，限位擋環(huán)上設(shè)置有弧形凹槽，弧形凹槽內(nèi)設(shè)置有壓力傳感器B;它還包括計算機和與計算機連接的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，所述的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器與壓力傳感器A和壓力傳感器B連接，所述的計算機與伺服馬達和夾持油缸連接。
[0007]所述的連桿I與連桿II關(guān)于銷軸對稱設(shè)置。
[0008]所述的夾具本體的內(nèi)壁上設(shè)置有兩個滑軌。
[0009]所述的連桿I與右鉗體之間的鉸接處、連桿II與左鉗體之間的鉸接處均安裝有活動輪，所述的兩個活動輪分別安裝于滑軌內(nèi)。
[0010]所述的兩個滑軌關(guān)于銷軸對稱設(shè)置。
[0011]所述的緩沖層為橡膠墊。
[0012]所述的夾具本體為筒狀。
[0013]—種立根夾持裝置的夾持方法，它包括以下步驟:
51、移動夾具本體使左鉗體與右鉗體工作端形成的區(qū)域朝向立根，當(dāng)立根的外表面抵靠在壓力傳感器B上時，壓力傳感器B立即將壓力信號傳遞給數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器；
52、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器將壓力信號傳遞給電信號傳遞給計算機，計算機控制夾持油缸的活塞桿縮回，夾持油缸經(jīng)連桿I和連桿II驅(qū)動左鉗體和右鉗體的工作端閉合，兩個緩沖層朝向立根運動；
53、當(dāng)左鉗體和右鉗體的工作端在合攏過程中，兩個壓力傳感器A將壓力信號通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為電信號傳遞給計算機，操作人員通過在計算機上實時監(jiān)測立根上的受力大小，操作人員根據(jù)受力大小調(diào)整夾持油缸輸出力的大小，進而保證立根安全的被夾持在左鉗體和右鉗體之間，從而實現(xiàn)了立根的夾持。
[0014]本發(fā)明具有以下優(yōu)點:(I)本發(fā)明的左、右鉗體與緩沖層之間均設(shè)置有壓力傳感器A，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器與兩個壓力傳感器A連接，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器與計算機連接，當(dāng)立根受力時壓力信號經(jīng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為電信號傳遞給計算機，操作人員可在計算機上實時監(jiān)測立根上的受力大小，根據(jù)受力大小調(diào)整夾持油缸輸出力的大小，因此很好的保護了立根，進一步的避免了立根的夾傷。(2)本發(fā)明的夾具本體的左端部設(shè)置有法蘭盤，伺服馬達設(shè)置于法蘭盤的端面上且其輸出端與法蘭盤連接，伺服馬達能夠帶動法蘭盤做360°的轉(zhuǎn)動，從而使被夾持的立根處于水平狀態(tài)，以將立根放置于地面上。(3)本發(fā)明的左鉗體和右鉗體的工作端均設(shè)置有圓形槽，兩個圓形槽的表面設(shè)置有緩沖層，當(dāng)立根被夾持在兩個緩沖層之間時，緩沖層能夠有效避免在夾緊立根時由于立根受力不均勻出現(xiàn)立根擠壓變形的現(xiàn)象。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為圖1的A-A剖視圖；
圖3為圖2的B向視圖；
圖4為本發(fā)明的左鉗體的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5為本發(fā)明的限位擋環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6為圖5的右視圖；
圖7為本發(fā)明的工作示意圖；
圖中，1-夾持油缸，2-伺服馬達，3-夾具本體，4-左鉗體，5-右鉗體，6-限位擋環(huán)，7-拉伸彈簧，8-壓力傳感器A，9-銷軸，10-緩沖層，11-法蘭盤，12-圓形槽，13-V型槽，14-弧形凹槽，15-計算機，16-數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，17-滑軌，18-活動輪，19-壓力傳感器B，20-連桿I，21-連桿II，22-立根。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的描述，本發(fā)明的保護范圍不局限于以下所述: 如圖1-6所示，一種立根夾持裝置，它包括夾持油缸1、伺服馬達2、夾具本體3、左鉗體4、
右鉗體5、限位擋環(huán)6、拉伸彈簧7、壓力傳感器AS、銷軸9和緩沖層10組成，夾具本體3為筒狀，夾具本體3的左端部設(shè)置有法蘭盤11，伺服馬達2設(shè)置于法蘭盤11的端面上且其輸出端與法蘭盤11連接，銷軸9垂直于夾具本體3且固定于夾具本體3的右端部，銷軸9上鉸接有交叉設(shè)置的左鉗體4和右鉗體5，左鉗體4和右鉗體5的尾柄均設(shè)置于夾具本體3內(nèi)，左鉗體4和右鉗體5的工作端均設(shè)置于夾具本體3的外部，左鉗體4和右鉗體5的工作端均設(shè)置有圓形槽12，兩個圓形槽12的表面均設(shè)置有緩沖層10，緩沖層10為橡膠墊，左鉗體4和右鉗體5的圓形槽12上均設(shè)置有V型槽13，兩個V型槽13內(nèi)均設(shè)置有壓力傳感器AS。
[0017]如圖2所示，夾持油缸I設(shè)置于夾具本體3內(nèi)且固定安裝于法蘭盤11上，夾持油缸I的活塞桿上鉸接有交叉設(shè)置的連桿120和連桿1121，連桿120與連桿1121關(guān)于銷軸9對稱設(shè)