CN106121565B - 卸扣装置和钻机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种卸扣装置和钻机。卸扣装置用于对钻机的钻进结构中螺纹配合的第一旋拧段和第二旋拧段执行上扣操作和/或卸扣操作，包括：卸扣机构，具有工作位置和收回位置，在工作位置，卸扣机构靠近钻进结构并能够执行上扣操作和/或卸扣操作，在收回位置，卸扣机构相对于工作位置远离钻进结构；移位机构，与卸扣机构驱动连接，用于驱动卸扣机构在工作位置和收回位置之间切换。该卸扣装置能够提高上扣操作和/或卸扣操作的工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及钻机领域，特别涉及一种卸扣装置和钻机。
背景技术
卸扣装置是钻机起下钻时重要的功能模块，卸扣装置的设置目的是执行松开钻进结构如钻杆中螺纹配合的两个旋拧段的卸扣操作。卸扣操作是所需要的卸扣扭矩很大，一般要大于顶驱动力头回转扭矩的2-3倍。
钻进结构常用的卸扣方式有垫叉和液压卸扣大钳配合的方式。对钻进结构执行卸扣操作时，需要把垫叉放到工作台上，卡住钻进结构，然后把液压管钳摆到钻进结构的相应位置，卡住钻进结构，由液压油缸推动管钳完成卸扣。该卸扣方式需要依靠人力辅助，劳动强度大，夹紧力不稳定，需要多次反复卸扣。而且危险性较大，有时会发生管钳绷断的安全事故。
现有技术中，石油钻机上还利用铁钻工执行卸扣操作，铁钻工是专用卸扣装置，该装置自动化程度高，操作简单等优点。但该装置成本高，体积庞大，安装、拆卸、运输都十分麻烦。
发明内容
本发明的目的在于提供一种卸扣装置和钻机，该卸扣装置能够提高上扣操作和/或卸扣操作的工作效率。
本发明第一方面提供一种卸扣装置，用于对钻机的钻进结构中螺纹配合的第一旋拧段和第二旋拧段执行上扣操作和/或卸扣操作，所述卸扣装置包括：卸扣机构，具有工作位置和收回位置，在所述工作位置，所述卸扣机构靠近所述钻进结构并能够执行所述上扣操作和/或所述卸扣操作，在所述收回位置，所述卸扣机构相对于所述工作位置远离所述钻进结构；和，移位机构，与所述卸扣机构驱动连接，用于驱动所述卸扣机构在所述工作位置和所述收回位置之间切换。
优选地，所述卸扣机构包括：第一夹持机构，包括第一夹持部，在执行所述上扣操作和/或所述卸扣操作时，所述第一夹持部夹持所述第一旋拧段；第二夹持机构，包括第二夹持部，在执行所述上扣操作和/或所述卸扣操作时，所述第二夹持部夹持所述第二旋拧段；和，转动驱动机构，与所述第一夹持部和所述第二夹持部中至少一个夹持部驱动连接，在执行所述上扣操作和/或所述卸扣操作时，所述转动驱动机构控制该至少一个夹持部围绕所述钻进结构的中心轴线转动且控制所述第一夹持部和所述第二夹持部相对转动。
优选地，所述第一夹持部包括第一夹持主体和与所述第一夹持主体驱动连接的第一夹持驱动机构，所述第一夹持驱动机构控制所述第一夹持主体夹紧或放松所述第一旋拧段；和/或，所述第二夹持部包括第二夹持主体和与所述第二夹持主体驱动连接的第二夹持驱动机构，所述第二夹持驱动机构控制所述第二夹持主体夹紧或放松所述第二旋拧段。
优选地，所述第一夹持主体包括相对设置的两个第一夹持块，所述第一夹持驱动机构包括与所述两个第一夹持块分别对应驱动连接的两个第一夹持缸；和/或，所述第二夹持主体包括相对设置的两个第二夹持块，所述第二夹持驱动机构包括与所述两个第二夹持块分别对应驱动连接的两个第二夹持缸。
优选地，所述第一夹持机构还包括第一安装座，所述第一夹持部设置于所述第一安装座上；和/或，所述第二夹持机构还包括第二安装座，所述第二夹持部设置于所述第二安装座上。
优选地，所述转动驱动机构与所述第一安装座驱动连接，在执行所述上扣操作和/或所述卸扣操作时，所述转动驱动机构通过驱动所述第一安装座围绕所述钻进结构的中心轴线转动带动所述第一夹持部转动；和/或，所述转动驱动机构与所述第二安装座驱动连接，在执行所述上扣操作和/或所述卸扣操作时，所述转动驱动机构通过驱动所述第二安装座围绕所述中心轴线转动带动所述第二夹持部转动。
优选地，所述转动驱动机构包括与所述第一安装座驱动连接的第一转动驱动部，在执行所述上扣操作和/或所述卸扣操作时，所述第一转动驱动部驱动所述第一安装座围绕所述中心轴线转动；和/或，所述转动驱动机构包括与所述第二安装座驱动连接的第二转动驱动部，在执行所述上扣操作和/或所述卸扣操作时，所述第二转动驱动部驱动所述第二安装座围绕所述中心轴线转动。
优选地，所述第一转动驱动部包括分别与所述第一安装座驱动连接的两个第一转动驱动缸，所述两个第一转动驱动缸伸缩方向相反以共同驱动所述第一安装座围绕所述钻进结构的中心轴线沿第一转动方向转动和/或围绕所述中心轴线沿与所述第一转动方向相反的第二转动方向转动；和/或，所述第二转动驱动部包括分别与所述第二安装座驱动连接的两个第二转动驱动缸，所述两个第二转动驱动缸伸缩方向相反以驱动所述第二安装座围绕所述钻进结构的中心轴线沿第一转动方向转动和/或围绕所述中心轴线沿与所述第一转动方向相反的第二转动方向转动。
优选地，所述两个第一转动驱动缸可转动地设置于所述第二安装座上；和/或，所述两个第二转动驱动缸可转动地设置于所述第一安装座上。
优选地，所述卸扣机构还包括转动导向机构，所述转动导向机构用于限制所述第一夹持部与所述第二夹持部相对转动的转动路径。
优选地，所述转动导向机构包括：弧形滑轨，设置于所述第一夹持机构上；和，弧形滑道，设置于所述第二夹持机构上，所述弧形滑道与所述弧形滑轨同心设置且滑动配合。
优选地，所述弧形滑轨包括截面为工字形的工字轨道，所述工字轨道包括两段同轴且平行间隔设置的弧形板和同轴连接于两段所述弧形板之间的弧柱形板；所述弧形滑道包括第一弧形滑槽体和第二弧形滑槽体，所述第一弧形滑槽体同轴间隔设置于所述第二弧形滑槽体的径向外侧，所述第一弧形滑槽体和所述第二弧形滑槽体均设置于所述第二夹持机构的第二安装座的轨道承载板上并与所述轨道承载板合围形成截面为T形的空间的所述弧形滑道，所述工字轨道的一个所述弧形板和所述弧柱形板的与该一个弧形板连接的一端位于所述弧形滑道的空间内。
优选地，所述第一夹持机构通过浮动支撑结构支撑于所述第二夹持机构上。
优选地，所述浮动支撑结构包括：弹性元件，所述弹性元件设置于所述第二夹持机构上；和，滚动体，所述滚动体设置于所述弹性元件上，所述第一夹持机构支撑于所述滚动体上。
优选地，所述浮动支撑结构包括支撑缸。
优选地，所述第一夹持机构通过浮动支撑结构支撑于所述第二夹持机构上，所述浮动支撑结构的支撑端设置于所述弧形滑道底部，所述弧形滑轨支撑于所述浮动支撑结构的所述支撑端上。
优选地，所述卸扣机构还包括转动限位结构，所述转动限位结构用于限制所述第一夹持部与所述第二夹持部相对转动的转动极限位置。
优选地，转动限位结构包括：第一转动限位结构，用于限定所述第一夹持部相对于所述第二夹持部的第一转动极限位置；和，第二转动限位结构，用于限定所述第一夹持部相对于所述第二夹持部的第二极限位置。
优选地，所述移位机构包括：移位驱动机构，所述移位驱动机构与所述卸扣机构驱动连接以驱动所述卸扣机构在所述工作位置和所述收回位置之间移动；和，移位导向机构，所述移位导向机构用于限制所述卸扣机构的移动路径。
优选地，所述移位驱动机构包括移位缸，所述移位缸与所述卸扣机构驱动连接。
优选地，所述移位导向机构包括：移位滑轨；和，移位滑道，与所述移位滑轨滑动配合；其中，所述移位滑轨或所述移位滑道中的一个设置于所述卸扣机构上，另一个固定于支撑所述移位机构的支撑结构上。
优选地，所述移位机构还包括移位限位装置，所述移位限位装置用于限制所述卸扣机构的运动极限位置。
优选地，所述移位限位结构包括：第一移位限位结构，用于限定所述卸扣机构的第一极限位置；和，第二移位限位结构，用于限定所述卸扣机构的第二极限位置。
优选地，所述卸扣装置还包括安装底板，所述移位机构和所述卸扣机构设置于所述安装底板上。
本发明第二方面提供一种钻机，包括根据本发明第一方面中任一项所述的卸扣装置。优选地，所述钻机为车载钻机，所述车载钻机包括车体，所述卸扣装置支撑于所述车体上。
基于本发明提供的卸扣装置和钻机，卸扣装置包括卸扣机构和移位机构，卸扣机构具有工作位置和收回位置，在工作位置，卸扣机构靠近钻进结构并能够执行上扣操作和/或卸扣操作，在收回位置，卸扣机构相对于工作位置远离钻进结构；移位机构与卸扣机构驱动连接，用于驱动卸扣机构在工作位置和收回位置之间切换。由于卸扣机构可以通过移位机构在工作位置和收回位置之间切换，因此，卸扣机构可以灵活地在工作位置和非工作位置之间移动，从而方便上扣操作和/或卸扣操作，执行上扣操作和/或卸扣操作后，也可以方便地将卸扣机构移动至避让钻进结构的位置，因此，能提高上扣操作和/或卸扣操作的工作效率。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例的卸扣装置的结构示意图。
图2为图1的俯视结构示意图。
图3为图1所述的卸扣装置中卸扣器的结构示意图。
图4为图3的仰视结构示意图。
图5为图1所述的卸扣装置中第一安装座的结构示意图。
图6为图1所述的卸扣装置中夹持器的结构示意图。
图7为图6的俯视结构示意图。
图8为图1所示的卸扣装置中第二安装座的结构示意图。
图9为图1所示的卸扣装置中移位机构与第二安装座的配合结构示意图。
图1至图9中，各附图标记分别代表：
1-卸扣器，101-卸扣油缸，102-第一安装座，103-第一夹持缸，104-工字轨道，105-第一夹持块，106-第一夹紧缸安装座，107-卸扣油缸安装座；
2-夹持器，201-第二夹持缸，202-第二夹持块，203-第二安装座，203-1-第一移位缸安装座，203-3-卸扣油缸安装座立柱，203-4-卸扣油缸安装座横梁，204-第一弧形滑槽体，205-第二弧形滑槽体，206-滚珠，207-弹簧，208-第二夹紧缸安装座；
3-移位机构，301-T型滑轨，302-限位块，304-第二移位缸安装座，305-移位缸，306-滑轨槽体；
4-安装底板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
本申请中所提及的“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”均是以图1的各相应位置为参照进行描述。
如图1至图9所示，该实施例的卸扣装置用于对钻机的钻进结构中螺纹配合的第一旋拧段和第二旋拧段执行上扣操作和/或卸扣操作。卸扣装置包括卸扣机构和移位机构。卸扣机构具有工作位置和收回位置，在工作位置，卸扣机构靠近钻进结构并具有操作状态，在执行上扣操作和/或卸扣操作时，卸扣机构执行上扣操作和/或卸扣操作，在收回位置，卸扣机构相对于工作位置远离钻进结构。移位机构与卸扣机构驱动连接，用于驱动卸扣机构在工作位置和收回位置之间切换。
由于卸扣机构可以通过移位机构在工作位置和收回位置之间切换，因此，卸扣机构可以灵活地在工作位置和非工作位置之间移动，从而方便上扣操作和/或卸扣操作，执行上扣操作和/或卸扣操作后，也可以方便地将卸扣机构移动至避让钻进结构的位置，因此，能提高上扣操作和/或卸扣操作的工作效率。
图1、图2和图9示出了卸扣机构处于工作位置的结构示意图。此时，卸扣机构位于图中右侧。当移位机构3控制卸扣机构移动至图中左侧时，卸扣机构处于收回位置。
本实施例中，卸扣装置包括卸扣机构、移位机构3和安装底板4。卸扣机构包括卸扣器1和夹持器2。移位机构3通过与卸扣机构的夹持器2驱动连接并通过控制夹持器2的位置控制卸扣机构在工作位置和收回位置之间切换。移位机构3和卸扣机构均安装于安装底板4上。
卸扣器1包括两个作为第一转动驱动缸的卸扣油缸101、第一安装座102、两个第一夹持缸103、工字轨道104和两个第一夹持块105、第一夹持缸安装座106和第一卸扣油缸安装座107。第一夹持缸安装座106用于安装第一夹持缸103，第一卸扣油缸安装座107用于安装卸扣油缸101。
夹持器2包括两个第二夹持油缸201、两个第二夹持块202、第二安装座203、第一弧形滑槽体204、第二弧形滑槽体205、滚珠206、弹簧207和第二夹持缸安装座208。
如图7和图8所示，第二安装座203包括第一移位缸安装座203-1，卸扣油缸安装座立柱203-3和卸扣油缸安装座横梁203-4。卸扣油缸安装座立柱203-3和卸扣油缸安装座横梁203-4形成第二卸扣油缸安装座。
卸扣器1的两个第一夹持块105形成第一夹持主体，两个第一夹持缸103形成第一夹持驱动机构。而第一夹持主体和第一夹持机构共同形成卸扣机构中第一夹持机构的第一夹持部。第一夹持驱动机构与第一夹持主体驱动连接，控制第一夹持主体夹紧或放松第一旋拧段。本实施例中，两个第一夹持块105相对设置。两个第一夹持缸103分别与两个第一夹持块105对应驱动连接。
其中，两个第一夹持块105的截面形状为V形。具有V形截面的两个第一夹持块105相对设置，利于夹紧第一旋拧段，且可以夹持不同外径的第一旋拧段。
夹持器2的两个第二夹持块202形成第二夹持主体，两个第二夹持缸201形成第二夹持驱动机构。而第二夹持主体和第二夹持机构共同形成卸扣机构中第二夹持机构的第二夹持部。第二夹持驱动机构与第二夹持主体驱动连接，控制第二夹持主体夹紧或放松第二旋拧段。两个第二夹持块202相对设置。两个第二夹持缸201分别与两个第二夹持块202对应驱动连接。
其中，两个第二夹持块202的截面形状为V形。具有V形截面的两个第二夹持块202相对设置，利于夹紧第二旋拧段，且可以夹持不同外径的第二旋拧段。
在执行上扣操作和/或卸扣操作时，第一夹持部夹持第一旋拧段，第二夹持部夹持第二旋拧段。
本实施例中，卸扣器1位于夹持器2上方。对应的，在执行上扣操作和/或卸扣操作时，第一夹持部夹持的第一旋拧段为上部旋拧段，第二夹持部夹持的第二旋拧段为下部旋拧段。
第一夹持机构还包括前述第一安装座102，第一夹持部设置于第一安装座102上。具体地，第一安装座102的右端中部设置有开口朝右的第一U形安装口。两个第一夹持块105相对地安装于第一U形安装口的前后相对的两竖壁内侧。两个第一夹持缸安装座106分别设置于第一安装座102的前后两侧。第一夹持缸安装座106上设有通孔。第一夹持缸103穿入对应的第一夹持缸安装座106的通孔内并与对应的第一夹持块105连接。本实施例中具体地，第一夹持缸103的缸筒固定于对应的第一夹持缸安装座106上，缸杆与对应的第一夹持块105铰接。第一夹持缸103与第一夹持块105铰接，可以更好地适应第一旋拧段的位置误差和变形，利于夹紧第一旋拧段。
本实施例中，两个卸扣油缸101作为两个第一转动驱动缸并形成第一转动驱动部，第一转动驱动部通过第一安装座102与第一夹持部驱动连接。而本实施例中未设置第二转动驱动部，因此，本实施例中的第一转动驱动部也即转动驱动机构。在执行上扣操作和/或卸扣操作时，第一转动驱动部通过驱动第一安装座102围绕钻进结构的中心轴线转动带动第一夹持部转动。
本实施例中，卸扣油缸101通过第一卸扣油缸安装座107铰接于卸扣器1的第一安装座102上。
两个第一转动驱动缸101伸缩方向相反以共同驱动第一安装座102围绕钻进结构的中心轴线沿第一转动方向转动和围绕中心轴线沿与第一转动方向相反的第二转动方向转动。在其它实施例中，可以仅设置一个第一转动驱动缸。
第二夹持机构还包括前述第二安装座102，第二夹持部设置于第二安装座203上。具体地，第二安装座203的右端中部设置有开口朝右的第二U形安装口。两个第二夹持块105相对地安装于第二U形安装口的前后相对的两竖壁内侧。两个第二夹持缸安装座208分别设置于第一安装座102的前后两侧。第二夹持缸安装座208上设有通孔。第二夹持缸201穿入对应的第二夹持缸安装座208的通孔内并与对应的第二夹持块202连接。其中第二夹持缸201的缸筒固定于对应的第二夹持缸安装座208上，缸杆与对应的第二夹持块202铰接。第二夹持缸201与第二夹持块202铰接，可以更好地适应第二旋拧段的位置误差和变形，利于夹紧第二旋拧段。
更具体地，两个第二夹持缸201用螺栓分别固定在第二安装座203的两侧的第二夹持缸安装座208上。第二夹持块202用销轴与对应的第二夹持缸201的活塞端连接。需要卸扣时，两个第二夹持缸201伸出，带动两个第二夹持块202夹紧第二旋拧段。
两个第一转动驱动缸101可转动地设置于第二安装座203上。具体地，两个卸扣油缸安装座立柱203-3的顶端安装卸扣油缸安装座横梁203-4，卸扣油缸101可转动地安装于卸扣油缸安装座横梁203-4的下方。
本实施例中，两个卸扣油缸安装座立柱203-3还形成了卸扣机构的转动限位结构。转动限位结构用于限制第一夹持部与第二夹持部相对转动的转动极限位置。
两个卸扣油缸安装座立柱203-3中一个卸扣油缸安装座立柱203-3形成了第一转动限位结构，用于限定第一夹持部相对于第二夹持部的第一转动极限位置；两个卸扣油缸安装座立柱203-3中另一个卸扣油缸安装座立柱203-3形成了第二转动限位结构，用于限定第一夹持部相对于第二夹持部的第二极限位置。
本实施例中，卸扣油缸安装座立柱203-3设置于卸扣油缸101的转动路径上，从而通过限制卸扣油缸101的转动限制第一夹持部和第二夹持部的相对转动。在其它实施例中，转动限位结构还可以设置于第一夹持部、第二夹持部、第一安装座、和二安装座和/或后述的转动导向机构的相对转动路径上等等。
优选地，卸扣机构还包括转动导向机构，转动导向机构用于限制第一夹持部与第二夹持部相对转动的转动路径。例如，本实施例中，转动导向机构包括弧形滑轨和弧形滑道。弧形滑轨设置于第一夹持机构。弧形滑道设置于第二夹持机构，弧形滑道与弧形滑轨同心设置且滑动配合。在其它实施例中，转动导向机构还可以是滚轮与轨道配合结构，凸块与滑槽配合结构等其它适于导向的配合结构。
本实施例中，弧形滑轨包括截面为工字形的工字轨道104，工字轨道104包括两段同轴且平行间隔设置的弧形板和同轴连接于两段弧形板之间的弧柱形板。弧形滑道包括第一弧形滑槽体204和第二弧形滑槽体205。第一弧形滑槽体204同轴间隔设置于第二弧形滑槽体205的径向外侧。第一弧形滑槽体204和第二弧形滑槽体205均设置于第二安装座203的轨道承载板上并与轨道承载板合围形成截面为T形的空间的弧形滑道。工字轨道104的一个弧形板和弧柱形板的与该一个弧形板连接的一端位于弧形滑道的空间内。
优选地，第一夹持机构通过浮动支撑结构支撑于第二夹持机构上。
浮动支撑结构包括弹性元件和滚动体。弹性元件设置于第二夹持机构上。滚动体设置于弹性元件上，第一夹持机构支撑于滚动体上。本实施例中，弹性元件具体地为弹簧207，滚动体具体地为设置于弹簧207的顶端的滚珠206。
本实施例中优选地，浮动支撑结构设置于弧形滑道底部，弧形滑轨支撑于浮动支撑结构上。如图1、图6和图7所示，夹紧器2的第二安装座203的顶板形成轨道承载板。轨道承载板的下方沿弧形滑道的延伸方向设置多个弹簧座，弹簧207设置于对应的弹簧座内，滚珠206位于弹簧207内。工字轨道104的底部的弧形板支撑于滚珠206上，从而使第一夹持机构支撑于第二夹持机构上。
在一些替代的实施例中，弹簧207可以用其它形式的弹性元件如弹性垫代替，或者，滚珠可以用其它形式的滚动体如滚柱、滚针等代替。
在其它实施例中，浮动支撑结构可以包括支撑缸等结构。例如，可以通过两个以上的支撑油缸将第一夹持机构支撑于第二夹持机构上。
如图8和图9所示，本实施例中，移位机构3包括T形滑轨301、限位块302、第二移位缸安装座304、移位缸305和滑轨槽体306。
移位缸305形成移位驱动机构。移位缸305与卸扣机构驱动连接以驱动卸扣机构在工作位置和收回位置之间移动。本实施例中，移位缸305的右端与第二安装座203上的第一移位缸安装座203-1连接。左端与第二移位缸安装座304铰接。第二移位缸安装座304固定设置于安装底板4上。
作为移位滑轨的T形滑轨301和作为移位滑道的滑轨槽体306形成移位导向机构，用于限制卸扣机构的移动路径。其中，T形滑轨301与滑轨槽体306内的T形滑槽滑动配合。滑轨槽体306设置于夹持器2的第二安装座203的底部。T形滑轨301固定于安装底板4上。安装底板4在本实施例中作为支撑移位机构3及设置于移位机构上的卸扣机构的支撑结构。
其中，两个限位块302分别设置于T形滑轨301的左右两端。两个限位块302形成用于限制卸扣机构的运动极限位置的移动限位装置。
本实施例中，位于右侧的限位块302形成限位结构的第一移位限位结构，其设置于卸扣机构的移动路径的第一端图1的右端，用于限定卸扣机构的第一极限位置右极限位置，也是工作位置；位于左侧的限位块302形成限位结构的第二移位限位结构，其设置于卸扣机构的移动路径的第二端图1的左端，用于限定卸扣机构的第二极限位置左极限位置，也是收回位置。
本发明实施例还提供一种钻机，该钻机包括前述的卸扣装置。该钻机具有卸扣装置具有的优点。
钻机优选地为车载钻机，车载钻机包括车体，卸扣装置支撑于车体上。本实施例中具体地，卸扣装置的安装底板安装于车体上。
本发明的卸扣装置尤其适用于深井钻机、煤层气钻机、页岩气钻机的钻具连接处螺纹扣的卸扣和/或上扣操作。
本发明实施例的卸扣装置体积小巧，适于安装于车载钻机的车体上，例如可以安装于上车工作台的后面指车体的后面，与车头相对，对应于图1中的右侧，使用方便灵活，不用拆卸。工作时该装置由移位缸305将卸扣机构推出至工作位置，从而实现上扣和/或卸扣操作。
以下结合图1至图9对该卸扣装置的工作过程时行说明。
对钻进结构执行卸扣操作时，首先由移位机构3将卸扣机构推到井口的钻进结构处，再由夹持器2的第二夹持部夹持住下部的第二旋拧段，由卸扣器1夹持住上部的第二旋拧段，再由卸扣油缸101的伸、缩运动推动卸扣器1的第一安装座102回转，第一安装座102带动第一夹持部和夹持于第一夹持部上的第一旋拧段围绕钻进结构的中心轴线转动，即可实现钻进结构的卸扣操作。当不需上扣或卸扣时，例如车载钻机转移场地时，移位机构3的移位缸3缩回，使卸扣机构移动到收回位置，可以快速将卸扣机构移至对钻进结构不产生干涉的位置，对于车载钻机来说还利于提高行驶稳定性。该卸扣装置安装于车载钻机的车体上时，无需拆卸，转场方便省时省力。
设置于卸扣器1的第一安装座102的底部的工字轨道104嵌入位于夹持器2的安装座203上的第一弧形滑槽体204、第二弧形滑槽体205之间的装配有弹簧207和滚珠206的轨道承载板上，实现第一夹持部相对于第二夹持部转动时的导向和上下方向的限位。多个弹簧207和滚珠206的球心位于与工字轨道104配合的弧形滑道内，一方面可保证卸扣器1在卸扣过程中因弹簧207而始终使滚珠206托住卸扣器1，以减小两个旋拧段的夹持部位的偏压力，降低钻进结构被夹伤的风险；另一方面，保证卸扣器1恢复原位时有一定的减震和降低噪音的作用。
该卸扣装置还可以对钻进结构进行上扣操作。对钻进结构执行上扣操作时，卸扣油缸101驱动第一安装座102的回转方向正好与卸扣时相反。上扣时，首先动力头正转，将动力头上钻杆接头的螺纹口完全拧入连接的钻杆中。刚开始打钻时，因钻进结构所受的阻力矩小，如单靠动力头上扣，则钻进结构之间的螺纹不能锁紧，可能导致钻进时，钻进结构不稳，影响正常钻进。为此需要进一步利用卸扣装置对钻进结构进行上扣，司钻手可以根据操作台上压力表的压力显示，确保上扣扭矩达到要求。
组装移位机构3时，第二移位缸安装座304焊接在安装底板4上。T型滑轨301用沉头螺钉固定在安装底板4上。把第二安装座203上的滑轨槽体306推入T形滑轨301中，使T形滑轨301与滑轨槽体306的T形滑槽配合。然后把T型滑轨301左右两端的限位块302用螺栓固定。移位缸305左端与第二安装座203的第一移位缸安装座203-1用螺栓连接。移位缸305的右端与第二移位缸安装座304用销轴连接。
需要执行卸扣和/或上扣操作时，移位缸305伸出，缸筒带动卸扣机构沿T型滑轨301移动到工作位置，以便进行钻进结构的上扣或卸扣操作。操作完成后或转移施工地点时，移位缸305缩回，卸扣机构到达收回位置。在钻机为车载钻机的情况下，可以使收回位置相对于工作位置整车重心前移，从而提高行驶工况的稳定性。
本实施例中，各夹持缸、移位缸、支撑缸优选地为油缸。
根据以上描述可知，本发明以上实施例可以实现以下技术效果至少之一：
卸扣机构可以灵活地在工作位置和非工作位置之间移动，从而方便上扣操作和/或卸扣操作，执行上扣操作和/或卸扣操作后，也可以方便地将卸扣机构移动至避让钻进结构的位置，因此，能提高上扣操作和/或卸扣操作的工作效率。
卸扣装置设置于车载钻机时，到达施工地点，准备就绪，需要卸扣时，卸扣装置的移位缸伸出，卸扣机构移动到工作位置，即移动到井口钻进结构卸扣位置，简单方便，省时省力，工作效率高，可有效地减少施工作业前期的装配时间，到达现场无需安装就可以直接使用；在运输工况时无需拆卸卸扣装置，移位缸缩回，带动卸扣机构到达收回位置，设置为在收回位置相对于工作位置整车重心前移，可以提高行驶时的稳定性。
卸扣装置结构紧凑，所有动作均靠油缸实现，可以提高卸扣和/或上扣操作的自动化程度。
卸扣装置的卸扣器采用浮动支撑结构支撑于夹持器上，保证能轻松卸开钻进结构。在滚珠和弹簧的配合下，还可以降低噪音，有较好的减震效果。
卸扣器和夹持器之间通过工字轨道和弧形滑道的配合方式，既实现转动导向，又使得卸扣装置结构紧凑，体积较小。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (26)
1.一种卸扣装置，用于对钻机的钻进结构中螺纹配合的第一旋拧段和第二旋拧段执行上扣操作和/或卸扣操作，其特征在于，所述卸扣装置包括：
卸扣机构，具有工作位置和收回位置，在所述工作位置，所述卸扣机构靠近所述钻进结构并能够执行所述上扣操作和/或所述卸扣操作，在所述收回位置，所述卸扣机构相对于所述工作位置远离所述钻进结构；和，
移位机构，与所述卸扣机构驱动连接，用于驱动所述卸扣机构在所述工作位置和所述收回位置之间切换。
2.根据权利要求1所述的卸扣装置，其特征在于，所述卸扣机构包括：
第一夹持机构，包括第一夹持部，在执行所述上扣操作和/或所述卸扣操作时，所述第一夹持部夹持所述第一旋拧段；
第二夹持机构，包括第二夹持部，在执行所述上扣操作和/或所述卸扣操作时，所述第二夹持部夹持所述第二旋拧段；和，
转动驱动机构，与所述第一夹持部和所述第二夹持部中至少一个夹持部驱动连接，在执行所述上扣操作和/或所述卸扣操作时，所述转动驱动机构控制该至少一个夹持部围绕所述钻进结构的中心轴线转动且控制所述第一夹持部和所述第二夹持部相对转动。
3.根据权利要求2所述的卸扣装置，其特征在于，
所述第一夹持部包括第一夹持主体和与所述第一夹持主体驱动连接的第一夹持驱动机构，所述第一夹持驱动机构控制所述第一夹持主体夹紧或放松所述第一旋拧段；和/或，
所述第二夹持部包括第二夹持主体和与所述第二夹持主体驱动连接的第二夹持驱动机构，所述第二夹持驱动机构控制所述第二夹持主体夹紧或放松所述第二旋拧段。
4.根据权利要求3所述的卸扣装置，其特征在于，
所述第一夹持主体包括相对设置的两个第一夹持块(105)，所述第一夹持驱动机构包括与所述两个第一夹持块(105)分别对应驱动连接的两个第一夹持缸(103)；和/或，
所述第二夹持主体包括相对设置的两个第二夹持块(202)，所述第二夹持驱动机构包括与所述两个第二夹持块(202)分别对应驱动连接的两个第二夹持缸(201)。
5.根据权利要求2所述的卸扣装置，其特征在于，
所述第一夹持机构还包括第一安装座(102)，所述第一夹持部设置于所述第一安装座(102)上；和/或，
所述第二夹持机构还包括第二安装座(203)，所述第二夹持部设置于所述第二安装座(203)上。
6.根据权利要求5所述的卸扣装置，其特征在于，
所述转动驱动机构与所述第一安装座(102)驱动连接，在执行所述上扣操作和/或所述卸扣操作时，所述转动驱动机构通过驱动所述第一安装座(102)围绕所述钻进结构的中心轴线转动带动所述第一夹持部转动；和/或，
所述转动驱动机构与所述第二安装座(203)驱动连接，在执行所述上扣操作和/或所述卸扣操作时，所述转动驱动机构通过驱动所述第二安装座(203)围绕所述中心轴线转动带动所述第二夹持部转动。
7.根据权利要求6所述的卸扣装置，其特征在于，
所述转动驱动机构包括与所述第一安装座(102)驱动连接的第一转动驱动部，在执行所述上扣操作和/或所述卸扣操作时，所述第一转动驱动部驱动所述第一安装座(102)围绕所述中心轴线转动；和/或，
所述转动驱动机构包括与所述第二安装座(203)驱动连接的第二转动驱动部，在执行所述上扣操作和/或所述卸扣操作时，所述第二转动驱动部驱动所述第二安装座(203)围绕所述中心轴线转动。
8.根据权利要求7所述的卸扣装置，其特征在于，
所述第一转动驱动部包括分别与所述第一安装座(102)驱动连接的两个第一转动驱动缸(101)，所述两个第一转动驱动缸(101)伸缩方向相反以共同驱动所述第一安装座(102)围绕所述钻进结构的中心轴线沿第一转动方向转动和/或围绕所述中心轴线沿与所述第一转动方向相反的第二转动方向转动；和/或，
所述第二转动驱动部包括分别与所述第二安装座(203)驱动连接的两个第二转动驱动缸，所述两个第二转动驱动缸伸缩方向相反以驱动所述第二安装座(203)围绕所述钻进结构的中心轴线沿第一转动方向转动和/或围绕所述中心轴线沿与所述第一转动方向相反的第二转动方向转动。
9.根据权利要求8所述的卸扣装置，其特征在于，
所述两个第一转动驱动缸(101)可转动地设置于所述第二安装座(203)上；和/或，
所述两个第二转动驱动缸可转动地设置于所述第一安装座(102)上。
10.根据权利要求2所述的卸扣装置，其特征在于，所述卸扣机构还包括转动导向机构，所述转动导向机构用于限制所述第一夹持部与所述第二夹持部相对转动的转动路径。
11.根据权利要求10所述的卸扣装置，其特征在于，所述转动导向机构包括：
弧形滑轨，设置于所述第一夹持机构上；和，
弧形滑道，设置于所述第二夹持机构上，所述弧形滑道与所述弧形滑轨同心设置且滑动配合。
12.根据权利要求11所述的卸扣装置，其特征在于，
所述弧形滑轨包括截面为工字形的工字轨道(104)，所述工字轨道(104)包括两段同轴且平行间隔设置的弧形板和同轴连接于两段所述弧形板之间的弧柱形板；
所述弧形滑道包括第一弧形滑槽体(204)和第二弧形滑槽体(205)，所述第一弧形滑槽体(204)同轴间隔设置于所述第二弧形滑槽体(205)的径向外侧，所述第一弧形滑槽体(204)和所述第二弧形滑槽体(205)均设置于所述第二夹持机构的第二安装座(203)的轨道承载板上并与所述轨道承载板合围形成截面为T形的空间的所述弧形滑道，所述工字轨道(104)的一个所述弧形板和所述弧柱形板的与该一个弧形板连接的一端位于所述弧形滑道的空间内。
13.根据权利要求2所述的卸扣装置，其特征在于，所述第一夹持机构通过浮动支撑结构支撑于所述第二夹持机构上。
14.根据权利要求13所述的卸扣装置，其特征在于，所述浮动支撑结构包括：
弹性元件，所述弹性元件设置于所述第二夹持机构上；和，
滚动体，所述滚动体设置于所述弹性元件上，所述第一夹持机构支撑于所述滚动体上。
15.根据权利要求13所述的卸扣装置，其特征在于，所述浮动支撑结构包括支撑缸。
16.根据权利要求11所述的卸扣装置，其特征在于，所述第一夹持机构通过浮动支撑结构支撑于所述第二夹持机构上，所述浮动支撑结构的支撑端设置于所述弧形滑道底部，所述弧形滑轨支撑于所述浮动支撑结构的所述支撑端上。
17.根据权利要求2所述的卸扣装置，其特征在于，所述卸扣机构还包括转动限位结构，所述转动限位结构用于限制所述第一夹持部与所述第二夹持部相对转动的转动极限位置。
18.根据权利要求17所述的卸扣装置，其特征在于，转动限位结构包括：
第一转动限位结构，用于限定所述第一夹持部相对于所述第二夹持部的第一转动极限位置；和，
第二转动限位结构，用于限定所述第一夹持部相对于所述第二夹持部的第二极限位置。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的卸扣装置，其特征在于，所述移位机构包括：
移位驱动机构，所述移位驱动机构与所述卸扣机构驱动连接以驱动所述卸扣机构在所述工作位置和所述收回位置之间移动；和，
移位导向机构，所述移位导向机构用于限制所述卸扣机构的移动路径。
20.根据权利要求19所述的卸扣装置，其特征在于，所述移位驱动机构包括移位缸(305)，所述移位缸(305)与所述卸扣机构驱动连接。
21.根据权利要求19所述的卸扣装置，其特征在于，所述移位导向机构包括：
移位滑轨；和，
移位滑道，与所述移位滑轨滑动配合；其中，
所述移位滑轨或所述移位滑道中的一个设置于所述卸扣机构上，另一个固定于支撑所述移位机构的支撑结构上。
22.根据权利要求1至18中任一项所述的卸扣装置，其特征在于，所述移位机构还包括移位限位装置，所述移位限位装置用于限制所述卸扣机构的运动极限位置。
23.根据权利要求22所述的卸扣装置，其特征在于，所述移位限位装置包括：
第一移位限位结构，用于限定所述卸扣机构的第一极限位置；和，
第二移位限位结构，用于限定所述卸扣机构的第二极限位置。
24.根据权利要求1至18中任一项所述的卸扣装置，其特征在于，所述卸扣装置还包括安装底板(4)，所述移位机构和所述卸扣机构设置于所述安装底板(4)上。
25.一种钻机，其特征在于，包括根据权利要求1至24中任一项所述的卸扣装置。
26.根据权利要求25所述的钻机，其特征在于，所述钻机为车载钻机，所述车载钻机包括车体，所述卸扣装置支撑于所述车体上。
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