用于支承筒形构件的设备制造技术

本发明专利技术公开了一种特别在深度钻探中、特别在油气生产领域中用于支承诸如管的筒形构件的设备，例如在深度钻井中采用，其中多个用于移动夹持元件的直线致动器以其致动轴线在用于夹持元件的滑动表面的锥角中被定向，并且各直线致动器位于夹持元件内。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及特别是油气生产领域中用于支承诸如管的筒形构件的设备。
技术介绍
在钻探工业中，通常实践是用不同容量的起重机升降诸如钻头系统的不同类型的管以及生产管材。起重机的内径和构造专门设计成与待处置的管的工具接头为精确相互装配关系。实现具有不同外径管的支承的起重机在专利公开文献US4361940A中示出。该设备具有承载结构，所述承载结构限定用于接收管的中心开口。为了保持管，设置能够移动的夹持元件。夹持元件是能够移动的竖直的缸-活塞结构，所述缸-活塞结构位于所述承载结构中并且通过水平定向的杆件作用在所述夹持元件上。在专利公开文献CN 203382753中公开了用于支承筒形构件的另一种设备。该设备的夹持元件也通过竖直的缸-活塞结构被移动，所述竖直的缸-活塞结构定位在本体内，通过水平的杆件作用在夹持元件上。夹持元件具有楔形的形状，并且沿着相对于竖直轴线倾斜的承载结构表面移动。在专利公开文献US 7762343B2中公开了一种用于支承筒形构件的设备，其具有夹持元件。夹持元件通过位于承载结构中的竖直的缸-活塞结构被移动，所述竖直的缸-活塞结构通过水平的杆件作用在夹持元件上。在专利公开文献US 8720589B2中，公开了一种经由形状配合方式(positive form fit)保持管的设备。用于保持管的承载结构的能够导航的保持器通过缸-活塞结构被致动，所述缸-活塞结构位于承载结构中并通过水平的杆件作用在夹持元件上。
技术实现思路
考虑到以上内容，本专利技术的实施例的目的在于提供上述设备的至少一种替代，提供一种
技术介绍
部分中那种类型的设备，其更加高效地施加夹持力，从而设备能够相应地施加更高的夹持力和/或被设计具有更轻的重量和/或减小的功率输入，并且提供了更简单、更经济以及更健壮构造的夹持机构。该目的通过根据权利要求1的设备得以实现。在本申请中，术语“筒形构件”将被概括地且宽广地用于指代任何细长的构件，该细长的构件被能够释放地保持在设备中，其特别地可以包括管、筒、实心或空心杆、工具轴或柄、或任何其它细长的构件。根据本专利技术，特别在油气生产领域中用于支承诸如管的筒形构件的设备包括：承载结构，所述承载结构能够机械地附接至一搬运设备、沿着一轴线围绕着一中心开口环形延伸、并具有约束/界定所述中心开口的内周表面，其中所述内周表面以相对于所述轴线的锥角锥形地延伸；多个夹持元件，所述夹持元件在所述中心开口中相对于所述承载结构能够移动地布置，每个所述夹持元件在其径向外侧上具有倾斜的表面，所述倾斜的表面相对于所述轴线以所述锥角倾斜、并被构造和布置成沿着所述内周表面滑动，并且其中每个所述夹持元件具有与所述轴线平行的夹持表面；以及多个直线致动器，每个所述直线致动器各自具有第一致动器部件和第二致动器部件，所述第一致动器部件和所述第二致动器部件能够沿着致动轴线相对于彼此直线地被驱动，所述致动轴线相对于所述轴线以所述锥角倾斜，所述第一部件附接至所述承载结构，所述第二部件附接至相应一个所述夹持元件，所述第一部件和所述第二部件都位于相应的夹持元件的倾斜的表面的凹部中。上述描述的结构提供了在承载结构内并相对于承载结构的夹持元件的高精度且高可装载性以及健壮的引导和致动。因为直线致动器沿着锥角倾斜并且它们定位在夹持元件内，所以它们可以施加最佳的行程或保持致动力以及最终的最佳径向夹持或保持力。可以省略为了将直线致动器与夹持元件相连的诸如杆件的附属元件。也就是说，直线致动器将致动力相应地沿着锥角的方向施加至每个夹持元件，并且相应的夹持元件沿着承载结构的锥形缩窄的内周表面滑动，该表面也相应地以该锥角倾斜。因而，所施加的致动力平滑地并最佳地驱动夹持元件沿着锥角滑动运动，而径向运动分量致使夹持元件的夹持力作用到穿过起重机的中心开口纵向延伸的筒形构件上。此外，上述结构显著地减小或甚至防止了直线致动器的扭转或倾斜。因此，直线致动器可以被设计并被构造成具有更轻的重量和/或施加更高的夹持力和/或需要减小的输入致动功率。附加地，因为直线致动器定位在滑动件上，所以承载结构可以被制造成更加紧密地布置，这使得中心开口更大，并且因而使得更大的管由未改变的外承载结构延伸而支承。应当注意到，根据本专利技术的设备1并不限于升高和降低操作。一个示意性替代的应用是使用根据本专利技术的设备1来将管道的筒形元件彼此抵靠地保持和挤压，从而产生焊接接头。因而，根据本专利技术的设备1还可以是焊接机的一部分。作为焊接机的一部分，根据本专利技术的两个设备可以被提供，每个设备保持一个筒形构件。根据一个实施例，直线致动器是缸-活塞结构，所述第一部件是缸，所述第二部件是活塞，所述活塞能够沿着所述致动轴线在所述缸内能够移动地被引导，并且所述活塞通过保持元件附接至所述夹持元件，所述保持元件沿着所述致动轴线穿过所述活塞杆延伸。诸如液压缸-活塞结构的缸-活塞结构是可靠的，健壮致动的并施加高致动力。因为保持元件穿过活塞杆延伸，所以有助于夹持元件的替换。基本上，仅仅保持元件必须被取下，以松动缸-活塞结构与对应的夹持元件之间的连接。为了确保缸处于其期望的组装位置，每个缸具有形状配合元件，所述形状配合元件与所述承载结构的对立元件接合。此外，形状配合接合防止了缸的相对移动。附加地，所述缸通过螺钉被固定至所述承载结构，所述螺钉与所述形状配合元件螺纹接合。优选地，每个活塞将相应的缸空间分成第一压力室和第二压力室。各压力室优选具有同样的体积以及同样的行程长度，并因而实现了容易致动。缸-活塞结构的致动可以更加容易，如果所述缸-活塞结构串联连接从而从一个缸-活塞结构的第一压力室压出的流体被压入到随后的缸-活塞结构的第二压力室的话，并且反之亦然。因为这种主-从-致动，所以可以省略为了连接夹持元件的机械机构。所有缸-活塞结构可以通过流体泵并通过仅仅一个四位两通阀被致动，因为流体被依次供应经过所有的缸-活塞结构。每个缸-活塞结构的压力室通过具有缩窄开口的旁通管道彼此相连。由此，在各缸-活塞结构并非同步的情况下，首先可以自动地实现各夹持元件在轴向运动和径向运动中的同步。因而，提供了重置的功能。其次，经由旁通管道，流体泄漏被自动地补偿。由于相对于引至/出压力室的流体管道的收窄的开口，防止了缸-活塞结构全都被旁通。在一个实施例中，阀元件位于每个旁通管道中，防止在夹持元件向下移动时流体流经旁通管道。由此，在降低夹持元件的过程中并且在抓持筒形构件的过程中，防止了旁通流。因而，确保了必要的保持力/工作压力可以被施加至夹持元件从而保持筒形构件。附加地，由于阀元件的这种定向，所以确保了夹持元件在它们向下移动之前在同一上高度位置处开始，因而使得待保持的筒形构件对中。优选的阀元件是单向阀。然而，在另一实施例中，在每个旁通管道中定位一阀元件，防止在夹持元件向上升高时流体流经旁通管道。由此，在降低夹持元件时可以建立一种压力释放，因为压力流体可以旁经相应的缸-活塞结构。优选的阀元件是单向阀。为了产生紧凑的缸，优选的是在降低操作中和在搬运操作中采用整个行程长度。为了使得流体流至处于结束位置的活塞的压力侧，每个活塞在其外周表面上具有至少一个倒角，提供了流体能够被泵到压力室内的最小体积。出于安全的原因，有利的是产生体现夹持元件处于降低位置或升高位置的第一和第二信号。优选地本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于支承诸如管的筒形构件的设备(1)，特别是在油气生产领域中用于支承诸如管的筒形构件的设备，所述设备包括：承载结构(6)，所述承载结构能够机械地附接至一搬运设备、沿着一轴线(20)围绕着一中心开口(18)环形延伸、并具有约束所述中心开口(18)的内周表面(22)，其中所述内周表面(22)以相对于所述轴线(20)的锥角(α)锥形地延伸；多个夹持元件(24、26、28、30)，所述夹持元件在所述中心开口(18)中相对于所述承载结构(6)能够移动地布置，每个所述夹持元件(24、26、28、30)在其径向外侧上具有倾斜的表面(50)，所述倾斜的表面(50)相对于所述轴线(20)以所述锥角(α)倾斜、并被构造和布置成沿着所述内周表面(22)滑动，并且其中每个所述夹持元件(α)具有与所述轴线平行的夹持表面(52)；以及多个直线致动器(32、34、36、38)，每个所述直线致动器(32、34、36、38)各自具有第一致动器部件(66)和第二致动器部件(68)，所述第一致动器部件和所述第二致动器部件能够沿着致动轴线(70)相对于彼此直线地被驱动，所述致动轴线相对于所述轴线(20)以所述锥角(α)倾斜，所述第一部件(66)附接至所述承载结构(6)，所述第二部件(68)附接至相应一个所述夹持元件(24、26、28、30)，所述第一部件(66)和所述第二部件(68)都位于相应的夹持元件(24、26、28、30)的倾斜的表面(50)的凹部(40)中。...

【技术特征摘要】
2015.06.05 EP 15170833.61.一种用于支承诸如管的筒形构件的设备(1)，特别是在油气生产领域中用于支承诸如管的筒形构件的设备，所述设备包括：承载结构(6)，所述承载结构能够机械地附接至一搬运设备、沿着一轴线(20)围绕着一中心开口(18)环形延伸、并具有约束所述中心开口(18)的内周表面(22)，其中所述内周表面(22)以相对于所述轴线(20)的锥角(α)锥形地延伸；多个夹持元件(24、26、28、30)，所述夹持元件在所述中心开口(18)中相对于所述承载结构(6)能够移动地布置，每个所述夹持元件(24、26、28、30)在其径向外侧上具有倾斜的表面(50)，所述倾斜的表面(50)相对于所述轴线(20)以所述锥角(α)倾斜、并被构造和布置成沿着所述内周表面(22)滑动，并且其中每个所述夹持元件(α)具有与所述轴线平行的夹持表面(52)；以及多个直线致动器(32、34、36、38)，每个所述直线致动器(32、34、36、38)各自具有第一致动器部件(66)和第二致动器部件(68)，所述第一致动器部件和所述第二致动器部件能够沿着致动轴线(70)相对于彼此直线地被驱动，所述致动轴线相对于所述轴线(20)以所述锥角(α)倾斜，所述第一部件(66)附接至所述承载结构(6)，所述第二部件(68)附接至相应一个所述夹持元件(24、26、28、30)，所述第一部件(66)和所述第二部件(68)都位于相应的夹持元件(24、26、28、30)的倾斜的表面(50)的凹部(40)中。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述直线致动器(32、34、36、38)是缸-活塞结构，所述第一部件(66)是缸，所述第二部件(68)是活塞，所述活塞能够沿着所述致动轴线(70)在所述缸(66)内能够移动地被引导，并且所述活塞通过保持元件(86)附接至所述夹持元件(24、26、28、30)，所述保持元件沿着所述致动轴线(70)穿过所述活塞杆(8...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·菲尔克，A·格鲁斯，F·施托尔特，
申请(专利权)人：布洛姆福斯论坛石油工具有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE