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CN105298442B - 一种移动旋转式线性覆盖工具 - Google Patents

一种移动旋转式线性覆盖工具 Download PDF

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CN105298442B CN201510733677.0A CN201510733677A CN105298442B CN 105298442 B CN105298442 B CN 105298442B CN 201510733677 A CN201510733677 A CN 201510733677A CN 105298442 B CN105298442 B CN 105298442B
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Abstract

一种移动旋转式线性覆盖工具,包括接口、主油缸、活塞杆、后端盖、基座和把手,所述接口固定连接在主油缸的左端,中心设有与设置在主油缸中的活塞杆间隙配合的圆孔;所述后端盖的圆形法兰固定连接在主油缸缸体的右端面上;所述基座剖截面为“”形罩壳,套装在主油缸的右端,与间隙配合套装在主油缸外圆柱上的导向支撑套相连接,所述把手固定连接在所述基座的外圆柱上;所述基座的右端壁上自右至左设有大小直径阶梯孔的轴承座,所述后端盖右端面对称设有两螺孔,通过轴承座和两螺孔,自外向内依次设置有使所述主油缸相对于基座绕轴线旋转的旋转机构和作轴向左右移动的移动机构。本发明结构合理,功能齐全,系统简化,可靠性高,检维修成本低。

Description

一种移动旋转式线性覆盖工具
技术领域:
本发明涉及水下采油树上一种阀门操作工具,具体是涉及一种移动旋转式线性覆盖工具。属于海上采油技术领域。
背景技术:
一种线性覆盖工具,其主体结构为:带有与采油树阀门作固定连接接口的单作用油缸,用于打开或关闭水下采油树上阀门的一种工具,且该装置符合机器人携带和操作标准。
水下采油树是在油(气)井完井后进行测试油气时,或自喷井采油时的一种井口控制装置。采油树上设有阀门,用于控制和调节油井的生产,以及日常维护清蜡等工作。为了控制采油树上的阀门,通常使用机器人携带覆盖工具,沿着采油管道移动至采油树旁专为机器人工作设立的平台上,机器人在平台上进行自我定位固定后,再将覆盖工具固定到阀座上,其固定连接方式类似于陆地上消防栓与消防水带之间的连接固定,即机器人先将覆盖工具接口齿槽与阀座接口齿槽对正并插入阀座接口底部,再旋转覆盖工具,使其齿槽与阀座上的齿啮合,从而完成线性覆盖工具与阀门的固定。覆盖工具与阀门固定好后,在机器人的操作下,单作用油缸开始工作,其活塞杆向前移动推动阀门的阀芯,将采油树上的阀门打开或关闭。工作完成以后,活塞杆退回,机器人反向旋转覆盖工具,使其退出齿槽与齿之间的啮合,再将覆盖工具退出阀座。
因此,该工具在操纵阀门时,要求机器人在完成自我定位、固定的同时,还要对覆盖工具分别进行移动插入阀门接口和围绕阀座旋转运动,不仅使机器人系统过于复杂,同时也提高了机器人发生故障的风险,从而降低了机器人的可靠性,且机器人的价格随着机器人自由度的增加而增加,也大大降低了机器人的经济性。
发明内容:
本发明通过增加覆盖工具的自由度,在机器人完成自我定位、固定后,机器人携带的覆盖装置接口将于水下采油树的阀门对齐;覆盖工具通过自动控制,自动将自己固定到阀座上,再打开或关闭水下采油树的阀门。从而大大简化了机器人的控制系统,同时提高了系统的可靠性;降低了对水下采油树的检修、维护成本。
为达到上述目的,本发明通过以下技术方案予以实现。
一种移动旋转式线性覆盖工具,包括接口1、主油缸2、活塞杆21、后端盖22、基座11和把手3,所述接口1固定连接在主油缸2的左端,中心设有与设置在主油缸2中的活塞杆21间隙配合的圆孔;所述后端盖22的圆形法兰固定连接在主油缸2缸体的右端面上;所述基座11剖截面为形罩壳,套装在主油缸2的右端,与间隙配合套装在主油缸2外圆柱上的导向支撑套12相连接,所述把手3固定连接在所述基座11的外圆柱上;其特征在于:所述基座11的右端壁上自右至左设有大小直径阶梯孔的轴承座112,所述后端盖22右端面对称设有两螺孔221,通过轴承座112和两螺孔221,自外向内依次设置有使所述主油缸2相对于所述基座11绕轴线旋转的旋转机构和作轴向左右移动的移动机构。
上述所述的旋转机构,包括旋转油缸8、转臂4、转盘6、轴承7、联轴器9和挡圈10;所述转臂4为两根一端设有与所述后端盖22设有的螺孔221相连接的螺纹和六角头的圆柱体;所述转盘6的圆周上对称设有两只用于所述转臂4另一端穿插的凹槽63,所述转盘6的右端中心从左到右依次设有用于隔离档63-轴承档64-联轴器档66的大-中-小直径的转轴,其中所述轴承档64即中直径靠近右端面的圆周上还设置有安装挡圈10的挡圈槽65;所述轴承7固定在轴承座112小直径孔内;所述转盘6的转轴从左向右穿过轴承7,轴承7左端与隔离档63右端面紧贴,轴承7右端与挡圈槽65内安装的挡圈10紧贴;所述旋转油缸8通过法兰固定连接在基座11的右端面上;所述联轴器9安置在轴承座112的大直径孔中,左端内孔通过键与转轴的联轴器档66相连接,右端与所述旋转油缸8的油缸转轴81相连接。
上述所述的移动机构,包括移动油缸5、对合法兰51和移动活塞杆52,所述移动油缸5右端面固定连接在转盘6左端面中心上;所述移动活塞杆52的杆头设有球头;通过所述对合法兰51与所述后端盖22右端面相连接。
上述所述移动油缸5的移动行程为26毫米,即所述接口1的工作高度+5毫米余量。
上述所述旋转油缸8的转动角度为0~45°±1°。
上述所述联轴器9为弹性联轴器。
上述所述弹性联轴器为滑块联轴器
上述所述轴承7为滚动轴承或滚针轴承。
上述所述基座11的圆周壁上还开有若干工艺孔111。
上述所述的接口1为标准A型接口,符合GB/T21412-2010标准,所述的把手3为B型把手,符合GB/T21412-2010标准。
本发明专利的有益效果:
本发明通过增加覆盖工具的自由度,使水下机器人在采油树旁的平台上,完成自我定位,自我固定后,通过设计,覆盖工具接口1的轴线将与采油树的阀门接口的轴线自动保持在同一条直线上,机器人携带的覆盖装置接口将于水下采油树的阀门对齐;覆盖工具通过外部指令,即可利用自身携带的移动机构和转动机构,自动将其接口与采油树上阀门接口连接、固定,再由主油缸打开或关闭水下采油树的阀门;从而大大简化了机器人系统,提高了系统整体可靠性;同时降低了机器人的采购成本,降低了对水下采油树阀门的检修、维护成本。
通过合理的位置设计,保证机器人携带覆盖工具工作时,当旋转油缸7逆时针转动至其限位点时,通过转盘6带动转臂4,使接口1与采油树阀门的接口的连接位置相对应;接口1能够顺利插入采油树阀门接口的底部,当旋转油缸7顺时针转动至其限位时,其接口1位置与采油树阀门接口的锁紧位置相对应。
此外,转盘6既是转动机构的执行元件,带动主油缸2转动,又是移动油缸5的固定座,使产品结构更加简洁、紧凑,进一步提高了产品的可靠性。
附图说明
图1是本发明的移动旋转式线性覆盖工具结构示意图,
图2是图1中转盘6的主视图,
图3是图2中转盘6的左视图,
图中:1、接口,2、主油缸,21、活塞杆,22、后端盖,221、螺孔,3、把手,4、转臂,5、移动油缸,51、对合法兰,52、移动活塞杆,6、转盘,62、转槽,63、隔离档,64、轴承档,65、挡圈槽,66、联轴器档,67、螺纹孔,7、轴承,8、旋转油缸,81、油缸转轴,9、联轴器,10、挡圈,11、基座,111、工艺孔,112、轴承座,12、导向支撑套。
具体实施方式:
为使本发明的目的和技术方案更加清楚,下面将结合附图,对本发明的技术方案进行进一步的描述。
本技术领域技术人员可以理解,除非另外定义,这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。
本发明中所述的“左、右”的含义指的是阅读者正对附图时,阅读者的左边即为左,阅读者的右边即为右,而非对本发明的特定限定。
本发明中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。
如图1、图2、图3所示,一种移动旋转式线性覆盖工具,包括接口1、主油缸2、活塞杆21、后端盖22、基座11和把手3;接口1为A型,符合GB/T21412-2010标准,固定连接在主油缸2的左端,中心设有与设置在主油缸2中的活塞杆21间隙配合的圆孔;所述后端盖22的圆形法兰固定连接在主油缸2缸体的右端面上;所述基座11剖截面为形罩壳,圆周方向设有工艺孔111,套装在主油缸2的右端,与间隙配合套装在主油缸2外圆柱上的导向支撑套12相连接;所述把手3的型号为B型,符合GB/T21412-2010标准,固定连接在所述基座11的外圆柱上;所述基座11的右端壁上自右至左设有大小直径阶梯孔的轴承座112,所述后端盖22右端面对称设有两螺孔221,通过轴承座112和两螺孔221,自外向内依次设置有使所述主油缸2相对于所述基座11绕轴线旋转的旋转机构和作轴向左右移动的移动机构。
控制主油缸2的旋转机构,包括转臂4、转盘6、轴承7、挡圈10、联轴器9、旋转油缸8;所述转臂4为两根一端设有与所述后端盖22设有的螺孔221相连接的螺纹和六角头的圆柱体;所述转盘6的圆周上对称设有两只用于所述转臂4另一端穿插的凹槽63,所述转盘6的右端中心从左到右依次设有用于隔离档63-轴承档64-联轴器档66的大-中-小直径的转轴,其中所述轴承档64即中直径靠近右端面的圆周上还设置有安装挡圈10的挡圈槽65;所述轴承7固定在轴承座112小直径孔内;所述转盘6的转轴从左向右穿过轴承7,轴承7为滚动轴承或滚针轴承。轴承7左端与隔离档63右端面紧贴,轴承7右端与挡圈槽65内安装的挡圈10紧贴;所述旋转油缸8通过法兰固定连接在基座11的右端面上;所述联轴器9为滑块联轴器,安置在轴承座112的大直径孔中,左端内孔通过键与转轴的联轴器档66相连接,右端与所述旋转油缸8的油缸转轴81相连接;旋转油缸8法兰右端面固定在基座11的右端法兰上,其旋转角度为0~45°。
控制主油缸2的移动机构,包括移动油缸5、对合法兰51和移动活塞杆52,所述移动油缸5缸体的右端面,利用转盘6上螺纹孔67,固定连接在转盘6左端面中心上;所述移动油缸5的最大工作行程为26毫米,其移动活塞杆52的杆头设有球头,通过所述对合法兰51与所述后端盖22右端面相连接,为保证移动油缸5在工作时不对旋转机构进行干涉,转臂4的长度能够保证移动油缸5的移动活塞杆52伸出到最长时,转臂4仍然能够完整地嵌入在转盘6的转槽62内。
本实施例一种移动旋转式线性覆盖工具,在安装完成后,其接口1-主油缸2-移动油缸5-基座11-旋转油缸8的轴线保持在同一直线上;在机器人将本工具的接口1与采油树阀门接口对齐后,本工具能够实现旋转油缸8逆时针转动至其限位点(即0°)时,接口1与采油树上的阀门接口位置对应,移动油缸5从0向前移动26毫米,接口1即可插入到采油树阀门接口的底部,同时也保证了旋转油缸8顺时针转动至其限位点(即45°)时,接口1处于与采油树上的阀门接口锁紧的位置。
工作原理:
本发明的移动旋转式线性覆盖工具中的移动油缸5固定在转盘6的中心,其活塞杆52球头通过对合法兰51固定在后端盖22上,推拉主油缸2在导向支撑套12内左右滑动,转臂4同时也在转盘6的转槽62内滑动,因此不影响旋转油缸传递扭矩,从而完成接口1的插入和退出功能。
旋转油缸8通过联轴器9带动转盘6转动,转盘6的转动将使嵌入在转槽62内的转臂4带动主油缸2在导向支撑套12内转动,从而实现接口的旋转锁紧功能。
水下机器人将移动旋转式线性覆盖工具沿着采油管道携带至采油树旁专为机器人工作设立的平台上,机器人在平台上进行自我定位固定后,覆盖工具接口1的轴线将与采油树的阀门接口的轴线自动保持在同一条直线上,覆盖工具在外部指令的控制下,第一步,对接口1进行角度复位,旋转油缸8逆时针转动至停止点并对其进行保压;第二步,移动油缸5工作,推动活塞杆将覆盖工具上的接口1迅速推动至采油树上的阀门接口内,自动停止工作并对系统进行保压;第三步,先解除逆时针旋转油缸8的保压,接着旋转油缸8顺时针转动45°自动停止保压,解除移动油缸5的保压状态,系统完成线性覆盖工具与水下采油树阀门接口的对接与锁紧;主油缸3开始工作,其活塞杆21向左移动,推动采油树阀门的芯轴至阀门打开获关闭,并使系统保压,在主油缸2工作完成后,按反向程序,完成移动旋转式线性覆盖工具与水下采油树阀门接口的分离。机器人重新返回水面。

Claims (10)

1.一种移动旋转式线性覆盖工具,包括接口(1)、主油缸(2)、活塞杆(21)、后端盖(22)、基座(11)和把手(3),所述接口(1)固定连接在主油缸(2)的左端,中心设有与设置在主油缸(2)中的活塞杆(21)间隙配合的圆孔;所述后端盖(22)的圆形法兰固定连接在主油缸(2)缸体的右端面上;所述基座(11)剖截面为形罩壳,套装在主油缸(2)的右端,与间隙配合套装在主油缸(2)外圆柱上的导向支撑套(12)相连接,所述把手(3)固定连接在所述基座(11)的外圆柱上;其特征在于:所述基座(11)的右端壁上自右至左设有大小直径阶梯孔的轴承座(112),所述后端盖(22)右端面对称设有两螺孔(221),通过轴承座(112)和两螺孔(221),自外向内依次设置有使所述主油缸(2)相对于所述基座(11)绕轴线旋转的旋转机构和作轴向左右移动的移动机构。
2.根据权利要求1所述的一种移动旋转式线性覆盖工具,其特征在于:所述的旋转机构,包括旋转油缸(8)、转臂(4)、转盘(6)、轴承(7)、联轴器(9)和挡圈(10);所述转臂(4)为两根一端设有与所述后端盖(22)设有的螺孔(221)相连接的螺纹和六角头的圆柱体;所述转盘(6)的圆周上对称设有两只用于所述转臂(4)另一端穿插的转槽(62),所述转盘(6)的右端中心从左到右依次设有用于隔离档(63)-轴承档(64)-联轴器档(66)的大-中-小直径的转轴,其中所述轴承档(64)即中直径靠近右端面的圆周上还设置有安装挡圈(10)的挡圈槽(65);所述轴承(7)固定在轴承座(112)小直径孔内;所述转盘(6)的转轴从左向右穿过轴承(7),轴承(7)左端与隔离档(63)右端面紧贴,轴承(7)右端与挡圈槽(65)内安装的挡圈(10)紧贴;所述旋转油缸(8)通过法兰固定连接在基座(11)的右端面上;所述联轴器(9)安置在轴承座(112)的大直径孔中,左端内孔通过键与转轴的联轴器档(66)相连接,右端与所述旋转油缸(8)的油缸转轴(81)相连接。
3.根据权利要求1所述的一种移动旋转式线性覆盖工具,其特征在于:所述的移动机构,包括移动油缸(5)、对合法兰(51)和移动活塞杆(52),所述移动油缸(5)右端面固定连接在转盘(6)左端面中心上;所述移动活塞杆(52)的杆头设有球头;通过所述对合法兰(51)与所述后端盖(22)右端面相连接。
4.根据权利要求3所述的一种移动旋转式线性覆盖工具,其特征在于:所述移动油缸(5)的移动行程为26毫米,即所述接口(1)的工作高度+5毫米余量。
5.根据权利要求2所述的一种移动旋转式线性覆盖工具,其特征在于:所述旋转油缸(8)的转动角度为0~45°±1°。
6.根据权利要求2所述的一种移动旋转式线性覆盖工具,其特征在于:所述联轴器(9)为弹性联轴器。
7.根据权利要求6所述的一种移动旋转式线性覆盖工具,其特征在于:所述弹性联轴器为滑块联轴器。
8.根据权利要求2所述的一种移动旋转式线性覆盖工具,其特征在于:所述轴承(7)为滚动轴承或滚针轴承。
9.根据权利要求1所述的一种移动旋转式线性覆盖工具,其特征在于:所述基座(11)的圆周壁上还开有若干工艺孔(111)。
10.根据权利要求1所述的一种移动旋转式线性覆盖工具,其特征在于:所述的接口(1)为标准A型接口,符合GB/T21412-2010标准,所述的把手(3)为B型把手,符合GB/T21412-2010标准。
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