具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

实施例1

参照图1-图9，本实施例提供一种液压吊卡，包括本体1、门体组件、连杆机构2以及闭锁组件。门体组件与本体1活动连接，闭锁组件与门体组件连接，将门体组件锁死。

门体组件包括左门3以及右门6，左门3与右门6分别与本体1活动连接。闭锁组件包括安全门4以及机械锁组件5，安全门4与左门3活动连接，机械锁组件5与右门6连接，安全门4通过机械锁组件5将左门3以及右门6锁死。

具体地，左门3和右门6分别通过转销8与本体1活动连接，本体1上设置机械限位，使得左门3、右门6可以在设定的角度内旋转，以实现钻具的抱合和松开。安全门4与左门3活动连接，左门3上设置机械限位，使得安全门4可以在设定的角度内旋转，安全门4打开时，钻具等管柱能够进入液压吊卡空间。机械锁机构5与右门6连接，安全门4通过机械锁机构5将安全门4与右门6锁死。连杆机构2与本体1、左门3、右门6以及安全门4连接，其作用是为左门3、右门6以及安全门4提供驱动力，使左门3、右门6以及安全门4抱合或者松开。

参照图4-图5，上述连杆机构2包括第一连杆组件和第二连杆组件，第一连杆组件与左门3以及右门6连接，驱动左门3以及右门6抱合或者松开。第二连杆组件与左门3以及安全门4连接，驱动安全门4闭合或者松开。

本实施例中，第一连杆组件与第二连杆组件一上一下，平行设置。第一连杆组件与第二连杆组件设置在本体1、左门3以及右门6靠近液压吊卡外部的一侧。

进一步地，液压吊卡还包括补芯7，如图1-图3所示，补芯7包括4块，其中2块通过固定销与本体1固定连接，1块通过固定销和左门3固定连接，另一块通过固定销与右门6固定连接。补芯7最下端的高度高于本体1、左门3以及右门6的高度。本实施例中，补芯7可以设置多种直径尺寸，以便根据不同的管柱直径进行选择更换。

液压吊卡还包括吊耳24，吊耳24安装在本体1的两侧，控制系统穿过吊耳以控制液压吊卡的提升、下降以及旋转运动。

现有技术中，控制左门和右门转动的连杆组件设置在控制安全门的连杆组件的内侧，并且两组连杆组件都设置在液压吊卡的内侧位置。

本实施例将控制左门和右门的连杆组件设置为上下平行的结构，增加了第一连杆组件的开关左门和右门的力臂，即增加了液压吊卡抱合钻具接头等管柱时的力矩。另外，本实施例将连杆机构设置在靠近液压吊卡外部的一侧，进一步增加了连杆机构的力臂以及开关门的力矩。

本实施例通过上述两方面增加了液压吊卡抱合管柱时的力矩，以顺利地挤掉钻具接头等管柱表面以及补芯表面的腐蚀层以及结垢层，实现左右门和安全门的顺利抱合，保证液压吊卡顺利地进行开关门作业，避免出现液压吊卡卡阻的问题。

此外，本实施例将连杆机构设置在外侧，并且进一步将控制左右门的第一连杆组件与控制安全门的第二连杆组件设置为上下平行的位置关系，最大程度地将连杆机构设置在液压吊卡的外侧，能够尽可能地减少连杆机构承受的弯矩，避免连杆机构因为承压过重而变形失效，能够延长连杆机构的使用寿命。因此，本实施例中的连杆机构潜在变形的可能性减小，受钻具提升与下放载荷影响较小，结构更加稳定可靠。

具体地，参照图4-图5，第一连杆组件包括第一连杆91、第一拐臂13、第一液压驱动部件、第二拐臂14以及第二连杆92。第一连杆91的一端与右门6连接，第一拐臂13的一端与第一液压驱动部件的一端连接，另一端与第一连杆91连接，第二拐臂14的一端与液压驱动部件的一端连接，另一端与左门3连接。

第二连杆组件包括第二液压驱动部件、第三拐臂15、第三连杆93、旋转座以及第四连杆11。第三拐臂15的一端与第二液压驱动部件的一端连接，另一端与第三连杆93的一端连接，第三连杆93的另一端与旋转座连接，旋转座的另一端与第四连杆11的一端连接，第四连杆11的另一端与安全门4连接。

第一拐臂13、第二拐臂14以及第三拐臂15与本体1连接，第一液压驱动部件与第二液压驱动部件为双液压油缸总成12，具体包括第一液压缸121以及第二液压缸122，本实施例中，液压驱动部件并不仅限于液压缸，还可以是液压杆、电动缸等。第一液压驱动部件与第二液压驱动部件上下平行，第二拐臂14与第三拐臂15上下平行，第二连杆92与第三连杆93上下平行。本实施例中，第一连杆91、第二连杆92以及第三连杆93结构以及尺寸相同。

优选地，第一拐臂13与第一连杆91、第一液压驱动部件与第二拐臂14、第二液压驱动部件与第三拐臂15、第二拐臂14与第二连杆92、第三拐臂15与第三连杆93、第一连杆91与液压吊卡的右门6、第二连杆92与液压吊卡的左门3均通过连接销16连接。

第一连杆91与第二连杆92、第三连杆93穿过本体1的左右两侧铸造的方孔，实现液压动力向左门3以及右门6的传递。

如图4所示，第一拐臂13、第二拐臂14以及第三拐臂15通过转销8固定在本体1上，能够自由旋转，旋转座10通过转销8连接在左门3的开槽内。

优选地，所述旋转座10以及所述第四连杆11位于所述左门3的外部。本实施例中的连杆机构2中，除第一连杆91与第二连杆92、第三连杆93穿过本体1上的左右两侧铸造的方孔，其余传动部件全部设置在本体1、左门3以及右门6外侧，易于拆卸与维修。在需要拆卸和维修时，通过拆除转销8以及连接销16即可实现连杆机构2中各个部件的拆分。

优选地，参照图6-图7，机械锁机构5包括浮动环23以及驱动销17。参照图8，浮动环23的内侧为凸面结构，浮动环23的外侧与右门6的台阶孔卡接，具体地，与台阶孔过盈配合。驱动销17穿过浮动环23，与浮动环23的内侧线接触。

本实施例在驱动销和右门上开设的台阶孔之间设置浮动环，该浮动环的外侧与右门上开设的台阶孔卡接，驱动销穿过浮动环，与右门的台阶孔为非接触关系，这样即便钻具上的化学泥浆与机械锁机构接触，也会从台阶孔与驱动销之间的缝隙中流出，不会导致驱动销堵死在台阶孔中，因此能够有效避免机械锁结构卡死，使得机械锁机构具有较为长久的安全保护作用。另外，本实施例还将浮动环的内侧设置为凸面结构，使得驱动销与浮动环的内侧为线接触关系，驱动销能够相对具有凸面结构的浮动环内侧进行一定角度的旋转，进一步避免了化学泥浆将驱动销堵死在台阶孔中，使得机械锁机构的使用寿命更长。

优选地，机械锁机构5还包括杠杆19、机械锁销21以及弹簧22。驱动销17与杠杆19转动连接，机弹簧22套接在机械锁销21上，机械锁销21的底部与杠杆19面接触，二者存在一定的相对滑动。杠杆19旋转时，驱动销17和浮动环23的线接触结构能够有效克服杠杆19旋转造成的水平位移。驱动销17位于补芯7的下方，当补芯7承重下降，即开始驱动驱动销17下降，并带动杠杆19发生转动，将机械锁销21弹出，机械锁销21将安全门4限位卡接。

优选地，驱动销17与台阶孔之间的间隙为2-4mm，以便具有流动性的化学泥浆顺利流出。驱动销17的上端直径小于下端直径，其下端直径大于浮动环23的直径，以限制驱动销17的行程。

优选地，杠杆19通过杠杆销20与右门6转动连接，杠杆销20与杠杆19垂直。驱动销17与杠杆19通过连接销18转动连接。驱动销17的上端面为圆弧形，驱动销17的上端面与补芯7点接触，降低化学泥浆堵塞的可能性。

优选地，机械锁销21穿过右门6上的机械锁销孔，与右门6垂直。机械锁销21的底部直径大于机械锁销孔的直径，防止机械锁销21被弹出右门。弹簧22的直径大于机械锁销21的直径。

实施例2

本实施例提供一种实施例1中液压吊卡的的使用方法。参考图1-图2，液压吊卡的待命状态下，左门3、右门6以及安全门4均处于打开状态，等待钻具进入液压吊卡。

参考图4和图5，一旦钻具进入液压吊卡，即触发液压吊卡的液压系统，连杆机构2中的双液压油缸总成12推动拐臂一13、拐臂二14旋转，拐臂一13、拐臂二14分别推动第一连杆91、第二连杆92伸出，由于第一连杆91、第二连杆92分别与左门3、右门6上的连接，因此第一连杆91和第二连杆92分别推动左门3以及右门6开始关门。

左门3、右门6关门到位后，双液压油缸总成12推动拐臂三15旋转，拐臂三15推动第三连杆93伸出，第三连杆93推动旋转座10旋转，旋转座10推动第四连杆11伸出，第四连杆11推动安全门4开始关门。液压吊卡关门完成后，提升与下放钻具时，安全门4和右门6通过机械锁机构5进行扣合，以防止误操作打开液压吊卡，发生危险。

参考图3、图6以及图7，提升与下放钻具时，钻具自重驱动补芯7下移，补芯7推动驱动销17下移，驱动销17推动杠杆19旋转，杠杆19推动机械锁销21克服弹簧22的弹簧力上移，锁住安全门。开门与开锁的动作原理与上述相反，不再赘述。

本实施例中的第一连杆91、第二连杆92与左门3、右门6的吊耳24连接在左门3、右门6主结构的外侧，第三连杆23与旋转座10的连接也在液压吊卡主结构的外侧，第一连杆91、第二连杆92以及第三连杆93穿过本体1的左右两侧铸造的方孔为左门3以及右门6提供液压动力，关左门3的第二连杆92与关安全门4的第三连杆采用上下布置，因此关门的力臂较大，在同等液压动力的情况下，关门扭矩较大，关门扭矩为现有液压吊卡的数倍，在被化学泥浆腐蚀、结垢的情况下，能够依靠自身的关门力矩，挤掉腐蚀层与结垢层，实现左右门之间的顺利抱合。

本实施例中的连杆机构2除第一连杆91、第二连杆92以及第三连杆93穿过本体1的左右两侧铸造的方孔，其余传动部件全部在本体1、左门3、右门6的外侧，易于拆卸与维修。

在起升与下放钻具时，液压吊卡的受力属于简支梁，该简支梁中，液压吊卡的中间部位潜在变形较大，本实施例的连杆机构2由于布置靠近液压吊卡主结构外侧，潜在变形小，受钻具提升与下放载荷影响较小，更稳定可靠。

本实施例的驱动销17与杠杆19通过连接销18连接，浮动环23内圈截面为圆弧曲线，故驱动销17与浮动环23为线接触，杠杆19旋转时，线接触结构有效克服了杠杆19旋转造成的水平位移。同时，驱动销17与右门6采用非接触大间隙结构，即使在被化学泥浆腐蚀、结垢的情况下，仍能有效工作，不会使弹簧22不复位，能够确保设备运行安全。

对比例1

参照图10，本对比例提供一种液压吊卡，包括本体、左门、右门、安全门以及连杆机构。

根据图10，本对比例中控制左门和右门转动的连杆组件设置在控制安全门的连杆组件的内侧，并且两组连杆组件都设置在液压吊卡的内侧位置。具体地，控制左门右门以及安全门的连杆位于同一平面内且互相平行。控制左门和右门的连杆组件设置在靠近液压吊卡内部的位置，尤其靠近补芯，虽然控制安全门的连杆组件设置在控制左右门的连杆组件的外侧，但其位置依然相对更加靠近液压吊卡的内侧。

本对比例中连杆机构的缺点为，液压吊卡开关门尤其是关门的力矩小，如果钻具接头出现腐蚀和结垢，往往会导致设备卡阻，抱合困难。另外，液压吊卡在提升和下降过程中会承受数百吨的管柱压力，本对比例中连杆机构相对靠近液压吊卡的内侧，容易承受更多的弯矩，会产生变形失效的问题。

对于本对比例中连杆机构存在的上述问题，一般考虑以下两种方式进行解决：一种是增加液压驱动组件的驱动力，但是现有的液压驱动组件已经较为成熟，因此能够增加的力矩是有限的。另一种是增加液压吊卡的尺寸，使得连杆机构的力臂增加。但是液压吊卡的尺寸一般是固定的，因此无法直接对液压吊卡的尺寸进行扩大。

实施例1的液压吊卡将控制左门和右门的连杆组件设置为上下平行，增加了第一连杆组件的开关左门和右门的力臂，即增加了液压吊卡抱合钻具接头等管柱时的力矩。另外，实施例1还将连杆机构设置在靠近液压吊卡外部的一侧，进一步增加了连杆机构的力臂以及开关门的力矩。实施例1通过上述两方面增加了液压吊卡抱合管柱时的力矩，以顺利地挤掉钻具接头等管柱表面以及补芯表面的腐蚀层以及结垢层，实现左右门和安全门的顺利抱合，保证液压吊卡顺利地进行开关门作业，避免出现液压吊卡卡阻的问题。

另外，经过研究发现，液压吊卡在起升与下放钻具的过程中，受力类型属于简支梁。该简支梁的受力特点是，越接近液压吊卡中间的部件，承受的弯矩越大，潜在变形较大。而相对远离液压吊卡中心的部件，所承受的弯矩会较小。因此，实施例1将连杆机构设置在液压吊卡的外侧，并且进一步将控制左右门的第一连杆组件与控制安全门的第二连杆组件设置为上下平行的位置关系，以最大程度地将连杆机构设置在液压吊卡的外侧，能够尽可能地减少连杆机构承受的弯矩因此，实施例1中液压吊卡的连杆机构潜在变形的可能性减小，受钻具提升与下放载荷影响较小，结构更加稳定可靠。

本发明中的液压吊卡克服了现有液压吊卡存在的在泥浆腐蚀、结垢情况下抱合困难，开关门连杆机构在液压吊卡承载时易变形，开关门机构维修保养困难，机械锁机构在泥浆腐蚀，结垢下易失效的问题。实现了设备可靠、耐用、易维护保养，可以大幅度地减少设备的维修时间。能在设备被化学泥浆腐蚀、结垢的情况下，依靠自身的开关门力矩，挤掉腐蚀层与结垢层，实现可靠的开关门作业。浮动线接触的机械锁驱动结构，即使在被化学泥浆腐蚀、结垢的情况下，仍能有效工作。从而提高钻井作业的安全和效率。本发明具有设计原理合理、设备可靠性高，能有效的解决设备的使用环境对设备的影响，减少设备维修时间和费用、提高石油作业安全性等优点。

以上实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定，本领域技术人员在权利要求的范围内做出各种变形或修改，均属于本发明的实质内容。