(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 105298444 A (43)申请公布日 2016.02.03
(21)申请号 201510732287.1(22)申请日 2015.11.02
(71)申请人江苏科技大学
地址212003 江苏省镇江市京口区梦溪路2
号(72)发明人李钦奉 李可 张建 梁为 李华
程友祥 唐文献(74)专利代理机构南京经纬专利商标代理有限
公司 32200
代理人楼高潮(51)Int.Cl.
E21B 34/16(2006.01)E21B 34/04(2006.01)
(54)发明名称
一种旋转式线性覆盖工具(57)摘要
本发明公开了一种旋转式线性覆盖工具，包括接口、活塞杆、主油缸、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中心圆孔，所述后端盖的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还设有一中心通孔，所述后端盖右端面上还设有一圆柱形凸台，通过圆柱形凸台和通孔设置有使所述主油缸相对于所述基座绕轴线旋转的旋转机构。本发明结构巧妙，增加了工具功能，简化了机器人系统，提高了系统可靠性，降低了采油树的检修维护成本。
权利要求书1页 说明书3页 附图1页
C N 1 0 5 2 9 8 4 4 4 A CN 105298444 A
权 利 要 求 书
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1.一种旋转式线性覆盖工具，包括接口(1)、活塞杆(2)、主油缸(20)、后端盖(6)、基座(5)和把手(3)，所述接口(1)固定连接在主油缸(20)的左端，中心设有与设置在主油缸(20)中的活塞杆(2)间隙配合的中心圆孔，所述后端盖(6)的法兰固定连接在主油缸(20)缸体的右端面上，所述基座(5)剖截面为
形罩壳，套装在主油缸(20)的右端，与间隙
配合套装在主油缸(20)外圆柱上的导向支撑套(4)相连接，所述把手(3)固定连接在所述基座(5)的外圆柱上；其特征在于：所述基座(5)的右端壁上还设有一中心通孔(51)，所述后端盖(6)右端面上还设有一圆柱形凸台(61)，通过圆柱形凸台(61)和通孔(51)设置有使所述主油缸(20)相对于所述基座(5)绕轴线旋转的旋转机构。
2.根据权利要求1所述的一种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(7)和法兰盘(8)，所述旋转油缸(7)由缸体和转轴(71)构成，所述法兰盘(8)为一端开有大孔口(82)，另一端开有小孔口(81)，且过孔中心线断开构成两个半圆形桶状体，其中所述大孔口(82)套扣在所述后端盖(6)右端凸台(61)外圆周上设有的环槽(62)中，所述小孔口(81)对应所述后端盖(6)右端面上设有的圆形盲孔(63)；所述旋转油缸(7)的缸体采用螺钉与所述基座(5)和法兰盘(8)固定连接，所述旋转油缸(7)的转轴(71)穿过所述法兰盘(8)的小孔口(81)采用键与圆形盲孔(63)连接。
3.根据权利要求2所述的一种旋转式线性覆盖工具，其特征在于：所述的旋转油缸(7)，其转动范围为0～45°。
4.根据权利要求2所述的一种旋转式线性覆盖工具，其特征在于：所述的环槽(62)的截面形状为矩形槽。
5.根据权利要求1所述的一种旋转式线性覆盖工具，其特征在于：所述的基座(5)的圆周壁上还设有至少两个工艺孔(52)。
6.根据权利要求1所述的一种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(6)为B型把手，符合GB/T21412-2010标准。
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说 明 书
一种旋转式线性覆盖工具
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技术领域：
[0001] 本发明涉及水下采油树上一种阀门操作工具，具体是涉及一种旋转式线性覆盖工具。属于海上采油技术领域。
背景技术：
[0002] 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。[0003] 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，其固定方式类似于陆地上消防栓与消防水带之间的连接，即机器人先将覆盖工具接口的齿槽插入阀座，再旋转覆盖工具，使其齿槽与阀座上的齿啮合，从而完成深水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。
[0004] 因此在使用覆盖工具时，要求机器人首先在完成自我定位、固定后，再将覆盖工具固定到采油树阀门的接口上，因此，要求机器人不仅要沿着轴线移动覆盖工具，还要求机器人绕着采油树阀门中心线旋转覆盖工具，从而使机器人系统过于复杂，提高了机器人故障的风险，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，降低了机器人的经济性。
发明内容：
[0005] 本发明通过在覆盖工具上增加一个自我旋转机构，即由机器人将覆盖工具的接口插入水下采油树阀门接口的底部后，覆盖工具利用自我旋转机构旋转接口，实现自我固定，克服目前在水下采油树阀门上固定覆盖工具时，全部动作都由机器人完成，从而简化了机器人操作系统，同时提高了系统整体可靠性，降低了对水下采油树的检修、维护成本。[0006] 为达到上述目的，本发明通过以下技术方案予以实现。[0007] 一种旋转式线性覆盖工具，包括接口1、活塞杆2、主油缸20、后端盖6、基座5和把手3，所述接口1固定连接在主油缸20的左端，中心设有与设置在主油缸20中的活塞杆2间隙配合的中心圆孔，所述后端盖6的法兰固定连接在主油缸20缸体的右端面上，所述基座5剖截面为形罩壳，套装在主油缸20的右端，与间隙配合套装在主油缸20外圆柱上的导向支撑套4相连接，所述把手3固定连接在所述基座5的外圆柱上；其特征在于：所述基座5的右端壁上还设有一中心通孔51，所述后端盖6右端面上还设有一圆柱形凸台61，通过圆柱形凸台61和通孔51设置有使所述主油缸20相对于所述基座5绕轴线旋转的旋
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说 明 书
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转机构。
上述所述的旋转机构包括旋转油缸7和法兰盘8，所述旋转油缸7由缸体和转轴71构成，所述法兰盘8为一端开有大孔口82，另一端开有小孔口81，且过孔中心线断开构成两个半圆形桶状体，其中所述大孔口82套扣在所述后端盖6右端凸台61外圆周上设有的环槽62中，所述小孔口81对应所述后端盖6右端面上设有的圆形盲孔63；所述旋转油缸7的缸体采用螺钉与所述基座5和法兰盘8固定连接，所述旋转油缸7的转轴71穿过所述法兰盘8的小孔口81采用键与圆形盲孔63连接。[0009] 上述所述的旋转油缸7，其转动范围为0～45°。[0010] 上述所述的环槽62的截面形状为矩形槽。
[0011] 上述所述的基座5的圆周壁上还设有至少两个工艺孔52。[0012] 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6为B型把手，符合GB/T21412-2010标准。[0013] 本发明专利的有益效果：
[0014] 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，移动覆盖工具，并使其接口1插入到水下采油树阀门接口的底部，覆盖工具通过外部指令，利用自身携带的转动机构，自动转动主油缸20带动其接口1转动，从而将覆盖工具固定到采油树上阀门的端口，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。[0015] 此外，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，其接口1与采油树阀门的接口的连接位置相对应；保证两接口在同一轴线时，接口1能够直接插入到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；利用旋转油缸7自身限位，使产品结构更加简洁、紧凑，进一步提高了产品的可靠性。
[0008]
附图说明
图1是本发明的旋转式线性覆盖工具结构示意图,[0017] 图2是图1后端盖6的示意图,[0018] 图3是图1法兰盘8的主视图,[0019] 图4是图3的右视图,[0020] 图中：1、接口，2、活塞杆，20、主油缸，3、把手，4、导向支撑套，5、基座，51、通孔，52、工艺孔，6、后端盖，61、凸台，62、环槽，63、圆形盲孔，7、旋转油缸，71、转轴，8、法兰盘，81、小孔口，82、大孔口。
[0016]
具体实施方式：
[0021] 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。
[0022]
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说 明 书
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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。[0024] 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。[0025] 如图1、图2、图3、图4、所示，一种旋转式线性覆盖工具，包括接口1、活塞杆2、主油缸20、后端盖6、基座5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20的左端，中心设有与设置在主油缸20中的活塞杆2间隙配合的中心圆孔，所述后端盖6的法兰固定连接在主油缸20缸体的右端面上，所述基座5剖截面为
形罩壳，套
装在主油缸20的右端，与间隙配合套装在主油缸20外圆柱上的导向支撑套4相连接；所述把手3为B型，符合GB/T21412-2010标准，固定连接在所述基座5的外圆柱上，供机器人携带；所述基座5的右端壁上还设有一中心通孔51，所述后端盖6右端面上还设有一圆柱形凸台61，通过圆柱形凸台61和通孔51设置有使所述主油缸20相对于所述基座5绕轴线旋转的旋转机构。
[0026] 所述旋转机构，包含旋转油缸7、法兰盘8；主油缸20的右端的后端盖6的右端面上设有一圆柱形凸台61，在凸台61的柱面上设有一矩形环槽62，在凸台61的右端面中心设有一只带有键槽的圆形盲孔63；凸台61的右端设有法兰盘8，所述法兰盘8为一端开有大孔口82，另一端开有小孔口81，且过孔中心线断开构成两个半圆形桶状体，其中所述大孔口82套扣在所述后端盖6右端凸台61外圆周上设有的环槽62中，所述小孔口81对应所述后端盖6右端面上设有的圆形盲孔63；所述旋转油缸7的缸体采用螺钉与所述基座5和法兰盘8固定连接，所述旋转油缸7的转轴71穿过所述法兰盘8的小孔口81采用键与圆形盲孔63连接。旋转油缸7的转动范围为0°～45°。通过设计，当旋转油缸7逆时针转动至其限位点时，其接口1与采油树阀门的接口的连接位置互相对应，保证两接口在同一轴线时，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点时，其接口1位置与采油树阀门接口的锁紧位置相对应。基座5的右端圆周面上对称设置两只工艺孔52，为两只半圆形法兰盘8与基座5固定连接提供帮助，基座5右端底部中心设有通孔51，供旋转油缸7的转轴71穿过。[0028] 工作过程：
[0029] 水下机器人将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，根据设计，覆盖工具接口1的轴线与采油树阀门的轴线自动重合，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7逆时针转动至限位点并对其进行保压；第二步，机器人直线移动覆盖工具，使其接口1插入到采油树上的阀门接口的底部，并保持该位置；第三步，先解除逆时针转动油缸的保压，接着旋转油缸7顺时针转动45°至自动限位点保压；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20开始工作，其活塞杆2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20工作完成后，按反向程序，完成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。
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说 明 书 附 图
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