用于对钻井装备进行升降和/或移动操作的设备本发明涉及一种用于在甲板(如钻井甲板)上进行升降和/或移动操作
的设备，该设备包括至少一个升降臂。该设备尤其用于使负载(如管道)
在不同的工位之间升降和/或移动。
本发明在陆上和海上均可使用。
在石油和天然气行业中，管道用于建立平台和钻孔之间的流体连接。
除其它类型的管道之外，形成流体连接的管道可以是例如钻柱。随着钻柱
不断地穿入地壳中，钻柱用于形成钻孔。在一个立柱每次旋进既有的钻柱
并且继而随着钻柱进入到地壳中之前，通常通过将三或四个钻杆(三、四
个钻杆＝一个立柱，27-40米长)旋拧在一起形成钻柱以临时存放在指梁
中。已知使用所谓的“铁钻工”来拧紧和旋松钻杆，并且一些公司供应这
些设备。铁钻工通常包括两件式扳手单元和旋转装置(spinningdevice)。
旋转装置使钻杆的接头相对于钻杆的另一接头旋转，以便将钻杆的两个接
头拧紧在一起或者使其彼此旋开。扳手单元为拧紧或旋松操作提供所需的
转矩。
由于典型钻台上可用的空间有限，因此在钻井操作之前、期间或之
后，通常需要能够移动装备，如铁钻工、导向装置、夹紧装置等。可能有
必要使装备在不同的位置之间移动，例如，移往并移离井中心、移往并移
离管道存放位置(例如，指梁)。
US7178612B2公开了将铁钻工移动到允许装配或拆卸钻柱中的螺纹
接头的位置处的装置。该装置可以构造为双平行四边形臂。在US7178612
B2中示出下部支撑臂和上部支撑臂之间的连接点是如何布置的多个实施
例。在所有的图示实施例中，转矩通过连接点“横向”传递，从下部支撑
臂经由具有不同构造的用于转矩传递的连接点到达斜对的上部支撑臂。此
外，根据现有技术，转矩臂彼此直接接触；或者，它们经由单联动机构彼
此接触。
US2011/0108264A1涉及用于操纵钻井装备的铰接设备(articulated
apparatus)，该设备包括基座、在一端可枢转地连接到基座的第一组臂、
可枢转地连接到第一组臂的另一端的接头构件、在一端可枢转地连接到接
头构件的第二组臂以及可枢转地连接到第二组臂的相对端的承载组件。驱
动系统与第一组臂和第二组臂协作，以便使钻井工具在贮存位置和展开位
置之间移动。
现有技术的缺点在于平行四边形臂的移动不与平台面或下表面平行，
并且平行四边形臂将因此在展开期间具有不同的高度。这导致负载下方需
要额外的间隙，以防止与下表面碰撞。此外，工具不必每次在同一高度处
遇到负载，在一些情况下这将需要调整工具(平行四边形臂)的高度。
其它现有技术的实施例将使得转矩传递发生在下部支撑臂不得不被制
造为具有用于使臂之间的连接点固定的细长臂的位置，其中，该连接点被
固定到上部支撑臂的细长臂。这将对负载传递连接的最小尺寸设定特定的
要求，这反过来对臂之间的高度、上部支撑臂和下部支撑臂的附接物之间
的距离设定特定的设计要求，并且必须对传动装置所能够传递的转矩的大
小进行设定。
因此，本发明的目的是提供一种确保升降臂平行于钻台平面进行直线
移动同时为升降臂的设计提供更大自由度的装置。
独立权利要求限定本发明，而从属权利要求描述本发明的其它表征特
征。
本发明涉及一种用于在甲板上对钻井设备进行升降和/或移动操作的设
备，该设备包括悬挂装置和至少一个升降臂，其中，该至少一个升降臂包
括至少一对转矩臂，该至少一对转矩臂至少具有第一转矩臂和第二转矩
臂，
其中，第一转矩臂的第一端连接到悬挂装置，并且第一转矩臂的第二
端连接到同步联动装置；
其中，第二转矩臂的第一端连接到同步联动装置并且第二转矩臂的第
二端连接到承载装置，并且其中，第一转矩臂和第二转矩臂分别通过各自
的同步联动装置进一步连接到至少一个共用同步装置。
本文所公开的本发明将确保所有的臂附接点总是彼此平行，这反过来
意味着承载装置将与平台面(例如钻台平面)保持平行。
根据本发明的同步联动装置中的转矩传递装置包括至少三个分离元
件：连接到各自转矩臂的两个同步连杆以及同步装置。与升降臂相连接的
同步装置能够垂直向上或垂直向下移动升降臂，以便升高或降低平台面上
的负载。
在该设备的优选实施例中，升降臂至少还包括第一同步臂和第二同步
臂，第一转矩臂平行于该至少第一同步臂布置，
并且其中，第一同步臂的第一端连接到悬挂装置，并且第一同步臂的
第二端连接到同步联动装置，
其中，第二转矩臂平行于该至少第二同步臂布置，并且其中，该至少
第二同步臂的第一端连接到同步联动装置并且该至少第二同步臂的第二端
连接到承载装置。
根据该设备的一方面，同步联动装置包括用于容纳至少一个同步装置
的至少一个导向件。
在实施例中，同步联动装置可以垂直于用于至少一个升降臂的动力装
置布置。
在实施例中，同步装置可以包括至少一个轮、至少一个滑动块或至少
一个滚子轴承。
在又一个方面中，同步装置可以包括能够与同步连杆相连接的轴。
在实施例中，同步连杆包括一个或多个吊杆。
在实施例中，至少一个升降臂还可包括用于使至少一个升降臂移动的
动力装置。在特定的实施例中，该动力装置可以包括汽缸或电动马达或者
能够引起升降臂移动的其它装置。
在一方面中，动力装置可以在其第一端连接到悬挂装置或者在其第二
端连接到第一转矩臂或第二转矩臂。或者，动力装置可以连接到第一同步
配置或第二同步配置。
在实施例中，升降臂还可以包括至少一个其它同步联动装置和第三转
矩臂，该至少一个其它同步联动装置连接到第二转矩臂的第二端，并且该
第三转矩臂在其一端连接到第二同步联动装置，并且其中，第二转矩臂和
第三转矩臂通过各自的同步连杆进一步连接到至少一个共用同步装置。
现在将参照附图描述本发明的若干非限制性实施例，其中相同的部件
用相同的附图标记表示，并且其中：
图1示出根据本发明的升降臂的实施例；
图2A-2D示出同步装置在升降臂的不同位置处的位置；
图3A-3B示出同步联动装置的替代实施例；
图4示出根据本发明的升降臂的替代实施例；以及
图5和图6示出根据本发明的升降臂的又一个实施例。
图1示出根据本发明升降臂1的实施例。升降臂1在其一端连接到悬
架装置6。升降臂1具有第一对转矩臂，该第一对转矩臂包括第一转矩臂
2和第二转矩臂3。第一转矩臂2的第一端连接到悬挂装置6并且第一转矩
臂2的第二端在第一附接点14处连接到同步联动装置(linkage)9。与第
一连接臂2一样，第二转矩臂3的第一端在第二附接点15处连接到同步联
动装置9，以便能够将转矩从第一转矩臂2传递到第二转矩臂3。第二转
矩臂3的第二端在第五附接点18处连接到承载装置7。
同步联动装置9包括第一同步连杆10和第二同步连杆11，其中，第
一同步连杆10在其一端连接到第一转矩臂2并在其另一端连接到同步装
置12，并且第二同步连杆11在其一端连接到同步装置12并在其另一端连
接到第二转矩臂3。用于容纳同步装置12的至少一个导向件13布置在同
步联动装置9中。在图示的示例中，导向件13垂直布置，并将因此允许
同步装置12垂直移动，但是防止同步装置12水平移动。
本文还示出的第一同步臂4和第二同步臂5。第一同步臂4与第一转
矩臂2平行布置。第一同步臂4的第一端连接到悬挂装置6并且第一同步
臂4的第二端在第三附接点16处连接到同步联动装置9。第二同步臂5平
行于第二转矩臂3布置。第二同步臂5的第一端在第四附接点17处连接到
同步联动装置9，并且第二同步臂5的第二端在第六附接点19处连接到承
载装置7。
动力装置8(示为气缸)在其一端连接到悬挂装置6并且在其另一端
连接到第二同步臂5。在其它实施例中，动力装置8可以连接到第一转矩
臂2、第二转矩臂3或者第一同步臂4中的任一者。或者，动力装置8可
连接到同步联动装置或者位于臂之间，如在第一转矩臂2和第二转矩臂3
之间或者在第一同步臂4和第二同步臂5之间。如果升降臂1包括比图中
可见的那些更多的转矩臂或同步臂，则动力装置8可以连接到它们中的一
者。
操作时，动力装置8将控制第二同步臂5的运动，这将使第二转矩臂
3平行运动。作为动力装置8的运动的结果，第二转矩臂3的旋转运动将
迫使第二同步连杆11推动同步装置12，这将迫使第一同步连杆10相对于
第二同步连杆11作反向旋转运动，并且从而与第一转矩臂2反向地旋转
移动。在图1所示的实施例中，第一转矩臂2和第二转矩臂3将因此基本
上总是与经过同步联动装置9的垂直面形成相同的角度(即，关于同步联
动装置9镜面对称)。
图2A-图2D示出同步装置12在升降臂1的不同位置处的位置。图2A
示出处于完全伸展位置的升降臂1。在该位置处，同步装置12将位于导向
件13中的最高处，同时第一转矩臂2和第二转矩臂3处于展开位置，转矩
臂2、3中的每一者都具有约60度的伸展角。与图2A中可见的部分相
比，在图2B中，升降臂1处于部分伸展位置。图2C示出升降臂1处于部
分缩回位置，而在图2D中升降臂1处于完全缩回位置。
图3A和图3B示出同步联动装置的替代。图3B示出同步联动装置9
的内部以及同步连杆10、11，转矩臂2、3，导向件13中的同步装置12
等之间的连接。此外，图3B示出布置在第一转矩臂2上的第一连接支耳
(plug)20和第二转矩臂3上的第二连接支耳21的细节，其中，第一连接
支耳20将第一转矩臂2连接到第一同步连杆10，第二连接支耳21将第二
转矩臂3连接到第二同步连杆11。
虽然示出转矩臂2、3布置在同步臂4、5的下方的图示实施例，但是
应当理解，转矩臂2、3可以布置在同步臂4、5的上方。这样的实施例的
示例在图4中示出。此外，本领域的技术人员将理解，虽然图示的实施示
出升降臂1呈“V形”，但是也可以反向转动升降臂1使得升降臂形成倒
“V形”；这种情况的示例在图5和图6中示出。图5示出第一转矩臂2
和第二转矩臂3布置在第一同步臂4和第二同步臂5的上方，而在图6中
转矩臂2、3布置在同步臂4、5的下方。
本文所述的实施例应被视为非限制性的。显而易见的是，本领域的技
术人员可以在不脱离所附权利要求限定的本发明的范围的情况下作出变型
或修改。虽然描述了本文所述的升降臂与铁钻工相连接，但是应当理解，
该装置可以用于移动或升降其它元件，如泥箱、套管钳、用于管螺纹的润
滑脂，定心臂等。此外，可以有更多的转矩臂和同步臂连接到图示的示
例，使得升降臂可以包括至少三个转矩臂，以及相关的更多数量的同步联
动装置。