专利名称：开口动力大钳的制作方法
技术领域：
本发明涉及石油天然气田钻井用的开口动力大钳。
在石油天然气田的勘探开发钻井过程中，为了连接或卸开钻杆丝扣，进行起下钻杆，完成更换钻头等作业，普遍采用的是人工方法，用吊钳作业，速度慢，又很容易发生事故。进行这样的操作，要求钻井工人有高度熟练的技巧，并且要付出繁重的体力。
为了解决这个问题。几十年来，人们不断探索用机械代替人工，研究了各种类型的动力大钳，希望以动力钳来减轻钻井工人的劳动。开口动力大钳就是其中的一类美国专利US4170908介绍了一例。这种钳子是将两把独立的钳子上下叠放在一起，在操作时上钳要相对下钳作上下移动，这给悬吊带来困难。我国也有很多人从事动力大钳的开发研究，中国专利CN8510302A就是其中一例。这种钳子是将三把独立的钳子放在一起，下面两把负责拧开已经上紧的丝扣或最后上紧丝扣，上面的第三把钳子负责把丝扣旋进或旋出接头。由于这种钳子的动作较多，控制系统和阀件就较多，结构繁些。
本发明的目的在于提供一种将上紧或卸松丝扣和将丝扣旋进或旋出接头两种功能合成一体的开口动力大钳。
本发明的开口动力大钳是这样实现的。将两个钳头装在一个壳体上。在同一壳体上安装的还有液压马达及变速机构，减速机构。壳体的中部通过销子安装着开口动力大钳的吊杆，以便将动力大钳悬挂起来。壳体侧面安装着下钳夹紧气缸。靠近吊杆的部位布置有调节套、连杆、刹带等零件构成的浮动刹带机构。在壳体的开口处布置有自动开关机构。液压马达的控制阀装在液压马达旁。在大钳的尾部装有移送气缸，用来将大钳移送到井口和撤离井口。
液压马达的动力经过行星齿轮变速机构传到二级齿轮减速机构，再经与齿轮减速机构的最后一级齿轮啮合的惰性齿轮传递给缺口齿轮，缺口齿轮通过三个销子驱动浮动体，完成夹紧钻杆上紧或卸开丝扣的作业。
动力大钳的浮动上钳头是由浮动体、四个插在浮动体通孔里的弹簧座、由螺钉上紧在浮动体通孔上端的压盖、将压盖上紧在浮动体上的螺钉、置于浮动体通孔内一端抵在压盖上另一端抵在弹簧座上的弹簧、通过弹簧座支承浮动体的开口齿轮、固定在开口齿轮上靠方套与浮动体上的方孔相配的销子等所组成。
上头钳的浮动体，在上扣时会随丝扣向下运动，在卸扣时会随丝扣向上移动，使丝扣旋进或旋出接头，钳体则不需上下移动。
动力大钳上钳头的自动对中双腭板夹紧管子机构是由浮动体、和制动盘相联接并位于浮动体内圆弧处的腭板架、与腭板架相接壤用来夹紧钻杆接头的腭板、靠螺钉上紧在腭板架上用来帮助腭板复位的板簧、靠螺钉和楔型螺母安装在浮动体的坡板，穿在腭板中部通孔并靠两端的方头与腭板架的上下两槽滑配合的销子、位于腭板架槽一端的定位螺钉、处在腭板中央穿在销子上与坡板相配的滚子、位于腭板架弹簧上方拧在腭板架上的定位丝堵、装在腭板上的两块钳牙、安装坡板于浮动体上的螺钉和楔型螺母所组成。
钻杆进入钳头以前，两块腭板向钻杆进入钳子方向张开，以便接管子进入。管子进入开口后，碰在腭板架上的定位丝堵上，并将腭板碰到正对管子的位置，此时尚未夹紧管子。当开口齿轮带动浮动体开始转动的初期，浮动刹带机构刹住制动盘，进而刹住腭板架，具有一定坡角曲面的坡板随浮动体转动，迫使腭板靠背部的滚子沿坡板的坡角曲面上坡，并且腭板的一个侧面沿腭板架的导向面滑动，使在规定的尺寸范围内的管子被夹紧，夹紧后管子中心与钳头中心一致。夹紧后，开口齿轮在继续带动上钳头的全部零件旋转，完成上扣或卸扣作业。
动力大钳的下钳头双腭板夹紧机构是由拨盘、和拨盘配联接位于下钳头内圆弧处的腭板架、与腭板架相接壤用来夹紧钻杆接头的腭板、靠螺钉上紧在腭板架上用来帮助腭板复位的板簧、靠螺钉和楔型螺母安装在下钳头上的坡板、穿在腭板中部通孔靠两端的方头与腭板架的上下两槽滑配合的销子、位于腭板架槽一端的定位螺钉，处在腭板中央穿在销子上与坡板相配的滚子、位于腭板架板簧上方拧在腭板架上的定位丝堵、装在腭板上的两块钳牙、夹紧气缸、安装坡板于下钳头的螺钉和楔型螺母所组成。
动力大钳的浮动刹带机构是由制动盘、包覆在制动盘侧面的两条刹带、固定在壳体上用以固定刹带的一个环状端的立柱、上紧在立柱顶端的限位螺钉、穿过刹带另一环状端并且插在连杆通孔内使刹带和连杆相连接的销子、一端通过销子连接刹带另一端通过销子与正扣螺钉或反扣螺钉相连接的两根连杆、和连杆以销子相连接的正扣螺钉及反扣螺钉、靠正扣螺纹旋在正扣螺钉上的滑套、靠反扣螺纹旋在反扣螺钉上的调节套、拧在调节套上其端部楔出在滑套凹槽内的导向螺钉、置于调节套与滑套之中其一端抵在滑套上另一端抵在调节套上的弹簧、穿在连杆通孔中的套筒、穿在套筒内孔中靠螺纹拧在壳体上的两个支柱、靠螺钉压紧在两个支柱上的连接板、压紧连接板拧在支柱上的螺钉及壳体所组成。
为了使腭板背部的滚子和坡板之间产生相对运动，即实现滚子爬坡或退坡，浮动刹带机构是必备的。浮动刹带机构所产生的刹带力矩，始终作用在与夹紧机构联成一体的制动盘上，只要浮动体沿任何一个方向旋转时，就会使浮动体和夹紧机构之间产生相对运动倾向，而不需要任何操纵系统。在浮动体开始转动时，制动盘和夹紧机构的零件均被制动、加工有一定坡角曲面的坡板会随浮动体转动，使腭板背部的滚子沿坡板曲面上坡或退坡，从而达到夹紧或松开管子的目的。浮动刹带机构对上钳头还有扶正作用，即在上钳头处于偏心旋转时能产生刹车力。它的另一个作用是上钳头反转复位对缺口时，保证制动盘和夹紧机构与浮动体相对转动，直至他们的开口对正时止。
动力大钳的上钳头复位对缺口机构是由固定在浮动体上的定位销，靠螺钉上紧在制动盘上的定位机构外壳，将定位机构外壳上紧在制动盘的螺钉、穿于定位机构外壳通孔中的半月定位转销、置于半月定位转销上端，靠平面与半月定位转销传力的定位手柄，将定位手柄固定在半月定位转销上并防止半月定位转销下堕的螺母、置于定位手柄横向通孔中一端抵在定位机构外壳另一端抵在弹簧上的定位销、放在定位手柄横向通孔内一端抵在定位销上另一端抵在丝堵上的弹簧、将弹簧和定位销封闭在定位手柄的横向通孔中靠螺纹和定位手柄相连接的丝堵、浮动体和制动盘所组成。
开口动力大钳有三个复位对缺口要求。第一个是下钳拨盘和下钳腭板架与壳体的开口对正;第二个是制动盘和上钳腭板架与浮动体开口对正;第三个是浮动体的开口与壳体的开口对正。只有这三种开口都对正了，才能使开口动力大钳退出井口。满足第一和第二个要求的机构是相同的。当半月定位转销的半月板位于定位销的左侧时，浮动体可以相对半月定位转销作向右的旋转，即卸扣方向旋转，在完成卸扣作业后，使浮动体反向旋转、即顺时针旋转，当浮动体上的定位销碰在半月定位转销的凹面时，开口对正了。当半月定位销的半月板位于定位销的右侧时，浮动体可以相对半月定位转销作向左的旋转，即上扣方向的旋转，在完成上扣作业后，使浮动体反向旋转，即逆时针旋转，当浮动体上的定位销碰在半月定位转销的凹面时，开口就对正了。下钳的复位机构结构与上钳一样，区别在于定位销是装在拨盘上的，其余的零件则是装在大钳的壳体的支架上。在夹紧气缸的活塞杆将拨盘向后拉时，或向前推时，位于拨盘上的定位销离开半月定位转销，夹紧了进入钳口的管子，当夹紧气缸又将拨盘向前推或向后拉时，拨盘上的定位销重新和半月定位转销相遇，复位完成。第三个对开口是使浮动体和壳体开口对正。方法是先用高档使浮动体开口接近壳体开口，然后用低档让两者慢慢地靠近，最后完全对正。这样上钳口和壳体、下钳口和壳体都对正了，可以开始下次作业。
动力大钳的变速机构是由液马达的输出轴、和液压马达输出轴以花键相联接的法兰、和法兰相联接的销轴、靠滚动轴承在销轴上转动的高档行星齿轮，和高档行星齿轮相啮合的高档内齿圈，处在高档内齿圈外圆周用以控制其转动的高档气胎离合器、和高档行星齿轮相啮合的高档太阳齿轮及其转轴、和法兰架上的太阳齿轮相啮合的低档行星齿轮，穿在低档行星齿轮内孔靠滚针轴承支承低档行星齿轮的销轴，固定销轴并与小齿轮的轴相联接的低档法兰、与低档行星齿轮相啮合的低档内齿圈、处在低档内齿圈外圆周用来控制其转动的双气胎离合器、位于变速机构顶部的接油盒、压盖、外壳等组成。
高低两档的行星传动皆是2K-H传动。在高档气胎离合器充气时，使高档内齿圈制动，液压马达的动力由其输出轴带动高档法兰，进而带动销轴、行星齿轮等零件旋转，经通过花键和小齿轮轴传到减速机构的小齿轮，实现高速传动。在低档的双气胎离合器充气时，使低档内齿圈制动，液压马达的动力由其输出轴带动高档法兰，进而带动销轴传给低档太阳齿轮，经低档行星齿轮带动低档法兰，再通过花键传给减速机构的小齿轮，实现低速传动。
动力大钳的悬挂系统是由具有储存压缩空气作用的吊杆、装在吊杆的压力表、安放在吊杆上的双向气阀、装在吊杆上用来调节吊杆前后倾角的两个调节螺钉及其锁紧螺母、装于吊杆顶部的丝杠等所组成。
调节螺钉可以调节吊杆的前后倾角使钳体保持水平。
动力大钳的移动系统是由移送气缸、装于动力大钳尾部和移送气缸之间并以销子和二者相联的万向节，装子钻台上的尾柱和移送气缸之间并以销子和二者相联的万向节等所组成。
移送气缸在移送动力大钳到井口后，少量多余行程将限制开口动力大钳的摆动角度，从而避免了可能发生的事故。
动力大钳的液压系统是由液压马达、换向阀、安全阀、压力表，供油管线及卸油管线所组成。
最简单的液压系统用了最少的控制阀件，使故障的发生减低到最少。
动力大钳的气路系统是由供气管线，具有储气作用的吊杆、移送气缸及控制其动作的换向阀、下钳夹紧气缸及控制其动作的换向阀、高档行星齿轮的内齿圈控制气胎离合器和快速放气阀、低档行星齿轮的内齿圈控制气胎离合器和快速放气阀、控制这两个气胎离合器的换向阀，以及相应的控制气管路等所组成。
具有储气作用的吊杆在动力大钳动作间隙里储存压缩空气，可以补充供气管路的供气不足，保证变速箱中气胎离合器和夹紧气缸以及移送气缸的动作。气控系统用了尽可能少的控制阀和管路，以便使故障降到更少。
动力大钳的自动开关机构是由门框、和门框连成一体的门框副杆、穿于门框的通孔将门框和壳体相连的销子、一端靠螺钉和门框相连接另一端靠销子与壳体相连接的弹簧组件及壳体所组成。
在开口动力大钳进入工作位置，即到井口之前，必须将门框打开，使门框副杆档在开口上，一但钻杆进入钳口，必定将门框副杆碰到侧面，此时门框正好关闭，在完成上卸扣的作业以后，移送气缸将大钳拉离井口，同时打开门框，又使门框副杆档在钳门上。由于门框具有抗拉能力，门框关闭在钳体上，可以防止钳头变形。
下面结合附图进行说明
图1，是本发明的开口动力大钳在井口旁安装位置图。
图2，是本发明的开口动力大钳的侧视图。
图3，是本发明的开口动力大钳的俯视图。
图4，是图3中的A-A剖视图，可以看到两档行星变速机构、减速机构。
图3和图6是本发明的开口动力大钳传动机构示意图。
图7，是图3中的B-B剖视图，可以看到上下钳头夹紧机构。
图8，是图7中的C-C剖视图，是管子未进入钳头时腭板的状态。
图9，是图7中的C-C剖视图，是管子进入钳头而未被夹紧的状态。
图10，是图7中的C-C剖视图，是管子被夹紧时的状态。
图11，是图3中的E-E剖视图。
图12，是图7中的F-F向视图。
图13，是图3中的D-D剖视图。
图14，是图10中的G-G剖视图。
图15，是图2和图3中的浮动刹带机构的局部放大图。
图16，是图14中的H向视图。
图17，是气路系统原理图。图号与对应零件相同。
图18，是液压系统原理图。图号与对应零件相同。
图19，是图2中的S向视图。
在图1中，在钻机井架上安装一个定滑轮97，一根钢丝绳98穿过滑轮，其一端通过绳扣和开口动力大钳的吊杆连接，另一端和手动葫芦93或气动小绞车相连接。手动葫芦的另一端必须和钻台横杆连接，小绞车也必须固定在钻台上。用手动葫芦和小绞车调节开口动力大钳的悬挂高度，以便使其正好和井口上钻杆99的接头高度一致。开口动力大钳100通过万向节94和移送气缸95连接，移送气缸又通过万向节和尾柱96相连接。由于有两个万向节，保证移送气缸只受轴向力，又因移送气缸的多余行程有限，限制了开口动力大钳的摆动角度，从而防止了可能发生的一些事故。
在图2中，开口动力大钳的动力是由液压马达105供给的，经两档行星变速机构和两级齿轮减速机构110带动惰性齿轮22进而带动上钳头101旋转。在上钳外面有浮动刹带机构103，其立柱55固定在壳体35上，它的顶部有限位螺钉54。上钳头101上安装有对开口机构104。下钳头102装在壳体35内，夹紧机构的拨盘51通过销子49连在夹紧气缸106的活塞杆48上，下钳头上也有复位机构104。
在开口动力大钳的中部安装着吊杆86，吊杆上的丝杠76可以调节大钳的水平位置，前后顶丝77和78可以调节前后倾角。吊杆有储气功能，因此装有指示空气压力的压力表80，并且安装了气控阀组件107。液压马达105上装有压力表81以及控制阀82和阀板83。
在图3中，可见液压马达105的侧面安装着阀板83，阀板上安了液压换向阀82、上扣安全阀87、压力表81等。浮动刹带机构103安装在壳体35上。吊杆安装在壳体上，其前顶丝78和后顶丝77可以调节其前后倾角，吊杆上还装有气控阀组件107。腭板架上的定位丝堵29保证进入钳口的管子正好处在钳口中心处。螺钉32是腭板的定位螺钉，拆卸后可以取出腭板。浮动刹带机构的刹带56包覆在制动盘25的侧面，立柱55固定在壳体35上用来固定刹带的一个环状端，其上有限位螺钉54。上钳头的复位机构104安装在制动盘上。下钳头的复位机构104安在支架50上。下钳夹紧气缸106靠销子84安装在壳体的支架85上。气缸的活塞杆48由销子49联接的拨盘上。
在图3中，可看出自动开关机构是由门框89、将门框和壳体相联接穿于门框和壳体上通孔的销子92、和门框联成一体的门框副杆91、一端靠螺钉和门框相联接另一端靠销子和壳体35相联接的弹簧机构组件89和壳体35所组成。
在图4中，显示了两档变速机构和减速机构的组成及相互位置。变速机构是由液压马达105的输出轴1，和输出轴1以花键相联接的法兰14、和法兰14相连接的销轴13、靠滚针轴承16在销轴13上转动的高档行星齿轮15、和行星齿轮15啮合的内齿圈3、处在内齿圈外圆周控制其转动的气胎离合器4、和高档行星齿轮15啮合的太阳齿轮6和小齿轮轴12、和在法兰上的太阳齿轮8啮合的低档行星齿轮18、穿在低档行星齿轮内孔靠滚针轴承16支承低档行星齿轮的销轴17、固定销轴并与小齿轮轴12以花键相联的低档法兰10、和低档行星齿轮相啮合的内齿圈9、处在内齿圈外圆周用来控制其转动的双气胎离合器7、位于顶部的接油盒2、位于顶部的压盖121，变速机构的外壳122，以及支承转动体的轴承11等所组成。
高档太阳齿轮和减速机构的输入小齿轮轴12，以花键联接。动力由这里传到减速机构，带动大齿轮21，进而带动轴20和小齿轮19，由齿轮19带动两个惰性齿轮，以便驱动开口齿轮。两个气胎离合器可以很方便的变档而无需停车。
在图5中，显示了变速机构、减速机构、开口齿轮驱动系统的原理图。液压马达105驱动行星架，进而驱动行星齿轮15，再驱动太阳齿轮6、内齿圈3由气胎离合器4控制，装在行星架上的太阳齿轮8驱动行星齿轮18，内齿圈9和行星齿轮18啮合、气胎离合器7控制着内齿圈9，小齿轮轴12驱动着大齿轮21，和大齿轮21同轴的齿轮19驱动着惰性齿轮22，由惰性齿轮22驱动开口齿轮23。
在图6中，显示了减速机构和开口齿轮驱动原理。和大齿轮21同轴的小齿轮19驱动着两个惰性齿轮22，由惰性齿轮22驱动开口齿轮23，在开口对着一个惰性齿轮时由另一个堕性齿轮组成驱动的布置格局，使开口齿轮23传动不间断。
在图7中，可见开口动力大钳的钳头结构。接受惰性齿轮动力的开口齿轮23，由大钳壳体35上的两种滚子109和108支承着，并且通过销轴24和方套筒26驱动上钳头浮动体34，方套筒26和浮动体34的方孔45有一定的间隙，保证浮动体浮动。在浮动体上装有腭板架27，腭板架可以相对浮动体转动，腭板架由螺钉28固定在浮动体上方的制动盘25上，并随其旋转。在腭板架上有由螺钉30固定的板簧31，在板簧上方的腭板架上拧有定位丝堵29，腭板架有限制腭板滚子的限位螺钉32，在腭板上装有钳牙33。在开口齿轮的下方是开口环36，靠焊缝38焊在壳体35上，壳体上安装着下钳头，腭板架27可以相对壳体转动。腭板架上同样装着螺钉30和板簧31，以及限位螺钉32，定位丝堵29。腭板架由螺钉37固定在拨盘51上，随拨盘转动。腭板上同样装有钳牙33。
在图8中，显示了钻井未进钳头时的情况。管子90位于开口处，腭板架的板簧31将腭板44推向外倾，腭板上的滚子40紧靠在坡板39的中央部分。
在图9中，显示了钻杆进入到了钳子的中央，碰在定位丝堵29上。由螺钉30固定在腭板架上的板簧31被压缩，腭板44紧贴在腭板架27的MNM面上，坡板39由螺钉43和楔型螺母42固定在浮动体34上，坡板有坡角曲面46，由销子40连接在腭板44上的滚子40紧贴在坡板的中央，腭板销子41可以沿腭板架的槽47滑动，槽47的一端有限位螺钉32。腭板上有两块钳牙33。腭板以及滚子中心和开口垂线具有夹角∠KOP，其值约为2°～4°。在浮动体上有三个方孔45，和开口齿轮的方套26相配，为的是传递动力，还有四个支承的弹簧座。在浮动体外面罩着制动盘25。制动盘和腭板架27固定成一体。
在图10中，显示了上钳头开始转动的一瞬间，浮动体开始随开口齿轮顺时针转动一个角度，此时腭板架和制动盘由于刹带的制动作用滞后一个角度，于是坡板39随浮动体顺时针转一个角度迫使滚子40沿坡角曲面46爬坡，腭板沿腭板架的MNM面向中心靠拢，夹紧了钻杆90。此时滚子中央和管子中心在KOK连线上。在此以后制动盘和浮动体一起顺时针旋转以便完成上扣的作业。
在图12中，可见腭板销子41位于腭板架27的槽47中，在槽的一端固定有限制销子的定位螺钉32。
在图7、图8、图9、图10、图12中，可以见到上钳头自动对中双腭板夹紧机构是由浮动体34、和制动盘25相连接位于浮动体34内圆弧处的腭板架27、与腭板架相接壤用来夹紧钻杆接头的腭板，靠螺钉30上紧在腭板架上用来帮助腭板复位的板簧31、靠螺钉43和楔型螺母42安装在浮动体上的坡板39、穿在腭板中部通孔靠两端的方头与腭板架的上下两槽47滑配合的销子41、位于腭板架槽一端的定位螺钉32、处在腭板中央穿在销子41上与坡板相配的滚子40、位于腭板架板簧上方拧在腭板架上的定位丝堵29、装在腭板上的钳牙33。安装坡板39于浮动体上的螺钉43和楔型螺母42等所组成。
在图11中，可见浮动体34上加工有通孔，在通孔中放有弹簧座53，在通孔的上端有由螺钉上紧的压盖120，在压盖下放着弹簧52。弹簧座在弹簧52的作用下推在开口齿轮23上，使浮动体浮动在开口齿轮上，使其既可左右浮动，又可上下浮动，在上卸扣时，可自由地随丝扣上下移动而不影响钳体。这种弹簧支承共有四个。
在图11中，可以见到开口动力大钳的浮动上钳头是由浮动体34、四个插在浮动体通孔里的弹簧座53、由螺钉上紧在浮动体通孔上端的压盖120、将压盖上紧在浮动体上的螺钉置于浮动体通孔内一端抵在压盖上另一端抵在弹簧座上的弹簧52、通过弹簧座支承浮动体的开口齿轮23所组成。
在图13中，可见开口动力大钳的复位对缺口机构是由固定在浮动体34上的定位销75、靠螺钉上紧在制动盘25上的定位机构外壳70、将定位机构外壳固定在制动盘上的螺钉，穿于定位机构外壳通孔中的半月定位转销71、置于半月定位转销上端靠平面与半月定位转销传力的定位手柄73、将定位手柄固定在半月定位转销上并防止半月定位转销下坠的螺母、置于定位手柄横向通孔中一端抵在定位机构外壳另一端抵在弹簧上的定位销72、放在定位手柄横向通孔中一端抵在定位销上另一端抵在丝堵上的弹簧74、将弹簧和定位销封闭在定位手柄横向通孔中靠螺纹和定位手柄相联的丝堵、浮动体以及制动盘所组成。
在图14中，可见半月定位转销75包围在定位销71的左方，允许浮动体向右旋转，即逆时针旋转，是在进行卸扣作业，在完成卸扣作业后浮动体相左旋转，当定位销碰到半月定位转销时对开口即宣告完成。
在图15中，可见开口动力大钳浮动刹带机构的一部分组成情况。两根刹带56靠销子57和连杆59连接，正扣螺钉61和反扣螺钉66靠销子62和连杆59连接，滑套63靠正扣螺纹旋在正扣螺钉上，调节套65靠反扣螺纹旋在反扣螺钉上，在滑套和调节套中放了弹簧64、拧在调节套上的定位螺钉在滑套的槽67中滑动。
在图16中，可见刹带56靠销子57与连杆59连接，反扣螺钉66靠销子62和连杆相连接、套筒69置于连杆通孔中，穿在套筒内孔并固定在壳体35上的支柱68上。连接板58靠螺钉压紧在支柱68上，压紧连接板拧在支柱上的螺钉。
从图2、图3、图15、图16中，可以看到动力大钳的浮动刹带机构是由制动盘25、包覆在制动盘侧面的两条刹带56、固定在壳体35上用以固定刹带一个环状端的立柱55、上紧在立柱顶端的限位螺钉54、穿过刹带另一环状端并且插在连杆通孔内使刹带和连杆相连接的销子57、一端通过销子联接刹带另一端通过销子62与正扣螺钉或反扣螺钉相连接的两根连杆59、和连杆以销子62相联接的正扣螺钉61和反扣螺钉66、靠正扣螺纹旋在正扣螺钉上的滑套63、靠反扣螺纹旋在反扣螺钉上的调节套65、拧在调节套上其端部楔出在滑套凹槽67内的导向螺钉，置于调节套与滑套之中其一端抵在滑套另一端抵在调节套上的弹簧64、穿在连杆通孔中的套筒69、穿在套筒内孔中靠螺纹拧在壳体上的两个支柱62、靠螺钉压紧在两个支柱上的连接板58、压紧连接板拧在支柱上的螺钉以及壳体35等所组成。
浮动刹带机构允许上钳头的浮动体左右、上下浮动，对其给予一个复位力，制动力是上钳头夹紧管子和腭板复位对开口不可缺少的因素。
在图17中，显示了动力大钳的气路控制系统。这一系统是由供气管线、具有储气作用的吊杆86、装在吊杆上的压力表80、移送气缸95和控制其动作的换向阀、下钳夹紧气缸106和控制其动作的换向阀、高档行星齿轮的控制气胎离合器4及快速放气阀79、低档行星齿轮的控制气胎离合器7及快速放气阀79、这两个气胎离合器的换向阀，以及相应的控制管线等所组成。换向阀构成控制阀组件。
在图18中，显示了动力大钳的液压系统。这一系统是由液压马达105、控制液压马达转向的换向阀82、装在上扣回路保证系统安全的安全阀87、显示压力的压力表81及供油和卸油管线所组成。
在图19中，可见下钳夹紧气缸106靠销子84联接在支架85上，使其可以摆动。夹紧气缸的活塞杆48靠销子49联接在拨盘51上，下钳头的腭板架27靠螺钉37固定在拨盘上，腭板架上由螺钉30固定着板簧31。具有坡面曲角的坡板39由螺钉43和楔型螺母42固定在下钳头上。腭板44的中部穿有销子41，销子靠方头和腭板架的槽相配合，在销子上穿着滚子40，滚子靠在坡板的曲面46上。在腭板上装有钳牙33。下钳复位对开口机构104安装在支架50上，复位定位销75装在拨盘51上。在壳体35上固定着浮动刹带机构的立柱55。
于是从图2、图3、图7、图19可看出，下钳双腭板夹紧机构是由拨盘51、和拨盘相联接位于下钳头内圆弧处的腭板架27、与腭板架相接壤用来夹紧钻杆接头的腭板44、靠螺钉上紧在腭板架上用来帮助腭板复位的板簧31、靠螺钉43和楔型螺母42安装在下钳头上的坡板39、穿在腭板中部通孔靠两端的方头与腭板架上下两槽46滑配合的销子41、位于腭板架槽一端的定位螺钉32、处在腭板中央穿在销子41上与坡板39相配的滚子40、位于腭板架板簧31上方拧在腭板架44上的定位丝堵29、装在腭板上的两块钳牙33、安装坡板39于下钳头的螺钉43和楔型螺母42、夹紧气缸106、将夹紧气缸106的活塞杆48和拨盘相联接的销子49等所组成。
本发明的开口动力大钳所具有的灵活变档、自动对正腭板夹紧、复位对开口等功能，使钻井工人操作起来非常简单。所用控制阀件减少到最少程度，提高了开口动力大钳的可靠性、适用性。
权利要求
1.一种由壳体、液压马达、变速机构、卡紧机构、复位机构、制动机构、悬挂系统、气路系统、液压系统等组成的开口动力大钳，其特征在于a.动力大钳的浮动上钳头101系由浮动体34、四个插在浮动体通孔里的弹簧座53、由螺钉上紧在浮动体通孔上端的压盖120、将压盖120上紧在浮动体34上的螺钉、置于浮动体通孔内一端抵在压盖上另一端抵在弹簧座上的弹簧52、通过弹簧座53支承浮动体34的开口齿轮23等组成b.构成动力大钳制动机构的浮动刹带机构系由制动盘25、包覆在制动盘侧面的两条刹带56、固定在壳体上用以固定刹带的一个环状端的立柱55、上紧在立柱顶端的限位螺钉54、穿过刹带另一个环状端并且插在连杆59通孔内使刹带和连杆相连接的销子57、一端通过销子联接刹带56另一端通过销子62与正扣螺钉61或反扣螺钉66相联接的两根连杆59、和连杆59以销子62相连接的正扣螺钉61及反扣螺钉66、靠正扣螺纹旋在正扣螺钉上的滑套63、靠反扣螺纹旋在反扣螺钉上的调节套65、拧在调节套上其端部楔出在滑套凹槽67内的导向螺钉60、置于调节套65与滑套63之中一端抵在滑套63另一端抵在调节套65上的弹簧64、穿在连杆59通孔中的套筒69、穿在套筒69内孔中靠螺纹拧紧在壳体35上的两个支柱68、靠螺钉压紧在两个支柱上的连接板58、压紧连接板58拧在支柱上的螺钉以及壳体35等所组成c.动力大钳的复位对缺口机构系由固定在浮动体34上的定位销75、靠螺钉上紧在制动盘25上的定位机构外壳70、将定位机构外壳70压紧在制动盘25上的螺钉、穿于定位机构外壳通孔中的半月定位转销71、置于半月定位转销71上端靠平面与半月定位转销传力的定位手柄73、将定位手柄固定在半月定位转销上并防止半月定位转销下坠的螺母、置于定位手柄横向通孔中一端抵在定位机构外壳70上另一端抵在弹簧74上的定位销72、放在定位手柄横向通孔中一端抵在定位销72上另一端抵在丝堵上的弹簧74、将弹簧74和定位销封闭在定位手柄的横向通孔中靠螺纹和定位手柄相连接的丝堵、浮动体34以及制动盘25等所组成d.动力大钳的自动开关机构系由门框88、和门框成一体的门框副杆91、穿于门框和壳体35通孔将门框和壳体相连的销子92、一端靠螺钉和门框88相联接另一端靠销子与壳体35相连接的弹簧机构组件89及壳体35等所组成e.动力大钳的上钳头自动对中双腭板夹紧机构由浮动体34、和制动盘25相联接位于浮动体34内圆弧处的腭板架27、与腭板架27相接壤用来夹紧钻杆接头的腭板44、靠螺钉30上紧在腭板架27上用来帮助腭板复位的板簧37，靠螺钉43和楔型螺母42安装在浮动体34的坡板39，穿在腭板中部通孔靠两端方法与腭板架27上的上下两槽47滑配合的销子41、位于腭板架27槽47一端的定位螺钉32、处在腭板44中央穿在销子41上与坡坂39相配合的滚子40、位于腭板架板簧37上方拧在腭板架上的定位丝堵29、安装坡板39于浮动体34的螺钉43和楔型螺母42、装在腭板上的两块钳牙等所组成f.动力大钳的下钳腭板气缸夹紧机构系由拨盘51、和拨盘相联接位于下钳头内圆弧处的腭板架27、与腭板架27接壤用来夹紧钻杆接头的腭板架44、靠螺钉30上紧在腭板架27上用来帮助腭板复位的板簧31、靠螺钉43和楔型螺母42安装在下钳头上坡板39、穿在腭板中部通孔靠两端的方头与腭板架的上下两槽47滑配合的销子41、位于腭板架槽47一端的定位螺钉32、处在腭板中央穿在销子41上与坡板39相配的滚子40，位于腭板架板簧7上方拧在腭板架上的定位丝堵29，安装坡板39于下钳头的螺钉43和楔型螺母42，装在腭板上的两块钳牙、夹紧气缸106、将夹紧气缸106的活塞杆48和拨盘相联接的销子49等所组成g.动力大钳的悬挂系统系由具有储存压缩空气作用的吊杆86、装于吊杆86上的压力表80、安装在吊杆上的气控制阀组件106，装在吊杆上用来调节吊杆前后倾角的两个调节螺钉77和78及其销紧螺母，装在吊杆86顶部调节吊杆左或右水平的丝杠76等所组成h.动力大钳的移送系统系由移送气缸95，装于动力大钳尾部和移送气缸之间并以销子和二者相联接的万向节94、装于钻台上的尾柱96和移送气缸95之间并以销子和二者相联接的万向节94等所组成i.动力大钳的变速机构系由液压马达的输出轴1、和液压马达输出轴1以花键相联接的法兰14、和法兰14相联接的销轴13，靠滚动轴承16在销轴13上转动的高档行星齿轮15，和高档行星齿轮15相啮合的高档内齿圈3，处在高档内齿圈3外圆周用以控制其转动的高档气胎离合器4，和高档行星齿轮15相啮合的太阳齿轮6及小齿轮轴12，和法兰上的太阳齿轮8相啮合的低档行星齿轮18、穿在低档行星齿轮18内孔靠滚动轴承16支承低档行星齿轮的销轴17、固定销轴并与小齿轮轴12相联接的低档法兰10，与低档行星齿轮18相啮合的低档内齿圈9，处在低档内齿圈外圆周用以控制其转动的双气胎离合器7、位于变速机构顶部的接油盒2、变速器压盖121、变速器外壳122及支承转动体的轴承11等所用成j.动力大钳的液压系统由液压马达105、控制马达105转向的换向阀82、装在上扣回路上用以保证系统安全的安全阀87，显示供油压力的压力表81，供油管线及卸油管线所组成k.动力大钳的气路系统系由供气系统，具有储气作用的吊杆86。移送气缸95及控制其动作的换向阀，下钳夹紧气缸106及控制其动作的换向阀，高档行星齿轮内齿圈3的控制气胎离合器4及快速放气阀79，低档行星齿轮内齿圈17的控制气胎离合器7及快速放气阀，控制高档和低档气胎离合器的换向阀，以及相应的控制气管线等组成。
2.根据权利要求1所述的开口动力大钳，其特征在于，双腭板夹紧机构在管子位于钳头中心时，腭板44和滚子40与开口垂线具有一夹角∠KOP，其值约2°～4°。
全文摘要
本发明的开口动力大钳是一种供石油钻井中上卸钻杆丝扣的动力大钳，其动力由液压马达提供，下钳夹紧以及动力大钳的移送都用压缩空气作动力，具有浮动的上钳头、自动对中双腭板夹紧机构、浮动刹带机构、复位机构、灵活的变挡机构、悬挂系统和移送系统、自动开关钳门机构等独特机构，工作可靠，操作简便，很容易为钻井工人掌握，移送系统可以避免一些事故的发生。
文档编号B25B21/00GK1056332SQ9010251
公开日1991年11月20日 申请日期1990年5月8日 优先权日1990年5月8日
发明者唐上智, 郭忠顺, 王继兰, 李水生, 张昌鼎, 沈学海, 汤杏好, 石永让, 薛新祥, 刘世杰, 李华屏, 侯桂珍, 陆大川 申请人:机械电子工业部兰州石油机械研究所