管状制品夹具的制作方法

本发明涉及一种新型改进的管状制品夹具。

背景技术：

管状制品夹具(例如，卡瓦)用在石油工业中用以保持管件(例如，作业线中的钻管)。典型的卡瓦包括一组楔形的卡瓦块体，其设置在卡瓦座中用以接合钻管或套管。卡瓦块体的具有角度的表面与卡瓦座的具有角度的表面的组合使得由管件施加在卡瓦块体上的轴向力被转换成为施加在管子上的横向抓持力。因此，卡瓦块体沿作业线来支撑管件，并防止管件滑动通过卡瓦。管件能够够通过使其提升而脱离接合，从而将重量从卡瓦块体上移除。卡瓦块体于是能够被升到卡瓦座外。

已知的卡瓦设有接触表面，所述卡瓦利用该接触表面与卡瓦座的支撑表面接触。由于在将管件夹持就位的时候所产生的夹持力，这些表面的磨损非常显著。因此，必须要经常进行部件的维护和更换。

本发明的目的是提供一种管状制品夹具，其完全消除了上述缺陷或者极大程度的减少了上述缺陷的发生。特别而言，本发明的目的是提供一种新型改进的管状制品夹具，优选使得所述夹具的部件磨损得以减少，并且优选允许快速、简单地移动夹具。

技术实现要素：

根据本发明，本发明的目的是通过根据权利要求1的管状制品夹具来实现的。这种制品夹具能够用于在钻探船的作业线中支撑管状制品，例如钻柱，立管和套管，或者它们中的部件。根据本发明的用于夹持管状制品(例如钻管)的管状制品夹具具有环形框架，所述环形框架具有三个或三个以上的夹具装置，所述夹具装置沿着环形框架的内部并围绕具有轴线的中心制品通道以等间隔设置。所述管状制品夹具的每个夹具装置包括：朝着中心制品通道的表面和设有凸轮轨道的左侧部和右侧部，所述凸轮轨道基本平行于由前侧部限定的引导表面延伸；

-夹持部分，所述夹持部分具有背侧部，所述背侧部限定了引导表面，该引导表面朝着由基部的前侧部限定的引导表面；前侧部，所述前侧部朝着所述中心制品通道；以及左侧部和右侧部，所述左侧部和右侧部设有凸轮轨道，该凸轮轨道基本平行于由背侧部限定的引导表面；

-两个负载传递辊子，所述负载传递辊子中的每一个设置在所述基部的引导表面与所述夹持部分的引导表面之间，用以提供对所述夹持部分的滚动支撑；以及

-滑车架，所述滑车架构造成用于将所述基部、所述夹持部分以及所述负载传递辊子相对于彼此定位，所述滑车架承载负载传递辊子，并且所述负载传递辊子中的每一个都被可旋转地安装，

其中，所述滑车架设有凸轮随动件，滑车架利用所述凸轮随动件而在所述基部和夹持部分的侧部上与凸轮轨道接合，并且

根据本发明，所述基部的引导表面和所述夹持部分的引导表面之间限定了用于每个负载传递辊子的引导轨道，所述引导轨道延伸成与所述中心制品通道的轴线成角度，从而通过将所述夹持部分相对于所述基部移动，使得夹持部分沿着所述轴线及所述中心制品通道的径向方向移动。

因此，本发明提供了一种新型改进的管状制品夹具。此外，通过提供用于夹具装置的夹持部分的滚动支撑，该滚动支撑为沿着设置在夹持部分上的引导表面和设置在基部上的引导表面滚动的负载传递辊子的形式，从而在夹持部分与基部之间获得较低的摩擦接触，这与现有技术的夹具系统的卡瓦相比减少了部件的磨损。

根据本发明的较低摩擦接触能够通过提供承载至少两个负载传递辊子的滑车架来实现，所述滑车架构造成用于将基部、夹持部分和负载传递辊子相对于彼此定位。

此外，本申请还允许紧凑的夹具装置，其能够单独地被从环形框架上移除或者与环形框架的一部分一起移除，并因此允许管状制品夹具的快速和简便的移动。

应注意到支撑夹具装置的环形框架能够以不同的方式构造。

在一个实施方案中，环形框架包括多个联接在一起的部段从而形成框架。在该实施方案中，每个部段可支撑一个夹具装置。为了允许管件横向进入到环形框架中，将一个或多个部分可以铰链连接，从而使得它们形成用于接收管件的进入门部件。

在一个替代性的实施方案中，所述环形框架包括两个C形形状的环形部分，每个环形部分支撑多个夹具装置，所述环形部分组合形成环形框架。在一个实施方案中，C形形状的多个环形部分在一端铰链连接，使得多个环形部分能够相对于彼此在用于接收管件的打开构造与用于保持管件的闭合构造之间枢转。

应注意到，提供能够打开和闭合的环形框架允许沿横向方向(即，垂直于管件的纵向轴线)在管件上滑动。因此，环形框架能够通过例如将打开的环形框架沿着甲板滑动到预夹紧的位置上而接合被支撑在钻探船的作业线上的管件，在预夹紧的位置上闭合的夹具的轴线将与作业线重合，之后将环形框架闭合从而使得制品夹具的轴线与作业线重合，并因而与支撑在作业线中的管件的纵向轴线重合。

在一个替代性的实施方案中，环形框架为完全固定的框架，而管件仅能够沿着制品夹具的轴向方向(即，沿着中心制品通道的轴线)被接收。在该实施方案中，夹持部分和/或夹具装置优选设有停驻位置，在所述停驻位置上，夹持部分和/或夹具装置沿着横向向外的方向相对于制品夹具的轴线移动，从而为制品夹具提供额外宽度的制品通道，以便接收管件。

优选地，所述夹具装置可拆除地固定至环形框架，从而可被单独地更换，例如，用于维护的目的。

应注意到，在钻探船上，夹具装置不会永久地安装在作业线中。所述夹具装置为移动设备，其构造成在需要时移动到作业线中，并在必要时为了提供额外的工作空间而被再次移除。因此，在一个实施方案中，根据本发明的制品夹具的环形框架设有用于联接提升装置(例如，用于操作制品夹具的起重机)的提升点。在替代性的实施方案中，制品夹具能够安装在更大的可移动的框架中，所述框架要由例如起重机进行操作。在另一个实施方案中，框架可被安装在设置在钻探船的甲板上或者设置在甲板下方的构造上的轨道上，从而沿着甲板滑动到作业线的位置上或者从作业线的位置上滑动离开。

根据本发明的制品夹具的构造，特别是在其之间限定了辊子轨道的基部和夹持部分，允许夹具的紧凑设计，这进而使得能够具有更广泛的应用。在一个实施方案中，制品夹具的环形框架构造成与回转台配合，从而制品夹具结合所述回转台能够可旋转地支撑管件。

关于基部和夹持部分，在优选的实施方案中，这些为钢质本体，并在其一个表面处提供引导表面，在基部和夹持部分的侧部处具有经铣削成型的凸轮轨道。通过提供具有引导表面和凸轮轨道的单一本体，能够实现与这些特征的相对位置相关的高水平的精确度。在替代性的实施方案中，基部和/或夹持部分能够由多个安装在彼此上的本体组成。

在一个实施方案中，夹持部分构造成用于支撑夹具块体，例如为聚氨酯本体或专用钢材本体的形式，所述夹具块体用于与管件本体接合以被夹具保持。因此，这些夹具块体在夹持部分与由所述夹持部分保持的管件之间形成交界面，并且将会是夹具块体而不是夹持部分会受到由于与管件接合而产生的磨损，并且仅需定期更换夹具块体而不用更换夹持部分。

优选地，这些夹具块体以便于更换并且优选无需将夹具及其部件拆卸的方式而安装至夹持部分。在一个实施方案中，夹具块体利用螺栓和/或销钉而被固定在夹持部分。在另一个实施方案中，夹持部分和夹具块体构造成使得夹具块体能够滑动到夹持部分上。在另一个实施方案中，夹具块体能够沿向下方向并基本平行于夹具的轴线而滑动到夹持部分上，以允许容易地进行拆卸。

设置在基部和夹持部分上的凸轮轨道基本平行于基部和夹持部分的引导表面延伸，即，当在侧视图中观察基部或夹持部分时，引导表面的轮廓具有类似与凸轮轨道的中心线的形状。换言之，引导表面与凸轮轨道之间的距离沿着凸轮轨道的长度是恒定的。因此，凸轮轨道沿着在引导表面上滚动的负载传递辊子的轴线的移动线移动，这允许在夹持部分相对于基部移动并且负载传递辊子沿着基部和夹持部分的引导表面滚动的时候，滑车架或者其部件将负载传递辊子、基部和夹持部分相对于彼此进行定位。

在一个实施方案中，凸轮轨道沿着引导表面的长度延伸。在一个替代性的实施方案中，凸轮轨道仅沿着引导表面的主要部分延伸，而不会沿着引导表面的端部部分延伸。在该实施方案中，滑车架，更特别地是滑车架的部件构造为相对于凸轮轨道枢转，从而允许负载传递辊子沿着引导表面的端部部分继续移动，这将在下文中更具体的进行描述。

负载传递辊子由滑车架携带，即，负载传递辊子安装在该框架上，或者安装在该框架的部件上，从而使得滑车架将辊子相对于基部和夹持部分进行定位。优选地，负载传递辊子的辊子本体为质量较大的本体，从而允许在夹持部分与基部之间进行良好的负载传递。在一个实施方案中，负载传递辊子设有转轴端部，其容纳在设置在滑车架上的轴承中。

在一个实施方案中，负载传递辊子为圆柱形，用于沿着平坦的引导表面滚动。应注意到在替代性的实施方案中，引导表面可具有稍微内凹或外凸的形状，并且辊子本体设有与引导表面的弯曲度相匹配的外表面。

在根据本发明的管状制品夹具的实施方案中，负载传递辊子设有一个周向引导肋状部，例如，在每个负载传递辊子的中心处设置一个周向引导肋状部，或设有多个周向引导肋状部，例如，在负载传递辊子的每个端部处设置一个周向引导肋状部，并且其中基部和/或夹持部分设有引导凹槽，用于与对应的周向引导肋状部协同作用。在这种实施方案中，当负载传递辊子沿着引导表面滚动的时候，一个或多个周向引导肋状部容纳在引导凹槽中，因此，负载传递辊子沿着负载传递辊子轨道而被引导，所述负载传递辊子轨道由基部和夹持部分的引导表面限定。

在一个优选的实施方案中，每个夹具装置包括两个负载传递辊子，其设置在位于一侧上的基部与位于相对的一侧上的夹持部分之间。应注意到，至少在夹具在其中心制品通道中支撑管件的时候，夹持部分通过负载传递辊子被基部支撑。设置滑车架主要用于在夹持部分相对于基部移动的时候将部件相对于彼此而保持在正确的位置上。

通过提供两个负载传递辊子，负载沿着两个点传递，这能够使得负载能够基本均匀地分布。在替代性的实施方案中，三个或以上的负载传递辊子可设置在夹具装置的基部与夹持部分之间。然而，在夹具包括三个或以上的负载传递辊子的情况下，应额外注意确保负载均匀分布在那些负载传递辊子上，用以防止负载传递辊子及其沿着滚动的引导表面产生过度磨损甚至损坏。

在一个实施方案中，滑车架具有左侧部件和右侧部件，所述左侧部件和右侧部件经由其间所承载的辊子本体而连接。在一个实施方案中，滑车架包括位于夹具装置的左侧上的一个单一的刚性框架部分，以及位于夹具装置的右侧上的一个单一的刚性框架部分。在一个替代性的实施方案中，滑车架在夹具装置的两侧上包括多个框架部分，例如滑车架在夹具装置的两侧上包括多个保持臂，所述框架部分可枢转地被连接，例如，滑车架可包括多个保持臂，所述保持臂在夹具装置的每一侧上可枢转地安装在间隔臂上。

在一个实施方案中，滑车架围绕夹持部分和/或基部延伸，或者在基部的引导表面与夹持部分的引导表面之间延伸，从而提供设置在夹具装置的左侧上的一个框架或多个框架与设置在夹具装置的右侧上的一个框架或多个框架之间的直接连接。

在根据本发明的制品夹具的实施方案中，每个夹具装置的滑车架在夹持部分和基部的左侧上具有左侧框架部分，并在夹持部分和基部的右侧上具有右侧框架部分，所述左侧框架部分和所述右侧框架部分在其之间承载两个负载传递辊子，所述负载传递辊子中的每一个被可旋转地安装。在一个优选的实施方案中，两个框架部分仅经由负载传递辊子而彼此连接，这提供了紧凑的滑车架。

此外，所述左侧框架部分和所述右侧框架部分中的每一个设有凸轮随动件，框架部分利用所述凸轮随动件而与在基部和夹持部分的侧部上的凸轮轨道接合。因此，在夹具装置和基部的每一侧上，负载传递辊子和夹持部分通过单一的框架部分而相对于彼此定位，其中所述负载传递辊子可旋转地安装，并且负载传递辊子利用与凸轮轨道(其设置在这些部件上)接合的凸轮而与基部和夹持部分接合。利用单一的框架部件而将这些部件相对于彼此进行定位能够确保较高水平的精确度。此外，这允许简单且紧凑的滑车架。

在另一个实施方案中，所述左侧框架部分和所述右侧框架部分中的每一个设有两个用于将凸轮轨道接合在基部上的凸轮随动件，并设有两个用于将凸轮轨道接合在所述夹持部分上的凸轮随动件。使每个框架部分设有两个接合基部的凸轮和两个接合夹持部分的凸轮，能够使得滑车架将夹持部分保持在距基部的预定距离处，从而使得保持在基部与夹持部分之间的负载传递辊子与基部上的引导表面和夹持部分上的引导表面两者接合，并防止夹持部分相对于基部枢转。

在另一个根据本发明的管状制品夹具的实施方案中，每个夹具装置还包括轭臂，所述轭臂构造成用于在所述夹持部分相对于所述基部移动的时候将所述滑车架相对于基部和夹持部分定位。因此，负载传递轮子的移动受到控制，并且防止滑动。所述轭臂在其中心部分处被可枢转地安装在滑车架上，并且在其相对的两个端部处设有狭槽，一个狭槽接合基部上的枢轴，而另一个狭槽接合夹持部分上的枢轴。

在另一个优选实施方案中，左侧框架部分和右侧框架部分都设有轭臂。因此，滑车架通过位于夹具装置的两侧上的轭臂而被定位，这有益于防止滑车架并因而防止负载传递辊子倾斜。

在另一个根据本发明的管状制品夹具的实施方案中，能够绘制为一条直线穿过每个用于接合基部上的凸轮轨道的凸轮随动件、所述负载传递辊子的中心旋转轴线和用于接合夹持部分上的凸轮轨道的凸轮随动件，所述直线优选垂直于穿过第一负载传递辊子的中心旋转轴线和第二负载传递辊子的中心旋转轴线而绘制出的线条。因此，在夹具装置的每一侧上，凸轮相对于负载传递辊子的轴线而设置在直径方向上。换言之，负载传递辊子的轴线和位于夹具装置的左侧上的两个凸轮的轴线以及位于夹具装置的右侧上的两个凸轮的轴线位于同一个虚拟平面上。在夹持部分进而负载传递辊子向上移动以及向下移动的时候，这种构造能够使得滑车架通过凸轮轨道而被平顺地引导。

在另一个根据本发明的管状制品夹具的优选实施方案中，左侧框架部分和右侧框架部分中的每一个为H形，所述H形的框架部分中的每一个具有中心支腿，所述中心支腿沿着用于负载传递棍子的引导轨道延伸，所述引导轨道由所述基部和所述夹持部分的引导表面限定。在夹持部分相对于基部移动的时候，这种框架部分将基部、负载传递辊子和夹持部分相对于彼此的精确定位与夹持部分和负载传递辊子的平顺、精确的引导结合起来。

在另一个根据本发明的管状制品夹具的实施方案中，每个夹具装置的滑车架在夹持部分和基部的左侧上具有下保持臂和上保持臂，并在夹持部分和基部的右侧上具有下保持臂和上保持臂，其中，一个负载传递辊子被承载在左侧下保持臂与右侧下保持臂之间，而一个负载传递辊子被承载在左侧上保持臂与右侧上保持臂之间，所述负载传递辊子中的每一个被可旋转地安装，并且

其中保持臂中的每一个在一个端部具有凸轮随动件，用于与设置在基部上的凸轮轨道中的一个接合，而保持臂中的每一个在相对的端部具有凸轮随动件，用于与设置在夹持部分上的凸轮轨道中的一个接合。

因此，滑车架在夹具装置的每一侧上具有两个保持臂，每个臂将夹持部分相对于基部定位，并将负载传递辊子正确地定位在夹持部分与基部之间。结合来说，下保持臂和上保持臂还防止夹持部分相对于基部枢转。

提供单独的保持臂来取代单一的框架部分，这允许保持臂相对彼此移动，并因此相对于彼此以及夹具装置枢转。因此，在停驻位置上，在与单一静态刚性框架部件相比时，夹持部分能够设置成更靠近基部。此外，这种构造允许为负载传递轨道(其由基部和夹持部分上的引导表面限定)和凸轮轨道的轨道设计提供更宽泛的设计范围。在负载传递辊子轨道具有弯曲的端部部分(其提供了用于负载传递辊子的停驻位置)(该实施方案将在下文中进行更详细地描述)而凸轮轨道没有这种弯曲端部部分的情况下这是特别有益的。在该实施方案中，保持臂能够相对于夹具装置枢转并同时保持平行，从而在凸轮已经位于凸轮轨道的端部位置处的时候来沿着辊子轨道来引导负载传递辊子。这将在下文中进行更详细地描述。

在另一个用于每个保持臂的实施方案中，穿过位于保持臂的相对的两端上的凸轮随动件的轴线以及由保持臂承载的负载传递辊子的中心旋转轴线而能够绘制为一条直线。因而在夹具装置的每一个侧上，凸轮相对于负载传递辊子的轴线而设置在直径方向上。换言之，负载传递辊子的轴线和位于夹具装置的左侧上的两个凸轮的轴线以及位于夹具装置的右侧上的两个凸轮的轴线位于同一个虚拟平面上。在夹持部分进而负载传递辊子向上移动以及向下移动的时候，这种构造能够使得滑车架，更特别是滑车架的保持臂，通过凸轮轨道而被平顺地引导。

在一个实施方案中，所述滑车架还具有至少一个间隔臂，所述间隔臂的一端能够旋转地连接至里两个负载传递辊子中的一个，优选连接至辊子本体的转轴，而间隔臂的相对的一端可旋转地连接至两个负载传递辊子中的另一个负载传递辊子，优选连接至辊子本体的转轴。因此，滑车架还将两个负载传递辊子相对于彼此定位。

在一个实施方案中，单一的间隔臂设置在夹具装置的中心处，并与负载传递辊子的中间部分接合。

在根据本发明的管状制品夹具的替代性实施方案中，滑车架在夹持部分和基部的左侧上具有间隔臂，并在夹持部分和基部的右侧上具有间隔臂，左侧间隔臂的一端可旋转地连接至左侧下保持臂，而其相对的端部可旋转地连接至左侧上保持臂，并且右侧间隔臂的一端可旋转地连接至右侧下保持臂，而其相对的端部可旋转地连接至右侧上保持臂。在另一个优选的实施方案中，间隔臂和保持臂都可旋转地连接至负载传递辊子，优选可旋转地连接至负载传递辊子的转轴，从而使得负载传递本体同轴地并且可旋转地安装在保持臂和间隔臂两者上。

在另一个根据本发明的管状制品夹具的实施方案中，每个夹具装置还包括轭臂，所述轭臂构造成在夹持部分相对于基部移动的时候用于将间隔臂相对于基部和夹持部分定位，所述轭臂在其中心部分处被可枢转地安装至间隔臂，并在其相对的两端处设有狭槽，一个狭槽与基部上的枢轴接合，而另一个狭槽与夹持部分上的枢轴接合。

在一个优选实施方案中，每个夹具装置在左侧部和右侧部上都包括间隔臂，所述间隔臂中的每一个设有轭臂。再另一个优选的实施方案中，左侧框架部分和右侧框架部分都设有轭臂。因此，在包括位于滑车架的左侧部和右侧部上的上保持臂、下保持臂和间隔臂的实施方案中，滑车架由位于夹具装置的两侧上的轭臂来定位，这对于防止滑车架进而防止负载传递辊子倾斜而言是有益的。

在根据本发明的管状制品夹具的实施方案中，每个夹具装置包括齿条和齿轮机构，所述齿条和齿轮机构一方面设置在相应的负载传递辊子之间，另一方面设置在基部与夹持部分之间，从而在夹持部分相对于基部移动的时候将负载传递辊子相对于基部和夹持部分定位。因此这种齿条和齿轮接合能够用来代替轭臂和/或间隔臂使用，或在轭臂和/或间隔臂之外额外使用。在一个实施方案中，齿条和齿轮机构可与周向引导突缘结合，从而进一步将负载传递辊子在轴向方向上定位。

在一个实施方案中，齿条和齿轮机构包括分别安装在各个负载传递辊子的相对的端部上的左侧链轮和右侧链轮，优选地，所述链轮安装在传递辊子的转轴端部上。

在该实施方案中，齿条和齿轮机构还包括位于夹持部分和基部的左侧上的下部链条和上部链条以及位于夹持部分和基部的右侧上的下部链条和上部链条，所述链条中的每一个的一端连接至基部，而另一端连接至夹持部分，并且每个链条沿着基本为U形的轨迹延伸。

在该实施方案中，两个负载传递辊子中的一个的链轮与左侧下部链条和右侧下部链条接合，而另一个负载传递辊的链轮与左侧上部链条和右侧上部链条接合，从而在夹持部分相对于基部移动的时候使得链条沿着链轮被拉动。

在一个替代性的实施方案中，负载传递辊子的齿条和齿轮机构包括设置在基部上的齿条和设置在夹持部分上的齿条，以及安装在负载传递辊子的轴线上的链轮，所述链轮与一个或两个齿条接合，从而在夹持部分相对基部移动的时候，链轮沿着链轮行进。因此，负载传递辊子的移动受到控制，并防止了滑动。

在一个根据本发明的管状制品夹具的实施方案中，每个夹具装置设有定位装置，所述定位装置在夹具朝着支撑在中心制品通道中的管状制品移动时，用于接收管状制品并相对于夹持部分来定位管状制品，所述夹具装置包括两个引导支腿，两个引导支腿相对于彼此成角度的延伸，从而在从沿着中心制品通道的轴线的方向观察时所述两个引导支腿限定为V字形状，并且优选两个引导支腿沿着中心制品通道的轴线而相对于彼此错开，这能够在夹持部分朝着中心轴线移动的时候使两个相邻的引导装置的引导支腿重叠。

这种构造允许使得引导支腿以更宽的角度延伸，并因此允许在引导支腿之间的更宽的接收开口，这能够与具有更宽的直径范围的管状制品接合，并能够在更宽范围内对错误定位进行修正，即，通过将夹持部分沿径向向内的方向移动而将管状制品(所述管状制品没有支撑在作业线中，更特别地没有正确地定位在管状制品夹具的制品通道的轴线上)移动以与制品夹具的轴线对齐。

在一个实施方案中，定位装置设置在V形形状的中心板中，所述中心板以一定角度安装在垂直于中心制品通道的轴线的平面上，从而使得一个支腿比另一个支腿设置的更高，这允许结合更宽的接收开口，并仍能够使夹具装置的夹持部分彼此靠近地定位，并靠近制品通道的中心轴线。

根据本发明，管状制品夹具的每个夹具装置设有夹持部分，所述夹持部分通过至少两个负载传递辊子而安置在基部上。当夹具装置的夹持部分相对于基部移动的时候，负载传递辊子和滑车架沿着负载传递辊子轨迹来引导夹持部分。因此，夹持部分能够在径向向内的下方位置与径向向外的上方位置之间移动。通过在径向方向上移动夹持部分，能够调整制品通道的大小，并且不同横截面的管件能够被制品夹具接收并支撑。

在一个根据本发明的管状制品夹具的实施方案中，每个夹具装置设有适用于相对于所述基部来移动所述夹持部分的致动器，即，在夹具装置的径向向内的下方位置与径向向外的上方位置之间，所述致动器例如为液压缸或电动轴。在一个实施方案中，夹持部分设有电动机用以移动夹持部分，例如与安装在滑车架或夹持部分上的齿条接合的电机驱动链轮。在这些实施方案中，制品夹具受到致动器控制。

在一个实施方案中，一个致动器能够用于移动多个夹具装置的夹持部分，例如两个相邻的夹具装置的夹持部分。

可替代地，夹持部分构造为通过人力移动，例如夹持部分在其顶部侧设有握持部，所述握持部用于与手部或手动操作的提升装置接合而用以提升夹持部分。

在另一个实施方案中，夹具装置的多个部分构造成用于由外部的提升装置(例如，设置在甲板上的起重机或设置在钻架上的绞盘)接合。

在优选的实施方案中，设有对夹具装置的致动器进行控制的控制系统，从而使得所有的夹持部分同步地移动。在另一个优选的实施方案中，每个夹具装置设有两个或更多的液压缸，并且所有的夹具装置的油缸连接至单一的控制油缸，所述控制油缸包括单一的柱塞轴，所述柱塞轴移动沿着柱塞轴线设置的多个柱塞，每个柱塞设置在与管状制品夹具的液压缸连接的柱塞室中。因此，通过移动控制油缸的柱塞轴，夹具装置的所有油缸进而管状制品夹具的所有夹持部分同步地移动。

在一个优选的实施方案中，每个夹具装置的致动器安装在基部与滑车架之间，从而使框架相对于基部移动，进而使得夹持部分相对于基部移动。应注意到，在滑车架与环形框架之间、或者在滑车架与固定至基部和/或环形框架的安装部之间安装的致动器被认为是安装在滑车架与基部之间。

通过在基部与滑车架之间设置致动器，而不是在基部与夹持部分之间设置致动器，当滑车架经由轭臂和/或齿条齿轮接合来支撑基部和夹持部分和/或负载传递辊子经由轭臂和/或齿条和齿轮接合而与基部和夹持部分联接的时候，所述致动器间接地(即，经由滑车架)使夹持部分移动。此外，滑车架的移动转化成夹持部分的更大的移动。因此，在这种实施方案中，在框架与夹持部分之间设置致动器就提供了有效的方式来移动夹持部分。这在致动器为液压缸或者主轴的时候是特别有益的，液压缸或者主轴在致动轨迹能够保持成较短时尺寸能够变得更小。

在替代性的实施方案中，致动器设置在基部与夹持部分之间，即，与夹持部分直接接合，而不是经由滑车架接合。因此，由致动器施加的提升力和夹持力直接作用在夹持部分上，并不经由滑车架传递。因此，滑车架及其连接至基部和夹持部分的连接部可保持的相对较轻并较为简单。

在另一个优选实施方案中，每个夹具装置的致动器包括两个液压缸，一个液压缸位于基部和夹持部分的左侧，而一个位于基部和夹持部分的右侧，从而将更平衡的拉力负载或推力负载作用在滑车架上和/或夹持部分上，因而在滑车架和/或负载传递辊子移动的时候减少了滑车架和/或负载传递辊子发生倾斜的风险。

由于夹持部分和基部的引导表面的倾斜的构造，因而由保持在制品夹具上的管件施加在夹持部分上的向下的拉力转换成沿径向向内定向的夹持力。拉力越大，则夹持力越大。

在使用中，管件通过支撑装置(例如，通过起重机或由井架支撑的滑车)而被支撑在夹具的中心制品通道中。然后，通过使夹持部分在向下及径向向内方向上移动，管件被夹持部分接合，更特别的被设置在夹持部分上的夹持本体接合。当夹持部分接合管件时，支撑装置能够使管件下降。由夹持部分上的管件施加的向下的拉力进一步沿向下并因而向内的方向来拉动夹持部分。因此，向下的拉力转换成为夹持力。

在一个实施方案中，在接合管件时致动器构造成提供初始的夹持力。在另一个实施方案中，致动器构造成在夹持部分已经与管件完全接合后，通过向下并因而向内拉动夹持部分来提供额外的夹持力。这在由夹具支撑相对较轻的负载时是特别有益的，这是因为这些负载仅产生有限的夹持力。

在一个根据本发明的管状制品夹具的实施方案中，管状制品夹具的环形框架支撑在三个或更多的负载传感器上，优选这些传感器为被弹性安装的负载传感器，其设置在环形框架与构造用于支撑环形框架的基板之间。通过将管状制品夹具支撑在三个负载传感器上，能够监控由夹具装置支撑的负载。这在环形框架设有四个或更多的夹具装置时是特别有益的。通过支撑具有负载传感器的环形框架，不需要利用负载传感器来单独监控每一个夹具装置。因而，通过支撑具有三个负载传感器的环形框架，用简单、有效的方式来监控负载。

所述负载传感器可与例如一套多个碟形弹簧结合来弹性地支撑环形框架。

在优选的实施方案中，弹性安装的负载传感器设置在环形框架与构造用于支撑环形框架的基板之间。因此，当弹性支承被按压至一定程度时，环形框架置于基板上(所述基板可例如设有用于环形框架的摇动支架部分的支撑部)，从而使得环形框架立即被基板支撑。在该实施方案中，传感器仅需要监控管状制品夹具的工作范围中的较低部分。由于受限制的工作范围，因而传感器能够更精确地监控处在该特定的范围内的负载。此外，由于传感器在夹具处于工作范围的上端部处的时候不需要承载夹具的负载，因而能够使用更精致且更简单的传感器。

在另一个实施方案中，传感器与控制系统联接，所述控制系统联接至用于移动夹持部分的致动器。优选地，所述控制系统构造成当夹具装置的夹持部分支撑负载时，阻挡夹具装置的夹持部分沿远离管件的方向的运动。因此，在管件以其没有被夹具支撑的方式而被外部装置(例如，起重机或安装在井架上的滑车)支撑时，夹持部分仅能够远离管件移动。因此，当夹持部分移动的时候没有管件从夹具坠落的风险。

在一个根据本发明的管状制品夹具的优选的实施方案中，基部和夹持部分的引导表面限定了用于每个负载传递辊子的单独的轨道。因此，当夹具装置设有两个负载传递辊子的时候，基部和夹持部分的引导表面限定了第一负载传递辊子轨迹和第二负载传递辊子轨迹。

在替代性的实施方案中，两个负载传递辊子的引导轨道组合成单一的引导轨道。因此，负载传递辊子能够共用一个引导轨道。重叠的引导轨道与紧凑的夹具装置组合能够为夹持部分相对于基部的移动提供延伸的轨迹。再该实施方案中，凸轮轨道优选也进行组合。因此，两个凸轮可以共用单一的凸轮轨道。

在另一个优选的实施方案中，每个夹具装置的基部和夹持部分的引导表面限定了单独的负载传递辊子引导轨道或者每个负载传递辊子，并且负载传递辊子引导轨道沿径向向外的方向在其上端部弯曲，从而为夹持部分提供停驻位置。因此，基部和夹持部分的引导表面基本为J形形状，其具有基本为直的且倾斜的部分，并且上端部具有更短的且更水平的部分。引导表面的所述较长的且倾斜的部分限定了夹持轨迹。这该夹持轨迹中，引导表面的角度足够陡峭用于将管件的向下拉力转换成夹持力。引导表面的上端部向外弯曲，并限定了取向更为水平的停驻轨迹。该停驻轨迹设置为用于使夹持部分远离中心制品通道移动，用以允许更宽的制品或制品部分(例如具有矩形截面的安装在两个管件或管件的两个突缘之间的装置)通过制品夹具。负载传递辊子轨迹的停驻部分不适用于提供夹持力。然而，如此为引导表面设置的能够容纳负载传递辊子的内凹部允许夹持部分更靠近基部设置，并因此允许较为紧凑的管状制品夹具与相对较宽的中心制品通道结合。较宽的中心制品通道便于制品通过制品夹具，因此在使具有较宽的直径的制品沿着作业线通过制品通道时减少对于移除管状制品夹具的需要。

在一个实施方案中，本发明提供了一种用于夹持管状制品(例如，钻管)的管状制品夹具，所述制品夹具具有环形框架，所述环形框架具有三个或更多的夹具装置，所述夹具装置沿着环形框架的内部并围绕具有轴线的中心制品通道以等间隔设置，其中，每个夹具装置包括：

-基部，所述基部安装在所述环形框架上，前侧部限定了朝向所述中心制品通道的引导表面，而左侧部和右侧部设有凸轮轨道，所述凸轮轨道基本平行于由所述前侧部限定的所述引导表面延伸；

-夹持部分，所述夹持部分具有背侧部，所述背侧部限定的引导表面朝着由所述基部的前侧部限定的引导表面；前侧部，其朝着所述中心制品通道；以及左侧部和右侧部，所述左侧部和右侧部设有凸轮轨道，该凸轮轨道基本平行于由背侧部限定的引导表面；

-两个负载传递辊子，所述负载传递辊子中的每一个设置在所述基部的引导表面与所述夹持部分的引导表面之间，用以提供对所述夹持部分的滚动支撑；

-滑车架，所述滑车架构造成用于将所述基部、所述夹持部分以及所述负载传递辊子相对于彼此定位，所述滑车架在夹持部分和基部的左侧上具有左侧框架部分，并在夹持部分和基部的右侧上具有右侧框架部件，所述左侧框架部分和所述右侧框架部分在其之间承载两个负载传递辊子，所述负载传递辊子中的每一个被可旋转地安装，并且

其中所述左侧框架部分和所述右侧框架部分中的每一个设有凸轮随动件，框架部分利用所述凸轮随动件而与基部和夹持部分的侧部中的凸轮轨道接合；

-轭臂，所述轭臂构造成用于在所述基部相对于所述基部移动的时候将所述滑车架相对于基部和夹持部分定位，所述轭臂在其中心部分处被可枢转地安装在滑车架上，并且在其相对的两个端部处设有狭槽，一个狭槽接合基部上的枢轴，而另一个狭槽接合夹持部分上的枢轴；并且

其中，所述基部的引导表面和所述夹持部分的引导表面之间限定了用于每个负载传递辊子的引导轨道，所述引导轨道延伸成与所述中心制品通道的轴线成角度，从而通过将所述夹持部分相对于所述基部移动，使得夹持部分沿着所述中心制品通道的轴线及沿着中心制品通道的径向方向移动。

本发明还提供一种用于将管状制品支撑在作业线中的方法，所述方法包括如下步骤：

-将管状制品支撑在作业线中；

-提供根据本发明所述的管状制品夹具；

-将制品夹具定位，从而使得其轴线与作业线重合；

-使所述夹具装置的夹持部分朝着管状制品移动，直至夹持部分与管状制品接合；

-使管状制品下降，直至其被所述管状制品夹具完全支撑。

本发明还提供一种用在根据本发明的管状制品夹具中夹具装置。

根据本发明的管状制品夹具的有利的实施方案已经在所附的权利要求以及说明书中进行了公开，其中本发明还基于多个示例性实施方案来及进行说明和阐述，其中一些实施方案中在示意性的附图中示出。

附图说明

在所附附图中，

图1显示了根据本发明的用于夹紧管状制品的管状制品夹具的立体图，其处于打开的构造中并安装在转向器上；

图2显示了图1的管状制品夹具的处于闭合构造中的立体图；

图3显示了图1的管状制品夹具和转向器的侧视图；以及

图4显示了图1的管状制品夹具和转向器的横截面侧视图，所述制品夹具处于闭合的构造中；

图5显示了图1的管状制品夹具的夹具装置处于第一位置上的立体图；

图6显示了图5的管状制品夹具的夹具装置处于第二位置上的立体图；

图7显示了图5的夹具装置的立体图，其中将一些部分移除了；

图8显示了图6的夹具装置的立体图，其中将一些部分移除了；

图9显示了图5的夹具装置的一些部件的侧视图；

图10显示了图6的夹具装置的一些部件的侧视图；

图11显示了图1的与图5类似的管状制品夹具的夹具装置的立体图；

图12显示了图11的夹具装置的立体图，其中将一个部分移除了；

图13显示了图12的夹具装置的立体图，其中将一个额外部分移除了，其与图7类似；

图14显示了图13的夹具装置的立体图，其中将一个额外部分移除了；

图15显示了根据本发明的另一个管状制品夹具的立体图；

图16显示了图15的管状制品夹具的俯视图；

图17显示了图15的管状制品夹具处于第一工作位置上的横截面侧视图；

图18显示了图15的管状制品夹具处于第二工作位置上的横截面侧视图；

图19显示了图15的管状制品夹具的夹具装置处于第一工作位置上的侧视图；

图20显示了图19的夹具装置处于第二工作位置上的侧视图；

图21显示了图19的夹具装置的立体图；

图22以部分穿透性显示的方式显示了用于在根据本发明的管状制品夹具中使用的替代性的夹具装置的侧视图；

图23显示了图22的夹具装置处于第一位置上的侧视图；

图24显示了图22的夹具装置处于第二位置上的侧视图；并且

图25显示了图22的夹具装置处于第三位置上的侧视图；

图26显示了处于第一种组合下根据本发明的两个管状制品夹具；

图27示意性地显示了图26的组合处于两种工作位置上；

图28以部分穿透性显示的方式示意性地显示了根据本发明的夹具装置设有齿条齿轮机构的部分处于四个工作位置上；

图29示意性地显示了根据本发明的夹具装置设有替代性的齿条和齿轮机构的部分处于第一和第二工作位置上；

图30以部分穿透性显示的方式示意性地显示了根据本发明的夹具装置设有替代性的凸轮轨道的部分处于两个工作位置上；

图31示意性地显示了根据本发明的夹具装置设有另外一种的替代性的凸轮轨道的部分处于两个工作位置上；

图32显示了具有替代性的夹具块体的夹具装置的详细视图；

图33显示了图32的夹具装置的横截面；并且

图34显示了图15的管状制品夹具的两部分环形框架的俯视图，其处于打开构造中并且同时与管状制品接合。

具体实施方式

根据本发明的设备和方法的进一步的目的、实施方案和细节将通过下文的描述而更加清楚，下文的描述将参考附图并基于多个示例性的实施方案来对本发明进一步地进行描述和说明。

图1和图2显示了根据本发明的管状制品夹具1。所述管状制品夹具1设有环形框架2，所述环形框架2围绕具有轴线33的中心制品通道3延伸。根据本发明，三个或以上更多(在本实施方案中显示为六个)的夹具装置4沿着环形框架的内部并围绕中心通道3以等间隔设置。

在所显示的特别的实施方案中，环形框架3包括多个部段5，其中的两个部段5形成门部件，所述门部件允许将环形框架2打开用以接合管件。应注意到环形框架的这种特别的设计对于本发明而言不是必须的。例如，环形框架可包括多个联接在一起的部段，夹具装置安装在所述部段上，或者例如，所述环形框架通过将多个夹具装置彼此联接在一起而形成等。

图1显示了制品夹具1处于打开的构造中，而图2显示了制品夹具处于闭合的构造中。

在打开的构造中，在管件被支撑在作业线中的同时夹具1能够移动就位，或者在管件被支撑在作业线中的同时夹具1能够从作业线中移动离开。因此，通过设置门部件，不需要将制品夹具拆开来在沿横向方向来接收管件。

在图1中，管状制品夹具安装在转向器6上。转向器6安装在钻探船(未示出)的甲板上。作业线7延伸穿过转向器的中心。

图26示出了钻探船上的组合在一起的两个根据本发明的制品夹具1。在这种组合中，两个制品夹具1设置在转向器6的相对的两侧上。通过提供两个制品夹具，在一个制品夹具出现故障或者需要进行维护的情况下，另一个制品夹具能够用作备用。制品夹具1可移动地被支撑，从而两个制品夹具1能够从非活动位置(图26显示制品夹具1处在所述非活动位置上)滑动至活动位置(在所述活动位置上制品夹具1位于转向器6上方)，从而在延伸穿过所述转向器的作业线7中支撑管件。如之前已经描述的，设置在环形框架中的门部件允许在管件已经被支撑在作业线中的时候将制品夹具1移动到活动位置中以及将制品夹具1从活动位置中移出。

因此，为了在作业线中支撑管状制品，将环形框架2打开并且将管状制品夹具1从其非活动位置移动至其活动位置上，从而将管状制品夹具的中心轴线与作业线对准，并且在制品夹具的制品通道中接收管状制品。当制品夹具1从其非活动位置朝着其活动位置移动的时候，夹具装置4的夹持部分9处于升高的位置上，优选处于其停驻位置上，从而提供较宽的中心制品通道3用以接收管件。

在制品夹具1已经位于其活动位置上(即，制品夹具1的轴线与作业线重合)，并且管状制品已经被接收在制品夹具中之后，将环形框架2闭合并固定。

随后，将夹具装置4的夹持部分9朝着管状制品移动，直至夹持部分9与管状制品接合。在优选的实施方案中，致动器将夹持部分压在管状制品上，用以提供用于夹持管状制品的初始夹持力。

然后，管状制品能够下降直至其完全被管状制品夹具支撑，在这种情况下，由管件在夹持部分上施加向下拉力通过制品夹具的构造而被转换成夹持力。

图27显示了(示意性地示出)具有处于两个工作位置上的两个管状制品夹具1的另一种组合。在这种设置中，制品夹具在移动至其活动位置上的时候被支撑在环形轴承上，这允许使制品夹具旋转，进而允许被制品夹具支撑的管状制品旋转。

应注意到，根据本发明的制品夹具的设计允许制品夹具的紧凑构造，并由此便于提供如图26和图27所示的成组设置的制品夹具(即，可移动地支撑在或内凹地设置在钻探船的甲板上)的应用，并且便于在制品夹具支撑管件的同时使制品夹具旋转。在优选的实施方案中，制品夹具构造为与回转台配合。

图15-18显示了根据本发明的管状制品夹具1的另一个示例性实施方案。应注意到，在术语上或者在构造和/或功能上与已经参考图1至图4所示出的管状制品夹具进行描述的部件相对应的部件设有相同的附图标记。此外，已经提出在图15-18中示出的管状制品夹具在设计和功能上与图1-4中所示出的管状制品夹具基本类似。此后进行的描述将着眼于根据本发明的两个示出的夹具装置之间的区别。

图15中示出的管状制品夹具1与图1中示出的管状制品夹具的区别在于，图15中示出的管状制品夹具1设有顶部外罩41，所述顶部外罩41限定了夹具部分容纳空间60，所述夹具部分容纳空间60用于当制品夹具的夹持部分9处在其升高的位置上时容纳制品夹具的夹持部分9。图17显示了图15的制品夹具1在夹持部分9处于其完全降低的位置上时的横截面，而图18显示了在夹持部分处于其升高位置上时的同一制品夹具1，在具体实施方案所示出的该升高位置也是停驻位置。在升高的位置时，夹持部分9从制品夹具1向上延伸，并且在所示出的实施方案中被容纳在由顶部外罩41所限定的夹持部分容纳空间60中。因此，顶部外罩罩住制品夹具，特别是从上方罩住制品夹具的夹具装置的夹持部分。此外，在所示出的实施方案中，其为工作人员提供了工作表面。此外，在所示出的优选实施方案中，制品夹具1内凹地设置在钻探船的甲板42(图15中示出了该甲板的一部分)中，从而使得顶部外罩41的顶部表面基本与钻探船的甲板平面齐平。因此，顶部外罩使工作人员的工作平面延伸到制品夹具的上方区域。

在所示出的优选实施方案中，顶部外罩41设有舱口43用以提供通至各个夹具装置4的入口，更特别地通至夹具装置的夹持部分9。所述舱口43在图15中显示为打开，而在图16中显示为闭合。

在所示的优选实施方案中，顶部外罩41可拆除地附接至制品夹具1，从而在需要时可以被移除，例如，移除以便于进行制品夹具1的夹具装置4的维护和/或检查。

图15中示出的管状制品夹具与图1中示出的管状制品夹具的区别还在于，负载传递辊子10，11设有周向引导肋状部46，所述周向引导肋状部46设置在每个负载传递辊子10，11的中心处。基部8和夹持部分9设有引导凹槽47用于与对应的周向引导肋状部46协同作用，所述引导凹槽设置在夹具装置4的基部8和夹持部分9的引导表面17、23上。部分的周向引导肋状部46和引导凹槽47将在图17的横截面中描述。

在图5-14中示出的夹具装置4的负载传递辊子10，11设有多个周向引导肋状部46，更特别地在负载传递辊子10，11的每个端部处设有一个周向引导肋状部46。在可替代的实施方案中，负载传递辊子可设有三个或更多的周向引导肋状部。

图15中示出的管状制品夹具与图1中示出的管状制品夹具的区别还在于，管状制品夹具1的环形框架2支撑在三个负载传感器48(其中一个传感器48在图16中示出)上。此外，在所示的优选实施方案中，这些传感器48为被弹性安装的负载传感器，其设置在环形框架2与构造用于支撑环形框架的基板49之间。因此，当被弹性支撑的负载传感器48被压缩到一定程度时，环形框架4的(未在图中示出)的多个部分置于基板49上，从而使得环形框架被基板支撑。因此，传感器48仅监控管状制品夹具的下部部分的工作范围。由于受到限制的工作范围，因此传感器能够用于更精确地监控该具体的范围内的负载。此外，由于传感器在夹具处于其工作范围的上端部处的时候不需要承载夹具的负载，因而能够使用更精致且更简单的传感器。

此外，在所示出的优选实施方案中，传感器48与控制系统联接，所述控制系统联接至用于移动夹持部分49的致动器。所述控制系统构造为如下方式：当管件支撑负载的时候，所述控制系统阻挡夹具装置的夹持部沿着远离管件的方向移动。因此，夹持部分仅能在管件被外部装置(例如，起重机或安装在甲板上的滑车)支撑的时候远离管件移动。因此，当夹持部分移动的时候没有管件从夹具坠落的风险。

图15中示出的管状制品夹具与图1中示出的管状制品夹具的区别还在于，环形框架2包括两个C形形状的环形部分44，每个环形部分44支撑多个(更特别是三个)夹具装置4，所述环形部分44组合形成环形框架2。C形形状的环形部分44在一端铰链连接成使得环形部分44能够相对于彼此在用于接收管件的打开构造与用于保持管件的闭合构造之间枢转，所述打开构造显示在图33的俯视图中并(此时在接收管件63)，所述闭合构造显示在图16的俯视图中。应注意到，在图16中，夹持部分移动至其向内的位置上，而在图33中，夹持部分移动至其停驻位置上，因而不可见。与铰链相反，环形框架2设有呈可移动的锁定销45的形式的锁定装置，所述可移动的锁定销设置成将两个C形形状环形部分相对于彼此固定。

图22示出了夹具装置4的示例性实施方案的左侧视图，所述夹具装置4用在根据本发明的管状制品夹具中，例如在图1中示出的管状制品夹具中，或在图15中示出的制品夹具中。应注意到，在术语上或者在构造和/或功能上与已经参考图1进行描述的部件相对应的部件具有相同的附图标记。

所述夹具装置4包括基部8、夹持部分9、两个负载传递辊子10、11、滑车架12、轭臂13以及致动器14.

所述基部8具有背侧部15，所述背侧部15构造为安装至环形框架2；前侧部16，其限定了面向中心管状制品通道3的引导表面17；以及设有凸轮轨道的左侧部18和右侧部19(在图中不可见)。所述凸轮轨道基本平行于引导表面17(其由基部8的前侧部16限定)延伸。

夹持部分9具有背侧部22，其限定了引导表面23，引导表面23面向由基部的前侧部限定的引导表面17；前侧部24，其面向中心制品通道3；以及设有凸轮轨道的左侧部25和右侧部，其中设置在左侧部25上的凸轮轨道27在图中可见。所述凸轮轨道基本平行于引导表面23(其由夹持部分9的背侧部22限定)延伸。两个负载传递辊子10、11中的每个设置在基部8的引导表面17与夹持部分9的引导表面23之间，从而提供用于夹持部分的滚动支撑。

滑车架12构造为用于将基部8、夹持部分9以及负载传递辊子10、11相对于彼此定位。滑车架具有位于夹持部分9和基部8的左侧上的左侧框架部分29(图中可见)以及位于夹持部分和基部的右侧上的右侧框架部分。左侧框架部分和右侧框架部分在其之间承载两个负载传递辊子10、11，所述负载传递辊子中的每个可旋转地安装在所述框架部分上。

左侧框架部分29和右侧框架部分中的每个都设有凸轮随动件31，所述框架部分利用所述凸轮随动件而在基部8和夹持部分9的两侧上与凸轮轨道20、27接合。

应注意到，在所示的特别的实施方案中，滑车架12构造成能够绘制出一条直线穿过每个用于接合基部8上的凸轮轨道20的凸轮随动件31、负载传递辊子11之一的中心旋转轴线和用于接合夹持部分9上的凸轮轨道27的凸轮随动件31。左侧框架部分29和右侧框架部分30中的每个为H形，所述H形的框架部分中的每个具有沿着用于负载传递辊子10、11的引导轨道延伸中心支腿，所述引导轨道由基部和夹持部分的引导表面17、23限定。

轭臂13构造成用于在基部相对于基部移动的时候将滑车架12相对于基部8和夹持部分9定位。轭臂13在其中心部分处可枢转地安装在滑车架12上，并在其相对的两端上设有狭槽34，一个狭槽与位于基部8上的枢轴接合，而另一个狭槽与位于夹持部分9上的枢轴接合。

根据本发明，基部8的引导表面17和夹持部分9的引导表面23在其之间限定了负载传递辊子10、11中的每一个的引导轨道35。在所示出的示例性实施方案中，这些引导轨道整合成为单一的引导轨道。在可替代的实施方案中，负载传递辊子中的每一个都设有引导轨道，该引导轨道优选形式上相似。

引导轨道35延伸为与中心制品通道3的轴线33形成一定角度，从而通过将夹持部分9相对于基部8移动，使得夹持部分沿着所述轴线移动同时也沿着所述轴线的径向方向移动。

根据本发明，负载传递辊子提供夹持部分的滚动支撑，使得夹持部分能够相对于基部移动。在图22-25中示出的实施方案中，夹具装置1设有用于移动夹持部分的致动器36。因此，在制品夹具受到致动器控制。可替代地，夹持部分构造为通过人力移动，例如夹持部分在其顶部侧设有握持部，所述握持部用于与手部或手动操作的提升装置接合而以便提升夹持部分。在一个实施方案中，夹持部分构造成用于通过外部的提升装置(例如，设置在甲板上的起重机或设置在钻架上的绞盘)接合。

然而，在示出的示例性的实施方案中，夹具装置设有致动器36，所述致动器包括两个液压缸，一个液压缸37位于基部和夹持部分的左侧，一个(图中未示出)位于基部和夹持部分的右侧。液压缸以一个端部连接至基部8，并以一个端部连接至滑车架12。通过将致动器的另一个端部连接至滑车架12而不连接至夹持部分9，所述缸的长度可以保持较短，这是因为框架的行进轨迹为夹持部分的行进轨迹的一半或者为夹持部分的行进轨迹。在一个替代性的实施方案中，所述致动器包括油缸，所述油缸以一端连接至基部，而以相对的一端连接至夹持部分。在这样的实施方案中，所述油缸直接与夹持部分接合，而不经过滑车架。因此，由所述油缸施加的提升力直接作用在夹持部分上，而不是经由滑车架来传递。因此，滑车架及其至基部和夹持部分的联接部可以保持为相对较轻、较小。

图23-25示出了夹持部分9相对于基部8的不同位置。在附图中，为了简洁起见，省略了致动器和滑车架。这些附图清楚地示出了在夹持部分9相对于基部8移动时所述负载传递辊子10、11沿着夹持部分9和基部8的引导表面17、23移动。此外，所述附图清楚地示出了轭臂13用作控制器，当夹持部分9相对于基部8移动的时候，所述控制器确定滑车架12相对于夹持部分9和基部8的位置，并从而确定由滑车架承载的负载传动辊子10、11相对于夹持部分9和基部8的位置。

图5和图6示出了可替代夹具装置的立体图，其用在图1-4中示出的管状制品夹具中。这种夹具装置的在术语上或者在构造和/或功能上与已经参考图22至图25描述过的部件相对应的部件设有相同的附图标记。

图5示出了夹具装置1的夹持部分9处在升高或收回的位置上。图6示出了相同的装置1，其夹持部分8处在降低或伸开的位置上。当夹持部分9处在如图6所示的降低位置上时，致动器36的液压缸37、38伸开。当夹持部分被致动器升高时，例如用以将保持在管状制品通道中的管件释放，致动器36的液压缸37、38被缩回。

通过将管状制品夹具的夹具装置的夹持部分9升高，夹持部分还可以沿径向向外的方向移动。因此，中心制品通道打开，这允许例如管件的套环通过所述通道。

可以看出，图5-7中示出的夹具装置的示例性实施方案与图22-25中所示的夹具装置的区别在于：致动器36的液压缸37、38以一端连接至基部8，而以相对的一端连接至夹持部分9。在这样的实施方案中，油缸与夹持部分直接接合，而不经由滑车架。因此，由油缸施加的提升力直接作用在夹持部分上，而不经由滑车架传递。因此，滑车架及其连接至基部与夹持部分的连接部可保持为相对较轻、较小。

图7和图8示出了处在与图5和图6中所示的相同的位置处的夹具装置，但将致动器36的左侧液压缸37及滑车架12的左侧部分移除，从而更清楚地示出了轭臂13和负载传递辊子10、11的位置。

轭臂13在相对的两个端部处设有狭槽34，每个狭槽34中设有枢转凹口39，使得狭槽在一个端部处可滑动地连接至基部8，而在相对的端部处可滑动地连接至夹持部分9。轭臂13在其中心处可枢转地连接至滑车架12。

应观察到图5-7中示出的夹具装置的示例性实施方案与图22-25中所示的夹具装置的区别在于：轭臂13在其中心处可枢转地安装在滑车架的中心部分处，而不是安装在滑车架的沿着辊子轨道(即，用于负载传递辊子的由基部和夹持部分的引导表面限定的引导轨道)延伸的臂上。此外，设置在轭臂的相对的端部处的狭槽为开口狭槽，因而降低了轭臂的长度。因此，滑车架以及轭臂能够保持紧凑，这有助于将液压缸安装在夹持部分上，而不用安装在滑车架上。

图9和图10示出了与图5和图6中示出的夹具装置处在相同位置上的夹具装置的基部8、夹持部分9以及负载传递辊子10、11的侧视图，负载传递辊子10、11设置在基部8的引导表面与夹持部分9的引导表面之间。因此，所述附图清楚地示出了引导表面的轮廓，以及基本平行于这些引导表面(更特别地，基本平行于这些引导表面的轮廓)延伸的凸轮轨道。可以看出，图5-7中示出的夹具装置的示例性实施方案与图22-25中所示的夹具装置的区别在于：负载传递辊子10、11中的每一个设有传递轨道，所述两个传递轨道由基部和夹持部分的引导表面限定，并且两个传递轨道具有类似的形状。

此外，夹持部分和基部的每一侧设有两个凸轮轨道，并且每个凸轮轨道基本平行于所述引导表面延伸，更特别地基本平行于所述引导表面的轮廓延伸。

在图22-25示出的实施方案中，引导表面还为每个负载传递辊子限定了凸轮轨道，然而引导轨道结合成为单一的引导轨道，用作凸轮轨道。因此，负载传递辊子可以共用引导轨道。重叠地引导轨道可提供延伸的轨迹，用于将夹持部分相对于基部移动。

图9和图10中示出的夹具装置的引导表面与图22-25示出的区别还在于：其限定了停驻位置，所述停驻位置为在引导表面端部处(并因此位于引导轨道的端部处)的内凹部的形式，并且所述停驻位置在引导轨道在上端部处沿径向向外的方向弯曲，从而为夹持部分提供停驻位置。在图9中，夹持部分显示为处在其升高的位置上，并且负载传递辊子被容纳在停驻位置上。提供这些容纳负载传递辊子的内凹部则允许夹持部分紧邻基部，因此在夹具装置位于收缩位置或升高位置上时允许夹具装置较为紧凑的构造。这进而提供了超宽的中心制品通道，因此有助于制品从通道通过，并因而降低了在将具有较宽直径的制品沿着作业线通过制品通道的时候对移除管状制品夹具的需要。

图19-21示出了用在根据本发明的管状制品夹具(例如，如图1中示出的管状制品夹具或如图15中示出的制品夹具)中的夹具装置4的另一个示例性实施方案。应注意到，在术语上或者在构造和/或功能上与已经参考图1-18进行描述的部件的相对应的部件设有相同的附图标记。需要说明的是，图19-21中示出的夹具装置与图5-14中释出的夹具装置在设计和功能上基本类似。此后进行的描述将集中于根据本发明的两个夹具装置之间的区别。图19-21中示出的夹具装置与图5-14中示出的区别在于：设置在基部上的凸轮轨道21与设置在夹持部分上的凸轮轨道28都具有开口端部。应注意到，凸轮随动件(或简言之，凸轮)在各自的凸轮轨道上的移动受到滑车架12和轭臂13的限制，从而在图19中示出的凸轮不能运行出轨道之外。然而，在基部和夹持部分没有终结的凸轮轨道允许更紧凑的基部和夹持部分，这进而允许更紧凑的夹具装置，因而允许更紧凑的制品夹具。需要注意的是，在可替代的实施方案中，仅基部的一个或两个凸轮轨道，或者仅夹持部分的一个或两个凸轮轨道不会分别在基部或夹持部分中终结。

图19-21中示出的夹具装置与图5-14中示出的区别还在于，夹具装置4设有定位装置40，所述定位装置40在夹持部分9朝着支撑在中心制品通道中的管状制品移动时，用于接收管状制品并相对于夹持部分9来定位管状制品。所述夹具装置包括两个引导支腿，两个引导支腿相对于彼此成角度的延伸，从而在从沿着中心制品通道的轴线的方向观察时所述两个引导支腿形成V形。在所示的优选实施方案中，夹具装置40的两个引导支腿还沿着中心制品通道的轴线而相对于彼此错开，这能够在夹持部分朝着中心轴线移动的时候使两个相邻的引导装置的引导支腿重叠，这已经在图17中示出的横截面侧视图中进行了描述。

应注意到在示出的实施方案中，在一个实施方案中，定位装置40设置为V字形对中板的形式，所述对中板以一定角度安装在垂直于中心制品通道的轴线的平面上，从而使得一个支腿比另一个支腿设置的更高。在可替代的实施方案中，例如，两个引导支腿能够为安装在夹具装置的夹持部分上的单独的部件。

在根据本发明的制品夹具的实施方案中，夹具装置的基部和/或夹持部分由不同的部件构成。例如，基部和/或夹持部分中的每个可以包括框架形状的本体(所述本体支撑结实的轨道元件)，所述结实的轨道元件为限定了引导表面的钢质本体，并且例如为由高等级钢的单一本体制成的轨道元件。所述实施方案可允许对基部或夹持部分的一部分进行更换。例如，在由基部限定的轨道表面磨损的情况下，仅需要对轨道元件进行更换。

图28示意性地示出了处在四个工作位置下的根据本发明的具有齿条和齿轮机构的夹具装置的一部分。应注意到，在术语上或者在构造和/或功能上与已经参考图5-14进行描述的部件相对应的部件设有相同的附图标记。还需要说明的是，图28中示出的夹具装置4的整体功能基本与图5-14中示出的夹具装置的设计和功能类似。此后进行的描述将主要集中于根据本发明的两个示出的夹具装置之间的区别。

图28示出了夹具装置4处在四个工作位置上。在左侧，夹具装置8的夹持部分8位于其降低的最内侧的夹持位置上。在右侧，夹具装置4的夹持部分8上升到其最上方的位置处(也是停驻位置，即，在该位置上，负载传递辊子10、11容纳在由基部8和夹持部分9的引导表面17、23限定的凹进中)。在左侧与右侧之间的视图中，夹具装置4显示为其夹持部分8位于中间牵拉位置上。

在图28中示意性地显示的夹具装置4与图5-14中示出的夹具装置4的区别在于，由基部8和夹持部分9的引导表面17、23限定的负载传递辊子轨道具有弯曲的端部部分(其显示在右侧的附图中)，其提供了用于负载传递辊子10、11的停驻位置，而凸轮轨道21、28则没有这种弯曲的端部部分。这通过提供具有保持臂51、52(保持臂51和52能够相对彼此枢转)的滑车架50而能够成为可能。

因此，图28中示意性地显示的夹具装置4与图5-14中示出的夹具装置4的区别还在于：夹具装置的滑车架50在夹持部分9和基部8的左侧上具有下保持臂(图中不可见)和上保持臂(图中不可见)，并在夹持部分9和基部8的右侧上具有下保持臂51和上保持臂52。在所述实施方案中，一个负载传递辊子10被承载在左侧下保持臂与右侧下保持臂51之间，而一个负载传递辊子11被承载在左侧上保持臂与右侧上保持臂52之间。负载传递辊子10、11中的每一个可旋转地安装。

此外，保持臂51、52中的每一个在一个端部具有凸轮随动件32，用于与设置在基部21上的凸轮轨道中的一个接合，而保持臂51、52中的每一个在相对的端部具有凸轮随动件32，用于与设置在夹持部分28上的凸轮轨道中的一个接合。

因此，滑车架50在夹具装置4的每一侧上包括两个保持臂51、52，每个臂将夹持部分9相对于基部8进行定位，并将负载传递辊子10、11正确地定位在夹持部分与基部之间。结合来说，下保持臂和上保持臂还防止夹持部分相对于基部枢转。

提供分开的保持臂来取代单一的框架部分，这允许保持臂相对彼此移动，并因此相对于夹具装置枢转(将两个位于外侧附图中的保持臂的位置与位于中间的两个附图中的保持臂的位置进行比较)。因此，在停驻位置上，在与单一静态、刚性的框架部件相比时，夹持部分9能够设置成更靠近基部8。

图30和图31示意性地示出了处于两个工作位置上的根据本发明的夹具装置的另一个实施方案的一部分，其设有替代性的凸轮轨道。并且在这些实施方案中，滑车架50设有保持臂51、52，在负载传递辊子移动到其停驻位置上的时候(显示在对应的右侧图中)，所述保持臂51、52相对于夹具装置枢转。在这些实施方案中，设置在保持臂的相对的端部处的凸轮随动件或凸轮31、32构造为，使得其通过与凸轮轨道协同作用而防止保持臂枢转。凸轮轨道在一个端部处设有向外弯曲的部分或设有分岔部，用于容纳凸轮随动件，并在处于凸轮轨道的端部时允许保持臂相对于夹具装置枢转，从而使得由保持臂承载的负载传递辊子沿曲线行进到其停驻位置中。附图中还示出了用于每个负载传递辊子10、11的虚构的引导轨道35，所述引导轨道35由基部8的引导表面和夹持部分9的引导表面限定，负载传递辊子在夹持部分相对于基部移动的时候沿着所述引导轨道移动。因此，负载传递辊子能够沿着这些引导轨道在其径向最向内的位置(所述径向最向内的位置用于夹持具有较小直径的管状制品)与其径向最向外的位置(其可为停驻位置)之间移动，从而使得制品能够沿着管状制品夹具的轴线移动穿过制品通道。

在图28中示意性地显示的夹具装置4与图5-14中示出的夹具装置4的区别还在于，所述滑车架还具有至少一个间隔臂53，所述间隔臂的一端可旋转地连接至两个负载传递辊子中的一个负载传递辊子10(在示出的特别的实施方案中连接至辊子本体10的转轴)，而间隔臂的相对的一端可旋转地连接至两个负载传递辊子中的另一个负载传递辊子11(在示出的实施方案中连接至辊子本体11的转轴)。因此，滑车架50(更特别为滑车架的间隔臂53)还将两个负载传递辊子10、11相对于彼此定位。

在所示的实施方案中，单独的间隔臂53设置在夹具装置4的中心处，并与负载传递辊子10、11的中间部分接合。

在根据本发明的管状制品夹具的替代性实施方案中，滑车架在夹持部分和基部的左侧上具有间隔臂，并在夹持部分和基部的右侧上具有间隔臂，优选地，所述左侧间隔臂的一端可旋转地连接至左侧下保持臂，而其相对的端部可旋转地连接至左侧上保持臂，并且优选地，所述右侧间隔臂的一端可旋转地连接至右侧下保持臂，而其相对的端部可旋转地连接至右侧上保持臂。在另一个优选的实施方案中，间隔臂和保持臂都可旋转地连接至负载传递辊子，优选可旋转地连接至负载传递辊子的转轴，从而使得负载传递本体同轴地并且可旋转地安装在保持臂和间隔臂两者上。

在图28中示意性地显示的夹具装置4与图5-14中示出的夹具装置4的区别还在于：所述夹具装置4包括齿条齿轮机构54，所述齿条齿轮机构一方面设置在相应地负载传递辊子10和11之间，另一方面设置在基部8与夹持部分9之间，从而在夹持部分相对于基部移动的时候将负载传递辊子相对于基部和夹持部分定位。

在所示的特别的实施方案中，齿条齿轮机构54包括分别安装在各个负载传递辊子10、11的相对的端部上的左侧链轮和右侧链轮55，所述链轮安装在传递辊子的转轴端部上。

齿条齿轮机构54还包括位于夹持部分和基部的左侧上的下部链条和上部链条，以及位于夹持部分和基部的右侧上的下部链条56和上部链条57(图28中仅示出了夹具装置4的右侧)，所述链条中的每一个的一端连接至基部8，而另一端连接至夹持部分9，并且每个链条沿着基本为U形的轨迹延伸。下部链条56沿着(U形的两个分岔部向下方向指向的)U形轨迹延伸，而上部链条57沿着(U形的两个分岔部向上方向指向的)U形轨迹延伸。

两个负载传递辊子中的一个的链轮55与左侧下部链条和右侧下部链条接合，而另一个负载传递辊的链轮与左侧上部链条和右侧上部链条接合，从而在夹持部分相对于基部移动的时候使得链条沿着链轮被拉动。因此，负载传递轮子的移动受到控制，并且防止了滑动。

在根据本发明的管状制品夹具的替代性实施方案中，每个夹具装置还包括轭臂，所述轭臂构造成在夹持部分相对于基部移动的时候将间隔臂相对于基部和夹持部分定位，所述轭臂在其中心部分处可枢转地安装至间隔臂，并在其相对的两端处设有狭槽，一个狭槽与基部上的枢轴接合，而另一个狭槽与夹持部分上的枢轴接合。

图29示意性地示出了处于第一工作位置和第二工作位置上的根据本发明的夹具装置的一部分，其设有可选的齿条齿轮机构。在该实施方案中，齿条齿轮机构54包括设置在基部8上的齿条58和设置在夹持部分9上的齿条59。所述齿条齿轮机构还包括安装在负载传递辊子的轴线上的链轮55，所述链轮与两个齿条接合，从而在夹持部分相对基部移动的时候，链轮沿着链轮行进。因此，负载传递轮的移动受到控制，并防止滑动。在附图中还示出了用于负载传递辊子11的虚构的引导轨道35，所述引导轨道35由基部8的引导表面和夹持部分9的引导表面限定，负载传递辊子在夹持部分相对于基部移动的时候沿着所述引导轨道移动。

图5和图21中示出的夹具装置4具有夹持部分9，所述夹持部分9构造成用于支撑夹具块体61(例如为聚氨酯本体或专用钢材本体的形式)，所述夹具块体61用于与管件本体接合以被夹具1保持。所述夹具块体61在夹持部分9与由所述夹持部分保持的管件之间形成交界面。在示出的优选实施方案中，夹具块体61以便于更换而无需将夹具及其部件拆卸的方式安装至夹持部分9。所述夹持部分9及夹具块体61构造成使得夹具块体从上方滑动进入到设置在夹持部分9中的狭槽中，用以允许容易地进行移除。应注意到，由于由夹具支撑的管状制品的负载指向为向下方向，夹具块体由被夹具支撑的管件而被保持就位。此外，夹具块体利用例如螺栓或销钉而被固定在狭槽中。

图32示出了具有可替代的夹具块体61的夹具装置4的详细视图。图33示出了图32的夹具装置的横截面。在图32和图33中示出的根据本发明的夹具装置4和夹具块体61的示例性实施方案中，狭槽62具有半圆形的横截面，用于局部地被夹具块体的插入在所述狭槽中的部分填充。狭槽和夹具块体的这种构造允许夹具块体围绕其纵向轴线进行一定程度的枢转。因此，夹具块体的位置能够在结合管件的同时进行稍微的调整，从而更好地匹配管件以便被夹具支撑。

图32和图33中示出的夹具块体的示例性实施方案还设有插入件，所述插入件具有内凹的接触表面，用以更好地配合保持在制品夹具的制品通道中的管件。

最佳地，夹具块体61和插入件62还构造为指向由夹具朝着夹具装置4的夹持部分9和基部8支撑的管件(例如钻柱)的负载。这通过为插入件62和夹具块体61设置接触表面来实现，所述接触表面平行于夹持部分和基部的引导表面延伸。

在可替代的实施方案中，夹具块体可包括多个元件，每个元件安装在所述夹持部分上。例如，夹具块体可包括多个在竖直方向上延伸的狭窄的夹具块体，所述狭窄的夹具块体彼此平行地安装在夹持部分上，或者所述夹具块体可包括多个较宽的夹具块体，所述较宽的夹具块体彼此叠置地安装在夹持部分上，等等。

在根据本发明的实施方案中，夹具块体设置成与特殊类型的管件匹配，所述特殊类型的管件为例如具有特别粗糙或特别光滑的表面的管件，或者具有特别宽或特别窄的横截面的管件，由特殊材料支撑的管件等等。因此，通过更换夹具块体，所述夹具能够更好地适应特殊类型的管件。

根据本发明的管状制品夹具能够用于夹持管状制品，例如钻管，套管、立管，并由此支撑例如钻柱。这种夹具一般用于海上作业。

本发明允许紧凑的管状制品夹具，例如具有0.7m至1m之间高度的制品夹具，例如具有0.8m的高度并且直径在1.4m至2m之间(例如具有1.6m的直径)的制品夹具，所述制品夹具具有中心制品通道，所述中心制品通道的直径能够在一定范围内进行变化，例如从0.1m(为夹持部分处于其最内侧的位置上)变化至0.5m(为夹持部分处于其最外侧的位置上，即，其停驻位置)。具有这种尺寸的夹具能够构造为与回转台配合。

在优选的实施方案中，引导表面相对于制品夹具的竖直轴线所形成的角度在10度至18度之间，优选在12度至16度之间，例如为14度。因此，在该实施方案中，负载传递辊子的轨迹与竖直方向(即，与管状制品夹具的制品通道的中心轴线)成14度的角度延伸。

已经特别参考一些优选实施方案来对用于夹持管状制品(例如，钻管)的管状制品夹具进行了详细的描述，但应理解，特别对于本领域技术人员来说，可以在系统范围内进行一定的变化和修改。例如，夹具装置可以设有三个或更多的负载传递辊子，每个负载传递辊子具有自身的轨迹及停驻位置，和/或夹具装置可以在基部和夹持部分的每一侧处设有多个平行安装的轭臂，所述轭臂可枢转地安装在框架部件上或者安装在间隔臂上，等等。