一种旋扣滚轮同步动作或移动的旋扣钳装置的制作方法

本发明涉及石油钻井机械设备技术领域，具体的说，是指一种旋扣滚轮同步动作或移动的旋扣钳装置。

背景技术：

自动化钻井生产中，旋扣钳是目前最先进的扭矩旋扣设备，可完成钻杆、套管等钻具的旋扣连接和卸拆工作，在石油钻机钻进或起下钻的过程中，需要对大量的钻具进行上扣及卸扣作业，旋扣钳能够在减轻井口钻井工人的劳动强度、提高生产效率、提高人员的安全性方面发挥举足轻重的作用，是现代化钻井中最重要的自动化设备之一。

现有技术中的旋扣钳大多采用四旋扣滚轮的结构形式，这种旋扣钳一方面在同等直径的旋扣滚轮条件下，其夹持管具的直径范围较小，只适用于大直径管具的旋扣连接，而不适用于小直径管具的旋扣连接；另一方面，四旋扣滚轮的旋扣钳在抱紧管具的过程中，四个旋扣滚轮不能同步平移，不利于管具的对中，并且在旋扣过程中也容易发生水平方向的跑偏现象。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种旋扣滚轮同步动作或移动的旋扣钳装置，以解决现有技术中旋扣钳的旋扣滚轮不能同步平移并且容易跑偏的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

提供一种旋扣滚轮同步动作或移动的旋扣钳装置，包括立柱与安装在立柱上的旋扣钳，所述旋扣钳包括机架、夹持油缸、安装有旋扣组件的夹持臂以及安装有旋扣组件的后旋轮支座，所述机架铰接于夹持臂的中部，夹持臂的端部铰接于连接臂的一端，连接臂的另一端与后旋轮支座铰接；所述夹持油缸的一端与所述夹持臂以及连接臂的铰接点连接，夹持油缸的另一端与机架铰接；所述夹持臂中部和端部的连线与夹持油缸的运动方向不共线；所述后旋轮支座与机架之间设有导向装置。

本发明的工作原理是：当需要对管具进行上扣作业时，夹持油缸的活塞伸出并推动夹持臂绕其中部的铰接点转动，使得旋扣组件向管具中心平移，与此同时，夹持臂通过连接臂带动后旋轮支座上的旋扣组件也向管具中心平移，这样各旋扣组件即同时平移到达管具的表面，抱紧管具并产生一定的夹持压力，接通液压源后即可对管具进行上扣作业；管具的卸扣作业与此过程相反，在此不再赘述。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述夹持臂与连接臂之间通过b销轴铰接，所述夹持油缸的一端与b销轴固定连接。

进一步，所述导向装置包括导向块和设置于后旋轮支座上的凸起轨道，导向块设置有用于凸起轨道滑动的导向槽，导向块安装在机架上。

进一步，所述旋扣组件包括旋扣滚轮和驱动旋扣滚轮转动的动力马达。

进一步，所述立柱上设有通过油缸驱动的升降滑车，升降滑车连接有吊架，吊架与所述旋扣钳相连接。

进一步，所述吊架与立柱滑动连接。

进一步，所述吊架上连接有四个连杆，所述机架的顶部设有四个与连杆适配的耳座，所述旋扣钳通过连杆安装在吊架上。

进一步，所述升降滑车与吊架之间还设有缓冲装置。

进一步，所述缓冲装置为缓冲弹簧或缓冲液压缸。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明的各旋扣组件能够同步向管具中心抱紧，有利于管具的对中，并且各旋扣组件在旋扣过程中通过连接臂、夹持臂以及后旋轮支座的连接配合，使各旋扣组件不易跑偏；

(2)本发明采用三组旋扣组件夹持管具进行上扣和/或卸扣作业，相比于同等直径的四旋扣滚轮旋扣钳，其夹持管具的直径范围更大；

(3)本发明通过夹持油缸、连接臂、夹持臂以及后旋轮支座的配合来驱动三组旋扣组件抱紧管具，缩短了整个传动机构与夹持油缸之间的距离，有助于使旋扣钳的整体体积减小、结构紧凑，从而便于在井口处安装；

(4)本发明通过升降滑车带动吊架上下移动，能够使旋扣钳沿管具中心轴方向上下移动，以适应不同接头长度规格管具的旋扣连接；

(5)本发明旋扣钳与升降滑车之间的缓冲装置，在旋扣过程中能够补偿管具螺纹旋紧或旋松过程中产生的轴向位移；

(6)本发明旋扣钳与吊架之间通过四个连杆相连接，形成平行四边形机构，使得旋扣钳可以在水平方向前后摆动一定的幅度，从而保持水平姿态不变，使旋扣钳可以适应一定量与管具中心的不对中。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为旋扣钳的结构示意图；

图3为旋扣钳在连接臂处剖视图；

图4为旋扣钳在夹持油缸处剖视图；

图5为后旋轮支座的结构示意图；

图6为导向块的结构示意图；

图7为立柱、升降滑车以及吊架的连接结构示意图；

图8为升降滑车的结构示意图；

图9为吊架的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件如下：

1、立柱，2、升降滑车，3、油缸，4、旋扣钳，401、机架，402、旋扣组件，403、导向块，413、导向槽，404、连接臂，405、夹持油缸，406、夹持臂，416、a轴孔，426、b轴孔，436、c轴孔，407、后旋轮支座，417、凸起轨道，408、a销轴，409、b销轴，5、缓冲装置，6、吊架，7、连杆，8、耳座。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

一种旋扣滚轮同步动作或移动的旋扣钳装置，如图1、图7至图9所示，包括立柱1、升降滑车2、油缸3、旋扣钳4以及吊架6，升降滑车2滑动连接在立柱1上，油缸3设置于立柱1与升降滑车2之间，以驱动升降滑车2在立柱上的升降运动。吊架6同样滑动连接在立柱1上，这样能够保证升降滑车2移动时吊架6稳定的运行，升降滑车2与吊架6之间通过缓冲弹簧或缓冲液压缸等缓冲装置5相连接，一方面在管具旋扣过程中起到缓冲作用，另一方面补偿管具螺纹旋紧或旋松过程中产生的轴向位移。吊架6上连接有四个连杆7，旋扣钳4的顶部设有四个与连杆7适配的耳座8，吊架6通过四个连杆7与旋扣钳4相连接，能够保持旋扣钳4的水平姿态不变，使旋扣钳4可以适应一定量与管具中心的不对中。

如图2至图6所示，上述旋扣钳4包括机架401、三组旋扣组件402、具有导向槽413的导向块403、连接臂404、夹持油缸405、夹持臂406以及后旋轮支座407，机架401的平面呈凹型结构，设置于旋扣钳4的顶部与底部，导向块403固定连接在机架401上，并且导向槽413朝向内侧。在顶部与底部的机架401内侧是连接臂404与夹持臂406，如图3所示，夹持臂406上分别开设有a轴孔416、b轴孔426以及c轴孔436，其中，机架401与夹持臂406上的b轴孔426通过a销轴408相连接；连接臂404的一端与夹持臂406上的a轴孔416通过b销轴409相连接，另一端与后旋轮支座407通过销轴相连接。如图4所示，夹持油缸405的一端与b销轴409相连接，另一端与机架401通过销轴相连接。值得注意的是，a销轴408、b销轴409之间的连线与夹持油缸405的运动方向不共线，这样夹持油缸405推动b销轴409时，才能使夹持臂406上的c轴孔436一端绕a销轴408转动。上述后旋轮支座407上设有与导向槽413适配的凸起轨道417，当夹持油缸405伸缩时，凸起轨道417在导向槽413内自由滑动，与此同时限制后旋轮支座407的运动方向。三组旋扣组件402分别安装在两个夹持臂406的c轴孔436处以及后旋轮支座407上的轴孔处。

本发明的旋扣钳4，其结构以导向槽413的方向左右对称设置，以夹持油缸405所在的平面上下对称设置。从控制上来看，两组夹持油缸405机械同步，而不用考虑两组夹持油缸405控制同步的问题，从而减少了其他相关液压阀件的配置，降低了本发明的生产成本，提高了控制效率。

旋扣组件402由动力马达与旋扣滚轮构成，动力马达驱动旋扣滚轮转动。其中，旋扣滚轮为具有凹凸表面的摩擦型滚轮，以便于提高管具旋扣的工作效率；动力马达可以选取较大外形尺寸的型号，从而使旋扣扭矩得以提升，进而使旋扣速度也得到相应的提高。

另外，连接臂404与夹持臂406之间的夹角可以是朝向管具中心的，也可以是背向管具中心的。当连接臂404与夹持臂406之间的夹角为朝向管具中心时，夹持油缸405的活塞伸出则抱紧管具，回缩则松开管具；当连接臂404与夹持臂406之间的夹角为背向管具中心时，夹持油缸405的活塞伸出则松开管具，回缩则抱紧管具。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。