无压痕套管钳夹紧机构的制作方法

1.本发明属于石油开采设备技术领域，具体涉及一种应用于石油管道的无压痕套管钳夹紧机构。


背景技术：

2.套管钳是一种石油钻井中管柱上卸扣的工具，在现有的套管钳技术结构中，一般都采用“爬坡”原理夹持钻具。
3.中国专利cn205876236u公开了一种无损伤动力钳钳头夹紧机构，其采用摆动式颚板提供更大的夹紧力，采用加高牙块加大包容面积以增加摩擦面，采用耐磨的非金属合成材料增加摩擦力以达到需要的扭矩，使夹紧机构更加可靠。
4.但是，常规的石油套管存在管径公差。一般的套管钳或开口钳均使用带齿牙的牙板，虽然牙板对套管表面会造成损伤，但是受管径公差的影响较小，不容易出现打滑现象。而在无损伤套管钳中，因为要避免损伤套管表面而使用无齿牙的耐磨牙板，上扣、卸扣时，管径公差导致的径向分力对切径比的影响较大，套管的管径公差越大，耐磨牙板就越容易出现打滑现象，套管钳的使用过程中存在较大的安全隐患。


技术实现要素：

5.针对上述问题，本发明提供一种无压痕套管钳夹紧机构，在使用无压痕、无损伤牙板的前提下，减小管径公差带来的切径比影响，最终消除套管钳工作过程中的安全隐患。
6.为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.无压痕套管钳夹紧机构，包括上颚板架、下颚板架、缺口齿轮和两个颚板总成；
8.所述缺口齿轮设置在所述上颚板架、下颚板架之间，所述上颚板架和下颚板架通过螺栓固定；
9.两个所述颚板总成设置在所述缺口齿轮内侧，以所述缺口齿轮的开口中心线为轴线呈对称分布；
10.所述颚板总成包括颚板座，所述颚板座的外侧边角分别设置有螺栓孔和颚板滚子；一颚板螺栓贯穿所述上颚板架的螺孔和所述螺栓孔直至所述下颚板架上的螺孔，所述颚板座能够绕所述颚板螺栓转动；所述颚板滚子通过颚板销连接在所述颚板座上，该颚板滚子与所述缺口齿轮上的坡面相适应；
11.所述颚板座内侧开设有v型槽，颚板主体通过颚板座销轴活动设置在所述v型槽内部，所述颚板主体的内侧设置有无压痕牙板。
12.在一些实施方式中，所述无压痕牙板内侧没有齿牙，其内弧面为耐磨的非金属材料。
13.在一些实施方式中，所述颚板座和所述颚板主体之间还设置有复位件，所述复位件能够产生使所述颚板主体回到所述v型槽中央位置的趋势。
14.在一些实施方式中，所述复位件包括设置在所述颚板主体上的第一定位柱和设置
在所述颚板座上的第二定位柱，所述第一定位柱和第二定位柱之间连接有弹簧；当所述颚板主体位于所述v型槽中央时，所述弹簧处于原长状态。
15.在一些实施方式中，所述颚板座和所述颚板主体之间还设置有定位件，所述定位件能够使所述颚板主体在可动状态与不可动状态之间切换。
16.在一些实施方式中，所述定位件包括设置在所述颚板座上的连杆，所述连杆上开设有与所述第一定位柱及第二定位柱契合的开孔；所述连杆横置时，所述第一定位柱和第二定位柱穿过所述开孔，所述颚板主体处于不可动状态。
17.在一些实施方式中，所述定位件包括两个连杆座，所述连杆通过连杆销轴活动设置在两个所述连杆座之间。
18.在一些实施方式中，所述缺口齿轮内侧的每一象限设置有两段工作曲面，两段工作曲面母线形成的基圈为不同的螺旋线。
19.本发明的有益效果是：
20.1、颚板主体活动设置在颚板座的v型槽中，有一定的摆动余量，在给套管上、卸扣时，两个颚板主体可以适应套管的管径公差，爬坡时能够自动调整颚板主体的中心，使得无压痕牙板更好地贴合管柱，减少打滑现象的发生；
21.2、设置有复位件，在套管钳完成作业后，可使活动的颚板主体自行回到v型槽中央位置，避免颚板主体随意运动而产生危险；
22.3、设置有定位件，能够使颚板主体在可动状态与不可动状态之间切换，以应对不同管径条件的石油套管。
附图说明
23.图1是本发明一种实施例的主视结构示意图；
24.图2是本发明一种实施例的俯视结构示意图；
25.图3是本发明另一种实施例中颚板主体的立体结构示意图；
26.图4是本发明另一种实施例中颚板主体处于可动状态时的局部放大示意图；
27.图5是本发明另一种实施例中颚板主体处于不可动状态时的局部放大示意图；
28.图中：11上颚板架、12下颚板架、20缺口齿轮、30颚板总成、32颚板座、31颚板主体、321颚板滚子、322颚板螺栓、323颚板销、324v型槽、311颚板座销轴、312无压痕牙板、40复位件、41第一定位柱、42第二定位柱、43弹簧、50定位件、51连杆、511开孔、52连杆座、53连杆销轴。
具体实施方式
29.下面结合附图对本发明的技术方案做进一步说明。
30.如图1和图2所示，无压痕套管钳夹紧机构，包括上颚板架11、下颚板架12、缺口齿轮20和两个颚板总成30；
31.缺口齿轮20设置在上颚板架11、下颚板架12之间，上颚板架11和下颚板架12通过螺栓固定；
32.两个颚板总成30设置在缺口齿轮20内侧，以缺口齿轮20的开口中心线为轴线呈对称分布；
33.颚板总成30包括颚板座32，颚板座32的外侧边角分别设置有螺栓孔和颚板滚子321；一颚板螺栓322贯穿上颚板架11的螺孔和螺栓孔直至下颚板架12上的螺孔，颚板座32能够绕该颚板螺栓322转动；颚板滚子321通过颚板销323连接在颚板座32上，该颚板滚子321与缺口齿轮20上的坡面相适应；
34.颚板座32内侧开设有v型槽324，颚板主体31通过颚板座销轴311活动设置在v型槽324内部，颚板主体31的内侧设置有无压痕牙板312，该无压痕牙板312内侧没有齿牙，其内弧面为耐磨的非金属材料。
35.作业时，缺口齿轮20先转动，上颚板架11和下颚板架12被制动，带动颚板总成30上的颚板滚子321在缺口齿轮20上的坡面上坡，直至无压痕牙板312抱紧管柱后，上颚板架11和下颚板架12带动颚板总成30抱紧管柱实现上扣或卸扣作业。
36.当夹持的管柱管径公差较大时，颚板主体31可在一定范围内活动，以达到自适应调整的效果。与管柱抱合后，每个无压痕牙板312都会形成各自的曲面圆，颚板主体31可活动时，两个曲面圆的圆心偏离距离会有所缩小，产生的径向分力也随之变小，夹紧管柱后，无压痕牙板312也不容易发生打滑现象。
37.如图3和图5所示，在颚板座32和颚板主体31之间还设置有复位件40，该复位件40包括设置在颚板主体31上的第一定位柱41和设置在颚板座32上的第二定位柱42，第一定位柱41和第二定位柱42之间连接有弹簧43；当颚板主体31位于v型槽324中央时，弹簧43处于原长状态。在套管钳作业完毕后，若颚板主体31偏向v型槽324某一侧边缘，则弹簧43会处于伸长或收缩状态，进而产生弹性拉力或推力，由此使得颚板主体31最终回到v型槽324的中央位置，避免颚板主体31随意运动而产生危险。
38.如图4和图5所示，在颚板座32和颚板主体31之间还设置有定位件50，定位件50包括设置在颚板座32上的连杆51，连杆51通过连杆销轴53活动设置在两个连杆座52之间，连杆51上开设有与第一定位柱41及第二定位柱42契合的开孔511。连杆51横置时，第一定位柱41和第二定位柱42穿过开孔511，颚板主体31处于不可动状态；连杆51抬起时，颚板主体31处于可动状态。由此，使得颚板主体31能够在可动状态与不可动状态之间切换：在夹持管径公差较小的管柱时，可横置连杆51，使得颚板主体31处于不可动状态，整个套管钳的工作方式与一般的套管钳相同；在夹持管径公差较大的管柱时，可抬起连杆51，使得颚板主体31处于可动状态，以减小管径公差对夹紧机构带来的不利影响。
39.缺口齿轮20内侧的每一象限设置有两段工作曲面，两段工作曲面母线形成的基圈为不同的螺旋线。由此，颚板滚子321两次爬坡，分别卡紧两个不连续的管径范围。两段工作曲面都是变曲率的，无论颚板滚子321处在曲面的任意位置，被卡紧管柱表面所受的切向力与径向力之比为一予定常数。颚板滚子321第一次爬坡，卡紧大直径管柱，第二次爬坡卡紧小直径管柱，用两个卡紧范围来保证两种管柱的卡紧。
40.本领域的技术人员可以明确，在不脱离本发明的总体精神以及构思的情形下，可以做出对于以上实施例的各种变型。其均落入本发明的保护范围之内。本发明的保护方案以本发明所附的权利要求书为准。