用于接头拆卸的方法和装置的制作方法

专利名称：用于接头拆卸的方法和装置的制作方法
技术领域：
本申请一般涉及用于拆卸丝扣接头的装置，以及使用这种装置的方法。具体来说，
本申请涉及用于拆卸管件或杆件中的接头的装置，以及使用这种装置的方法。
背景技术：
钻孔过程，尤其是在地层中的钻孔过程通常涉及抬起并放入多个钻杆和/或套管部分，然后在接头处将这些部分连接在一起。连接后的部分形成钻柱，该钻柱通常以钻头为顶端。通常，在钻杆或套管上的接头包括可以被连接在一起的外螺纹和内螺纹，在钻孔过程中，钻机施加轴向的力并旋转该钻柱，这往往导致这些接头变得很紧。 —般而言，如果由于各种原因(例如，为了替换或修理钻头)而要将钻柱从钻孔(在钻孔过程中形成的孔洞)中取出，则整个钻杆柱可能需要通过将其一部分一部分地经过钻孔往外取出。在这完成时，所述杆的每个接头(目前可能非常紧)可能不得不被拆开，并且需要分离相邻杆的阳端和阴端。在一些情况下，可连接通常约为5、 10或20英尺的多个钻杆部分以形成钻柱，该钻柱延伸很长的距离。这样，单个钻柱可具有几百个可能需要被拆开并分离的接头。 在很多情况下，为了拆开接头，该接头被定位成将其置于接近钻机底部的踏板式夹具(foot clamp)附近。然后踏板式夹具将钻杆夹紧，同时由钻机提供动力的大型机械装置将该接头拆开。但是，在一些情况下，难以将接头放置在靠近钻机的踏板式夹具部分，或者是不切实际的。 目前，为了将没有位于踏板式夹具的封套内的接头拆开和拧开，使用几种传统的方法。第一，如果可能的话，可以使用用于拆卸接头的坚硬的管钳来人工拆开接头。第二，可以使用坚硬的管钳(该管钳被任选地固定，以在出现故障的情况下不会飞脱)，借助于钻机的力量以助于拆开接头。最后，可以使用用于拆开接头的任何方式，即剪断、紧线夹(come-along)、链动滑轮等，以拆开接头。这样的过程可能慢、耗时、危险且因为劳动力成本和失去的机会成本而昂贵。

发明内容
在至少一个示例中，接头工具包括第一扳钳组件，该第一扳钳组件被构造为被放置成与杆以抓紧式接触。该接头工具还包括第二扳钳组件，该第二扳钳组件包括夹爪，所述夹爪被构造成当第二扳钳组件沿第一方向移动时抓紧并旋转所述杆，并在第二扳钳组件沿与第一方向相反的第二方向移动时相对于所述杆旋转。接头工具进一步包括驱动组件，该驱动组件被装配至第一扳钳组件并与第二扳钳组件耦接。该驱动组件被构造成使所述杆沿第一方向和第二方向旋转。 接头工具还可以包括固定扳钳组件，被构造成被以抓紧式紧固至所述杆；与该固定扳钳组件耦接的驱动组件；以及构造为与驱动组件耦接的浮动扳钳组件。浮动扳钳组件包括扳钳主体、铰链和至少一个将铰链耦接至扳钳主体的连接装置。浮动扳钳组件还可
5以包括至少一个夹爪，所述夹爪被构造成当浮动扳钳组件沿第一方向转动时抓紧并转动所 述杆，并在浮动扳钳组件沿与第一方向相反的第二方向转动时与相对于所述杆滑动。驱动 组件被构造为被装配至固定扳钳组件并耦接至浮动扳钳组件，以由此沿第一方向和第二方 向移动该浮动扳钳组件。 提供一种用于将第一杆和第二杆之间的接头拆开的方法，该方法包括在接头的 第一侧将固定扳钳组件放置成与第一杆抓紧式地接触；将驱动组件装配至固定扳钳组件； 将浮动扳钳组件耦接至驱动组件；并在接头的与第一侧相对的第二侧将浮动扳钳组件放置 成与第二杆啮合。浮动扳钳组件被构造成当沿着第一方向转动时抓紧并转动第二杆，以及 当沿着与第一方向相反的第二方向转动时滑过第二杆。驱动组件于是可以被致动以使浮动 扳钳沿第一方向转动。


根据以下附图可以更好地理解以下描述，其中 图1A是根据一个示例的接头工具的立体图； 图1B示出了图1A的接头工具的可替选的立体图； 图1C示出了图1A的接头工具的分解图； 图2示出了根据一个示例的固定扳钳组件的分解图； 图3示出了根据一个示例的浮动扳钳组件的分解图； 图4示出了根据一个示例的驱动组件的分解图； 图5A是根据一个示例的接头工具的俯视图； 图5B是根据一个示例的接头工具的俯视图； 图6A示出了根据一个示例的夹爪； 图6B示出了根据一个示例的夹爪； 图6C示出了根据一个示例的夹爪； 图6D示出了根据一个示例的夹爪； 图6E示出了根据一个示例的夹爪； 图6F示出了根据一个示例的夹爪；以及 图7示出了根据一个示例的夹爪。 结合以下描述，这些

并解释了装置的原理以及使用该装置的方法。在附 图中，为了清楚，可以将部件的厚度和配置夸大。不同附图中相同的附图标记代表相似(但 不一定完全相同)的部件。
具体实施例方式
本文提供了一种接头工具，该工具被构造成用于拆开钻柱各部件之间的接头。还 提供了一种用于拆开接头的方法。为便于参考，下面描述杆之间的接头。在至少一个示例 中，接头工具包括三个组件固定扳钳组件、浮动扳钳组件和驱动组件。固定扳钳组件可以 被放置在接头的一侧。驱动组件于是可以被装配至固定扳钳组件。浮动扳钳组件于是可以 被耦接至驱动组件，进而被耦接至接头的与固定扳钳组件相对的一侧。至少该浮动扳钳组 件包括夹爪，用于当其沿第一方向(有时被称为拆卸方向)转动时将杆抓紧。夹爪在沿相反方向或第二方向转动时滑过所述杆。驱动组件被构造成沿第一方向移动浮动扳钳组件，
使得该浮动扳钳组件将杆抓紧并相对于固定扳钳组件转动该杆，由此拆开接头。 上述结构可以使接头工具便于携带并可以快速安装。而且，浮动扳钳组件的结构
可以使接头工具不仅能拆开接头，而且也能通过来回移动该浮动扳钳组件而使接头松脱。
通过减少与拆开接头和/或使杆或其它钻柱部件松脱相关的时间，接头工具的便携性和易
于安装性可以提高生产率。 以下描述给出了特定的细节，以便于彻底理解。然而，技术人员应当理解，可以在 不采用这些特定细节的情况下实现以及使用该装置和使用该装置的相关方法。实际上，可 以通过修改所描述的装置和相关方法来将该装置和相关方法付诸实践，并可以结合传统上 在工业中使用的任何装置和技术来使用该装置和相关方法。例如，虽然以下描述集中在用 于拆开和/或形成钻杆接头的接头工具，但是该装置也可以在许多其它应用中实现，如通 过将物体中的一个相对于另一个扭动来连接和/或分离任何两个管状或圆柱形物体。这种 管状或圆柱形物体包括管道，如家庭管道或工业管道；钻头(bit);杆，如套管杆；铰刀壳； 水旋转接头；钻管部件；向下打眼工具等。因此，对杆的描述可以被理解成等价地适用于这 种管状或圆柱形物体。 图1A-1C示出了用于接头拆卸的装置，以下称为接头工具100。如图1A-1C所示， 接头工具100大体上包括相对的扳钳组件。在说明性示例中，所述相对的扳钳组件包括固 定扳钳组件200和浮动扳钳组件300。在说明性示例中，驱动组件400被装配至固定扳钳组 件200。浮动扳钳组件300也被耦接至驱动组件400。 接头工具100被构造成用来拆开连接的伸长元件(如钻柱110的各部件)。在说 明性示例中，钻柱110包括在接头130处被紧固在一起的第一钻杆120A和第二钻杆120B。 下面将首先介绍利用接头工具100来拆开接头的一个示例性方法。虽然描述了一种方法， 但是可以理解，这些步骤可以按任何顺序来执行，某些步骤可以省略，并且可以执行附加步 骤以利用接头工具100来拆开接头。 为了拆开接头130，固定扳钳组件200可以首先被紧固至第一钻杆120A。固定扳 钳组件200可以按照使得固定扳钳组件200相对于第二钻杆120A的转动最小的方式被紧 固至第一钻杆120A。以使得固定扳钳组件200和第一钻杆120A之间的相对转动减小或消 除的方式将固定扳钳组件200耦接至第一钻杆120A可以被称为抓紧。
在固定扳钳组件200已经抓紧、与第一钻杆120A啮合之后，驱动组件400于是可 以被紧固或装配至固定扳钳组件200。在至少一个示例中，驱动组件400可以按照使得固定 扳钳组件与驱动组件400之间的转动最小的方式被紧固至固定扳钳组件200。在其它示例 中，驱动组件400可以按照使得能够根据需要在固定扳钳组件200与驱动组件400之间旋 转任何度数的方式被耦接至固定扳钳组件200。 当驱动组件400已经被紧固至固定扳钳组件200时，浮动扳钳组件300于是可以 被紧固至驱动组件400使得浮动扳钳组件300被放置在接头130的与固定扳钳组件200相 对的一侧。该定位可以使浮动扳钳组件300与第二钻杆120B初始啮合。这种啮合可以包 括将浮动扳钳组件300耦接至第二钻杆120B，使得在浮动扳钳组件300和第二钻杆120B之 间具有足够的张力以保持这两者之间的接触，但是该张力比导致浮动扳钳组件300抓紧第 二钻杆120B的张力更小。因此，这种啮合可以允许浮动扳钳组件300与第二钻杆120B之
7间存在一些初始转动。 驱动组件400于是可以被致动以拆开接头130。在至少一个示例中，用于致动驱 动组件400的动力可以由钻机上的便携式电池组或辅助动力单元来提供。对驱动组件400 的致动可以用于使浮动扳钳组件300抓紧第二钻杆120B。为便于参考，驱动组件400将被 描述成在縮回位置和伸展位置之间移动。当驱动组件400向伸展位置移动时，该驱动组件 400使得浮动扳钳组件300抓紧第二钻杆120B并沿第一方向转动第二钻杆120B。第一方 向也可以被称为拆卸方向，可以是逆时针方向转动。 在至少一个示例中，浮动扳钳组件300包括夹爪，所述夹爪在浮动扳钳组件300与 第二钻杆120B如上所述啮合时与该第二钻杆120B初始接触。由驱动组件400沿拆卸方向 转动浮动扳钳组件300导致夹爪以使得浮动扳钳组件300和第二钻杆120B之间发生抓紧 式接触的方式移动。在驱动组件400进一步沿拆卸方向转动浮动扳钳组件300以由此转动 第二钻杆120B时保持这种抓紧式接触。 当驱动组件400达到完全伸展位置时，该驱动组件400可以向縮回位置移动。在 至少一个示例中，当驱动组件400向縮回位置移动时，驱动组件400在与拆卸方向相反的第 二或上紧方向上转动浮动扳钳组件300。 浮动扳钳组件300沿上紧方向转动可以导致与浮动扳钳组件300相关的夹爪移 动，这使得夹爪脱离与第二钻杆120B的抓紧式接触，这进而使得浮动扳钳组件300能够相 对于第二钻杆120B转动。驱动组件400于是可以再次伸展以使浮动扳钳组件300在沿拆 卸方向转动时抓紧并转动钻杆120B。可以根据需要重复该过程以将第二钻杆120B从第一 钻杆120A松脱。因此，拆开和松脱可以通过单个接头工具来完成。 在至少一个本文所讨论的示例中，固定扳钳组件可包括扳钳主体和通过一个或更 多个连接装置被紧固至扳钳主体的铰链。此外，浮动扳钳组件也可以包括通过一个或更多 个连接装置被紧固至扳钳主体的铰链。而且，在至少一个下文所讨论的示例中，驱动组件被 构造成以大体上线性方式伸展，以使浮动扳钳组件转动。在至少一个这种示例中，浮动扳钳 组件的转动导致与上述杆的抓紧式接触。 现在参考图1C对接头工具100的一个示例性结构进行更加详细的讨论。图1C中 示出的固定扳钳组件200大体上包括扳钳主体210，该扳钳主体210具有第一啮合臂220、 第二啮合臂230和杠杆臂240。通过一个或多个连接装置，如第一连接装置260和第二连 接装置270，可以将铰链250可拆装地耦接至扳钳主体210。第一连接装置260和第二连接 装置270可以被构造成允许铰链250被快速紧固至扳钳主体210和/或从扳钳主体210移 除。此外，可以根据需要来替换不同长度的铰链。替换不同长度的铰链使得扳钳主体210 能够拆开不同直径的杆中的接头。 如图1C所示，浮动扳钳组件300可以与固定扳钳组件200相似。因此，浮动扳钳 组件300大体上包括扳钳主体310，该扳钳主体310具有第一啮合臂320、第二啮合臂330 和杠杆臂340。通过一个或更多个连接装置，如第一连接装置360和第二连接装置370，可 以将铰链350可拆装地耦接至扳钳主体310。 驱动组件400大体上包括底座420、紧固至底座420的圆筒440，以及与圆筒440 在操作上关联的杆460。在所示示例中，固定扳钳组件200耦接至底座420，而浮动扳钳组 件300耦接至杆460。下面将参考图2来讨论关于示例性固定扳钳组件200的其它细节，参考图3来讨论关于浮动扳钳组件300的其它细节，以及参考图4来更加详细地描述关于驱 动组件460的其它细节。 如上所述，固定扳钳组件200大体上包括扳钳主体210和铰链250。扳钳主体可 以具有任何所需形状以及任何数量的啮合臂。在图2所示的示例中，第一啮合臂220和第 二啮合臂230在其形成宽V形时限定跨度。在其它示例中，第一啮合臂220和第二啮合臂 230在限定跨度时形成其它形状。 扳钳主体210可以具有任何所需尺寸，因而可以被设计成用在各种尺寸的杆上。 例如，第一啮合臂220和第二啮合臂230可以跨越大约0. 5英寸到大约60英寸。因此，固 定扳钳组件200可以用在不同尺寸的杆上，例如用在与家庭管道一样小型的管道到大型工 业管道上。然而在一些情况下，扳钳主体210在第一啮合臂220和第二啮合臂230之间可 以跨越几乎7.5英寸。 图2进一步示出了铰链250，该铰链250能够通过第一连接装置260可拆装地耦接 至第一啮合臂220且通过第二连接装置270可拆装地耦接至第二啮合臂230。具体来说，第 一啮合臂220可以包括槽222，该槽222被限定在第一啮合臂中且与凹进部224连通。而第 一连接装置260可以包括横臂262，该横臂262被构造成进入槽222并延伸通过该槽222。 第一连接装置260还包括紧固至横臂262的枢轴销264。枢轴销264被构造成以使得在第 一连接装置260与第一啮合臂220啮合时允许第一连接装置260相对于第一啮合臂220转 动的方式与凹进部224啮合。 第二连接装置270也可以被构造成以使得在第二连接装置270与第二啮合臂230 啮合时第二连接装置270能够相对于第二啮合臂230转动的方式耦接至第二啮合臂230。 具体来说，第二啮合臂230可以包括孔232，该孔232被限定于第二啮合臂230中，且与凹进 部234连通。而第二连接装置270可以包括螺杆272、转体274以及螺母276。螺杆272可 以被构造成穿过孔232并穿过转体274。而转体274可以被大小设置成在凹进部234处与 第二啮合臂230啮合。 螺母276于是可以被拧到螺杆272上，以便由此保持转体274在凹进部234处与 第二啮合臂230啮合。随着螺母276被进一步拧到螺杆272上，该螺杆272向前穿过螺母 276，从而将铰链250拉至更接近第二啮合臂230。 如果杆位于铰链250和扳钳主体210之间，则将铰链250拉向第二啮合臂230可 以将固定扳钳组件200向杆拉紧。在至少一个示例中，螺母276可以构造成以使得将固定 扳钳组件200刚性紧固至杆的方式被拉紧。在这样的示例中，螺母276可以具有使得扳钳 或其它上紧器件能够与螺母276啮合的形状和/或尺寸。在其它示例中，螺母的尺寸和/ 或形状被设置成通过手或任何其它方法来上紧，以使得固定扳钳组件200被紧固至杆。
因此，固定扳钳组件200被构造成被紧固至具有宽直径范围的接头。如前所所述， 固定扳钳组件200被进一步构造成具有耦接至该固定扳钳组件200的驱动组件400(图 1A-1C，图4)。在一个示例中，驱动组件400(未示出)和固定扳钳组件200可以与浮动扳钳 组件300整体式地形成。在其它示例中，固定扳钳组件200可以被永久性地紧固至驱动组 件400。在再一个示例中，驱动组件400(图4)可以被可拆装地耦接至固定扳钳组件200， 其为图2中所示的结构。另外，固定扳钳组件200可包括夹爪280，如非旋转式平夹爪，该夹 爪280通过枢轴289被连接至扳钳主体210，该枢轴289穿过至少一个枢轴孔226、236。
图3示出了根据一个示例的浮动扳钳300。该浮动扳钳300可以具有与固定扳钳 200类似的结构，或具有不同的结构。因此，如图3所示，铰链350被构造成通过第一连接 装置360可拆装地耦接至第一啮合臂320，以及通过第二连接装置370耦接至第二啮合臂 330。而第一连接装置360可包括横臂362，该横臂362被构造成进入槽322以及延伸穿过 该槽322。第一连接装置360还包括被紧固至横臂362的枢轴销364。枢轴销364被构造 成以使得在第一连接装置360与第一啮合臂320啮合时允许第一连接装置360相对于第一 啮合臂320转动的方式与凹进部324啮合。 第二连接装置370也可以被构造成以使得在第二连接装置370与第二啮合臂330 啮合时第二连接装置370能够相对于第二啮合臂330转动的方式耦接至第二啮合臂330。 第二连接装置370又可以包括螺杆372、转体374以及螺母376。螺杆372可以被构造成穿 过孔332并穿过转体374。转体374又可以被大小设置成在凹进部334处与第二啮合臂330 啮合。 螺母376于是可以被拧到螺杆372上，以由此保持转体374在凹进部334处与第二 啮合臂330啮合。随着螺母376被进一步拧到螺杆372上，该螺杆372向前通过螺母376， 从而将铰链350拉至更接近第二啮合臂330。 如果杆套或其它杆被放置在铰链350和扳钳主体310之间，则将铰链350拉向第 二啮合臂330可以将浮动扳钳组件300向杆拉紧。在至少一个示例中，螺母376可以被构 造成允许操作者用手将螺母上紧。这样的螺母376可包括或耦接至指轮。在其它示例中， 螺母376可包括允许用手上紧的其它结构，如蝶型螺母或其它类型的螺母。
人工上紧浮动扳钳组件300可以使浮动扳钳组件300与杆啮合，同时在驱动组件 400(图1A-1C，图4)向縮回状态移动时允许所述杆相对于浮动扳钳组件300转动。这样， 浮动扳钳组件可以按照在拆卸筒的活塞杆縮回时不会重新拧接头的方式被附着至杆。
可以使用任何类型的铰链来连接第一连接器和第二连接器。 一些传统铰链的示例 可以包括板式链(leaf chain)、挂网钢丝绳(metal cable)、挂网钢丝绳辫、金属带、皮带 (belt)、扣在一起的铸造链节(cast link)等。铰链250可以是重型板式链，如Tsubaki模 型BL-846，其具有1英寸螺距，抗张强度为大约46， 2001bs。在其它示例中，固定扳钳组件 200和浮动扳钳组件300可以相同或以任何形式彼此不同。 于是可以使用螺母和螺栓连接器来上紧或松开铰链，以使得杆的尺寸范围适合接 头工具。3又3/4英寸的铰链可以被快速移除并由更大或更小的铰链替换。例如，可以用 191/2英寸的铰链来替换该3又3/4英寸的铰链。 图4示出了驱动组件400的分解图。如前所述，驱动组件400大体上包括紧固至 底座420的圆筒440。具体来说，如图4所示，底座420可以包括主体，该主体具有通过竖直 支撑部428啮合的上夹具部424A和下夹具部426A。底座420还可以包括紧固至下夹具部 426A的水平突出部430。底座销432被紧固到水平突出部430上并从下夹具部426A伸出。 相对的夹具部424B、426B被构造成利用扣件434 (如螺栓)分别被紧固至上夹具部424A和 下夹具部426A。在说明性示例中，扣件434被构造成延伸穿过相对的夹具部424B、426B，并 被拧进上夹具部424A和下夹具部426B。 当扣件434被拧进上、下夹具部424A、426A时，该扣件434将相对的夹具部424B、 426B拉向上、下夹具部424B、426B。这种结构使得底座420能够将圆筒440与其固定。具体来说，圆筒440可以包括外壳442。销部444、446可以被紧固至外壳442的相对的两侧。 销部444和446可以被放置在上、下夹具部424A、426A之间。当如上所述地拧扣件434时， 相对的夹具部424B、426B和上、下夹具部424B、426B将靠紧销部444和446，由此将圆筒440 紧固至底座420。 如前所述，驱动组件400还包括杆460，该460杆被构造成从圆筒440伸出以及向 圆筒440縮回。在至少一个示例中，杆和圆筒可以是线性致动器。可以使用任何类型的线 性致动器，如电动致动器、液压致动器或其它类型的线性致动器。 在说明性示例中，杆460还包括相对的突出部462A和462B，在突出部462A和462B 中限定有枢轴孔464A和464B。枢轴孔464A和464B中的任何一者或两者被构造成容纳销 钉466。因此，销钉466可以延伸通过枢轴孔464A和464B中的任何一者或两者。底座420 和杆460的结构使得驱动组件400能够被耦接至固定扳钳组件200和浮动扳钳组件300，这 在下面予以更加详细的描述。 如前所述，在接头拆开的过程中，首先可以将固定扳钳组件200紧固在接头的一 侧。接着，可以将驱动组件400耦接至固定扳钳组件200。在至少一个示例中，通过将底座 420相对于杠杆240放置然后使底座销432至少部分地穿过杠杆臂240中的枢轴孔242，可 以将驱动组件400耦接至固定扳钳组件200。可以以任何方式将底座销432紧固至杠杆臂 240，如通过螺母、开口销、扣环、其它保持器件或其组合。因此，底座420可以将驱动组件 400耦接至固定扳钳组件200。 然后可以将驱动组件400耦接至浮动扳钳组件300。在说明性示例中，杆460可 以被耦接至杠杆臂340。继续参考图1B，销钉466和突出部462A、462B可以被构造成将杆 460耦接至浮动扳钳300。具体来说，扳钳主体310的杠杆臂340可以被制作成具有使得扳 钳主体310能够被至少部分地放置在突出部462A、462B之间的尺寸。此外，扳钳主体310 可以相对于杆460对准，使得突出部462A、462B中的枢轴孔464A、464B与杠杆臂340中的 枢轴孔342对准。 销钉466可以穿过突出部462A、462B和杠杆臂340。然后可以通过任何适当的方 式将销钉466紧固，例如通过螺母、开口销、扣环、其它保持器件或其组合。之后，可以相对 于接头确定浮动扳钳组件300的位置，并且如上所述地将铰链350耦接至扳钳主体310以 将所述杆捕获进浮动扳钳组件300中。当接头工具100已关于接头确定好位置时，接头工 具100于是可以用于拆开接头，下面将对此进行更加详细的描述。 图5A示出了接头工具100的俯视图，其中示出浮动扳钳组件300与第二钻杆120B 的初始啮合。铰链350可以部分地环绕钻杆120B，第一连接装置360和/或第二连接装置 370可以被上紧，以将扳钳主体310拉向第二钻杆120B。在这种结构中，浮动扳钳组件300 环绕第二钻杆120B。 如图5A-5B所示，在浮动扳钳组件300上的杠杆臂340可以允许杆460完全伸出
而不会碰到浮动扳钳组件300的第一啮合臂320。因此，杠杆臂340可以具有任何所需长度
并且可以被设计成用于杆460的最佳延伸和/或浮动扳钳组件300的最佳转动。 在图5A所示的位置，夹爪380与第二钻杆120B接触。此外，在图5A所示的位置，
驱动组件400处于相对縮回的位置。驱动组件400然后可以被致动以将杆460向伸展位置驱动。
图5B示出了向伸展位置移动的杆460。当杆460向伸展位置移动时，该杆460使 得浮动扳钳组件300开始围绕第二钻杆120B沿拆卸方向转动。当浮动扳钳组件300沿拆 卸方向转动时，夹爪380以使得浮动扳钳组件300将第二钻杆120B抓紧的方式转动。
具体来说，在所描述的示例中，夹爪380可以是转动爪(pivoting jaws)和/或可 以具有凸轮状外形，使得所述夹爪由于沿拆卸方向的相对转动而运动。在图6A中更加详细 地描述了一个这样的夹爪380。夹爪380大体上包括主体382，该主体382具有第一侧382A 和第二侧382B。主体382可以具有任何使得夹爪380在沿拆卸方向转动时能够逐渐啮合而 在沿上紧方向转动时能够减少啮合的外形或形状。 在至少一个示例中，主体382被构造成关于穿过一个或多个限定在主体310中的 枢轴孔384的销389转动。主体310还包括被构造成与杆啮合的接触表面386。枢轴孔384 可以形成在偏离主体382中心的位置。枢轴孔384向主体382的第二侧382B偏移，使得相 对于啮合的杆来说，与主体382的第二侧382B相比，分主体382的相对较大的部分朝向第 一侧382A定位，使得主体382形成凸轮。结果，当主体382沿着由箭头B表示的拆卸方向 转动时，主体382的第一侧382A位于枢轴孔384和夹爪382所接触的杆之间。
除了偏移枢轴孔384之外，也可以根据需要来使接触表面386成形。例如，接触表 面386也可以具有凸轮状外形。所示的接触表面386具有不对称的半圆形外形。在一个示 例性实施例中，图6B还示出了第二侧382B以及部分的接触表面386从第二侧382A到点 382C符合小圆388A的圆周。接触表面386上从点382C到第一侧382A的其余部分符合较 大圆388B的圆周。接触表面386上还可以形成有齿，用以在夹爪380抓紧和/或转动第二 钻杆120B时减小或消除夹爪380的滑动。 合适的夹爪380的一个示例可以是以枢轴方式连接到浮动扳钳组件并且具有凸 轮外形的夹爪380，如本文所描述的那样。当扳钳沿一个方向运动时，这样的具有凸轮外形 的转动爪380可朝向杆转动并且使扳钳抓紧该杆。相反，当扳钳沿相反方向运动时，这样的 凸轮外形的转动爪可以松开其抓握并与杆稍微分离(但是该转动爪能够仍然与杆接触)地 转动。 如图6B所示，当浮动扳钳组件300转动时，接触表面386和第二钻杆120B之间的 啮合以使得第二侧382B与第一侧382A相比更接近于扳钳主体310的方式使啮合物件382 转动。将第二侧382B放置为更接近于扳钳主体310可以将第二钻杆120B向铰链350推进， 由此使得浮动扳钳组件300能够抓紧第二钻杆120B。 在至少一个示例中；一个或多个抓握限制件500可以与一个或多个夹爪相关联。 如图5B所示，抓握限制件500可以延伸通过扳钳主体310。在这种结构中，抓握限制件500 可以控制夹爪380的转动。对控制夹爪380的控制可以控制夹爪380的凸轮的作用，这进 而限制了浮动扳钳组件300施加到杆上的抓紧的程度。此外，抓握限制件500可以用来进 一步调整夹爪380对具有不同特征(即，尺寸、质地、硬度等)的杆的抓握。因此，浮动扳钳 组件300可以包括转动爪，该转动爪在浮动扳钳沿第一方向移动时有助于抓紧杆，并且当 沿着与第一方向相反的第二方向转动时有助于滑过杆。 可以以任何所需方式将夹爪耦接至扳钳。用于将夹爪连接至扳钳的一些合适方法 的示例可以包括使用一个或多个销钉、凹槽中的舌片、螺栓等。图3示出了一个示例，其中， 利用插入扳钳主体310的孔326、336中的销389将两个转动爪380连接到浮动扳钳组件300 。这样，转动爪380可以易于被移除、替换、重新朝向等。 转动啮合物件可以具有各种结构。例如，图6C示出了转动爪380'，该转动爪包
括其上形成有齿的非凸轮状接触表面386'。这些齿相对于标称为平的表面可具有大约
30度的角度。图6D-6F示出了具有各种形状并具有位于不同位置的枢轴孔384的夹爪
380"-380"，其接触表面具有不同形状。到这里，已经对转动爪进行了描述。已经结合浮动
扳钳组件300对这些夹爪进行了描述。在其它示例中，可以提供非转动爪。 图7示出了平直外形的夹爪380v，该夹爪380v可通过夹爪380v的下部中心被连接
到固定扳钳组件200 (图2)，并且具有平直的内表面390。这样的结构由于内表面390与扳
钳主体如扳钳主体310(图3)之间的接触而可以减小或防止夹爪38(T转动。 转动爪和/或非转动爪可以与浮动扳钳组件300和/或固定扳钳组件200组合提
供。与钻杆接触的固定爪和/或转动爪的接触表面和/或内表面可以具有任何所需的质地
和/或形状。这样，夹爪可以被设计成根据需要增加摩擦力或"咬住"杆。作为说明，夹爪
的接触表面可以具有齿，该表面可以光滑、可以粗糙、可以交叉排线、可以有凸边、可以覆盖
菱形物、可以包含碳化物插件等。在一些实施例中，扳钳中的一个或两者可以包含夹爪。这
两个扳钳不一定具有相同类型或数量的夹爪。 在至少一个示例中，固定夹爪可以被任选地形成为扳钳组件的一部分。此外，可以 以任何需要的方式将固定夹爪固定在扳钳组件中、固定在扳钳组件上或固定至扳钳组件。 一些装配的方式可以包括一个或多个销、螺栓、铆钉、环氧树脂、焊接等。此外，通过将固定 夹爪放置在固定扳钳组件200中限定的凹槽中可以将夹爪固定到扳钳组件，如固定扳钳组 件200。 当固定夹爪被设置在凹槽中时，夹爪销可以被放置成通过扳钳主体210中的夹爪 孔以及该固定爪。另外，可以将扣环放置在扳钳主体中的凹槽中，以防止夹爪销被移出。因 此该夹爪销可以使得固定爪能够易于移除和/或替换。 固定爪还可以具有现有技术中已知的任何外形。例如，固定爪可以具有平直外形、 凸轮外形、"V"形或椭圆形外形。转动爪和固定爪两者的近端可以具有任何所需的形状并 且可以按任何所需的方向被连接至扳钳。在至少一个示例中，不同形态的抓握和朝向可以 影响夹爪是否被固定或者其是否可转动。此外，对于进行转动的夹爪，所述近端的夹爪朝向 和形状可以影响夹爪能够沿任何给定方向转动的程度。 如所介绍的那样，在接触表面上可以形成有齿。这些齿可以指向任何方向并且可 以具有任何所需尺寸、形状或类型。例如，图6A和图6C示出了具有三角形齿的接触表面。 在这些附图中，每个三角形齿的三个角从左到右可以是大约三十度、九十度和六十度。在这 样的示例中，尤其当相关的扳钳组件沿拆卸方向转动时相应的扳钳的铰链与杆抓紧式地接 触时，三角形齿的顶点(或90度角)可以抓紧或咬住钻杆，并当扳钳组件沿上紧方向转动 时允许杆滑过这些齿。 在一些情况下，可转动爪可以通过弹簧来偏置。弹簧可以将转动爪沿需要的方向 偏置以按照需要来加强或减弱夹所述爪的抓握。接头工具可以使用任何类型的拆卸筒来以 任一方向对扳钳施力。拆卸筒的一些合适的示例可以包括任何类型的线性致动器、液压筒、 气动筒、螺线管等。拆卸筒可以具有任何所需的特征以允许或帮助其执行该拆卸功能。例 如，拆卸筒可以是任何尺寸、可以具有任何所需的强度、可以是单向或双向的、可以具有任何所需长度的活塞杆等。此外，虽然该拆卸筒可以包括拆卸汽缸筒、破碎机底座和活塞杆，
但如果拆卸筒能够这样工作的话，可以不需要具有这些元件中的每一种元件。 在至少一个示例中，浮动扳钳组件和固定扳钳组件可以相似或实质上相同。在至
少一个这样的示例中，浮动扳钳组件和固定扳钳组件可能相似，即使它们以相同或不同的
朝向使用。在其它示例中，扳钳组件可以在一个或几个方面不同。此外，浮动扳钳组件和固
定扳钳可以具有任何所需的不同。 适当的夹爪的另一个示例可以是棘轮。任何已知的棘轮可以用作夹爪。这种轮可 以在扳钳沿一个方向围绕所述杆移动时转动，而当扳钳沿相反方向围绕所述杆移动时不转 动。此外，这种棘轮可以是双向的，或者可以被调整成从沿一个方向棘轮转动到沿相反方向 棘轮转动。 适当的转动爪的另一个示例可以包括当扳钳转向一个方向时在扳钳上和/或在 扳钳中滑动的任何类型的夹爪。这样的夹爪在扳钳沿一个方向移动时可以滑动，从而使得 扳钳能够移动到钻杆对面而不拧紧或松脱接头。但是，当具有一个或多个这种可滑动的夹 爪的扳钳转向相反方向时，该可滑动的夹爪可以滑回到它们的原始位置并可以抓紧所述 杆，使得所述杆跟随扳钳移动。 在至少一个示例中，接头工具100可以是模块化的，使得该接头工具可以被规则 地分解成多个部件并易于重新组装。这样，接头工具可以是人工可携带的。在该示例中，接 头工具可以被分解成任何所需的部件以及任何数量的所需部件。例如，在一些示例中，接头 工具可以被分解成如上所述的三个部分。在其它示例中，根据需要可以将接头工具分解成 更多或更少的部分。这种结构可以使接头工具能够被人工组装，使得可以完成组装而不需 要辅助设备来将其移动到需要的位置。实际上，在一些示例中，该接头工具可以非常轻并且 可携带，使得仅一个工人就可以运输、安装和使用该接头工具。这样，工人能够将接头工具 拿到希望的接头处，而不是试图将钻杆提升或下降以针对该工具来定位接头。这样，接头工 具可以通用，并可以用在通常可能需要人工(hand)扳钳或将钻杆移动到辅助拆卸设备的 情形中。 上述接头工具的多个部件中的每一个可以由任何所需材料或材料组合来制成。例 如，扳钳主体、铰链、夹爪、活塞杆等可以由任何所需金属、陶瓷、钢等来制造。例如，合适的 金属的一些示例可以包括刚、铁、钛、黄铜、青铜和/或铝。合适的包含陶瓷的材料的一些示 例可以包括诸如铝、硼、锆、铍、硅、钛、钨和铁成分的氧化物、硼化物、碳化物和氮化物。因 此，可以用于构成上述部件的陶瓷基质复合组合物的一些示例可以包括碳化钨、氧化铝、金 刚砂、 一碳化锆、氮化铝、碳化铝以及碳化硼。 此外，可以通过任何传统的系统如液压力来向拆卸筒施力。例如，可以由钻孔机动 力单元的辅助功能、动力单元、来自于非固定功能的液压力、来自驱动力单元的柴油机、来 自驱动力单元的电动机、气/液压泵等为拆卸筒提供动力。在一些实施例中，液压拆卸筒可 以由来自卡车或全地形车("ATV")扫雪犁组件的修改后的液压动力单元来提供动力。在 这样的实施例中，具有任何改进的犁型液压动力单元可以被用来为接头工具的拆卸筒提供 动力。因此，该接头工具可以用在卡车或ATV可以到达的任何地方。 该接头工具可以用于多种目的。例如，如上所述，该接头工具可以用来拆开接头和 /或松脱杆的各部分。实际上，接头工具可以与任何其它已知工具(例如手工扳钳)结合使用来拆开和/或松脱接头。 接头工具还可以在任何地方操作。例如，该接头工具可以用来将处于竖直位置的 接头拆开/松脱，如图l所描述的那样。在另一个示例中，接头工具可以用来将处于水平位 置的接头拆开/松脱。当然，该接头工具可以在处于任何朝向的杆上使用。
如上所述的接头工具主要用于拆开和/或松脱接头。为了形成和/或拧紧接头， 工具的各部件可以被重新构造成使得该接头工具能够形成接头和/或将钻杆的各部分拧 紧到一起。在一些实施例中，通过形成套管拆卸器的上、下扳钳主体的镜像，可以使夹爪被 重新构造以将接头工具从拆开/松脱模式切换成形成/拧紧模式。 除了上述的任何变化以外，接头工具可以以任何方式被改进并具有任何所需的变 化。在一些变化中，接头工具可以具有多个拆卸筒。 一个拆卸筒可以用于形成接头而其它 拆卸筒可以用来拆开接头。此外，在使用多个拆卸筒的情况下，如果第一个拆卸筒发生故障 或损坏，则一个拆卸筒可以用作备份。在其它变化中，在接头的一侧，接头工具可具有多个 扳钳，从而将单个接头工具中扳钳的数量增加到3 (或更多)。 除了前面所指出的任何修改之外，本领域技术人员可以设计许多其它的变化和替 换方案而不脱离本发明的精神和范围，而所附权利要求旨在覆盖这些修改和设置。因此，虽 然以上结合当前被认为是本发明的最实用和优选的方面对本发明的特征和细节进行了描 述，但是本领域普通技术人员容易理解，可以对包括但不限于形式、功能、操作方式及使用 方面进行许多修改而不背离本文提及的原理和概念。而且，如本文所使用的示例仅是说明 性的并且不应该被理解成任何方式的限制。
1权利要求
一种接头工具，包括第一扳钳组件，被构造为被放置成与第一杆夹紧式接触；第二扳钳组件，包括一个或多个夹爪，所述夹爪被构造成当所述第二扳钳组件沿第一方向转动时抓紧第二杆并使第二杆相对于第一杆转动，并在所述第二扳钳组件沿第二方向转动时相对对所述杆转动；以及驱动组件，该驱动组件在操作时与所述第一扳钳组件和所述第二扳钳组件关联，所述驱动组件被构造成沿所述第一方向和所述第二方向转动所述第二扳钳组件。
2. 根据权利要求1所述的工具，其中，所述第一扳钳组件和所述第二扳钳组件每个以 枢轴形式耦接至驱动组件。
3. 根据权利要求1所述的工具，其中，所述第一扳钳组件包括至少一个夹爪，所述第一 扳钳组件的所述至少一个夹爪被构造成当所述第一扳钳组件沿第一方向转动时抓紧所述 第一杆，而当所述第一扳钳组件沿第二方向转动时滑过所述第一杆。
4. 根据权利要求3所述的工具，其中，所述第一扳钳组件的所述至少一个夹爪是转动爪。
5. 根据权利要求4所述的工具，其中，所述转动爪包括主体，该主体具有第一侧和第二 侧，并且该主体还包括限定在所述主体中的枢轴孔，所述枢轴孔朝向所述第一侧偏离所述 主体的中心。
6. 根据权利要求4所述的工具，其中，所述转动爪包括接触表面，该接触表面被构造成 接触第一杆，所述接触表面具有凸轮外形的表面。
7. 根据权利要求1所述的工具，其中，所述第一扳钳组件是固定扳钳组件，且所述第二 扳钳组件是浮动扳钳组件，所述浮动扳钳组件被构造成沿所述第一方向相对于所述固定扳 钳组件转动以拆开接头。
8. —种接头工具，包括 固定扳钳组件，被构造成以抓紧式紧固至杆； 浮动扳钳组件，包括扳钳主体， 铰链，至少一个连接装置，将所述铰链耦接至所述扳钳主体，至少一个夹爪，所述夹爪被构造成当所述浮动扳钳组件沿第一方向转动时抓紧并转 动第二杆，所述至少一个夹爪还被构造成当所述浮动扳钳组件沿第二方向转动时滑过第二 杆，所述第二方向与所述第一方向相反；以及驱动组件，其被构造成以枢轴形式装配至所述固定扳钳组件，并耦接至所述浮动扳钳 组件，以沿所述第一方向和所述第二方向移动所述浮动扳钳组件。
9. 根据权利要求8所述的工具，其中，所述扳钳主体包括限定跨度的第一啮合臂和第 二啮合臂，所述至少一个连接装置将所述铰链可释放地耦接到所述第一啮合臂和所述第二 啮合臂中的至少一个，其中，所述铰链还被耦接到所述第一啮合臂和所述第二啮合臂中的 另一个。
10. 根据权利要求9所述的工具，还包括限定在所述第一啮合臂的一端中的槽，并且进 一步包括与限定在所述第一啮合臂中的所述槽关联的凹进部，其中，所述至少一个连接装置还包括螺栓、转体和螺母，所述螺栓被构造成穿过所述孔和所述转体，所述转体被构造成 被放置成与所述凹进部接触，并且所述螺母被构造成拧在所述螺栓上，以将所述铰链拉向 所述扳钳主体。
11. 根据权利要求io所述的工具，其中，所述至少一个连接装置还包括与所述螺母在操作时关联的蝶形螺母或指轮中的至少一个。
12. 根据权利要求IO所述的工具，还包括第二连接装置，将所述铰链可释放地耦接到 所述第二啮合臂。
13. 根据权利要求8所述的工具，其中，所述至少一个夹爪是转动爪，所述转动爪以枢轴形式耦接至所述扳钳主体。
14. 根据权利要求8所述的工具，其中，所述至少一个夹爪是非转动爪。
15. 根据权利要求13所述的工具，其中，所述转动爪包括主体，该主体具有第一侧和第 二侧，并且该主体还包括限定在所述主体中的枢轴孔，所述枢轴孔朝向所述第一侧偏离所 述主体的中心。
16. 根据权利要求13所述的工具，其中，所述转动爪包括接触表面，该接触表面被构造 成接触第二杆，所述接触表面具有凸轮外形的表面。
17. 根据权利要求8所述的工具，其中，所述扳钳主体还包括从所述第二啮合臂伸出的 杠杆臂，所述杠杆被以枢轴形式耦接到所述驱动组件。
18. 根据权利要求8所述的工具，其中，所述驱动组件包括底座、紧固至所述底座的圆筒、以及与所述圆筒关联的驱动组件杆。
19. 根据权利要求18所述的工具，其中，所述驱动组件杆相对于所述圆筒的伸展和縮 回分别沿所述第一方向和所述第二方向移动所述浮动扳钳组件。
20. 根据权利要求8所述的工具，其中，所述固定扳钳组件包括扳钳主体、铰链和至少 一个接连装置，该连接装置将所述固定扳钳组件的所述铰链耦接至所述固定扳钳组件的所 述扳钳主体。
21. 根据权利要求20所述的工具，其中，与所述固定扳钳组件和所述浮动扳钳组件关 联的至少一个所述铰链被构造成关于不同尺寸的铰链可替换。
22. 根据权利要求20所述的工具，其中，所述固定扳钳组件还包括与之关联的夹爪。
23. 根据权利要求22所述的工具，其中，所述固定扳钳组件的所述夹爪是非转动爪。
24. 根据权利要求8所述的工具，其中，在所述第一啮合臂和所述第二啮合臂之间的跨 度在大约0. 5英寸到大约60英寸之间。
25. —种用于拆开第一钻孔部件和第二钻孔部件之间的接头的方法，包括 将固定扳钳组件放置成在接头的第一侧与第一钻孔部件抓紧式地接触； 将驱动组件装配至所述固定扳钳组件； 将浮动扳钳组件耦接至所述驱动组件；将所述浮动扳钳组件放置成在所述接头的、与第一侧相对的第二侧与第二钻孔部件啮 合，所述浮动扳钳组件被构造成当沿第一方向转动时抓紧并转动第二钻孔部件，并且当沿 第二方向转动时滑过第二钻孔部件，所述第二方向与所述第一方向相反；以及致动所述驱动组件以沿所述第一方向和所述第二方向中的至少一个方向转动所述浮 动扳钳。
26. 根据权利要求25所述的方法，其中，致动所述驱动组件包括从便携式动力单元接 收动力。
27. 根据权利要求26所述的方法，其中，致动所述驱动组件包括从辅助动力单元接收 动力。
28. —种接头工具，用于操作钻柱的、所连接的钻杆的接头，该接头工具包括 第一扳钳组件，用于啮合第一杆；第二扳钳组件，用于啮合第二杆，所述第二扳钳组件用于相对于所述第一扳钳组件沿 第一方向转动，并且相对于所述第一扳钳组件沿第二方向转动；以及驱动组件，其在操作时与所述第一扳钳组件和所述第二扳钳组件关联，所述驱动组件 用于相对于所述第一扳钳组件沿所述第一方向以及相对于所述第一扳钳组件沿所述第二 方向转动所述第二扳钳组件，以操作第一杆和第二杆之间的接头。
全文摘要
一种接头工具，包括第一扳钳组件，被构造为被放置成与杆抓紧式接触；第二扳钳组件，包括夹爪，所述夹爪被构造成当第二扳钳组件沿第一方向转动时抓紧并转动杆，并且当沿第二方向移动时相对于杆转动，第二方向与第一方向相反；以及驱动组件，其被装配至第一扳钳组件并耦接至第二扳钳组件，该驱动组件被构造成沿第一方向和第二方向转动杆。
文档编号B25B13/50GK101711193SQ200880020121
公开日2010年5月19日 申请日期2008年6月13日 优先权日2007年6月15日
发明者大卫·罗伯特·里特, 迈克·阿曼德·劳荣, 里吉恩·普兰特 申请人:长年Tm公司