专利名称：半柔性开口动力钳的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种适用于油田进行油气水井维修时上卸钻杆、套管、隔热管及油管螺纹的半柔性开口动力钳。
现有的开口动力钳，如美国专利3261241公开的一种适用于上卸钻杆、套管及油管螺纹的开口动力钳，它采用定轴齿轮传动，刚性齿式变速换档，轴向定位采用上止推环和下开口环与开口齿轮上下端面滑动接触来限制开口齿轮的轴向移动，用尾绳承受和测量反扭矩，使其存在传动变速结构体大、质重，变速换挡挂合成功率低于30％，并且冲击力大，易损坏轮齿，钳体受力变形后，会影响封闭齿轮的正常传动和夹紧性能，摩擦阻力大及上卸管螺纹转换时需将尾绳旋转180°的缺点。
本实用新型的目的是提供一种具有2KH型行星减速半柔性齿式两档变速，开口齿轮轴径向定位均采用滚动方式及其有承受双向反扭矩和测量反扭矩组件的半柔性开口动力钳。
本实用新型是这样实现的一种适用于油田进行油气水井维修时上卸钻杆、套管、隔热管及油管螺纹的半柔性开口动力钳，其中包括壳体(1)、操纵系统(2)、悬吊系统(3)、液马达(4)、液路系统(5)、反力矩组件(6)六个部分，在壳体(1)上设有减速机构、半柔性减变速机构、夹紧机构、开口齿轮的轴径向定位机构、钳口护门机构及与颚板架相联的盘式制动机构。当半柔性开口动力钳准备工作时，可先通过井架上的滑轮用钢丝绳将动力钳悬吊于井口旁边，钢丝绳的一端同悬吊系统上的吊环相联，钳体悬吊高度依据操作者使用方便为准，再用高压软管将液马达同液压回路联通，用反力矩组件(6)将钳体尾部同井架支腿紧固在一起。将钳体调水平并试运转后，即可打开钳体护门(59)，并移动钳体使要拆卸的油管进入钳口，当油管进入钳口后，钳口护门(59)自动关闭，启动液马达(4)，操纵换挡手柄使开口齿轮(38)以低速反时针旋转，以大扭矩推动牙板，旋开油管螺纹。于此同时反力矩组件(6)在承受旋螺纹的反向力矩时，压力表(19)显示出旋螺纹的扭矩量值。如果需要旋接油管时，其操作过程同上述基本一样。所不同的是通过操纵手柄使开口齿轮(38)顺时针旋转即可。
本实用新型中的减速机构可以是种2KH行星减速机构，包括减速器壳体(24)、内齿圈(25)、行星轮(26)、销轴(27)、输出太阳轮(28)、行星架(29)等组件。该行星减速机构具有结构紧凑，体积小、重量轻、承载能力高的特点，能使钳体减速机构重量下降30％。
本实用新型中的半柔性减变速机构是种半柔性齿式离合器，包括拔叉(30)、弹簧(31)、钢球(32)、滑动齿轮(33)、花键轴(34)、高挡齿轮(35)、低挡齿轮(23)、联动齿轮(36)、压簧(22)、盖板及螺钉等组件，其专利号为CN86104991.8。使用这种机构能减少动力钳在换挡操作时的冲击力，提高齿轮寿命及挂合率，可使挂合率达到93％。
本实用新型中的反力矩组件(6)设在钳体尾部和井架支腿之间，包括叉头(7)、销子(8、12、18)、外杆(9)、内杆(10)、活塞杆(11)、套筒(13)、活塞(14)、缸体(15)、软管(16)、尾杆(17)、压力表(19)、U形卡(20)，其中压力表(19)通过软管(16)与缸体(15)联通。该反力矩组件(6)不仅能承受动力钳在上卸管螺纹时的双向反扭矩，还能通过压力表(19)指示上卸管螺纹时的扭矩值。同尾绳相比还给使用操作带来方便。
本实用新型中的开口齿轮的轴径向定位机构，包括滚针(39)、径向滚轮(40)、保持架(41)、销轴(42)、轴向滚轮(44)、上止推环(45)、螺钉(46)。这种滚动式定位机构比现有的滑动式定位机构减少了摩擦阻力，提高了动力钳的传动效率和寿命。
本实用新型中的盘式制动机构包括弹簧座(50)、螺钉(51)、弹簧(52)、顶丝(53)、动制动板(54)、静制动板(55)，动制动板(54)通过螺钉(51)与颚板架(21)联结，其中静制动板(55)的上下端面开有若干个相间隔的油槽。该机构提高了夹紧机构夹紧管柱的可靠性，减小了钳头运转时的摩擦阻力。
本实用新型中的钳口护门机构，包括撞杆(56)、转轴(57)、手把(58)、护门(59)、弹簧(60)、弹簧座(61)、螺钉(67)。
由于本实用新型采用2KH行星齿轮减速，半柔性齿式两档变速、开口齿轮的滚动式定位及能承受双向反扭矩和测量反扭矩组件。使开口动力钳钳体重量下降20％，换挡时的挂合率从30％提高到93％，改善了钳体受力及摩擦阻力，从而提高了钳体寿命和修井时上卸螺纹速度，减轻工人劳动强度。使制造厂和用户均能获得明显的经济效益。
图1是该实用新型的主视图。
图2是该实用新型中钳体的主剖视图。
图3是该实用新型中的钳体的俯视图和局部剖视图。
图4是该实用新型中的反力矩组件的主剖视图。
实施例按照使用工况的不同，可将上述半柔性开口动力钳制成系列产品。现以QK1200YB型半柔性开口动力钳为例，对本实用新型作进一步补充说明。QK1200YB型半柔性开口动力钳的主要技术参数是最大扭矩为12kN.m，转速为(20～40)rpm和(90～120)rpm两档，钳体在悬吊系统的弹簧协助下，可上下浮动50mm，钳口尺寸大于160mm，钳体重量小于350kg。按上述技术参数，并参照图1、图2、图3、图4设计、制造、安装、调试QK1200YB型半柔性开口动力钳。
当需要拆卸的油管进入钳口，即可关闭钳口护门(59)，启动液马达(4)，动力经2KH行星减速后，经花键轴(34)、传给滑动齿轮(33)，操作拔叉(30)使滑动齿轮(33)与低挡齿轮(23)啮合，带动联动齿轮(36)、惰轮(37)、开口齿轮(38)旋转，带动坡板(47)反时针旋转。此时颚板架(21)在螺钉(51)、动制动板(54)、静制动板(55)等组件作用下，先不转动，因此迫使颚板(43)中的滚子(65)沿坡板(47)上的滚道上坡，从而推动颚板(43)及牙板(66)绕其轴向管柱中心摆动，并夹紧油管。夹紧油管后，开口齿轮继续带动坡板、颚板、油管旋转、即旋开油管螺纹。旋开油管螺纹的反作用力矩、经钳尾、叉头(7)、销子(8、12、18)、内杆(10)、外杆(9)、U形卡(20)传给井架大腿。同时，缸体(15)内的液压油经轻管(16)进入压力表(19)，推动压力表指示拆卸油管的扭矩值(由压力换算为扭矩)。当需要旋合油管时，只操作换向阀，使液马达反转即可。图2所示为低挡转速(20～40)rpm，此时可产生最大扭矩12kN.m。若操作拔叉(30)使滑动齿轮(33)同高挡齿轮(35)啮合，钳子可以产生(90～120)rpm的高转速，以提高旋合螺纹的速度，但只能获得高挡扭矩。
权利要求1.一种适用于油田进行油气水井维修时上卸钻杆、套管、隔热管及油管螺纹的半柔性开口动力钳，其中包括壳体(1)、操纵系统(2)、悬吊系统(3)、液马达(4)、液路系统(5)、反力矩组件(6)六个部分，在壳体(1)上设有减速机构、半柔性减变速机构、夹紧机构、开口齿轮的轴径向定位机构、钳口护门机构及与颚板架相联的盘式制动机构。
2.根据权利要求1所述的半柔性开口动力钳，其特征是置于液马达下部的减速机构是种2KH行星减速机构，包括减速器壳体(24)、内齿圈(25)、行星轮(26)、销轴(27)、输出太阳轮(28)、行星架(29)。
3.根据权利要求1所述的半柔性开口动力钳，其特征是半柔性减变速机构是种半柔性齿式离合器，包括拔叉(30)、弹簧(31)、钢球(32)、滑动齿轮(33)、花键轴(34)、高挡齿轮(35)、低挡齿轮(23)、联动齿轮(36)、压簧(22)、盖板及螺钉。
4.根据权利要求1所述的半柔性开口动力钳，其特征是反力矩组件(6)设在钳体尾部和井架支腿之间，包括叉头(7)、销子(8、12、18)、外杆(9)、内杆(10)、活塞杆(11)、套筒(13)、活塞(14)、缸体(15)、软管(16)、尾杆(17)、压力表(19)、U形卡(20)，其中压力表(19)通过软管(16)与缸体(15)联通。
5.根据权利要求1所述的半柔性开口动力钳，其特征是开口齿轮的轴径向定位机构，包括滚针(39)、径向滚轮(40)、保持架(41)、销轴(42)、轴向滚轮(44)、上止推环(45)、螺钉(46)。
6.根据权利要求1所述的半柔性开口动力钳，其特征是盘式制动机构包括弹簧座(50)、螺钉(51)、弹簧(52)、顶丝(53)、动制动板(54)、静制动板(55)，动制动板(54)通过螺钉(51)与颚板架(21)联结，其中静制动板(55)的上下端面开有若干个相间隔的油槽。
7.根据权利要求1所述的半柔性开口动力钳，其特征是钳口护门机构包括撞杆(56)转轴(57)、手把(58)、护门(59)、弹簧(60)、弹簧座(61)、螺钉(67)。
专利摘要本实用新型公开了一种半柔性开口动力钳，适用于油田进行油气水井维修时上卸钻杆、套管、隔热管及油管螺纹。该动力钳采用液马达驱动，动力经2KH行星减速器后，再级两挡半柔性减变速机构去驱动开口齿轮，并通过夹紧机构带动管柱旋转，其反力矩由反力矩组件承受。该动力钳具有重量轻，挂合率高于93％，工作安全可靠，使用维修简便，可减轻工人劳动强度，提高工作效率。为制造厂和用户带来明显的经济效益。
文档编号B25B13/50GK2099187SQ9120898
公开日1992年3月18日 申请日期1991年5月30日 优先权日1991年5月30日
发明者王为民, 李正江, 荆蓬, 秦桂林 申请人:机械电子工业部兰州石油机械研究所