专利名称：一种开口型动力钳主钳钳头卡紧机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及上卸管子螺纹的动力钳，特别是开口型动力钳主钳钳头卡紧机构。
背景技术：
现有开口型动力钳主钳钳头卡紧机构有两大基本类型，一种为内曲面滚子爬坡卡紧机构，另一种为外曲面滚子爬坡卡紧机构。前者主要结构形式为在开口齿轮及开口齿轮盖包容的空腔内有四块内曲面坡板，滚子装在颚板上，颚板装在颚板架方孔中，在开口齿轮相对于颚板架转动时，滚子沿坡板内曲面滚动爬坡，构成颚板径向平动，使牙板接触管子，实现上卸管子螺纹操作。后者主要结构形式为在开口齿轮及开口齿轮盖包容的空腔内，在开口齿轮及开口齿轮盖上设置滚子，在颚板上设置外曲坡面，颚板通过一转轴安装在颚板架上，在开口齿轮相对于颚板架转动时，滚子相对于颚板外曲面滚动爬坡，颚板绕转轴转动，使牙板接触管子，实现上卸管子螺纹操作。两者每一组卡紧零件只能卡紧一种特定管子尺寸，卡不同管径时必须更换滚子、颚板、牙座之类零件。两者不仅结构复杂，卡不同管径更换零件给制造、使用和维修都带来许多不便。由于卡紧零件按特定管径配置，对管径偏差较敏感，管径偏大时容易打滑，管径偏小时又易卡死松不开。近期被中国知识产权局专利局公开的申请号为01101342.7，名称为一种行星爪式开口型动力钳钳头卡紧机构的发明专利技术，主要结构形式为行星爪连同行星齿轮支持在行星架上围绕芯轴转动，各行星齿轮与开口齿轮内侧的上下内齿相啮合并传递钳头扭矩，行星架相对于开口齿轮转动，带动各行星爪转动使外曲牙板接触管子，实现正反向连续卡紧任意管径不更换零件。该机构仍存在以下不足之处一是，开口齿轮内腔上下设置内齿与行星齿轮啮合，特别是下部内齿啮合，一旦有铁屑或其他坚硬杂物进入啮合副，将使啮合副被卡死，要清除杂物必须折开钳头；二是，工作始末，行星架的上下连接板要相对于开口齿轮转动一定角度，由于相关受力零件的变形不全一致及机械杂质进入相对转动缝隙，将使相对转动受阻，卡紧动作失灵；三是，行星齿轮承受钳头扭矩传递，为满足强度要求，行星齿轮必须有足够的轴向尺寸，这不仅使结构复杂，而且占用了牙板高度空间。为满足牙板高度要求，就必须加高钳头轴向尺寸，这在钻井大钳卡接头、主钳和背钳间距受严格限制的情况下，该卡紧机构将不适用；如减少牙板高度又会使牙板强度变差，对管子表面的损伤加大，也将使该机构不适用。
本发明的目的，不仅要克服现有技术中内曲面滚子爬坡卡紧机构及外曲面滚子爬坡卡紧机构卡不同管径必须更换零件的不足之处，还将克服申请号为01101342.7的发明专利的上述缺陷，推出一种没有行星架相对于开口齿轮转动开口齿轮内腔不设置行星齿轮与内齿啮合，适用性更广的一种全新卡紧机构，使动力钳在大范围内正反向连续卡紧任意管径不更换任何零件，且结构更简单，卡紧性能更可靠，制造成本更低廉。
发明内容
本发明的技术方案是一种开口型动力钳主钳钳头卡紧机构，由开口齿轮盖、开口齿轮、蝶形颚板、外曲牙板、牙板挡块、牙板螺钉、转轴、刹车鼓、旋钮轴、旋钮等主要件组成，开口齿轮盖与开口齿轮由螺钉连接紧固于一体，牙板挡块焊在蝶形颚板上，外曲牙板由牙板挡块限位并通过牙板螺钉固定在蝶形颚板上，各蝶形颚板与转轴之间为花键、平键或其他方式的固定连接，各转轴两端带有轴颈，分别装在开口齿轮盖及开口齿轮的设计轴孔中能自由转动，各转轴在一端轴颈外侧为齿轮，与刹车鼓上的制动齿轮相啮合，仅传递制动力矩，转轴中的一只在齿轮之外还带有轴头，旋钮轴装在刹车鼓上，轴头与其同轴心构成转向控制机构，刹车鼓在轴头回转方位上设有环槽A及环槽B，配合旋钮轴下端的缺口方位，用以限制轴头的转动空间，实现转向控制。
本发明的实施，不仅实现动力钳主钳在较大范围内正反向连续卡紧任意管径不更换任何零件，而且使卡紧机构更简单、卡紧性能更可加工制造更容易、成本更低廉、适用性更广、使用维修更方便、社会及经济效益显著。
图1为本发明一种开口型动力钳主钳钳头卡紧机构的结构示意图；图2为图1的A-A剖视图；图3为图1的B-B剖视图；图4为图2中C处相关结构示意图；图5为图4的D向视图；图6为图4中的刹车鼓14及旋钮轴2的结构示意图；图7为图6的E-E剖视图；具体实施方式
如图1、2、3所示，一种开口型动力钳主钳钳头卡紧机构，由开口齿轮13，开口齿轮盖7、蝶形颚板6、转轴10、外曲牙板3、牙板挡块11、牙板螺钉4等主要零件组成，开口齿轮13与开口齿轮盖7由螺钉联接紧固于一体，牙板挡块11焊在蝶形颚板6上，外曲牙板3由牙板挡块11限位并通过牙板螺钉4固定在蝶形颚板6上，卸去牙板螺钉4即可更换外曲牙板3。各蝶形颚板6通过花键与转轴10固定联接，各转轴10两端有轴颈A9及轴颈B12分别装在开口齿轮盖7及开口齿轮13的轴孔中能自由转动，各转轴10在轴颈A9之外带有齿轮8，其中一只在齿轮8之外带有轴头1，各蝶形颚板6及转轴10按对称方位分别安装在开口齿轮的om、on、of、og设计中心线上。外曲牙板3的牙尖轮廓曲线由专门的计算方法求得，曲率中心线偏离转轴10中心，在外曲牙板3的牙尖接触任意管径时，管子接触点所承受的切向力与径向压力的比值为一设定常数，保证了在设定范围内正反向连续卡紧任意管径不出现打滑、也不出现卡紧过度。本结构在卡紧管子时管子所产生的反力，不需行星齿轮传递，直接作用于开口齿轮盖7和开口齿轮13上。
如图4、5、6、7所示，与其相关主要零件有刹车鼓14、旋钮轴2、旋钮5、刹车箍20等。刹车鼓14下端带有制动齿轮19，与各转轴10端部的齿轮8相啮合，旋钮轴2安装在刹车鼓14的轴孔中处于轴头1的同轴位置，旋钮轴2外端装有旋钮5，刹车箍20包容刹车鼓14并支持在钳头盖板15上，旋钮轴2下端有缺口17，在缺口17方位处于当前位置时，旋钮轴2将轴头1约束于缺口17与环槽A16构成的环形空间内，当扳动旋钮5将旋钮轴2转过180°时，旋钮轴2将轴头1约束于缺口17与环槽B18构成的环形空间内，从而实现钳头转向控制。
动力钳处于上扣工况时，旋钮5尖端指向处于当前位置，开口齿轮13开始顺时针方向转动，此时，刹车鼓14被刹车箍20制动，制动齿轮19处于暂时静止状态，开口齿轮13带动各转轴10联同蝶形颚板6绕制动齿轮19按顺时针方向公转及顺时针方向自转，使外曲牙板3接触管子，开口齿轮13继续旋转，带动刹车鼓14一同旋转实施上扣操作，此时，轴头1处于旋钮轴缺口17与环槽A16构成的环形空间区域。上扣完毕，开口齿轮13反转，刹车鼓14被暂时制动，制动齿轮19处于暂时静止状态，各转轴端部齿轮8联同蝶形颚板6绕制动齿轮19按逆时针方向公转，及逆时针方向自转，外曲牙板3撤离管子，撤至中位时，轴头1被旋钮轴2所挡，不再继续转动，此时，各蝶形颚板6处于初始位置，保证适应最大管径从开口齿轮开口处进出无阻，开口齿轮13再继续转动，使开口方位与壳体缺口对齐后操纵停止转动，完成一次上扣操作。卸扣操作时，反之亦然。
权利要求
1.一种开口型动力钳主钳钳头卡紧机构，由开口齿轮盖(7)、开口齿轮(13)、蝶形颚板(6)、外曲牙板(3)、牙板挡块(11)、牙板螺钉(4)、转轴(10)、刹车鼓(14)、旋钮轴(2)、旋钮(5)等主要件组成，开口齿轮盖(7)与开口齿轮(13)由螺钉连接紧固于一体，牙板挡块(11)焊在蝶形颚板(6)上，外曲牙板(3)由牙板挡块(11)限位并通过牙板螺钉(4)固定在蝶形颚板(6)上，其特征在于各蝶形颚板(6)与转轴(10)之间为固定连接，各转轴(10)两端带有轴颈A(9)和轴颈B(12)分别装在开口齿轮盖(7)及开口齿轮(13)om、on、of、og中心线上的轴孔中能自由转动，各转轴(10)在轴颈A(9)外侧为齿轮(8)与刹车鼓上的制动齿轮(19)相啮合，旋钮轴(2)装在刹车鼓(14)上。
2.如权利要求1所述的一种开口型动力钳主钳钳头卡紧机构，其特征在于转轴(10)中的一只，在齿轮(8)之外带有轴头(1)对应于旋钮轴(2)同轴心构成转向控制机构。
3.如权利要求1所述的一种开口型动力钳主钳钳头卡紧机构，其特征在于各转轴(10)与蝶形颚板(6)之间为花键连接。
全文摘要
本发明涉及上卸管子螺纹的开口型动力钳主钳钳头卡紧机构，主要由开口齿轮、开口齿轮盖、蝶形颚板、外曲牙板、转轴、刹车鼓及旋钮轴等主要件组成。开口齿轮与开口齿轮盖由螺钉联接紧固于一体，各蝶形颚板与转轴为固定连接，各转轴两端轴颈装在开口齿轮及开口齿轮盖轴孔中能自由转动，各轴颈外端齿轮与刹车鼓上的制动齿轮啮合传递制动力矩，驱动各蝶形颚板转动使牙板接触管子实施卡紧，实现大范围内正反向连续卡紧任意管径不更换任何零件，且卡紧性能好，工作效率高，社会及经济效益显著。
文档编号E21B19/00GK1523199SQ03157698
公开日2004年8月25日 申请日期2003年9月6日 优先权日2003年9月6日
发明者傅永森 申请人:傅永森