专利名称：液压动力扭矩钳的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及石油矿场机械领域，特别涉及地质钻探、石油钻井作业中，用于管柱旋扣的工具。具体地讲，本实用新型涉及一种连接或拆卸管柱接头的液动扭矩钳。
背景技术：
在地质勘探、石油钻井过程中，需要将两端带有螺纹的钻杆、钻铤、接头连接在一起，形成管柱。通常使用吊钳来连接或拆卸钻杆、钻铤及接头。吊钳具有结构简单、卡紧可靠，且体积小、重量轻，操作使用方便的特点。由于吊钳需要手工操作、使用频繁，劳动强度大，容易发生人身事故；由于管柱连接、拆卸扭矩难以控制，近年来国内外先后研制各种形式的动力钳。如钻杆动力钳、套管动力钳、油管动力钳等，来取代吊钳。中国专利公告号为2565972的专利，涉及一种液压钻杆动力钳。中国专利公开号为1450243的专利，公开的是一种新型钻杆动力钳。现有的液压动力钳结构是由上钳、下钳、吊杆、扭矩油缸、液压动力站以及操作控制阀组成。(参见附图1)，在上钳、下钳内，采用开口形外齿轮(A)带动坡板(B)旋转，推动带有滚轮(C)的牙板(D)；经外力制动使坡板(B)与牙板(D)之间产生相对运动，滚轮(C)沿坡板(B)滚动，而缩小两块牙板(D)之间的距离，使两块牙板(D)卡紧管柱旋转。开口齿轮(A)顺时针旋转实现管柱上扣，开口齿轮(A)逆时针旋转实现管柱卸扣。动力钳以液压为动力，人工操作液压换向阀控制动力钳运转。上扣、卸管柱扣的扭矩、转数等参数得到控制。减轻了工人劳动强度，确保人身安全。但因动力钳工作的扭矩较大，操作使用频繁，容易造成齿轮A开口处变形、坡板(B)磨损，动力钳使用寿命缩短。又因为现有的液压动力钳，在上扣、卸扣前必须先施加外制动力，使坡板(B)与牙板(D)之间产生相对运动，滚轮(C)沿坡板(B)滚动，才能缩小两块牙板之间距离，牙板(D)才能卡紧管柱，而施加制动力，都需要付出较大功率损失。
实用新型内容本实用新型的目的是为石油钻井、地质勘探钻井过程中提供一种液压动力扭矩钳，完成钻杆、钻铤及各种管柱接头的连接或拆卸。主要用于地质勘探、石油钻井作业中，管柱接头螺纹的连接或拆卸，也可用于其它领域圆形管柱接头螺纹的松扣或紧扣。采用液压关闭活门方式推动牙板，牙板卡紧管柱，克服现有的液压动力钳的齿轮开口容易变形，使用寿命短的不足；克服现有的液压动力钳上卸扣必须先由制动坡板施加外力，才能卡紧管柱，造成功率损失的不足。
本实用新型的目的是这样实现的主要包括上钳、下钳、吊杆、扭矩油缸，液压动力站和操作控制阀。上钳和下钳之间有旋转滑动支撑体。其特征在于上钳和下钳的结构相同，是由钳头油缸、卡紧油缸、钳头、活门、钳体、活门油缸、增压油缸、扭矩油缸组成。钳头油缸的两端通过销轴，分别与钳体和钳头的尾端相连，钳头通过销轴与钳体相连。钳头油缸的缸径为20-80毫米，行程为50-200毫米。钳头油缸伸缩可以带动钳头沿销轴转动，实现打开钳头或关闭钳头。活门通过销轴与钳体相连，活门油缸的两端通过销轴，分别与活门和钳体相连。活门油缸的缸径为20-80毫米，行程为50-200毫米。活门油缸伸缩可以带动活门沿销轴转动，实现锁紧钳头或放开钳头。钳头上有卡紧油缸，卡紧油缸推动卡瓦压紧管柱。钳体上有两个卡紧油缸，两个卡紧油缸在同一个平面上，其中心线夹角为120度。三个卡紧油缸的缸径在60-160毫米之间，三个卡紧油缸的活塞行程为20-80毫米。扭矩油缸的两端通过销轴，分别与上钳和下钳的尾部相连。当钳头上的卡紧油缸，与钳体的两个卡紧油缸伸出时，上钳的三个卡紧油缸，卡紧管柱上接头，下钳的三个卡紧油缸，卡紧管柱下接头，扭矩油缸的伸出或缩回，使上钳相对下钳，产生顺时针或逆时针转，即可实现松扣或紧扣。
为了使三个卡紧油缸更可靠，在三个卡紧油缸的卡紧位置进油口，分别装有液控单向阀。
为了提高卡紧油缸卡紧管柱的握紧力，在3个卡紧油缸前端装有钳牙。
为了均匀分布握紧力，钳头上的卡紧油缸，与钳体的两个卡紧油缸，在同一个平面内，且夹角互为120度。
本实用新型的优点是1、油缸卡紧，油缸增压，卡紧管柱可靠；2、适用范围广，直径114-203毫米的各种钻杆、钻铤及接头，不需更换任何配件；3、油缸力臂小转角大扭矩缓慢松扣或紧扣，可实现大扭矩、高强度，有效的满足了钻具螺纹连接或拆卸的工艺要求；4、卡紧油缸的握紧力与扭矩油缸所产生的扭矩成正比变化，工作可靠，不损伤钻具；5、液力驱动，换向阀操作，动作直观；6、松扣或紧扣扭矩，可显示、调节、记录，可实现程序自动控制。克服了现有的液压动力钳的齿轮开口容易变形，使用寿命短的缺点。本实用新型不采用坡板带动滚轮沿坡板滚动，卡紧管柱的方案，克服了现有的液压动力钳上卸扣必须先制动，造成功率损失的缺点。
以下通过附图及实施例对该实用新型进一步加以说明图1、现有的液压动力钳开口形外齿轮(A)、坡板(B)、滚轮(C)和牙板(D)的结构示意图及其工作原理。
图2、液压动力扭矩钳结构及工作原理示意图(主视)，表示上钳(E)、下钳(F)、吊杆(G)、扭矩油缸(14)的基本位置。
图3、液压动力扭矩钳结构及工作原理示意图(俯视)，是上钳(E)、下钳(F)关闭时的状态。虚线为上、下钳头(6)打开时的状态。
图4、液压动力扭矩钳的剖面示意图，是表示上钳(E)内部结构及工作原理示意图。表示上钳头(6)关闭时的状态。虚线为上钳头(6)打开时的状态。
图中，1.钳头油缸尾销，2.钳头油缸，3.钳头油缸销，4.钳头销，5.卡紧油缸，6.钳头，7.活门，8.钳体，9.钳体销，10.活门油缸销，11.活门油缸，12.增压油缸，13.活门油缸尾销，14.扭矩油缸，15.扭矩油缸销。
具体实施方式
实施例参见图2-4，液压动力扭矩钳，主要包括上钳(E)、下钳(F)、吊杆(G)、扭矩油缸(14)，液压动力站和操作控制阀。上钳(E)和下钳(F)之间有旋转滑动支撑体，其特征在于上钳(E)和下钳(F)的结构分别是由钳头油缸(2)、卡紧油缸(5)、钳头(6)、活门(7)、钳体(8)、活门油缸(13)、增压油缸(12)、扭矩油缸(14)组成。钳头油缸(2)的两端通过销轴(1、3)，分别与钳体(8)和钳头(6)的尾端相连，钳头(6)通过销轴(4)与钳体(8)相连。钳头油缸(2)的缸径为50毫米，行程为120毫米。活门(7)通过钳体销(9)与钳体(8)相连，活门油缸(11)的两端通过活门油缸销(10)、活门油缸尾销(13)分别与活门(7)和钳体(8)相连。活门油缸(11)的缸径为50毫米，行程为120毫米。钳头(6)上有一个卡紧油缸(5)。钳体(8)上有两个卡紧油缸(5)，两个卡紧油缸(5)在同一个平面上，其中心线夹角为120度。三个卡紧油缸(5)的缸径均为80毫米，三个卡紧油缸(5)的活塞行程为60毫米。钳头(6)上的卡紧油缸(5)，与钳体(8)的两个卡紧油缸(5)，在同一个平面内，且夹角互也是120度。扭矩油缸(14)的两端通过销轴(15)，分别与上钳(E)和下钳(F)的尾部相连。当钳头(6)上的卡紧油缸(5)，与钳体的两个卡紧油缸(5)伸出时，上钳(E)的三个卡紧油缸(5)，卡紧管柱上接头，下钳(F)的三个卡紧油缸(5)，卡紧管柱下接头。钳体(8)上还装有一个增压油缸(12)，增压油缸(12)内的高压油与两个卡紧油缸(5)卡紧位油腔相通。在三个卡紧油缸(5)的卡紧位置进油口，分别装有一个液控单向阀。在三个卡紧油缸(5)前端装有钳牙。
叙述拆卸管柱螺纹或连接管柱螺纹时，液压动力扭矩钳的各部件动作和所起的作用，有助于理解本实用新型。使用液压动力扭矩钳拆卸管柱螺纹或连接管柱螺纹，是两个不同的工作状态。下面分别叙述1、安装液压动力扭矩钳，通过吊杆(G)用钢丝绳整体悬吊于井架上，其高度应在30-40米之间。
2、液压动力扭矩钳拆卸管柱螺纹首先把液压动力扭矩钳调整到合适的高度，并推进到被拆、卸管柱螺纹接头上，使被拆卸管柱的公、母接头分界线，置于上钳(E)与下钳(F)之间，操作控制阀手柄，使钳头油缸(2)伸出，推动钳头(6)转动，使钳头(6)包围管柱接头。操作控制阀手柄，使活门油缸(11)伸出，推动活门(7)，扣住钳头(6)。操作控制阀手柄，使三个卡紧油缸(5)伸出，上钳(E)和下钳(F)分别卡紧管柱的上、下接头，并使卡紧油缸(5)的进油口关闭；操作控制阀手柄，使上钳(E)与下钳(F)的增压油缸(12)产生高压油，因增压油缸(12)与卡紧油缸(5)连通，卡紧油缸(5)内压力增加，当扭矩油缸(14)的活塞杆伸出时，使上钳(E)相对下钳(F)，产生顺时针转角，即可实现松扣；松扣时，增压油缸(12)产生高压油的压力，随扭矩油缸(14)的压力增加而增加；松扣扭矩转角为0-60度。松扣完成后，操作控制阀手柄，使上钳(E)与下钳(F)的活门油缸(11)、钳头油缸(2)缩回，使增压油缸(12)、扭矩油缸(14)缩回，使液压动力扭矩钳脱离管柱螺纹接头，回到原位，松扣过程全部完成。
3、液压动力扭矩钳连接管柱螺纹首先把液压动力扭矩钳调整到合适的高度，并推进到被连接管柱螺纹接头上，使被连接管柱的公、母接头分界线，置于上钳(E)与下钳(F)之间，操作控制阀手柄，使下钳头油缸(2)伸出，推动钳头(6)转动，使钳头(6)包围管管柱接头。操作控制阀手柄，使活门油缸(11)伸出，推动活门(7)，扣住钳头(6)。操作控制阀手柄，使三个卡紧油缸(5)伸出，下钳(F)卡紧管柱的下接头，并使卡紧油缸(5)的进油口关闭。操作控制阀手柄，使扭矩油缸(14)的活塞杆伸出。操作控制阀手柄，使上钳头油缸(2)伸出，推动钳头(6)转动，使钳头(6)包住管柱接头。操作控制阀手柄，使活门油缸(11)伸出，推动活门(7)，扣住钳头(6)。操作控制阀手柄，使三个卡紧油缸(5)伸出，上钳(E)卡紧管柱的上接头，并使卡紧油缸(5)的进油口关闭；操作两位三通控制阀，使扭矩油缸(14)与增压油缸(12)的进回油口改变方向，操作控制阀手柄，使上钳(E)与下钳(F)增压油缸(12)产生高压油，使三个卡紧油缸(5)卡紧并增压，同时使使扭矩油缸(14)的活塞杆缩回，既紧扣连接完成。最大紧扣扭矩转角为60度。紧扣完成后，操作控制阀手柄，使上钳(E)与下钳(F)的活门油缸(11)、钳头油缸(2)缩回，使增压油缸(12)、扭矩油缸(14)缩回，使液压动力扭矩钳，脱离管柱螺纹接头，回到原位，紧扣过程全部完成。
权利要求1.一种液压动力扭矩钳，应用于地质钻探、石油钻井作业中，主要包吊杆(G)、扭矩油缸(14)，液压动力站和操作控制阀，上钳(E)和下钳(F)之间有旋转滑括上钳(E)、下钳(F)、动支撑体，其特征在于上钳(E)和下钳(F)的结构相同，是由钳头油缸(2)、卡紧油缸(5)、钳头(6)、活门(7)、钳体(8)、活门油缸(11)、增压油缸(12)、扭矩油缸(14)组成，钳头油缸(2)的两端通过销轴(1、3)，分别与钳体(8)和钳头(6)的尾端相连，钳头(6)通过钳头销(4)与钳体(8)相连，钳头油缸(2)的缸径为20-80毫米，行程为50-200毫米，活门(7)通过活门油缸销(101)与钳体(8)相连，活门油缸(11)的两端通过活门油缸销(10)、活门油缸尾销(13)分别与活门(7)和钳体(8)相连，活门油缸(11)的缸径为20-80毫米，行程为50-200毫米，钳头(6)上有一个卡紧油缸(5)，钳体(8)上有两个卡紧油缸(5)，钳体(8)上的两个卡紧油缸在同一个平面上，其中心线夹角为120度，三个卡紧油缸(5)的缸径在60-160毫米之间，三个卡紧油缸(5)的活塞行程为20-80毫米，扭矩油缸(14)的两端通过扭矩油缸销(15)分别与上钳(E)和下钳(F)的尾部相连。
2.如权利要求1所述的液压动力扭矩钳，其特征在于在三个卡紧油缸(5)的卡紧位置进油口，分别装有液控单向阀。
3.如权利要求1所述的液压动力扭矩钳，其特征在于在三个卡紧油缸(5)前端装有钳牙。
4.如权利要求书1所述的一种液压动力扭矩钳，其特征在于增压油缸(12)内的高压油与两个卡紧油缸(5)卡紧位油腔相通。
5.如权利要求书1所述的一种液压动力扭矩钳，其特征在于钳头(6)上有一个卡紧油缸(5)，钳体(8)上有一个增压油缸(12)和两个卡紧油缸(5)，三个卡紧油缸(5)的卡紧位置进油口，分别装有液控单向阀。
6.如权利要求书1、或2、或3、或4、或5所述的一种液压动力扭矩钳，其特征在于上钳(E)和下钳(F)的扭矩转角为0-60°。
专利摘要一种液压动力扭矩钳主要包括上钳、下钳、吊杆、扭矩油缸；液压动力站和操作控制阀另配；下钳的结构与上钳基本相同；油缸卡紧，油缸增压，卡紧管柱可靠，油缸力臂小转角大扭矩缓慢松扣或紧扣，可实现大扭矩、高强度，满足了钻具螺纹连接或拆卸的工艺要求；卡紧油缸的卡紧力与扭矩油缸所产生的扭矩成正比变化，工作可靠，不损伤钻具；液力驱动，换向阀操作，松扣或紧扣扭矩，可显示、调节、记录，可实现程序自动控制。
文档编号E21B19/16GK2804371SQ200520109910
公开日2006年8月9日 申请日期2005年6月17日 优先权日2005年6月17日
发明者温振生 申请人:温振生