专利名称：一种用于接卸钻杆和套管中旋扣钳的夹紧动力传递结构的制作方法
技术领域：
本实用新型属于石油钻探用设备领域，具体的讲涉及一种用于接卸钻杆和套管中 旋扣钳的夹紧动力传递结构。
背景技术：
随着国民经济发展，石油天然气的需求量越来越大，这就要求勘探开发速度效率 需要提高，在钻井钻进过程中，随着钻入的深度不断增大，需要不断的在已有的钻管上增加 新钻管，俗称“接管”。在接管过程中大部分工序均通过人工操作，难度大、劳动强度高，危险 性大，通常是需要在小鼠洞中将钻管3根一组先接好然后将新接好的钻管从小鼠洞中通过 绞车钢索等设备将其吊出，移动到钻井中已有钻管的上端，把新接好的钻管调整到竖直方 向正对已有钻管的上端，将新接好的3根连在一起的钻管与钻井中已有钻管对接旋紧完成 钻井中钻管的增长，如上，在小鼠洞中时需要接管，接好的管移到钻井上方时还要与钻井中 的管连接，在上述过程中由于钻管本身较长、较重，“移动”、“位子调整” “对接旋紧”目前以 人配合辅助的方式费时、费力效率低、劳动强度大、危险性高，操作十分不便。尤其是在小鼠 洞时3根接管的过程，由于小鼠洞中的管及提升起来准备接的管会存在倾斜，两管对正旋 紧并紧扣较麻烦。其中接管的对接旋紧尤为重要，需要借助外力对上下管进行夹紧，一般采用的是 油马达提供外力，油马达需连接通油管道，若上下两夹紧钳均连接油马达后受通油管道的 牵连两夹紧钳不能发生相对转动，因此目前的夹紧和为转动旋紧提供的结构通常是分开 的，即下夹紧钳作为旋扣中夹紧下钻管、上夹紧钳提供最后的紧扣作用做不到360度的转 动，而旋转是独立的采用了一套结构，目前常见的有摩擦式旋扣机构，该机构采用其中的两 滚轮夹住钻管，滚轮的转动通过摩擦力的作用带动钻管转动，该结构结构复杂、稳定性差， 滚轮的磨损等原因会造成摩擦力不足，旋扣力达不到要求，同时还需不断更换滚轮。
实用新型内容本实用新型的目的是提供了一种夹紧动力传递结构，该结构通过在施加夹紧力后 分离式的结构有效解决了与动力钳(即背景中的上夹紧钳)的牵连、之后的动力钳(即背 景中的上夹紧钳)不在受此影响，使其顺利完成旋扣，省去了专有旋扣装置，同时旋扣及夹 紧稳定的用于接卸钻杆和套管中旋扣钳的夹紧动力传递结构。本实用新型的技术方案如下一种用于接卸钻杆和套管中旋扣钳的夹紧动力传递结构，其中，旋扣钳由可相对 转动的动力钳及固定钳组成，所述动力钳包括动力钳壳体、动力传动轴，所述动力传动轴设 置在所述动力钳壳体内，所述动力传动轴具有输入接头，该输入接头对应的所述动力钳壳 体上开有动力端插入孔；在所述固定钳上设置有驱动油马达滑座，该驱动油马达滑座上设 置有卡牙驱动油马达支板，该卡牙驱动油马达支板上装有卡牙驱动油马达，该卡牙驱动油 马达的动力输出接头与所述动力钳中动力传动轴的输入接头相对应，在驱动油马达滑座上
3设置有支板推动油缸，该支板推动油缸的推动端与所述卡牙驱动油马达支板连接。上述结构的巧妙之处就在于由于动力钳设计为可转动的，并通过该动力钳对上转 动管稳定的夹持转动达到两管的旋接，(动力钳中需要提供2个主要的动力源，一是大齿圈 的转动带动动力钳的转动，二是通过卡牙对钻管的夹持由卡牙驱动油马达对卡牙的移动提 供预紧夹持力)上述结构可达到动力钳相对固定钳的自由转动而不会受到其它连接的干 涉，为保证卡牙驱动油马达能为卡牙提供夹紧力的同时不会影响之后的转动，本结构中设 计了分离式的夹紧力输入方式，即夹紧时支板推动油缸推动卡牙驱动油马达支板上的卡牙 驱动油马达向动力钳靠近，直到卡牙驱动油马达的动力输出接头插入动力钳壳体并与动力 传动轴的输入接头对接，启动卡牙驱动油马达通过动力传动轴对力的传动推动卡牙夹紧钻 管，夹紧后控制支板推动油缸将卡牙驱动油马达的动力输出接头从动力钳壳体中退出，然 后驱动动力钳转动，巧妙的实现了夹紧并旋转的功能，避免了动力钳为同时实现两功能可 能会存在的干涉；不再需要专门的旋扣装置且转动平稳。所述动力传动轴为“T”形，竖向轴和横向轴之间通过锥齿轮连接，该动力传动轴的 动力输出端连接有蜗杆，该蜗杆连有蜗轮。通过蜗轮蜗杆的设计为动力钳中的卡牙传递动夹紧力。有益效果该结构通过在施加夹紧力后分离式的结构有效解决了与动力钳(即背 景中的上夹紧钳)的牵连、之后的动力钳(即背景中的上夹紧钳)不在受此影响，使其顺利 完成旋扣，省去了专有旋扣装置，同时旋扣及夹紧稳定的用于接卸钻杆和套管中旋扣钳的 夹紧动力传递结构。
本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中图1本实用新型的总体布置图；图2为驱动油马达滑座、卡牙驱动油马达支板、卡牙驱动油马达连接图；图3为动力钳与卡牙驱动油马达配合结构示意图；图4为图3的B-B剖视图；图5为图3的A-A剖视图；图6为固定钳的结构示意图；图7为图6的A-A剖视图；图8为大齿圈结构示意图；图9为图8的A-A剖视具体实施方式
如图1、2、3所示一种用于接卸钻杆和套管中旋扣钳的夹紧动力传递结构，其中，旋扣钳1由可相 对转动的动力钳4及固定钳5组成，所述动力钳4包括动力钳壳体401、动力传动轴402，所 述动力传动轴402设置在所述动力钳壳体401内，所述动力传动轴402具有输入接头412， 该输入接头412对应的所述动力钳壳体401上开有动力端插入孔413 ；在所述固定钳5上 设置有驱动油马达滑座414，该驱动油马达滑座414上设置有卡牙驱动油马达支板415，该
4卡牙驱动油马达支板415上装有卡牙驱动油马达416，该卡牙驱动油马达416的动力输出接 头418与所述动力钳4中动力传动轴402的输入接头412相对应，在驱动油马达滑座414 上设置有支板推动油缸417，该支板推动油缸417的推动端与所述卡牙驱动油马达支板415 连接。所述动力传动轴402为“T”形，竖向轴和横向轴之间通过锥齿轮连接，该动力传动 轴402的动力输出端连接有蜗杆403，该蜗杆403连有蜗轮404。如图6、7、8、9所示上述固定钳5包括固定钳壳体501、具有开口的大齿圈502及 大齿圈座503，所述大齿圈座503设置在所述固定钳壳体501上方设置的支撑板504上，所 述大齿圈502下部具有环形槽、上表面设置有定位销513，通过该环形槽将所述大齿圈502 套装在所述大齿圈座503上且大齿圈502可相对大齿圈座503转动；所述支撑板504上还 设置有大齿圈驱动齿轮505和紧扣齿轮506，该大齿圈驱动齿轮505和紧扣齿轮506连接有 独立的油马达且所述大齿圈驱动齿轮505、紧扣齿轮506及大齿圈502的外圈两两啮合；所 述支撑板504下方的所述固定钳壳体501内设置有两个对称布置的钳牙夹紧装置，该钳牙 夹紧装置包括蜗轮蜗杆组件507、钳牙座508、驱动机构509，所述驱动油马达509与所述蜗 轮蜗杆组件507的蜗杆动力输入端连接，所述蜗轮蜗杆组件507中的蜗轮连接有钳牙顶杆 510，该钳牙顶杆510上旋有钳牙顶筒511，该钳牙顶筒511上套装所述钳牙座508，该钳牙 座508上活动连接有钳牙512，所述两钳牙夹紧装置中的钳牙512相向并朝向所述固定钳5 的钳口中心；如图3、4、5所示上述动力钳4包括动力钳壳体401、动力传动轴402，所述动力钳 壳体401上设置有与所述大齿圈502上表面的定位销513相对应的销孔414，所述动力钳壳 体401内设置有两个对称布置的卡牙夹紧装置，该卡牙夹紧装置包括蜗杆403、蜗轮404及 连接在蜗轮404上的卡牙顶杆405，该卡牙顶杆405上旋有卡牙顶筒406，该卡牙顶筒406 上套装有卡牙固定座407，该卡牙固定座407前端开有安装槽，该安装槽上下内壁对称的开 有弧形槽410，两弧形槽410之间设置有销柱408，该销柱408铰接有卡牙浮动座409，该卡 牙浮动座409上活动连接有卡牙411，所述动力传动轴402的输出端与所述蜗杆403连接， 所述动力传动轴402具有输入接头412，该输入接头412对应的所述动力钳壳体401上开有 动力端插入孔413;上述动力钳与固定钳的结构中，钳牙活动连接在钳牙座上，卡牙活动连接在卡牙 浮动座，所述的活动连接可采用铰接的形式如用销柱铰接，也可以采用浮动连接的形式，如 在钳牙座前端开与钳牙形状相匹配的槽，将钳牙放置在该槽内，目的是钳牙或卡牙有自适 应管径的目的，针对不同的管径钳牙或卡牙自动调整角度是的其牙口与管外径充分接触保 证加紧的稳定性。如图6所示所述支撑板504上设置有2个大齿圈驱动齿轮505和1个紧扣齿轮 506，所述2个大齿圈驱动齿轮505位于所述紧扣齿轮506两侧且在所述大齿圈驱动齿轮 505与紧扣齿轮506之间设置有传动齿轮519，该传动齿轮519与所述大齿圈驱动齿轮505 和紧扣齿轮506相啮合。2个大齿圈驱动齿轮、1个紧扣齿轮及之间设置的2个传动齿轮通过5齿联动实现 了对原始动力的均勻分配保证大齿圈转动的平稳。如图6所示在所述两蜗轮蜗杆组件507的两蜗杆前端之间横向连接有调节板514，其中蜗杆前端旋在所述调节板514上的螺孔，调节板514中部设置有调节块515，该调 节块515与两钳牙夹紧装置中的钳牙512相对应朝向所述固定钳5的钳口中心。调节块的设置在钳牙夹紧的过程中调节块也实现同时运动并与钻管抵靠，利用3 点定位的原理达到对钻管的扶正，防止只有2个钳牙夹持可能产生钻管在夹紧或转动中的 偏移。如图6、7所示所述大齿圈502与大齿圈座503之间设置有水平滚子516和竖向 滚轮517，所述大齿圈座503上表面设置有滚子保持架518，该滚子保持架518具有滚子槽， 所述水平滚子516放置在所述滚子保持架518中的滚子槽内；所述竖向滚轮517设置在所 述大齿圈座503的下部，所述竖向滚轮517的转轴分别与大齿圈座503和支撑板504连接。所述大齿圈502与所述支撑板504之间设置有竖向扣件520。上述结构对旋扣钳中固定钳、动力钳及相配合部件的设计实现了对待接上下两管 的夹紧，同时动力钳相对固定钳的转动实现上下管的旋紧，动力钳的转动是通过大齿圈转 动实现的，动力钳壳体上设置销孔插接在大齿圈上表面的定位销使大齿圈在转动时带动动 力钳壳体及整个动力钳转动，大齿圈由大齿圈驱动齿轮带动绕大齿圈座转动，大齿圈驱动 齿轮由其连接的油马达提供动力，该结构中还设置有紧扣齿轮，该结构的设置目的是当前 述的旋紧达到一定程度时，该紧扣齿轮提供一个足够大的拧紧瞬间力，使上下两钻管到达 紧扣的目的(卸管松扣时反之)。而在转动之前需对上下管分别夹紧，动力钳夹紧转动管， 固定钳夹紧下方的不动管，固定钳中通过驱动油马达带动两钳牙向钳口中心相向移动将钻 管夹紧，驱动油马达可提供足够大的夹持力，同时由于固定钳是不用转动的因此驱动油马 达可与外界油管连接；动力钳中通过卡牙的移动将上转动管夹紧，本方案的巧妙之处就在 于由于动力钳设计为可转动的，并通过该动力钳对上转动管稳定的夹持转动达到两管的旋 接。
权利要求一种用于接卸钻杆和套管中旋扣钳的夹紧动力传递结构，其中，旋扣钳(1)由可相对转动的动力钳(4)及固定钳(5)组成，其特征在于所述动力钳(4)包括动力钳壳体(401)、动力传动轴(402)，所述动力传动轴(402)设置在所述动力钳壳体(401)内，所述动力传动轴(402)具有输入接头(412)，该输入接头(412)对应的所述动力钳壳体(401)上开有动力端插入孔(413)；在所述固定钳(5)上设置有驱动油马达滑座(414)，该驱动油马达滑座(414)上设置有卡牙驱动油马达支板(415)，该卡牙驱动油马达支板(415)上装有卡牙驱动油马达(416)，该卡牙驱动油马达(416)的动力输出接头(418)与所述动力钳(4)中动力传动轴(402)的输入接头(412)相对应，在驱动油马达滑座(414)上设置有支板推动油缸(417)，该支板推动油缸(417)的推动端与所述卡牙驱动油马达支板(415)连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于接卸钻杆和套管中旋扣钳的夹紧动力传递结构，其 特征在于所述动力传动轴(402)为“T”形，竖向轴和横向轴之间通过锥齿轮连接，该动力 传动轴(402)的动力输出端连接有蜗杆(403)，该蜗杆(403)连有蜗轮(404)。
专利摘要本实用新型公开了一种用于接卸钻杆和套管中旋扣钳的夹紧动力传递结构，其中，旋扣钳(1)由可相对转动的动力钳(4)及固定钳(5)组成，所述动力钳(4)包括动力钳壳体(401)、动力传动轴(402)，所述动力传动轴(402)设置在所述动力钳壳体(401)内，所述动力传动轴(402)具有输入接头(412)，该输入接头(412)对应的所述动力钳壳体(401)上开有动力端插入孔(413)；该结构通过在施加夹紧力后分离式的结构有效解决了与动力钳(即背景中的上夹紧钳)的牵连、之后的动力钳(即背景中的上夹紧钳)不在受此影响，使其顺利完成旋扣，省去了专有旋扣装置，同时旋扣及夹紧稳定的用于接卸钻杆和套管中旋扣钳的夹紧动力传递结构。
文档编号E21B19/18GK201620780SQ20102012912
公开日2010年11月3日 申请日期2010年2月10日 优先权日2010年2月10日
发明者刘春全, 李斌, 李阳, 黄可唯 申请人:成都世唯科技有限公司