一种铁钻工钳头机械式小鼠洞偏转机构的制作方法

本发明涉及钻井工具技术领域，特别涉及一种铁钻工钳头机械式小鼠洞偏转机构。

背景技术：

铁钻工是石油开采中一种先进的钻井旋扣设备，适用于钻井过程中对钻杆、钻铤、套管等钻具的上、卸扣连接作业。铁钻工由背钳、冲扣钳及旋扣钳等组成，通过支撑总成安装在钻井平台上，利用液压缸和旋转马达实现升降和旋转，通过机械铰接臂前伸或回缩带动钳头组件进行工作。

在石油钻井作业过程中，要在井口和小鼠洞对钻具进行卸扣作业。但是小鼠洞是带有偏斜角度的工位，铁钻工的钳头如果不能偏转，在前伸时容易出现钳头与小鼠洞钻具相撞，导致铁钻工不能顺利的在偏斜的小鼠洞上进行钻具的连接作业。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中铁钻工的钳头组件与小鼠洞钻具因偏斜角度不能顺利实现钻具连接的问题，提供一种铁钻工钳头机械式小鼠洞偏转机构，以便于实现钳头组件在连接钻具前预偏转至与小鼠洞偏斜一致的角度。

本发明的目的是这样实现的，一种铁钻工钳头机械式小鼠洞偏转机构，包括钳头组件和与铁钻工的铰接臂连接的钳头安装板，所述钳头安装板上固定有水平方向的钳头支撑轴，所述钳头组件的后端设有钳头后板，所述钳头支撑轴的轴端与钳头后板转动连接，所述钳头后板的后侧偏离钳头支撑轴中心轴的位置设有钳头偏转机构，所述钳头偏转机构可以使钳头组件绕钳头支撑轴预偏转至小鼠洞偏斜的角度，并锁紧钳头组件偏转的角度。

本发明的机构中，将钳头组件与固定在铁钻工铰接臂上的钳头安装板经水平设置的钳头支撑轴转动连接，并通过相对钳头支撑轴偏心设置的钳头偏转机构可以实现钳头组件一定的预偏转角度，以适应小鼠洞钻具的偏斜，从而实现钳头组件与钻具的顺利连接。

为进一步便于实现钳头组件的预偏转动作，所述钳头偏转机构包括与钳头后板固定的连接板，所述连接板上设有连接轴套，所述连接轴套内通过轴承转动连接偏转支承轴，所述偏转支承轴伸出连接轴套的一端并一体连接有滑套，所述滑套的中心轴线垂直设置，所述滑套内的轴向滑动连接有内压套，所述内压套一端伸出滑套的上端，所述内压套的另一端外周与滑套滑动配合的内周分别设有限位内压套相对滑套滑动上限位置的相互抵靠的台阶部，所述滑套内的内压套下端设有弹簧，所述弹簧下侧抵靠有卡套，所述卡套向上延伸入内压套内，并与内压套轴向滑动配合，所述卡套的弹簧抵靠面的下部与滑套螺纹连接,所述内压套内周设有限位卡套沿内压套上滑的上限位置的内台阶，所述卡套内的轴向滑动连接有中心轴，所述卡套与内压套配合段的中间部位的同周向设有若干径向通孔，所述径向通孔内活动安装有若干卡球，所述卡球对应的内压套的内周设有宽度大于卡球直径的内凹槽，所述中心轴相对卡球的上侧和下侧外周分别设有上限位槽和下限位槽，所述上限位槽和下限位槽的槽底为与卡球的球面相配的弧形，所述中心轴伸出卡套的上端和下端的端部外周分别设有上凸部和下凸部,所述卡套带动卡球滑至上限位槽时卡套上端面与上凸部抵靠，所述卡套带动卡球滑至下限位槽时卡套下端面与下凸部抵靠；所述中心轴的下端与固定在钳头安装板上的底座连接。本发明的钳头偏转机构，进行钳头组件的预偏转调节时，先驱动钳头组件绕钳头支撑轴偏转至与小鼠洞一致的角度，此过程中,钳头组件带动连接板等钳头偏转机构绕钳头支撑轴公转的同时,偏转支承轴在连接板的带动下小角度自转,并且连接板带动偏转支承轴绕钳头支撑轴公转时,偏转支承轴带动滑套及卡套沿中心轴向上或向下滑动，直至卡球卡入上限位槽或下限位槽，将钳头偏转机构锁定在该位置，从而锁定钳头预偏转的角度；当钳头组件完成旋扣工作后，需解除钳头的偏转锁定时，只需用力下压内压套上端，内压套向下压缩弹簧，当内压套的内凹槽上边缘与卡球接触时，将卡球从限位槽中推出，内压套在弹簧反弹力的作用下带动卡球恢复自由状态，从而使钳头组件恢复正常状态。

为便于扩大钳头偏转角度的范围，所述中心轴的下端部设有连接螺孔，所述连接螺孔内配合连接有调节螺杆，所述调节螺杆上还设有固定螺母，所述调节螺杆的下端设有连接头，所述连接头上设有垂直方向的腰形孔，所述底座上设有与腰形孔插装连接的插销。本结构中，调节螺杆与支座之间通过插销连接，插销可以在垂直方向的腰形孔内上下滑动，进一步扩大了中心轴及其偏转机构的上下移动范围，从而扩大钳头偏转角度的连续调节范围，以适应钻具工作中的偏移，本结构中，中心轴通过插销与支座连接，还可以微调偏转机构因自转和公转产生的中心轴的刚性偏转。

为便于驱动内压套的复位运动，所述内压套顶部固定有复踏板。

为便于实现连接板与偏转支承轴的支撑连接，所述连接板上设有安装孔，所述连接轴套固定在安装孔内，所述偏转支承轴的外周并列设有两支所述轴承，两只轴承之间设有隔套，内侧的轴承内圈抵靠在偏转支撑轴的外凸台阶上，外侧的轴承内圈通过压盖固定，所述压盖与偏转支撑轴的外端固定连接。

为防止安装干涉，所述偏转支承轴的外端及压盖缩入连接轴套外端的内部。

为便于驱动钳头组件的偏转，所述钳头组件的底侧设有便于驱动钳头组件偏转的踏板。

为便于中心轴与卡套的配合安装，所述中心轴的上凸部为与中心轴上端螺纹连接的外凸压盖。

附图说明

图1为发明的铁钻工钳头机械式小鼠洞偏转机构安装示意图。

图2为本明的铁钻工钳头机械式小鼠洞偏转机构结构示意图。

图3为图1沿AA方向的视图。

图4为钳头组件处于自由状态时偏转机构的状态图。

图5为偏转机构处于上极限锁定位置的状态图。

图6为偏转机构处于下极限锁定位置的状态图。

其中，1 钳头组件；2钳头安装板；3钳头支撑轴；4钳头后板；5钳头偏转机构；501连接板；502连接轴套；503压盖；504偏转支承轴；505隔套；506内压套；506A内台阶；507中心轴；507A上限位槽；507B下限位槽；508滑套；509卡球；510弹簧；511卡套；512复踏板；513调节螺杆；514固定螺母；515连接头；515A腰形孔；516插销；6底座；7踏板。

具体实施方式

如图1—图6所示，为本发明的铁钻工钳头机械式小鼠洞偏转机构， 包括钳头组件1和与铁钻工的铰接臂连接的钳头安装板2，钳头安装板2上固定有水平方向的钳头支撑轴3，钳头组件1的后端设有钳头后板4，钳头支撑轴3的轴端与钳头后板4转动连接，钳头后板4的后侧偏离钳头支撑轴3中心轴的位置设有钳头偏转机构，钳头偏转机构可以使钳头组件1绕钳头支撑轴3预偏转至小鼠洞偏斜的角度，并锁紧钳头组件偏转的角度。

本发明的钳头偏转机构包括与钳头后板4固定的连接板501，连接板501上设有连接轴套502，连接轴套502内通过轴承转动连接偏转支承轴504，偏转支承轴504伸出连接轴套502的一端并一体连接有滑套508，滑套508中心轴线垂直设置，滑套508内的轴向滑动连接有内压套506，内压套506一端伸出滑套508的上端，内压套506的另一端外周与滑套508滑动配合的内周分别设有限位内压套506相对滑套508滑动上限位置的相互抵靠的台阶部，滑套508内的内压套506下端设有弹簧510，弹簧510下侧抵靠有卡套511，卡套511向上延伸入内压套506内，并与内压套506轴向滑动配合，卡套511的弹簧抵靠面的下部与滑套508螺纹连接,内压套506内周设有限位卡套511沿内压套506上滑的上限位置的内台阶506A，卡套511内的轴向滑动连接有中心轴507，卡套511与内压套506配合段的中间部位的同周向设有若干径向通孔，径向通孔内活动安装有若干卡球509，卡球509对应的内压套的内周设有宽度大于卡球直径的内凹槽，中心轴507相对卡球509的上侧和下侧外周分别设有上限位槽507A和下限位槽507B，上限位槽507A和下限位槽507B的槽底为与卡球509的球面相配的弧形，中心轴507伸出卡套511的上端和下端的端部外周分别设有上凸部和下凸部,卡套511带动卡球509滑至上限位槽507A时卡套511上端面与上凸部抵靠，卡套511带动卡球509滑至下限位槽507B时卡套511下端面与下凸部抵靠；中心轴507的下端与固定在钳头安装板2上的底座6连接。

为便于扩大钳头偏转角度的范围，中心轴507的下端部设有连接螺孔，连接螺孔内配合连接有调节螺杆513，调节螺杆513上还设有固定螺母514，调节螺杆513的下端设有连接头515，连接头515上设有垂直方向的腰形孔515A，底座6上设有与腰形孔515A插装连接的插销516。本结构中，调节螺杆513与支座6之间通过插销516连接，插销516可以在垂直方向的腰形孔515A内上下移动，进一步扩大了中心轴507及其偏转机构的上下移动的范围，从而扩大钳头偏转角度的连续调节范围。本结构中，中心轴507通过插销516与支座6转动连接，并可上下移动，可以微调偏转机构因自转和公转产生的中心轴507沿刚性偏移。

为便于驱动内压套506的复位运动，内压套506顶部固定有复踏板512。

为便于实现连接板501与偏转支承轴504的支撑连接，连接板501上设有安装孔，连接轴套502固定在安装孔内，偏转支承轴504的外周并列设有轴承一502A和轴承二502B，两只轴承之间设有隔套505，内侧的轴承一502A的内圈抵靠在偏转支撑轴504的外凸台阶上，外侧的轴承二502B的内圈通过压盖503固定，压盖503与偏转支撑轴504的外端固定连接。

为防止安装干涉，偏转支承轴504的外端及压盖503缩入连接轴套502外端的内部。

为便于驱动钳头组件的偏转，钳头组件1的底侧设有便于驱动钳头组件偏转的踏板7。

为便于中心轴507与卡套511的配合安装，中心轴507的上凸部为与中心轴上端螺纹连接的外凸压盖。

本发明的钳头偏转机构，正常情况下，如图4所示，钳头组件处于水平状态。当进行钳头组件的预偏转调节时，先驱动踏板7的一侧向该方向驱动钳头组件1绕钳头支撑轴3偏转至与小鼠洞一致的角度，此过程中,钳头组件11带动连接板501等钳头偏转机构绕钳头支撑轴3公转的同时,偏转支承轴504在连接板501的带动下小角度自转,并且连接板501带动偏转支承轴504绕钳头支撑轴3公转时,偏转支承轴504带动滑套508及卡套511沿中心轴507向上滑动，直至卡球509卡入上限位槽内，此时钳头偏转机构锁定在该位置，从而锁定钳头预偏转的角度，此时的状态如图5所示；钳头组件1完成旋扣工作，当钳头组件夹紧钻具向井下钻进过程中，钻具在井套内会产生一定轴向偏移，此过程中，钳头偏转机构的调节螺杆513可以绕插销516微转动，并且插销也可以沿腰形孔515A上下移动，进行适应性调整；钻进工作结束，需解除钳头组件的偏转锁定时，只需用力下压内压套506上端复踏板512，内压套506沿中心管507向下压缩弹簧510，当内压套506的内凹槽上边缘与卡球509接触时，将卡球509从上限位槽507A中推出，内压套506在弹簧反弹力的作用下带动卡球509恢复如图4所示的自由状态，使钳头组件恢复正常水平状态。当钳头预偏转角度与上述方向相反时，踩踏踏板的另一侧，驱动钳头组件绕钳头支撑轴向另一方向预偏转一定的角度，此过程中，钳头组件11带动连接板501等钳头偏转机构绕钳头支撑轴3反方向公转的同时,偏转支承轴504在连接板501的带动下小角度自转,并且连接板501带动偏转支承轴504绕钳头支撑轴3反向公转时,偏转支承轴504带动滑套508及卡套511沿中心轴507向下滑动，直至卡球509卡入下限位槽内，此时钳头偏转机构锁定在该位置，从而锁定钳头预偏转的角度，此时的状态如图6所示。当钳头组件1完成旋扣工作后，需解除钳头的偏转锁定时，只需用力下压内压套506上端复踏板512，内压套506沿中心管507向下压缩弹簧510，当内压套506的内凹槽上边缘与卡球509接触时，将卡球509从下限位槽507A中推出，内压套506在弹簧反弹力的作用下带动卡球509恢复如图4所示的自由状态。