CN100562406C - 手钳 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种手钳。该手钳包括多个环节，各环节均包括多个钢板，所述环节通过将各钢板在钢板端部交错而相互连接，并分别通过柱形钢销固定该相互连接，在两个或更多个所述环节上在周向上径向和轴向地保持可更换夹爪模，一手柄枢接在所述多个环节的自由端，并包括一操纵杆头部，远离所述手柄的环节具有跟部，该跟部适于与所述操纵杆头部接合以包围工件，所述手柄的操作使得所述头部操纵所述跟部以推动所述夹爪模与所述工件夹紧接合，同时向所述工件施加扭转力。

Description

手钳
技术领域
本发明特别应用于采矿、钻岩、钻水井、以及水平钻采业，在这些钻采中，当在从钻孔退出时而旋松钻杆和其它钻具时，遇到的巨大转矩载荷通常会产生相当大的困难。然而，可预期到本发明将有利于其中需要较大的周向力来夹持柱形物体的其它产业。
背景技术
对于钻采业中采用的管道处理工具而言，存在通常称为“管钳”或“套管吊钳”的工具。这些工具中的许多工具是完全自动或半自动的单元，并专用于油气钻采业，它们不在本发明的范围内。更加准确地说，与本发明相关的现有技术工具为“手动钳”、“链条钳”、“Petol钳”、“BV钳”、“Rapspan钳”、“管扳手”、或“斯帝尔逊(Stilson)管子钳”，这些工具的特征在于具有用于允许通过手施加载荷的手柄或操作杆，而且如果这样设计的话，还允许向该操作杆施加机械力。现有技术的工具非常依赖为实现最小的可行重量和最高的可能强度/转矩/承载能力而必须的铸造、锻造、机械加工以及热处理工艺，因为在诸如水井和踏勘移动钻采中，在手动操纵大型工具时，重量是关键性的安全因素。为了向钻管和钻具施加较高转矩的目的，几十年来通常的做法是为这些钻采的作业者配置可调节的管扳手作为标准的装备，该管扳手是通过将手柄切短、将凸耳焊接到切短的手柄上以连接到液压缸而改造的。尽管该工具重量相对轻、而且易于使用，但它是对手动工具的不适当改造，而且尽管这一不安全的惯常做法导致了明文记载的伤害，但该工具还是成为业界所接受的标准。这些种类的破坏在组成部件(故障或是过载)突然失效且工具飞散而对在其路径上的任何物体都会造成严重损坏时没有预兆。美国专利6119558寻求通过添加安全装置从而在这样失效的情况下使这些损坏最小。
一种公知而著名的工具是由Petol工具公司(Petol Tool Co.)生产的，但是这一工具在其对于手工操作的麻烦、严重依赖昂贵的制造技术的方面也不是没有问题。
美国专利5957010寻求通过以较低的成本制造轻一些而强度相同的工具而缓和Petol扳手的不利方面。尽管在一定程度上实现了这一点，但是在当今一直关注成本的环境下，Petol扳手仍然被认为是昂贵的工具，这主要是由于在其制造中所需的大量机械加工。
发明内容
本发明在一个方面中涉及一种手钳，该手钳包括多个环节，各环节均包括多个钢板，所述环节通过将各钢板在钢板端部交错而相互连接，并分别通过柱形钢销固定该相互连接，在两个或更多个所述环节上在周向上径向和轴向地保持可更换夹爪模，一手柄枢接在所述多个环节的自由端，并包括一操纵杆头部，远离所述手柄的环节具有跟部，该跟部适于与所述操纵杆头部接合以包围工件，所述手柄的操作使得所述头部操纵所述跟部以推动所述夹爪模与所述工件夹紧接合，同时向所述工件施加扭转力。
本发明在另一个方面中涉及：
一种工具的制造方法，该工具设计成用于手动致动或机械/液压力致动柱形管和类似物体，以及
一种工具，该工具设计成用于手动致动或机械/液压力致动，并为具有可更换夹爪和轴向保持所述夹爪的装置的、呈多层/层压构造的多铰接手钳，
该工具具有：
包括操纵杆2和头部3的手柄组件1。所述操纵杆的端部具有孔4，该孔4用于方便地连接通常为液压缸的机械力装置。该头部的端部具有孔5，该孔5适于定位成枢轴点，机械效益绕该点施加到所述工具上。工具的下一部件为在每个端部都具有孔5的多层钢环节6，该多层钢环节6的内弯曲边缘形成弧7，所述多层钢环节6的一端通过钢销8保持到所述手柄组件的所述头部的端部上，从而形成多铰接工具的第一铰接点。其后的部件9、10、11以相同的方式彼此连接。最后的部件11在一个端部具有孔，用于连接到前一部件上，而所述部件11的另一端部具有跟部12，该跟部成形为与头部3适当接合。可以有多于一个的能接合头部的这种跟部，例如在物体的直径小于所述工具的正常范围时，另一跟部将与头部接合，从而向所述较小的直径施加夹持和扭转力。参照图3，也可通过改造多层钢环节6、9、10、11中的至少一个部件以结合至少一个另外的连接或枢轴点17，而增加所述工具的夹持范围。所述另外的枢轴点可以是需要取出钢销以对准新孔而重新装配所述销的孔，也可以是不需要取出所述钢销的钩状闩锁结构。
所述工具可按实际需要而包括一些这样的层。
在应用中，每个铰接部件将包围工件的一部分外周，使得所述头部与所述跟部接触，施加到所述操作杆上的载荷将工具的外周压缩力连同正施加的扭转力一起施加到工件上。
夹爪：公知大多数夹持工具具有某种类型的突出、粗糙的或锯齿状的表面，该表面或者是主体部的一体部分、或者是可更换部件、施加的涂层，通过机械手段、焊接、铜焊等装配或固定。
一些设计成用于旋转接合的夹持工具仅依赖于摩擦阻力，而不具有任何明显可见的夹持附属部分。
可以想到所有夹持表面的公知方法都可应用到本发明人的工具上，然而，本发明人已经开发了专用的可更换夹爪，所述可更换夹爪通过所述工具部分中的鸠尾状切除部和所述夹爪上对应的有角鸠尾形状而在旋转中被周向地保持。
然而在轴向平面内，防止夹爪掉下的夹爪插入件的保持力是变化的。
与本申请的具有可取出/可更换夹爪的多层钢板构造不同，呈实体构造的现有技术工具具有作为轴向保持件的焊接或螺栓连接的小钢板、干涉配合保持销、以及保持在工具主体内的反钻孔中的弹簧加载的钢销，该反钻孔是内凹的、插入夹爪，并且弹簧迫使销进入到夹爪中的对应孔中，从而防止夹爪轴向掉出工具主体。
借助于本工具的简单多层设计，通过夹爪体中的螺纹孔实现了本发明中的轴向保持力。参照图2描述将夹爪组装到工具上：将夹爪15插入到工具的相应鸠尾14中。现在夹爪被径向保持，但是在工具位于水平平面内的情况下，夹爪将可自由轴向掉出。但因为工具呈多层板构造，从而在板之间存在与板厚对应的间隙。在与夹爪中的上述螺纹孔对应的适当间隙中插入有保持件16，该保持件16理想的为具有合适长度的埋头螺钉，其具有与间隙尺寸相似的直径，并与夹爪内的螺纹尺寸相匹配。将保持件旋入到夹爪背部中足够远，从而不使夹爪齿突出，但是使夹爪的后部突出以将其限制在板之间的间隙中，从而简单而有效地轴向定位了夹爪。保持件16还可从夹爪15的正面或夹持表面插入。
这样的方法允许快速而简单地安装和更换夹爪。
更换的夹爪可以具有相同或不同的厚度，从而扩大了工具夹持大范围直径的范围。
总而言之：本发明人的权利要求涉及设计方式、制造方法、以及由于该设计和构造而产生的超过相似应用的现有技术工具的优点。这一设计和制造方法的一些优点为：
制造所需的设备成本低。
设计更改无需再加工，即通过对附图进行比例缩放和切割成形体就能快速而简单地制成为不同尺寸。
可改变工具的强度，即，工具可由较薄的板构成，从而为了易于操作的目的或者为了轻型应用而减轻重量。可选的是，它可以由较厚的或较高等级的板制成，以用于最重型的应用，甚至可以增加或减少板的数量以改变强度和重量。
该制造方法可应用到具有相似用途的现有技术工具中，而且在将现有技术工具重新构造成本发明人的设计和制造方式中，具有显著的成本和重量优点，而不损失强度。
这一工具的钢板构造不象现有技术工具(现有技术工具是铸造、锻造、然后热处理的构造)那样易于在载荷的作用下产生猛烈的破坏。这些种类的破坏在组成部件(故障或是过载)突然失效且工具飞散而对在其路径上的任何物体都会造成严重损坏时没有预兆。相反地是，钢板在过载的情况下将会由于其可拉伸特性而弯曲和褶曲，从而释放施加到工具上的转矩载荷力的被压抑能量。
附图说明
图1为在组装状态下的各部件的正视图，示出了头部3和跟部12的被限定在多层钢环节6的至少两层之间的通常被遮住的接触点13。在该视图中可以看到随后定位夹爪15的鸠尾切除部14。
图2示出了处于水平面内的本发明优选实施例，其安装有夹爪15和保持件16。
沿逆时针方向施加到操作杆2上的载荷将使手柄组件1绕其枢转销8枢转以在13处施加夹紧力，从而夹持和旋转工件，该手柄组件1包括操作杆2和头部3的组合。
图3为本发明实施例的没有装配夹爪的正视图，该实施例通过对多层钢环节6、9、10、11中的至少一个部件的改造以结合至少一个另外的连接点17而允许更大的调节范围。
图4为了说明和清楚的目的提供了本发明优选实施例的照片。
这里已经清楚地描述了本发明的范围和界限，本领域内技术人员在不偏离固有的界限和范围的情况下可进行改变，而且认为包括任何这样的改变和修改。

Claims (8)

1、一种手钳，该手钳包括多个环节，各环节均包括多个钢板，所述环节通过将各钢板在钢板端部交错而相互连接，并分别通过柱形钢销固定该相互连接，在两个或更多个所述环节上在周向上径向和轴向地保持可更换夹爪模，一手柄枢接在所述多个环节的自由端，并包括一操纵杆头部，远离所述手柄的环节具有跟部，该跟部适于与所述操纵杆头部接合以包围工件，所述手柄的操作使得所述头部操纵所述跟部以推动所述夹爪模与所述工件夹紧接合，同时向所述工件施加扭转力。
2、根据权利要求1所述的手钳，其中，具有所述夹爪模的各所述环节具有多个钢板，各板具有一体的鸠尾切除部，用于插入及径向保持所述夹爪模的相应的鸠尾安装部。
3、根据权利要求2所述的手钳，其中，所述夹爪模具有径向螺纹通孔，以接收在所述板之间延伸、用于轴向保持所述夹爪模的螺纹销。
4、根据权利要求1所述的手钳，其中所述夹爪模的工件接触表面设有夹持附属部分。
5、根据权利要求1所述的手钳，其中所述夹爪模根据工件的直径从不同厚度的夹爪模中选择。
6、根据权利要求1所述的手钳，其中，所述手柄为通过焊接而形成刚性整体的多板构造，并通过各板之间的交错而枢接到所述多个环节的自由端，并通过柱形钢销枢轴保持。
7、根据权利要求1所述的手钳，其中所述环节设有多个孔，从而为所述柱形钢销提供多个可选择的位置，因而针对各种管的尺寸提供了调节。
8、根据权利要求1所述的手钳，其中所述手柄设有用于液压缸的安装点。
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