CN100593070C - 动力钳 - Google Patents
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Abstract
一种在例如众所周知的石油生产钻探大地时安装和拆卸管道的过程中使用的动力钳，该动力钳包括驱动环(30)和至少一个夹持装置(40)，其中所设置的夹持装置(40)夹紧管线(20)，该动力钳(2)配备用于绕管线(20)的纵向轴转动夹持装置(40)的驱动机构(32，34)，夹持装置(40)通过围绕驱动环(30)的旋转环(60)与流体提供源连通。
Description
技术领域
本发明涉及一种动力钳。更具体地，本发明涉及一种没有径向开口的动力钳，该动力钳尤其适合于例如在众所周知的石油生产钻探大地时安装管道的过程中使用。该动力钳具有围绕钳体的旋转连接器，当动力钳绕管子的纵向轴转动时，该旋转连接器用于将来自外部压力流体源的压力流体传输到钳体。
背景技术
除了石油生产以外，已知动力钳还可用于向和钻削机相关联的管线安装管道以及将其从中拆除。在通常使用的机械管道钳中，拧上或拧下管接头以后，机械管道钳基本上水平地从管线移开，该管线位于钻削机的钻削中心。
该方法依赖于具有径向开口的动力钳，由此当动力钳从管线移走时才能在水平的平面中移位。
很明显，在必须能够绕管子的纵向轴转动的动力钳中具有这种类型的径向开口使动力钳的结构复杂化。该开口显著削弱了管道周围的结构强度。结果，为了适应在动力钳和管线之间传输的相对大的力，结构必须加强。当使用动力钳时，关闭该径向开口要求相对复杂的机械装置，在很多情况下还在该开口的各个侧面之间传递力。
发明内容
本发明的目的是克服或减小先有技术的至少一个缺点。
根据本发明，通过下文的叙述和附后的权利要求书中阐明的特征就能够达到该目的。
根据本发明，动力钳配备一个围绕钻削中心的垂直中心轴的不可分割的驱动环。该驱动环具有相对大的内径，以便允许例如外径比管线大得多的钻削工具穿过该动力钳移动。
驱动环可转动地支撑在动力钳外壳中并且最好以其本身已知的方式由至少一个液压动力机驱动。
在驱动环中设置至少一个由压力流体驱动的可径向移位的夹持装置(夹钳)。最好多个夹钳以两组分布在管道的周围。每组夹钳可移动地附接到驱动环，并被设置成允许其由于例如保养或者大物体穿过该动力钳的移动而提升到驱动环外。
来自压力流体系统的压力流体通过密封地围绕驱动环的旋转连接器传递到夹钳的流体液压缸。旋转连接器的旋转环相对于动力钳外壳静止不动。
夹钳处于相对于管线被缩进的不活动位置，除了别的优点之外，最大的有利之处是能防止钻削期间在管线和夹钳之间发生火花。因此，在优选实施例中，旋转连接器配备与流体液压缸的正侧连通的第一通道，与流体液压缸的负侧连通的第二通道以及排流管道。
最好与管道相邻的夹钳的各个部分具有可更换的夹具。夹具装置可以制造成不同的形状和尺寸，使其适合于所涉及的管道的尺寸以及该夹具和管线之间的咬合所要求的几何形状。本发明允许所述夹钳相对于管线相当程度地往回移动。
在优选实施例中，动力钳在带有下面的备用钳的连接组件中构成上安装钳。该连接组件通过垂直引导件连接到可水平移位的机架，使连接组件从钻削中心移开。
动力钳和备用钳的高度可人工调节，以便在管道的拧入和拧出期间补偿管道的相对轴向位移，以及为了能够在上下两钳之间进行操作。为了在绞精密螺纹时吸收重量，最好在动力钳和备用钳之间设置重量补偿圆柱体。
最好在动力钳和备用钳之间设置钻削流体的收集装置。该收集装置连接到泥浆出口。
最好备用钳能在下侧配备横向提升装置，使其能够提升例如滑动转盘等。
与先有技术相比，安装和拆卸管道花费的时间将减少，因为不再需要花费在将动力钳移动到钻削中心和从该中心移走的时间。本动力钳相对简单的结构导致经提高的可靠性和更低的维护成本。
通过使用该动力钳而进行所有的旋转和力量操作，因此不需要使用所谓单独的旋转器。
本动力钳结构紧凑并且在管线的纵向方向不需要大量空间。因此非常适合于建造用于管道螺纹的清洁和润滑设备。
附图说明
下文将参考附图叙述优选实施例的非限制性实例，附图中：
图1是动力钳的连接组件的透视图，图中为了说明的目的移走了一组夹钳，以及在可水平移位的机架上的备用钳，该连接组件已经移动到其上面的位置；
图2显示与图1相同的连接组件，但图中该组件处于其下面的位置；
图3是较大比例的盖被去除的动力钳的透视图；
图4显示取自图3的III-III线的截面图；
图5是较大比例的盖和夹钳组被去除的备用钳的透视图；
图6显示与图1相同的连接组件，但图中备用钳相对于动力钳稍许向下移动；和
图7是钻削流体收集装置的示意图。
具体实施方式
附图中，参考数字1表示动力钳2和备用钳4的连接组件，动力钳2和备用钳4位于钻削机6上并与钻削机6的钻削中心8同轴。组件1以可垂直移位的方式连接到两个引导柱10上，该两个引导柱10设置成相对于钻削中心8在钻削中心8的径向互相相对。
引导柱10连接到机架12，机架12通过轮子14和液压动力机(未显示)能在连接到钻机6的导轨16上移位。
因此，在操作位置，组件1直接位于钻机6的滑动转盘18上方，管线20向上穿过滑动转盘18突出并继续向上穿过组件1。管线20由通过螺纹连接到一起的管段22构成。
如图3和4所示，动力钳1包括动力钳外壳24，动力钳外壳24配备相应于引导柱10的通孔26和通过轴承环28连接的不可分割的驱动环30。轴承环28具有带齿环32，带齿环32与液压动力机34上的齿轮(未显示)啮合。带齿环32通过螺纹-螺栓-连接件(未显示)连接到驱动环30。因此液压动力机34设置成绕钻削中心8转动驱动环30，在机械上，两个液压动力机34最好设置在驱动环30的径向相对的两侧。
所设置的盖36用于覆盖动力钳外壳24。
两组弯月形的夹钳38设置在驱动环30中并与驱动环30共同转动。为了说明的目的，图中仅显示了一组夹钳。
每组夹钳38通常配备三个绕钻削中心8分布的夹钳40。夹钳40包括配备三个垂直成行排列的缸筒44的缸体42。在每个缸筒44中有相应的可轴向移动的活塞46，活塞46通过活塞环48密封地抵靠缸筒44。后活塞环50防止压力流体在活塞46和缸筒44之间从活塞46的后端流出。
活塞通过各自的螺纹-螺栓-连接件54可移动地附接到夹钳组38的外壳52。
在缸体42的面对钻削中心8的一部分上设置夹具56。夹具56可以通过楔形榫槽或螺纹-螺栓-连接件(未显示)连接到缸体42。
驱动环30的周围设置通过旋转圈58密封的旋转环60。旋转环60相对于动力钳外壳24静止不动。旋转环60具有通过第一流体连接器64与活塞46的正侧连通的第一通道62，通过第二流体连接器68与活塞46的负侧连通的第二通道66，以及另外的通道70。从而缸筒44和活塞46成对活动。
旋转环60，旋转圈58和驱动环30一起形成旋转连接件。
备用钳4包括带有相应于引导柱10的引导器76的备用钳外壳74和用于两组夹钳(图中未显示)的保持器环46。在引导器76处有齿轮78，该齿轮78与各自的引导柱10的齿条80啮合，如图1和2所示。
独立的液压动力机82通过齿轮84驱动齿轮78。
一对液压缸86设置来调节动力钳2和备用钳4之间的垂直距离。
收集装置包括如图6所示的收集软管90。收集软管90设置成在动力钳2和备用钳4之间密封。
收集装置通过管道96通向真空柜98，如图7所示。真空柜98以其本身已知的方式通过使用阀门100和真空泵102充放气。
当管段22连接到管线20时，组件1通过液压动力机82，齿轮84，齿轮78和齿条80沿引导柱10垂直移位，直至备用钳4以已知的方式与管线20的上套节部(未显示)相一致。备用钳4和动力钳2之间的垂直距离调节成使夹具56与管段22的下套节部相一致。
夹钳40通过流向旋转环60中的第一通道62并继续通过第一流体连接器64流向活塞46的正侧的压力流体向管道移动一定的长度，活塞46负侧剩余的流体通过第二流体连接器68和第二通道66流回到液压单元(未显示)。
然后，当液压动力机34绕钻削中心8转动驱动环30和夹钳组38时，夹具56夹紧其各自的管道部分，同时通过旋转环60向活塞46的正侧施加恒定的压力。
动力钳2朝向备用钳4向下移位，此时开始进行顺螺纹拧进管段。
当达到所需要的张紧力矩之后，驱动环30的转动停止。夹钳40通过经由旋转环60传递到活塞46的负侧的压力流体从管线20缩回。
因此，连接组件1从管线20分离，如果需要再移位到其下面的位置，如图2所示。
当管段22将要从管线20拆除时，操作以与上述相似的方式进行。收集软管90收集在管段22中存在的当该管段22拆下时流出的钻削流体。所收集的流体经由管道96流向真空柜98。
当外径比管线20更大的钻削工具或其他物体将要穿过组件1移位时，夹具56可容易地从其各自的夹钳40上拆除，或者夹钳组38可被提升到驱动环30外。
Claims (7)
1.一种在安装和拆卸管道的过程中使用的动力钳，该动力钳包括驱动环(30)和至少一个夹持装置(40)，其中所设置的夹持装置(40)夹紧管线(20)，该动力钳(2)配备用于绕管线(20)的纵向轴转动夹持装置(40)的驱动机构(32，34)，其特征在于，夹持装置(40)通过围绕驱动环(30)的旋转环(60)与流体提供源连通，并且在夹钳组(38)中聚集多个夹持装置(40)，该夹钳组可从驱动环(30)中拆除；
夹持装置(40)由夹钳构成，夹钳(40)在缸筒(44)中至少配备一个活塞(46)，该活塞(46)通过围绕驱动环(30)的旋转环(60)与流体提供源连通；
缸筒(44)和活塞(46)成对活动，其中活塞(46)的正侧与旋转环(60)中的第一通道(62)连通，活塞(46)的负侧与旋转环(60)中的第二通道连通。
2.如权利要求1所述的动力钳(2)，其特征在于，驱动环(30)不可分割。
3.如权利要求1所述的动力钳(2)，其特征在于，夹钳(40)的夹紧部分包括可拆除的夹具(56)。
4.如权利要求1所述的动力钳(2)，其特征在于，动力钳(2)形成带有备用钳(4)的连接组件(1)。
5.如权利要求4所述的动力钳(2)，其特征在于，动力钳(2)与备用钳(4)一起能沿至少两个引导柱(10)垂直移位。
6.如权利要求5所述的动力钳(2)，其特征在于，引导柱(10)设置在管线(20)的径向相对的两侧。
7.如权利要求4所述的动力钳(2)，其特征在于，动力钳(2)和备用钳(4)之间的间隔由收集软管(90)遮蔽。
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