CN102007263A - 具有开口面的杆旋拧器 - Google Patents

Abstract

具有开口面的杆旋拧装置，用于安装和/或拆开螺纹钻杆与螺纹钻杆之间的连接。该杆旋拧装置包括带有开口面的传动齿轮。传动齿轮还结合复数个传动销。该杆旋拧装置包括带有开口面的进给组件，该开口面用于接纳并绕钻杆转动。进给组件包括复数个啮合凸沿体，啮合凸沿体被传动销接合并绕传动销转动。传动齿轮被设置成相对于进给组件转动，使得所述传动销接合并转动啮合凸沿体。

Description

具有开口面的杆旋拧器

技术领域

本公开内容通常涉及到在两个相邻钻探部件，例如钻杆，之间安装或拆开螺纹连接的一种工具。

背景技术

钻探机械设备常常用于对各种地层进行钻孔。这样的钻探机械设备常常包括钻头头部，其被装配到一个基本垂直的导向架。钻探机械设备包含着机械机构和装置，它们能够沿导向架的至少一个部分移动钻头头部。钻头头部包括接纳和接合钻杆或钻管上端的机械机构。常规的钻探方式包括利用带有螺纹端的管件的专门长度，通常涉及到钻杆之类。这些钻杆通过端口螺纹旋接在一起以形成管件的一个连续长度，有时涉及到钻棒柱或钻杆柱。连接到钻头头部的钻杆柱的端部涉及到插头端或插座端之类。钻杆柱在其与插座端对应的另一端还包括切削头或其他装置，涉及到钻杆柱的钻削端或销子端之类。钻杆柱包括多个钻杆，每一钻杆具有一个短于钻架有效长度的长度。将钻杆的两个长度旋接在一起常常涉及到安装接头之类，而将两个杆旋开又常常涉及到拆开接头之类。

钻头头部能够施加一个力于钻杆或管，该力顺序传送到钻杆柱。如果所施加的力是一个转动力，钻头头部就能够因此导致钻杆柱在钻孔内转动。钻杆柱的转动能够包括切削头的相应转动，依序能够产生切削动作。由钻头头部施加的力也能够包括一个轴向力，该轴向力能够沿钻杆柱传送以有助于突进地层。

在常规的钻杆柱中，钻杆的插头端连接于钻头头部，而钻杆的钻削端连接于钻杆柱中下一个钻杆的插座端等等。在钻探过程中，钻头头部典型地从钻架的上部位置运行直到钻头头部接近钻架的低端。一旦钻头头部到达低端，一个夹具或其他装置被用于将钻杆柱维持在钻架的相关位置。然后一个拆卸工具能够用于在钻杆柱和钻头头部之间拆开接头。然后通过钻头头部的反向转动使钻头头部与钻杆柱脱离。钻头头部然后被举升到钻架的上端以备接纳另一个钻杆。然后沿着钻架中心线确定位置给一个钻杆的新长度，钻头头部转而以厂商规定的扭矩连接着一个新的钻杆。然后钻头头部降低以至于钻杆的钻削端(阳)能够接合于钻杆柱的阴端，新的钻杆被转动到外露钻杆的顶部，以便精确地安装接头。转动新的接头直到达到厂商规定的扭矩。一个拆卸工具也能够用于安装这新接头的程序。这个过程随钻孔的钻探继续进行而不断重复，直到达到想要的深度。在达到想要的深度后，或着钻削头磨损而需要更换，钻杆的长度必须从钻孔取出。

为了移动钻杆的长度，在钻杆柱和位于钻探机械设备中钻架下端的钻头头部之间的接头下面使用一个夹子。又一次，一个拆卸工具能够用于在钻杆柱和钻头头部之间拆开接头。一旦钻头头部与钻杆柱脱离，一个举升装置能够用于举升钻杆柱，直到一个完整长度的钻杆从钻孔里面露出来为止。然后从一个将要拆开的露出的下面接头以下夹住钻杆柱。该露出的下面接头能够被拆开，而钻杆通过举升装置或其他在钻探机械设备上的特定杆处理工具移开。

传统上许多工具用于安装和拆开螺纹钻杆接头，如以上讨论的。常规的方法包括手动工具的使用，例如扳手，附带有液压气缸的改进的手持工具。一个另外的常规的方法包括一个杆旋拧器的使用。杆旋拧器是一种装置，其通常被用于固定钻探机械设备的钻架和从钻架中心穿过的钻杆柱。杆旋拧器包括一个马达和用于啮合并转动钻杆外表面的机构，以便安装和拆开接头。据此，一种杆旋拧器能够啮合和转动定位于接头之上的钻杆，与此同时一个定位于接头之下的较低的钻杆或钻杆柱使用一个脚踏夹子或其他类似的夹紧装置将其夹住。

常规的杆旋拧器通常不能有选择性地在需要时接合钻杆柱，而在不使用时退回。这起因于如下事实，钻杆柱典型地穿过常规的杆旋拧器的中心，因此需要预先拆开钻杆柱接头以接合或退出杆旋拧器。常规的杆旋拧器通常留在适当的位置，同时钻杆柱正被移开或返回到钻孔。同样地，钻杆柱被拉入或进入杆旋拧器的中心，直到所需要的杆的长度从孔中移出为止，其可能不便甚至干扰钻探过程而限制杆旋拧器的使用。在用于啮合和转动钻杆以安装和拆开接头的杆旋拧器中使用的规的机构也存在不足。

在此要求权利的主题不限于解决任何缺陷的实例或仅用于以上描述的环境中。更正确地说，这个背景只是用来说明一个例举的技术领域，于此被描述的实例能够被应用。

发明内容

本公开内容涉及具有开口面的杆旋拧装置，系统，和方法，用于安装和拆开螺纹钻杆与螺纹钻杆之间的连接。具体说，具有开口面的杆旋拧装置能够考虑到对钻杆柱选择性的接合和分开以如愿安装和拆开钻杆接头。例如，杆旋拧装置的开口面让其搁置在一个空闲位置，然后有选择性地用其与一个钻杆柱接合，以在有必要时安装或拆开一个接头，然后在不使用时方便地退回。因为杆旋拧装置能够在整个钻探步骤中不与钻杆柱接合，杆旋拧装置的耐用性和维护性能够得以改良。另外，安装和拆开接头的步骤，以及加入钻杆到钻杆柱或从钻杆柱移出钻杆的步骤，能够更快速，更简便，也更有效率。

在一个例举的实例中，一种具有开口面的杆旋拧装置包括传动齿轮，该传动齿轮包括用于接纳和绕钻杆转动的开口面。另外，杆旋拧装置包括复数个结合于传动齿轮的传动销。杆旋拧装置还包括具有开口面的进给组件，该进给组件包括复数个啮合凸沿体，该啮合凸沿体配置为被传动销接合。

在还有的实例中，一个例举的钻架包括支持结构。一个具有开口面的杆旋拧装置被结合到支持结构。具有开口面的杆旋拧装置能够被配置为安装和拆开螺纹钻杆与螺纹钻杆之间的连接。具体地说，具有开口面的杆旋拧装置包括箱体，该箱体具有接纳钻杆的开口面。箱体还容纳有齿轮系统和进给组件。例如，齿轮系统包括具有开口面的传动齿轮，该开口面用于接纳和绕钻杆转动。另外，齿轮系统还包括数个传动销，该传动销被配置为接合和转动进给组件。接下来，进给组件包括复数个啮合凸沿体，该啮合凸沿体被配置为当被传动销接合时啮合并转动钻杆。最后，一个夹紧装置被结合到支持结构并被配置为有选择性地夹住钻杆柱。

在还有的实例中，根据本公开内容一个例举的钻探机械设备包括结合到钻架的基础结构。一个具有开口面的杆旋拧装置被结合到基础结构或钻架上，并被配置为安装和拆开螺纹钻杆与螺纹钻杆之间的连接。具体地说，具有开口面的杆旋拧装置包括齿轮系统和进给组件。在一个实例中，齿轮系统包括具有开口面的传动齿轮，该开口面用于接纳和绕钻杆转动，以及结合到传动齿轮的复数个传动销，该传动销被配置为接合和转动进给组件。进给组件包括用于接纳和绕钻杆转动的开口面，还包括复数个啮合凸沿体，该啮合凸沿体被配置为当被传动销接合时啮合并转动钻杆。

本公开内容中的这些和其他的实例将因以下描述和附加的权利要求书而变得更为显然，或者通过随后说明的公开内容实行而被理解。

附图说明

为了进一步说明本公开内容中以上和其他的实例，将参考其中被例举在附图中的详细的实例作出更加具体的描述。应当意识到，这些图仅仅描述典型的例子，其并不因此被认为是公开内容范围的限定。例子将通过附加特征得到描述和解释，并通过以下附图加以说明：

图1是根据本公开内容实施的一个例举的钻探机械设备透视图，其包括一个钻架和一个具有开口面的杆旋拧装置。

图2是根据本公开内容实施的图1例举的钻架透视图，其包括一个具有开口面的杆旋拧装置。

图3是根据本公开内容实施的一个例举的具有开口面的杆旋拧装置的钻架透视图。

图4是根据本公开内容实施的图3例举的具有开口面的杆旋拧装置中多种内置部件的透视图。

图5是根据本公开内容实施的图3例举的具有开口面的杆旋拧装置中进给组件和传动齿轮的分解图。

图6是根据本公开内容实施的图3例举的具有开口面的杆旋拧装置中多种内置部件的透视图。

图7是根据本公开内容实施的图3例举的具有开口面的杆旋拧装置中多种内置部件的示意顶视图。

图8是一个例举的磁体和装配板系统的示意图。

图9是根据本公开内容实施的图3例举的具有开口面的杆旋拧装置中元件分解图。

图10是根据本公开内容实施的具有开口面的杆旋拧装置中附加例举的进给组件。

图11是根据本公开内容实施中附加例举的具有开口面的杆旋拧装置。

图12是根据本公开内容实施中进一步例举的具有开口面的杆旋拧装置分解图。

图13是根据本公开内容实施的图12例举的具有开口面的杆旋拧装置中多种部件。

图14是根据本公开内容实施例举的传动销。

图15是根据本公开内容实施中又进一步例举的具有开口面的杆旋拧装置。

具体实施方式

本公开内容包括系统，方法，和用于安装和/或拆开钻杆与钻杆之间的接头的装置。具体地说，本公开内容包括一种具有开口面的钻杆旋拧装置，以及相应的系统和方法。具有开口面的杆旋拧装置能够考虑到对钻杆柱选择性的接合和分开以如愿安装或拆开钻杆接头。例如，杆旋拧装置的开口面让其搁置在一个空闲位置，然后有选择性地用其与一个钻杆柱接合，当必要时；然后当不需要时退回。另外，安装和拆开接头的步骤，以及加入钻杆到钻杆柱或从钻杆柱移出钻杆的步骤，能够更快速，更简便，更安全，也更有效率。

现在对图作出说明，附图表示本公开内容中多种例举的实例。例如，图1表示根据本公开内容实施的一个例举的钻探机械设备100。具体地说，钻探机械设备100包括支持钻架110的基础结构105。在一个实例中，基础结构105能够被移动以有助于钻探机械设备100的运输。例如，基础结构105被结合有复数个轮轴和轮子或复数个导轨以有助于钻探机械设备100的移动。

如表示的，钻架110处于一个基本水平的位置。但是，一旦钻探机械设备100定位于开始钻探过程，钻探机械设备100能够举升钻架110到任何期望的角度以进行钻孔。在一个例举的实例中，被定位的钻架110的角度能够包括一个从正好垂直线或0°附近到45°角度的幅度。一个杆旋拧装置200被直接结合到钻架110，被直接结合到钻探机械设备100的基础结构105，或被结合到一个与钻探机械设备100或钻架110m相关联的杆处理装置。在一个进一步实例中，杆旋拧装置200能够用于钻探进行期间，以便有选择性地与钻杆柱接合和分开，从而安装和/或拆开钻杆接头。

现在对图2作出说明，其表示图1例举中钻架的竖立图，包括根据本公开内容实施中与之联合的杆旋拧装置。在表示的例子中，钻架110包括一个支持结构115，其支持多种加入到钻架110的部件，包括一个钻头头部120，杆旋拧装置200，和一个夹紧装置130。具体地说，支持结构115包括配置的多种框架元件，以在钻探过程期间对钻探部件给予支持和/或引导。

在一个实例中，钻架110的支持结构115被设置成能够在第一长度和大于第一长度的第二长度之间延伸和收缩。例如，支持结构115被设置成能够移动到一个较低的第一长度有助于钻架的运输，然后移动到第二长度，那时在适当的位置钻探，从而延伸钻架110的有效长度，由此在钻探过程期间，增加了适用更长钻杆的能力。在一个实例中，第二长度等于或大于第一长度的两倍。

如述及的，在一个实例中，支持结构115能够结合并支持一个钻头头部120。具体地说，当钻头头部在支持结构115的高端115a和低端115b之间转换时，支持结构115能够支持钻头头部120。图2表示带有钻头头部120的钻架110，钻头头部位于支持结构115的低端115b附近。

在一个进一步实例中，钻头头部120能够有效地与包含任何数量钻杆的钻杆柱相连结。钻头头部120包括配合特征以便在钻杆的高端或头部接合相应的配合特征。在至少一个例举的实例中，钻头头部120包括凸起特征，例如外螺纹，而钻杆的插孔端或头部包括凹入特征，例如内螺纹，用于与钻头头部120的外螺纹相连接。据此，在至少一个例子中，一根钻杆的插孔端能够被转动到与钻头头部120接合。钻杆的钻头端或销端包括凸起特征，例如外螺纹，如此这般数根钻杆能够连结一起以形成钻杆柱。

一个钻头能够有效地连结于钻杆柱的下部或销端。在一个例举的实例中，钻头头部120施加作用力给钻杆柱，作用力至少部分地被传送到钻头，从而使得钻头和钻杆柱往前穿过地层。施加给钻杆柱的作用力包括，但不限于，转动力，轴向力，冲击力，和/或振动力以及力的任何组合。为说明的便利，下面的例子将讨论钻头头部的大体情况，钻头头部被设置为施加转动力和轴向力给钻杆柱并由此至钻头。为说明的便利，转动力在此被描述成一个顺时针方向转动或一个第一方向转动。

在一个实例中，钻架110和/或钻头头部120也包括机器和/或装置，用以相对于支持结构变换钻头头部120从支持结构115的高端115a到低端115b，反之亦然。例如，在一个实例中，钻架110或钻头头部120包括链驱动器，带驱动器，或螺纹驱动器，以沿支持结构115转换钻头头部120。其结果是，钻头头部120推进钻头和钻杆柱穿透地层。

如上介绍的，图2进一步表示杆旋拧装置结合到钻架110，在夹紧装置130之上，和钻头头部120之下。具体地说，杆旋拧装置200包括一个开口面，该开口面有选择性地接合钻杆或钻杆柱。在一个实例中，开口面面向钻架110之外。但是，杆旋拧装置200可以位于许多位置中的任一个，其开口面朝向或背向钻架110。例如，杆旋拧装置200可以可转动地连结在钻架100的边部，并配置成转动到一个预设的位置。在一个进一步的实例中，杆旋拧装置200能够独立于钻架110并且能够在期望时移动到接合处，而在不使用时从接合处移开。

如上讨论的，钻架110包括一个夹紧装置130，例如一个脚踏夹子，其有效地与支持结构115连结。在通常的钻探操作中，无论是夹紧装置130还是杆旋拧装置200都可以与钻杆柱分开。在钻探操作期间，钻头头部120已经到达支持结构115的低端115b，通过夹紧装置130钻杆柱被夹持在支持结构115的低端115b，钻头头部120可以反转，以在钻头头部120和被夹住的钻杆柱之间拆开接头。例如，夹紧装置130可以施加足够的作用力以减少钻杆柱的转动，同时钻头头部120以逆时针方向转动或第二方向转动，第二方向是与第一方向相反。

钻头头部120可以被举升到支持结构115的高端115a，而钻杆的一个新的长度可以被装载到钻架110中。然后钻头头部120可以被降低到与钻杆新的长度的插孔端接近，并被转动以与钻杆接合。然后钻头头部120可以缓慢降低，直到钻杆的新的长度的销端与被夹紧装置夹住的钻杆柱的插孔端能够接合为止。在这个步骤中，杆旋拧装置200用来接合和钻杆的新的长度，以在钻杆的新的长度与钻杆柱之间和/或在钻杆的新的长度与钻头头部之间安装接头。在一个进一步的实例中，杆旋拧装置200施加一个特定的扭矩给钻杆的新的长度以在接头与钻头头部和/或钻杆柱中达到一个特定的扭矩。

在一项实施中，杆旋拧装置200可以在一个正交于支持结构115的平面上水平延伸以在一个位置接合钻杆的新的长度，该位置恰好在钻杆的新的长度与钻杆柱之间要被安装的接头之上。在接头被安装之后，杆旋拧装置200能够退回到一个分开的位置。

在一个进一步的实例中，杆旋拧装置200可以从一个垂直的，分开的位置，转动到一个水平的，接合的位置。一旦一个接头被如愿安装或拆开，杆旋拧装置200可以从一个水平的，接合的位置，转动到一个垂直的，分开的位置。在一个更进一步的实例中，杆旋拧装置200可以独立于钻架110，还可以设置成滚动，移动，和/或转动到与钻杆接合的位置，并滚动或移动到与钻杆分开。

现在对图3作出说明，其表示根据本公开内容实施中一个例举的杆旋拧装置200。例举的杆旋拧装置200包括一个箱体202和箱盖203，用于将例举的杆旋拧装置200的内置部件归入其中。在表示的例举的实例中，箱体202包括一个开口面208(或通道)，用于接纳/接合例如钻杆之类的长条形构件。在一个进一步的实例中，箱盖203包括一个单独的板形片，或，在一个进一步的实例中，包括复数个形成箱盖203的片。例如箱盖203可以中部开启，以有助于杆旋拧装置200的内置部件的维护而不必移动整个箱盖203或移动其他部件，例如马达204。

图3也表示了连结于箱体202的马达204，马达被设置为用于驱动杆旋拧装置200的内置部件。在一个例举的实例中，马达204是液压马达。在一个进一步的实例中，马达204是电动马达，燃料马达，或其他类似的马达。虽然图3例举的马达204呈现为装配在杆旋拧装置200的顶部，在一个进一步的实例中，马达204可以如愿安装在杆旋拧装置200的任何位置。

如图3中进一步表示的，杆旋拧装置200的箱体202能够将多种内置部件归入其中，包括进给组件210和传动齿轮226。具体地说，进给组件210和传动齿轮226也均包括一个被设置为接纳钻杆的开口面。在至少一个实例中，马达204可以被开动，直到进给组件210的开口面与箱体202的开口面208排列成一行为止。在这个点，因为传动齿轮226的开口面与进给组件210的开口面可能在转动期间没排列成行，因此有必要稍微地倒转马达204，以使传动齿轮226的开口面与箱体202的开口面208也排列成一行。这个位置，如在图3中表示的，可以称其为停放位置。

一旦杆旋拧装置200处于停放位置，杆旋拧装置200就可以进入工作位置，其中杆旋拧装置200接纳和接合钻杆。一旦处于工作位置，马达204就可以有选择性地运转传动齿轮226和进给组件210，以接合并以一个顺时针或逆时针方向转动钻杆。

与对图3的继续说明一起，现在作出对图4的说明，其表示本公开内容中至少一个实例的一个例举的齿轮系统220。在一个实例中，例举的齿轮系统220包括一个小齿轮222，两个中间齿轮224，一个传动齿轮226，和结合于传动齿轮226的复数个传动销228。如表示的，传动齿轮226包括一个开口面和一个中空的中心，以使传动齿轮226能够可释放地接合钻杆并绕钻杆转动。

在一个例举的实例中，马达(即，图3中的204)通过一条主动链驱动传动齿轮226，其中马达204转动小齿轮222，然后小齿轮啮合并转动一对中间齿轮224，依序中间齿轮224啮合并转动传动齿轮226。多个中间齿轮224的使用有助于传动齿轮226的转动而不必顾虑传动齿轮226的开口面。例如，多个中间齿轮224能够被定位致使至少始终有一个中间齿轮224在传动齿轮226转动中与传动齿轮226的齿相啮合，不必顾虑传动齿轮的开口面所带来的在传动齿轮226的间隙。

传动齿轮226包括或被连结有传动销228，传动销用于接合和转动进给组件(即，210，图5)。传动齿轮226还包括一个凹入台227，进给组件(即，210，图3)能够至少部分地安置于凹入台中。

由杆旋拧装置200产生的扭矩可能是马达204扭矩输出与小齿轮222和传动齿轮226之间齿轮减速的一个函数。在一项实施中，由杆旋拧装置200对钻杆施加的扭矩总量被马达204的扭矩输出调节所控制。据此，能够在安装钻杆接头中达到一个规定的所需扭矩。

现在作出对图5的说明，其表示根据本公开内容实施的图1例举的杆旋拧装置200中进给组件210和传动齿轮226的一个分解图。如表示的，进给组件210包括一个顶板212和一个底板214，在此两者之间确定了一个空间。顶板212和底板214通过复数个销子216，215相连接，其中包括中枢销216和/或间隔销215。中枢销216对于复数个啮合凸沿体218来说起到轴的作用。据此，每一个中枢销216都以一端穿过相应的啮合凸沿体连接顶板212，然后以另一端连接底板214。另外，间隔销215能够确保顶板212和底板214的适当的空间，以让啮合凸沿体218绕中枢销216自由地转动。

在一个实例中，传动齿轮226包括一个凹入台227或洞穴以接纳进给组件210的底板214。进给组件210在凹入台227中也可以被设置为相对于传动齿轮226产生转动。据此，随着传动齿轮226相对于进给组件210进行转动，传动销228能够接合于啮合凸沿体218，并使啮合凸沿体218绕中枢销216转动。啮合凸沿体218的转动能够朝向钻杆移动啮合面219和/或啮合元件219a向内，一旦啮合凸沿体218已经与钻杆的外径接合，传动齿轮226，进给组件210，和被接合的钻杆就一起转动。

一个进给组件轴承230也被包括并被放置在凹入台227中，处在传动齿轮226与进给组件210的底板214之间。在一项实施中，进给组件轴承230有助于进给组件210的转动。进给组件轴承230能够使用任何材料制造，该材料将允许进给组件210的底板214在凹入台227内相对于传动齿轮226转动。在一项实施中，进给组件轴承230使用聚合体制造，例如聚乙烯。在一个进一步的实例中，杆旋拧装置200包括一个磨擦元件(即，232，图6)，用于施加一个足够的摩擦力给进给组件210以在传动齿轮226转动时有助于传动齿轮226和进给组件210之间的相对运动，如下讨论更多细节。

如图5所示，啮合凸沿体218包括一个头前部218a，一个喇叭形尾后部218b和缩窄的腰部218c。具体地说，头前部218a界定一个啮合面219用于接合钻杆的外表面。头前部218a进一步包括沿啮合面219分布的啮合元件219a，其中啮合元件219a用于对钻杆的外表面提供啮合。在一项实施中，啮合元件219a包括碳化钨硬质合金嵌入物。在一个进一步的实施中，啮合元件219a包括用于抓住钻杆的外表面的任何齿或锥形点。在一个进一步的实例中，啮合凸沿体218的头前部218a被赋予偏心的形状，致使绕中枢销216转动的啮合凸沿体218产生一个凸轮效果，其中啮合凸沿体218的啮合面219得以伸展以与钻杆接合。

腰部218c和喇叭形尾后部218b被设置成由传动销228接合以使啮合凸沿体218绕中枢销216转动。具体地说，腰部218c和喇叭形尾后部218b能够沿啮合凸沿体218的侧部界定一个或多个缺口以用于接纳传动销228。据此，传动销228可以接合啮合凸沿体218使得啮合凸沿体218绕中枢销216转动至与钻杆接合。依序，一旦啮合凸沿体218与钻杆的外表面接合，整个的进给组件210转动，从而阻止啮合凸沿体218绕中枢销216的任何进一步转动。

在一个实例中，缺口218d位于啮合凸沿体218的每一侧以便于从任一侧接纳传动销228。其结果是，传动销228能够转动啮合凸沿体218以一个顺时针或逆顺时针方向。在一项实施中，缺口218d可以呈弧形和/或折角形。

如进一步表示，每一个啮合凸沿体218的形状可以被赋予对称于一个居中的，垂直的平面，该平面延伸通过尾后部218b的中心和头前部218a的中心。这个对称外形可以让啮合凸沿体218类似地动作，无论是通过以顺时针方向还是以逆时针方向转动传动销228进行接合。据此，啮合凸沿体218能够以不同的转动方向转动钻杆以有选择性地安装和/或拆开钻杆接头。

图5进一步表示复数个传动销228被结合到传动齿轮226。在一项实施中，传动齿轮226被配置为包括给进给组件210的每一个啮合凸沿体218两个传动销228，这样在啮合凸沿体218的每一边都有一个传动销228。传动销228被进一步用于接合和转动啮合凸沿体218。但是，应当意识到，与图5呈现的相比，杆旋拧装置可以包括更多或更少的传动销228，以及更多或更少的啮合凸沿体218。

现在作出对图6的说明，其表示图-5中杆旋拧装置200的内置部件的一个透视图，其中进给组件210在传动齿轮226的顶上被装配到杆旋拧装置200。如图6表示的，在一个实例中，进给组件210能够被设置于传动齿轮226的顶上，这样进给组件210的底板214至少部分地位于传动齿轮226的凹入台227内。在一个进一步的实例中，传动销228可以被设置成与啮合凸沿体218的侧面相对。

图6进一步表示一个磨擦元件232为进给组件210的顶部。磨擦元件232可以被连接在箱盖(即，203，图3)的下面，并能够施加一个摩擦力给进给组件210的顶板212。据此，当马达204开启，传动齿轮226通过如上描述的传动链产生转动，磨擦元件232能够施加一个足够的摩擦力给进给组件210的顶板212，以在传动齿轮226转动时维持进给组件210静止。明确地说，磨擦元件232施加一个摩擦力，其大于底板214和轴承230之间或者轴承230和传动齿轮226之间的摩擦力。其结果是，传动齿轮226继续相对进给组件210转动，直到传动销228进行接触并接合啮合凸沿体218，致使啮合凸沿体218绕中枢销(即，216，图5)转动。接下来，啮合凸沿体218能够绕中枢销(即，216，图5)转动，直到啮合面219和/或啮合元件(即，219a，图5)接触到钻杆的外径。一旦啮合凸沿体218已经与钻杆的外径接合，足够的扭矩能够通过马达204产生以克服由磨擦元件232带来的摩擦力，这样进给组件210和传动齿轮226以一个整体单元转动以转动钻杆。在一个进一步的实例中，磨擦元件232的摩擦力能够有选择性地如愿施加和释放。例如，一个操作者可以选择性地启用磨擦元件232以施加一个摩擦力给进给组件210，然后停用磨擦元件232以从进给组件210释放摩擦力。

现在作出对图7作出说明，其表示图1中例举的杆旋拧装置200的一个示意图，其接合一个钻杆300。具体地说，图7表示了传动齿轮226，传动销228，啮合凸沿体218，底板214，啮合元件219，小齿轮222，和中间齿轮224。图7进一步表示了被杆旋拧装置200接合的钻杆300的中心线234。如上讨论的，马达的启动(即，204，图3)借助中间齿轮224和小齿轮222转动传动齿轮226。由于磨擦元件232的摩擦力，当传动齿轮226转动时，进给组件210能够保持静止，直到传动销228接合啮合凸沿体218。其结果是，啮合凸沿体218能够绕中枢销216转动，但进给组件210以另外的方式保持静止，致使啮合凸沿体218的啮合面219向中心线234移动并与钻杆300接合。一旦啮合凸沿体218接合和抓住钻杆300的外表面，来自磨擦元件232的摩擦力将被克服，从而传动齿轮226，进给组件210，和钻杆300一起转动以在钻杆柱中安装或拆开一个接头。在一个实施中，施加给钻杆300的扭矩能够被控制并被设置成达到一个期望的扭矩，例如一个厂商规定的扭矩。在一个实例中，厂商规定扭矩可能随钻杆300的尺寸规格而变化。杆旋拧装置200可以被设置成适用操作多种尺寸规格的钻杆。在一个例举的实例中，杆旋拧装置200可以被设置成包括设定啮合凸沿体218和开口面208的尺寸规格，以接合小的如B-尺寸规格钻杆和大如P-尺寸规格钻杆。

如图7进一步表示的，为了保持啮合凸沿体218在被传动销228分开时的适当位置，啮合凸沿体218包括一个机构以维持啮合凸沿体218的一个期望的排列。例如，在一个实施中，一个第一磁体217被放置在啮合凸沿体218的上表面，其靠近尾后部218b或腰部218c。一个第二磁体(没被表示)被放置在进给组件210的顶板的底部表面(即，212，图5)，用于吸引第一磁体217以在不被传动销228接合时啮合凸沿体218产生一个期望的排列。在一个进一步的实例中，一个或多个附加的磁体与第一磁体217带有相同的极性，被用于排斥第一磁体217，从不合需要的排列指向需要的排列。

例如，如表示在图8中的，其表示了进给组件210局部示意图，其包括一个啮合凸沿体218的尾后部218b的一个端视图，一个装配板240被连结到进给组件210的顶板214。如呈现在图8中的，复数个磁体242，244，246被结合在装配板240上，并被设置成与啮合凸沿体218排列成行。在一个例举的实例中，装配板240包括一个第二磁体242和一个第三磁体244，它们与结合到啮合凸沿体218中的第一磁体217带有相同的极性。其结果是，第二磁体242和第三磁体244排斥第一磁体217，从不匹配位置248指向适当的匹配位置249。通过向匹配位置249排斥第一磁体217，啮合凸沿体218也可以移动，例如通过转动，进入一个期望的排列中。更进一步，装配板240包括一个第四磁体246，其带有与被结合到啮合凸沿体218的第一磁体217相反的极性，从而用于吸引第一磁体217匹配位置249，因此排列啮合凸沿体218。

因此，再次涉及图7，当杆旋拧装置200被启用，传动销228与啮合凸沿体218接合，并且传动销228的作用力能够克服由磁体217，242，244，246带来的磁力，并使啮合凸沿体218从它们的磁化排列中转移。当传动销228与啮合凸沿体218分开，磁力能够使啮合凸沿体218返回到如图7呈现的它们的磁化排列中，以免阻碍杆旋拧装置200对钻杆的接合和/或释放。在一个进一步的实例中，一个或多个弹簧(没被表示)可以被选用或加入到磁体。具体地说，每一弹簧以其一端连接啮合凸沿体218的一个部分，以其另一端连接进给组件的另一个部分。例如，弹簧可以用于将分开于传动销228的啮合凸沿体218回复到一个期望的排列。据此，当杆旋拧装置200处于停放位置时(被表示在图7)，啮合凸沿体218能够被排列成更容易接纳或释放钻杆300。

现在作出对图9的说明，其表示一个本公开内容中一个例举的杆旋拧装置200的分解图。如表示的，杆旋拧装置200包括一个箱体202，其用于容置并允许一个小齿轮222，中间齿轮224，和传动齿轮226的转动。图9进一步表示与小齿轮222，中间齿轮224，和传动齿轮226相连接的齿轮轴承250a，250b的使用，其有助于齿轮222，224，226的转动运动。在一个实例中，传动销228被结合于传动齿轮226并能接合于进给组件210的啮合凸沿体218。图9进一步表示进给组件轴承230的使用，在此进给组件210与传动齿轮226连接，有助于传动齿轮226相对于进给组件210独立的转动运动。另外，一个磨擦元件232被连结到箱盖203。磨擦元件232用于施加一个摩擦力给进给组件210以限制进给组件210的转动运动，其与传动齿轮226相关，如上已讨论更多细节。如图9表示的，箱盖203被固定于箱体202以包含杆旋拧装置200的内置部件。其表示的杆旋拧装置进一步包括一个马达204，其与小齿轮222机械连接，并结合于箱体202，这样马达204的启动使小齿轮222转动，接下来转动中间齿轮224和传动齿轮226。在一个实例中，齿轮224，226和小齿轮222的转动能够得力于齿轮轴承250a，250b。

现在作出对图10的说明，其表示根据本公开内容中一个附加的实施所例举的进给组件210’的一个进一步实例。例举的这个配置的进给组件210’与之前如上描述的且大部分方面呈现于图1-9中的例举的进给组件210具有功能上的相似，其中与这个配置相关的确定的特征将不被描述，其中那些部件具有以上述及的方式实现的功能，因此组合到对这个附加配置的以下描述中。类似的结构和/或部件被赋予类似的标记数字。

在一个实例中，进给组件210’具有一个喇叭形开口面208’，喇叭形开口有助于钻杆的接合。具体地说，顶板212’和底板214’均包括一带有喇叭形边缘212a’和214a’的开口面。例如，喇叭形边缘212a’，214a’能够提供一个更宽的尺度给开口的口部，以便更容易地接纳钻杆进入进给组件210’。在一个实例中，喇叭形边缘212a’，214a’有助于接合钻杆进入杆旋拧装置(即，200，图3)，即使在进给组件210’，传动齿轮(即，226，图4)和/或杆旋拧装置(即，200，图3)的开口之间有一些没有对准的排列。因此，进给组件210’的喇叭形开口208’能够降低接合钻杆所需的转动的精度要求而不至于牺牲进给组件210’的实用性。

在一个进一步的实例中，进给组件的顶板212’包括一个或多个间隙213’以用于接纳装配板(即，240，图8)，该装配板用于协助维持一个或多个啮合凸沿体(即，218，图5)的排列，更多细节描述如上。

现在对图11作出说明，其表示根据本公开内容中杆旋拧装置200”的一个附加的例举的实例。例举的这个配置的杆旋拧装置200”与之前描述如上的且大部分方面呈现于图1-7和9中的例举的杆旋拧装置200具有功能上的相似，其中与这个配置相关的确定的特征将不被描述，其中那些部件具有以上述及的方式实现的功能，因此组合到对这个附加配置的以下描述中。类似的结构和/或部件被赋予类似的标记数字。

在一个实例中，杆旋拧装置200”包括一个领口280”，其结合于箱体202”。如表示的，杆旋拧装置200”的开口面208”延伸往领口280”，从而有助于接合和/或释放钻杆。在一个实例中，领口280”结合到箱盖203”，其位于杆旋拧装置200”的顶部。在一个进一步的实例中，领口280”可以结合于杆旋拧装置200”的任何位置。在另一个进一步的实例中，复数个领口280”可以使用，例如，在一个实例中，一个领口280”位于杆旋拧装置200”的顶部，并且一个领口280”位于杆旋拧装置200”的底部。

现在作出对图12的说明，其表示根据本公开内容实施中一个附加的例举的杆旋拧装置400的一个分解图。这个配置所例举的杆旋拧装置400与之前如上描述的且大部分方面呈现于图1-7，9和11中的例举的杆旋拧装置200，200”具有功能上的相似，其中与这个配置相关的确定的特征将不被描述，其中那些部件具有以上述及的方式实现的功能，因此组合到对这个附加配置的以下描述中。类似的结构和/或部件被赋予类似的标记数字。

在一个实例中，杆旋拧装置400包括一个箱体402和箱盖403，其至少部分地围护杆旋拧装置400中的一个或多个部件。具体地说，箱体402和箱盖403至少部分地围护一个或多个齿轮轴承450，齿轮轴承有助于转动一个或多个小齿轮422，中间齿轮424，和/或传动齿轮426的转动。传动齿轮426被结合有一个或多个传动销428。例如，传动销428可以安置在传动齿轮426中的一个或多个凹孔内。传动销428也可以用于驱动进给组件410的一个或多个啮合凸沿体418。

进给组件410包括一个顶板412和底板414，其带有被安置其两者之间的一个或多个啮合凸沿体。进给组件410进一步包括一个或多个中枢销，其从顶板412连接到底板414，并且一个或多个啮合凸沿体418绕中枢销转动。进给组件410可以相对于传动齿轮426转动。具体地说，进给组件410可以被安置在传动齿轮426中的凹入台427中，传动齿轮被配置为允许进给组件410相对于传动齿轮426转动。另外，进给组件轴承430被放置在进给组件410和传动齿轮426之间的凹入台427中以有助于进给组件410相对转动。

杆旋拧装置400进一步包括一个制动机构490。具体地说，制动机构490包括一个制动片491和与制动片491有效连接的一个或多个制动卡钳492。制动片491可以连结到进给组件410的顶板412。制动卡钳492可以固定在一个适当的位置，制动片491用于转动和/或以其他方式相对于制动卡钳492移动。例如，制动卡钳492可以连接于箱体402或箱盖403，而制动片491可以被连接到进给组件410的顶板412并随其转动。据此，一个操作者可以启用制动卡钳492以便在期望防止进给组件410转动时防止制动片491和进给组件410的转动。在一个进一步的实例中，操作者可以有选择性地接合和分开制动卡钳492，以便选择把持和释放制动片491和进给组件410。

与对图12的继续说明一起，现在作出对图13的说明，其为以更多细节例举的杆旋拧装置400的多种部件。具体地说，图13是根据本公开内容例举的实施中披露组合的马达404，小齿轮422，中间齿轮424，传动齿轮426，传动销428，进给组件410，和制动机构490。

如呈现的，制动机构490被结合到进给组件410。具体地说，制动片491连接着进给组件410的顶板412。接下来，制动卡钳492连接着一个箱体402或箱盖403或其他部件。制动片491被至少部分地安置在制动卡钳492中，这样制动卡钳492的启用施加一个压力和/或摩擦力给制动片491以防止或阻止制动片491和进给组件410相对于制动卡钳492的运动。据此，启用制动卡钳492能够至少部分地防止制动片491和进给组件410转动。

制动卡钳492和制动片491包括任何种类的材料。例如，制动卡钳492和制动片包括金属，合成物，塑料，其他的类似材料，和/或上述的结合物。另外，制动卡钳可以设置为用若干不同手段中的任何一个激活。例如，操作者可以使用气动，液压，电力，磁力，机械力，其他类似的手段，和/或前述的组合。

一个厂商可以使用任何种类的紧固技术将制动片491与进给组件410连接。例如，厂商可以使用螺钉，焊接，胶粘，其他的紧固件，和/或前述的组合。在一个进一步的实例中，制动片491可以是进给组件410的顶板412一个集成的部分。

一个厂商也可以配置杆旋拧装置400以在进给组件410和传动齿轮426之间阻止相对运动。例如，在一个实施中，一个或多个传动销428包括一个定位机构，其配置成阻止进给组件410和传动齿轮426之间的运动。具体地说，定位机构包括一个定位构件，其被设置为从一个传动销428的顶部向上延伸，并纵向移动，相对于传动销428往前和往后。定位构件也可以向进给组件410的顶板412的底部表面延伸。顶板412进一步包括一个或多个相应的缺口或孔，用于至少部分地接纳定位构件。定位机构可以进一步用于施加一个向上的力给定位构件以推动定位构件进入在顶板412中的一个缺口，从而阻止传动销428与进给组件410的顶板412之间的相对运动。

与对图12和13的继续说明一起，现在作出对图14的说明，其披露包括一个例举的定位机构495的一个例举的传动销428。具体地说，传动销428具有一个销柱部分428a和一个基础部分428b。销柱部分428a能够用于接合，转动，和/或驱动一个啮合凸沿体418。基础部分428b能够被安置在传动齿轮426中的相应的凹孔中。

在一个实施中，传动销428包括一个定位机构495。定位机构包括一个定位构件496，其相对于传动销428可移动，并从销柱部分428a向上延伸。定位构件496的形状，尺寸和配置可以被设置成由进给组件410的顶板412中缺口或孔接纳。例如，定位构件496可以具有一个呈圆形的端部。在进一步的实施中，为了一个特定的应用，定位构件496可以具有期望的任何形状，尺寸，和/或构造。

定位机构495可以进一步用于提供一个向上的力给定位构件496以移动定位构件496从一个纵向方向进入顶板412的一个缺口，从而阻止传动销428和顶板412之间的运动，由此阻止传动齿轮426和进给组件410之间的运动。例如，定位机构495包括弹簧497，其施加一个持续的力给定位构件496。在一个进一步的实施中，传动销428和/或顶板412中的缺口能够被定位，这样当传动齿轮426的开口和进给组件410的开口排列成行时，使得缺口接纳定位构件496。

在一个进一步的实例中，定位机构495可以施加选择性的作用力给定位构件496。例如，定位机构495可以选择性地施加液压的，机械的，气动的，磁力的，电力的，和/或其他的作用力给定位构件496。因此，一个操作者可以选择性地启用作用力给定位构件496，当其需要阻止传动齿轮426和进给组件410之间的运动时；也可以解除在定位构件496上的作用力，当其需要允许在传动齿轮426和进给组件410之间产生相对运动时。在一个更进一步的实施中，当需要在传动齿轮426和进给组件410之间产生相对运动时，定位机构495能够缩回定位构件496。

许多传动销428可以包括定位机构495。例如，在一个实施中，多至全部的传动销428和少至一个的传动销428能够包括定位机构495。在一个进一步的例子中，两个传动销428均包括一个定位机构495，而剩余的传动销428不包括。

因此，对图12-14继续说明，一个操作者可以用例举的杆旋拧装置400安装或拆开一个钻杆接头。例如，杆旋拧装置400可以从第一位置开始，该位置进给组件410和传动齿轮426与箱体402的开口面408排列成一线，从而接纳一个钻杆。一旦杆旋拧装置400接纳钻杆，操作者能够启动马达404开始以需要的方向转动传动齿轮426。

制动卡钳492能够施加压力给制动片491，以便在传动齿轮426开始转动时维持进给组件410的静止状态。在如此行为中，传动齿轮426施加的扭矩结合由制动机构490施加的摩擦力能够克服由传动销428的定位机构495带来的在进给组件410和传动齿轮426之间抵抗相对运动的力。传动齿轮426对于进给组件410的相对转动导致传动销428接合并转动啮合凸沿体418，直到它们与钻杆接合。一旦啮合凸沿体418与钻杆接合，制动卡钳492可以解除，传动齿轮426继续转动，以使传动齿轮426，进给组件410，和钻杆一起转动，从而安装或拆开在一个钻杆柱中的一个接头。

一旦钻杆接头如愿被安装或被拆开，制动卡钳492能够起用并施加压力给制动片491以阻止进给组件410的运动，有助于进给组件410和传动齿轮426之间的相对运动。然后操作者可以反转马达404以改变传动齿轮426的转动方向，直到传动齿轮426的开口面与进给组件410的开口面排列成一线。当传动齿轮426和进给组件410排列成行，定位机构495的定位构件496能够被在进给组件410中的顶板412中缺口所接纳，由此阻止在传动齿轮426和进给组件410之间的进一步的相对运动。一旦传动齿轮426和进给组件410被排列成行，制动卡钳492可以解除以释放制动片491，从而使进给组件410随传动齿轮426转动。操作者可以进一步反转马达404以便将进给组件410和传动齿轮426的开口面与箱体402的开口面408排列成行，从而释放钻杆。

为了有助于这个过程，制动机构490进一步包括一个定时装置，其用于有选择性地启用和停用制动卡钳492。例如，在一个实施中，制动机构490包括一个液压定时器，以在需要阻止制动片491和进给组件410的运动时有选择性地启用和停用制动卡钳492。具体地说，在安装和拆开钻杆接头的步骤期间的适当时期，液压定时器能够施加液压力给制动卡钳492和从制动卡钳492解除液压力，以确保传动齿轮426和进给组件410之间正确的相对转动。在一个进一步的实施中，时间装置，如此的一个液压定时器，在安装和拆开钻杆接头的步骤期间，能够在适当时期自动地启用和停用。

在一个例子中，液压定时器包括一个可变流量控制器，其与一个蓄液池相连。一个操作者可以调节流量控制器以控制流体注满蓄液池所花的时间。当蓄液池注满流体，压力在蓄液池中增加。一旦在蓄液池中的流体压力达到一个特定水平，其可以触发一个顺序阀，然后让压力施加给一个受操控的止回阀，止回阀，当打开时，从制动卡钳492释放压力并停用制动卡钳。一个操作者通过流量控制器可以调节流量和顺序阀的压力，以便获得启用和停用制动卡钳492所需的时间。

杆旋拧装置400进一步包括一个开关，其自动地解除或施加一个制动给马达，一旦传动齿轮426和进给组件410与箱体402的开口面408被排列成行。例如，杆旋拧装置400包括一个方向控制阀，其连接于马达404，一旦传动齿轮426和进给组件410与箱体402的开口面408被排列成行，即刻停止马达404的转动。

现在对图15作出说明，其表示根据本公开内容实施中进一步例举的杆旋拧装置500。这个构造的例举的杆旋拧装置500与之前描述如上的且大部分方面呈现于图1-7，9和11-14中的例举的杆旋拧装置200，200”，400具有功能上的相似，其中与这个构造相关的确定的特征将不被描述，其中那些部件具有以上述及的方式实现的功能，因此组合到对这个附加构造的以下描述中。类似的结构和/或部件被赋予类似的标记数字。

在一个实例中，杆旋拧装置500包括一个门599，其用于至少部分地关闭箱体502和箱盖503的开口面508。具体地说，门599可以用于至少部分地盖上开口面508以保护杆旋拧装置500的内部部件，从而防止任何不需要的东西落入杆旋拧装置500中。门599可以被连接一个关闭机构以便有选择性地如愿打开和关闭门599。例如，门599可以连接一个液压装置，其用于在安装或拆开钻杆接头的步骤中如愿关闭和打开门599。据此，门599能够改进杆旋拧装置的集成性和安全性。

本公开内容可以用其他明确的方式具体表达而不离开其实质或本质特征。总之，描述的实例只是说明而非限定。因此，保护的范围由权利要求中所指示而不是以上描述。属于权利要求的等同的含义和变动范围的所有改变都将落入其保护范围中。

Claims (36)

1.一种具有开口面的杆旋拧装置，包括：

一传动齿轮，其包含开口面；

复数个传动销，其连结传动齿轮；

一进给组件，其包含开口面，该进给组件包括：

复数个啮合凸沿体，其每一个被设置成被复数个传动销中的至少一个所接合并绕中枢销转动；以及

其中所述传动齿轮被设置成独立于进给组件转动，使得复数个传动销中的至少一个传动销接合并转动复数个啮合凸沿体中的至少一个啮合凸沿体。

2.根据权利要求1所述的具有开口面的杆旋拧装置，其中复数个啮合凸沿体中的至少一个啮合凸沿体包含一个被赋予偏心的形状的头前部，一个腰部，和一个喇叭形尾后部。

3.根据权利要求1所述的具有开口面的杆旋拧装置，还包括一个带有开口面的箱体，所述开口面用于接纳钻杆，其中箱体容置一齿轮系统和一进给组件。

4.根据权利要求1所述的具有开口面的杆旋拧装置，还包括一个液压马达，其用于驱动传动齿轮。

5.根据权利要求1所述的具有开口面的杆旋拧装置，还包括一个小齿轮，其通过马达驱动。

6.根据权利要求5所述的具有开口面的杆旋拧装置，还包括复数个中间齿轮，其被小齿轮驱动并依次驱动传动齿轮。

7.根据权利要求1所述的具有开口面的杆旋拧装置，其中进给组件还包括一个顶板和一个底板，每一个都具有用于接纳钻杆的开口面。

8.根据权利要求7所述的具有开口面的杆旋拧装置，其中中枢销的一端连结于顶板，而另一端连结于底板。

9.根据权利要求1所述的具有开口面的杆旋拧装置，其中啮合凸沿体的头前部包括一个啮合面。

10.根据权利要求9所述的具有开口面的杆旋拧装置，其中啮合面包括复数个啮合元件。

11.根据权利要求10所述的具有开口面的杆旋拧装置，其中啮合元件包括碳化钨硬质合金嵌入物。

12.根据权利要求10所述的具有开口面的杆旋拧装置，其中啮合元件包括齿形凸起。

13.根据权利要求1所述的具有开口面的杆旋拧装置，还包括一个磨擦元件，其用于有选择性地施加一个摩擦力给进给组件以有助于传动齿轮相对于进给组件独立转动。

14.根据权利要求1所述的具有开口面的杆旋拧装置，还包括一个位于进给组件和传动齿轮之间的轴承，其中轴承设置成有助于进给组件和传动齿轮之间的相对运动。

15.根据权利要求1所述的具有开口面的杆旋拧装置，其中进给组件包括三个或更多个啮合凸沿体。

16.根据权利要求1所述的具有开口面的杆旋拧装置，其中进给组件至少部分地安置于由传动齿轮界定的一个凹入台中。

17.根据权利要求1所述的具有开口面的杆旋拧装置，其中具有开口面的杆旋拧装置被设置成接合的钻杆规格尺寸的范围从B-尺寸规格钻杆到P-尺寸规格钻杆。

18.根据权利要求4所述的具有开口面的杆旋拧装置，还设置成在钻杆柱中通过调节液压马达的输出扭矩获得特定的扭矩。

19.根据权利要求1所述的具有开口面的杆旋拧装置，其中每一个啮合凸沿体还包括一个或多个靠近腰部的缺口，每一个用于接纳传动销。

20.根据权利要求7所述的具有开口面的杆旋拧装置，还包括一个带有第一极性的第一磁体，其连结于啮合凸沿体，和一个带有第二极性的第二磁体，第二极性与第一极性相反，第二磁体与进给组件的顶板或底板连结，第二磁体被设置成吸引第一磁体，由此转动啮合凸沿体从不合需要的排列位置到需要的排列位置。

21.根据权利要求20所述的具有开口面的杆旋拧装置，还包括一个带有第三极性的第三磁体，第三极性与第一极性相同，第三磁体被结合到进给组件的顶板或底板，用于排斥第一磁体，由此转动啮合凸沿体离开不合需要的排列位置。

22.根据权利要求1所述的具有开口面的杆旋拧装置，还包括一个或多个弹簧，其一端连接啮合凸沿体，以其另一端连接进给组件的顶板或底板，所述一个或多个弹簧用于转动啮合凸沿体从不合需要的排列位置到需要的排列位置。

23.根据权利要求1所述的具有开口面的杆旋拧装置，其中进给组件的开口面具有一个或多个喇叭形边缘以有助于接纳钻杆。

24.根据权利要求1所述的具有开口面的杆旋拧装置，还包括一制动机构，其用于阻止进给组件的转动。

25.根据权利要求24所述的具有开口面的杆旋拧装置，其中制动机构包括连接于进给组件的制动片和与该制动片有效关联的一个或多个制动卡钳。

26.根据权利要求1所述的具有开口面的杆旋拧装置，还包括一定位机构，其用于阻止进给组件与传动齿轮之间的相对运动。

27.根据权利要求26所述的具有开口面的杆旋拧装置，其中定位机构在进给组件与传动齿轮排列成行时阻止进给组件与传动齿轮之间的相对运动。

28.根据权利要求26所述的具有开口面的杆旋拧装置，其中定位机构包括一个弹簧制动器。

29.根据权利要求3所述的具有开口面的杆旋拧装置，还包括一个门，其设置成至少部分地关闭箱体的开口面。

30.一种钻架，包括：

一支持结构；

一具有开口面的杆旋拧装置，其连结于支持结构，用于安装和拆开螺纹钻杆与螺纹钻杆之间的连接，其中具有开口面的杆旋拧装置包括：

一具有开口面的箱体，用于接纳钻杆；

一具有开口面的齿轮系统，其连结所述箱体；

一具有开口面的进给组件，其包括复数个啮合凸沿体；

复数个传动销，其连结齿轮系统，其中齿轮系统被设置成独立于进给组件转动，使得所述传动销接合并转动啮合凸沿体；以及

一夹紧装置，其连结于支持结构，用于有选择性地夹住钻杆柱。

31.根据权利要求30所述的钻架，其中具有开口面的杆旋拧装置还包括液压马达，以驱动齿轮系统和进给组件。

32.根据权利要求30所述的钻架，其中具有开口面的杆旋拧装置是可缩回地连结于支持结构，并被设置成移动到钻杆柱中心线以安装或拆开钻杆接头，然后在不使用时从钻杆柱缩回。

33.根据权利要求30所述的钻架，其中具有开口面的杆旋拧装置还被设置成在不使用时从钻杆柱垂直旋开。

34.根据权利要求30所述的钻架，其中具有开口面的杆旋拧装置还被设置成一个钻杆接头被安装或拆开时相对于支持结构向上或向下浮动。

35.根据权利要求30所述的钻架，其中进给组件还包括通过中枢销连接的一个顶板和底板，啮合凸沿体绕中枢销转动。

36.一种钻探机械设备，包括：

一基础结构；

一钻架，其连结于基础结构；以及

一具有开口面的杆旋拧装置，其连结于基础结构或钻架，其中具有开口面的杆旋拧装置用于安装和拆开螺纹钻杆与螺纹钻杆之间的连接，还包括一齿轮系统和一进给组件，齿轮系统包括传动齿轮，传动齿轮具有一个开口面，开口面用于接纳并绕钻杆转动，齿轮系统还包括复数个传动销，传动销用于接合和转动进给组件，其中进给组件包括用于接纳并绕钻杆转动的一个开口面，进给组件还包括复数个啮合凸沿体，啮合凸沿体当被传动销接合时啮合和转动钻杆，其中齿轮系统被设置成相对于进给组件转动以使得传动销与啮合凸沿体接合。

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