CN102182408B - 一种可在线快换钳牙盒与自动润滑的动力卡瓦 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种实现卡瓦快换功能、增大管径夹持范围、提高工作效率的一种可在线快换钳牙盒与自动润滑的动力卡瓦。它是由卡瓦外壳，卡瓦上盖、卡瓦体和钳牙盒组成的，卡瓦上盖板通过销轴连接上盖销轴底座，上盖销轴底座与卡瓦壳体螺栓连接，卡瓦体通过提升轴与升降油缸摆动臂连接，升降油缸摆动臂固定在左右升降油缸旋转轴上，左升降油缸与卡瓦壳体螺栓连接，三个钳牙盒通过卡块与卡瓦体连接，并通过凸沿与卡瓦体上的卡板实现轴向固定。本发明提高卡瓦夹紧过程的自动化程度，完全实现夹紧过程的自动化，降低工人劳动强度，提高安全保障。卡瓦夹紧与定心分步进行，保证工作质量，实现卡瓦快换功能，增大管径夹持范围，提高工作效率。

Description

一种可在线快换钳牙盒与自动润滑的动力卡瓦
(一)技术领域
本发明涉及石油钻井设备，具体说就是一种可在线快换钳牙盒与自动润滑的动力卡瓦。
(二)背景技术
卡瓦主要应用在石油钻井领域，是用于夹紧和扶持井中钻杆的工具。目前国内绝大部分油气田(或地质)钻井工程中起下钻作业时，大都采用双吊卡或单吊卡加手提式卡瓦作业方式，自动化程度低、效率低、劳动强度大、安全性能不高，操作失误会造成重大的设备和人身事故，卡瓦在夹紧的过程中容易导致钻杆偏心影响工程的进展。卡瓦更换耗时长，进一步降低了效率。当前动力卡瓦存在以下几个缺点：自动化程度较低，工人劳动强度大；工人过于接近施工地点，安全保障较低；工作时卡瓦夹紧容易导致钻杆偏心，影响工作质量；卡瓦更换耗时长，降低工作效率。
(三)发明内容
本发明的目的在于提供一种实现卡瓦快换功能、增大管径夹持范围、提高工作效率的可在线快换钳牙盒与自动润滑的动力卡瓦。
本发明的目的是这样实现的：它是由卡瓦外壳，卡瓦上盖、卡瓦体和钳牙盒组成的，卡瓦上盖板通过销轴连接上盖销轴底座，上盖销轴底座与卡瓦壳体螺栓连接，卡瓦体通过提升轴与升降油缸摆动臂连接，升降油缸摆动臂固定在左右升降油缸旋转轴上，左升降油缸与卡瓦壳体螺栓连接，三个钳牙盒通过卡块与卡瓦体连接，并通过凸沿与卡瓦体上的卡板实现轴向固定。
本发明还有以下技术特征：
(1)所述的卡瓦外壳包括卡瓦壳体、卡瓦门、吊耳、升降油缸摆动臂、左升降油缸、保护架、门锁、防松弹簧、插销、拉环、吊耳座、保护架安装板、插锁、插块、液压保护板、右升降油缸和限位导轨，卡瓦壳体与卡瓦门铰链连接，吊耳与吊耳座销连接，吊耳座与瓦壳体螺栓连接，左右升降油缸同步轴将升降油缸摆动臂和左右升降油缸铰接在卡瓦壳体上，保护架通过保护架安装版与卡瓦外壳螺栓连接，门锁与卡瓦壳体螺栓连接，插销插入门锁的固定孔中，拉环穿入插销的固定孔中，插锁与插块插入卡瓦壳体的槽中，液压管线保护板与卡瓦壳体螺栓连接，限位导轨与卡瓦外壳螺栓连接。
(2)所述的卡瓦上盖包括卡瓦上盖外板、销轴、卡瓦上盖内板，上盖内板嵌板，上盖张紧油缸，销轴，支撑板，销轴，上盖张紧油缸油口，上盖旋转轴底座，上盖旋转轴，卡瓦上盖外板通过上盖旋转轴与上盖旋转轴底座铰接，上盖旋转轴与上盖旋转轴底座螺栓连接，卡瓦上盖内板通过销轴与卡瓦上盖外板铰接，上盖内板嵌板镶嵌在卡瓦上盖内板的凹槽内，上盖张紧油缸通过销轴与支撑板铰接，支撑板与卡瓦上盖外板螺栓连接，上盖张紧油缸油口与上盖张紧油缸螺纹连接。
(3)所述的卡瓦体主要包括左卡瓦体、扭簧、限位轴、润滑油口、连接轴、滑动轴、复位弹簧、挡圈、保护片、中卡瓦体、把手、限位杆、销轴、卡板、吊环、卡块和右卡瓦体，左卡瓦体通过连接轴与中卡瓦体铰接，右卡瓦体同理连接，扭簧套装在连接轴上，限位轴过盈配合在中卡瓦体孔中，复位弹簧套装在滑动轴上，滑动轴安装在中卡瓦体的滑动轴孔内，挡圈与中卡瓦体螺栓连接，把手通过与滑动轴螺纹连接；限位杆焊接在中卡瓦体上，卡板通过销轴与中卡瓦体铰接，卡块与右卡瓦体螺栓连接，吊环焊接在卡瓦体上。
(4)所述的钳牙盒主要包括主板、限位板、吊板、牙板，限位板通过两个圆柱销固定在主板上，吊板安装在主板的槽内并通过限位板限位，吊板可在主板槽内上下移动，牙板安装在主板的梯形槽内并通过内六角螺栓轴向定位。
本发明一种可在线快换钳牙盒与自动润滑的动力卡瓦，提高卡瓦夹紧过程的自动化程度，完全实现夹紧过程的自动化，降低工人劳动强度，提高安全保障。卡瓦夹紧与定心分步进行，保证工作质量，实现卡瓦快换功能，增大管径夹持范围，提高工作效率。
(四)附图说明
图1为本发明的动力卡瓦轴侧图；
图2为本发明的动力卡瓦俯视图；
图3为本发明的卡瓦体轴侧图；
图4为本发明的动力卡瓦剖视图；
图5为本发明的钳牙盒轴测图。
(五)具体实施方式
下面结合附图举例对本发明作进一步说明。
实施例1：结合图1-图5，本发明一种可在线快换钳牙盒与自动润滑的动力卡瓦，它是由卡瓦外壳、卡瓦上盖、卡瓦体(7)和钳牙盒(18)组成的，卡瓦上盖板(5)通过销轴连接上盖销轴底座(29)，上盖销轴底座(29)与卡瓦壳体(1)螺栓连接，卡瓦体(7)通过提升轴(8)与升降油缸摆动臂(9)连接，升降油缸摆动臂(9)固定在左右升降油缸旋转轴上，左升降油缸(10)与卡瓦壳体(1)螺栓连接，三个钳牙盒(18)通过卡块(716)与卡瓦体(7)连接，并通过凸沿与卡瓦体(7)上的卡板(714)实现轴向固定。
本发明还有以下技术特征：
所述的卡瓦外壳包括卡瓦壳体(1)、卡瓦门(16)、吊耳(2)、升降油缸摆动臂(9)、左升降油缸(10)、保护架(11)、门锁(13)、防松弹簧(14)、插销(15)、拉环(17)、吊耳座(19)、保护架安装板(21)、插锁(22)、插块(23)、液压保护板(24)、右升降油缸(32)和限位导轨(33)，卡瓦壳体(1)与卡瓦门(16)铰链连接，吊耳(2)与吊耳座(19)销连接，吊耳座(19)与瓦壳体(1)螺栓连接，左右升降油缸同步轴(20)将升降油缸摆动臂(9)和左右升降油缸铰接在卡瓦壳体(1)上，保护架(11)通过保护架安装版(21)与卡瓦外壳(1)螺栓连接，门锁(13)与卡瓦壳体(1)螺栓连接，插销(15)插入门锁(13)的固定孔中，拉环(17)穿入插销(15)的固定孔中，插锁(22)与插块(23)插入卡瓦壳体(1)的槽中，液压管线保护板(24)与卡瓦壳体(1)螺栓连接，限位导轨(33)与卡瓦外壳(1)螺栓连接；
所述的卡瓦上盖包括卡瓦上盖外板(3)、销轴(4)、卡瓦上盖内板(5)，上盖内板嵌板(6)，上盖张紧油缸(25)，销轴(26)，支撑板(27)，销轴(28)，上盖张紧油缸油口(29)，上盖旋转轴底座(30)，上盖旋转轴(31)，卡瓦上盖外板(3)通过上盖旋转轴(31)与上盖旋转轴底座(29)铰接，上盖旋转轴(31)与上盖旋转轴底座(30)螺栓连接，卡瓦上盖内板(5)通过销轴(4)与卡瓦上盖外板(3)铰接，上盖内板嵌板(6)镶嵌在卡瓦上盖内板(5)的凹槽内，上盖张紧油缸(25)通过销轴(26)与支撑板(26)铰接，支撑板(36)与卡瓦上盖外板(3)螺栓连接，上盖张紧油缸油口(29)与上盖张紧油缸(24)螺纹连接；
所述的卡瓦体(7)主要包括左卡瓦体(701)、扭簧(702)、限位轴(703)、润滑油口(704)、连接轴(705)、滑动轴(706)、复位弹簧(707)、挡圈(708)、保护片(709)、中卡瓦体(710)、把手(711)、限位杆(712)、销轴(713)、卡板(714)、吊环(715)、卡块(716)和右卡瓦体(717)，左卡瓦体(701)通过连接轴(705)与中卡瓦体(710)铰接，右卡瓦体(716)同理连接，扭簧(702)套装在连接轴(705)上，限位轴(703)过盈配合在中卡瓦体(710)孔中，复位弹簧(707)套装在滑动轴(706)上，滑动轴(706)安装在中卡瓦体(710)的滑动轴孔内，挡圈(708)与中卡瓦体(710)螺栓连接，把手(711)通过与滑动轴(706)螺纹连接；限位杆(712)焊接在中卡瓦体(710)上，卡板(714)通过销轴(713)与中卡瓦体(710)铰接，卡块(716)与右卡瓦体(717)螺栓连接，吊环(715)焊接在卡瓦体上；
所述的钳牙盒18主要包括主板(181)、限位板(183)、吊板(184)、牙板(185)，限位板(183)通过两个圆柱销(182)固定在主板(181)上，吊板(184)安装在主板(181)的槽内并通过限位板(183)限位，吊板(184)可在主板(181)槽内上下移动，牙板(185)安装在主板(181)的梯形槽内并通过内六角螺栓轴向定位。
实施例2：结合图1-图5，本发明一种可在线快换钳牙盒与自动润滑的动力卡瓦，如图1：本发明主要由卡瓦外壳，卡瓦上盖、卡瓦提(7)和钳牙盒(18)组成。
本发明将卡瓦上盖板(5)通过上盖旋转轴(31)铰接到上盖销轴底座(30)上，通过螺栓和上盖旋转轴(31)的法兰将其轴向固定。上盖销轴底座(30)通过螺栓连接在卡瓦壳体(1)上。卡瓦体(7)通过滑动轴(8)与升降油缸摆动臂(9)铰接。升降油缸摆动臂(9)通过左右升降油缸同步轴(20)连接在通过螺钉固定在卡瓦壳体(1)上的左升降油缸(10)之上。
如图1、图2和图4：卡瓦外壳由卡瓦壳体(1)和卡瓦门(16)通过卡瓦壳体轴(12)铰接在一起。卡瓦外壳上还有一些辅助部件，包括吊耳(2)、升降油缸摆动臂(9)、左升降油缸(10)、保护架(11)、门锁(13)、防松弹簧(14)、插销(15)、拉环(17)、吊耳座(19)、保护架安装板(21)、插锁(22)、插块(23)、液压保护板(24)、右升降油缸(32)、限位导轨(33)等。吊耳(2)通过销轴连接在吊耳座(19)上，吊耳座(19)通过螺钉连接在卡瓦壳体(1)上；两升降油缸摆动臂(9)通过左右升降油缸同步轴(20)连接在左升降油缸(10)和右升降油缸(31)之上，同时左右升降油缸同步轴(20)将左升降油缸(10)和右升降油缸(31)铰接在卡瓦壳体(1)之上；保护架(11)通过保护架安装版(21)用螺栓连接在卡瓦外壳(1)之上；门锁(13)通过螺栓连接在卡瓦壳体(1)之上，防松弹簧(14)安装在螺栓之上，插销(15)直接插入门锁(13)的固定孔中，拉环(17)直接连在插销(15)的固定孔中；液压保护板(24)通过螺栓连接在卡瓦壳体(1)之上；限位导轨(33)通过螺栓安装在卡瓦壳体(1)之上。
如图1和图2：卡瓦上盖数量为2，左右对称，其主要包括卡瓦上盖外板(3)，销轴(4)，卡瓦上盖内板(5)，上盖内板嵌板(6)，上盖张紧油缸(25)，销轴(26)，支撑板(27)，销轴(28)，上盖张紧油缸油口(29)，上盖旋转轴底座(30)，上盖旋转轴(31)。卡瓦上盖外板(3)通过上盖旋转轴(31)与上盖旋转轴底座(30)连接，上盖旋转轴底座(30)通过螺栓连接在卡瓦壳体(1)上，上盖旋转轴(31)通过螺栓连接在上盖旋转轴底座(30)上，从而实现卡瓦上盖与卡瓦外壳(1)的链接；卡瓦上盖内板(5)通过销轴(4)铰接在卡瓦上盖外板(3)上；上盖内板嵌板(6)镶嵌在卡瓦上盖内板(5)的凹槽内；上盖张紧油缸(25)通过销轴(26)连接在支撑板(27)上，支撑板(27)通过螺栓与卡瓦上盖外板(3)连接，上盖张紧油缸油口(29)通过螺纹连接在上盖张紧油缸(25)上；
如图3：卡瓦体(7)主要包括左卡瓦体(701)，扭簧(702)，限位轴(703)，润滑油口(704)，连接轴(705)，滑动轴(706)，复位弹簧(707)，挡圈(708)，保护片(709)，中卡瓦体(710)，把手(711)，限位杆(712)，销轴(713)，卡板(714)，吊环(715)，卡块(716)，右卡瓦体(717)。左卡瓦体(701)通过连接轴(705)连接在中卡瓦体(710)上，右卡瓦体(716)同理连接；扭簧(702)套装在连接轴(705)上；限位轴(703)过盈配合在中卡瓦体(710)上；复位弹簧(707)套装在滑动轴(706)之上，滑动轴(706)安装在中卡瓦体(710)的滑动轴孔之上，挡圈(708)通过螺钉固定在滑动轴孔外端面上，把手(711)通过螺纹固定在滑动轴(706)上；限位杆(712)焊接在中卡瓦体(710)上；卡板(714)通过销轴(713)铰接在中卡瓦体(710)上，卡块(716)通过螺栓固定在右卡瓦体(717)上；吊环焊接在卡瓦体上；
如图5：钳牙盒(18)主要包括主板(181)，限位板(183)，吊板(184)，牙板(185)组成。限位板(183)通过两个圆柱销(182)固定在主板(181)上。吊板(184)安装在主板(181)的槽内并通过限位板(183)限位，吊板(184)可在主板(181)槽内上下移动。牙板(185)安装在主板(181)的梯形槽内并通过内六角螺栓轴向定位。
卡瓦上盖的定心和防打牙
在动力卡瓦夹持管子之前，卡瓦上盖扣合，并由门锁锁住。上盖内板(5)和上盖内板嵌块(6)在上盖张紧油缸(24)的作用下夹紧管子，保证管子的定心。卡瓦松开管子后，上盖内板(5)和上盖内板嵌块(6)在上盖张紧油缸(24)的作用下张开，此时上盖内板嵌块(6)限制管子的径向移动范围，避免管子打在牙板牙齿上。
卡瓦体的装卸
将把手(711)从限位杆(712)的限位处拨出，滑动轴(706)在复位弹簧(707)的作用下自动沿着轨道滑出升降油缸摆臂与之分离。通过外部设备将卡瓦吊起更换，重复逆过程实现卡瓦的安装。安装过程中限位轴(703)首先插入限位导轨(33)中，可保证安装过程中卡瓦体(7)不会由于误操作而脱落。拆卸过程亦如此。
钳牙盒的快换
钳牙盒(18)的主板(181)的上表面开有锯形槽，与卡瓦体(7)上铰接的卡板(714)的锯形突起相配合，钳牙盒(18)装入卡瓦体(7)内并被放下后卡板(714)在弹簧的作用下轴向锁住钳牙盒(18)，并且钳牙盒(18)与卡板(714)构成自锁状态。卸下钳牙盒(18)时，钳牙盒(18)上的吊板(184)被吊起后，吊板(184)拨开卡板(714)并解除自锁状态，钳牙盒(18)可轻松卸下。实现了钳牙盒(18)的快速更换。
钻杆的夹紧
本发明固定在液压转盘之上，待钻杆由上一工位运送到目标位置时，卡瓦上盖外板(3)关闭，门锁(13)锁紧两卡瓦上盖外板(13)，在上盖张紧油缸(25)的驱动下卡瓦上盖内板(5)张紧实现对钻杆的对心和固定，之后左液压升降油缸(10)和右液压升降油缸(32)在控制系统的作用下驱动升降油缸摆臂(9)向下摆动，升降油缸摆臂(9)通过快换滑动轴(706)带动卡瓦(7)向下运动，卡瓦体(7)通过自身与卡瓦外壳的斜度实现张紧从而通过中卡瓦体(710)，右卡瓦体(717)，左卡瓦体(711)将钻杆锁紧。当工作完成时，卡瓦(7)在升降油缸摆臂(9)的作用下向上滑动，左卡瓦体(701)与右卡瓦体(717)在扭簧(702)的作用下自动恢复到原来的位置，从而松开钻杆。
卡瓦润滑系统
见图4，卡瓦外壳(1)钻有润滑油道，润滑油由润滑系统打入卡瓦外壳的润滑油道，通过油道喷口喷射到卡瓦体(7)与卡瓦外壳(1)的工作接触楔面。保持接触面的液体摩擦和半液体摩擦状态提高动力卡瓦夹持管子的可靠性。

Claims (1)

1.一种可在线快换钳牙盒与自动润滑的高效安全动力卡瓦，包括卡瓦外壳、卡瓦上盖、卡瓦体（7）和钳牙盒（18），其特征在于：卡瓦上盖通过销轴连接上盖销轴底座（30），上盖销轴底座（30）与卡瓦壳体（1）螺栓连接，卡瓦体（7）通过提升轴（8）与升降油缸摆动臂（9）连接，升降油缸摆动臂（9）固定在左右升降油缸旋转轴上，左升降油缸（10）与卡瓦壳体（1）螺栓连接，三个钳牙盒（18）通过卡块（716）与卡瓦体（7）连接，并通过凸沿与卡瓦体（7）上的卡板（714）实现轴向固定，
所述的卡瓦外壳包括卡瓦壳体（1）、卡瓦门（16）、吊耳（2）、升降油缸摆动臂（9）、左升降油缸（10）、保护架（11）、门锁（13）、防松弹簧（14）、插销（15）、拉环（17）、吊耳座（19）、保护架安装板（21）、插锁（22）、插块（23）、液压管线保护板（24）、右升降油缸（32）和限位导轨（33），卡瓦壳体（1）与卡瓦门（16）铰链连接，吊耳（2）与吊耳座（19）销连接，吊耳座（19）与瓦壳体（1）螺栓连接，左右升降油缸同步轴（20）将升降油缸摆动臂（9）和左右升降油缸铰接在卡瓦壳体（1）上，保护架（11）通过保护架安装板（21）与卡瓦外壳（1）螺栓连接，门锁（13）与卡瓦壳体（1）螺栓连接，插销（15）插入门锁（13）的固定孔中，拉环（17）穿入插销（15）的固定孔中，插锁（22）与插块（23）插入卡瓦壳体（1）的槽中，液压管线保护板（24）与卡瓦壳体（1）螺栓连接，限位导轨（33）与卡瓦壳体（1）螺栓连接；
所述的卡瓦上盖包括卡瓦上盖外板（3）、销轴（4）、卡瓦上盖内板（5）、上盖内板嵌板（6）、上盖张紧油缸（25）、支撑板（27）、上盖张紧油缸油口（29）、上盖销轴底座（30）和上盖旋转轴（31），卡瓦上盖外板（3）通过上盖旋转轴（31）与上盖销轴底座（30）铰接，上盖旋转轴（31）与上盖销轴底座（30）螺栓连接，卡瓦上盖内板（5）通过销轴（4）与卡瓦上盖外板（3）铰接，上盖内板嵌板（6）镶嵌在卡瓦上盖内板（5）的凹槽内，上盖张紧油缸（25）通过销轴（4）与支撑板（27）铰接，支撑板（27）与卡瓦上盖外板（3）螺栓连接，上盖张紧油缸油口（29）与上盖张紧油缸（25）螺纹连接；
所述的卡瓦体（7）包括左卡瓦体（701）、扭簧（702）、限位轴(703)、润滑油口(704)、连接轴（705）、滑动轴（706）、复位弹簧（707）、挡圈（708）、保护片（709）、中卡瓦体（710）、把手（711）、限位杆（712）、第二销轴（713）、卡板（714）、吊环（715）、卡块（716）和右卡瓦体（717），左卡瓦体（701）通过连接轴（705）与中卡瓦体（710）铰接，右卡瓦体（717）通过连接轴与中卡瓦体（710）铰接，扭簧（702）套装在连接轴（705）上，限位轴（703）过盈配合在中卡瓦体（710）孔中，复位弹簧（707）套装在滑动轴（706）上，滑动轴（706）安装在中卡瓦体（710）的滑动轴孔内，挡圈（708）与中卡瓦体（710）螺栓连接，把手（711）通过与滑动轴（706）螺纹连接；限位杆（712）焊接在中卡瓦体（710）上，卡板（714）通过第二销轴（713）与中卡瓦体（710）铰接，卡块（716）与右卡瓦体（717）螺栓连接，吊环（715）焊接在卡瓦体（7）上；
所述的钳牙盒（18）包括主板（181）、限位板（183）、吊板（184）、牙板（185），限位板（183）通过两个圆柱销（182）固定在主板（181）上，吊板（184）安装在主板（181）的槽内并通过限位板（183）限位，吊板（184）可在主板（181）槽内上下移动，牙板（185）安装在主板（181）的梯形槽内并通过内六角螺栓轴向定位。
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