CN103506996A - 多功能方便速调管钳 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种“多功能方便速调管钳”，它是由钳体、扭力簧、棘爪、齿条和限位螺钉构成，并依次安装在钳体夹板中。在钳体夹板的前端安装有固定钳口，其钳口斜度为前倾a1角30°～45°，支撑的支点与棘爪轴孔中心点连线和与钳口相平行的直线所形成的夹角a2为15°～30°。本发明充分采用了借力的关系，巧妙的设计了超对称锁紧和以齿条为杠杆，以限位支撑为支点，以棘爪为力点的杠杆制动锁紧工作原理，保证了快速调节，强力锁紧的工作效果。本发明以同一原理，多种设计，从而满足了不同层次的工作需求。其A型、B型、C型可成为我们的民族品牌。本发明经历了二十多年的研制、改进和创新，达到了预期的目标，并已具有国际领先水平。

Description

多功能方便速调管钳
技术领域：
本发明涉及一种属于管路安装、维修以及矿山、油田、工厂夹持圆柱形零部件的工具技术领域，尤其是一种能够强力锁紧的“多功能方便速调管钳”。
背景技术：
现有管钳主要是美英式管钳，它属于国际标准型，是世界通用的。它的钳口大小均是靠螺纹的调节来完成的，调节速度漫，而且锁紧力差。英式管钳其锁紧力较好，但其活动夹板和夹板轴容易损坏。还有一个共同的不足就是这两种管钳其横向尺寸厚，显的笨重。其次是德式管钳、匈牙利(或瑞典)式管钳均是螺纹调节，但是其强度单薄，锁紧力差。近些年，市场上也有一些新型管钳，如山东文登88年专利“三点接触式管钳”；陕西渭源机械厂的“万向管钳”；以及美国“邦克公司的快速管钳”等(见照片)。这些管钳一是：工作范围有局限性，它是靠转轴摆角来调节钳口大小，随着夹持管件直径的大小其钳口方向是变换的；二是：有的结构复杂，锁紧原理不对，并且操作不方便，如万向管钳，都已经陶汰。其它的也占领不了市场，仍然是美英式管钳统治着市场。
本方便速调管钳已经历了二十多年的路程，并且已申请过四代实用新型专利，其专利号分别为：90227191.1；95212501.3；97229027.3和200820029972.3。每申请一代都要解决几个技术问题。但现有的技术仍然存在问题。一、其固定钳口镶快是焊接形式的，由于钳口镶块是经碳氮共渗处理的，尽管焊接前磨掉了两个角。但焊接后仍存在一定的脆性，如果装配不吻合，存在一点缝隙，工作受力时，焊接部位就会裂开，即是装配的非常吻合，在高负荷长期受力过程中，由于金属材料有一定的抗压强度，在逐渐变形过程中，其焊接部位也会开裂。二、如改成包式，采用弹性销钉，见专利号：200820029972.3(附图10、图11)，由于钳口是经碳氮共渗过的，配钻时不易对正，因而影响效率和质量。三、是200820029972.3图3的设计也不合理，钳体(7)和钳把(8)的上平面不在一个水平线上。钳体(7)和钳把(8)的接合处有台阶，浇铸时有裂纹，而且带台阶也不便于抛光。四是，三代以前的设计在外形上仍不紧凑，美观，要成为换代产品，民族品牌仍有一定的差距。
发明的内容：
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现在技术中的不足，提供一种“多功能方便速调管钳”。并且提出一种新的技术方案。它是由钳体、扭力簧、棘爪和齿条构成，所述钳体、夹板、钳把是一体构成；所述扭力簧、棘爪和齿条依次联接安装在钳体夹板中；所述钳体前端头部安装有固定钳口；所述齿条前端设计有活动钳口，所述钳体夹板内上端为封闭设计，并且设计有限位支撑。其支撑的支点与棘爪轴孔中心点连线，并在孔中心点再作一条与钳口平面相平行的直线，所形成的a2角为15°～30°(以下几种方案均以钳口斜平面为基准，简称a2角)。所述限位支撑的上外端设计有鎯头。当管件锈死的时候可用此敲击振松。所述固定钳口是安装在钳体夹板头部的方孔中，钳口前倾(左倾)a1角为10°～25°。固定钳口为直形的和弧形的。所述钳体夹板上安装有限位螺钉，所述齿条设计有滑动槽，齿条通过限位螺钉固定在钳体夹板中，使齿条不易脱出。所述扭力簧通过簧销安装在夹板中，所述棘爪由棘爪轴安装在二夹板中，钳体和钳把的上平面是设在同一水平面上。钳体安装的是弧形齿条，由于齿条是弧形的，当展开后即形成角度，再加上摆角，因而可以解决离墙角墙面近的安装和维修，当齿条复位后，全钳结构紧凑、美观，也便于携带和保管。
本发明的第二种技术方案是：一种方便速调管钳，并且提出另一种新的解决方案。它是钳体、扭力簧、棘爪和齿条构成，所述钳体、夹板和钳把是一体构成，并且在钳把尾部作了人性化设计。所述扭力簧、棘爪和齿条依次联接安装在钳体夹板中，所述钳体夹板前头部安装有固定钳口，所述齿条前端设有活动钳口，所述钳体夹板前端在与钳把平行线接合处逐渐向上倾斜30°～45°的弧形倾角。其二是夹板的右端为半封闭设计，在二夹板的内上右端设有限位支撑，其支撑点与棘爪轴孔中心连线形成的a2角为15°～30°。固定钳口是安装在钳体夹板头部的方孔中，钳口前倾角a1为30°～45°，其固定钳口是直形的和弧形的。所述钳体夹板上安装有限位螺钉。所述齿条设有滑动槽，齿条通过限位螺钉，固定在钳体二夹板中，所述扭力簧通过簧销安装在夹板上。所述棘爪通过棘爪轴安装在钳体二夹板之中。本设计钳体头部上移，齿条尾部紧靠钳把，其设计布局紧凑，外形美观，而且操作转角大，能更好的解决离墙角、墙面近的安装和维修，还可以当活动搬手用，可棘拧四方、六角螺母及活接头。它是三代以前的创新型设计。
本发明的第三种技术方案：它是在专利号：“200820029972.3图3”的基础上改进而成的。
一种方便速调管钳，由钳体、扭力簧、棘爪和齿条构成。所述钳体由夹板和钳把构成，其扭力簧、棘爪和齿条依次安装在钳体夹板中。所述钳体夹板前端头部安装有固定钳口。所述齿条前端设计有活动钳口。所述钳体夹板内上端为封闭设计，其特征在于：钳体夹板为长方形，其夹板内上端设有限位支撑，其支撑点与棘爪轴孔中心连线并与另一斜线构成的斜角a2角其角度为15°～30°，支撑上外端设计有鎯头。所述固定钳口与钳把的垂直线构成的a1角为右倾10°～25°。
所述钳体夹板上安装有限位螺钉。所述齿条上开有滑动槽，齿条通过限位螺钉固定在钳体夹板中。所述扭力簧通过簧销安装在钳体夹板中。所述棘爪通过棘爪轴安装在钳体夹板中，所述固定钳口和活动钳口均为直形的；所述齿条为直形齿条。所述固定钳口是镶块式的。所述钳体与钳把是一体铸成的，大规格是分体铸造、焊接结构型的。本发明的特征是齿条与钳把为平行展开形式，钳口与钳把成垂直状态，因此，它可以开闭阀门的手轮，可以别住(卡住)钻机井口的钻杆，并可装卸钻杆、钻头，用于制造36寸、48寸大规格管钳，它尽管与美英式管钳都是平行展开，但它调节速度快，锁紧力强，并且钳口经碳氮共渗，钳口火好，耐用度高，可减少沙漠、野外作业运输、采购的困扰。
本发明的第四、五个方案是原始方案的改进型(四代以前)。
一种方便速调管钳是由钳体、扭力簧、棘爪和齿条构成。所述钳体是由夹板和钳把构成，所述扭力簧、棘爪和齿条依次安装在钳体夹板中。所述钳体夹板前端头部安装有固定钳口。所述齿条头部设置有活动钳口。所述钳体夹板中靠近钳把位置设置有凸起的限位支撑，其特征在于：钳体夹板外形为半圆弧线形，限位支撑的支点与棘爪轴孔中心连线并与钳口相平行的斜线构成的a2角为15°～30°。所述固定钳口的斜度与钳把的平行线构成的a1角为35°～55°。所述钳体夹板上安装有限位螺钉，所述齿条上开有滑动槽，齿条通过限位螺钉固定在钳体夹板中。所述扭力簧是通过簧销安装在钳体夹板中，所述棘爪是通过棘爪轴安装在夹板中。所述固定钳口为直形的和弧形的。所述活动钳口为直形的、弧形的和V型的。所述齿条为直形的和弧形的。所述钳体和钳把是一体铸造的。所述固定钳口是镶块式的。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：本发明具有快速打开、快速到位、自动微调、杠杆式制动锁紧和超对称度自动锁紧的双重功能，而且还可以解决离墙角、墙面近的安装和维修，并且具备鎯头的功能和活动搬手的功能。它可以棘拧四方六角螺母，其钳口是经过碳氮共渗，钳口硬度在HRC58至62度，耐用度是一流的。
采用本发明施工，可以减轻劳动强度，提高工作效率，缩短工程施工期，它是现代安装和维修的理想工具。
本发明经历了二十多年的研制、改进和创新，已形成多品种、多规格、多功能的系列产品，并已达到国际领先地位，是我国自行设计创新的民族品牌。
下面通过附图和实例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明：
图1为本发明的第一种具体实施方式的结构示意图。
图2为图1的A-A剖视图。
图3为本发明的第二种具体实施方式的结构示意图。
图4为图3的A-A剖视图。
图5为本发明的第三种具体实施方式的结构示意图。
图6为图5的A-A剖视图。
图7为本发明的第四种具体实施方式的结构示意图。
图8为图7的A-A剖视图。
图9为本发明的第五种具体实施方式的结构示意图。
图10为图9的A-A剖视图。
图11为本发明的钳体头部装固定钳口方孔内型形状示意图。
图12为图11的A-A剖视图。
图13为本发明固定钳口装配后的结构示意图。
图14为图13的B-B剖视图。
图15为本发明棘爪组合铸造工艺结构示意图。
图16为图15的左视图。
图17为本发明固定钳口组合铸造的工艺结构示意图。
图18为图17的俯视图。
图19为≥90°直角齿条示意图。
图20为＜82°直角齿条超对称锁紧原理示意图。
图21为本发明弧形齿条超对称锁紧原理示意图。
图22为本发明的采用弧形直口齿条示意图。
图23为本发明的采用弧形齿条弧形钳口示意图。
图24为本发明的采用超对称锁紧直角齿条示意图。
图25为本发明采用的杠杆制动锁紧设计原理示意图。
图26为本发明小规格杠杆制动锁紧原理示意图。
图27为本发明超强力制动锁紧夹持小管件合理位置示意图。
图28为本发明超强力制动锁紧管件错误夹持位置示意图。
图29为本发明采用板式弹簧结构示意图。
图30为本发明采用压力簧结构示意图。
附图标记说明：
1-齿条；2-活动钳口；3-簧销；4-棘爪轴；5-限位螺钉；6-钳体夹板；7-钳体；8-钳把；9-限位支撑；10-滑动槽；11-棘爪；12-扭力簧；13-固定钳口；14-鎯头；15-切入凸台；16-固定钳口插入方孔；17-切断口；18-切入牙齿；19-内浇口。
具体实施方式：
如图1和图2所示的一种方便速调管钳，它是由钳把8，固定钳口13，齿条1，限位螺钉5，棘爪11，棘爪轴4，扭力簧12，簧销3共8个零件组成。其中：钳把8，固定钳口13，齿条1，棘爪11这四个零件均是精铸而成；限位螺钉5，棘爪轴4，簧销3这三个零件是采用的标准件；扭力簧12是手工和自动卷簧机加工而成。尽管图纸上有15个标号，但它只是用来说明位置形状和功能的。如钳把8包括6、7、9、14，它是一体铸成的；齿条1包括2、10是一体铸成的。尽管有五种设计方案，但其联接形式和设计原理是一样的，只是由于外形的改变，其使用性能也相应改变。其外形的改变决定了它的紧凑性和美观及适应性而已。
下面分别讲述它的实施方式和设计原理。
一种方便速调管钳，它的扭力簧12是通过簧销3装在夹板6的中间，棘爪11通过棘爪轴4铆在二夹板6的中间，齿条1是装在棘爪11和限位支撑9的中间，由限位螺钉5通过滑动槽10固定在二夹板6之间，扭力簧的一端支在钳体头部，另一端紧紧贴在棘爪的下平面上形成力点，迫使棘爪紧紧的与齿条1的齿部接合。并制动齿条上移，使活动钳口咬住管件，其限位支撑9起到杠杆支点的作用。在操作时，齿条1迫使棘爪作逆时针方向转动，使齿条尾部上移，通过限位支撑的支点，形成杠杆力。迫使活动钳口2强力锁紧管件。当管件锈住时，可用标号14的鎯头部位敲击，起到震松的作用。
下面具体谈谈棘爪11和固定钳口13的实施方式
棘爪11最早是铸成带齿的长条，然后卧铣一件件切下，再钻孔，效率很低，后来改成单件铸成，尽管不需要切片和钻孔，但影响铸造效益，现在设计成组合模，一模出5-6件，铸造厂只割一个浇口，加工时，用砂轮切割机对着切口切开就是成品，即快又保证了质量(见图15)。
其固定钳口13，过去也是单件铸造，后来改成组合模，但仍然是焊接结构。现在改成其插入部位代齿，经碳氮共渗后，齿部硬度很高，其钳把是经高温退火处理，装配时，用液压装置将固定钳口13的插入部位压入16的方孔中，用冲铆机上下一镦，其固定钳口18齿部即切入15的凸台中，起到了固定的作用，这样即快又好，彻底解决了固定钳口的联接紧固问题。
下面分别解析各零部件的设计原理：
A：齿条的设计原理
传统管钳齿条一般都是采用90°的直角齿条。有的厂家甚至大于90°，一个90°或大于90°的直角齿条，它的夹持点和制动点形成的夹角越大，受力就越不对称，因此锁紧力就越差，越小就越对称。因此，美式管钳在操作时，其管件尽量在钳口的里端来夹持，因为钳口里端受力较对称，这样锁紧力就好。美式管钳在操作时往往需要一手压住齿条，另一手进行操作。当一个大于90°角的齿条在受力时，会向上抬头，如图19所示，一个小于90°角的齿条在受力时会倾向工件。因此，本发明齿条的角度是采用82度的角(如图20)。其活动钳口2，有的设计成弧形，有的设计成V型，都是为了改变它的受力方向，都是为了提高钳口外部(口部)的锁紧力。其弧形齿条也是同理(如图21)，齿条头部的角度仍然是82度，不管齿条后段的弧大弧小，在齿条的夹持点与棘爪的制动点所构成的B角，减去受力的平衡A角都小于90度。因此，仍然是超对称的，它就象一台天平一样，在平衡状态下，不管你向哪一边加一点重，它都会倾向哪一边。
弧形齿条的另一个优点是：把齿条的抗弯强度转变成了抗拉强度，由于受力方向的改变，有力的提高了产品的使用强度。在作扭矩检验时，它的良品率几呼是100％。
弧形齿条还有一个特点：由于它是弧形的，在受力过程中，加大了齿条背部与限位支撑摩擦力和阻力，同时减小了齿条齿和棘爪齿的负荷力，因此，可以把齿条和棘爪的粗齿转变成细齿，由齿距6mm逐渐变成齿距3mm，这样就更加有力的提高了产品的使用效果。
B：杠杆制动锁紧的原理
本发明由钳口的夹持点、限位支撑的支点和棘爪的制动点构成了杠杆的制动原理。当齿条钳口在受力过程中，齿条要前移，因而牵动棘爪作逆时针方向旋转。使棘爪齿部上行，通过限位支撑的支点形成杠杆力，迫使活动钳口锁紧管件。受力越大，其制动锁紧力就越大。决定制动力大小还有一个因素，那就是其支点离棘爪制动距离越大，其制动力就越大，离的越近其制动力就越小，因而，需要设计在一定合理的位置上。本结构它不单纯是杠杆制动锁紧力的关系，它还有另一层关系，当限位支撑前置，离棘爪距离远的状态下，齿条钳口在摆开转角时，影响到管钳口部A段和B段的动作变化关系(如图27、图28)，齿条在摆开转角时，头部摆角尺寸小，而齿条迫使棘爪作顺时针方向旋转过程中，牵动齿条后移量大。使钳口部A段倾斜抬头，B段倾斜后移，因而，当管件夹在B段时，齿条即摆不开转角。棘爪闭锁也打不开，形成卡死现象，因此，在设计本结构时，应采用华罗庚的优选系数，如图25、图26那样，要在动态过程中的最大摆角，使X2段始终≥0.618；X1段始终≤0.382。这样，管件不管夹在钳口的任何部位，都能轻松取下。但在设计36寸、48寸大规格管钳时，其支点前置，这样作可提高锁紧力，因为大直径管件不可能夹在钳口里边部位，因此，可采取随着规格的增大，阶梯式的递进。这样处理比较实用。
C：棘爪的设计原理
棘爪是本发明的一个重要部件。它在受力过程中，即不能脱开齿条，又要有向上制动的顶力，还要有足够的牵引制动力，它的受力接合面设有20度的压力角，以增强齿的强度，当钳口夹持工件时，在制动锁紧过程中由于活动钳口夹住管件齿条是不能后移的，棘爪的最后一个齿与齿条齿的接合面保留了＞1mm的旋转过盈量，由此形成闭锁，使棘爪齿无法脱开齿条齿。另一个原理是棘爪的四个齿是凸起的弧形分布，在齿合时能够象齿轮形态的微调节，不管是前齿合，中齿合或后齿合，都相对吻合，有力的保证了棘爪和齿条的使用寿命。
操作方法：
右手握住钳把8，使钳体向下倾斜30°以上，左手母指扳动棘爪11，使其棘爪11与齿条1分离，借齿条自身重力快速打开钳口。左手握住齿条1的头部，使之仰起头来(头部摆开转角)在钳子的口部到位，即可操作。取下管钳时应使管钳在松开的状态下，左手迫使齿条的头部或尾部，使齿条抬起头来(摆开转角)，即可取下。

Claims (8)

1.一种“多功能方便速调管钳”，由钳体(7)、扭力簧(12)、棘爪(11)和齿条(1)构成，所述钳体(7)、由夹板(6)、钳把(8)、限位支撑(9)鎯头(14)一体构成。所述扭力簧(12)和棘爪(11)是通过簧销(3)、棘爪轴(4)铆在二夹板(6)中，所述扭力簧(12)，棘爪(11)和齿条(1)依次安装在钳体夹板(6)的开挡中，齿条(1)由限位螺钉(5)固定在二夹板的(6)中，所述钳体夹板(6)的前端安装有固定钳口(13)，其钳口的前倾角a1为10°～20°，所述钳体夹板(6)的内上端为封闭设计，并设有限位支撑(9)，限位支撑(9)的支点与棘爪轴孔中心连线并在孔中心作一条同钳口斜面相平行的直线，所形成的a2角为15°～30°(以下均以斜形钳口为基准，简称a2角)。所述限位支撑(9)的上外端设计有鎯头(14)，当管件锈死的时候，可用此处鎯头敲击振松。 
2.按照权利1所述的“多功能方便速调管钳”其特征在于：钳体(7)、夹板(6)和钳把(8)的上平面是设在同一水平线上，所配装的齿条(1)是弧形的和直形的，其固定钳口(13)是直形的和孤形的，其活动钳口是直形的、弧形的和V型的，与齿条(1)相配合的棘爪(11)其齿部是凸起的，弧形分布的。 
3.按照权利1所述的固定钳口(13)，其特征在于插入方孔部位的两边设计有锯齿形的牙齿(18)，可切入头部方孔两边凸起的台阶(15)中。 
4.一种“多功能方便速调管钳”并且提出第二种新的解决方案，它与第一方案所不同的地方就在于：其固定钳口(13)的前倾角a1为30°～45°，其钳把(8)与钳体(7)的头部不在一个水平线上，其特征在于钳体(7)的头部向上弧线形倾斜30°～45°，其限位支撑与棘爪轴孔中心点连线形成的a2角为15°～30°，其固定钳口(13)是直形的和弧形的，所配装的齿条为弧形齿条和直角齿条，其齿条的活动钳口有直形的、弧形的和V型的，其齿条(1)和钳把(8)的装配是倾斜展开的，并且钳把(8)尾部做了人性化设计。 
5.一种“多功能方便速调管钳”并且提出第三种解决方案，它的钳把(8)是由钳体(7)、夹板(6)、限位支撑(9)和鎯头(14)一体构成，齿条(1)与活动钳口(2)一体构成，其扭力簧(12)、棘爪(11)和齿条(1)依次安装在钳体夹板(6)中，并由限位螺钉(5)固定，所述钳体(7)、夹板(6)是长方形的，它的上平面与钳把(8)的上平面是设在同一个平面上，所述钳体夹板(6)的内上端为封闭设计，并设计有限位支撑(9)，其限位支撑(9)的支点与棘爪轴孔中心连线形成的a2角为15°～30°，在支撑的上外顶点设计有鎯头(14)，在钳体夹板(6)的前端安装有固定钳口(13)，它右斜角a1为10°～25°，本方案只能配装直角齿条和直形钳口。 
6.一种“多功能方便速调管钳”，并且提出第四种解决方案，其钳把(8)是由钳体(7)、夹板(6)、限位支撑(9)一体构成，其钳体夹板(6)的前端头部安装有固定钳口(13)，其扭力簧(12)、棘爪(11)和齿条(1)依次安装在钳体夹板(6)中，其齿条(1)通过限位螺钉(5)固定在二夹板(6)中，其齿条(1)和活动钳口(2)为一体构成，在二夹板的后端靠近钳把位置处设计有凸起的限位支撑(9)，它的支点与棘爪轴孔中心连线所构成的a2角为15°～30°，所述固定钳口(13)的斜度a1角为35°～55°。 
7.按照权利6所述的“多功能方便速调管钳”，其特征在于：所述固定钳口(13)为直形的和弧形的，所述活动钳口(2)为直形的、弧形的、V形的，所述齿条(1)为弧形齿条和直形齿条。 
8.按照权利6所述的“多功能方便速调管钳”其特征在于：所述固定钳口(13)，不管是直形的或弧形的，其插入方孔(16)部位的两侧面均带有锯齿形牙齿(18)，可切入二夹板方孔中的凸台(15)中。 
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