CN105422023B - 一种可远程液控开口型液压动力钳 - Google Patents

Abstract

一种可远程液控开口型液压动力钳，包含全液控动力钳主钳和全液控动力钳背钳，全液控动力钳主钳包含壳体、钳头夹紧机构、传动机构、液压马达、液控安全门、液控挂档机构、开口齿轮液控对中复位机构、主钳液控换向复位机构、颚板复位机构，本发明通过设置液控安全门实现安全自动开关、设置液控挂档机构实现挂档机构液控操作、设置开口齿轮液控对中复位机构实现开口齿轮自动对中复位、设置液控换向复位机构实现主、背钳自动换向复位，从而达到动力钳的全液压远程控制的目的。本发明使动力钳实现自动化作业成为可能，意义重大，并且具有设计新颖巧妙、结构简单可靠，安全性好，能自我保护等优点。

Description

一种可远程液控开口型液压动力钳

技术领域

本发明涉及一种油田管用动力钳，尤其涉及一种可远程液控开口型液压动力钳的结构，属于石油装备设计制造技术领域。

背景技术

在油田井口的油管、套管、钻杆螺纹的上、卸扣中，要用到一种管用动力钳，它能使上述管柱的螺纹连接拆卸方便。传统的油田管用动力钳都是由操作工在动力钳边上操作，尤其是把门打开，让管柱进入到动力钳中，夹紧机构复位，挂档等动作必须是由操作工观察并手动操作的，随着作业的需要，特别是现场恶劣工况的需要，还有自动化作业的需要，需要把动力钳上所有手动操作动作改为自动或液动操作，这样才能够实现远程控制和自动作业，而现有的动力钳技术不具备自动作业的能力，因此油田管用动力钳的远程控制和自动作业技术是亟待解决的重要课题。

发明内容

本发明的目的就是要弥补现有技术的不足，而提供一种可远程液控开口型液压动力钳，使门开关、挂档操作、开口齿轮复位、换向复位通过液压油缸推动能够液压控制，从而达到动力钳的全液压远程控制的目的。

为了实现上述目的，本发明通过以下技术方案实施：该方案包含全液控动力钳主钳和全液控动力钳背钳，全液控动力钳主钳包含壳体、钳头夹紧机构、传动机构、液压马达、液控安全门、液控挂档机构、开口齿轮液控对中复位机构、主钳液控换向复位机构、颚板复位机构。液控安全门包含安全门、液压油缸a和液控二位三通换向阀；安全门安装在壳体的开口处，液压油缸a一端活塞杆与安全门相连，一端缸体与壳体相连；液控二位三通换向阀的进、回油口与液压油缸a的进、回油口相通，液控二位三通换向阀的工作油口与液压马达的进、回油口相通；向液压油缸a供油可以实现安全门液动开启和关闭，向液压油缸a供油同时向液控二位三通换向阀供油，当安全门开的时候时，液压马达进、回油口相通，液压马达不能运转；当安全门关好了，液压马达才处于正常工作状态，确保在安全门没关好时，动力钳不能正常工作。

液控挂档机构设在传动机构中拨动齿轮挂档，液控挂档机构包含液压油缸b、连接座、连接套、固定套、拨叉轴、拨叉，液压油缸b的活塞杆头与连接套相连，连接套上有开口的T型槽与拨叉轴的T型轴头间隙配合，液压油缸b通过螺钉与连接座和固定座紧固于一体，向液压油缸b供油即可带动拨叉轴和拨叉上、下移动拨动齿轮挂档。所述液控挂档机构另一方案包含液压双速马达和液压控制阀，控制液压控制阀得到马达的两种输出速度，实现换档。

开口齿轮液控对中复位机构由滚轮、滚轮轴、轴头、支架、复位弹簧、支座、推拉索软轴、液压油缸c、二位三通换向阀和设在开口齿轮上的凸点组成，二位三通换向阀由阀体和阀芯组成，其油口与液压马达的进、回油口相通；推拉索软轴的一端轴头与液压油缸c的活塞杆通过支架相连，推拉索软轴的另一端与二位三通换向阀阀芯相连；滚轮通过滚轮轴装在推拉索软轴的一端轴头，复位弹簧一端抵住推拉索软轴的轴头，另一端抵在推拉索软轴的轴套上；液压油缸c由两个支座固定在壳体上，两个支座之间形成滑槽，支架带动推拉索软轴可在两个支座之间的滑槽中滑动。当开口齿轮需要对中复位时，向液压油缸c内供油，活塞杆带动推拉索软轴向前移动到设定位置，开口齿轮旋转，开口齿轮上的凸点顶到滚轮，滚轮推动推拉索软轴后移带动二位三通换向阀换向，液压马达进、回油口相通，液压油直接回油箱，液压系统处于卸荷状态，液压马达停止运转，开口齿轮停在设定的对中复位位置；复位操作结束后，向液压油缸c内供油，活塞杆带动推拉索软轴后退，滚轮与凸点分离，复位弹簧推动推拉索软轴前移带动二位三通换向阀换向，液压马达才处于正常工作状态，可正常旋转。

全液控动力钳背钳包含背钳钳头夹紧机构和背钳液控换向复位机构，所述主钳液控换向复位机构和背钳液控换向复位机构都包含跷板式插销机构、液动坡板，跷板式插销机构都由立柱、右旋转臂、右插销、跷板、销轴、右滚轮、挡圈、螺钉、左旋转臂、左滚轮、左插销、限位螺钉、支承轴组成，跷板两端设有槽孔；液动坡板固定在主钳壳体或背钳主体上，液动坡板由坡板、固定座、盖板、液压油缸、螺钉组成；主钳钳头大齿轮或背钳钳头主体上设有对称于轴向中心截面的两段弧形槽。主钳液控换向复位机构描述见专利号为：201410248748.3 一种动力钳的跷板式液控插销换向复位装置。背钳钳头夹紧液压油缸推动背钳钳头夹紧机构连同跷板式插销机构一同转动，使跷板式插销机构在液动坡板的坡面上升降，实现插销换位，达到背钳钳头夹紧机构在上、卸扣方向换向和背钳钳头夹紧机构复位的目的。背钳钳头夹紧机构上设有对称于回转轴线截面的两只插孔；跷板式插销机构通过立柱下端固定在背钳钳头夹紧机构上，且位于两只插销孔的连线中心位置；跷板中部通过支承轴铰接在立柱上部，且可绕支承轴摆动；左旋转臂和左插销通过销轴串设在跷板的一端槽孔中，右旋转臂和右插销通过销轴串设在跷板的另一端槽孔中，左、右插销的一端分别穿过背钳钳头夹紧机构上的两只插孔伸到背钳钳头主体上的弧形槽中并可随跷板两端的摆动而上、下移动，左、右旋转臂的外侧开通且对称设置在跷板两侧，左、右旋转臂上分别设有左、右滚轮，并受挡圈和螺钉限位；左、右旋转臂由于外侧开通可绕销轴单方向摆动，当滚轮在旋转臂内侧沿液动坡板上坡时可推动跷板并带动插销上、下移动；当滚轮在旋转臂外侧沿液动坡板上坡时由于旋转臂外侧开通，旋转臂带动滚轮绕销轴向内侧摆动，不能推动跷板移动；限位螺钉设置在立柱顶部，一端顶在跷板的上端面中部，限制跷板的摆动角度，从而限制插销插在背钳头主体上的槽孔深度；液动坡板由坡板、固定座、盖板、液压油缸、螺钉组成，固定座通过螺钉固定在背钳主体上；液压油缸通过盖板固定在固定座中；坡板连接在液压油缸的活塞杆杆头；坡板上设有两坡面，两坡面对称于背钳钳头夹紧机构回转轴线的剖切平面，正常液动坡板是处于缩回位置，在需要换向时才伸出到工作位置。在操作时，背钳换向复位是背钳钳头夹紧机构在旋转，而主钳复位换向是钳头大齿轮在旋转，是不同的动作，导致两种换向复位机构的左、右旋转臂一侧开通的位置不同。

一般在颚板上也设有颚板复位机构，这样在开口齿轮对中复位和换向复位时，颚板也同时复位。

本发明通过设置液控安全门实现安全门自动开关、设置液控挂档机构实现挂档机构液控操作、设置开口齿轮液控对中复位机构实现开口齿轮自动对中复位、设置液控换向复位机构实现主、背钳自动换向复位，从而达到能远程操作、控制的目的，实现了远程操作和控制，才能实现动力钳的自动化作业。因此，本发明使动力钳实现自动化作业成为可能，意义重大，并且具有设计新颖巧妙、结构简单可靠，安全性好，能自我保护等优点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明的主视结构示意图；

图2为本发明的主钳俯视结构示意图；

图3为图1中A-A截面剖视结构示意图（液控挂档机构剖视图）；

图4为图3中B-B截面剖视结构示意图；

图5为图2中C处放大示意图（开口齿轮液控对中复位机构）；

图6为图5中D-D截面剖视结构示意图；

图7为本发明的背钳俯视结构示意图；

图8为图7中E-E截面剖视结构示意图（背钳液控换向复位机构）；

图9为图8中F-F截面剖视结构示意图。

在图中：1全液控动力钳主钳、2全液控动力钳背钳、3壳体、4钳头夹紧机构、5传动机构、6液压马达、7液控安全门、701安全门、702液压油缸a、703液控二位三通换向阀、8液控挂档机构、801液压油缸b、802连接座、803连接套、804固定套、805拨叉轴、806拨叉、9开口齿轮液控对中复位机构、901滚轮、902滚轮轴、903轴头、904支架、905复位弹簧、906支座、907推拉索软轴、908液压油缸c、909二位三通换向阀、910凸点、10主钳液控换向复位机构、11颚板复位机构、12背钳钳头夹紧机构、13背钳液控换向复位机构、14跷板式插销机构、1401立柱、1402右旋转臂、1403右插销、1404跷板、1405销轴、1406右滚轮、1407挡圈、1408螺钉、1409左旋转臂、1410左滚轮、1411左插销、1412限位螺钉、1413支承轴、15液动坡板、1501坡板、1502固定座、1503盖板、1504液压油缸、1505螺钉。

具体实施方式

如附图1、2所示，本发明包含全液控动力钳主钳1和全液控动力钳背钳2，全液控动力钳主钳1包含壳体3、钳头夹紧机构4、传动机构5、液压马达6、液控安全门7、液控挂档机构8、开口齿轮液控对中复位机构9、主钳液控换向复位机构10、颚板复位机构11。液控安全门7包含安全门701、液压油缸a702和液控二位三通换向阀703；安全门701安装在壳体3的开口处，液压油缸a702一端活塞杆与安全门701相连，一端缸体与壳体3相连；液控二位三通换向阀703的进、回油口和液压油缸a702的进、回油口：K与K′相通、J和J′相通，液控二位三通换向阀703的工作油口P、O、G与液压马达6的进、回油口H、I相通；向液压油缸a702供油可以实现安全门701液动开启和关闭，向液压油缸a702供油同时向液控二位三通换向阀703供油，当安全门701开着时，液压马达6进、回油口H、I相通，液压马达6不能运转，当安全门701关好了，液压马达6才处于正常工作状态，确保在安全门701没关好时，动力钳不能正常工作。

如附图1、2、3、4所示，液控挂档机构8设在传动机构中拨动齿轮挂档，液控挂档机构8包含液压油缸b801、连接座802、连接套803、固定套804、拨叉轴805、拨叉806，液压油缸b801的活塞杆头与连接套802相连，连接套802上有开口的T型槽与拨叉轴805的T型轴头间隙配合，液压油缸b801通过螺钉与连接座802和固定座804紧固于一体，向液压油缸b801供油即可带动拨叉轴805和拨叉806上、下移动拨动齿轮挂档。所述液控挂档机构8另一方案包含液压双速马达和液压控制阀，控制液压控制阀得到马达的两种输出速度，实现换档。

如附图1、2、5、6所示，开口齿轮液控对中复位机构9由滚轮901、滚轮轴902、轴头903、支架904、复位弹簧905、支座906、推拉索软轴907、液压油缸c908、二位三通换向阀909、和设在开口齿轮上的凸点910组成，二位三通换向阀909由阀体和阀芯组成，其油口与液压马达6的进、回油口相通；推拉索软轴907的一端轴头903与液压油缸c908的活塞杆通过支架904相连，推拉索软轴907的另一端与二位三通换向阀909阀芯相连；滚轮901通过滚轮轴902装在推拉索软轴907的一端轴头903，复位弹簧905一端抵住推拉索软轴907的轴头903，另一端抵在推拉索软轴907的轴套上；液压油缸c908由两个支座906固定在壳体3上，两个支座906之间形成滑槽，支架904带动推拉索软轴907可在两个支座906之间的滑槽中滑动。当开口齿轮需要对中复位时，向液压油缸c908内供油，活塞杆带动推拉索软轴907向前移动到设定位置，开口齿轮旋转，开口齿轮上的凸点910顶到滚轮901，滚轮901推动推拉索软轴907后移带动二位三通换向阀909换向，液压马达6进、回油口相通，液压油直接回油箱，液压系统处于卸荷状态，液压马达6停止运转，开口齿轮停在设定的对中复位位置；复位操作结束后，向液压油缸c908内供油，活塞杆带动推拉索软轴907后退，滚轮901与凸点910分离，复位弹簧905推动推拉索软轴907前移带动二位三通换向阀909换向，液压马达6才处于正常工作状态，可正常旋转。

如附图1、7、8、9所示，全液控动力钳背钳2包含背钳钳头夹紧机构12和背钳液控换向复位机构13，所述主钳液控换向复位机构10和背钳液控换向复位机构13都包含跷板式插销机构14、液动坡板15，跷板式插销机构14都由立柱1401、右旋转臂1402、右插销1403、跷板1404、销轴1405、右滚轮1406、挡圈1407、螺钉1408、左旋转臂1409、左滚轮1410、左插销1411、限位螺钉1412、支承轴1413组成，跷板1404两端设有槽孔；液动坡板15固定在主钳壳体3或背钳主体上，液动坡板15由坡板1501、固定座1502、盖板1503、液压油缸1504、螺钉1505组成；主钳钳头大齿轮或背钳钳头主体上设有对称于轴向中心截面的两段弧形槽。主钳液控换向复位机构10描述见专利号为：201410248748.3 一种动力钳的跷板式液控插销换向复位装置。背钳钳头夹紧液压油缸推动背钳钳头夹紧机构12连同跷板式插销机构14一同转动，使跷板式插销机构14在液动坡板15的坡面上升降，实现插销换位，达到背钳钳头夹紧机构在上、卸扣方向换向和背钳钳头夹紧机构复位的目的。背钳钳头夹紧机构12上设有对称于回转轴线截面的两只插孔；跷板式插销机构14通过立柱1401下端固定在背钳钳头夹紧机构12上，且位于两只插销孔的连线中心位置；跷板1404中部通过支承轴1413铰接在立柱1401上部，且可绕支承轴1413摆动；左旋转臂1409和左插销1411通过销轴1405串设在跷板1404的一端槽孔中，右旋转臂1402和右插销1403通过销轴1405串设在跷板1404的另一端槽孔中，左、右插销1411、1403的一端分别穿过背钳钳头夹紧机构12上的两只插孔伸到背钳钳头主体上的弧形槽中并可随跷板1404两端的摆动而上、下移动，左、右旋转臂1409、1402的外侧开通且对称设置在跷板1404两侧，左、右旋转臂1409、1402上分别设有左、右滚轮1410、1406，并受挡圈1407和螺钉1408限位；左、右旋转臂1409、1402由于外侧开通可绕销轴1405单方向摆动，当滚轮在旋转臂内侧沿液动坡板15上坡时可推动跷板1404并带动插销上、下移动；当滚轮在旋转臂外侧沿液动坡板15上坡时由于旋转臂外侧开通，旋转臂带动滚轮绕销轴向内侧摆动，不能推动跷板1404移动；限位螺钉1412设置在立柱1401顶部，一端顶在跷板1404的上端面中部，限制跷板1404的摆动角度，从而限制插销插在背钳头主体上的槽孔深度；液动坡板15由坡板1501、固定座1502、盖板1503、液压油缸1504、螺钉1505组成，固定座1502通过螺钉1505固定在背钳主体上；液压油缸1504通过盖板1503固定在固定座1502中；坡板1501连接在液压油缸1504的活塞杆杆头；坡板1501上设有两坡面，两坡面对称于背钳钳头夹紧机构12回转轴线的剖切平面，正常液动坡板15是处于缩回位置，在需要换向时才伸出到工作位置。在操作时，背钳换向复位是背钳钳头夹紧机构12在旋转，而主钳复位换向是钳头大齿轮在旋转，是不同的动作，导致两种换向复位机构的左、右旋转臂一侧开通的位置不同。

如附图7所示，一般在颚板上也设有颚板复位机构11，这样在开口齿轮对中复位和换向复位时，颚板也同时复位。

全液控动力钳在工作时，先打开安全门，移送动力钳到管柱中心，关上门；根据作业扭矩需要调整压力、调整档次，调整主、背钳上、卸扣方向，然后操作背钳夹紧缸背钳夹紧，背钳夹紧后，操作主钳钳头大齿轮旋转，主钳夹紧并进行上扣或卸扣作业；上扣或卸扣作业后，操作主钳反转复位，操作背钳反转复位，安全门打开，动力钳退到初始位置，安全门关闭，一次作业结束。

本发明通过设置液控安全门7实现安全门自动开关、设置液控挂档机构8实现挂档机构液控操作、设置开口齿轮液控对中复位机构9实现开口齿轮自动对中复位、设置液控换向复位机构10、13实现主、背钳自动换向复位，从而达到动力钳的全液压远程控制的目的。

Claims (1)

1.一种可远程液控开口型液压动力钳，由全液控动力钳主钳和全液控动力钳背钳组成，全液控动力钳主钳包含壳体、钳头夹紧机构、传动机构、液压马达、液控安全门、液控挂档机构、开口齿轮液控对中复位机构、主钳液控换向复位机构、颚板复位机构；全液控动力钳背钳包含背钳钳头夹紧机构和背钳液控换向复位机构；所述主钳液控换向复位机构和背钳液控换向复位机构都包含跷板式插销机构、液动坡板，跷板式插销机构都由立柱、右旋转臂、右插销、跷板、销轴、右滚轮、挡圈、螺钉、左旋转臂、左滚轮、左插销、限位螺钉、支承轴组成，其特征在于：

所述液控安全门包含安全门、液压油缸a和液控二位三通换向阀；安全门安装在壳体的开口处，液压油缸a一端活塞杆与安全门相连，一端缸体与壳体相连；所述液控二位三通换向阀的进、回油口与液压油缸a的进、回油口相通，液控二位三通换向阀的工作油口与液压马达的进、回油口相通；

所述液控挂档机构设在传动机构中拨动齿轮挂档，包含液压油缸b、连接座、连接套、固定套、拨叉轴、拨叉，液压油缸b的活塞杆头与连接套相连，连接套上有开口的T型槽与拨叉轴的T型轴头间隙配合，液压油缸b通过螺钉与连接座和固定座紧固于一体；

所述开口齿轮液控对中复位机构由液压油缸c、支架、推拉索软轴、滚轮、滚轮轴、复位弹簧、支座、二位三通换向阀和设在开口齿轮上的凸点组成，推拉索软轴的一端轴头与液压油缸c的活塞杆通过支架相连，推拉索软轴的另一端与二位三通换向阀阀芯相连；滚轮通过滚轮轴装在拉索软轴的一端轴头，复位弹簧一端抵住推拉索软轴的轴头，另一端抵在推拉索软轴的轴套上；液压油缸c由两个支座固定在壳体上，两个支座之间形成滑槽，支架带动推拉索软轴可在两个支座之间的滑槽中滑动；

所述背钳液控换向复位机构的跷板式插销机构中，左、右旋转臂外侧开通可向内侧作单方向旋转。