CN107386995B - 一种拧扣机用大扭矩浮动背钳 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种拧扣机用大扭矩浮动背钳，包括：两面板，通过固定杆连接，上部开设夹持内孔；液压缸支架总成，架设于两面板之间，包括：两支撑板，上部开设夹持通孔，夹持通孔内径小于夹持内孔内径，外表面凸设圆周扶正滚轮，圆周扶正滚轮伸入夹持内孔，外壁与夹持内孔内壁之间留有间隙，两支撑板外表面与两面板内表面之间留有间隙；两支撑板之间内接一环形连接件，沿周向间隔设置若干支撑孔；若干液压缸，分别插设于支撑孔内；背钳支架，设置于拧扣机底盘上，两面板分别架设于背钳支架上；一支撑弹簧，上、下两端分别与形连接件底面及背钳支架上表面连接。所述背钳保证了工作效率和产品质量且使用寿命增加，生产成本低、维护方便、易推广。

Description

一种拧扣机用大扭矩浮动背钳

技术领域

本发明属于石油器械技术领域，具体地，涉及一种拧扣机用大扭矩浮动背钳。

背景技术

从所周知，现有油田车间里管具如油管、套管、井下工具、钻杆的螺纹连接都用拧扣机进行，其工作效率高、安全可靠、保证螺纹质量。

全套拧扣机的主机一般由旋转的主钳、背钳（卡住管体不旋转，形成背力）、与主钳、背钳的连接底盘，底盘与主钳连接是螺栓连接，主钳在底盘的轴向是不会左右移动的，底盘和背钳之间的连接是滚轮滑动连接，这样的连接方式是调节管具螺纹的上卸扣尺寸的变化。

夹紧方式一般有（1）额板爬坡式，（2）行星爪夹紧式，（3）主钳和背钳都是油缸夹紧，并且主钳是360度旋转。

对于拧扣机，目前国内主要存在如下专利文献：

中国专利授权公告号：CN103527117B，公开了一种360°连续旋转大扭矩拧扣机，由连续旋转主钳、背钳和底座组成；所述连续旋转主钳、背钳分别通过第一支撑板、第二支撑板设置在底座两端。本发明的一种360°连续旋转大扭矩拧扣机，设计合理、使用寿命长，一方面提高了加工工作过程中所夹持管径的范围，杜绝了对钻具本身的损伤，另一方面360°旋转扭矩大且操作简单，提高了生产工作效率、节约了人力成本投入，进而降低了企业生产投入且保证了操作人员的人身安全；同时本发明操作简单、维护方便、易推广。

对于该专利所提供的拧扣机，一般背钳下面的滚轮有上下间隙的，目的调整管具摆放、主背钳油缸伸出的长度误差形成的小偏心，当背钳重量轻时，管体的一头在主钳夹紧时，另一头能挑起比较轻的背钳，这是非常有效的办法。

当管体直径大、扭矩大时，背钳设计时强度自然必须增加，那么重量就增加，所谓的主背钳的不同心来源于（1）主钳夹紧装置几爪伸缩量的误差；（2）背钳夹紧装置几爪伸缩量的误差；（3）操作者放工件的初始位置不对，使管体斜着放的；（4）主钳、背钳加工误差，如中心高误差、横向尺寸误差等等。

当管体直径大、扭矩大时，背钳设计时强度自然增加，那么重量就增加，出现管具摆放、主背钳油缸伸出的长度误差形成的小偏心时，管体无法挑起比较重的背钳，也就是说整个背钳太重，无法浮动，这时会出现螺纹损伤、螺纹上扣或卸扣的过程中，螺纹部位发热。

在拧扣机中背钳是其重要组成部件，其合理的设计能够提高拧扣机的工作效率与保证拧扣的质量，但是现有的背钳设计不合理，工作时易发生螺纹损坏和螺纹部位的发热，一方面维修时停机降低了工作效率、增加了企业负担，另一方面若问题发现不及时将导致产品出现质量问题（有些工具的螺纹破坏后，油田单位施工时，当工具下井后，容易造成掉井事故、泄漏事故）、降低企业市场竞争力；同时其使用寿命短、增加了企业成本投入。

发明内容

为解决上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种拧扣机用大扭矩浮动背钳，所述背钳解决了现有拧扣机大扭矩时背钳设计不合理，导致拧扣机工作效率低及产品质量差的问题，保证了上卸扣螺纹不被破坏，保证了工作效率和产品质量且使用寿命增加，从而降低了企业生产成本投入，使企业在市场竞争中始终保持优势，生产成本低、维护方便、易推广。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种拧扣机用大扭矩浮动背钳，所述背钳包括：两面板，竖直间隔排布，并通过若干固定杆彼此连接，上部分别开设相对应的用于夹持管件的夹持内孔；液压缸支架总成，竖直架设于所述两面板之间，其包括：两竖直、间隔排布的支撑板，两支撑板上部分别开设相对应的夹持通孔，两夹持通孔与两夹持内孔对应连通形成一用于夹持管件的夹持腔，夹持通孔内径小于所述夹持内孔内径，两支撑板外表面位于夹持通孔外周的位置沿夹持通孔周向间隔凸设若干圆周扶正滚轮，圆周扶正滚轮伸入所述夹持内孔，且圆周扶正滚轮外壁与夹持内孔内壁之间留有间隙，两支撑板外表面与两面板内表面之间留有间隙；两支撑板相对面之间沿夹持通孔外周内接一环形连接件，环形连接件沿周向间隔设置若干支撑孔；若干液压缸，分别插设于所述环形连接件支撑孔内，活塞杆伸入所述夹持腔内形成对管件的夹持；背钳支架，滑动设置于拧扣机底盘上，两面板分别架设于所述背钳支架上；一支撑弹簧，竖直设置，上、下两端分别与所述液压缸支架总成环形连接件底面及背钳支架上表面连接，形成对液压缸支架总成的扶正，保证背钳在夹持管件过程中若干圆周扶正滚轮轴心所在圆与夹持内孔为同心圆。

进一步地，所述两面板上部靠近外缘位置分别沿周向间隔开设若干相对应的固定孔，所述固定杆两端分别插设于两面板固定孔形成两面板之间的连接、固定；所述固定杆为六角头螺栓，固定杆与固定孔之间通过定位隔套、垫圈及螺母相对固定。

进一步地，所述支撑弹簧与液压缸支架总成环形连接件底面连接端外侧套设有一上弹簧套筒，该上弹簧套筒一端连接于环形连接件底面；支撑弹簧与背钳支架上表面连接端外侧套设有一下弹簧套筒，该下弹簧套筒一端连接于背钳支架上表面；上、下弹簧套筒配合形成对所述支撑弹簧的限位，防止支撑弹簧受力翻转。

进一步地，所述环形连接件包括沿夹持通孔外周间隔内接于两支撑板的若干筋板，相邻两筋板之间的间隔形成支撑孔，所述支撑孔为方孔，形成对液压缸的卡接、限位。

进一步地，所述环形连接件包括沿夹持通孔外周间隔内接于两支撑板的若干筋板，支撑孔分别开设于筋板表面，所述支撑孔为方孔，形成对液压缸的卡接、限位。

进一步地，所述两面板下部两端分别开设有一连接通孔，对应地，所述两支撑板下部两端分别开设有一连接孔，两组连杆总成两端分别与位于同侧的连接孔及连接通孔连接，所述连杆总成包括：一端与连接通孔连接的第一连杆、一端与连接孔连接的第二连杆，第一、第二连杆相邻一端通过销轴形成旋转连接。

进一步地，所述两支撑板分别包括圆盘及圆盘下端沿圆盘径向向外延伸形成的延长部，所述连接孔开设于延长部下部两端，所述夹持通孔开设于圆盘上。

进一步地，所述两面板对应连杆总成的位置开设有安装孔，扭矩传感器通过该安装孔装设于第一连杆或第二连杆上。

进一步地，所述背钳支架包括两间隔设置的底板，底板上表面两端分别沿底板高度方向开设供所述两面板插设于背钳支架上的凹槽，两底板下部两端分别通过螺母和垫圈可拆卸连接有一用于限制背钳上下移动的下扶正滚轮，背钳支架通过下扶正滚轮沿底盘长度方向左右滚动。

进一步地，所述背钳支架两底板下表面中部分别设有一侧扶正滚轮座，两用于限制背钳横向移动的侧扶正滚轮分别通过螺母和垫圈可拆卸连接于侧扶正滚轮座上。

本发明的有益效果在于：

所述背钳液压缸支架总成的两支撑板与面板之间留有空隙，改变了现有拧扣机背钳液压缸支架总成贴附面板设置的结构，赋予液压缸支架总成在两面板之间的活动空间；

液压缸支架总成通过支撑弹簧与背钳支架之间连接，这样的结构使背钳液压缸支架总成在两面板内可升可降，可左可右，可小角度旋转，也就是说背钳液压缸支架总成有服从主钳夹紧走向的调节空间。

当出现主背钳的不同心情况时，主钳夹紧力使管体按照主钳夹紧部位的导向延伸走向，这时背钳夹紧总成开始夹持管体，背钳液压缸支架总成的总重量比整个背钳总重量轻得多，这样管件就把背钳液压缸支架总成挑起，带动液压缸支架总成在两面板之间活动；

当上扣或卸扣时，背钳液压缸支架总成是在浮动中工作的，这个工作是从动的，并且服从于主钳的。也就是说，背钳液压缸支架总成可以小范围的跟住主钳游走摆动。

原来的老式设计，是整个背钳（即液压缸支架总成、面板、背钳支架等部件）小浮动，而本发明所提供的背钳的设计，是背钳里面的液压缸支架总成在浮动。

这样螺纹是在宽松的环境下上卸的，不会受偏挤压，不会损坏，不会发热。

同时，在支撑板夹持通孔外周设置若干圆周扶正滚轮，液压缸支架总成在浮动过程中，通过凸设于支撑板上的圆周扶正滚轮与面板夹持内孔内壁抵靠，限制液压缸支架总成在两面板内的浮动范围，即圆周扶正滚轮外壁到面板夹持内孔内壁之间的距离，即为液压缸支架总成在两面板内的浮动范围；

液压缸支架总成在浮动过程中配合支撑弹簧的拉扯，保证若干圆周扶正轮的轴心所在的圆和面板的夹持内孔为同心圆；

上、下弹簧套筒的设计，形成对支撑弹簧的限位，防止支撑弹簧受力后翻转跑掉；

连杆总成连接背钳液压缸支架总成的下部和两只面板，两只面板的下面加工了对应的孔，可以装扭矩传感器测试扭矩用；

设置下扶正滚轮、侧扶正滚轮，减小背钳支架与拧扣机底板之间的摩擦，延长背钳使用寿命。

附图说明

图1为本发明所提供的一种拧扣机用大扭矩浮动背钳的结构示意图。

图2为图1的侧视图。

具体实施方式

参照图1，本发明所述的一种拧扣机用大扭矩浮动背钳，所述背钳包括：两面板1，竖直间隔排布，并通过若干固定杆11彼此连接，上部分别开设相对应的用于夹持管件的夹持内孔12；液压缸支架总成2，竖直架设于所述两面板1之间，其包括：两竖直、间隔排布的支撑板21，两支撑板21上部分别开设相对应的夹持通孔22，两夹持通孔22与两夹持内孔12对应连通形成一用于夹持管件的夹持腔100，夹持通孔22内径小于所述夹持内孔12内径，两支撑板外表面位于夹持通孔22外周的位置沿夹持通孔22周向间隔凸设若干圆周扶正滚轮23，圆周扶正滚轮23伸入所述夹持内孔12，且圆周扶正滚轮23外壁与夹持内孔12内壁之间留有间隙，两支撑板21外表面与两面板1内表面之间留有间隙；两支撑板21相对面之间沿夹持通孔22外周内接一环形连接件（未图示），环形连接件沿周向间隔设置若干支撑孔（未图示）；若干液压缸3，分别插设于所述环形连接件支撑孔内，活塞杆伸入所述夹持腔100内形成对管件的夹持；背钳支架4，滑动设置于拧扣机底盘（未图示）上，两面板1分别架设于所述背钳支架4上；一支撑弹簧5，竖直设置，上、下两端分别与所述液压缸支架总成2环形连接件底面及背钳支架4上表面连接，形成对液压缸支架总成2的扶正，保证背钳在夹持管件过程中若干圆周扶正滚轮23轴心所在圆与夹持内孔12为同心圆。

其中，所述圆周扶正滚轮23通过垫圈、螺母固定凸设于液压缸支架总成2上。

进一步地，所述两面板1上部靠近外缘位置分别沿周向间隔开设若干相对应的固定孔13，所述固定杆11两端分别插设于两面板1固定孔13形成两面板1之间的连接、固定；所述固定杆11为六角头螺栓，固定杆11与固定孔13之间通过定位隔套（未图示）、垫圈（未图示）及螺母14相对固定。

其中，定位隔套位于两面板1之间，并且位于固定杆11外面。

进一步地，所述支撑弹簧5与液压缸支架总成2环形连接件底面连接端外侧套设有一上弹簧套筒51，该上弹簧套筒51一端连接于环形连接件底面；支撑弹簧5与背钳支架4上表面连接端外侧套设有一下弹簧套筒52，该下弹簧套筒52一端连接于背钳支架4上表面；上、下弹簧套筒51、52配合形成对所述支撑弹簧5的限位，防止支撑弹簧5受力翻转。

进一步地，在本发明一个优选实施例中，所述环形连接件包括沿夹持通孔22外周间隔内接于两支撑板的若干筋板（未图示），相邻两筋板之间的间隔形成支撑孔，所述支撑孔为方孔，形成对液压缸3的卡接、限位。

进一步地，在本发明另一优选实施例中，所述环形连接件包括沿夹持通孔22外周间隔内接于两支撑板的若干筋板，支撑孔分别开设于筋板表面，所述支撑孔为方孔，形成对液压缸的卡接、限位。

进一步地，所述两面板1下部两端分别开设有一连接通孔15，对应地，所述两支撑板21下部两端分别开设有一连接孔24，两组连杆总成6两端分别与位于同侧的连接孔24及连接通孔15连接，所述连杆总成6包括：一端与连接通孔15连接的第一连杆61、一端与连接孔24连接的第二连杆62，第一、第二连杆61、62相邻一端通过销轴63形成旋转连接。

进一步地，所述两支撑板21分别包括圆盘211及圆盘211下端沿圆盘径向向外延伸形成的延长部212，所述连接孔24开设于延长部212下部两端，所述夹持通孔22开设于圆盘211上。

进一步地，所述两面板1对应连杆总成6的位置开设有安装孔16，扭矩传感器（未图示）通过该安装孔16装设于第一连杆61或第二连杆62上。

进一步地，所述背钳支架4包括两间隔设置的底板41，底板41上表面两端分别沿底板41高度方向开设供所述两面板1插设于背钳支架4上的凹槽42，两底板41下部两端分别通过螺母和垫圈可拆卸连接有一用于限制背钳上下移动的下扶正滚轮7，背钳支架4通过下扶正滚轮7沿底盘长度方向左右滚动。

进一步地，所述背钳支架4两底板41下表面中部分别设有一侧扶正滚轮座43，两用于限制背钳横向移动的侧扶正滚轮8分别通过螺母和垫圈可拆卸连接于侧扶正滚轮座43上。

其中，侧扶正滚轮8起背钳横向限位作用，并且背钳左右可以滚动。

侧扶正滚轮座43通过六角头螺栓、垫圈连接背钳支架4。

连杆总成6连接液压缸支架总成2下部和两只面板1，两只面板1的下面加工了对应的孔，可以装扭矩传感器测试扭矩用。

液压缸3通过垫圈、螺母固定在液压缸支架总成2上。

本发明所提供的拧扣机用大扭矩浮动背钳工作原理如下：

油管、套管、井下工具、钻杆的公母螺纹经过预拧紧后，才放入拧扣机上上扣，如果需要卸扣的话，公母螺纹本身已经连接好的。主钳夹紧一头后，背钳夹紧总成中液压缸3的活塞杆才伸入夹持腔100夹紧管体。

（1）液压缸支架总成2下面有支撑弹簧5扶正；

（2）两只面板1的和液压缸支架总成2之间有空间活动位置；

（3）圆周扶正滚轮23外壁与面板1的夹持内孔内壁之间有间隙空间；

这样的结构使液压缸支架总成2可升可降，可左可右，可小角度旋转，也就是说液压缸支架总成2有服从主钳夹紧走向的调节空间。

当出现主背钳的不同心情况时，主钳夹紧力使管体按照主钳夹紧部位的导向延伸走向，这时背钳夹紧总成开始夹持管体，液压缸支架总成2的总重量比整个背钳总重量轻得多，这样管件就把液压缸支架总成2挑起；

当上扣或卸扣时，液压缸支架总成2是在浮动中工作的，这个工作是从动的，并且服从于主钳的。也就是说，液压缸支架总成2可以小范围的跟住主钳游走摆动。

原来的老式设计，是整个背钳小浮动，现在这样的设计，是背钳里面的液压缸支架总成2在浮动。

这样螺纹是在宽松的环境下上卸的，不会受偏挤压，不会损坏，不会发热。

根据情况，可以增加左右方向对背钳夹紧总成的限位弹簧。

需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (10)

1.一种拧扣机用大扭矩浮动背钳，其特征在于，所述背钳包括：

两面板，竖直间隔排布，并通过若干固定杆彼此连接，上部分别开设相对应的用于夹持管件的夹持内孔；

液压缸支架总成，竖直架设于所述两面板之间，其包括：

两竖直、间隔排布的支撑板，两支撑板上部分别开设相对应的夹持通孔，两夹持通孔与两夹持内孔对应连通形成一用于夹持管件的夹持腔，夹持通孔内径小于所述夹持内孔内径，两支撑板外表面位于夹持通孔外周的位置沿夹持通孔周向间隔凸设若干圆周扶正滚轮，圆周扶正滚轮伸入所述夹持内孔，且圆周扶正滚轮外壁与夹持内孔内壁之间留有间隙，两支撑板外表面与两面板内表面之间留有间隙；

两支撑板相对面之间沿夹持通孔外周内接一环形连接件，环形连接件沿周向间隔设置若干支撑孔；

若干液压缸，分别插设于所述环形连接件支撑孔内，活塞杆伸入所述夹持腔内形成对管件的夹持；

背钳支架，滑动设置于拧扣机底盘上，两面板分别架设于所述背钳支架上；

一支撑弹簧，竖直设置，上、下两端分别与所述液压缸支架总成环形连接件底面及背钳支架上表面连接，形成对液压缸支架总成的扶正，保证背钳在夹持管件过程中若干圆周扶正滚轮轴心所在圆与夹持内孔为同心圆。

2.根据权利要求1所述的拧扣机用大扭矩浮动背钳，其特征在于，所述两面板上部靠近外缘位置分别沿周向间隔开设若干相对应的固定孔，所述固定杆两端分别插设于两面板固定孔形成两面板之间的连接、固定；所述固定杆为六角头螺栓，固定杆与固定孔之间通过定位隔套、垫圈及螺母相对固定。

3.根据权利要求1所述的拧扣机用大扭矩浮动背钳，其特征在于，所述支撑弹簧与液压缸支架总成环形连接件底面连接端外侧套设有一上弹簧套筒，该上弹簧套筒一端连接于环形连接件底面；支撑弹簧与背钳支架上表面连接端外侧套设有一下弹簧套筒，该下弹簧套筒一端连接于背钳支架上表面；上、下弹簧套筒配合形成对所述支撑弹簧的限位，防止支撑弹簧受力翻转。

4.根据权利要求1或3所述的拧扣机用大扭矩浮动背钳，其特征在于，所述环形连接件包括沿夹持通孔外周间隔内接于两支撑板的若干筋板，相邻两筋板之间的间隔形成支撑孔，所述支撑孔为方孔，形成对液压缸的卡接、限位。

5.根据权利要求1或3所述的拧扣机用大扭矩浮动背钳，其特征在于，所述环形连接件包括沿夹持通孔外周间隔内接于两支撑板的若干筋板，支撑孔分别开设于筋板表面，所述支撑孔为方孔，形成对液压缸的卡接、限位。

6.根据权利要求1所述的拧扣机用大扭矩浮动背钳，其特征在于，所述两面板下部两端分别开设有一连接通孔，对应地，所述两支撑板下部两端分别开设有一连接孔，两组连杆总成两端分别与位于同侧的连接孔及连接通孔连接，所述连杆总成包括：一端与连接通孔连接的第一连杆、一端与连接孔连接的第二连杆，第一、第二连杆相邻一端通过销轴形成旋转连接。

7.根据权利要求6所述的拧扣机用大扭矩浮动背钳，其特征在于，所述两支撑板分别包括圆盘及圆盘下端沿圆盘径向向外延伸形成的延长部，所述连接孔开设于延长部下部两端，所述夹持通孔开设于圆盘上。

8.根据权利要求6所述的拧扣机用大扭矩浮动背钳，其特征在于，所述两面板对应连杆总成的位置开设有安装孔，扭矩传感器通过该安装孔装设于第一连杆或第二连杆上。

9.根据权利要求1所述的拧扣机用大扭矩浮动背钳，其特征在于，所述背钳支架包括两间隔设置的底板，底板上表面两端分别沿底板高度方向开设供所述两面板插设于背钳支架上的凹槽，两底板下部两端分别通过螺母和垫圈可拆卸连接有一用于限制背钳上下移动的下扶正滚轮，背钳支架通过下扶正滚轮沿底盘长度方向左右滚动。

10.根据权利要求9所述的拧扣机用大扭矩浮动背钳，其特征在于，所述背钳支架两底板下表面中部分别设有一侧扶正滚轮座，两用于限制背钳横向移动的侧扶正滚轮分别通过螺母和垫圈可拆卸连接于侧扶正滚轮座上。