CN112727384B - 一种吊卡钳 - Google Patents
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Abstract
一种吊卡钳,涉及钻探设备及工程机械技术领域,包括钳芯,钳芯设有环形的底座,底座内圈设有与钻杆接头配合的承载台面,所述钳芯的夹持中心设在承载台面的中心轴线上,在底座的一侧朝向夹持中心开设有方便钻杆装卸的喂入口;在承载台面的两侧对称设有朝向夹持中心的滑道,在滑道内滑动安装有牙板座组件,在钳芯外套装有钳壳,钳壳开设有与喂入口对应的槽口;在钳壳的内侧壁上与两个牙板座组件一一对应的设有通过旋转钳壳压迫牙板座组件沿滑道向夹持中心滑动实现夹紧钻杆的驱动坡面;在钳壳的上方设有用于与动力头对接的连接法兰,连接法兰的轴线与钳芯的夹持中心共线设置。本发明使用方便、操作灵活、工作可靠、能够快速处理钻杆。
Description
技术领域
本发明涉及钻探设备及工程机械技术领域,尤其是一种吊卡钳。
背景技术
随着生产发展的需要,钻机被广泛地应用在各种工程及钻井领域。由于钻探目的和使用环境的不同,人们针对各种不同使用条件研发出许多不同类型的钻机,这其中有一种全液压动力头式车载钻机,其主要特点是:运移方便;就位快;由于采用了顶驱,工法适应性也很强,这种钻机根据设计大小的不同,一般钻孔深度从几百米到两千米左右不等,市场上可见的生产该种钻机的厂家有美国学姆、德国宝峨、瑞典阿特拉斯、国产的厂家有天河众邦、石煤机、江苏天明等。
相较于井架式钻机,这种车载钻机一般只能打单根且钻杆需要平放于地面或钻杆架上,这就给钻杆的处理带来相对的不便,很多厂家为此还专门设计了上杆机,但所有的上杆机都有的通病是体积庞大占用了有限的井场面积而且动作不够灵敏致使使用效果不佳。
这种钻机因为需要将钻杆平置于地面或钻杆架上,为方便处理钻具,多数都将动力头设计为具有可以向上翘起的功能,以便将带有钻杆的动力头近于水平状态地接近钻井平台以方便处理钻具。
宝峨有一种吊卡钳有两个非常致命的缺点:1.牙板夹持的部位是钻杆的杆体,这不符合钻井操作规范,按钻井操作规范拧卸钻杆时只能夹持钻杆的接头,否则易对钻杆的杆体造成伤害,易造成钻杆杆体断裂;2.需要通过预拉紧才能抱紧钻杆,这在很多情况下会因为预拉力不足或杆体表面硬度较大等因素造成夹紧失效、导致操作反复,严重影响钻井效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足,提供一种使用方便、操作灵活、工作可靠、能够快速处理钻杆的吊卡钳。
本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的,本发明是一种吊卡钳,其特点是,包括钳芯,钳芯设有环形的底座,底座内圈设有与钻杆接头配合的承载台面,所述钳芯的夹持中心设在承载台面的中心轴线上,在底座的一侧朝向夹持中心开设有方便钻杆装卸的喂入口;
在钳芯的底座上设有一圈筒壁,筒壁开设有与喂入口连通的开口,在承载台面两侧的筒壁上对称设有朝向夹持中心的滑道,在滑道的顶部和底部分别开设有朝向夹持中心的导向槽,在滑道内通过导向槽滑动安装有牙板座组件,在钳芯外套装有钳壳,钳壳开设有与喂入口对应的槽口;在钳壳的内侧壁上与两个牙板座组件一一对应的设有通过旋转钳壳压迫牙板座组件沿滑道向夹持中心滑动实现夹紧钻杆的驱动坡面;
在钳壳的上方设有用于与动力头对接的连接法兰,连接法兰的轴线与钳芯的夹持中心共线设置。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现,以上所述的吊卡钳中:所述承载台面为朝向夹持中心并向下倾斜的倒圆台面。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现,以上所述的吊卡钳中:所述牙板座组件包括上下对称设置的牙板座,在上下两个牙板座之间穿设有竖向设置的牙板座销。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现,以上所述的吊卡钳中:在牙板座销上套装有压轮。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现,以上所述的吊卡钳中:牙板座朝向夹持中心的内侧面设为弧形凹面,在弧形凹面上设有竖向并列设置的若干组用于夹持钻杆的牙板;所述驱动坡面转动时挤压压轮使牙板座组件朝向夹持中心滑动使牙板抱紧钻杆。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现,以上所述的吊卡钳中:在弧形凹面上设有两组牙板,两组牙板以牙板座销为轴对称设置。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现,以上所述的吊卡钳中:在弧形凹面上开设有两个竖向设置的牙板槽,两组牙板分别通过螺栓固定安装在两个牙板槽内。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现,以上所述的吊卡钳中:所述导向槽的槽宽与牙板座销的直径配合,牙板座销的两端滑动安装在导向槽内。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现,以上所述的吊卡钳中:驱动坡面为由压轮向两侧高度逐渐增加的弧形楔面。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现,以上所述的吊卡钳中:在钳芯的筒壁顶部与钳壳之间设有内径不小于钳芯底座内径的上铜环,上铜环通过螺栓固定在钳壳内壁上;
在钳芯底座的底部通过螺栓连接有环形的托板,托板的内径不小于钳芯底座的内径,在钳芯底座的底部和托板之间设有内径不小于钳芯底座内径的下铜环,下铜环通过螺栓固定在钳芯底座的底部;
上铜环、下铜环和托板均开设有与喂入口对应的缺口。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
通过设置喂入口,能够快速准确又方便的将钻杆放进吊卡钳内,由于钻杆接头配合的承载台面承接钻杆接头,同时将钻杆定位,使钻杆的轴线与承载台面的中心轴线共线,使钻杆夹持时受力均匀,夹持稳固可靠;夹持钻杆的接头,有效保护钻杆;
通过在钳壳的内壁上设置驱动坡面,当动力头带动钳壳转动时,驱动坡面分别压迫对应的压板座组件,使两个牙板座组件沿着滑道向夹持中心靠拢,从而抱紧钻杆,本发明设计巧妙,操作简单,能够快速处理钻杆,灵活方便,工作可靠,提高钻井效率。
附图说明
图1为本发明的一种结构示意图;
图2为钳芯的结构示意图;
图3为牙板座组件的结构示意图;
图4为图3的主视图;
图5为图4中B-B处剖视图;
图6为牙板座组件的装配图;
图7为图1的主视图;
图8为图7中C-C处剖视图;
图9为图8中E-E处剖视图;
图10为图8中F-F处剖视图;
图11为提钻时钻杆装配前的工况图;
图12为提钻时吊卡钳和钻杆装配图;
图13为下钻时钻杆装配工况图。
图中:1. 钳芯,2.底座,3.承载台面,4.喂入口,5.滑道,6.牙板座组件,601.牙板座,602.牙板座销,603.压轮,604.牙板,7.钳壳,8.连接法兰, 9.弧形楔面,10.导向槽,11.上铜环,12.托板,13.下铜环,14.钻杆。
实施方式
以下进一步描述本发明的具体技术方案,以便于本领域的技术人员进一步地理解本发明,而不构成对其权利的限制。
实施例1,参照图1,结合图2,一种吊卡钳,包括钳芯1,钳芯1设有环形的底座2,底座2内圈设有与钻杆14接头配合的承载台面3,所述钳芯1的夹持中心设在承载台面3的中心轴线上,在底座2的一侧朝向夹持中心开设有方便钻杆14装卸的喂入口4;
结合图7-9,在承载台面3的两侧对称设有朝向夹持中心的滑道5,在滑道5内滑动安装有牙板座组件6,在钳芯1外套装有钳壳7,钳壳7开设有与喂入口4对应的槽口;在钳壳7的内侧壁上与两个牙板座组件6一一对应的设有通过旋转钳壳7压迫牙板座组件6沿滑道5向夹持中心滑动实现夹紧钻杆14的驱动坡面;
在钳壳7的上方设有用于与动力头对接的连接法兰8,连接法兰8的轴线与钳芯1的夹持中心共线设置。
所述承载台面3为朝向夹持中心并向下倾斜的倒圆台面。
所述牙板座组件6包括上下对称设置的牙板座601,在上下两个牙板座601之间穿设有竖向设置的牙板座销602,在牙板座销602上套装有压轮603;牙板座601朝向夹持中心的内侧面设为弧形凹面,在弧形凹面上设有竖向并列设置的若干组用于夹持钻杆14的牙板604,所述驱动坡面转动时挤压压轮603使牙板座组件6朝向夹持中心滑动使牙板604抱紧钻杆14。
在弧形凹面上设有两组牙板604,两组牙板604以牙板座销602为轴对称设置。
在弧形凹面上开设有两个竖向设置的牙板604槽,两组牙板604分别通过螺栓固定安装在两个牙板604槽内。
参照图10,驱动坡面为由压轮603向两侧高度逐渐增加的弧形楔面9。
在钳芯1的底座2上设有一圈筒壁,筒壁开设有与喂入口4连通的开口,所述滑道5开设在筒壁上,在滑道5的顶部和底部分别开设有朝向夹持中心的导向槽10,导向槽10的槽宽与牙板座销602的直径配合。
在钳芯1的筒壁顶部与钳壳7之间设有内径不小于钳芯1的底座2内径的上铜环11,上铜环11通过螺栓固定在钳壳7内壁上;
在钳芯1的底座2的底部通过螺栓连接有环形的托板12,托板12的内径不小于钳芯1底座2的内径,在钳芯1底座2的底部和托板12之间设有内径不小于钳芯1底座2内径的下铜环13,下铜环13通过螺栓固定在钳芯1底座2的底部;
上铜环11、下铜环13和托板12均开设有与喂入口4对应的缺口。
钳芯1的装配:
参照图3-5,将牙板座601、牙板座销602、压轮603、牙板604及螺栓组装成一个牙板座组件6,该吊卡钳中共需要两个牙板座组件6。
参照图6,将两个牙板座组件6放入钳芯1的滑道5内。
参照图9,将上铜环11通过螺栓固定在钳壳7内,再将放入了两个牙板座组件6的钳芯1从钳壳7的底部放入到钳壳7内,再通过螺栓将下铜环13固定在钳芯1上,最后通过螺栓将托板12固定在钳壳7上,下铜环13和上铜环11的主要作用是周向和轴向固定钳芯1在钳壳7内的位置并起到摩擦套和摩擦垫的作用组装完成后。
使用吊卡钳时,将整个吊卡钳通过位于钳壳7上端的与适用动力头对接的螺纹将整个吊卡钳拧到动力头上,并通过防退销锁住吊卡钳以防止其相对于动力头发生转动。
吊卡钳的两种主要工况如下:
1.提钻
提钻时,翘起动力头及安装于其上的吊卡钳,转动动力头,使钳芯1的喂入口4朝下,参照图11,调整吊卡钳相对于钻杆14接头的高度,并通过向下转动动力头将吊卡钳向下转动,将吊卡钳套在钻杆14接头上,微提吊卡钳使钳芯1内的承载台面3接触到钻杆14接头的下锥面,参照图12,急转吊卡钳,钳芯1及两套牙板座组件6在惯性力及钳芯1与钻杆14接头的圆锥面之间摩擦力的共同作用下,会暂时保持不动或与钳壳7发生相对转动,压轮603接触到位于钳壳7内的弧形楔面9后,会将牙板座组件6向钻杆14的轴心方向推动,牙板604即会抱柱钻杆14,而且扭矩越大,牙板604就会抱的越紧,整个吊卡钳达到了既可以提钻杆14又可以拧钻杆14的工作状态。
2.下钻
下钻时,翘起动力头及安装于其上的吊卡钳,转动动力头,使吊卡钳的喂入口4向上,使用钻机的副卷扬所示提起钻杆14的上端头并将钻杆14如图13所示放入到吊卡钳内,向上提升动力头的同时,使动力头向下转动,达到图12所示的状态,将吊卡钳内的钻杆14下端头和其下方的钻杆14上端头对准后,急转吊卡钳,钳芯1及钳芯1吊住的钻杆14在惯性力的作用下相对钳壳7会发生相动转动,压轮603会接触到位于钳壳7内的弧形楔面9,进而向内推动牙板座组件6,使用整个吊卡钳可以抱紧钻杆14。
完全进行完钻杆14对接后,将钻柱下放至适当的位置后,使用钻机的夹持装置夹持住钻杆14后,反转吊卡钳即可以松开钻杆14,微微下入吊卡钳,使钳芯1的承载台面3与钻杆14的圆锥面分离,慢转吊卡钳至吊卡钳的喂入口4朝向钻塔,即可以通过动力头将吊卡钳翘起,使吊卡钳与钻杆14完全脱离。
Claims (10)
1. 一种吊卡钳的使用方法,其特征在于:吊卡钳包括钳芯,钳芯设有环形的底座,底座内圈设有与钻杆接头 配合的承载台面,所述钳芯的夹持中心设在承载台面的中心轴线上,在底座的一侧朝向夹持 中心开设有方便钻杆装卸的喂入口; 在钳芯的底座上设有一圈筒壁,筒壁开设有与喂入口连通的开口,在承载台面两侧的筒壁上 对称设有朝向夹持中心的滑道,在滑道的顶部和底部分别开设有朝向夹持中心的导向槽,在 滑道内通过导向槽滑动安装有牙板座组件,在钳芯外套装有钳壳,钳壳开设有与喂入口对应的槽口;在钳壳的内侧壁上与两个牙板座组件一一对应的设有通过旋转钳壳压迫牙板座组件 沿滑道向夹持中心滑动实现夹紧钻杆的驱动坡面; 在钳壳的上方设有用于与动力头对接的连接法兰,连接法兰的轴线与钳芯的夹持中心共线设置;
吊卡钳的两种主要工况如下:
提钻
提钻时,翘起动力头及安装于其上的吊卡钳,转动动力头,使钳芯的喂入口朝下,调整吊卡 钳相对于钻杆接头的高度,并通过向下转动动力头将吊卡钳向下转动,将吊卡钳套在钻杆接 头上,微提吊卡钳使钳芯内的承载台面接触到钻杆接头的下锥面,急转吊卡钳,钳芯及两套牙板座组件在惯性力及钳芯与钻杆接头的圆锥面之间摩擦力的共同作用下,会暂时保持 不动或与钳壳发生相对转动,压轮接触到位于钳壳内的弧形楔面后,会将牙板座组件向钻杆的轴心方向推动,牙板即会抱柱钻杆,而且扭矩越大,牙板就会抱的越紧,整个吊卡钳达到 了既可以提钻杆又可以拧钻杆的工作状态;
下钻
下钻时,翘起动力头及安装于其上的吊卡钳,转动动力头,使吊卡钳的喂入口向上,使用钻 机的副卷扬提起钻杆的上端头并将钻杆放入到吊卡钳内,向上提升动力头的同时,使动力头向下转动,将吊卡钳内的钻杆下端头和其下方的钻杆上端头对准后,急转吊卡钳,钳芯及钳芯吊住的钻杆在惯性力的作用下相对钳壳会发生相动转动,压轮会接触到位于钳壳内的弧形楔面,进而向内推动牙板座组件,使用整个吊卡钳抱紧钻杆; 完全进行完钻杆对接后,将钻柱下放至适当的位置后,使用钻机的夹持装置夹持住钻杆后,反转吊卡钳即松开钻杆,微微下入吊卡钳,使钳芯的承载台面与钻杆的圆锥面分离,慢转吊卡钳至吊卡钳的喂入口朝向钻塔,即通过动力头将吊卡钳翘起,使吊卡钳与钻杆完全脱离。
2. 根据权利要求 1 所述的吊卡钳的使用方法,其特征在于:所述承载台面为朝向夹持中心并向下倾斜的倒圆台面。
3. 根据权利要求 1 所述的吊卡钳的使用方法,其特征在于:所述牙板座组件包括上下对称设置的牙板 座,在上下两个牙板座之间穿设有竖向设置的牙板座销。
4. 根据权利要求 3 所述的吊卡钳的使用方法,其特征在于:在牙板座销上套装有压轮。
5. 根据权利要求 4 所述的吊卡钳的使用方法,其特征在于:牙板座朝向夹持中心的内侧面设为弧形凹面,在弧形凹面上设有竖向并列设置的若干组用于夹持钻杆的牙板;所述驱动坡面转动时挤压压轮使牙板座组件朝向夹持中心滑动使牙板抱紧钻杆。
6.根据权利要求 5 所述的吊卡钳的使用方法,其特征在于:在弧形凹面上设有两组牙板,两组牙板以牙板座销为轴对称设置。
7. 根据权利要求 6 所述的吊卡钳的使用方法,其特征在于:在弧形凹面上开设有两个竖向设置的牙板槽,两组牙板分别通过螺栓固定安装在两个牙板槽内。
8. 根据权利要求 3 所述的吊卡钳的使用方法,其特征在于:所述导向槽的槽宽与牙板座销的直径配合,牙板座销的两端滑动安装在导向槽内。
9. 根据权利要求 1 所述的吊卡钳的使用方法,其特征在于:驱动坡面为由压轮向两侧高度逐渐增加的 弧形楔面。
10. 根据权利要求 1 所述的吊卡钳的使用方法,其特征在于:在钳芯的筒壁顶部与钳壳之间设有内径不小于钳芯底座内径的上铜环,上铜环通过螺栓固定在钳壳内壁上; 在钳芯底座的底部通过螺栓连接有环形的托板,托板的内径不小于钳芯底座的内径,在钳芯 底座的底部和托板之间设有内径不小于钳芯底座内径的下铜环,下铜环通过螺栓固定在钳芯底座的底部; 上铜环、下铜环和托板均开设有与喂入口对应的缺口。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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