CN1156642C - 一种行星爪式开口型动力钳钳头卡紧机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及上卸管子螺纹的开口型动力钳的主钳、背钳钳头卡紧机构，其中，主钳钳头卡紧机构主要由开口齿轮、主钳行星架及三组行星爪组件组合而成，背钳钳头卡紧机构主要由背钳主体、背钳行星架及三组行星爪组件组合而成，支持行星爪组件的主钳行星架两连接置于开口齿轮之外，承受工作中的强大外撑力、背钳行星架两连接板置于背钳主体之外，承受工作中的强大外撑力。本发明将克服现有开口型及闭口型动力钳的不足之处，实现动力钳主钳及背钳正反向连续卡紧大范围内任意管径不更换零件，且卡紧性能好，工作效率高，社会及经济效益显著。

Description

一种行星爪式开口型动力钳钳头卡紧机构

技术领域

本发明涉及上卸管子螺纹的动力钳，特别是开口型动力钳的钳头卡紧机构。

背景技术

现有行星爪式动力钳钳头卡紧机构，只限于用在闭口型(即钳头不开口)动力钳上，其结构形式为：在钳头齿轮内，设置若干个带齿轮的行星爪围绕芯轴转动，芯轴支持在上下行星连接板上构成行星架，行星架包容在钳头齿轮内，行星爪上的局部齿轮与钳头齿轮内的内齿轮相啮合，当钳头齿轮转动时，行星架在钳头制动机构的制动力作用下，暂时不动，钳头齿轮转动，其内齿带动行星爪转动，使行星爪上的外曲牙板接触管子，然后，钳头齿轮、行星架、行星爪随同被夹持管子一同旋转，实现上卸管子螺纹。闭口型动力钳的不足之处在于：一是，工作时必须始终套在管柱上，这无疑对上卸管子现场的其他作业有所妨碍，特别是油井有井喷预兆时，动力钳不能及时撤离管柱，将造成井喷的严重后果。因此，只有具备完善的井口防喷设施的条件下，闭口型动力钳才适用。而目前，国内外不具备这种条件的用户甚多，因此，闭口型动力钳的使用范围受到很大程度限制，如专利号为93213627.3，名称为：“一种动力钳行星爪双向夹紧机构”的现有技术，也仅仅用于室内修复管子的拧扣机上，而未能在动力钳上广泛应用。二是，只有在井口用卡盘固定管柱的条件下才能使用，且每次上扣或卸扣操作，都必须将整个动力钳提升至背钳对准接箍，待上扣或卸扣完毕，又必须将整个动力钳下降至接箍以下，并留足吊卡空间，这不仅影响工作效率，且使用范围小。三是，由上扣转换为卸扣，或由卸扣转换为上扣，必须将钳头盖揭开，将各行星爪翻转180°才能进行，这对操作使用带来不便。

现有技术中的开口型动力钳钳头卡紧机构有内曲面滚子爬坡卡紧和外曲面滚子爬坡卡紧等结构形式，其不足之处在于卡不同管径，必须更换如牙板、牙座、颚板、滚子之类的零件。更换零件给动力钳的制造、使用、维修都带来许多不便，卡不同管径的卡紧性能也不竞相同，即使专利号为98117762.X，名称为“液压动力钳组合内曲面滚子爬坡卡紧机构”的现有技术，也仅限于卡紧四种特定管径不更换零件，而四种特定油管有八种特定接箍尺寸，该机构用在背钳上，也还必须更换零件。

本发明的目的就是要克服现有闭口型和开口型动力钳的不足之处，推出一种行星爪式开口型动力钳钳头卡紧机构，实现主钳背钳在正反向卡紧大范围内任意管径不更换零件，且卡紧性能好，工作效率高，每次上扣或卸扣完毕，又能及时撤离管柱，不防碍井口其他作业。

发明内容

本发明的技术方案是：一种行星爪式开口型动力钳钳头卡紧机构包括主钳钳头卡紧机构和背钳钳头卡紧机构，主钳钳头卡紧机构由蝶形行星爪A、行星齿轮、花键轴套、芯轴、外曲牙板A、牙板挡块、挡销、旋钮轴A、旋扭、开口齿轮、行星上连接板A、行星下连接板A、扇形板A主要零件组成，蝶形行星爪A两翼外侧分别装外曲牙板A、两翼之间装牙板挡块、两端面紧贴行星齿轮并由花键轴套将其串接紧固构成行星爪组件A，开口齿轮上部和下部带有完全相同的两处内齿，与行星爪组件A上的行星齿轮相啮合，行星上连接板A及行星下连接板A由三只芯轴通过螺钉连接构成行星架A，行星爪组件A装在芯轴上，行星架A为开口件，其行星上连接板A处在开口齿轮外部之上，并带有上扶正槽，带有基准内圆柱面与开口齿轮的基准外圆柱面构成动配合；行星下连接板A处在开口齿轮外部之下，带有下扶正槽，带有内圆柱面与开口齿轮的基准外圆柱面构成动配合，开口后部芯轴中心至钳头中心连线与开口两侧芯轴中心至钳头中心连线的夹角α大于90°，挡销装在扇形板A上、扇形板A装在开口齿轮α/2方位上、旋钮轴A装在行星上连接板A上构成钳头转向控制机构；背钳钳头卡紧机构由蝶形行星爪B、行星齿轮、花键轴套、芯轴、外曲牙板B、牙板挡块、挡销、旋钮轴B、旋钮、背钳主体、行星上连接板B、行星下连接板B、扇形板B主要零件组成，蝶形行星爪B两翼外侧分别装外曲牙板B、两翼之间装牙板挡块、两端面紧贴行星齿轮并由花键轴套将其串接紧固构成行星爪组件B，背钳主体为开口件，其上部和下部带有完全相同的两处内齿与行星爪组件B上的行星齿轮相啮合，行星上连接板B及行星下连接板B由三只芯轴通过螺钉连接构成行星架B，行星爪组件B装在芯轴上，行星架B为开口件，其行星上连接板B处在背钳主体外部之上，并带有基准内圆柱圆面与背钳主体的基准外圆柱面构成动配合；行星下连接板B处在背钳主体外部之下，并带有基准内圆柱面与背钳主体的基准外圆柱面构成动配合，开口后部芯轴中心至钳头中心连线与开口两侧芯轴中心至钳头中心连线的夹角β大于90°，挡销装在扇形板B上、扇形板B装在背钳主体β/2方位上、旋钮轴B装在行星上连接板B上构成背钳头转向控制机构，行星上连接板B外缘通过螺钉连接固定一个齿轮块与背钳传动齿轮相啮合，或行星上连接板B后部外缘直接做成齿轮与背钳传动齿轮相啮合。

本发明的实施，克服了现有技术的闭口型动力钳的不足之处，也克服了现有技术的开口型动力钳的不足之处，推出一种行星爪式开口型动力钳钳头卡紧机构的新型动力钳，实现主钳、背钳正反向连续卡紧大范围内任意管径不更换任何零件，且对任意管径的卡紧性能均处于优良状态，工作效率高，使用范围广。卡不同管径不更换零件，这将给动力钳的制造、使用和维修带来极大方便，社会效益及经济效益显著。

附图说明

附图给出了本发明的一个实施例。

图1为本发明主钳钳头卡紧机构示意主视图；

图2为图1的俯视图；

图3为本发明背钳钳头卡紧机构示意主视图；

图4为图3的俯视图；

图5为图2的A-A剖视图；

图6为图4的B-B剖视图；

图7为主钳工作原理图；

图8为背钳工作原理图。

具体实施方式

下面结合附图就本发明的实施方式作详细说明：

如图1、图2、所示，主钳钳头卡紧机构由开口齿轮8、行星上连接板A 1、行星下连接板A 11、芯轴4、行星齿轮2、蝶形行星爪A 6、花键轴套3、外曲牙板A 12、牙板挡块13、旋钮15及旋钮轴A 14等主要零件组成。行星上连接板A 1处在开口齿轮外部之上，行星下连接板A 11处在开口齿轮外部之下，并由三只芯轴4通过螺钉连接构成开口行星架A。三只芯轴中的一只处在行星架A开口后部，另两只处在开口两侧，开口后部芯轴中心至钳头中心连线ox与开口两侧芯轴中心至钳头中心连线om、on的夹角α大于90°。蝶形行星爪A 6两翼外侧分别装外曲牙板A 12、两翼之间装牙板挡块13、两端面紧贴行星齿轮2并由花键轴套3将其串接紧固构成行星爪组件A，三组行星爪组件A装在各芯轴4上。其两个行星齿轮2与开口齿轮8上完全相同的两处内齿相啮合。行星上连接板A 1上部有上扶正槽5，行星下连接板A 11下部有下扶正槽10，壳体上的扶正滚子处在其中，使行星架A轴向及径向定位。行星上连接板A 1有基准内圆柱面7与开口齿轮8上部的基准外圆柱面构成动配合；行星下连接板A 11有基准内圆柱面9与开口齿轮8下部的基准外圆柱面构成动配合。在不受行星爪及内齿干涉区域的α/2方位，在行星上连接板A 1上装有旋钮15及旋钮轴A 14。

如图3、图4所示，背钳钳头卡紧机构由背钳主体20、行星上连接B 16、行星下连接板B 22、芯轴4、行星齿轮2、蝶形行星爪B17、花键轴套3、外曲牙板B 23、牙板挡块13、旋钮15、旋钮轴B24及齿轮块19等主要零件组成。行星上连接板B16处在背钳主体外部之上，行星下连接板B 22处在背钳主体外部之下，并由三只芯轴4通过螺钉连接构成开口行星架B。三只芯轴中的一只处在行星架B开口后部，另两只处在开口两侧，开口后部芯轴中心至钳头中心连线ox与开口两侧芯轴中心至钳头中心连线om、on的夹角β大于90°。蝶形行星爪B 17两翼外侧分别装外曲牙板B 23、两翼之间装牙板挡块13、两端面紧贴行星齿轮2并由花键轴套3将其串接紧固，构成行星爪组件B，三组行星爪组件B装在各芯轴4上。行星爪组件B上的两只行星齿轮2分别与背钳主体上完全相同的两处内齿相啮合，行星上连接板B 16有基准内圆柱面18与背钳主体20上部的基准外圆柱面构成动配合；行星下连接板B 22有基准内圆柱面21与背钳主体20下部的基准外圆柱面构成动配合。在不受行星爪及内齿干涉区域的β/2方位，在行星上连接板B 16上装旋钮15及旋钮轴B 24。行星上连接板B 16外缘，通过螺钉连接紧固一个齿轮块19与背钳传动机构的齿轮相啮合，或行星上连接板B 16后部外缘直接做成齿轮与背钳传动齿轮相啮合。

如图5所示，旋钮轴A 14装在行星上连接板A 1上，挡销25装在扇形板A 27上，扇形板装在开口齿轮8上，旋钮轴上端装旋钮15，旋钮轴下端大头有缺口26构成主钳钳头转向控制机构。转动缺口26方位，可以限制挡销25在不同区域内转动。行星上连接板A 1下端面有满足挡销25转动的轨迹槽。

如图6所示，旋钮轴B 24装在行星上连接板B 16上，挡销25装在扇形板B 29上，扇形板装在背钳主体20上，旋钮轴上端装旋钮15，旋钮轴下端大头有缺口28构成背钳钳头转向控制机构。转动缺口28方位，可以限制挡销25在不同区域内转动。行星上连接板B 16下端面有满足挡销25转动的轨迹槽。

如图7所示，将旋钮15尖端(参见图2)扳向逆时针方向作卸扣操作时，开口齿轮8由传动轮系带动作逆时针方向转动，此时，行星架A 35在钳头制动机构的制动力作用下暂时不动，开口齿轮8的内齿带动行星爪组件A 37逆时针方向转动，使外曲牙板接触管子36，然后，开口齿轮8、行星架A 35及行星爪组件A 37连同管子36一同逆时针转动，实现卸扣操作，其间，行星齿轮起传递扭矩的作用。卸扣完毕，仍借助于钳头制动机构制动力的作用，行星架A 35暂时不动，开口齿轮8顺时针转动，其内齿带动行星爪组件A 37也做顺时针转动，行星爪离开管柱，开口齿轮上的挡销25(参见图5)转至与旋钮轴A 14同轴后，为旋钮轴A 14所挡，行星架A 35与其一同转动，这时，开口齿轮8与行星架A 35已对齐缺口，再转至与壳体缺口对齐，动力钳即可撤离管柱，完成一次卸扣操作。

如图8所示，将旋钮15尖端(参见图4)扳向逆时针方向作卸扣操作时，由背钳上的动力，经传动齿轮或其他机构带动行星架B 38逆时针转动，从而带动行星爪组件B 40顺时针转动，行星爪接触管柱接箍39，阻止接箍转动，保证主钳完成卸扣操作，其间，行星齿轮起传递反扭矩的作用。卸扣完毕，行星架B 38在原有动力驱动下顺时针转动，行星爪离开接箍，旋钮轴B 24(参见图6)转至与背钳主体20上的挡销25同轴后，行星架B 38为挡销25所挡，行星架B 38的开口与背钳主体20开口对齐，以便动力钳撤离管柱。

当动力钳改为上扣时，将主钳旋钮及背钳旋钮15转过180°，尖端指向顺时针方向，主钳和背钳再按旋钮尖端指向重复上述过程，即可完成上扣操作。

Claims (4)

1、一种行星爪式开口型动力钳钳头卡紧机构含主钳钳头卡紧机构和背钳钳头卡紧机构，主钳钳头卡紧机构由蝶形行星爪A(6)、行星齿轮(2)、花键轴套(3)、芯轴(4)、外曲牙板A(12)、牙板挡块(13)、挡销(25)、旋钮轴A(14)、旋钮(15)、开口齿轮(8)、行星上连接板A(1)、行星下连接板A(11)、扇形板A(27)主要零件组成，蝶形行星爪A(6)两翼外侧分别装外曲牙板A(12)、两翼之间装牙板挡块(13)、两端面紧贴行星齿轮(2)并由花键轴套(3)将其串接紧固构成行星爪组件A，行星上连接板A(1)及行星下连接板A(11)由三只芯轴(4)通过螺钉连接构成行星架A，行星爪组件A装在芯轴(4)上，各行星齿轮(2)与开口齿轮(8)的内齿相啮合；背钳钳头卡紧机构由蝶形行星爪B(17)、行星齿轮(2)、花键轴套(3)、芯轴(4)、外曲牙板B(23)、牙板挡块(13)、挡销(25)、旋钮轴B(24)、旋钮(15)、背钳主体(20)、行星上连接板B(16)、行星下连接板B(22)、扇形板B(29)主要件组成，蝶形行星爪B(17)两翼外侧分别装外曲牙板B(23)、两翼之间装牙板挡块(13)、两端面紧贴行星齿轮(2)并由花键轴套(3)将其串接紧固构成行星爪组件B，行星上连接板B(16)及行星下连接板B(22)由三只芯轴(4)通过螺钉联接构成行星架B，行星爪组件B装在芯轴(4)上，各行星齿轮(2)与背钳主体(20)的内齿相啮合，其特征在于：在主钳钳头卡紧机构中，开口齿轮(8)及行星架A均为开口件，行星上连接板A(1)处在开口齿轮(8)外部之上，并带有上扶正槽(5)，带有基准内圆柱面(7)与开口齿轮(8)的基准外圆柱面构成动配合；行星下连接板A(11)处在开口齿轮(8)外部之下，并带有下扶正槽(10)，带有基准内圆柱面(9)与开口齿轮(8)的基准外圆柱面构成动配合，在背钳钳头卡紧机构中，背钳主体(20)及行星架B均为开口件，行星上连接板B(16)处在背钳主体(20)外部之上，并带有基准内圆柱面(18)与背钳主体(20)的基准外圆柱面构成动配合；行星下连接板B(22)处在背钳主体(20)外部之下，并带有基准内圆柱面(21)与背钳主体(20)的基准外圆柱面构成动配合，主钳和背钳的开口后部芯轴中心至钳头中心连线ox，与开口两侧芯轴中心至钳头中心连线om、on的夹角α和β大于90°。

2、如权利要求1所述的一种行星爪式开口型动力钳钳头卡紧机构，其特征在于：主钳钳头卡紧机构中的挡销(25)装在扇形板A(27)上，扇形板A(27)装在开口齿轮(8)的α/2方位上；背钳钳头卡紧机构中的挡销(25)装在扇形板B(29)上，扇形板B(29)装在背钳主体(20)的β/2方位上。

3、如权利要求1所述的一种行星爪式开口型动力钳钳头卡紧机构，其特征在于：主钳钳头卡紧机构中的旋钮轴A(14)装在行星上连接板A(1)上；背钳钳头卡紧机构中的旋钮轴B(24)装在行星上连接板B(16)上。

4、如权利要求1所述的一种行星爪式开口型动力钳钳头卡紧机构，其特征在于：背钳钳头卡紧机构中的行星上连接板B(16)开口后部装有一个齿轮块(19)与背钳传动齿轮相啮合，或行星上连接板B(16)开口后部外缘直接做成齿轮与背钳传动齿轮相啮合。

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