CN1944944A - 套管油管拧扣机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种套管油管拧扣机，是由底座、贮气罐、尾架、背钳、气控系统、主钳、液控系统、移动气缸、空气净化装置等组成。其中主钳是由主钳体、端盖、支承滚轮组、大齿轮、颚板架、大齿轮内的夹紧机构、预紧装置、换向插销组件、驱动大齿轮的齿轮传动系统和变速机构及液马达、底座、主钳上的扭矩测量系统所组成；而背钳则是由背钳体、背钳内的夹紧机构、颚板架、摇臂、摇摆架、夹紧气缸、换向插销和卡子、移动架、背钳的浮动夹紧和移动系统、背钳上的扭矩监测系统所组成。本发明结构紧凑、操作简便，背钳与主钳之间配合紧密；停机时，更换颚板方便、快捷，监测系统帮助用户实现API规范。

Description

套管油管拧扣机

所属领域

本发明涉及一种套管油管拧扣机，该机的作用是将套管接箍和套管或者油管接箍和油管的丝扣连结起来，或者是将它们的丝扣卸开，满足石油勘探开发的需要。

技术背景

目前，在石油勘探开发企业和套管、油管生产企业使用的套管油管拧扣机，存在着不同程度的不足，其中尤其是管件夹紧的问题最大。夹紧的地方大多是线接触，作用点少，易造成接箍或管件变形甚至损坏。人们想了不少的办法来解决这些问题，美国专利US4,739,681的套管油管拧扣机就是其中一例，它是在钳头大齿轮的内齿圈上装设3个行星轮，各带一个偏心曲柄连杆机构实现夹紧的。不足之处是，结构和液压系统较为复杂，制造比较困难，而且尺寸偏大。

发明内容

为了克服现有套管油管拧扣机的不足，本发明专利提供一种套管油管拧扣机，它的结构紧凑，夹紧作用点多，正、反向夹紧无须更换零件，能自动监测上卸扣的扭矩和圈数。

本发明专利解决其技术问题所采取的技术方案是：本发明专利的套管油管拧扣机，包含有主钳、背钳、底座：

主钳是由主钳体、固定在主钳体上的右端盖和左端盖、安装在右端盖和左端盖上的若干个支承滚轮组、由支承滚轮组支撑的大齿轮、安置在大齿轮左右两侧的左颚板架和右颚板架、位于大齿轮内圆里的夹紧机构、置于右颚板架上的预紧装置、安装在左颚板架上的换向插销组件、与大齿轮啮合的齿轮传动系统、与齿轮传动系统相啮合的变速机构、安装在变速机构左端的液马达、与主钳体左侧用销轴相连和右侧用销轴和垫圈及开口销相连的底座、置于主钳上的圈数测量系统所组成；

背钳是由背钳壳体、位于背钳内圆里的夹紧机构、用螺钉和垫圈固定在右颚板架和左颚板架上的上扣摇臂和卸扣摇臂、圆环、将背钳壳体和圆环固定在一起的螺栓垫圈及销、和圆环加工成一体的摇摆架、用摆轴安装在摇摆架上的夹紧气缸、与夹紧气缸的气缸叉头和上扣摇臂或卸扣摇臂相连的换向插销和卡子、用销轴安装摇摆架的移动架、背钳的浮动夹紧和移动系统、置于背钳上的扭矩监测系统所组成；

底座是由底座、安装在底座上的贮气罐、安装在底座上的尾架、安装在底座上的气控系统和液控系统、加工在底座上的底座轨道等组成。

主钳的夹紧机构是由支承滚轮组支撑的大齿轮、由用螺钉垫圈借助楔形挡块安装在大齿轮内圆处的坡板对、位于大齿轮右侧和左侧的右颚板架和左颚板架、用螺栓与右颚板架和左颚板架固定在一起的扇形体和用销轴和弹簧挂靠在右颚板架和左颚板架上的颚板组件等构成。

背钳的夹紧机构是由用螺钉垫圈借助楔形挡块安装在背钳壳体内圆处的坡板对、位于背钳壳体右侧和左侧的右颚板架和左颚板架、用螺栓与右颚板架和左颚板架固定在一起的扇形体和用销轴及弹簧挂靠在右颚板架和左颚板架上的颚板组件等构成的。

套管油管拧扣机工作时，需要上扣或卸口的套管、油管架在尾架上，从背钳穿向主钳，将接箍穿到主钳处，给夹紧气缸送气，背钳在上扣摇臂或卸扣摇臂的作用下，沿上扣或卸口的方向夹紧套管或油管，此后给液马达以动力，主钳沿上扣或卸口的方向夹紧套管或油管，并旋转上扣或卸口，与此同时给移动气缸送气。

背钳的夹紧过程是：上扣摇臂或卸扣摇臂在夹紧气缸的作用下，颚板架带动颚板沿着坡板或顺时针或逆时针转动一个角度，颚板就开始爬坡，同时向内移动，将钳牙压在套管或油管上，直至套管或油管被夹紧。

主钳的夹紧过程是：液马达获得动力后，通过变速机构将动力传到齿轮传动系统，再传到与齿轮传动系统啮合的大齿轮，带动大齿轮转动，与大齿轮成一体的坡板也就或顺时针或逆时针转动一个角度，此时的颚板架在预紧装置的作用下滞后大齿轮，于是坡板推着颚板爬坡，同时向内移动，将钳牙压在套管或油管的接箍上，直至套管或油管的接箍被夹紧。

在主钳夹紧套管或油管接箍和旋扣的过程，背钳在移动气缸的作用下，向着或接近或离开主钳的方向移动，满足上扣或卸口的需要。

主钳的一种预紧装置是由位于右颚板架上的摩擦环、置于摩擦环上的双环形刹带、将双环行刹带两端相连的双刹带连板、连接在双刹带连板上的连接夹块、将连接夹块固定在钳体固定块上的螺母、置于摩擦环上的单环行刹带、将单环行刹带两端相连的连接夹板、将连接夹块固定在钳体固定块上的螺母等所组成。

主钳的另一种预紧装置是由用螺栓垫圈固定在右端盖上的固定端板、固定在固定端板上的钢圈和橡胶膜、靠螺栓垫圈固定在钢圈和橡胶膜上的外端板、置于橡胶膜内圆处的闸瓦、加工在闸瓦内园处的刹车片、穿过固定端板和外端板上的孔和闸瓦中心孔的扭力杆、位于闸瓦中间和扭力杆外侧的弹簧片、位于钢圈的进出气孔、右颚板架上的摩擦环等组成。

主钳和背钳夹紧机构中的颚板组件是由颚板滚轮、支撑滚轮的滚轮轴、安装滚轮轴的颚板体、安装在颚板体上的钳牙、安装在颚板体上防止钳牙脱落的圆柱弹簧销等组成的整体式颚板。

主钳和背钳夹紧机构中的另一种颚板组件是由颚板滚轮、支撑滚轮的滚轮轴、安装滚轮轴的颚板体、靠两侧的N平面和M顶面与颚板体的两侧面N和弧面M相配安装的牙板、安装在牙板上的钳牙、安装在牙板上防止钳牙脱落的圆柱弹簧销、安装在颚板体上防止牙板脱落的由螺栓和方螺母组成的锁定组件等组成的组合式颚板。

主钳的变速机构是由行星齿轮变速箱体、安装在行星齿轮变速箱体侧盖上的液马达、与液马达的外花键齿轮轴相啮合的太阳轮、与太阳轮相啮合的行星齿轮、通过销轴和轴承支撑行星齿轮的行星架、与行星齿轮相啮合的内齿圈、包住内齿圈的推盘、拨动推盘的拨叉、转动拨叉的换档轴、固定在换档轴上的换档手柄插销等组成的行星齿轮变速机构。当包住内齿圈的推盘将内齿圈推向行星齿轮变速箱体侧盖，侧盖的齿与内齿圈的齿啮合并将其锁住，行星架带动齿轮轴高速小扭矩输出动力；当包住内齿圈的推盘将内齿圈推向行星架，行星架的齿与内齿圈的齿啮合并将其锁住，速比变大，行星架带动齿轮轴低速大扭矩输出动力。

主钳的另一种变速机构是由齿轮变速箱体、安装在齿轮变速箱侧盖上的液马达、与液马达的外花键齿轮轴套接的内花键齿轮轴、套装在内花键齿轮轴上有轴承分离其运动的双联齿轮、套装在内花键齿轮轴上有轴承分离其运动的单个齿轮、套装在内花键齿轮轴上滑动内齿圈、拨动滑动内齿圈的换档机构和换档操作箱等组成的齿轮变速箱。当拨动滑动内齿圈的换档机构将滑动内齿圈推向套装在内花键齿轮轴上有轴承分离其运动的单个齿轮，动力就由内花键齿轮轴经此齿轮高速档输出；当拨动滑动内齿圈的换档机构将滑动内齿圈推向套装在内花键齿轮轴上有轴承分离其运动的双联齿轮，动力就由内花键齿轮轴经此齿轮低速档输出。

主钳与行星齿轮变速机构相配的齿轮传动系统是由和行星齿轮变速机构的行星架连成一体的齿轮轴、支撑齿轮轴的轴承、与齿轮轴的齿轮啮合的惰轮、与惰轮啮合的大齿轮、支撑惰轮的轴和轴承等组成。

主钳与齿轮变速机构相配的齿轮传动系统是由与位于齿轮变速机构内花键齿轮轴靠近液马达一侧双联齿轮啮合的齿轮轴和支撑它的轴承、靠花键和齿轮轴连接并且与位于齿轮变速机构内花键齿轮轴远离液马达一侧齿轮啮合的齿轮、与齿轮轴中间小齿轮啮合的惰轮、与惰轮啮合的大齿轮、支撑惰轮的轴和轴承等组成。

主钳的监测系统是由行星齿轮变速机构的齿轮轴右端头或者齿轮变速机构的齿轮轴右端头、安装在外壳上与上述轴头直对的编码器构成的监测偶合；以及由安装在右盖板上的光电传感器、加工在摩擦环上的矩形齿圈构成的监测偶合等组成的。这两个监测偶合的任务是监测旋扣的圈数，使旋扣的圈数符合API的要求。

背钳的浮动夹紧和移动系统，其中背钳的浮动夹紧机构是由与圆环加工成一体的摆动架、支撑摆动架并加工有椭圆摆动孔的摆动架座、支撑摆动架可在椭圆摆动孔内摆动的摆动轴构成的摆动构件以及由螺栓固定在移动架上的固定筒、置于固定筒内的游动筒、支撑游动筒的弹簧和顶块、固定在固定筒上的丝堵、拧在丝堵上的顶杆、将顶杆锁紧在丝堵上的螺母、将丝堵锁紧在固定筒上的锁紧螺钉构成的弹性支撑构件所组成；而移动机构则是由安装着摆动架支座的移动架、安装在移动架左右两侧的滚轮组件和缓冲垫组件、支撑滚轮组件和缓冲垫组件的底座滚道、靠活塞杆插头连接在移动架上而缸体铰装在底座上的移动气缸等构成的。浮动夹紧机构非常必要，各种误差，如制造误差、安装误差等，都会影响上卸扣操作。背钳的浮动夹紧机构使背钳可以在浮动情况下夹紧，其浮动的量远大于各种误差的累积值，顺利地完成上卸扣工作。上扣或卸扣时，由于接箍与管件的丝扣拧进或拧出，移动机构使背钳可以相对主钳做前后移动，满足上扣时背钳与主钳之间距离变小和卸扣时背钳与主钳之间距离变大的需要。

背钳的监测系统是由与摆动架成一体的摆板、一端用叉头和销轴与摆板相连另一端用叉头和销轴与移动架相连的拉压传感器、与拉压传感器相连的移动架等构成。背钳在上扣或卸扣时，要给主钳提供反扭矩，与摆动架成一体的摆板就会产生一个拉力或压力，这一个拉力或压力传到拉压传感器，拉压传感器又与移动架相连，拉压传感器就会感受出这一个拉力或压力的大小，也就告诉人们在上扣或卸扣是扭矩的大小，于是人们就会控制上扣或卸扣的扭矩，使其符合API的要求。

气控系统是由夹紧气缸、夹紧气缸的控制阀、移动气缸、移动气缸的控制阀、贮气罐、空气净化装置、以及连接气缸、控制阀、贮气罐、空气净化装置的管线等构成。

液控系统是由液马达、用管线连接在液马达的压力表、用管线连接在液马达上的控制阀、用管线连接在控制阀上的变量泵、通过管线向变量泵供油的油箱、连接在控制阀和油箱之间的回油管线、连接在变量泵出口和回油管线之间的溢流阀等组成。

本发明的有益效果是，套管油管拧扣机结构紧凑、操作简便，背钳与主钳之间配合紧密；停机时，更换颚板方便、快捷，监测系统帮助用户实现API规范。

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是本发明的主视图。

图2是图1的A向视图。

图3也是图1的A向视图。

图4是图2的I-I剖视图。

图5是图3的II-II剖视图。

图6是图4的III-III剖视图。

图7是图2中夹紧预紧装置的双刹带预紧机构主视图。

图8是图7的B向视图。

图9是图7的C向视图。

图10是图2中夹紧预紧装置的气胎离合器预紧机构主视图。

图11图10的D向视图。

图12是背钳的主视图。

图13是图12的F向视图。

图14是图2的IV-IV剖视图。

图15是整体式颚板主视图。

图16是图15的V-V剖视图。

图17是组合式颚板主视图。VII

图18是图17的VI-VI剖视图。

图19是气控系统原理图。

图20是液图中控系统原理图。

图21是图13中弹性支撑构件的VII-VII剖视图。

图中1、底座，2、贮气罐，3、尾架，4、背钳，5、气控系统，6、主钳，7、液控系统，8、移动气缸，9、齿轮传动系统，10、惰轮，11、弹簧，12、螺栓等，13、右颚板架，13′、(背钳的)右颚板架，14、夹紧预紧机构，15、摩擦环，16、颚板组件，16′、(背钳的)颚板组件，17、支承滚轮组件，18、钳牙，19、右盖板，20、坡板，20′、(背钳的)坡板，21、楔形挡块，22、大齿轮，23、扇形体，24、坡板，24′、(背钳的)坡板，25、颚板滚轮，26、销轴，27、垫圈，28、开口销，29、主钳座，30、液马达，31、行星齿轮变速系统，32、夹紧机构，32′、(背钳的)夹紧机构，33、一般齿轮变速系统，34、滑动内齿圈，35、拨叉，36、换档手柄，37、外花键齿轮轴，38、侧盖，39、销轴，40、换向插销组件，41、左颚板架，41′、(背钳的)左颚板架，42、左颚板，43、齿轮轴，44、编码器，45、行星架，46、齿轮轴，47、齿轮，48、内花键齿轮轴，49、齿轮，50、换档的档位箱，51、换档机构，52、双联齿轮，53、内齿圈，54、行星轮，55、太阳轮，56、换档轴，57、换档手柄插销，58、推盘，59、行星变速箱体，60、双刹带预紧机构，61、螺母，62、固定块，63、双刹带连板，64、联接夹板，65、双环形刹带，66、单环形刹带，67、通风型气胎离合器预紧机构，68、钢圈，69、橡胶膜，70、扭力杆，71、弹簧片，72、闸瓦，73、外端板，74、固定端板，75、上扣摇臂，76、卸扣摇臂，77、气缸叉头，78、换向插销，79、卡子，80、夹紧气缸，81、滚轮组件，82、移动架，83、底座轨道，84、摇轴，85、背钳壳体，86、螺钉，87、垫圈，88、销，89、圆环，90、摆动架，91、摆动架支座，92、摆动轴组件，93、椭圆摆动孔，94、缓冲垫组件，95、摆板，96、监测系统，97、拉压传感器，98、整体式颚板，99、颚板体，100、圆柱弹簧销，101、滚轮轴，102、组合式颚板，103、锁定组件，104、牙板，105、螺栓，106、方螺母，107、轴承，108、轴承，109、轴承，110、轴承，111、轴承，112、轴，113、轴承，114、齿轮变速箱体，115、上盖，116、轴承，117、轴承，118、光电传感器，119、控制阀，120、控制阀，121、空气净化装置，122、压力表，123、控制阀，124、变量泵，125、油箱，126、溢流阀，127、中间小齿轮，129、固定筒，130、游动筒，131、弹簧，132、顶块，133、顶杆，134、丝堵，135、锁紧螺母，136、锁紧螺钉，137、螺栓，138、弹性支撑构件。

具体实施方式

图1中，套管油管拧扣机是由底座1、贮气罐2、尾架3、背钳4、气控系统5、主钳6、液控系统7、移动气缸8、空气净化装置121等组成。

在图2中，主钳是由主钳体6、固定在主钳体6上的右端盖19和左端盖42、安装在右端盖19和左端盖42上的支承滚轮组17、由支承滚轮组17支撑的大齿轮22、安置在大齿轮22左右两侧的左颚板架41和右颚板架13、位于大齿轮22内圆里的夹紧机构32、置于右颚板架13上的预紧装置14、安装在左颚板架41上的换向插销组件40、与大齿轮22啮合的齿轮传动系统9、与齿轮传动系统9相啮合的变速机构、安装在变速机构左端的液马达30、与主钳体6左侧用销轴相连、右侧用销轴26和垫圈27及开口销28相连的底座1、置于主钳上的圈数测量系统所组成；其中，主钳的夹紧机构32是由用螺钉垫圈借助楔形挡块85安装在大齿轮22内圆处的坡板对20和24、位于大齿轮22右侧和左侧的右颚板架13和左颚板架41、用螺栓12与右颚板架13和左颚板架41固定在一起的扇形体23和用销轴和弹簧11挂靠在右颚板架13和左颚板架41上的颚板组件16等构成的；至于预紧装置14则是由双刹带机构构成；液马达30通过行星齿轮变速系统31，将动力传到齿轮传动系统9，再驱动惰轮10，最终驱动大齿轮22。主钳的监测系统其中之一是由安装在右盖板上的光电传感器118和加工在摩擦环15上的矩形齿圈构成的监测偶合。

图3中，液马达30通过齿轮变速系统33，将动力传到齿轮传动系统9，再驱动惰轮10，最终驱动大齿轮22。齿轮变速系统33是转动换档手柄36，带动拨叉35，改变滑动内齿圈的位置，实现变速的。

图4中，位于右颚板架13的摩擦环15、置于摩擦环15上的预紧装置14。安装在左颚板架41上的换向插销组件40，换向插销组件40的作用是，通过改变换向插销组件40在左颚板架41上的位置，保证大齿轮22在上扣或卸口后，准确地回到原始位置。用螺钉垫圈将楔形挡块21安装在大齿轮22内圆处，从而也就把夹紧机构32的坡板对20和24安装在大齿轮22内圆处。主钳体1的两侧装有右盖板19和左盖板43，两盖板沿圆周方向都装有若干个支承滚轮组件17，由它们支撑大齿轮22，使其灵活地旋转。

主钳的行星齿轮变速机构31是由行星齿轮变速箱体59、安装在行星齿轮变速箱体59侧盖38上的液马达30、与液马达30的外花键齿轮轴37相啮合的太阳轮55、与太阳轮55相啮合的行星齿轮54、通过销轴39和轴承113支撑行星齿轮54的行星架45、与行星齿轮54相啮合的内齿圈53、包住内齿圈53的推盘58、拨动推盘58的拨叉35、转动拨叉35的换档轴56、固定在换档轴56上的换档手柄插销57等组成的行星齿轮变速机构。

主钳与行星齿轮变速机构相配的齿轮传动系统9是由和行星齿轮变速机构的行星架连成一体的齿轮轴43、支撑齿轮轴43的轴承109和110、与齿轮轴43的齿轮啮合的惰轮10、与惰轮10啮合的大齿轮22、支撑惰轮10的轴112和轴承111等组成。

主钳的监测系统其中之一是由和行星齿轮变速机构的行星架连成一体的齿轮轴43和安装在外壳上与轴头直对的编码器44构成的监测偶合。

图5中，主钳的变速机构的另一实施例是由齿轮变速箱体114、安装在齿轮变速箱侧盖115上的液马达30、与液马达30的外花键齿轮轴37套接的内花键齿轮轴48、套装在内花键齿轮轴48上有轴承108分离其运动的双联齿轮52、套装在内花键齿轮轴48上有轴承107分离其运动的齿轮49、套装在内花键齿轮轴48上滑动内齿圈34、拨动滑动内齿圈34的换档机构51和换档操作箱50等组成的齿轮变速箱。

主钳与齿轮变速机构相配另一实施例的齿轮传动系统9是由与位于齿轮变速机构内花键齿轮轴48靠近液马达30一侧双联齿轮52啮合的齿轮轴46、支撑齿轮轴46的轴承116和117、靠花键和齿轮轴46连接并且与位于齿轮变速机构内花键齿轮轴48远离液马达30一侧齿轮49啮合的齿轮47、与齿轮轴46中间小齿轮啮合的惰轮10、与惰轮10啮合的大齿轮22、支撑惰轮10的轴112和轴承111等组成。主钳的监测系统其中之一是由齿轮变速机构的齿轮轴46右端头和安装在外壳上与上述轴端头直对的编码器44构成的监测偶合。

图6中，给出太阳轮55，行星轮54，销轴39，位于销轴39和行星轮54之间的轴承，包裹在行星轮54外围的内齿圈53，包裹在行内齿圈53外围的推盘58，拨动推盘58的换档手柄插销57、换档轴56、拨叉35，以及箱体59，构成了行星变速机构31的主要部分。

图7中，给出摩擦环15，包裹在摩擦环15外围的双刹带预紧机构60。简洁的构图使人们更清楚地看清这种机构。

主钳的预紧装置是由位于右颚板架13上的摩擦环15、置于摩擦环15上的双环形刹带65、将双环行刹带65两端相连的双刹带连板63、连接在双刹带连板63上的连接夹块64、将连接夹块64固定在钳体固定块62上的螺母61、置于摩擦环15上的单环行刹带66、将单环行刹带66两端相连的连接夹板64、将连接夹块64固定在钳体固定块62上的螺母61等所组成。

图8是图7的B向视图，双环形刹带65置于摩擦环15上，双环行刹带65两端相连的双刹带连板63上，双刹带连板63又连接在连接夹块64上，连接夹块64由螺母61固定在钳体固定块62上。调整螺母61则可以改变双环形刹带65的制动力，进而改变主钳上管件所受的夹紧力。

图9是图7的C向视图，单环行刹带66置于摩擦环15上，单环行刹带66两端连接在连接夹板64上，连接夹块64由螺母61固定在钳体固定块62上。同样，调整螺母61则可以改变单环形刹带66的制动力，进而改变主钳上管件所受的夹紧力。单环形刹带66置于双环形刹带65两条刹带的中间，使摩擦环15的外表面上都作用着摩擦力。

图10和图11中，主钳的预紧装置的另一实施例是由用螺栓垫圈固定在右端盖19上的固定端板74、固定在固定端板74上的钢圈68和橡胶膜69、靠螺栓垫圈固定在钢圈68和橡胶膜69上的外端板73、置于橡胶膜69内圆处的闸瓦72、加工在闸瓦72内园处的刹车片、穿过固定端板74和外端板73上的孔和闸瓦72中心孔的扭力杆70、位于闸瓦72中间和扭力杆70外侧的弹簧片71、位于钢圈68上的进出气孔E、右颚板架13上的摩擦环15等组成。当压缩空气从进出气孔E进入到钢圈68和橡胶膜69之间时，推动橡胶膜69向内径方向突出，橡胶膜69将闸瓦72压向摩擦环15的外表面，给摩擦环15一个旋转阻力，从而给主钳上的管件以夹紧力。

图12和图13中，在这两图中可以看出背钳是由背钳壳体85、位于背钳壳体85内圆里的夹紧机构32′、用螺钉和垫圈固定在右颚板架13′和左颚板架41′上的上扣摇臂75和卸扣摇臂76、圆环89、将背钳壳体85和圆环89固定在一起的螺栓86垫圈87及销、和圆环89加工成一体的摇摆架90、用摆轴84安装在摇摆架90上的夹紧气缸80、与夹紧气缸80的气缸叉头77和上扣摇臂75或卸扣摇臂76相连的换向插销78和卡子79、用销轴安装摇摆架90的移动架82、背钳的浮动夹紧和移动系统、置于背钳上的扭矩监测系统所组成。

夹紧气缸80的气缸叉头77和上扣摇臂75用换向插销78和卡子79相连时，背钳沿逆时针旋转，夹紧管件。夹紧气缸80的气缸叉头77和卸扣摇臂76用换向插销78和卡子79相连时，背钳沿顺时针旋转，夹紧管件。

至于背钳的浮动夹紧和移动系统，其中背钳的浮动夹紧机构是由与圆环89加工成一体的摆动架90、支撑摆动架90并加工有椭圆摆动孔92的摆动架座91、支撑摆动架90可在椭圆摆动孔92内摆动的摆动轴组件92构成的摆动构件以及由螺栓137固定在移动架82上的固定筒129、置于固定筒129内的游动筒130、支撑游动筒130的弹簧131和顶块132、固定在固定筒129上的丝堵134、拧在丝堵134上的顶杆133、将顶杆锁紧在丝堵上的螺母135、将丝堵锁紧在固定筒129上的锁紧螺钉136构成的弹性支撑构件138所组所构成；而移动机构则是由安装着摆动架支座91的移动架82、安装在移动架82左右两侧的滚轮组件81和缓冲垫组件94、支撑滚轮组件81和缓冲垫组件94的底座滚道83、靠活塞杆插头连接在移动架82上而缸体铰装在底座上的移动气缸8等构成的。

背钳的监测系统是由与摆动架90一体的摆板95、一端用叉头和销轴与摆板95相连另一端用叉头和销轴与移动架82相连的拉压传感器97、与拉压传感器97相连的移动架82等构成。

背钳的浮动夹紧机构，可以使背钳相对于主钳中心作摇摆运动，由此来克服因制造、安装造成的误差，使背钳和主钳夹持的管件中心在同一条线上，保证上扣或卸扣时接箍和管件的螺纹不被损坏。背钳的移动机构，使背钳相对于主钳作向前或向后移动，因为在上扣或卸扣时接箍和管件的螺纹使两者或重合或分离，如果没有这种功能，在上扣或卸扣时接箍和管件的螺纹就会受到额外的阻力，可能造成接箍和管件螺纹的损坏。

图14中，给出了楔形挡块21沿螺孔中心剖切的剖视图。图中的虚线是楔形挡块的斜面与直平面的交汇处。

图15和图16中，给出了主钳和背钳夹紧机构32和32′中的颚板组件16和16′是由颚板滚轮25、支撑滚轮25的滚轮轴101、安装滚轮轴101的颚板体99、安装在颚板体99上的钳牙18、安装在颚板体99上防止钳牙18脱落的圆柱弹簧销100等组成的整体式颚板98。

图17中，给出了主钳和背钳夹紧机构32和32′另一实施例中的颚板组件16和16′是由颚板滚轮25、支撑滚轮25的滚轮轴101、安装滚轮轴101的颚板体99、靠两侧的N平面和M顶面与颚板体99的两侧面N和弧面M相配安装的牙板104、安装在牙板104上的钳牙18、安装在牙板104上防止钳牙18脱落的圆柱弹簧销100、安装在颚板体99上防止牙板104脱落的由螺栓105和方螺母10组成的锁定组件103等组成的组合式颚板102。

图18中，给出了防止牙板104脱落的由螺栓105和方螺母10组成的锁定组件103沿螺栓中心线剖视的剖视图。

图19中，给出了气控系统5是由夹紧气缸80、夹紧气缸80的控制阀119、移动气缸8、移动气缸8的控制阀120、贮气罐2、空气净化装置121、以及连接气缸、控制阀、贮气罐、空气净化装置的管线等构成。图中没有示出空气净化装置121，空气净化装置121示出在图1里。

图20中，给出了液控系统7是由液马达30、用管线连接在液马达30的压力表122、用管线连接在液马达30上的控制阀123、用管线连接在控制阀上的变量泵124、通过管线向变量泵供油的油箱125、连接在控制阀和油箱之间的回油管线、连接在变量泵出口和回油管线之间的溢流阀126等组成。

图21中，弹性支撑构件138是由螺栓137固定在移动架82上的固定筒129、置于固定筒129内的游动筒130、支撑游动筒130的弹簧131和顶块132、固定在固定筒129上的丝堵134、拧在丝堵134上的顶杆133、将顶杆锁紧在丝堵上的螺母135、将丝堵锁紧在固定筒129上的锁紧螺钉136构成的。游动筒的销头插在摆动架的销孔中，对摆动架实施弹性支撑。

Claims (16)

1、一种由机架、主钳、背钳、液动系统、气动系统、监测系统等组成的套管油管拧扣机，其特征在于套管油管拧扣机包含有：

a)、主钳：

主钳是由主钳体6、固定在主钳体6上的右端盖19和左端盖42、安装在右端盖19和左端盖42上的若干个支承滚轮组17、由支承滚轮组17支撑的大齿轮22、安置在大齿轮22左右两侧的左颚板架41和右颚板架13、位于大齿轮22内圆里的夹紧机构32、置于右颚板架13上的预紧装置14、安装在左颚板架41上的换向插销组件40、与大齿轮22啮合的齿轮传动系统9、与齿轮传动系统9相啮合的变速机构、安装在变速机构左端的液马达30、与主钳体6左侧用销轴相连和右侧用销轴26和垫圈27及开口销28相连的底座1、置于主钳上的圈数测量系统所组成；

b)、背钳：

背钳是由背钳壳体85、位于背钳壳体85内圆里的夹紧机构32′、用螺钉和垫圈固定在右颚板架13′和左颚板架41′上的上扣摇臂75和卸扣摇臂76、圆环89、将背钳壳体85和圆环89固定在一起的螺栓86垫圈87及销88、和圆环89加工成一体的摇摆架90、用摆轴84安装在摇摆架90上的夹紧气缸80、与夹紧气缸80的气缸叉头77和上扣摇臂75或卸扣摇臂76相连的换向插销78和卡子79、用销轴安装摇摆架90的移动架82、背钳的浮动夹紧和移动系统、背钳上的扭矩测量系统所组成；

c)、底座：

底座是由底座1、安装在底座1上的贮气罐2、安装在底座1上的尾架3、安装在底座1上的气控系统5和液控系统7、底座1上的底座轨道83所组成。

2、根据权利要求1所述的套管油管拧扣机，其特征在于主钳的夹紧机构32是由用螺钉垫圈借助楔形挡块21安装在大齿轮22内圆处的坡板对20和24、位于大齿轮22右侧和左侧的右颚板架13和左颚板架41、用螺栓12与右颚板架13和左颚板架41固定在一起的扇形体23和用销轴及弹簧11挂靠在右颚板架13和左颚板架41上的颚板组件16构成的。

3、根据权利要求1所述的套管油管拧扣机，其特征在于背钳的夹紧机构32′是由用螺钉垫圈借助楔形挡块21安装在背钳壳体85内圆处的坡板对20′和24′、位于背钳壳体85右侧和左侧的右颚板架13′和左颚板架41′、用螺栓12与右颚板架13′和左颚板架41′固定在一起的扇形体23和用销轴及弹簧11挂靠在右颚板架13′和左颚板架41′上的颚板组件16′构成的。

4、根据权利要求1所述的套管油管拧扣机，其特征在于主钳的预紧装置是由位于右颚板架13上的摩擦环15、置于摩擦环15上的双环形刹带65、将双环行刹带65两端相连的双刹带连板63、连接在双刹带连板63上的连接夹块64、将连接夹块64固定在钳体固定块62上的螺母61、置于摩擦环15上的单环行刹带66、将单环行刹带66两端相连的连接夹板64、将连接夹块64固定在钳体固定块62上的螺母61所组成。

5、根据权利要求1所述的套管油管拧扣机，其特征在于主钳的预紧装置是由用螺栓垫圈固定在右端盖19上的固定端板74、固定在固定端板74上的钢圈68和橡胶膜69、靠螺栓垫圈固定在钢圈68和橡胶膜69上的外端板73、置于橡胶膜69内圆处的闸瓦72、在闸瓦72内圆处的刹车片、穿过固定端板74和外端板73上的孔和闸72中心孔的扭力杆70、位于闸瓦72中间和扭力杆70外侧的弹簧片71、位于钢圈68上的进出气孔E、右颚板架13上的摩擦环15所组成。

6、根据权利要求1所述的套管油管拧扣机，其特征在于主钳和背钳夹紧机构32和32′中的颚板组件16和16′是由颚板滚轮25、支撑滚轮25的滚轮轴101、安装滚轮轴101的颚板体99、安装在颚板体99上的钳牙18、安装在颚板体99上防止钳牙18脱落的圆柱弹簧销100所组成的整体式颚板98。

7、根据权利要求1所述的套管油管拧扣机，其特征在于主钳和背钳夹紧机构32和32′中的颚板组件16和16′是由颚板滚轮25、支撑滚轮25的滚轮轴101、安装滚轮轴101的颚板体99、靠两侧的N平面和M顶面与颚板体99的两侧面N和弧面M相配安装的牙板104、安装在牙板104上的钳牙18、安装在牙板104上防止钳牙18脱落的圆柱弹簧销100、安装在颚板体99上防止牙板104脱落的由螺栓105和方螺母10组成的锁定组件103所组成的组合式颚板102。

8、根据权利要求1所述的套管油管拧扣机，其特征在于主钳的变速机构是由行星齿轮变速箱59、安装在行星齿轮变速箱59上盖38上的液马达30、与液马达30的外花键齿轮轴37相啮合的太阳轮55、与太阳轮55相啮合的行星齿轮54、通过销轴39和轴承113支撑行星齿轮54的行星架45、与行星齿轮54相啮合的内齿圈53、包住内齿圈53的推盘58、拨动推盘58的拨叉35、转动拨叉35的换档轴56、固定在换档轴56上的换档手柄插销57所组成的行星齿轮变速机构。

9、根据权利要求1所述的套管油管拧扣机，其特征在于主钳的变速机构是由齿轮变速箱体114、安装在齿轮变速箱侧盖115上的液马达30、与液马达30的外花键齿轮轴37套接的内花键齿轮轴48、套装在内花键齿轮轴48上有轴承108分离其运动的双联齿轮52、套装在内花键齿轮轴48上有轴承107分离其运动的齿轮49、套装在内花键齿轮轴48上滑动内齿圈34、拨动滑动内齿圈34的换档机构51和换档操作箱50所组成的齿轮变速箱。

10、根据权利要求1和6所述的套管油管拧扣机，其特征在于主钳与行星齿轮变速机构相配的齿轮传动系统9是由和行星齿轮变速机构的行星架连成一体的齿轮轴43、支撑齿轮轴43的轴承109和110、与齿轮轴43的齿轮啮合的惰轮10、与惰轮10啮合的大齿轮22、支撑惰轮10的轴112和轴承111所组成。

11、根据权利要求1和7所述的套管油管拧扣机，其特征在于主钳与齿轮变速机构相配的齿轮传动系统9是由与位于齿轮变速机构内花键齿轮轴48靠近液马达30一侧双联齿轮52啮合的齿轮轴46、支撑齿轮轴46的轴承116和117、靠花键和齿轮轴46连接并且与位于齿轮变速机构内花键齿轮轴48远离液马达30一侧齿轮49啮合的齿轮47、与齿轮轴46中间小齿轮啮合的惰轮10、与惰轮10啮合的大齿轮22、支撑惰轮10的轴112和轴承111所组成。

12、根据权利要求1和6所述的套管油管拧扣机，其特征在于主钳的监测系统是由行星齿轮变速机构的行星架连成一体的齿轮轴43的右端头或者齿轮变速机构的齿轮轴46的右端头、安装在外壳上与上述轴头直对的编码器44构成的监测偶合；以及由安装在右盖板19上的光电传感器118和摩擦环15上的矩形齿圈构成的圈数测量系统组成的。

13、根据权利要求1所述的套管油管拧扣机，其特征在于背钳的浮动夹紧和移动系统，其中背钳的浮动夹紧机构是由与圆环89加工成一体的摆动架90、支撑摆动架90并加工有椭圆摆动孔92的摆动架座91、支撑摆动架90可在椭圆摆动孔92内摆动的摆动轴组件92构成的摆动构件以及由螺栓137固定在移动架82上的固定筒129、置于固定筒129内的游动筒130、支撑游动筒130的弹簧131和顶块132、固定在固定筒129上的丝堵134、拧在丝堵134上的顶杆133、将顶杆锁紧在丝堵上的螺母135、将丝堵锁紧在固定筒129上的锁紧螺钉136构成的弹性支撑构件138所组成；而移动机构则是由安装着摆动架支座91的移动架82、安装在移动架82左右两侧的滚轮组件81和缓冲垫组件94、支撑滚轮组件81和缓冲垫组件94的底座滚道83、靠活塞杆插头连接在移动架82上而缸体铰装在底座上的移动气缸8构成的。

14、根据权利要求1所述的套管油管拧扣机，其特征在于背钳的监测系统是由与摆动架90一体的摆板95、一端用叉头和销轴与摆板95相连另一端用叉头和销轴与移动架82相连的拉压传感器97、与拉压传感器97相连的移动架82构成。

15、根据权利要求1所述的套管油管拧扣机，其特征在于气控系统5是由夹紧气缸80、控制夹紧气缸80的控制阀119、移动气缸8、控制移动气缸8的控制阀120、贮气罐2、空气净化装置121、以及连接气缸、控制阀、贮气罐、空气净化装置的管线所构成。

16、根据权利要求1所述的套管油管拧扣机，其特征在于液控系统7是由液马达30、压力表122、控制阀123、变量泵124、油箱125、连接在控制阀123和油箱之间的回油管线、连接在变量泵出口和回油管线之间的溢流阀126所组成。

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