CN204002648U - 一种新型夹紧钳 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型夹紧钳，属于石油钻井设备领域。本实用新型的新型夹紧钳，包括钳牙板组件、安装座、驱动装置、对中滑动销、钳头导向块、钳头拉杆和导向杆；钳牙板组件包括两组并对称设置在对中滑动销的两侧；对中滑动销穿过钳头导向块的中心且钳头导向块可以沿对中滑动销轴向移动，钳头导向块的两端通过钳头拉杆分别与两组钳牙板组件铰接；导向杆固定在安装座上，导向杆穿过钳牙板组件的钳牙板，驱动装置驱动两组钳牙板组件沿导向杆的轴向相向/反向运动。本实用新型的新型夹紧钳，既具有钻杆自动对中功能，又可以减小对钻杆的夹持应力，且夹紧钳结构牢固、精准度高且稳定性好。

Description

一种新型夹紧钳

技术领域

本实用新型涉及一种新型夹紧钳，属于石油钻井设备领域。

背景技术

鉴于对油气资源的需求，现在各国已开始寻找更深地层的油气资源。随着钻井深度的增加，钻井所需的钻杆数量相应增加，且需要不断地将立根从立根盒移至井口连接到钻柱上，更换钻头时又要将立根从钻柱上取下移至立根盒中，即起下钻操作。

目前传统的起下钻操作方式需要工作人员从与钻杆直接接触, 在起、下钻过程中需要司钻、钻工、井架工等人的密切配合, 稍有不慎便可能造成事故。移动钻杆立根时, 需要二层台上的井架工伸手到井口中心位置将立根接到游车上( 或拆下来) , 并且还需要不断在指梁与井口中心之间移动立根, 这是钻机上最危险的工作之一, 且工作强度大, 生产效率低。

随着自动化的广泛使用，自动排管装置也在国内外得到了广泛的研发和使用，自动排管装置将与钻杆接触的工作全部集成在司钻房内，司钻即可控制全部起下钻过程，钻井效率明显提高，减轻了工人的工作强度，提高了钻井作业的安全性。作为自动排管装置的重要组成部分，夹紧钳的设计尤为重要。

现有技术中，夹紧钳一般包括安装座、液缸和钳牙板组件，钳牙板组件包括两组且关于安装座对称，液缸安装在安装座上并且驱动两组钳牙板组件相对钳头安装板相向/反向运动，通过钳牙板组件夹紧钻杆。但是现有技术中的夹紧钳没有自动对中装置，使得夹紧钳在夹持钻杆的过程中，确定钻杆位置的精准度大大降低，大大降低了石油钻井过程中的安全性。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于：针对现有技术存在的上述问题，提供一种具有自动对中功能以便使钻杆移动位置的可控性更高的新型夹紧钳。

进一步地，本实用新型的发明目的还在于提供一种具有夹持应力小对钻杆损伤小的新型夹紧钳。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种新型夹紧钳，包括钳牙板组件、安装座和驱动装置；所述钳牙板组件包括两组，所述驱动装置驱动两组所述钳牙板组件相向/反向运动，所述新型夹紧钳还包括对中滑动销、钳头导向块、钳头拉杆和导向杆；所述对中滑动销安装在所述安装座上，两组所述钳牙板组件对称设置在所述对中滑动销的两侧；所述对中滑动销穿过所述钳头导向块的中心且所述钳头导向块可以沿所述对中滑动销轴向移动；所述钳头拉杆包括第一钳头拉杆和第二钳头拉杆；所述钳头导向块的左端通过第一钳头拉杆与所述对中滑动销左侧的所述钳牙板组件铰接，所述钳头导向块的右端通过第二钳头拉杆与所述对中滑动销右侧的所述钳牙板组件铰接，所述第一钳头拉杆和所述第二钳头拉杆关于所述对中滑动销对称；所述导向杆固定在所述安装座上，所述导向杆穿过所述钳牙板组件的钳牙板，所述钳牙板组件可以沿所述导向杆的轴向运动。本实用新型的新型夹紧钳，夹紧钻杆过程为：将钻杆放到两钳牙板组件中间，驱动装饰驱动钳牙板组件按照导向杆的轨迹向中间平动，第一钳头拉杆和第二钳头拉杆间的夹角变小，同时钳头导向块沿对中滑动销向后移动，钳牙碰到钻杆时并推动钻杆向中间收拢，完成自动对中和夹紧；松开钻杆过程：此时钻杆被夹紧钳夹紧，驱动装置驱动钳牙板组件按照导向杆的轨迹向两边平动，第一钳头拉杆和第二钳头拉杆间的夹角变大，钳头导向块沿对中滑动销向前移动，夹紧钳松开钻杆。上述结构的新型夹紧钳，驱动装置驱动两组所述钳牙板组件相向/反向运动，通过导向杆限制所述钳牙板组件的运动方向，同时对中滑动销、钳头导向块和钳头拉杆配合驱动装置可以限制两组钳牙板组件相对所述对中滑动销的移动速度相同；这样新型夹紧钳在夹持钻杆的过程中，会自动对中，提高了钻杆移动位置的可控性，使得夹紧钳的自动化操作更加精准、安全可靠。

作为本实用新型的优选方案，所述钳牙板组件的钳牙呈90°～170°夹角且钳牙中间开槽。更优选的，所述钳牙板组件的钳牙呈145°夹角。上述结构的新型夹紧钳，钳牙板组件按照导向杆的轨迹向中间平动，钳牙碰到钻杆时，由于钳牙是外厚内薄×(90°～170°)角度，钻杆会自动向中间收拢，完成自动对中和夹紧，同时钳牙夹角呈90°～170°，由于接触面积大，可减小钻杆的夹持应力，夹紧钻杆的过程中不易损伤钻杆外壁,当钳牙夹角小于90°或大于170°时，均会减小钻杆和钳牙的接触面积，增大钻杆的夹持应力，夹紧钻杆的过程中易损伤钻杆外壁。

作为本实用新型的优选方案，所述对中滑动销和所述钳头导向块在所述安装座上的结构如下：所述安装座设有钳头安装板，所述钳头安装板上设有对中导向孔，所述对中导向孔沿垂直于所述钳头安装板中心面的方向贯穿所述钳头安装板，所述钳头导向块位于所述对中导向孔内；所述对中滑动销固定在所述钳头安装板上，所述对中滑动销沿所述钳头安装板中心面平行的方向贯穿所述对中导向孔。上述所述对中滑动销和所述钳头导向块在所述安装座上的结构，所述对中滑动销和所述钳头导向块的稳定性好，夹紧钳工作过程中对中滑动销和钳头导向块不易发生晃动，夹紧钳结构牢固、精准度高且稳定性好。

作为本实用新型的优选方案，所述驱动装置为夹紧油缸，所述夹紧油缸包括第一夹紧油缸和第二夹紧油缸；所述第一夹紧油缸的液缸固定在所述安装座左侧的钳牙板上且所述第一夹紧油缸的液缸轴穿过所述安装座左侧的钳牙板；所述第二夹紧油缸的液缸固定在所述安装座右侧的钳牙板上且所述第二夹紧油缸的液缸轴穿过所述安装座右侧的钳牙板；所述第一夹紧油缸的液缸轴和所述第二夹紧油缸的液缸轴通过螺纹连接，所述螺纹连接部位于所述钳头安装板内；所述第一夹紧油缸的液缸轴固定在所述钳头安装板上，且所述第一夹紧油缸和所述第二夹紧油缸关于所述钳头安装板的中心面对称。上述结构的夹紧油缸安装位置，以钳头安装板为对称面，两块钳牙板组件分别与夹紧油缸连接，且两夹紧油缸对称安装，所述第一夹紧油缸的液缸轴固定在所述钳头安装板上，夹紧油缸伸出或缩回油缸轴驱动钳牙板组件相向/方向运动，同一时刻第一夹紧油缸和第二夹紧油缸相对所述钳头安装板的位置相同，这样可以保证钳牙板组件相对所述钳头安装板的运动速度和运动位置相同，保证夹紧钳的自动对中功能，同时上述结构的夹紧钳安装结构简单，夹紧油缸的驱动性能好，且不易损坏装置。

作为本实用新型的优选方案，所述钳头导向块为中间大两端小的条状方型块，所述条状方型块的两端分别加工有一个销孔，销孔内设有撞杆销； 所述钳头拉杆加工成异型，一端薄一端厚，厚的一端加工有凹槽；所述钳头拉杆薄的一端与所述钳牙板铰接，所述钳头拉杆有槽的一端套接在所述钳头导向块上并通过所述撞杆销与所述钳头导向块铰接。上述结构的所述钳头导向块，所述钳头拉杆有槽的一端套接在所述钳头导向块上并通过所述撞杆销与所述钳头导向块铰接，这样所述钳头拉杆和所述钳头导向块的接触面呈面接触，可以防止钳头拉杆在竖直方向上运动，进一步增加夹紧钳的结构牢固性和稳定性，提高夹紧钳的工作精准度。

作为本实用新型的优选方案，所述导向杆包括至少两根且平行设置。更优选的，所述导向杆的根数为3根。上述结构的导向杆布置位置可以进一步增强导向杆的导向作用，钳牙板组件只会沿所述导向杆轴向运动，进一步增加夹紧钳的结构牢固性和稳定性，提高夹紧钳的工作精准度。同时还可以设置3三根导向杆呈三角形布置，导向杆的位置稳固，导向性好；另外，导向杆本身具有一定的重量，增加导向杆的根数会增大安装座的承载负荷，综合考虑，导向杆的根数为三根时最好。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型的新型夹紧钳，驱动装置驱动两组所述钳牙板组件相向/反向运动，通过导向杆限制所述钳牙板组件的运动方向，同时对中滑动销、钳头导向块和钳头拉杆配合驱动装置可以限制两组钳牙板组件相对所述对中滑动销的移动速度相同；这样新型夹紧钳在夹持钻杆的过程中，会自动对中，提高了钻杆移动位置的可控性，使得夹紧钳的自动化操作更加精准、安全可靠。

2、本实用新型的新型夹紧钳，钳牙板组件的钳牙呈90°～170°夹角且钳牙中间开槽，夹紧钳夹紧钻杆过程，钳牙板组件按照导向杆的轨迹向中间平动，钳牙碰到钻杆时，由于钳牙是外厚内薄×(90°～170°)角度，钻杆会自动向中间收拢，完成自动对中和夹紧；同时钳牙夹角呈90°～170°，由于接触面积大，可减小钻杆的夹持应力，夹紧钻杆的过程中不易损伤钻杆外壁。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的结构示意图（轴视图）；

图2是本实用新型实施例1的结构示意图（主视图）；

图3是本实用新型实施例1的结构示意图（左视图）；

图4是本实用新型实施例1的结构示意图（俯视图）；

图5是图1的L视图；

图6是图2中K的局部放大图；

图7是图3的E-E剖视图；

图8是图7 中H的局部放大图；

图9是图3的F-F剖视图；

图10是图9 中G的局部放大图；

图11是图4的D-D剖视图；

图12是本实用新型实施例1的爆炸视图。

图中标记：1-安装座，101-钳头安装板，2-钳牙板组件，201-钳牙，202-钳头挡板，203-钳牙板，3-夹紧油缸，301-第一夹紧油缸，302-第一夹紧油缸，4-导向杆，6-导向杆定位销，7-对中导向孔，8-对中滑动销，9-钳头导向块，10-撞杆销，11-钳头拉杆，1101-第一钳头拉杆，1102-第二钳头拉杆,12-拉杆销，13-夹紧油缸定位销，14-轴用弹性挡圈。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

如图1至图4所示，本实施例的新型夹紧钳，包括安装座1、钳牙板组件2、夹紧油缸3和导向杆4；安装座1位于新型夹紧钳的中间，安装座1的上端与自动排管装置缓冲臂的下端通过螺栓固定连接；图1是本实施例的轴视图；图2是本实施例的主视图；图3是本实施例的左视图；图4是本实施例的俯视图。

如图12所示，安装座1的下端设有钳头安装板101，钳头安装板101上设有三个导向杆孔及夹紧油缸液缸轴孔，三个导向杆孔在钳头安装板101上呈三角形分布，夹紧油缸液缸轴孔位于三个导向杆孔形成的三角形内部，如图2所示；图2是本实施例的主视图；图12是本实施例的爆炸视图。

如图1、图3所示，钳牙板组件2分为两组，两组钳牙板组件2关于钳头安装板101的中心面对称；钳牙板组件2的结构如图11所示，包括钳牙201、钳头挡板202和钳牙板203；钳牙板203的一侧安装钳牙201，钳牙201通过钳头挡板202固定在钳牙板203上，钳牙201的钳牙面加工有防滑结构；钳头挡板202通过螺栓与钳牙板203进行固定连接；图9中所示钳牙201的夹角a为145°且钳牙201的中间开槽，这样夹紧钳夹紧钻杆过程，钳牙碰到钻杆时，由于钳牙是外厚内薄×145°角度，钻杆会自动向中间收拢，完成自动对中和夹紧；同时钳牙夹角呈145°，由于接触面积大，可减小钻杆的夹持应力，夹紧钻杆的过程中不易损伤钻杆外壁；钳牙板203的另一侧加工有与钳头安装板101对应的三个导向杆孔和夹紧油缸液缸轴孔；图3所示为本实施例的左视图，图4是本实施例的俯视图，图11是图4的D-D剖视图。

如图1至图4、图11所示，三根导向杆4分别穿过钳头安装板101和两个钳牙板203上的三个导向杆孔；三根导向杆4平行设置并且分别通过导向杆定位销6固定在钳头安装板101上；两组钳牙板203上位于导向杆4的两端并且关于钳头安装板101中心面对称，两组钳牙板203可以沿三根导向杆4的轴向方向运动；这样可以保证钳牙板组件只按导向杆4的轴向运动提高夹紧钳的操作精度。

如图5、图9和图10所示，夹紧油缸3包括第一夹紧油缸301和第二夹紧油缸302；第一夹紧油缸301的液缸轴顶端加工有外螺纹，第一夹紧油缸301的液缸轴穿过安装座1左侧钳牙板203上的夹紧油缸的液缸轴孔；第一夹紧油缸301的液缸通过螺钉与安装座1左侧的钳牙板203连接；第二夹紧油缸302的液缸轴顶端加工有与所述外螺纹配合的内螺纹，第二夹紧油缸302的液缸轴穿过安装座1右侧钳牙板203上的夹紧油缸液缸轴孔；第二夹紧油缸302的液缸通过螺钉与安装座1右侧的钳牙板203连接；第一夹紧油缸301和第二夹紧油缸302通过所述内螺纹和所述外螺纹连接；所述内螺纹和所述外螺纹连接后位于钳头安装板101上的夹紧油缸液缸轴孔内；第一夹紧油缸301的液缸轴通过夹紧油缸定位销13固定在钳头安装板101上，且第一夹紧油缸301和第二夹紧油缸302关于钳头安装板101的中心面对称；夹紧钳工作时，同一时刻，第一夹紧油缸301和第二夹紧油缸302的伸出长度相同，这样可以时刻保证两组钳牙板组件2关于钳头安装板101的中心面对称进一步保证钻杆夹紧过程中的自动对中；图5是图1的L视图；图9是图3的F-F剖视图；图10是图9 中G的局部放大图。

如图11所示，钳头安装板101上设有对中导向孔7和对中滑动销8，对中导向孔7沿导向杆4轴向方向贯穿钳头安装板101；对中滑动销8穿过对中导向孔7且与三根导向杆4垂直，对中滑动销8通过销钉挡板固定在钳头安装板101上；

对中导向孔7内设有钳头导向块9；如图8和图12所示，钳头导向块9为中间大两端小的条状方型块，对中滑动销8穿过钳头导向块9的中心部位，钳头导向块9可以沿对中滑动销8轴向运动；钳头导向块9的两端分别加工有一个销孔，销孔内设有撞杆销10；

如图9所示，钳牙板203上铰接有钳头拉杆11，钳头拉杆11包括第一钳头拉杆1101和第二钳头拉杆1102，第一钳头拉杆1101和第二钳头拉杆1102关于钳头安装板101中心面对称设置；

如图12所示，钳头拉杆11加工成异型，一端薄一端厚，厚的一端加工有凹槽；钳头拉杆11薄的一端通过拉杆销12与钳牙板203铰接，钳头拉杆11有槽的一端套接在钳头导向块9的两端并通过撞杆销10与钳头导向块9铰接，撞杆销10上安装有轴用弹性挡圈14；拉杆销12通过拉杆销挡板固定，拉杆销挡板用螺栓固定在钳牙板203上。

本实用新型的新型夹紧钳，夹紧钻杆过程为：将钻杆放到两钳牙板组件2中间，夹紧油缸3有杆腔进油，驱动两钳牙板组件2沿导向杆4轴向向中间平动，第一钳头拉杆1101和第二钳头拉杆间1102的夹角变小，同时钳头导向块9沿对中滑动销8向后移动，钳牙201碰到钻杆时并推动钻杆向中间收拢，完成自动对中和夹紧；松开钻杆过程：此时钻杆被夹紧钳夹紧，夹紧油缸3无杆腔进油，驱动钳牙板组件2沿导向杆4的轴向向两边平动，第一钳头拉杆1101和第二钳头拉杆1102间的夹角变大，钳头导向块9沿对中滑动销8向前移动，夹紧钳松开钻杆。

上述结构的新型夹紧钳，同一时刻，第一夹紧油缸301和第二夹紧油缸302的伸出长度相同，即第一夹紧油缸301和第二夹紧油缸302相对钳头安装板101的运动位置相同；夹紧钳3驱动两组钳牙板组件2相向/反向运动，通过导向杆4限制所述钳牙板组件的运动方向，同时，对中滑动销8、钳头导向块9和钳头拉杆11配合夹紧油缸3可以限制两组钳牙板组件2相对所述对中滑动销的移动速度和移动位置相同，这样可以时刻保证两组钳牙板组件2关于钳头安装板101的中心面对称进一步保证钻杆夹紧过程中的自动对中，进一步地，由于钳牙201是外厚内薄×145°角度，钻杆会自动向中间收拢，完成自动对中和夹紧；且钳牙201夹角呈145°，由于接触面积大，可减小钻杆的夹持应力，夹紧钻杆的过程中不易损伤钻杆外壁。本实用新型的新型夹紧钳在夹持钻杆的过程中，会自动对中，提高了钻杆移动位置的可控性，使得夹紧钳的自动化操作更加精准、安全可靠，根据夹紧油缸3的行程，能夹持不同管径的钻杆，应用范围广。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种新型夹紧钳，包括钳牙板组件、安装座和驱动装置；所述钳牙板组件包括两组，所述驱动装置驱动两组所述钳牙板组件相向/反向运动，其特征在于：

所述新型夹紧钳还包括对中滑动销、钳头导向块、钳头拉杆和导向杆；

所述对中滑动销安装在所述安装座上，两组所述钳牙板组件对称设置在所述对中滑动销的两侧；所述对中滑动销穿过所述钳头导向块的中心且所述钳头导向块可以沿所述对中滑动销轴向移动；

所述钳头拉杆包括第一钳头拉杆和第二钳头拉杆；所述钳头导向块的左端通过第一钳头拉杆与所述对中滑动销左侧的所述钳牙板组件铰接，所述钳头导向块的右端通过第二钳头拉杆与所述对中滑动销右侧的所述钳牙板组件铰接，所述第一钳头拉杆和所述第二钳头拉杆关于所述对中滑动销对称；

所述导向杆固定在所述安装座上，所述导向杆穿过所述钳牙板组件的钳牙板，所述钳牙板组件可以沿所述导向杆的轴向运动。

2.根据权利要求1所述的新型夹紧钳，其特征在于：所述钳牙板组件的钳牙呈90°～170°夹角且钳牙中间开槽。

3.根据权利要求2所述的新型夹紧钳，其特征在于：所述钳牙板组件的钳牙夹角为145°。

4.根据权利要求1～3任意一项所述的新型夹紧钳，其特征在于：

所述对中滑动销和所述钳头导向块在所述安装座上的结构如下：

所述安装座设有钳头安装板，所述钳头安装板上设有对中导向孔，所述对中导向孔沿垂直于所述钳头安装板中心面的方向贯穿所述钳头安装板，所述钳头导向块位于所述对中导向孔内；

所述对中滑动销固定在所述钳头安装板上，所述对中滑动销沿所述钳头安装板中心面平行的方向贯穿所述对中导向孔。

5.根据权利要求4所述的新型夹紧钳，其特征在于：

所述驱动装置为夹紧油缸，所述夹紧油缸包括第一夹紧油缸和第二夹紧油缸；所述第一夹紧油缸的液缸固定在所述安装座左侧的钳牙板上且所述第一夹紧油缸的液缸轴穿过所述安装座左侧的钳牙板；所述第二夹紧油缸的液缸固定在所述安装座右侧的钳牙板上且所述第二夹紧油缸的液缸轴穿过所述安装座右侧的钳牙板；

所述第一夹紧油缸的液缸轴和所述第二夹紧油缸的液缸轴通过螺纹连接，所述螺纹连接部位于所述钳头安装板内；所述第一夹紧油缸的液缸轴固定在所述钳头安装板上，且所述第一夹紧油缸和所述第二夹紧油缸关于所述钳头安装板的中心面对称。

6.根据权利要求1～3任意一项所述的新型夹紧钳，其特征在于：

所述钳头导向块为中间大两端小的条状方型块，所述条状方型块的两端分别加工有一个销孔，销孔内设有撞杆销；

所述钳头拉杆加工成异型，一端薄一端厚，厚的一端加工有凹槽；所述钳头拉杆薄的一端与所述钳牙板铰接，所述钳头拉杆有槽的一端套接在所述钳头导向块上并通过所述撞杆销与所述钳头导向块铰接。

7.根据权利要求1～3任意一项所述的新型夹紧钳，其特征在于：所述导向杆包括至少两根且平行设置。

8.根据权利要求7所述的新型夹紧钳，其特征在于：所述导向杆的根数为三根。