CN204283265U - 滚轮装置、冲扣钳及铁钻工 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种滚轮装置、冲扣钳及铁钻工。其中，该滚轮装置包括传动轴、滚轮、第一支撑板和第一弹性部件，传动轴可转动地设置于第一支撑板上，滚轮套设安装在传动轴上，滚轮可随传动轴同轴转动并可沿传动轴轴向移动；在连接/拆卸两个钻杆时，滚轮的外周紧贴在上方钻杆的杆壁上，滚轮带动钻杆转动，进而将上方钻杆的子连接扣与下方钻杆的母连接扣连接/拆开，与此同时，滚轮随上方钻杆向下/向上移动；因此，在作业过程中，该滚轮装置的滚轮与钻杆之间不存在轴向的相对滑动，从而降低滑动摩擦对钻杆、滚轮带来的损害。在此基础上，本实用新型提出一种具有上述滚轮装置的冲扣钳及铁钻工。

Description

滚轮装置、冲扣钳及铁钻工

技术领域

本实用新型涉及采油设备，具体涉及一种滚轮装置；另外，还涉及一种具有该滚轮装置的冲扣钳及铁钻工。

背景技术

铁钻工是一种多功能、安全、高效的钻具旋扣设备，在生产中通过综合控制台进行遥控操作来完成上扣、卸扣等作业，是自动化钻井中非常重要的辅助设备，具有结构紧凑、性能强大、安装及操作简便的特点，广泛适用于陆地、海洋多种钻井平台和不同的野外环境的钻井作业，目前在国外的石油生产中应用比较普遍。

铁钻工作为一种连接工具，在油井的钻井、修井等业务中，其主要作用之一是将两根钻杆连接或拆卸，利用它可以可靠地、高效地将两根钻杆连接或拆卸，并大大降低工人的劳动强度。

现有的铁钻工通常包括底座、臂架、夹紧钳、旋扣钳和冲扣钳，底座固定在油井旁，臂架可转动地安装在底座上，旋扣钳、冲扣钳和夹紧钳从上而下依次安装在臂架上，其中，夹紧钳与臂架相对固定，冲扣钳可相对臂架转动，旋扣钳可相对臂架上下移动，且旋扣钳上设置有滚轮装置；连接两根钻杆时，夹紧钳夹紧下方钻杆(此时，在辅助工具的作用下，上方钻杆的子连接扣与下方钻杆的母连接扣已对准)，旋扣钳夹紧上方钻杆，滚轮装置驱使上方钻杆转动，在子连接扣和母连接扣上设置有相互配合的螺纹，在螺纹和自重的作用下，上方钻杆向下移动，子连接扣与母连接扣的联接强度逐步增大，为了适应钻杆的下移，旋扣钳在转动上方钻杆的同时相对臂架向下移动；上方钻杆旋动至预定深度后，旋扣钳无法继续转动上方钻杆，此时，旋扣钳松开，冲扣钳夹紧上方钻杆，然后带动上方钻杆转动一定幅度，最终使子连接扣与母连接扣完全连接到位。

由于上述结构的铁钻工，需要独立设置夹紧钳、旋扣钳和冲扣钳，铁钻工的体积和重量比较大；为此，有人提出将旋扣钳集成在冲扣钳上，然而，这类结构的铁钻工在旋扣时，钻杆与旋扣钳上的滚轮装置之间存在轴向的相对运动，导致钻杆被磨损。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出一种新型结构的铁钻工，以解决现有铁钻工所存在的体积大、重量大及磨损钻杆的问题，从而在减小铁钻工的体积和重量的同时，减少对钻杆的磨损。

作为第一方面，本实用新型提出一种滚轮装置；该滚轮装置包括传动轴、滚轮、第一支撑板和第一弹性部件，所述传动轴可转动地设置于第一支撑板上，所述滚轮套设安装在传动轴上，所述滚轮可随传动轴同轴转动并可沿传动轴轴向移动；所述第一弹性部件设置于滚轮和传动轴之间。

在优选的技术方案中，所述滚轮和传动轴上均设有键槽，所述键槽沿传动轴的轴向延伸，所述滚轮和传动轴通过导向平键或滑键连接。

在优选的技术方案中，所述传动轴上开设有沿轴向延伸的滑槽，所述滑槽的截面呈圆弧形，所述滚轮上设置有圆弧腔室，所述传动轴和滚轮之间设置有用于传动的滚珠，所述滚珠安装在所述滑槽和圆弧腔室围成的空间内。

在优选的技术方案中，所述滑槽的数量为四条，四条所述滑槽对称布置在所述传动轴上。

在优选的技术方案中，所述传动轴的顶端设置有第一轴承，所述传动轴的顶端与第一轴承的内圈连接，所述第一轴承的外圈固定在所述第一支撑板上。

在优选的技术方案中，所述滚轮装置还设置有第二支撑板和第二轴承，所述第二支撑板位于滚轮下方，所述第二轴承的外圈固定在第二支撑板上，所述传动轴的底端与第二轴承的内圈连接。

在优选的技术方案中，所述传动轴的底端设置有第一限位板，所述第一弹性部件设置于滚轮的下方，其一端连接或抵靠在滚轮的底端端面上，另一端连接或抵靠在第一限位板上。

在优选的技术方案中，所述传动轴的顶端还设置有第二限位板，所述第二限位板与滚轮之间设置有第二弹性部件，所述第二弹性部件的一端连接或抵靠在滚轮的顶端端面上，另一端连接或抵靠在第二限位板上。

在优选的技术方案中，所述滚轮装置还包括驱动部件,所述驱动部件固定设置于所述第一支撑板上并与传动轴连接。

本实用新型提出的滚轮装置包括传动轴、滚轮、第一支撑板和第一弹性部件，传动轴可转动地设置于第一支撑板上，滚轮套设安装在传动轴上，滚轮可随传动轴同轴转动并可沿传动轴轴向移动；在连接/拆卸两个钻杆时，滚轮的外周紧贴在上方钻杆的杆壁上，滚轮带动钻杆转动，进而将上方钻杆的子连接扣与下方钻杆的母连接扣连接/拆开，与此同时，滚轮随上方钻杆向下/向上移动；因此，在作业过程中，该滚轮装置的滚轮与钻杆之间不存在轴向的相对滑动，从而降低滑动摩擦对钻杆、滚轮带来的损害。

作为第二方面，本实用新型提出一种冲扣钳；该冲扣钳包括钳体、抱紧机构及上述任意一项的滚轮装置，所述钳体上设有钳口；所述滚轮装置设置于钳体上，用于驱使钻杆转动；所述抱紧机构也设置于所述钳体上，用于将钻杆限制在所述钳口内。

在优选的技术方案中，所述抱紧机构包括第一伸缩部件及相对设置于钳口两侧的两个夹臂，所述夹臂包括第一连杆和第二连杆；所述第一连杆的第一端铰接在所述钳体上，所述第一连杆的第二端与第二连杆的第一端铰接，所述第二连杆的第二端连接在所述第一伸缩部件上；所述第一伸缩部件设置于所述钳体上，用于驱使所述第一连杆转动。

在优选的技术方案中，所述第一连杆的第二端设置有连接板和从动滚轮，所述连接板铰接在所述第一连杆的第二端上，所述从动滚轮安装在所述连接板上。

与现有技术相比，本实用新型提出的冲扣钳通过增设滚轮装置及抱紧机构，一方面，它能够实现冲扣和旋扣两种功能，在铁钻工上不再需要单独设置旋扣钳，有利于减少贴钻工的体积，另一方面，在旋扣过程中，滚轮可随钻杆向上/向下移动，减轻了钻杆与滚轮之间的滑动摩擦，有利于减少滚轮对钻杆的损害。

作为第三方面，本实用新型提出一种铁钻工；该铁钻工包括夹紧钳及上述任意一项的冲扣钳，所述钳体与夹紧钳可转动连接，所述钳体和夹紧钳之间设置有第二伸缩部件，所述第二伸缩部件用于驱使所述钳体转动。

与现有技术相比，本实用新型提出的铁钻工通过采用上述的冲扣钳，能够实现旋扣和冲扣功能，简化了铁钻工的结构，缩小了体积，减轻了重量，还降低了铁钻工对钻杆的损害。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型具体实施例提供的夹紧钳与冲扣钳的立体示意图；

图2为图1所示夹紧钳与冲扣钳的俯视图，图中所示冲扣钳处于初始状态，且为清楚显示，部分零部件进行了局部剖视/透视/省略；

图3为图1所示夹紧钳与冲扣钳的俯视图，图中所示冲扣钳处于旋扣状态，且为清楚显示，部分零部件进行了省略；

图4为图1所示夹紧钳与冲扣钳的俯视图，图中所示冲扣钳处于冲扣状态；

图5为本实用新型具体实施例提供的滚轮装置的结构示意图；

图6为图5中A-A剖面示意图；

图7为传动轴的俯视结构示意图；

图8为滚轮的俯视结构示意图。

附图标记说明：

1、驱动部件  2、第一支撑板  3、第一轴承  4、第二限位板

5、第一弹性部件  6、滚轮  7、滚珠  8、第二支撑板  9、传动轴

10、第二内卡簧  11、第一外卡簧  12、第一盖板  13、第二弹性部件

14、第二轴承  15、第一限位板  16、第二盖板  17、第二外卡簧

18、第一内卡簧  19、通孔  20、圆弧腔室  21、滑槽  22、夹紧钳

23、钳体  24、第二伸缩部件  25、夹紧油缸  26、第一连杆

27、第二连杆  28、连接板  29、从动滚轮  30、第一伸缩部件

31、上方钻杆

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合附图1至8对本实用新型的具体实施例进行详细说明。

本实用新型具体实施例的铁钻工包括底座、回转台、臂架、夹紧钳和冲扣钳，回转台可转动地设置于底座上，臂架安装在回转台上，夹紧钳22和冲扣钳均设置于臂架上，且夹紧钳22位于冲扣钳的下方；将上方钻杆连接在下方钻杆上(或者将上方钻杆从下方钻杆拆卸下来)时，臂架带动夹紧钳22和冲扣钳运动至井口处，夹紧钳22先夹紧下方钻杆，然后利用冲扣钳转动上方钻杆，使上方钻杆上的子连接扣与下方钻杆上的母连接扣完全配合(或者减轻子连接扣与母连接扣的连接强度)；转动上方钻杆的过程通常可以分为两个阶段，即旋扣和冲扣；通常，旋扣是指通过输出力矩相对较小的驱动装置驱使钻杆连续转动多周的过程，旋扣的作用是使子连接扣与母连接扣快速连接或拆开；冲扣是指通过输出力矩相对较大的驱动装置驱使钻杆转动一定角度(通常不大于一周)，在连接上方钻杆和下方钻杆时，冲扣的作用是使子连接扣与母连接扣的连接强度明显增强进而达到完全配合，在拆卸上方钻杆和下方钻杆时，冲扣的作用是使子连接扣与母连接扣的连接强度明显降低进而确保旋扣时能够转动上方钻杆。

如图1至3所示，冲扣钳与夹紧钳22可转动连接，冲扣钳与夹紧钳22之间设置有第二伸缩部件24，第二伸缩部件24优选为伸缩油缸，伸缩油缸的一端铰接在夹紧钳22上，伸缩油缸的另一端铰接在冲扣钳上；夹紧钳22上安装有夹紧装置，用于夹紧下方钻杆；冲扣钳具体包括钳体23、抱紧机构及滚轮装置，钳体23上设有与夹紧钳22相类似的钳口及两个相对设置的夹紧油缸25，抱紧机构用于抱紧上方钻杆31，使上方钻杆31与滚轮装置紧密贴合，滚轮装置用于驱使上方钻杆31转动。在冲扣时，如图4所示，夹紧油缸25伸长并夹紧上方钻杆，第二伸缩部件24伸长，驱使钳体23沿箭头C所示方向转动，进而使上方钻杆31上的子连接扣与下方钻杆上的母连接扣完全配合。

抱紧装置具体包括第一伸缩部件30及相对设置于钳口两侧的两个夹臂；夹臂包括第一连杆26、第二连杆27、连接板28及从动滚轮29；第一连杆26的第一端通过转轴B铰接在钳体上，第一连杆26的第二端与第二连杆27的第一端铰接；连接板28铰接在第一连杆26的第二端上，从动滚轮29设于连接板28上；第一伸缩部件30优选为伸缩油缸，伸缩油缸的活塞杆固定在钳体上，伸缩油缸的缸筒与第二连杆27的第二端铰接。

如图3所示，旋扣时，第一伸缩部件30伸长，第二连杆27的第二端朝远离钳体的方向移动，第一连杆26和连接板28绕转轴B转动，同时，连接板28及从动滚轮29朝向钳口运动，最终，上方钻杆31被限制于钳口内并位于滚轮装置与从动滚轮29之间；在滚轮装置的驱使下，上方钻杆31相对下方钻杆转动，进而完成旋扣。

如图5所示，滚轮装置具体包括驱动部件1、传动轴9、滚轮6、第一支撑板2、第一弹性部件5、第二弹性部件13、第一限位板15和第二限位板4，第一支撑板2固定在冲扣钳的钳体上；其中，驱动部件1包括壳体和转轴，驱动部件1具体可以是电机或者液压马达，其壳体通过螺栓与第一支撑板2固定连接，其转轴与传动轴9连接；滚轮6安装在传动轴9上，并位于钳体内(如图1至3所示)；如图5和7所示，传动轴9上开设有沿轴向延伸的四个滑槽21，滑槽21的截面呈圆弧形，且四个滑槽21沿传动轴9的周向均匀分布；如图5和图8所示，滚轮6上设置有第一盖板12和第二盖板16，在滚轮6的通孔19的顶端和底端均开设有一段弧形槽，弧形槽分别与第一盖板12、第二盖板16配合形成圆弧腔室20；如图5和6所示，为了传递动力，传动轴9和滚轮6之间设置有滚珠7，滚珠7具体设置在滑槽21和圆弧腔室20围成的空间内；当转轴转动时，传动轴9可以带动滚轮6同步转动，同时，滚轮6可以相对传动轴9上下移动；为了使滚轮6工作时具有上下浮动的空间，在初始状态，滚轮6需要距离传动轴9的底端和顶端一定距离；为了平衡滚轮6的自重，第一限位板15通过第一外卡簧11定位在传动轴9的底端，第二限位板4通过第二外卡簧17定位在传动轴9的顶端，第一弹性部件5的一端连接在滚轮6的底端端面上，第一弹性部件5的另一端连接在第一限位板15上，第二弹性部件13的一端连接在滚轮6的顶端端面上，第一弹性部件5的另一端连接在第二限位板4上；通过第一弹性部件5和第二弹性部件13的弹力确保滚轮6在初始状态时位于传动轴9的中部位置，这样可以保证滚轮在旋扣时具有上下移动的空间。

旋扣时，如图3所示，滚轮及从动滚轮29贴紧上方钻杆31的杆壁，驱动部件1驱使滚轮转动，在摩擦力作用下，上方钻杆31转动并向上或向下移动，与此同时，滚轮随钻杆向上或向下移动。

在优选的实施例中，为了改善传动轴9的受力，如图5所示，传动轴9和第一支撑板2之间设置有第一轴承3，第一轴承3通过第一内卡簧18定位在第一支撑板2上，传动轴9顶端的受力经第一轴承3传递给第一支撑板2。为了进一步改善传动轴9的受力，传动轴9的底端还设置有第二轴承14和第二支撑板8，第二支撑板8固定在冲扣钳的钳体上，第二轴承14通过第二内卡簧10定位在第二支撑板8上，传动轴9的底端通过第二轴承14支撑在第二支撑板8上；第一轴承3和第二轴承14优先选用角接触球轴承或者深沟球轴承，从而可以将传动轴9的轴向力和径向力传递给第一支撑板2和第二支撑板8，达到更好的支撑效果。

当然，为了使滚轮6在初始状态距离传动轴9的底端和顶端均有一定的距离，在其他实施例中，也可以只设置一个弹性部件；如果该铁钻工仅用于拆卸两根钻杆，在工作状态，滚轮6仅有向下移动的空间也可以；相反，如果仅用于连接两根钻杆，在工作状态，滚轮6仅有向上移动的空间也可以。

在其他实施例中，传动轴9和滚轮6之间也可以通过导向平键或者滑键连接并传递动力。

根据上述描述可以理解，与现有技术相比，本实用新型具体实施例提出的铁钻工不但能够实现旋扣和冲扣功能，而且具有体积小、重量轻、对钻杆磨损少等优点。

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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种滚轮装置，其特征在于，包括传动轴(9)、滚轮(6)、第一支撑板(2)和第一弹性部件(5)，所述传动轴(9)可转动地设置于第一支撑板(2)上，所述滚轮(6)套设安装在传动轴(9)上，所述滚轮(6)可随传动轴(9)同轴转动并可沿传动轴(9)轴向移动；所述第一弹性部件(5)设置于滚轮(6)和传动轴(9)之间。

2.根据权利要求1所述的滚轮装置，其特征在于，所述滚轮(6)和传动轴(9)上均设有键槽，所述键槽沿传动轴(9)的轴向延伸，所述滚轮(6)和传动轴(9)通过导向平键或滑键连接。

3.根据权利要求1所述的滚轮装置，其特征在于，所述传动轴(9)上开设有沿轴向延伸的滑槽(21)，所述滑槽(21)的截面呈圆弧形，所述滚轮(6)上设置有圆弧腔室(20)，所述传动轴(9)和滚轮(6)之间设置有用于传动的滚珠(7)，所述滚珠(7)安装在所述滑槽(21)和圆弧腔室(20)围成的空间内。

4.根据权利要求3所述的滚轮装置，其特征在于，所述滑槽(21)的数量为四条，四条所述滑槽(21)对称布置在所述传动轴(9)上。

5.根据权利要求1所述的滚轮装置，其特征在于，所述传动轴(9)的顶端设置有第一轴承(3)，所述传动轴(9)的顶端与第一轴承(3)的内圈连接，所述第一轴承(3)的外圈固定在所述第一支撑板(2)上。

6.根据权利要求5所述的滚轮装置，其特征在于，还设置有第二支撑板(8)和第二轴承(14)，所述第二支撑板(8)位于滚轮(6)下方，所述第二轴承(14)的外圈固定在第二支撑板(8)上，所述传动轴(9)的底端与第二轴承(14)的内圈连接。

7.根据权利要求1所述的滚轮装置，其特征在于，所述传动轴(9)的底端设置有第一限位板(15)，所述第一弹性部件(5)设置于滚轮(6)的下方，其一端连接或抵靠在滚轮(6)的底端端面上，另一端连接或抵靠在第一限位板(15)上。

8.根据权利要求7所述的滚轮装置，其特征在于，所述传动轴(9)的顶端还设置有第二限位板(4)，所述第二限位板(4)与滚轮(6)之间设置有第二弹性部件(13)，所述第二弹性部件(13)的一端连接或抵靠在滚轮(6)的顶端端面上，另一端连接或抵靠在第二限位板(4)上。

9.根据权利要求1至8任意一项所述的滚轮装置，其特征在于，还包括驱动部件(1),所述驱动部件(1)固定设置于所述第一支撑板(2)上并与传动轴(9)连接。

10.一种冲扣钳，其特征在于，包括钳体(23)、抱紧机构及权利要求1至9任意一项所述的滚轮装置，所述钳体(23)上设有钳口；所述滚轮装置设置于钳体(23)上，用于驱使钻杆转动；所述抱紧机构也设置于所述钳体(23)上，用于将钻杆限制在所述钳口内。

11.根据权利要求10所述的冲扣钳，其特征在于，所述抱紧机构包括第一伸缩部件(30)及相对设置于钳口两侧的两个夹臂，所述夹臂包括第一连杆(26)和第二连杆(27)；所述第一连杆(26)的第一端铰接在所述钳体(23)上，所述第一连杆(26)的第二端与第二连杆(27)的第一端铰接，所述第二连杆(27)的第二端连接在所述第一伸缩部件(30)上；所述第一伸缩部件(30)设置于所述钳体(23)上，用于驱使所述第一连杆(26)转动。

12.根据权利要求11所述的冲扣钳，其特征在于，所述第一连杆(26)的第二端设置有连接板(28)和从动滚轮(29)，所述连接板(28)铰接在所述第一连杆(26)的第二端上，所述从动滚轮(29)安装在所述连接板(28)上。

13.一种铁钻工，其特征在于，包括夹紧钳及权利要求10至12任意一项所述的冲扣钳，所述钳体(23)与夹紧钳(22)可转动连接，所述钳体(23)和夹紧钳(22)之间设置有第二伸缩部件(24)，所述第二伸缩部件(24)用于驱使所述钳体(23)转动。