CN209959192U - 一种顶驱背钳总成 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种顶驱背钳总成包括：可上下伸缩的扭力套筒机构和对开式的钳体机构，所述钳体机构通过连接盘安装于扭力套筒机构的下端；所述扭力套筒机构包括：可摆动的扭力套筒，所述扭力套筒通过连接装置安装于连接法兰盘的下端，且套设于减速箱主轴的外部；所述扭力套筒内设置有双伸缩液压缸和伸缩扭力杆，所述伸缩扭力杆一端固定连接于扭力套筒顶部内壁，另一端与连接盘连接，且对称分布于主轴的两侧，所述双伸缩液压缸一端固定连接于扭力套筒的顶部内壁，另一端与连接盘连接，且位于伸缩扭力杆的外侧。本实用新型装置结构紧凑，操作方便，可上下浮动调整钳体机构的位置，使背钳总成适用性提高，提高钻井效率。

Description

一种顶驱背钳总成

技术领域

本实用新型涉及石油、天然气钻井设备领域，尤其涉及一种顶驱背钳总成。

背景技术

目前，现有技术中大多数顶驱背钳，固定安装于顶驱主轴的下端，由于安装结构固定无法实现背钳的上下浮动调整，在钻井过程中存在局限性；同时，承载重力和承担扭矩作用的背钳扭力套筒为封闭的套筒结构，不方便内部主轴维修、更换工作；背钳在上卸扣的过程中，其钳体内部的钳牙座在液压缸和回弹装置的作用下做往复运动，钳牙座运动的位移无法被检测，钳牙座复位故障也无法被检测，也不能被直观的看到钳牙座运动变化，若两边的液压缸给油不均匀，产生的压力不同，则推动钳牙座运动的位移也不同，从而影响钳牙座受力不均匀，使钳牙对钻杆夹持力度不均匀，容易造成钻具损伤或者对钻杆夹持不可靠的不安全因素，影响钻井效率。

实用新型内容

针对上述缺陷或不足，本实用新型的目的在于提供一种顶驱背钳总成，其目的在于解决顶驱的背钳装置能够根据工作需要上下浮动调整。

为达到以上目的，本实用新型的技术方案为：一种顶驱背钳总成包括：可上下伸缩的扭力套筒机构和对开式的钳体机构，所述钳体机构通过连接盘安装于扭力套筒机构的下端；所述扭力套筒机构包括：可摆动的扭力套筒，所述扭力套筒通过连接装置安装于连接法兰盘的下端，且套设于减速箱主轴的外部；所述扭力套筒内设置有双伸缩液压缸和伸缩扭力杆，所述伸缩扭力杆一端固定连接于扭力套筒顶部内壁，另一端与连接盘连接，且对称分布于主轴的两侧，所述双伸缩液压缸一端固定连接于扭力套筒的顶部内壁，另一端与连接盘连接，且位于伸缩扭力杆的外侧。

所述连接装置包括：设置于扭力套筒上端两侧的锁紧块和转轴，所述转轴与连接法兰盘活动铰接，所述锁紧块与连接法兰盘相配合；所述扭力套筒的一侧开设有纵向开口；所述扭力套筒的外壁设置有两个第一进出油口与双伸缩液压缸连通。

所述钳体机构包括：钳体，所述钳体内部对称设置有两个液压缸，所述液压缸的上下两端均固定安装有复位弹簧，所述复位弹簧另一端与钳体固定连接，所述液压缸前端安装有钳牙座，所述钳牙座前端固定安装有可浮动的钳牙装置，所述钳牙装置与钻杆相配合。

所述钳体总成还包括：用于检测位移长度的传感器、处理模块以及显示器；所述传感器位于钳牙座的后侧，且与液压缸相接触，所述传感器的信号输出端连接处理模块的信号输入端，所述处理模块的信号输出端连接显示器的信号输入端。

所述钳牙装置包括：钳牙本体，所述钳牙本体通过万向球活动铰接，所述万向球另一端固定连接于钳牙座，所述钳牙本体的表面设置有带花纹的橡胶垫。

所述钳体设置有第一连接凸台和第二连接凸台，且第一连接凸台与第二连接凸台通过扭矩螺杆连接。

所述钳体的下端安装有引锥，且钳体的中心孔与引锥的中心孔在一条轴线上。

所述显示器安装在井上操控台。

与现有技术比较，本实用新型的有益效果为：本实用新型结构紧凑、安装方便，背钳可上下浮动调整，增加背钳工作适用性和灵活性。其扭力套筒即可上下伸缩又可绕转轴向后方摆动，方便更换主轴的中间机构、又可以伸缩调整钳体机构的上下位置进行接放钻杆的工作，扭力套筒强度高，与上下的机构连接固定可靠，开启方便，没有前后左右的位移，打破了传统扭力臂的不牢固和晃动；在使用中其伸缩操作简便、可靠；所述钳体机构内部传感装置能实时检测钳体内部的运动状态，可以检测到钳牙座每次运行的位移情况，从而判断两个液压缸的给油量，保持两个液压缸给两个钳牙座相同的压力；使钻杆受力均匀，起到了保护钻杆和对中的作用，也可检测钳牙座的内部故障，避免不安全因素，防止不安全的事故发生；可浮动的钳牙装置，对钻杆的适应性强，因此可夹持不同外径的钻杆，钻杆倾斜一定角度，钳头也能在受力均匀、不损伤钻杆的同时，持续、稳定、可靠的完成上卸扣工作。

附图说明

图1是本实用新型装置结构的主示图；

图2是本实用新型装置结构的左视图；

图3是本实用新型装置钳体机构局部主视图；

图4是本实用新型装置钳体机构横截面剖视图；

图5是本实用新型装置钳体机构部分分解图。

图中，1—双伸缩液压缸；2—伸缩扭力杆；3—扭力套筒；4—活塞杆；5—连接盘；6—连接法兰盘；7—扭力套筒机构；8—钳体机构；9—锁紧块；10—转轴；11—第一进出油口；12—钳体；121—第一连接凸台；122—第二连接凸台；123—扭矩螺杆；13—液压缸；14—复位弹簧；15—钳牙座；16—钳牙装置；161—钳牙本体；162—万向球；17—传感器；18—引锥；19—第二进油口。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型做详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

如图1-5所示，一种顶驱背钳总成包括：可上下伸缩的扭力套筒机构7和对开式的钳体机构8，所述钳体机构8通过连接盘5安装于扭力套筒机构7的下端；所述扭力套筒机构7包括：可摆动的扭力套筒3，所述扭力套筒3通过连接装置安装于连接法兰盘6的下端，且套设于减速箱主轴的外部；所述扭力套筒3内设置有双伸缩液压缸1和伸缩扭力杆2，所述伸缩扭力杆2一端固定连接于扭力套筒3顶部内壁，另一端与连接盘5连接(另一端为伸缩扭力杆2的活塞杆4端部)，且对称分布于主轴的两侧，所述双伸缩液压缸1一端固定连接于扭力套筒3的顶部内壁，另一端与连接盘5连接，且位于伸缩扭力杆2的外侧。所述伸缩扭力杆2在扭力套筒机构中起到承受扭力和导向的作用，所述扭力套筒机构通过对双伸缩液压缸1和伸缩扭力杆2的伸缩控制，来实现扭力套筒3带动钳体机构8上下浮动调整，使钳体机构8上升或者下降，以便达到理想位置进行工作。

所述连接装置包括：设置于扭力套筒3上端两侧的锁紧块9和转轴10，所述转轴10与连接法兰盘6活动铰接，所述锁紧块9与连接法兰盘6相配合；所述扭力套筒3的一侧开设有纵向开口；当顶驱主轴停止上卸扣工作时，可打开锁紧块9，绕转轴10从扭力套筒3一侧的纵向开口摆动到后侧位置，方便更换主轴的中间机构、又可以伸缩调整钳体机构的上下位置进行接放钻杆的工作，扭力套筒3强度高，与上下的机构连接固定可靠，开启方便，没有前后左右的位移，打破了传统扭力臂的不牢固和晃动；在使用中的伸缩操作简便、可靠。所述扭力套筒3的外壁设置有两个第一进出油口11，且第一进出油口11与双伸缩液压缸1连通，第一进出油口11通过油管连接有第一油缸；所述扭力套筒3需要向上缩回到高位时第一进出油口11进油增压，需要向下伸出到低位时液压油从第一进出油口11原路返回到第一油缸。

所述钳体机构8包括：钳体12，所述钳体12内部对称设置有两个液压缸13，所述液压缸13的上下两端均固定安装有复位弹簧14，所述复位弹簧14另一端与钳体12固定连接，所述液压缸13上设置有第二进出油口19，所述第二进出油口19通过油管连接有第二油缸，在液压缸的作用下复位弹簧14被挤压变形，当夹紧运作完成后，液压缸13卸载掉压力，被液压缸13夹紧过程中受力压缩变形的复位弹簧14，逐渐复原，液压缸13又被挤压至负压状态；所述液压缸13前端安装有钳牙座15，所述钳牙座15前端固定安装有可浮动的钳牙机构16，所述钳牙机构16与钻杆相配合。两边液压缸13对钳牙座15施压向前推进，使钳牙机构16抱紧钻杆，对钻杆进行夹紧动作，协助顶驱装置完成上卸扣工作。

所述钳体机构8还包括：用于检测位移长度的传感器17、处理模块以及显示器；所述传感器17位于钳牙座15的后侧，且与液压缸13相接触，所述传感器17的信号输出端连接处理模块的信号输入端，所述处理模块的信号输出端连接显示器的信号输入端。

传感器17随钳牙座15运动的位移信号传输至处理模块，处理模块对接收到的信号运算处理，将位移信息转化成对显示器传输的力值信号，人们可直观的在显示器上看到两个力值的变化，从而判断两个液压缸13的给油量，控制液压缸13压力，实现对钳体12内部的运动达到平稳、均衡、稳定可控的状态，若显示器上的数值发生异常，则说明钳体12内部元件发生了故障，需及时停止工作，进行检修，传感器17反馈及时，防止不安全的事故发生。

优选的，所述钳牙装置16包括：钳牙本体161，所述钳牙本体161通过万向球162活动铰接，所述万向球162另一端固定连接于钳牙座15，所述钳牙本体161的表面设置有带花纹的橡胶垫。增大钳牙本体161与钻杆的接触面积，同时给钳牙本体161与钻具接头的接触面固定安装带花纹的橡胶垫，使摩擦力增大，不打滑，可有效夹紧钻杆，提高了钻具工作的安全性；可浮动的钳牙本体161，对钻杆的适应性强，因此可夹持不同外径的钻杆，钻杆倾斜一定角度，钳牙本体162也能在受力均匀、不损伤钻杆的同时，持续、稳定、可靠的完成上卸扣工作。

所述钳体12设置有第一连接凸台121和第二连接凸台122，且第一连接凸台121与第二连接凸台122通过扭矩螺杆123连接。对开式背钳总成，检修内部元件或者更换内部损坏元件时更方便操作。

所述显示器安装在井上操控台。

所述钳体12的下端安装有引锥18，且钳体12的中心孔与引锥18的中心孔在一条轴线上。所述引锥18方便钻具对中，且内壁附着光滑的橡胶层，防止损伤钻具表面。

本实用新型的工作原理：

首先，扭力套筒机构7将钳体机构8调整到工作所需的高度，然后钳体机构8对钻杆进行夹紧，在钻杆加紧过程中，钳体12内部两侧的液压缸13从第二进油口19进油，向钳牙座15靠近，对钳牙座15施压向前推进，使4组钳牙机构16分布在钻杆的周向外围，对钻杆进行夹紧动作，协助顶驱装置完成上卸扣工作。同时在液压缸13的作用下复位弹簧14被挤压变形。

当夹紧动作完成后，液压缸13卸载掉压力，被液压缸13夹紧过程中受力压缩变形的复位弹簧14，逐渐复原，液压缸14又被挤压至负压状态；钳牙座15失去了作用力，使钳牙机构16松开对钻杆的夹紧。

传感器17随钳牙座15运动的位移信号传输至处理模块，处理模块对接收到的信号运算处理，将位移信息转化成对显示器传输的力值信号，人们可直观的在显示器上看到两个力值的变化，从而判断两个液压缸13的给油量，控制液压缸13压力，实现对钳体12内部的运动达到平稳、均衡、稳定可控的状态，若显示器上的数值发生异常，则说明钳体12内部元件发生了故障，需及时停止工作，进行检修，传感器17反馈及时，防止不安全的事故发生。

顶驱背钳总成在上卸扣过程中，能上下浮动调整，刚性与柔性共存，钻杆不被损伤，以及能及时检测钳体12内部的运动状态，通过传感数17据直观的了解钳体12内部运动状态，使钻杆受力均匀，保证夹持钻杆的可靠性和稳定性。

对于本领域技术人员而言，显然能了解到上述具体事实例只是本实用新型的优选方案，因此本领域的技术人员对本实用新型中的某些部分所可能作出的改进、变动，体现的仍是本实用新型的原理，实现的仍是本实用新型的目的，均属于本实用新型所保护的范围。

Claims (8)

1.一种顶驱背钳总成，其特征在于，包括：可上下伸缩的扭力套筒机构(7)和对开式的钳体机构(8)，所述钳体机构通过连接盘(5)安装于扭力套筒机构(7)的下端；所述扭力套筒机构(7)包括：可摆动的扭力套筒(3)，所述扭力套筒(3)通过连接装置安装于连接法兰盘(6)的下端，且套设于减速箱主轴的外部；所述扭力套筒(3)内设置有双伸缩液压缸(1)和伸缩扭力杆(2)，所述伸缩扭力杆(2)一端固定连接于扭力套筒(3)顶部内壁，另一端与连接盘(5)连接，且对称分布于主轴的两侧，所述双伸缩液压缸(1)一端固定连接于扭力套筒(3)的顶部内壁，另一端与连接盘(5)连接，且位于伸缩扭力杆(2)的外侧。

2.根据权利要求1所述的一种顶驱背钳总成，其特征在于，所述连接装置包括：设置于扭力套筒(3)上端两侧的锁紧块(9)和转轴(10)，所述转轴(10)与连接法兰盘(6)活动铰接，所述锁紧块(9)与连接法兰盘(6)相配合；所述扭力套筒(3)的一侧开设有纵向开口；所述扭力套筒(3)的外壁设置有两个第一进出油口(11)，且第一进出油口(11)与双伸缩液压缸(1)连通。

3.根据权利要求1所述的一种顶驱背钳总成，其特征在于，所述钳体机构(8)包括：钳体(12)，所述钳体(12)内部对称设置有两个液压缸(13)，所述液压缸(13)的上下两端均固定安装有复位弹簧(14)，所述复位弹簧(14)另一端与钳体(12)固定连接，所述液压缸(13)前端安装有钳牙座(15)，所述钳牙座(15)前端固定安装有可浮动的钳牙装置(16)，所述钳牙装置(16)与钻杆相配合。

4.根据权利要求3所述的一种顶驱背钳总成，其特征在于，所述钳体机构(8)还包括：用于检测位移长度的传感器(17)、处理模块以及显示器；所述传感器(17)位于钳牙座(15)的后侧，且与液压缸(13)相接触，所述传感器(17)的信号输出端连接处理模块的信号输入端，所述处理模块的信号输出端连接显示器的信号输入端。

5.根据权利要求3所述的一种顶驱背钳总成，其特征在于，所述钳牙装置(16)包括：钳牙本体(161)，所述钳牙本体(161)通过万向球(162)活动铰接，所述万向球(162)另一端固定连接于钳牙座(15)，所述钳牙本体(161)的表面设置有带花纹的橡胶垫。

6.根据权利要求3所述的一种顶驱背钳总成，其特征在于，所述钳体(12)设置有第一连接凸台(121)和第二连接凸台(122)，且第一连接凸台(121)与第二连接凸台(122)通过扭矩螺杆(123)连接。

7.根据权利要求3所述的一种顶驱背钳总成，其特征在于，所述钳体(12)的下端安装有引锥(18)，且钳体(12)的中心孔与引锥(18)的中心孔在一条轴线上。

8.根据权利要求4所述的一种顶驱背钳总成，其特征在于，所述显示器安装在井上操控台。

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