CN2804371Y - 液压动力扭矩钳 - Google Patents

Abstract

一种液压动力扭矩钳主要包括：上钳、下钳、吊杆、扭矩油缸；液压动力站和操作控制阀另配；下钳的结构与上钳基本相同；油缸卡紧，油缸增压，卡紧管柱可靠，油缸力臂小转角大扭矩缓慢松扣或紧扣，可实现大扭矩、高强度，满足了钻具螺纹连接或拆卸的工艺要求；卡紧油缸的卡紧力与扭矩油缸所产生的扭矩成正比变化，工作可靠，不损伤钻具；液力驱动，换向阀操作，松扣或紧扣扭矩，可显示、调节、记录，可实现程序自动控制。

Description

液压动力扭矩钳

技术领域

本实用新型涉及石油矿场机械领域，特别涉及地质钻探、石油钻井作业中，用于管柱旋扣的工具。具体地讲，本实用新型涉及一种连接或拆卸管柱接头的液动扭矩钳。

背景技术

在地质勘探、石油钻井过程中，需要将两端带有螺纹的钻杆、钻铤、接头连接在一起，形成管柱。通常使用吊钳来连接或拆卸钻杆、钻铤及接头。吊钳具有结构简单、卡紧可靠，且体积小、重量轻，操作使用方便的特点。由于吊钳需要手工操作、使用频繁，劳动强度大，容易发生人身事故；由于管柱连接、拆卸扭矩难以控制，近年来国内外先后研制各种形式的动力钳。如：钻杆动力钳、套管动力钳、油管动力钳等，来取代吊钳。中国专利公告号为2565972的专利，涉及一种液压钻杆动力钳。中国专利公开号为1450243的专利，公开的是一种新型钻杆动力钳。现有的液压动力钳结构是由上钳、下钳、吊杆、扭矩油缸、液压动力站以及操作控制阀组成。(参见附图1)，在上钳、下钳内，采用开口形外齿轮(A)带动坡板(B)旋转，推动带有滚轮(C)的牙板(D)；经外力制动使坡板(B)与牙板(D)之间产生相对运动，滚轮(C)沿坡板(B)滚动，而缩小两块牙板(D)之间的距离，使两块牙板(D)卡紧管柱旋转。开口齿轮(A)顺时针旋转实现管柱上扣，开口齿轮(A)逆时针旋转实现管柱卸扣。动力钳以液压为动力，人工操作液压换向阀控制动力钳运转。上扣、卸管柱扣的扭矩、转数等参数得到控制。减轻了工人劳动强度，确保人身安全。但因动力钳工作的扭矩较大，操作使用频繁，容易造成齿轮A开口处变形、坡板(B)磨损，动力钳使用寿命缩短。又因为现有的液压动力钳，在上扣、卸扣前必须先施加外制动力，使坡板(B)与牙板(D)之间产生相对运动，滚轮(C)沿坡板(B)滚动，才能缩小两块牙板之间距离，牙板(D)才能卡紧管柱，而施加制动力，都需要付出较大功率损失。

实用新型内容

本实用新型的目的是：为石油钻井、地质勘探钻井过程中提供一种液压动力扭矩钳，完成钻杆、钻铤及各种管柱接头的连接或拆卸。主要用于地质勘探、石油钻井作业中，管柱接头螺纹的连接或拆卸，也可用于其它领域圆形管柱接头螺纹的松扣或紧扣。采用液压关闭活门方式推动牙板，牙板卡紧管柱，克服现有的液压动力钳的齿轮开口容易变形，使用寿命短的不足；克服现有的液压动力钳上卸扣必须先由制动坡板施加外力，才能卡紧管柱，造成功率损失的不足。

本实用新型的目的是这样实现的：主要包括上钳、下钳、吊杆、扭矩油缸，液压动力站和操作控制阀。上钳和下钳之间有旋转滑动支撑体。其特征在于：上钳和下钳的结构相同，是由钳头油缸、卡紧油缸、钳头、活门、钳体、活门油缸、增压油缸、扭矩油缸组成。钳头油缸的两端通过销轴，分别与钳体和钳头的尾端相连，钳头通过销轴与钳体相连。钳头油缸的缸径为20-80毫米，行程为50-200毫米。钳头油缸伸缩可以带动钳头沿销轴转动，实现打开钳头或关闭钳头。活门通过销轴与钳体相连，活门油缸的两端通过销轴，分别与活门和钳体相连。活门油缸的缸径为20-80毫米，行程为50-200毫米。活门油缸伸缩可以带动活门沿销轴转动，实现锁紧钳头或放开钳头。钳头上有卡紧油缸，卡紧油缸推动卡瓦压紧管柱。钳体上有两个卡紧油缸，两个卡紧油缸在同一个平面上，其中心线夹角为120度。三个卡紧油缸的缸径在60-160毫米之间，三个卡紧油缸的活塞行程为20-80毫米。扭矩油缸的两端通过销轴，分别与上钳和下钳的尾部相连。当钳头上的卡紧油缸，与钳体的两个卡紧油缸伸出时，上钳的三个卡紧油缸，卡紧管柱上接头，下钳的三个卡紧油缸，卡紧管柱下接头，扭矩油缸的伸出或缩回，使上钳相对下钳，产生顺时针或逆时针转，即可实现松扣或紧扣。

为了使三个卡紧油缸更可靠，在三个卡紧油缸的卡紧位置进油口，分别装有液控单向阀。

为了提高卡紧油缸卡紧管柱的握紧力，在3个卡紧油缸前端装有钳牙。

为了均匀分布握紧力，钳头上的卡紧油缸，与钳体的两个卡紧油缸，在同一个平面内，且夹角互为120度。

本实用新型的优点是：1、油缸卡紧，油缸增压，卡紧管柱可靠；2、适用范围广，直径114-203毫米的各种钻杆、钻铤及接头，不需更换任何配件；3、油缸力臂小转角大扭矩缓慢松扣或紧扣，可实现大扭矩、高强度，有效的满足了钻具螺纹连接或拆卸的工艺要求；4、卡紧油缸的握紧力与扭矩油缸所产生的扭矩成正比变化，工作可靠，不损伤钻具；5、液力驱动，换向阀操作，动作直观；6、松扣或紧扣扭矩，可显示、调节、记录，可实现程序自动控制。克服了现有的液压动力钳的齿轮开口容易变形，使用寿命短的缺点。本实用新型不采用坡板带动滚轮沿坡板滚动，卡紧管柱的方案，克服了现有的液压动力钳上卸扣必须先制动，造成功率损失的缺点。

附图说明

以下通过附图及实施例对该实用新型进一步加以说明：

图1、现有的液压动力钳开口形外齿轮(A)、坡板(B)、滚轮(C)和牙板(D)的结构示意图及其工作原理。

图2、液压动力扭矩钳结构及工作原理示意图(主视)，表示上钳(E)、下钳(F)、吊杆(G)、扭矩油缸(14)的基本位置。

图3、液压动力扭矩钳结构及工作原理示意图(俯视)，是上钳(E)、下钳(F)关闭时的状态。虚线为上、下钳头(6)打开时的状态。

图4、液压动力扭矩钳的剖面示意图，是表示上钳(E)内部结构及工作原理示意图。表示上钳头(6)关闭时的状态。虚线为上钳头(6)打开时的状态。

图中，1.钳头油缸尾销，2.钳头油缸，3.钳头油缸销，4.钳头销，5.卡紧油缸，6.钳头，7.活门，8.钳体，9.钳体销，10.活门油缸销，11.活门油缸，12.增压油缸，13.活门油缸尾销，14.扭矩油缸，15.扭矩油缸销。

具体实施方式

实施例：参见图2-4，液压动力扭矩钳，主要包括上钳(E)、下钳(F)、吊杆(G)、扭矩油缸(14)，液压动力站和操作控制阀。上钳(E)和下钳(F)之间有旋转滑动支撑体，其特征在于：上钳(E)和下钳(F)的结构分别是由钳头油缸(2)、卡紧油缸(5)、钳头(6)、活门(7)、钳体(8)、活门油缸(13)、增压油缸(12)、扭矩油缸(14)组成。钳头油缸(2)的两端通过销轴(1、3)，分别与钳体(8)和钳头(6)的尾端相连，钳头(6)通过销轴(4)与钳体(8)相连。钳头油缸(2)的缸径为50毫米，行程为120毫米。活门(7)通过钳体销(9)与钳体(8)相连，活门油缸(11)的两端通过活门油缸销(10)、活门油缸尾销(13)分别与活门(7)和钳体(8)相连。活门油缸(11)的缸径为50毫米，行程为120毫米。钳头(6)上有一个卡紧油缸(5)。钳体(8)上有两个卡紧油缸(5)，两个卡紧油缸(5)在同一个平面上，其中心线夹角为120度。三个卡紧油缸(5)的缸径均为80毫米，三个卡紧油缸(5)的活塞行程为60毫米。钳头(6)上的卡紧油缸(5)，与钳体(8)的两个卡紧油缸(5)，在同一个平面内，且夹角互也是120度。扭矩油缸(14)的两端通过销轴(15)，分别与上钳(E)和下钳(F)的尾部相连。当钳头(6)上的卡紧油缸(5)，与钳体的两个卡紧油缸(5)伸出时，上钳(E)的三个卡紧油缸(5)，卡紧管柱上接头，下钳(F)的三个卡紧油缸(5)，卡紧管柱下接头。钳体(8)上还装有一个增压油缸(12)，增压油缸(12)内的高压油与两个卡紧油缸(5)卡紧位油腔相通。在三个卡紧油缸(5)的卡紧位置进油口，分别装有一个液控单向阀。在三个卡紧油缸(5)前端装有钳牙。

叙述拆卸管柱螺纹或连接管柱螺纹时，液压动力扭矩钳的各部件动作和所起的作用，有助于理解本实用新型。使用液压动力扭矩钳拆卸管柱螺纹或连接管柱螺纹，是两个不同的工作状态。下面分别叙述：

1、安装：液压动力扭矩钳，通过吊杆(G)用钢丝绳整体悬吊于井架上，其高度应在30-40米之间。

2、液压动力扭矩钳拆卸管柱螺纹：首先把液压动力扭矩钳调整到合适的高度，并推进到被拆、卸管柱螺纹接头上，使被拆卸管柱的公、母接头分界线，置于上钳(E)与下钳(F)之间，操作控制阀手柄，使钳头油缸(2)伸出，推动钳头(6)转动，使钳头(6)包围管柱接头。操作控制阀手柄，使活门油缸(11)伸出，推动活门(7)，扣住钳头(6)。操作控制阀手柄，使三个卡紧油缸(5)伸出，上钳(E)和下钳(F)分别卡紧管柱的上、下接头，并使卡紧油缸(5)的进油口关闭；操作控制阀手柄，使上钳(E)与下钳(F)的增压油缸(12)产生高压油，因增压油缸(12)与卡紧油缸(5)连通，卡紧油缸(5)内压力增加，当扭矩油缸(14)的活塞杆伸出时，使上钳(E)相对下钳(F)，产生顺时针转角，即可实现松扣；松扣时，增压油缸(12)产生高压油的压力，随扭矩油缸(14)的压力增加而增加；松扣扭矩转角为：0-60度。松扣完成后，操作控制阀手柄，使上钳(E)与下钳(F)的活门油缸(11)、钳头油缸(2)缩回，使增压油缸(12)、扭矩油缸(14)缩回，使液压动力扭矩钳脱离管柱螺纹接头，回到原位，松扣过程全部完成。

3、液压动力扭矩钳连接管柱螺纹：首先把液压动力扭矩钳调整到合适的高度，并推进到被连接管柱螺纹接头上，使被连接管柱的公、母接头分界线，置于上钳(E)与下钳(F)之间，操作控制阀手柄，使下钳头油缸(2)伸出，推动钳头(6)转动，使钳头(6)包围管管柱接头。操作控制阀手柄，使活门油缸(11)伸出，推动活门(7)，扣住钳头(6)。操作控制阀手柄，使三个卡紧油缸(5)伸出，下钳(F)卡紧管柱的下接头，并使卡紧油缸(5)的进油口关闭。操作控制阀手柄，使扭矩油缸(14)的活塞杆伸出。操作控制阀手柄，使上钳头油缸(2)伸出，推动钳头(6)转动，使钳头(6)包住管柱接头。操作控制阀手柄，使活门油缸(11)伸出，推动活门(7)，扣住钳头(6)。操作控制阀手柄，使三个卡紧油缸(5)伸出，上钳(E)卡紧管柱的上接头，并使卡紧油缸(5)的进油口关闭；操作两位三通控制阀，使扭矩油缸(14)与增压油缸(12)的进回油口改变方向，操作控制阀手柄，使上钳(E)与下钳(F)增压油缸(12)产生高压油，使三个卡紧油缸(5)卡紧并增压，同时使使扭矩油缸(14)的活塞杆缩回，既紧扣连接完成。最大紧扣扭矩转角为60度。紧扣完成后，操作控制阀手柄，使上钳(E)与下钳(F)的活门油缸(11)、钳头油缸(2)缩回，使增压油缸(12)、扭矩油缸(14)缩回，使液压动力扭矩钳，脱离管柱螺纹接头，回到原位，紧扣过程全部完成。

Claims (6)

1、一种液压动力扭矩钳，应用于地质钻探、石油钻井作业中，主要包吊杆(G)、扭矩油缸(14)，液压动力站和操作控制阀，上钳(E)和下钳(F)之间有旋转滑括上钳(E)、下钳(F)、动支撑体，其特征在于：上钳(E)和下钳(F)的结构相同，是由钳头油缸(2)、卡紧油缸(5)、钳头(6)、活门(7)、钳体(8)、活门油缸(11)、增压油缸(12)、扭矩油缸(14)组成，钳头油缸(2)的两端通过销轴(1、3)，分别与钳体(8)和钳头(6)的尾端相连，钳头(6)通过钳头销(4)与钳体(8)相连，钳头油缸(2)的缸径为20-80毫米，行程为50-200毫米，活门(7)通过活门油缸销(101)与钳体(8)相连，活门油缸(11)的两端通过活门油缸销(10)、活门油缸尾销(13)分别与活门(7)和钳体(8)相连，活门油缸(11)的缸径为20-80毫米，行程为50-200毫米，钳头(6)上有一个卡紧油缸(5)，钳体(8)上有两个卡紧油缸(5)，钳体(8)上的两个卡紧油缸在同一个平面上，其中心线夹角为120度，三个卡紧油缸(5)的缸径在60-160毫米之间，三个卡紧油缸(5)的活塞行程为20-80毫米，扭矩油缸(14)的两端通过扭矩油缸销(15)分别与上钳(E)和下钳(F)的尾部相连。

2、如权利要求1所述的液压动力扭矩钳，其特征在于：在三个卡紧油缸(5)的卡紧位置进油口，分别装有液控单向阀。

3、如权利要求1所述的液压动力扭矩钳，其特征在于：在三个卡紧油缸(5)前端装有钳牙。

4、如权利要求书1所述的一种液压动力扭矩钳，其特征在于：增压油缸(12)内的高压油与两个卡紧油缸(5)卡紧位油腔相通。

5、如权利要求书1所述的一种液压动力扭矩钳，其特征在于：钳头(6)上有一个卡紧油缸(5)，钳体(8)上有一个增压油缸(12)和两个卡紧油缸(5)，三个卡紧油缸(5)的卡紧位置进油口，分别装有液控单向阀。

6、如权利要求书1、或2、或3、或4、或5所述的一种液压动力扭矩钳，其特征在于：上钳(E)和下钳(F)的扭矩转角为：0-60°。

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