[发明专利]开口动力大钳

说明书

本发明涉及石油天然气田钻井用的开口动力大钳。

在石油天然气田的勘探开发钻井过程中，为了连接或卸开钻杆丝扣，进行起下钻杆，完成更换钻头等作业，普遍采用的是人工方法，用吊钳作业，速度慢，又很容易发生事故。进行这样的操作，要求钻井工人有高度熟练的技巧，并且要付出繁重的体力。

为了解决这个问题。几十年来，人们不断探索用机械代替人工，研究了各种类型的动力大钳，希望以动力钳来减轻钻井工人的劳动。开口动力大钳就是其中的一类美国专利US4170908介绍了一例。这种钳子是将两把独立的钳子上下叠放在一起，在操作时上钳要相对下钳作上下移动，这给悬吊带来困难。我国也有很多人从事动力大钳的开发研究，中国专利CN8510302A就是其中一例。这种钳子是将三把独立的钳子放在一起，下面两把负责拧开已经上紧的丝扣或最后上紧丝扣，上面的第三把钳子负责把丝扣旋进或旋出接头。由于这种钳子的动作较多，控制系统和阀件就较多，结构繁些。

本发明的目的在于提供一种将上紧或卸松丝扣和将丝扣旋进或旋出接头两种功能合成一体的开口动力大钳。

本发明的开口动力大钳是这样实现的。将两个钳头装在一个壳体上。在同一壳体上安装的还有液压马达及变速机构，减 速机构。壳体的中部通过销子安装着开口动力大钳的吊杆，以便将动力大钳悬挂起来。壳体侧面安装着下钳夹紧气缸。靠近吊杆的部位布置有调节套、连杆、刹带等零件构成的浮动刹带机构。在壳体的开口处布置有自动开关机构。液压马达的控制阀装在液压马达旁。在大钳的尾部装有移送气缸，用来将大钳移送到井口和撤离井口。

液压马达的动力经过行星齿轮变速机构传到二级齿轮减速机构，再经与齿轮减速机构的最后一级齿轮啮合的惰性齿轮传递给缺口齿轮，缺口齿轮通过三个销子驱动浮动体，完成夹紧钻杆上紧或卸开丝扣的作业。

动力大钳的浮动上钳头是由浮动体、四个插在浮动体通孔里的弹簧座、由螺钉上紧在浮动体通孔上端的压盖、将压盖上紧在浮动体上的螺钉、置于浮动体通孔内一端抵在压盖上另一端抵在弹簧座上的弹簧、通过弹簧座支承浮动体的开口齿轮、固定在开口齿轮上靠方套与浮动体上的方孔相配的销子等所组成。

上头钳的浮动体，在上扣时会随丝扣向下运动，在卸扣时会随丝扣向上移动，使丝扣旋进或旋出接头，钳体则不需上下移动。

动力大钳上钳头的自动对中双腭板夹紧管子机构是由浮动体、和制动盘相联接并位于浮动体内圆弧处的腭板架、与腭板架相接壤用来夹紧钻杆接头的腭板、靠螺钉上紧在腭板架上用来帮助腭板复位的板簧、靠螺钉和楔型螺母安装在浮动体的坡板，穿在腭板中部通孔并靠两端的方头与腭板架的上下两槽滑配合的销子、位于腭板架槽一端的定位螺钉、处在腭板中央穿在销子上与坡板相配的滚子、位于腭板架板簧上方拧在腭板架上的定位丝堵、装在腭板上的两块钳牙、安装坡板于浮动体上的螺钉和楔型螺母所组成。

钻杆进入钳头以前，两块腭板向钻杆进入钳子方向张开，以便接管子进入。管子进入开口后，碰在腭板架上的定位丝堵上，并将腭板碰到正对管子的位置，此时尚未夹紧管子。当开口齿轮带动浮动体开始转动的初期，浮动刹带机构刹住制动盘，进而刹住腭板架，具有一定坡角曲面的坡板随浮动体转动，迫使腭板靠背部的滚子沿坡板的坡角曲面上坡，并且腭板的一个侧面沿腭板架的导向面滑动，使在规定的尺寸范围内的管子被夹紧，夹紧后管子中心与钳头中心一致。夹紧后，开口齿轮在继续带动上钳头的全部零件旋转，完成上扣或卸扣作业。

动力大钳的下钳头双腭板夹紧机构是由拨盘、和拨盘配联接位于下钳头内圆弧处的腭板架、与腭板架相接壤用来夹紧钻杆接头的腭板、靠螺钉上紧在腭板架上用来帮助腭板复位的板簧、靠螺钉和楔型螺母安装在下钳头上的坡板、穿在腭板中部通孔靠两端的方头与腭板架的上下两槽滑配合的销子、位于腭板架槽一端的定位螺钉，处在腭板中央穿在销子上与坡板相配的滚子、位于腭板架板簧上方拧在腭板架上的定位丝堵、装在腭板上的两块钳牙、夹紧气缸、安装坡板于下钳头的螺钉和楔型螺母所组成。