一种连续冲扣、旋扣一体式铁钻工动力钳

1.本实用新型涉及石油钻井装备技术领域，特别涉及一种连续冲扣、旋扣一体式铁钻工动力钳。


背景技术：

2.铁钻工，作为架设在钻井平台上的钻杆自动上卸扣装置，被开发研制并应用到生产实践中，它作为开口自动化工具，被业界称为革命性的高新技术产品，可以大大减少开口作业人数，减轻工人劳动强度，提高工作效率。配备传统液压动力大钳的石油钻机的工作时间约有30％用于起下钻或下油(套)管方面，而铁钻工的使用可以显著提高生产效率与安全性。目前，铁钻工的研发方面仍然处于起步阶段，研制铁钻工的厂家较少，且在海洋钻井用铁钻工方面的研制更加缺乏，大部分石油钻采设备公司生产的还是液压大钳，或者是结构复杂程度高、成本高昂、维护难度大的铁钻工动力钳。现有的铁钻工动力钳包括主钳、旋扣器、液压缸等，它由液压缸带动的伸缩梁来实现两个方向的力
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拉伸和推动，来推动铁钻工到井口上扣，结束后将铁钻工拉回静止位置，结构较为复杂，设备整体的可靠性不高；现有的铁钻工动力钳不能进行连续的冲扣，冲扣钳与旋扣钳分开设计，占用空间体积大，成本较高。


技术实现要素：

3.为了克服上述现有技术存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种连续冲扣、旋扣一体式铁钻工动力钳，能够实现连续的冲扣及旋扣，具有方案合理，结构简单，容易实现的优点，能切实的提高油田的工作效率。
4.为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
5.一种连续冲扣、旋扣一体式铁钻工动力钳，包括背板3，背板3背面两侧对称设有电机4，背板3正面设有夹紧机构及冲扣机构，所述电机4的动力输出轴分别穿过背板3及夹紧机构两侧的蜗杆支撑座5与冲扣机构相连接，夹紧机构位于冲扣机构下方，对从冲扣机构中间穿过的钻杆8进行夹紧。
6.所述夹紧机构包括两侧蜗杆支撑座5上对称设置的定位轴承14，两侧定位轴承14之间设置有上盖15，上盖15的两侧内壁对称设有上夹紧液压缸16，背板3上且上盖15下方还设有下夹紧臂6，下夹紧臂6内侧设有下夹紧液压缸9；两侧蜗杆支撑座5还通过支撑座轴承1与冲扣机构的蜗杆17相连接。
7.所述冲扣机构包括蜗杆17，蜗杆17的动力输入端与电机4的动力输出轴相连接，蜗杆17与蜗轮13相适配连接，蜗杆17的末端与支撑座轴承1相连接，蜗轮13固定连接于上盖15上。
8.所述电机4为变速电机。
9.所述电机4后端设有电机控制器19，电机4的动力输出轴上设有扭矩传感器18，扭矩传感器18信号输出端连接电机控制器19信号输入端，电机控制器19控制电机4转速。
10.所述下夹紧臂6的夹持面呈内凹的弧形面。
11.所述上夹紧液压缸16通过上夹紧液压缸连接销7与上盖15内侧壁相连接。
12.所述下夹紧液压缸9通过下夹紧液压缸连接销11与下夹紧臂6内侧壁相连接。
13.所述下夹紧臂6通过下夹紧臂连接销10与背板3可转动连接。
14.本实用新型的有益效果在于：
15.(a)本实用新型通过电机4与上夹紧液压缸16、下夹紧液压缸9动力配合可进行连续的冲扣作业。
16.(b)本实用新型通过变速电机转速及扭矩的调节，在冲扣作业完成之后可以不用停顿继续进行旋扣作业；功能上更灵活，工作效率高。
17.(d)本实用新型将冲扣旋、扣功能集成，结构占用体积小，结构紧凑。
18.(e)本实用新型结构相比现有的铁钻工动力钳，结构简单，零部件数量少，为后续的维修保养提供方便，加工较为方便。
附图说明
19.图1是本实用新型的右下示意图。
20.图2是本实用新型的右上示意图。
21.图3是本实用新型的俯视结构示意图。
22.其中：1-支撑座轴承，3-背板，4-电机，5-蜗杆支撑座，6-下夹紧臂，7-上夹紧液压缸连接销，8-钻杆，9-下夹紧液压缸，10-下夹紧臂连接销，11-下夹紧液压缸连接销，13-蜗轮，14-定位轴承，15-上盖，16-上夹紧油缸，17-蜗杆；18-扭矩传感器；19-电机控制器。
具体实施方式
23.下面结合附图，对本实用新型做详细描述。
24.参见图1至图3，一种连续冲扣、旋扣一体式铁钻工动力钳，包括背板3，背板3背面两侧对称设有电机4，背板3正面设有夹紧机构及冲扣机构，所述电机4的动力输出轴分别穿过背板3及夹紧机构两侧的蜗杆支撑座5与冲扣机构相连接，夹紧机构位于冲扣机构下方，对从冲扣机构中间穿过的钻杆8进行夹紧。
25.所述夹紧机构包括两侧蜗杆支撑座5上对称设置的定位轴承14，两侧定位轴承14之间设置有上盖15，上盖15的两侧内壁对称设有上夹紧液压缸16，背板3上且上盖15下方还设有下夹紧臂6，下夹紧臂6内侧设有下夹紧液压缸9；两侧蜗杆支撑座5还通过支撑座轴承1与冲扣机构的蜗杆17相连接。
26.所述冲扣机构包括蜗杆17，蜗杆17的动力输入端与电机4的动力输出轴相连接，蜗杆17的螺旋齿与蜗轮13相适配连接，蜗杆17的末端与支撑座轴承1相连接，蜗轮13固定连接于上盖15上，电机带动蜗杆17转动，进而通过蜗轮13带动上盖15在两侧定位轴承14之间进行转动，进行卸扣、上扣、旋扣作业。
27.所述电机4为变速电机。
28.所述电机4后端设有电机控制器19，电机4的动力输出轴上设有扭矩传感器18，扭矩传感器18信号输出端连接电机控制器19信号输入端，电机控制器19控制电机4转速。
29.所述下夹紧臂6的夹持面呈内凹的弧形面，能够夹紧钻杆，且对钻杆伤害更低。
30.所述上夹紧液压缸16通过上夹紧液压缸连接销7与上盖15内侧壁相连接。
31.所述下夹紧液压缸9通过下夹紧液压缸连接销11与下夹紧臂6内侧壁相连接。
32.所述下夹紧臂6通过下夹紧臂连接销10与背板3可转动连接。
33.本实用新型电路及控制连接均为现有技术，此处不做赘述
34.本实用新型的工作原理为：
35.(1)在进行卸扣作业时，先由下夹紧液压缸9带动下夹紧臂6夹紧钻杆8，上夹紧液压缸16夹紧钻杆8；由位于背板3后面的电机4以低速大扭矩带动蜗杆17、蜗轮13，首先电机控制器19给电机一个信号以高速转动，进行旋扣作业，经扭矩传感器18检测扭矩到达预定值后，电机控制器19给电机一个新的信号，使其以低速高扭矩进行转动以完成冲扣作业，继而带动整体进行卸扣作业。
36.至此一个完整的卸扣作业完成。
37.(2)在进行上扣作业时，与卸扣作业相反。


技术特征：
1.一种连续冲扣、旋扣一体式铁钻工动力钳，包括背板(3)，背板(3)背面两侧对称设有电机(4)，背板(3)正面设有夹紧机构及冲扣机构，其特征在于：所述电机(4)的动力输出轴分别穿过背板(3)及夹紧机构两侧的蜗杆支撑座(5)与冲扣机构相连接，夹紧机构位于冲扣机构下方，对从冲扣机构中间穿过的钻杆(8)进行夹紧。2.根据权利要求1所述的一种连续冲扣、旋扣一体式铁钻工动力钳，其特征在于：所述夹紧机构包括两侧蜗杆支撑座(5)上对称设置的定位轴承(14)，两侧定位轴承(14)之间设置有上盖(15)，上盖(15)的两侧内壁对称设有上夹紧液压缸(16)，背板(3)上且上盖(15)下方还设有下夹紧臂(6)，下夹紧臂(6)内侧设有下夹紧液压缸(9)；两侧蜗杆支撑座(5)还通过支撑座轴承(1)与冲扣机构的蜗杆(17)相连接。3.根据权利要求1所述的一种连续冲扣、旋扣一体式铁钻工动力钳，其特征在于：所述冲扣机构包括蜗杆(17)，蜗杆(17)的动力输入端与电机(4)的动力输出轴相连接，蜗杆(17)与蜗轮(13)相适配连接，蜗杆(17)的末端与支撑座轴承(1)相连接，蜗轮(13)固定连接于上盖(15)上。4.根据权利要求1所述的一种连续冲扣、旋扣一体式铁钻工动力钳，其特征在于：所述电机(4)为变速电机。5.根据权利要求1、3、4任一项所述的一种连续冲扣、旋扣一体式铁钻工动力钳，其特征在于：所述电机(4)后端设有电机控制器(19)，电机(4)的动力输出轴上设有扭矩传感器(18)，扭矩传感器(18)信号输出端连接电机控制器(19)信号输入端，电机控制器(19)控制电机(4)转速。6.根据权利要求2所述的一种连续冲扣、旋扣一体式铁钻工动力钳，其特征在于：所述下夹紧臂(6)的夹持面呈内凹的弧形面。7.根据权利要求2所述的一种连续冲扣、旋扣一体式铁钻工动力钳，其特征在于：所述上夹紧液压缸(16)通过上夹紧液压缸连接销(7)与上盖(15)内侧壁相连接。8.根据权利要求2所述的一种连续冲扣、旋扣一体式铁钻工动力钳，其特征在于：所述下夹紧液压缸(9)通过下夹紧液压缸连接销(11)与下夹紧臂(6)内侧壁相连接。9.根据权利要求2所述的一种连续冲扣、旋扣一体式铁钻工动力钳，其特征在于：所述下夹紧臂(6)通过下夹紧臂连接销(10)与背板(3)可转动连接。

技术总结
一种连续冲扣、旋扣一体式铁钻工动力钳，包括背板，背板背面两侧对称设有电机，背板正面设有夹紧机构及冲扣机构，电机的动力输出轴分别穿过背板及夹紧机构两侧的蜗杆支撑座与冲扣机构相连接，夹紧机构位于冲扣机构下方，对从冲扣机构中间穿过的钻杆进行夹紧；先由下夹紧液压缸带动下夹紧臂夹紧钻杆，上夹紧液压缸夹紧钻杆；由位于背板后面的电机以低速大扭矩带动蜗轮蜗杆、蜗轮继而带动整体进行卸扣作业；冲扣完成后，电机以高速小扭矩进行旋扣作业，为一次完整的卸扣作业；进行上扣作业时，与卸扣作业相反；本实用新型具有结构紧凑，实用性强的优点，能切实的提高油田的工作效率。能切实的提高油田的工作效率。能切实的提高油田的工作效率。


技术研发人员：侯香港 孙鹏 孙龙欢 白儒林
受保护的技术使用者：西安石油大学
技术研发日：2022.09.08
技术公布日：2022/11/22