用于扳手的可更換抓取插件的制作方法
【專利摘要】描述了在扳手中使用的抓取插件，所述扳手具有樞軸轉(zhuǎn)動地固定到手柄的可移動地定位的鉗口的集合。所述扳手和抓取插件特別地應用于鉆探工業(yè)中。還描述了所述抓取插件的特定材料和特征。此外，描述了用于對抓取插件進行配置和/或確定尺寸的方法。
【專利說明】
用于扳手的可更換抓取插件
技術領域
[0001] 本主題設及用于工具(例如扳手）的可更換抓取插件。本主題還設及利用抓取插件 來與通常在鉆探操作中使用的柱形部件接合的工具。本主題還設及用于配置抓取插件的方 法。
【背景技術】
[0002] 巖忍管組件被用在各種鉆探工業(yè)(例如采礦、石油鉆探、水井鉆探、和地質(zhì)鉆探的 領域）W及勘測工業(yè)中。巖忍管組件被用于在鉆探通道尾部處獲得巖忍樣本。典型的巖忍管 組件包括內(nèi)管組件和外管組件。外管組件包含內(nèi)管組件并且提供與其他鉆探部件(例如鉆 柱或者鉆桿集合)的接合。
[0003] 在巖忍取樣操作期間，在從鉆孔的底部區(qū)域采集到巖忍樣本后，內(nèi)管組件包含該 巖忍樣本。使用穿過鉆桿被拉動的繩索來從鉆孔底部獲取內(nèi)管和巖忍樣本。
[0004] 根據(jù)巖忍管組件和/或內(nèi)管的配置，各種部件可W與內(nèi)管接合，例如巖忍管頭和巖 忍提取器。運些部件和其他可能的部件通過螺紋連接與內(nèi)管接合。必須將運些螺紋連接彼 此分離W便移除巖忍樣本。
[0005] 使帶螺紋的部件與內(nèi)管接合或與其分離（例如在獲取包含在內(nèi)管中的巖忍樣本 時)可能是有問題的。可能要求相對高水平的力矩。污物和碎屑可能覆蓋部件和/或螺紋。暴 露在巖忍鉆井液中或者與其接觸可能造成另外的問題。膨潤±鉆井液包含泥±顆粒并且會 具有輕微腐蝕性。鉆井液還可W包括聚合物過濾控制和穩(wěn)定劑、潤滑油（例如鉆桿潤滑脂） W及切削油。運些劑在內(nèi)管和/或螺紋區(qū)域上的存在能夠進一步阻礙接合或分離操作，特別 是在管的外表面包含潤滑劑的情況下尤為如此。
[0006] 巖忍管組件通常是具有相對高容差的機械加工組件。因此，重要的是例如通過使 用傳統(tǒng)管扳手來不損壞內(nèi)管的外表面。典型的管扳手具有帶有齒的管接合面，運些齒會在 內(nèi)管的外表面上形成"戳痕"、毛刺或其他表面缺陷。此外，如果管扳手施加過度的力的話， 內(nèi)管可能會變形。
[0007] 鑒于運些和其他原因，鉆探工業(yè)通常使用具有摩擦涂層的專用扳手來抓取巖忍管 組件和特別是抓取內(nèi)管。雖然在一些方面是令人滿意的，但是仍然需要改進的工具W及相 關的方法W在不損壞部件的情況下牢固地接合巖忍管部件(例如內(nèi)管）。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引本抓取插件、利用運種抓取插件的扳手及相關使用方法解決了與之前已知實踐和 工具相關聯(lián)的困難和缺陷。
[0009] -方面，本主題提供了一種適于在具有多個錯口構(gòu)件的扳手中使用的可更換抓取 插件。所述錯口構(gòu)件中的至少一些具有容納和保持所述抓取插件的裝置。所述抓取插件包 括限定凹狀內(nèi)面的基材。所述基材沿著內(nèi)面表現(xiàn)出范圍從40到49的洛氏硬度C。所述抓取插 件還包括沿著基材的內(nèi)面布置并且黏合到該內(nèi)面的含有金屬碳化物的層。所述層限定暴露 的抓取表面。
[0010] 另一方面，本主題提供了一種扳手，所述扳手包括限定了第一端和與第一端相對 的第二端的手柄。所述扳手還包括具有近端、遠端的第一錯口，第一錯口限定了內(nèi)部面，并 且第一錯口的近端樞軸轉(zhuǎn)動地附接到手柄的第一端。扳手還包括具有近端、遠端的第二錯 口，第二錯口限定了內(nèi)部面，并且第二錯口的近端在第一接頭組件處樞軸轉(zhuǎn)動地附接到手 柄的遠端。所述扳手還包括具有近端、遠端的第Ξ錯口，第Ξ錯口限定了內(nèi)部面，第Ξ錯口 的近端在第二接頭組件處樞軸轉(zhuǎn)動地附接到第二錯口的遠端，并且第Ξ錯口的遠端與手柄 的第一端可拆卸地接合。所述扳手還包括與第一錯口、第二錯口和第Ξ錯口中的至少一個 的內(nèi)部面附接的至少一個抓取插件。所述抓取插件包括：（i)限定了凹狀內(nèi)面的基材，所述 基材沿著內(nèi)面表現(xiàn)出范圍從40到49的洛氏硬度C，和（ii)沿著基材的內(nèi)面布置并且黏合到 該內(nèi)面的含有金屬碳化物的層，所述層限定了暴露的抓取表面。
[0011] 另一方面，本主題提供了一種扳手，所述扳手包括限定了第一端和第二端的手柄。 所述扳手還包括較接的多個錯口構(gòu)件。所述多個錯口構(gòu)件包括與手柄的第一端樞軸轉(zhuǎn)動地 附接的主錯口構(gòu)件和能夠與手柄接合的末端錯口構(gòu)件。所述多個錯口構(gòu)件中的每個限定了 內(nèi)部面。所述扳手還包括與多個錯口構(gòu)件中的至少一個的內(nèi)部面附接的至少一個抓取插 件。所述抓取插件包括限定了凹狀內(nèi)面的基材。所述基材沿著內(nèi)面表現(xiàn)出范圍從40到49的 洛氏硬度C。所述抓取插件還包括沿著基材的內(nèi)面布置并且黏合到該內(nèi)面的含有金屬碳化 物的層。所述層限定了暴露的抓取表面。
[0012] 另一方面，本主題提供了一種用于評估將扳手中的建議的抓取插件與特定管的一 起使用是否在指定安全因子內(nèi)的方法。所述方法包括確認管的內(nèi)徑、管的外徑、管的彈性模 量W及管的泊松比。所述方法還包括建議所述抓取插件的彈性模量W及抓取插件的泊松 比。所述方法還包括建議抓取插件的內(nèi)徑、抓取插件的外徑W及抓取插件的圓周長度。所述 方法還包括計算利用所述建議的抓取插件的圓周壓力P，其中通過等式(IV)和(V)來計算圓 周壓力P。所述方法還包括確定使用所建議的抓取插件時的抓取比GR。所述方法還包括利用 等式(VI)計算調(diào)節(jié)后的壓力P'。所述方法還包括確認管的最大屈服值Pmax。所述方法還包括 指定最小安全因子FSmin。所述方法還包括利用等式(VII)計算安全因子FScalc。所述方法還 包括將計算出的安全因子FScalc與最小安全因子FSmin進行比較。如果計算出的安全因子 FScalc小于或等于最小安全因子FSmin，那么所建議的抓取插件在指定的安全因子內(nèi)。如果計 算出的安全因子FScalc大于最小安全因子FSmin,那么所建議的抓取插件不在指定的安全因 子內(nèi)。
[0013] 如會了解到的，在都不脫離要求保護的主題的情況下，本文中描述的主題能夠具 有其他和不同的實施例，并且該主題的多個細節(jié)能夠在各個方面被修改。因此，附圖和說明 書應被視為是說明性的而不是限制性的。
【附圖說明】
[0014] 圖1是根據(jù)本主題的扳手的透視圖。
[0015] 圖2是圖1中描繪的扳手的頂部平面圖。
[0016] 圖3是圖1的扳手的端視圖。
[0017] 圖4是圖1的扳手的另一端視圖。
[0018] 圖5圖示了處于閉合位置中的圖1的扳手。
[0019] 圖6圖示了處于完全打開位置中的圖1的扳手。
[0020] 圖7也圖示了處于完全打開位置中的圖1的扳手。
[0021] 圖8圖示了在載荷施加和與內(nèi)管或其他部件接合的早期階段期間沿著摩擦材料區(qū) 域的接觸壓力。
[0022] 圖9圖示了在施加更大載荷期間沿著摩擦材料區(qū)域的接觸壓力的分布。
[0023] 圖10圖示了本主題的扳手的一些部件之間的接合特征。
[0024] 圖11圖示了用于放置由本主題的扳手施加的過度水平的力的特征。
[0025] 圖12圖示了本主題的扳手的自鎖特征。
[0026] 圖13是在根據(jù)本主題的扳手的兩個相鄰錯口之間的接頭的細節(jié)圖。
[0027] 圖14是在根據(jù)本主題的扳手中使用的多個錯口和偏置構(gòu)件的視圖。
[0028] 圖15示意性圖示了用于評估根據(jù)本主題的抓取插件的方法。
[0029] 圖16是示出了位于待抓取管周圍的多個抓取插件W及本文中使用的各種標記的 示意圖。
【具體實施方式】
[0030] 本主題提供了一種扳手，該扳手獨特地適合于在與和巖忍管組件相關聯(lián)的部件的 接合和分離中使用。雖然本主題的扳手在本文中被描述為與巖忍管組件的內(nèi)管一起使用， 但應理解的是，本主題的扳手適用于除鉆探工業(yè)W外的工業(yè)和其他用途。總體上，本主題的 扳手包括手柄和較接地或樞軸轉(zhuǎn)動地連接的多個錯口構(gòu)件。錯口構(gòu)件的集合能夠被定位在 打開位置和閉合位置之間，在所述打開位置中，內(nèi)管或其他部件能夠被定位在由錯口限定 的抓取區(qū)域內(nèi)；在所述閉合位置中，錯口接合被放置在抓取區(qū)域中的工件。
[0031 ]在本主題的一些型式中，扳手還包括被定位為沿著錯口的內(nèi)面的特定摩擦材料， 其促進與被定位在或位于抓取區(qū)域中的內(nèi)管或其他部件的摩擦接合。
[0032] 在本主題的一些型式中，扳手還包括使錯口或多個錯口偏置至特定位置的一個或 更多個偏置構(gòu)件，例如彈黃。特別地，扳手的一些型式包括將錯口偏置或推動到閉合位置的 偏置構(gòu)件。然而，本主題還包括在其中錯口被偏置至打開位置的配置。
[0033] 在本主題的一些型式中，扳手還包括幫助抓握一個或更多個錯口的一個或更多個 部件。例如，能夠在錯口中的一個或更多個上提供突起或向外延伸的、能夠被使用者抓握的 構(gòu)件。
[0034] 在本主題的一些型式中，扳手還包括限制一個或更多個錯口的接合 (articulation)、角位置和/或移動的部件。運些部件能夠被合并在扳手中W限制錯口的打 開程度。
[0035] 在本主題的一些型式中，扳手還包括在將錯口接合到管期間，向位于抓取區(qū)域中 的內(nèi)管或其他柱形部件賦予特定接觸圖案的裝置。隨著被施加到內(nèi)管的載荷的增大，特定 的接觸圖案使接觸表面積增大并且促進更均勻地施加摩擦W及扳手和內(nèi)管之間更均勻的 力傳遞。
[0036] 在本主題的一些型式中，扳手還包括對錯口和手柄或與扳手相關聯(lián)的部件之間的 接觸角W及特定的接合配置進行利用的裝置。該接合配置有助于在扳手的使用期間在部件 之間的力傳遞。
[0037] 在本主題的一些型式中，扳手還利用止動特征，其阻止在扳手的使用期間過度水 平的力被傳遞到內(nèi)管。
[0038] 在本主題的另外型式中，扳手還包括自鎖特征，在該自鎖特征中，在扳手的使用期 間進一步促進了繞著內(nèi)管的多個錯口的閉合。
[0039] 并且在本主題的一些型式中，扳手包括罩或防護裝置W在扳手的使用期間限制進 入錯口和手柄之間發(fā)生接合的區(qū)域。
[0040] 在本主題的一些型式中，提供了能夠與扳手一起使用的特定抓取插件。抓取插件 是可更換的并且能夠接合到所述扳手的錯口并從所述錯口移除。在特定型式中，基于因素 的組合來確定抓取插件的尺寸，W對待抓取工件或部件提供有針對性和期望的力。
[0041] 在本主題的另一些型式中，提供了用于對抓取插件進行配置和/或確定尺寸的特 定方法和策略。
[0042] 此外，應理解的是，本主題的扳手或抓取插件絕非限于與巖忍管組件的內(nèi)管一起 使用。相反，應預期的是，扳手和/或抓取插件能夠被用于各種其他領域和應用中。而且，應 理解的是，本主題包括具有一個或更多個特征或方面W及運些特征或方面的結(jié)合的扳手 和/或抓取插件。下面是本主題的扳手和抓取插件的各種特征和方面的細節(jié)。
[0043] 圖1圖示了根據(jù)本主題的扳手10的透視圖。圖2是圖1中示出的扳手10的頂部平面 圖。扳手10包括具有近端22和大致W24示出的遠端的手柄20。扳手10還包括多個錯口構(gòu)件 或錯口部。在圖1描繪的型式中，扳手10包括第一或主錯口 30、第二錯口40和第Ξ或末端錯 口50。應理解的是，本主題的扳手能夠利用較少數(shù)量的錯口，例如兩個，或者較多數(shù)量的錯 口，例如四個、五個、六個或更多個。
[0044] 如本文中更詳細地描述的，通過將工件(未示出）定位在由多個錯口限定的抓取區(qū) 域C內(nèi)來使用扳手10。當向手柄20施加例如在圖1中由箭頭Μ示例性示出的力時，抓取區(qū)域C 繞著內(nèi)管收縮，接觸并接合內(nèi)管。本文中提供了關于運些方面和其他特征中的每個的細節(jié)。 進一步參照圖1，第一錯口 30限定近端31和遠端32。第二錯口限定近端41和遠端42。第Ξ錯 口50限定近端51和遠端52。每個錯口構(gòu)件還限定了向內(nèi)指向的面。因此，第一錯口構(gòu)件30限 定內(nèi)部面33,第二錯口構(gòu)件40限定內(nèi)部面43,而第Ξ錯口構(gòu)件50限定內(nèi)部面53。第一錯口 30 的近端31樞軸轉(zhuǎn)動地附接到手柄20的遠端24。雖然能夠利用各種組件和配置，但是在圖1的 型式中描繪了樞軸銷60,其延伸穿過在第一錯口 30和手柄20中限定的對齊的開孔。第一錯 口 30的遠端32在圖1中大致地被標記為接頭A的第一接頭組件處樞軸轉(zhuǎn)動地附接到第二錯 口 40的近端41。在圖1的型式中，樞軸銷62延伸穿過在第一錯口 30和第二錯口 40中限定的對 齊的開孔。第二錯口 40的遠端42在圖1中大致被標記為接頭B的第二接頭組件處樞軸轉(zhuǎn)動地 附接到第Ξ錯口50的近端51。在圖1所示的型式中，樞軸銷64延伸穿過在第二錯口40和第Ξ 錯口 50中限定的對齊的開孔。一個或更多個卡環(huán)或保持部件能夠與樞軸銷60、62和/或64結(jié) 合使用。在第Ξ錯口 50和手柄20之間，特別是在第Ξ錯口 50的遠端52和手柄20的遠端24處、 或靠近遠端24處提供另外的接合部件。本文中更詳細地描述了運些接合部件。
[0045] 圖3和圖4圖示了圖1中描繪的扳手10的端視圖。圖3和圖4圖示了扳手另外的方面。
[0046] 扳手10還可W包括促進與內(nèi)管或其他部件接合的一個或更多個摩擦材料區(qū)域。在 圖1所示的型式中，扳手10包括分別布置在第一錯口30、第二錯口40和第Ξ錯口50的內(nèi)部面 33、43和53中的每個上的摩擦材料70。能夠W各種不同的形式和布置來提供該摩擦材料。通 常，摩擦材料是布置在錯口內(nèi)部面的至少一部分上的層或區(qū)域的形式。在本主題的一些型 式中，摩擦材料包括金屬碳化物，例如但不限于碳化鶴。在本主題的一些型式中，摩擦材料 包括一種或更多種纖維材料，例如一種或更多種纖維類型的總體。纖維可W是W有組織布 置的，例如織物編織，或者可W是未織造的。在一些型式中，摩擦材料如本文中更詳細描述 的是可壓縮的。對于在其中摩擦材料包括纖維的型式來說，纖維通常是金屬纖維、聚合物纖 維、玻璃纖維或其組合。在特定的型式中，摩擦材料能夠是分散在聚合物基體中的玻璃纖維 的形式。能夠使用多種金屬纖維，例如但不限于:鋼、黃銅、儀及其組合。聚合物纖維的非限 審IJ性示例包括聚酷胺和特別地還稱為KEVLA民液的聚對苯二甲酯對苯二胺。金屬劑、聚 合物成分和其他材料的組合能夠W各種比例和布置被用于摩擦材料。在本主題的許多型式 中，摩擦材料不含石棉。
[0047] 如上所述，在本主題的一些型式中，摩擦材料是可壓縮的。能夠參照摩擦材料的彈 性模量值的典型范圍對該方面進行量化。因此，在一些型式中，摩擦材料表現(xiàn)出15ksi至 1500ksi的彈性模量。
[0048] 摩擦材料能夠被承載到或緊固到一個或更多個可移動構(gòu)件，例如承載元件，所述 可移動構(gòu)件又是沿著錯口的內(nèi)部面可接合的。還應預期的是，摩擦材料能夠直接附接到錯 口的內(nèi)部面。多種接合技術和/或部件能夠被用于將摩擦材料附接或固定到承載元件和/或 到錯口。例如，能夠使用機械接合件，例如馴釘、螺紋緊固件、銷、螺釘或其他部件。能夠通過 燒結(jié)技術將摩擦材料W冶金的方式黏合到其底層基材來將摩擦材料附接或固定到承載元 件和/或到錯口。還預期使用黏合劑來將摩擦材料粘附地黏合到承載元件和/或到錯口。還 能夠通過涂覆或噴涂技術將摩擦材料施加于或W另外的方式形成于承載元件或錯口上。
[0049] 在本主題的一些型式中，摩擦材料的外露面能夠提供或形成為展示出凹部或通道 的集合，運些凹部或通道延伸橫穿摩擦材料面的至少一部分。在碎屑和尤其是液膜布置在 內(nèi)管或其他部件的外表面上的情況下，運種配置會是有益的。當摩擦材料的面接觸內(nèi)管時， 碎屑和/或液膜被推向在摩擦材料的面中限定的凹部或通道并在凹部或通道內(nèi)移位，從而 促進摩擦材料和內(nèi)管表面之間的密切接觸。因此，在扳手的一些型式中，摩擦材料面具有沿 著該面的至少一部分延伸的許多凹部。許多凹部具有足W容納來自內(nèi)管外表面的液體和/ 或碎屑的尺寸和/或配置。
[0050] 在本主題的許多實施例中，W可更換抓取插件的形式提供摩擦材料區(qū)域，例如區(qū) 域70。
[0051] 在本主題的一些型式中，可更換抓取插件沿著錯口的內(nèi)部面被定位，其促進了與 位于抓取區(qū)域中的鉆孔組件的或其他部件的內(nèi)管的摩擦接合。
[0052] 每個抓取插件包括用于接觸待抓取的管道或管的外周表面的凹面。能夠基于特定 應用要求來選擇插件的材料、厚度和粗糖度。
[0053] 在本主題的特定型式中，插件的凹狀抓取面或表面被涂覆有一種或更多種金屬碳 化物，例如碳化鶴。如本文中更詳細描述的，碳化鶴能夠通過電沉積工藝而沉積。電沉積是 一種特定方法，而本主題包括在插件的抓取表面上沉積碳化鶴和/或其他金屬碳化物的其 他方法。
[0054] 在本主題的一些型式中，抓取插件包括鐵基材，特別是鍛鐵基材。鍛鐵基材的非限 制性示例包括鍛鐵4140和D-4512?；牟牧系牧硪皇纠秊殇?。本主題包括多種基材材料的 使用，例如型號為FN-0208-105HT的可商業(yè)獲得的粉末金屬基材，其為被認為是儀鋼的標準 金屬材料。幾乎任何材料都能夠被用于抓取插件的基材，只要其如本文中所述的是導電且 足夠堅硬的。
[0055] 不管為抓取插件基材選擇的是何種材料，在本主題的許多實施例中，基材沿著其 內(nèi)面（即，朝向待抓取工件或管并且涂覆有一種或更多種金屬碳化物的面)表現(xiàn)出特定硬 度。在一些實施例中，基材內(nèi)面的洛氏硬度C為約40到約49,更特別地為45到48,并且在一些 實施例中為47。在標準ASTM E18和ISO 6508-1中描述了洛氏硬度及其測量。
[0056] 對于所述實施例，抓取插件的內(nèi)面的硬度應該相對地硬并且在所述洛氏硬度范圍 內(nèi)。如果基材的內(nèi)面的硬度太硬，即其洛氏硬度大于約洛氏硬度巧0,則抓取插件可能會太 脆并且不能承受典型的最終使用條件。如果基材的內(nèi)面的硬度太軟，例如其洛氏硬度小于 約洛氏硬度C38,則金屬碳化物顆?；驁F塊在使用期間會被壓入抓取插件的基材的內(nèi)面中。
[0057] 如前所述，抓取插件通常包括沉積在抓取插件的基材的內(nèi)面上的金屬碳化物薄 層，特別地是碳化鶴薄層。通常，金屬碳化物層的厚度的范圍從0.0045英寸（114.3微米)至 0.0075英寸（190.5微米）。但是，應理解的是，本主題包括厚度大于和/或小于運些值的金屬 碳化物層。
[0058] 能夠使用多種技術形成或W其他方式將金屬碳化物沉積到抓取插件的內(nèi)面上。該 工藝的非限制性示例為電沉積。在電沉積期間，電流經(jīng)過基材和金屬碳化物的源，從而導致 金屬碳化物材料溫度升高，并且烙化或者W其他方式烙融至下方的基材，從而形成金屬碳 化物薄層。
[0059] 在本主題的一些方法中，在將碳化物沉積到抓取插件上時，插件的其他表面能夠 被遮蓋W使得不在其上沉積碳化鶴。該措施維持了插件的尺寸并且確保將插件沿著錯口或 扳手的內(nèi)面適當?shù)匮b入其容納區(qū)域。期望的是對插件進行適當?shù)匕惭b和定位，使得扳手、其 部件W及抓取插件能夠承受通常施加的并且較高的載荷。
[0060] 能夠通過螺紋緊固件將每個抓取插件附接到扳手的錯口。但是，本主題包括用于 將抓取插件附接到錯口的其他部件和方法。
[0061] 抓取插件的厚度也能夠變化W使得扳手能夠與特定直徑的管道或管一起使用。
[0062] 在本主題的特定型式中，每個插件的圓周長度或弧長使得扳手中使用的插件集合 的總圓周長度或弧長大于待抓取管道或管的周長的一半。再次說明，在并入扳手內(nèi)時，抓取 插件圍繞目標管或管道的周邊周圍延伸并且接觸了至少180°。
[0063] 在本主題的另一方面，每個抓取插件提供為具有特定比例。所述比例使得沿著插 件的抓取面測得的圓周長度或弧長尺寸大于插件的抓取面寬度的2/3。在插件的固定和在 管狀工件上在扳手中使用時，抓取插件的寬度尺寸平行于或大致平行于管狀工件的中忍軸 線延伸。抓取插件的長度尺寸橫貫寬度尺寸。本文中提供了抓取插件的另外的細節(jié)。
[0064] 本主題的扳手還可W包括一個或更多個偏置構(gòu)件，其將一個或更多個錯口推到相 對于手柄和/或相對于其他錯口的特定位置。在一些型式中，偏置構(gòu)件(例如雙扭彈黃)被定 位在第一錯口 30和手柄20的遠端24之間。例如，偏置構(gòu)件能夠布置為繞著樞軸銷60，并且能 夠配置為將錯口 30(和與之附接的錯口 50和40)偏置到特定位置，例如打開位置或者閉合位 置。本主題的扳手中的許多被配置為使得將多個錯口（例如錯口30、40和50)偏置到閉合位 置。能夠繞著樞軸銷60來使用和定位雙扭彈黃或其他偏置構(gòu)件W使其提供運種動作。
[0065] 圖14圖示了在主錯口（例如錯口30)和手柄20之間的偏置構(gòu)件90的裝置。在圖14中 描繪的扳手的特定型式中，偏置構(gòu)件90提供為雙扭彈黃的形式。該彈黃能夠被定位為繞著 樞軸銷60。在本主題的一個特定型式中，該彈黃被配置為例如W箭頭J的方向推動主錯口30 繞著銷60朝向閉合位置。應理解的是，本主題包括圖14中描繪的特定實施例的變型。
[0066] 當使用扳手時，將多個錯口偏置到閉合位置能夠是有用的。該動作旨在模擬棘輪 動作，使得使用者能夠容易地通過掃過或經(jīng)過扳手手柄的角位移來向內(nèi)管施加力矩，并且 然后在不過度打開錯口的情況下使扳手的運動反向。即，在扳手的反向期間，由于將錯口推 向閉合位置的彈黃或其他構(gòu)件的偏置動作，多個錯口保持被緊密地定位，但是繞著內(nèi)管滑 動。
[0067] 本主題還包括使用提供在相鄰的第二和第Ξ錯口之間（例如在接頭A和/或接頭B 處)提供的偏置構(gòu)件。運種接頭偏置部件能夠獨立于在第一錯口和手柄之間的偏置部件來 使用，或者與其結(jié)合使用。
[0068] 在扳手的一些型式中，在一個或更多個錯口上能夠提供一個或更多個突起或向外 延伸的構(gòu)件，例如"指鉤"。指鉤的一個示例在圖1中W75示出。應理解的是，本主題包括在錯 口中的任一個上并且具有除圖1中描繪的指鉤75之外的各種其他形狀、配置和取向的指鉤 或相似構(gòu)件。例如，代替第Ξ錯口 50或者除了第Ξ錯口 50之外，能夠在第二錯口 40和/或第 一錯口 30上提供一個或更多個指鉤。而且，指鉤能夠在錯口旁邊側(cè)向地延伸，而不是從錯口 徑向向外延伸。還預期用于指鉤的多種配置。
[0069] 本主題的扳手還可W包括受限聯(lián)接特征，其限制扳手的打開程度。當使用扳手時， 該特征可W是有益的，使得在扳手的最初放置或取向（例如繞著內(nèi)管)期間，多個錯口保持 特定的布置，而不是不可控地或不受限制地移動到其他位置，例如朝向手柄。使多個錯口保 持在更靠近其閉合位置的位置中提高了扳手的操作和使用效率。圖5圖示了處于閉合位置 中的扳手10和產(chǎn)生的在錯口 30、40和50之間限定的抓取區(qū)域C。圖6圖示了處于完全打開位 置中的扳手10和受限聯(lián)接特征，在該受限聯(lián)接特征中，限制了手柄20(例如手柄20的遠端 24)和第Ξ錯口 50 (例如錯口 50的遠端52)之間的最大距離。
[0070] 完全打開位置使得通過待接合到抓取區(qū)域中的內(nèi)管或其他部件能夠徑向進入抓 取區(qū)域。具體地，當扳手處于閉合位置中時，能夠參照摩擦材料70的相對面之間的最大跨度 或距離來表示錯口50的遠端52和手柄20的遠端24之間的受限行程范圍。在圖5中W閉合跨 度D描繪了當扳手處于閉合位置中時的最大跨度。在圖6中W跨度E示出了當扳手完全打開 時第Ξ錯口 50的遠端和手柄20之間的最大距離。根據(jù)受限聯(lián)結(jié)特征，跨度E能夠被表示為閉 合跨度D的百分數(shù)。因此，在本主題的一些型式中，跨度E小于跨度D的300%，更特別地小于 跨度D的250%，更特別地小于跨度D的200%，而在一些應用中，小于跨度D的150%。在附圖 中描繪的扳手的特定型式中，跨度E等于閉合跨度D的大約111%。
[0071] 在本主題的另一方面，能夠參照當扳手處于完全打開位置時，在第一錯口30和第 二錯口 40的摩擦材料70的相對面之間測量的最大距離來表示錯口的受限聯(lián)接特征。圖6中 W跨度F示出了該最大距離。在本主題的一些型式中，跨度F小于跨度D的300%，更特別地小 于跨度D的250 %，更特別地小于跨度D的200 %，并且在一些實施例中，小于跨度D的150 %。 在附圖中所示的扳手的特定型式中，跨度F等于閉合跨度D的大約142%。
[0072] 在本主題的另一方面，能夠參照當扳手處于完全打開位置時，在第二錯口40和第 Ξ錯口 50的摩擦材料70的相對面之間測量的最大距離來表示錯口的受限聯(lián)接特征。圖7中 W跨度G示出了該最大距離。在本主題的一些型式中，跨度G小于跨度D的300%，更特別地小 于跨度D的250%，更特別地小于跨度D的200%，并且在一些型式中，小于跨度D的150 %。在 附圖中所示的扳手的特定型式中，跨度G等于閉合跨度D的大約142%。
[0073] 包含受限聯(lián)接特征的扳手可W表現(xiàn)出與閉合跨度D和跨度E、F和G有關地描述的運 些特性中的一個或更多個。因此，更具體地，運樣的扳手可W表現(xiàn)出W下中的至少一個或更 多個：（a)第Ξ錯口的遠端和手柄的第一端之間的最大距離小于閉合跨度的300%，（b)第一 錯口和第二錯口的相對內(nèi)部面之間的最大距離小于閉合跨度的300%，和(C)第二錯口和第 Ξ錯口的相對內(nèi)部面之間的最大距離小于閉合跨度的300%。
[0074] 在扳手的一些型式中，可W通過規(guī)定兩個相鄰錯口的最大角位移來表示受限聯(lián)接 特征。在特定的實施例中，最大角位移是大約180°。在圖6中，運種位置被描繪在第一錯口30 和第二錯口 40之間;在圖7中被描繪在第二錯口 40和第Ξ錯口 50之間。
[0075] 圖13圖示了能夠在相鄰錯口之間（例如在第一錯口 30和第二錯口40之間的接頭A 處)提供的配置，W限制那些錯口之間的聯(lián)接或角度擴張。具體地，圖13圖示了第二錯口40 具有一個或更多個向外延伸的肩部80,該肩部80從錯口 40的近端41延伸。第一錯口 30包括 在錯口 30的遠端32處的一個或更多個止動面81，該止動面的位置相對靠近并且與第二錯口 40的肩部80相對地接合。因此，參照圖13能夠看到，在第二錯口 40相對于第一錯口 30 W例如 W箭頭I的方向成角度擴張時，第二錯口 40的肩部80將接觸第一錯口 30的止動面81，并且阻 止或限制任何進一步成角度擴張。本主題包括使用多種組件和結(jié)構(gòu)性布置來實現(xiàn)本文中描 述的受限聯(lián)接方面。因此，應理解的是，本主題不限于如在本文中圖示和/描述的任何特定 組件。
[0076] 如上所述，在本主題的一些型式中，W特定的配置和/或取向來提供摩擦材料。在 與內(nèi)管的或其他柱形部件的外表面的最初接觸期間，摩擦材料被配置和/或取向為使得摩 擦材料的一個或更多個邊緣或外圍區(qū)域接觸內(nèi)管。在扳手的一些型式中，摩擦材料和內(nèi)管 之間的接觸發(fā)生在最初和/或發(fā)生在力矩從扳手沿著摩擦材料的每個區(qū)域的兩個相對邊緣 傳遞到內(nèi)管的早期階段期間。運在圖8中示出，其中在載荷期間，摩擦材料70的第一邊緣71 和相對的第二邊緣72比運兩個邊緣之間的摩擦材料70的區(qū)域(例如內(nèi)部面區(qū)域73)經(jīng)受更 大的應力。應理解的是，當扳手被用在內(nèi)管上時，所述摩擦材料的第一和第二邊緣通常在平 行于內(nèi)管縱軸的方向上延伸。
[0077] 圖9圖示了當將更大的力矩從扳手施加到內(nèi)管時，在摩擦材料70中的應力分布。因 此，摩擦材料面和內(nèi)管外表面之間的接觸面積隨著載荷的增大而增大。運至少部分地通過 使摩擦材料面形成為表現(xiàn)出弓形形狀或輪廓來實現(xiàn)，所述弓形形狀或輪廓由比內(nèi)管的外表 面的半徑更小的半徑限定。在一些型式中，對摩擦材料面的弓形輪廓進行限定的半徑在內(nèi) 管外表面的半徑的從99.8%至98%的范圍。還至少部分地通過使用如本文中描述的可壓縮 摩擦材料來實現(xiàn)摩擦材料面和內(nèi)管之間的接觸面積隨著載荷的增大而增大的特征。如上所 述，在本主題的一些型式中，摩擦材料被選擇為表現(xiàn)出使得該材料在扳手的使用期間被壓 縮的彈性模量值。就運點而言，具有范圍從15ksi至1500ksi的彈性模量值的材料是特別有 用的。摩擦材料的運些彈性模量值比鋼的彈性模量值小很多，鋼是內(nèi)管或其他柱形構(gòu)件的 典型材料。因此，在扳手的使用和向摩擦材料施加載荷期間，摩擦材料適應內(nèi)管或其他柱形 構(gòu)件的形狀和/或輪廓。
[0078] 另一方面，本主題還提供了在手柄和末端或第Ξ錯口的遠端之間一些接觸角的使 用和特定的接合配置。例如，圖10圖示了處于閉合位置中的扳手10,在閉合位置中，接觸發(fā) 生在手柄20的脊25和沿著第Ξ錯口50的遠端52延伸的接合面54之間。如應理解的，當將內(nèi) 管定位在抓取區(qū)域C內(nèi)時，通過改變脊25在面54上的接觸位置來適應內(nèi)管直徑的輕微變化。 例如，能夠通過使脊25在扳手閉合期間朝向樞軸銷60移動來適應更大的直徑。能夠通過使 脊25在扳手閉合期間移動離開樞軸銷，直到在摩擦材料70和內(nèi)管之間發(fā)生足夠的接觸為止 來適應更小的直徑。在本主題的扳手的一些型式中，如從由樞軸銷62的和64的中忍軸線限 定的平面所測量的，脊25和接合面54之間的接觸角為10°至30%并且在另外的型式中，該接 觸角為大約20°。在圖10中那個平面被描繪為平面H。
[0079] 更具體地，在本文中描述和在附圖中描繪的接合區(qū)域包括提供在手柄上的接合脊 (例如脊25)和在末端或第立錯日上的接合面(例如面54)。然而，本主題包括變型配置。例 如，接合面能夠提供在手柄上，而接合脊能夠提供在手柄末端或第Ξ錯口上。
[0080] 在本主題的另一方面，扳手能夠包括當扳手處于閉合位置中并且載荷被施加到扳 手時限制將過度的載荷（即壓縮力和/或力矩)施加到布置在抓取區(qū)域中的內(nèi)管或其他柱形 構(gòu)件的部件。圖11圖示了運種部件的一個示例，在本文中稱為止動特征。圖11描繪了具有第 一錯口 30和第Ξ錯口 50的扳手10，第一錯口 30限定第一止動面38，第Ξ錯口 50限定第二止 動面55。止動面38和55位于它們各自的錯口上，使得該止動面在與向內(nèi)管或設計點施加最 大容許載荷(考慮安全因素，例如內(nèi)管屈服強度的75%)相關聯(lián)的扳手閉合階段彼此接觸。 由于止動面38和55之間的接觸，如在摩擦材料的相對區(qū)域之間測量的跨度達到最小距離。 還可W通過考慮在扳手的使用期間止動面38和55相對于彼此的位置來理解止動特征。在施 加載荷之前，第一止動面38和第二止動面55彼此分離。隨著載荷被施加到扳手，摩擦材料被 壓縮，并且力矩被施加到抓取區(qū)域內(nèi)的內(nèi)管，第一錯口 30和第Ξ錯口 50被拉向彼此。隨著該 情況的發(fā)生，面38和55朝向彼此移位。面38和55位于和被定位在第一錯口 30和第Ξ錯口 50 中，使得當施加最大容許載荷時，面38和52彼此接觸。因此，能夠限制扳手的抓取壓力和最 高力矩。本文中還與扳手和具有已知直徑的柱形構(gòu)件的系統(tǒng)結(jié)合地描述了該特征。
[0081] 本主題還包括使用使得能夠在扳手處于閉合位置中時選擇性地調(diào)節(jié)止動面之間 的間隔或距離的部件。因此，通過改變止動面相對于彼此的位置能夠選擇性地改變當扳手 閉合時由抓取區(qū)域限定的閉合跨度。應理解的是，改變閉合跨度使置于柱形構(gòu)件上的最大 載荷增大或減小，所述柱形構(gòu)件在抓取區(qū)域中并且接合在其中。
[0082] 圖12是圖示了根據(jù)本主題的一些扳手的自鎖特征的自由體受力圖。即，在該特征 中，第二和第Ξ錯口之間的接頭或樞軸銷相對于該錯口的選擇性定位能夠促進第Ξ錯口 (和其他錯口）與內(nèi)管之間的進一步接合。相似地，還能夠通過第一和第二錯口之間的接頭 或樞軸銷相對于那些錯口的選擇性定位來體現(xiàn)該特征，所述選擇性定位促進第二錯口（和 其他錯口）與內(nèi)管之間的接合。圖12圖示了在位于抓取區(qū)域中內(nèi)管(未示出）上使用扳手期 間，第二錯口40和第Ξ錯口 50 W及它們的樞軸銷64。當向扳手的手柄施加力時，通過接合面 54處的力"F"使第Ξ錯口50移位，W將力施加在摩擦材料70上。在摩擦材料70上產(chǎn)生的壓力 跨摩擦材料的表面分布。然而，等效力（或凈力ΓΝ"被徑向定向到摩擦材料的中屯、。在庫倫 摩擦中，該力稱為法向力。等效(或凈)摩擦力吁"與"N"成正比并且被定向為關于法向力成 90°的角度，W抵抗摩擦材料與內(nèi)管之間的相對運動，并且由此將力矩傳遞給內(nèi)管或其他柱 形構(gòu)件。反作用力"R"作用在銷64的位置處。進一步參照圖12,能夠看到摩擦力?'的作用線 對應于與平分摩擦材料的平面橫向相交的線。即橫向線W直角與平分摩擦材料的平面相 交。
[0083] 通過引起第Ξ錯口 50繞著銷64的逆時針方向的力矩，力"F"在摩擦材料70處產(chǎn)生 抓取壓力（即產(chǎn)生凈力"N")。因為摩擦力?'的作用線被定位在銷64的中屯、線外部，所W摩 擦力還產(chǎn)生繞著銷64的逆時針方向的力矩。因此，摩擦力還對凈力"N"有貢獻。因為摩擦力 對"N"有貢獻并且與"N"成比例，所W摩擦力在某種程度上是自放大的。因此，該配置能夠被 稱為自鎖?？紤]靜平衡系統(tǒng)，運些關系能夠被表示為等式(I)到（III):
[0084] Σ Mpin = 〇=F(Y+Z)+f(X)-N(Y) (I)
[0085] N(Y)=F(Y+Z)+f(X) (II)
[00 化]N(Y)=F(Y+Z)+化(X) (III)
[0087] 在等式(I)到（III)中;Χ、Υ、和Z是部件或特征之間的距離，μ是摩擦系數(shù)。
[0088] 因此，通過將兩個相鄰錯口之間的樞軸線定位為使得延伸穿過樞軸線，并且被取 向為與在所述相鄰錯口中的任一個上的摩擦力的作用線平行的平面也延伸跨過抓取區(qū)域 的至少一部分來實現(xiàn)本主題的自鎖特征。
[0089] 在扳手的一些型式中，可W在手柄的接合脊和末端或第Ξ錯口的接合面之間的接 合區(qū)域周圍提供一個或更多個罩或外殼。在一些應用中，提供包圍或至少部分包圍上述接 合區(qū)域的側(cè)壁或其他構(gòu)件W阻止在那區(qū)域中（例如在手柄的接合脊和/或末端錯口的接合 面上)污物或碎屑累積是有益的。提供運些側(cè)壁或其他構(gòu)件W至少部分地包圍接合區(qū)域還 限制了進入所述接合區(qū)域。
[0090] 本主題還提供了扳手和柱形構(gòu)件(例如具有特定外徑的內(nèi)管）的系統(tǒng)。在一些實施 例中，扳手被確定尺寸為和/或配置為用于具有特定外徑的內(nèi)管。W下是該系統(tǒng)的一個代表 性、非限制性示例。系統(tǒng)包括柱形構(gòu)件、例如巖忍管內(nèi)管，其具有已知的直徑和與該柱形構(gòu) 件相關聯(lián)的最大容許載荷極限。系統(tǒng)還包括扳手，所述扳手包括(i)限定第一端和第二端的 手柄，（ii)較接連接的多個錯口構(gòu)件，所述多個錯口構(gòu)件包括樞軸轉(zhuǎn)動地附接到手柄第一 端的主錯口構(gòu)件和能夠與手柄接合的末端錯口構(gòu)件，多個錯口構(gòu)件中的每個限定內(nèi)部面， 和(iii)摩擦材料，所述摩擦材料布置在多個錯口構(gòu)件的內(nèi)部面的至少一個上。扳手能夠被 定位在打開位置和閉合位置之間。閉合位置導致多個錯口限定封閉抓取區(qū)域和在多個錯口 的相對區(qū)域上的摩擦材料的面之間延伸的閉合跨度。扳手被配置為使得相對于柱形構(gòu)件的 直徑來確定閉合跨度的尺寸，使得當將柱形構(gòu)件定位在抓取區(qū)域內(nèi)并將扳手定位到閉合位 置時，從扳手施加到柱形構(gòu)件的載荷小于與該柱形構(gòu)件相關聯(lián)的最大容許載荷極限。
[0091 ]扳手還可W被配置為使得在主錯口構(gòu)件上提供第一止動面，W及在末端錯口構(gòu)件 上提供第二止動面。第一和第二止動面相對彼此被定位為使得當將扳手定位到閉合位置 時，第一和第二止動面彼此接觸。
[0092] 本主題包括多種變型組件、配置和部件。例如，本主題可能包括使用具有在其上布 置有摩擦材料的鏈組件。
[0093] 本主題的另一方面設及對抓取插件進行配置和/或確定尺寸。如會理解的，能夠通 過增大待在扳手中使用的抓取插件的集合中的一個或更多個或者全部的總圓周長度來增 大抓取插件的集合的總抓取表面面積?？商娲鼗蛄硗獾?，能夠通過增大抓取插件中的一 個或更多個或者全部的寬度來增大抓取插件的總抓取表面面積。但是，總抓取表面面積必 須足夠小W將徑向施加的力或負載分布到待抓取的管，使得能夠在插件和管之間實現(xiàn)足夠 的摩擦，并且足夠大W避免管的變形。能夠利用如W下提出的等式（IV)的特定關系來估算 插件的目標總抓取表面面積。
[0094]
[00%]等式(IV)允許估算能夠利用弓形抓取插件Dd(如本文中所述定位在扳手中W形成 已知的內(nèi)徑D。，內(nèi)；外徑D。，外;和具有已知的彈性模量E。的抓取插件;和泊松比rwer)圓周地 施加到管狀構(gòu)件化(已知內(nèi)徑化，內(nèi)；外徑化，外;彈性模量El;和泊松比runner)上的壓力P。
[0096] 通過等式(V)計算等式(IV)中使用的分界面直徑差Δ :
[0097] Δ=DI，外-D。，內(nèi) （V)
[0098] 分界面直徑差Δ對應于待抓取管狀構(gòu)件的外徑和當定位在扳手中時抓取插件的 內(nèi)徑之差。
[0099] 在確定管狀構(gòu)件(待抓取的）的最大屈服值和安全邊際因子值之后，能夠如本文中 更詳細描述地評估是否能夠使用所建議的抓取插件而不使管狀構(gòu)件變形。
[0100] 圖15示意性圖示了用于評估用于待抓取的特定工件或管的抓取插件或者抓取插 件的集合的方法100。在圖15中描繪為操作105到130的第一階段中，方法100包括確定管的 各種尺寸（即內(nèi)徑和外徑)和管和抓取插件的一些材料性能（即彈性模量E和泊松比η)。方法 100還使用所建議的抓取插件的估算或建議尺寸（即，內(nèi)徑和外徑W及插件的抓取面的總圓 周長度）。方法100提供能夠利用所建議的抓取插件施加到管的圓周壓力Ρ，然后基于抓取比 GR來調(diào)節(jié)壓力，W獲得計算出的利用抓取插件施加的壓力(Ρ'）。
[0101] 在如在圖15中示出為操作135到165的方法100的第二階段中，確定內(nèi)管的最大屈 服值(Ρμαχ)。所述方法還包括指定最小安全因子，然后將該指定的值與計算出的安全因子值 (FScalc)進行比較。所述比較允許評估所建議的抓取插件是否能夠與所述管在所述安全范 圍內(nèi)結(jié)合使用。
[0102] 更具體地，例如，方法100能夠在如圖16所示地在圓周上彼此等間距地定位在待抓 取管210周圍的Ξ個抓取插件215、225和235的系統(tǒng)200上執(zhí)行。參照圖15和16,方法100包括 確定或測量待抓取管210(即"內(nèi)管"）的內(nèi)徑和外徑的一個或更多個操作105。內(nèi)管的內(nèi)徑在 本文中稱為"Di，內(nèi)"并且在圖16中示出。內(nèi)管的外徑在本文中稱為"Di，外"并且在圖16中示 出。操作105還包括獲得在本文中稱為巧I"的內(nèi)管彈性模量和在本文中稱為"ni"的內(nèi)管泊松 比。
[0103] 方法100還包括確定或測量在本文中稱為巧。"的抓取插件的彈性模量和在本文中 稱為"η。"的抓取插件的泊松比的一個或更多個操作IIOdE。和η。特性是關于抓取插件的基材 材料的。如果抓取插件的基材材料是已知的或被建議，則執(zhí)行確定或測量所述特性的操作。 應理解的是，所述方法包括直接建議所述特性的值。
[0104]方法100還包括建議抓取插件的配置或尺寸的一個或更多個操作115。通常，如果 抓取插件的集合要一起被使用，則每個抓取插件具有相同的尺寸和形狀（即曲率和弓狀形 式）。因此，操作115建議在本文中稱為"D。，內(nèi)"并且在圖16中示出的每個抓取插件的內(nèi)徑。 操作115還建議在本文中稱為"D。，外"并且在圖16中示出的每個抓取插件的外徑。應理解， 指定抓取插件的內(nèi)徑和外徑等同于指定插件的厚度。操作115還包括建議抓取插件的集合 的總圓周長度，該長度對于每個抓取插件來說例如是如圖16中所示沿著內(nèi)面234從抓取插 件235的一端231到相對端232測得的弧長尺寸。內(nèi)面234為接觸（即抓?。┕?10的面。內(nèi)面 234從外面236反向?qū)?。在將抓取插?35附接或安裝到扳手中時，外面236通常接觸扳手 的錯口。因此，總圓周長度為每個抓取插件的弧長之和。
[01化]方法100還包括用等式(V)計算分界面直徑差Δ的操作120。
[0106] 在操作125中用等式（IV)計算出壓力P之后，在操作130中能夠利用抓取比GR調(diào)節(jié) 該壓力W獲得利用所建議的插件的抓取比調(diào)節(jié)后的能夠施加的壓力P'。運在W下的等式 (VI)中示出。抓取比GR為所有抓取插件與待抓取管之間的圓周接觸比。例如，對于沿著其周 長的2/^3接觸管的抓取插件的集合，抓取比會是0.666。
[0107] P'=PGR (VI)
[0108] 圖15示意性描繪了方法100的第二階段，其包括確定或測量內(nèi)管最大屈服值(Pmax) 的一個或更多個操作135。其為在不使內(nèi)管變形的情況下能夠施加到內(nèi)管的最大壓力。
[0109] 方法100還包括指定最小安全因子(FSmin)的一個或更多個操作140。根據(jù)現(xiàn)狀、行 業(yè)、規(guī)章或其他準則，該因子可W為約1.5到100或者更大。在一些應用中，該因子能夠例如 為約20。
[0110] 所述方法還包括計算安全因子值(FScalc)。如在等式(VII)中提出的，通過利用在 操作135中獲得的Pmax值并且將該值除W在操作130中獲得的調(diào)節(jié)后的壓力P'來確定FScalc:
[0111] FScalc = Pmax/P' (VII)
[0112] 運在圖15中被示出為操作145。
[0113] 所述方法還包括將計算出的安全因子值(FScalc)與在操作140中指定的最小安全 因子值(FSmin)進行比較的一個或更多個操作150。如果計算出的因子(FScalc)小于或等于最 小因子(FSmin)，那么所建議的抓取插件在指定安全因子內(nèi)，如在160所示。如果FScalc不小于 或等于（即大于)FSmin,那么所建議的抓取插件不在指定安全因子內(nèi)，如在165所示。因此，方 法100提供了用于評估用于抓取特定工件的所建議的抓取插件（即，其材料和/或大小和配 置)的便利技術。
[0114] 示例
[0115] 下面提出的表1總結(jié)了術語并且列出了代表值，所述代表值導致獲得利用等式 (IV)計算出的能夠利用具有該表中提出的建議值的抓取插件施加的圓周壓力P。
[0116] 表1-等式(IV)中的術語的代表值
[01171
[011 引
[0119] 在如表1指示地計算出能夠利用抓取插件施加的壓力P為4596.928PSI之后，根據(jù) 等式(VI)利用抓取比GR調(diào)節(jié)壓力P，w獲得調(diào)節(jié)后的壓力P'。與表1的抓取插件相關聯(lián)的 0.514的抓取比的使用導致能夠施加到表1的管上的調(diào)節(jié)后的壓力P'為2361.86PSI。
[0120] 通過確定或測量內(nèi)管的最大屈服值(Pmax)來評估能夠施加的調(diào)節(jié)后的壓力P'是否 在期望的安全因子內(nèi)。例如利用50000PSI的內(nèi)管最大屈服值，將該值除WP'W獲得計算出 的安全因子值。將計算出的安全因子值與期望或最小的安全因子進行比較提供了對所建議 的抓取插件是否在期望的安全因子內(nèi)的指示。
[0121] 具體地，利用先前確定的2361.86PSI的調(diào)節(jié)后的壓力P'、50000PSI的PmaxW及等式 (VII)計算出安全因子FScalc為21.16974。假設最小安全因子FSmin為20,允許安全因子之間 的比較W及評估所建議系統(tǒng)是否在可接受的安全因子內(nèi)。
[0122] 根據(jù)該技術的未來應用和發(fā)展，許多其他益處毫無疑問地將變得顯而易見。
[0123] 在此通過引用并入了本文中所述的所有專利、申請、公開的申請、標準、文章的全 部內(nèi)容。
[0124] 應理解，本文中描述的一個實施例的任何一個或更多個特征或者部件能夠與另一 實施例的一個或更多個其他特征或部件結(jié)合。因此，本主題包括本文中描述的實施例的部 件或特征的任何和所有組合。
[0125] 如上文所述，本主題解決了與之前的策略、系統(tǒng)和/或設備相關聯(lián)的許多問題。然 而，應理解的是，在不脫離如在所附權利要求中表述的要求保護的主題的原則和范圍的情 況下，本領域技術人員可W對已經(jīng)在本文中描述和圖示W(wǎng)解釋本主題的性質(zhì)的、部件的布 置、材料和細節(jié)做出各種改變。
【主權項】
1. 一種適用于在具有多個鉗口構(gòu)件的扳手中使用的可更換抓取插件，所述鉗口構(gòu)件中 的至少一些具有用于容納和保持所述抓取插件的裝置，所述抓取插件包括： 限定凹狀內(nèi)面的基材，所述基材沿著所述內(nèi)面表現(xiàn)出范圍從40到49的洛氏硬度C;和 沿著所述基材的內(nèi)面布置并且黏合到該內(nèi)面的含有金屬碳化物的層，所述層限定暴露 的抓取表面。2. 如權利要求1所述的抓取插件，其中，所述基材沿著所述基材的內(nèi)面表現(xiàn)出從45到48 的洛氏硬度C。3. 如權利要求2所述的抓取插件，其中，所述基材沿著所述基材的內(nèi)面表現(xiàn)出47的洛氏 硬度C。4. 如權利要求1到3中任一項所述的抓取插件，其中，所述基材由鍛鐵制成。5. 如權利要求4所述的抓取插件，其中，所述鍛鐵為4140鍛鐵。6. 如權利要求1到5中任一項所述的抓取插件，其中，布置在所述基材上的含有金屬碳 化物的所述層具有從〇. 0045英寸到0.0075英寸的厚度。7. 如權利要求1到6中任一項所述的抓取插件，其中，所述金屬碳化物為碳化鎢。8. -種扳手，包括： 手柄，其限定了第一端和與所述第一端相對的第二端； 具有近端、遠端的第一鉗口，所述第一鉗口限定了內(nèi)部面，所述第一鉗口的近端樞軸轉(zhuǎn) 動地附接到所述手柄的第一端； 具有近端、遠端的第二鉗口，所述第二鉗口限定了內(nèi)部面，所述第二鉗口的近端在第一 接頭組件處樞軸轉(zhuǎn)動地附接到所述第一鉗口的遠端； 具有近端、遠端的第三鉗口，所述第三鉗口限定了內(nèi)部面，所述第三鉗口的近端在第二 接頭組件處樞軸轉(zhuǎn)動地附接到所述第二鉗口的遠端，所述第三鉗口的遠端與所述手柄的第 一端可拆卸地接合； 至少一個抓取插件，其附接到所述第一鉗口、所述第二鉗口和所述第三鉗口中的至少 一個的內(nèi)部面，所述抓取插件包括：（i)限定了凹狀內(nèi)面的基材，所述基材沿著所述內(nèi)面表 現(xiàn)出范圍從40到49的洛氏硬度C，和（ii)沿著所述基材的內(nèi)面布置并且黏合到該內(nèi)面的含 有金屬碳化物的層，所述層限定了暴露的抓取表面。9. 如權利要求8所述的扳手，其中，所述扳手包括附接到所述第一鉗口的第一抓取插 件、附接到所述第二鉗口的第二抓取插件和附接到所述第三鉗口的第三抓取插件。10. 如權利要求8到9中任一項所述的扳手，其中，所述至少一個抓取插件可移除地附接 到所述第一鉗口、所述第二鉗口和所述第三鉗口中的至少一個。11. 如權利要求8到10中任一項所述的扳手，其中，所述基材沿著所述基材的內(nèi)面表現(xiàn) 出從45到48的洛氏硬度C。12. 如權利要求11所述的扳手，其中，所述基材沿著所述基材的內(nèi)面表現(xiàn)出47的洛氏硬 度C。13. 如權利要求8到12中任一項所述的扳手，其中，所述基材由鍛鐵制成。14. 如權利要求13所述的扳手，其中，所述鍛鐵為4140鍛鐵。15. 如權利要求8到14中任一項所述的扳手，其中，布置在所述基材上的含有金屬碳化 物的所述層具有從〇. 0045英寸到0.0075英寸的厚度。16. 如權利要求8到15中任一項所述的扳手，其中，所述金屬碳化物為碳化鎢。17. -種扳手，包括： 手柄，其限定了第一端和第二端； 多個鉸接的鉗口構(gòu)件，所述多個鉗口構(gòu)件包括與所述手柄的第一端樞軸轉(zhuǎn)動地附接的 主鉗口構(gòu)件和能夠與所述手柄接合的末端鉗口構(gòu)件，所述多個鉗口構(gòu)件中的每一個均限定 了內(nèi)部面； 至少一個抓取插件，其附接到所述多個鉗口構(gòu)件中的至少一個的內(nèi)部面，所述抓取插 件包括：（i)限定了凹狀內(nèi)面的基材，所述基材沿著所述內(nèi)面表現(xiàn)出范圍從40到49的洛氏硬 度C，和(ii)沿著所述基材的內(nèi)面布置并且黏合到該內(nèi)面的含有金屬碳化物的層，所述層限 定了暴露的抓取表面。18. 如權利要求17所述的扳手，其中，所述扳手包括多個抓取插件，每個抓取插件附接 到相應的鉗口構(gòu)件。19. 如權利要求17到18中任一項所述的扳手，其中，所述至少一個抓取插件可移除地附 接到所述多個鉗口構(gòu)件中的至少一個。20. 如權利要求17到19中任一項所述的扳手，其中，所述基材沿著所述基材的內(nèi)面表現(xiàn) 出從45到48的洛氏硬度C。21. 如權利要求20所述的扳手，其中，所述基材沿著所述基材的內(nèi)面表現(xiàn)出47的洛氏硬 度C。22. 如權利要求17到21中任一項所述的扳手，其中，所述基材由鍛鐵制成。23. 如權利要求22所述的扳手，其中，所述鍛鐵為4140鍛鐵。24. 如權利要求17到23中任一項所述的扳手，其中，布置在所述基材上的含有金屬碳化 物的層具有從0.0045英寸到0.0075英寸的厚度。25. 如權利要求17到24中任一項所述的扳手，其中，所述金屬碳化物為碳化鎢。26. -種用于評估將扳手中的建議的抓取插件與特定管一起使用是否在指定安全因子 內(nèi)的方法，所述方法包括： 確定所述管的內(nèi)徑、所述管的外徑、所述管的彈性模量以及所述管的泊松比； 建議所述抓取插件的彈性模量以及所述抓取插件的泊松比； 建議所述抓取插件的內(nèi)徑、所述抓取插件的外徑以及所述抓取插件的圓周長度； 計算利用所述建議的抓取插件施加的圓周壓力P，其中，通過等式（IV)和(V)來計算所 述圓周壓力P; 確定使用所述建議的抓取插件的抓取比GR; 利用等式(VI)計算調(diào)節(jié)后的壓力P' ； 確定所述管的最大屈服值Pmax; 指定最小安全因子FSmin; 利用等式(VII)計算安全因子FScalc; 將計算出的安全因子FScalx與最小安全因子FSmin進行比較； 其中，（i)如果計算出的安全因子FScalc小于或等于最小安全因子FSMIN，那么所述建議的 抓取插件在指定的安全因子內(nèi)，并且（ii)如果計算出的安全因子FScalc大于最小安全因子 FSMIN，那么所述建議的抓取插件不在指定的安全因子內(nèi)。
【文檔編號】B25B13/50GK105980110SQ201580007086
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2015年2月11日
【發(fā)明人】詹姆斯·圖寧雷, 詹森·J·博格斯, 格倫·R·夏蒂埃
【申請人】里奇工具公司