專利名稱：頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置背鉗的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及 一 種頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置背鉗。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著鉆井裝備的不斷發(fā)展，并為了更好地滿足鉆特殊工 藝井的需要，研制出了頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置。該裝置將水龍頭與馬達(dá)相 結(jié)合，在井架空間的上部帶動(dòng)鉆具、鉆頭旋轉(zhuǎn)，同時(shí)配備了鉆桿的上 卸扣裝置，可完成多種鉆井操作。由于頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置是一種新型 的石油鉆井設(shè)備，其自身具有上卸扣功能，能在井架的任何高度進(jìn)行 上卸扣作業(yè)，而完成上卸扣功能則是通過(guò)頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置的背鉗夾 緊鉆桿，同時(shí)液壓動(dòng)力驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)的。
鉆桿在進(jìn)行上卸扣時(shí)，需要滿足兩個(gè)條件首先，背鉗的懸掛系 統(tǒng)應(yīng)能隨著螺紋的旋合沿鉆桿軸線上下浮動(dòng)；其次，背鉗的鉗頭在夾 緊或松開鉆桿時(shí)，該背鉗的左鉗頭和右鉗頭應(yīng)能產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即夾 緊時(shí)，左鉗頭和右鉗頭迅速向鉆桿中心收縮移動(dòng)，松開時(shí)左鉗頭和右 鉗頭沿鉆桿中心外移，并與鉆桿保持一定距離，鉆桿旋轉(zhuǎn)鉆入時(shí)不能 與鉗頭相碰。目前，為實(shí)現(xiàn)上述要求的背鉗采用的結(jié)構(gòu)形式很多，工 作原理相似，現(xiàn)有技術(shù)中的一種頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置背鉗的結(jié)構(gòu)如圖1 所示
該頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置的背鉗包括左鉗頭座101、左鉗頭102、銷 釘103、背鉗殼體104、右鉗頭105、液壓缸106、活塞107。其中， 左4甘頭座101與左4f頭102相連后，通過(guò)兩個(gè)背4f銷4丁 103固定連4妄 到背鉗殼體104上，液壓缸106安裝在背鉗殼體104內(nèi)，液壓釭106 內(nèi)部安裝有活塞107,活塞107與右鉗頭105相連，背鉗工作時(shí)通過(guò) 活塞107左側(cè)的工作油腔108和右側(cè)的工作油腔109之間的壓力變化，4吏活塞107左右移動(dòng)，當(dāng)活塞107向左移動(dòng)時(shí)，右4甘頭105向左運(yùn)動(dòng) 夾緊鉆桿，當(dāng)活塞107向右移動(dòng)時(shí)，右鉗頭105向右移動(dòng)松開鉆桿， 完成夾緊和松開鉆桿的功能。
由上述對(duì)技術(shù)的描述可知，現(xiàn)有技術(shù)中的頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置的背 鉗在夾緊鉆桿時(shí)，左鉗頭和右鉗頭相對(duì)于鉆桿中心移動(dòng)的距離卻不一 致，通常一側(cè)鉗頭比另一側(cè)鉗頭的夾緊力大，為了保證兩側(cè)鉗頭的夾 緊力一致，只能靠液壓裝置對(duì)夾緊力大的一側(cè)鉗頭施加更大的驅(qū)動(dòng)力， 從而容易造成鉆桿和主軸受力發(fā)生傾斜，對(duì)鉆桿的一側(cè)進(jìn)行磨損的現(xiàn) 象發(fā)生，導(dǎo)致頂驅(qū)減速箱使用壽命降低。并且，由于左鉗頭和右鉗頭 中只有一側(cè)鉗頭能夠?qū)崿F(xiàn)自由浮動(dòng)，而不能自由浮動(dòng)的另一側(cè)鉗頭在 松開鉆桿時(shí)的距離有限，當(dāng)頂驅(qū)進(jìn)行鉆井作業(yè)時(shí)發(fā)生鉆頭沖擊時(shí)，通 過(guò)背鉗左鉗頭和右鉗頭之間的鉆桿會(huì)出現(xiàn)軸線偏離原位置，并發(fā)生自 轉(zhuǎn)與旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)同時(shí)進(jìn)行的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，而這種運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致鉆桿與背鉗的 鉗頭之間相互刮蹭，造成鉆桿外表面劃傷，降低了鉆桿的使用壽命。
由上述對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置背鉗的描述可知，現(xiàn)有裝 置背鉗在鉆桿進(jìn)行上卸扣的過(guò)程中，由于只有 一側(cè)的背鉗鉗頭能夠自 由浮動(dòng)，從而使得背鉗的左鉗頭和右鉗頭不能以鉆桿為中心進(jìn)行對(duì)中， 造成了相對(duì)于鉆桿中軸線的左鉗頭和右鉗頭移動(dòng)距離不一致，夾緊力 不均衡，容易造成背鉗的磨損和鉆桿的刮蹭，降低了頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝 置背鉗的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置背鉗， 以解決現(xiàn)有技術(shù)中的鉆井裝置背鉗容易造成磨損和鉆桿刮蹭，從而降 低背鉗使用壽命的問(wèn)題。
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案一種頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置背鉗，包括背鉗殼體和由左鉗頭和右鉗頭 組成的一對(duì)鉗頭，還包括
在所述背鉗殼體內(nèi)部設(shè)置能夠沿所述殼體左右移動(dòng)的鉗頭浮動(dòng) 安裝座；
所述浮動(dòng)安裝座內(nèi)腔一側(cè)安裝液壓缸，所述液壓缸通過(guò)內(nèi)部油液
壓力的變化左右浮動(dòng)；
所述一對(duì)鉗頭分別連接在所述浮動(dòng)安裝座及所述液壓缸的側(cè)壁上。
所述液壓缸固定至少四個(gè)銷釘，所述四個(gè)銷4丁/人靠近所述4甘頭浮 動(dòng)安裝座的側(cè)壁上穿過(guò)。
所述液壓缸內(nèi)腔設(shè)置夾緊活塞，所述夾緊活塞端部安裝在所述鉗 頭浮動(dòng)安裝座的側(cè)壁上。
所述夾緊活塞將所述液壓缸內(nèi)腔分隔成兩個(gè)工作油腔，在所述端 部上分別設(shè)置連通所述兩個(gè)工作油腔的兩個(gè)進(jìn)回油口 。
所述夾緊活塞端部與所述側(cè)壁之間安裝檔圏，所述檔圏將所述夾 緊活塞軸向固定在所述側(cè)壁上。
所述背4甘工作時(shí)，所述兩個(gè)進(jìn)回油口中的一個(gè)進(jìn)回油口進(jìn)油，另 一個(gè)進(jìn)回油口回油，通過(guò)所述兩個(gè)工作油腔的油液壓力變化推動(dòng)所述 液壓缸及所述鉗頭浮動(dòng)安裝座左右浮動(dòng)。
分別在所述浮動(dòng)安裝座及所述液壓缸的側(cè)壁上設(shè)置鍵槽，所述一 對(duì)鉗頭通過(guò)平鍵固定在所述鍵槽中。
由以上本發(fā)明提供的技術(shù)方案可知，本發(fā)明通過(guò)在背鉗殼體內(nèi)部 設(shè)置能夠沿所述殼體左右移動(dòng)的鉗頭浮動(dòng)安裝座，浮動(dòng)安裝座內(nèi)腔一 側(cè)安裝液壓缸，該液壓缸通過(guò)內(nèi)部油液壓力的變化左右浮動(dòng)，并且一
明的頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置背鉗在上卸扣時(shí)，背鉗的左鉗頭和右鉗頭能夠
6根據(jù)需要沿左右方向自由浮動(dòng)，以鉆桿的位置為中心進(jìn)行自動(dòng)對(duì)中和 找正，因此可以實(shí)現(xiàn)背鉗夾緊可靠，左鉗頭和右鉗頭鎖緊力均勻一致 的效果，避免了背鉗磨損、鉆桿劃傷以及需要機(jī)械扶正的問(wèn)題。并且
和分離，能夠與鉆桿保持適當(dāng)距離，并與鉆桿之間的間隙相同，在鉆 井現(xiàn)場(chǎng)使用該頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置背鉗時(shí)，可以延長(zhǎng)背鉗的使用周期和 更換周期，使得整個(gè)頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置的工作更加安全可靠。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置背鉗的結(jié)構(gòu)圖； 圖2為本發(fā)明頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置背鉗的剖視圖； 圖3為本發(fā)明頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置背鉗的俯視圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的核心是提供 一 種頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置背鉗，該背鉗包括背 鉗殼體和由左鉗頭和右鉗頭組成的一對(duì)鉗頭，并且在背鉗殼體內(nèi)部設(shè) 置能夠沿該殼體左右移動(dòng)的鉗頭浮動(dòng)安裝座，該浮動(dòng)安裝座內(nèi)腔一側(cè) 安裝液壓缸，液壓缸通過(guò)內(nèi)部油液壓力的變化左右浮動(dòng)，這一對(duì)4計(jì)頭 分別連接在所述浮動(dòng)安裝座及所述液壓缸的側(cè)壁上。
為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，并使本發(fā)明的 上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施 方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
本發(fā)明頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置背鉗的結(jié)構(gòu)如圖2所示
從圖2中可見該頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置背鉗包括背鉗殼體201、鉗 頭浮動(dòng)安裝座202、左平4建203、左鉗牙座204、左鉗牙205、右鉗牙 206、右4f牙座207、右平4建208、液壓釭209、夾緊活塞210、銷4丁 211、檔圈212。以及液壓缸內(nèi)的工作油腔214、工作油腔215,與工作油腔214連通的進(jìn)回油口 216和與工作油腔215連通的進(jìn)回油口 217。
其中，在背鉗殼體201內(nèi)部設(shè)置能夠沿該殼體左右移動(dòng)的鉗頭浮 動(dòng)安裝座202,在4廿頭浮動(dòng)安裝座202內(nèi)腔右側(cè)安裝液壓缸209，該液 壓缸209可以通過(guò)內(nèi)部油液壓力的變化實(shí)現(xiàn)左右浮動(dòng)，在液壓缸209 右側(cè)壁上固定四個(gè)銷釘211，并且在液壓缸209內(nèi)腔設(shè)置一個(gè)夾緊活 塞210,該夾緊活塞210的右端部安裝在鉗頭浮動(dòng)安裝座202上，以 使該夾緊活塞210僅能隨浮動(dòng)安裝座202 —起左右移動(dòng)。
夾緊活塞210將液壓缸209內(nèi)腔分隔成兩個(gè)工作油腔，即工作油 腔214和工作油腔215，并且在該夾緊活塞210的右端部分別設(shè)置與 上述兩個(gè)工作油腔連通的兩進(jìn)回油口 ，即進(jìn)回油口 216與工作油腔214 連通，進(jìn)回油口 217與工作油腔215連通。在該夾緊活塞210端部與 浮動(dòng)安裝座202側(cè)壁連接的部分安裝一對(duì)檔圏212，檔圈將夾緊活塞 210軸向固定在浮動(dòng)安裝座202側(cè)壁上。
其中，左鉗頭由左4t牙座204和左4甘牙205組成，右鉗頭由右鉗 牙座207和右鉗牙206組成。分別在鉗頭浮動(dòng)安裝座202內(nèi)腔的左側(cè) 壁及液壓缸209左側(cè)外壁上設(shè)置鍵槽，通過(guò)左平4定203將左鉗牙座204 與浮動(dòng)安裝座202內(nèi)腔的左側(cè)壁鍵槽相連，通過(guò)右平鍵208將右鉗牙 座207與液壓缸209左側(cè)外壁上的4建槽相連。
本發(fā)明頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置背鉗的俯視圖如圖3所示
從圖3中可見該頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置背鉗包括背鉗殼體201、鉗 頭浮動(dòng)安裝座202、左鉗牙座204、左鉗牙205、右鉗牙206、右鉗牙 座207、液壓缸209、銷4丁211。
其中，在背鉗殼體201內(nèi)部設(shè)置能夠沿該殼體左右移動(dòng)的鉗頭浮 動(dòng)安裝座202，在鉗頭浮動(dòng)安裝座202內(nèi)腔右側(cè)安裝液壓缸209,該液 壓缸209可以通過(guò)內(nèi)部油液壓力的變化實(shí)現(xiàn)左右浮動(dòng)，在液壓缸209右側(cè)壁上固定銷釘211,并且在液壓缸209內(nèi)腔設(shè)置有一個(gè)夾緊活塞， 該夾緊活塞能隨鉗頭浮動(dòng)安裝座202 —起左右移動(dòng)。
其中，左鉗頭由左鉗牙座204和左鉗牙205組成，右鉗頭由右4計(jì) 牙座207和右鉗牙206組成。分別在浮動(dòng)安裝座202內(nèi)腔的左側(cè)壁及 液壓缸209左側(cè)外壁上設(shè)置鍵槽，通過(guò)左平鍵將左鉗牙座204與浮動(dòng) 安裝座202內(nèi)腔的左側(cè)壁鍵槽相連，通過(guò)右平鍵將右鉗牙座207與液 壓缸209左側(cè)外壁上的鍵槽相連。
下面結(jié)合本發(fā)明的剖視圖2和俯視圖3，詳細(xì)描述本發(fā)明頂部驅(qū) 動(dòng)鉆井裝置背鉗的工作過(guò)程
本發(fā)明頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置在上卸扣過(guò)程中，夾緊活塞210進(jìn)回油 口216進(jìn)油，進(jìn)回油口217回油，此時(shí)液壓缸209的工作油腔214內(nèi) 的油液壓力升高，工作油腔215內(nèi)的油液壓力降4氐，當(dāng)工作油腔214 內(nèi)的油液壓力大于工作油腔215內(nèi)的油液壓力時(shí)，這個(gè)壓力差4,動(dòng)液 壓缸209沿圖示向左移動(dòng)，當(dāng)右鉗牙206向左移動(dòng)中接觸到鉆桿后， 液壓缸209停止向左運(yùn)動(dòng)，隨后油液壓力推動(dòng)夾緊活塞210和鉗頭浮 動(dòng)安裝座202沿圖示向右運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)左鉗牙205夾緊鉆桿，此時(shí)主軸 ;旋轉(zhuǎn)后即可完成上卸扣的動(dòng)作。
上卸扣完成后，當(dāng)背鉗需要從夾緊狀態(tài)松開時(shí)，夾緊活塞210進(jìn) 回油口217進(jìn)油，回油口216回油，此時(shí)液壓缸209的工作油腔215 內(nèi)的油液壓力升高，工作油腔214內(nèi)的油液壓力降j氐，當(dāng)工作油腔215 內(nèi)的油液壓力大于工作油腔214內(nèi)的油液壓力時(shí)，這個(gè)壓力差推動(dòng)液 壓缸209沿圖示向右移動(dòng)，隨后右鉗牙206與鉆桿分離后松開，此時(shí) 液壓缸209中和銷4丁 211向右運(yùn)動(dòng)至銷4丁 211與背4f殼體201右側(cè)的 側(cè)壁接觸時(shí)，液壓缸209停止向右運(yùn)動(dòng)，隨后油液壓力推動(dòng)夾緊活塞 210和鉗頭浮動(dòng)安裝座202向左移動(dòng)，帶動(dòng)左4甘牙205與鉆桿分離后 松開。當(dāng)左鉗牙205和右鉗牙206徹底離開鉆桿后，保持液壓缸209的工作油腔215的油液壓力始終大于工作油腔114的油液壓力，以此 保證左鉗頭和右鉗頭始終在鉗頭浮動(dòng)安裝座202內(nèi)處于最大^^開位 置，使得鉆桿在鉆進(jìn)時(shí)不會(huì)與背鉗鉗頭相碰，造成刮蹭和磨損。由此， 本發(fā)明的頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置背鉗工作在夾緊和松開兩種狀態(tài)時(shí)，通過(guò) 依靠4計(jì)頭浮動(dòng)安裝座202和液壓缸209在背鉗殼體201內(nèi)部相互之間 左右浮動(dòng)，具有良好的對(duì)中性能。
通過(guò)以上本發(fā)明的實(shí)施例描述可知，應(yīng)用本發(fā)明的頂部驅(qū)動(dòng)鉆井 裝置在通過(guò)背鉗上卸扣時(shí)，背鉗的左鉗頭和右鉗頭能夠根據(jù)需要沿左 右方向自由浮動(dòng)，以鉆桿的位置為中心進(jìn)行自動(dòng)對(duì)中和找正，因此可 以實(shí)現(xiàn)背鉗夾緊可靠，左鉗頭和右鉗頭鎖緊力均勻一致的效果，避免 了背鉗磨損、鉆桿劃傷以及需要機(jī)械扶正的問(wèn)題。并且在上卸扣結(jié)束 松開時(shí)，由于左鉗頭和右鉗頭沿夾緊力反方向自動(dòng)松開和分離，能夠 與鉆桿保持適當(dāng)距離，并與鉆桿之間的間隙相同，在鉆井現(xiàn)場(chǎng)使用該 頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置時(shí)，可以延長(zhǎng)背鉗的使用周期和更換周期，使得該 裝置的工作更加安全可靠。
雖然通過(guò)實(shí)施例描繪了本發(fā)明，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員均知道， 本發(fā)明有許多變形和變化而不脫離本發(fā)明的精神，希望所附的權(quán)利要 求包括這些變形和變化而不脫離本發(fā)明的精神。
權(quán)利要求
1、一種頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置背鉗，包括背鉗殼體和由左鉗頭和右鉗頭組成的一對(duì)鉗頭，其特征在于，還包括在所述背鉗殼體內(nèi)部設(shè)置能夠沿所述殼體左右移動(dòng)的鉗頭浮動(dòng)安裝座；所述浮動(dòng)安裝座內(nèi)腔一側(cè)安裝液壓缸，所述液壓缸通過(guò)內(nèi)部油液壓力的變化左右浮動(dòng)；所述一對(duì)鉗頭分別連接在所述浮動(dòng)安裝座及所述液壓缸的側(cè)壁上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置背鉗，其特征在于， 所述液壓缸固定至少四個(gè)銷釘，所述四個(gè)銷釘從靠近所述鉗頭浮動(dòng)安裝座的側(cè)壁上穿過(guò)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置背鉗，其特征 在于，所述液壓缸內(nèi)腔設(shè)置夾緊活塞，所述夾緊活塞端部安裝在所述 鉗頭浮動(dòng)安裝座的側(cè)壁上。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置背鉗，其特征在于，所述夾緊活塞將所述液壓缸內(nèi)腔分隔成兩個(gè)工作油腔，在所述端 部上分別設(shè)置連通所述兩個(gè)工作油腔的兩個(gè)進(jìn)回油口 。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置背鉗，其特征在于， 所述夾緊活塞端部與所述側(cè)壁之間安裝檔圏，所述檔圈將所述夾緊活塞軸向固定在所述側(cè)壁上。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置背鉗，其特征在于， 所述背4甘工作時(shí)，所述兩個(gè)進(jìn)回油口中的一個(gè)進(jìn)回油口進(jìn)油，另一個(gè)進(jìn)回油口回油，通過(guò)所述兩個(gè)工作油力空的油液壓力變化^,動(dòng)所述 液壓缸及所述鉗頭浮動(dòng)安裝座左右浮動(dòng)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置背鉗，其特征在于，分別在所述浮動(dòng)安裝座及所述液壓缸的側(cè)壁上設(shè)置鍵槽，所述一 對(duì)鉗頭通過(guò)平鍵固定在所述鍵槽中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置背鉗，包括背鉗殼體和由左鉗頭和右鉗頭組成的一對(duì)鉗頭，還包括在所述背鉗殼體內(nèi)部設(shè)置能夠沿所述殼體左右移動(dòng)的鉗頭浮動(dòng)安裝座；所述浮動(dòng)安裝座內(nèi)腔一側(cè)安裝液壓缸，所述液壓缸通過(guò)內(nèi)部油液壓力的變化左右浮動(dòng)；所述一對(duì)鉗頭分別連接在所述浮動(dòng)安裝座及所述液壓缸的側(cè)壁上。應(yīng)用本發(fā)明的頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置背鉗在上卸扣時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)背鉗夾緊可靠，左鉗頭和右鉗頭鎖緊力均勻一致的效果，避免了背鉗磨損、鉆桿劃傷以及需要機(jī)械扶正的問(wèn)題；并且在上卸扣結(jié)束松開時(shí)，能夠與鉆桿保持適當(dāng)距離，并與鉆桿之間的間隙相同；延長(zhǎng)了背鉗的使用周期和更換周期，使得整個(gè)頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置的工作更加安全可靠。
文檔編號(hào)E21B19/16GK101424162SQ20071017665
公開日2009年5月6日 申請(qǐng)日期2007年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月31日
發(fā)明者昂 李 申請(qǐng)人:中國(guó)南車集團(tuán)北京機(jī)車車輛機(jī)械廠;中國(guó)南車集團(tuán)株洲電力機(jī)車研究所