一種新型旋扣器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及石油鉆井設備領域，特別涉及一種新型旋扣器，其包括：兩個旋輪總成，其上設置有旋輪；對稱夾持系統(tǒng)，其上對稱設置有兩個向內(nèi)彎曲的能夠張開/閉合的夾持臂，旋輪總成朝向夾持臂閉合方向分別鉸接在夾持臂的自由端，旋輪總成上還設置有與對稱夾持系統(tǒng)的第二連接處，對稱夾持系統(tǒng)依據(jù)平行四邊形邊的平動特性，以及可滑動的對稱連桿的對稱特性設計的，從而形成可以維持對稱夾持姿態(tài)的四旋輪對夾管子的布局；懸掛系統(tǒng)，對稱夾持系統(tǒng)柔性連接在懸掛系統(tǒng)上；本發(fā)明的目的在于提供一種具有較大旋扣扭矩、較高旋扣速度、適用管徑范圍大、體積小、可以維持對稱夾持姿態(tài)的四旋輪對夾管子的狀態(tài)的新型旋扣器。
【專利說明】—種新型旋扣器
[0001]
【技術領域】
本發(fā)明涉及石油鉆井設備領域，特別涉及一種新型旋扣器。
【背景技術】
[0002]鉆井是石油和天然氣開發(fā)的最主要的手段之一，目前普遍采用的是旋轉(zhuǎn)鉆井法。鉆井時，隨著井眼的加深或者鉆進過程中鉆頭的磨損，需要更換鉆頭，在更換鉆頭時，需要將單根鉆桿、鉆柱，通過鉆桿之間的螺紋接頭連接起來(或者拆開)，石油鉆井工業(yè)上稱之為接單根和起下鉆作業(yè)。
[0003]鉆桿在緊扣或者卸扣時需要很大的扭矩和很低的速度，相反旋扣時卻需要很小的扭矩和較高的速度。目前常規(guī)鉆機上常采用液氣混合動力大鉗，來進行鉆桿的上卸扣操作，其最大的缺點是適用管徑范圍小而且體積大自動化水平低等；在處理較大的管子時常采用B型鉗，配合液壓貓頭完成上卸扣的操作，其最大的缺點是效率低、安全性差。起下鉆作業(yè)是鉆井勞動強度最大、最容易發(fā)生人身傷亡事故的操作，目前全球有不少國家都在研究鐵鉆工代替人工進行起下鉆作業(yè)。
[0004]旋扣器目前比較常見的結構形式有對夾式和剪刀式兩種形式，多為液壓缸驅(qū)動；旋輪布置形式有三旋輪和四旋輪兩種布置形式；旋輪驅(qū)動有兩馬達，四馬達，八馬達等液壓馬達驅(qū)動型式。對夾式兩點四旋輪的旋扣器最大的特點是夾持不同的管子時，夾持中心不變，可以均勻分布四旋輪的驅(qū)動扭矩，為了適用更大的鉆桿范圍，橫向長度較長并且對夾時需要導軌導向，并且夾緊時液壓缸受拉，缸徑較大。剪刀式兩點四旋輪旋扣器最大的特點是克服了上述對夾式旋扣器橫向長度大，需要導軌導向的問題(根據(jù)油缸位置布置的不同也存在液壓缸受拉，缸徑大的問題)，但是在夾持不同鉆桿時，夾持中心會發(fā)生變化，并且四個旋輪對鉆桿的壓緊力不同，四個旋輪對鉆桿的驅(qū)動力不同。三旋輪的布置方式克服了上述問題，但是體積龐大，結構復雜。
[0005]隨著自動化技術的發(fā)展，鉆井設備自動化程度也在不斷的提高，鉆具的扭矩上卸扣設備也在不斷升級換代。從原始的鐵鏈卷揚機驅(qū)動、手動吊鉗、液氣混合動力大鉗發(fā)展到現(xiàn)在最先進的鐵鉆工，自動化的上卸扣設備在提高鉆井生產(chǎn)效率和安全性能等方面起到了重要的作用，自動化機具終將代替人的體力勞動。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術中所存在的上述不足，提供一種具有較大旋扣扭矩、較高旋扣速度、適用管徑范圍大、體積小、可以維持對稱夾持姿態(tài)的四旋輪對夾管子的狀態(tài)、結構簡單、經(jīng)濟的新型旋扣器。
[0007]為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了以下技術方案:
一種新型旋扣器，其包括:
旋輪總成，其數(shù)量為2個，單個的旋輪總成上設置有2個相互平行且能夠繞自身中心軸旋轉(zhuǎn)的旋輪，2個旋輪總成能夠相互配合夾持管子，該管子與旋輪中心軸平行； 對稱夾持系統(tǒng)，其為對稱的連桿機構，單個的所述旋輪總成上設置有至少2個與對稱夾持系統(tǒng)的鉸接處，所述為對稱連桿機構的對稱夾持系統(tǒng)使所述2個旋輪總成向所述對稱夾持系統(tǒng)的對稱平面移動過程中，同一旋輪總成的2個旋輪中心軸所在的同一平面始終與所述對稱平面平行；
懸掛系統(tǒng)，所述對稱夾持系統(tǒng)柔性連接在懸掛系統(tǒng)上。
[0008]該發(fā)明結構有4個旋輪，能夠保證旋扣器有較大旋扣扭矩、較高旋扣速度、適用管徑范圍大，同時所述對稱夾持系統(tǒng)的對稱的連桿機構的設置，相比現(xiàn)有的四旋輪的旋扣器，其不需要導軌導向也能夠維持對稱夾持姿態(tài)的四旋輪對夾管子的狀態(tài)，結構簡單、經(jīng)濟，同時使旋扣器體積小。
[0009]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述對稱夾持系統(tǒng)上對稱設置有2個向內(nèi)彎曲的夾持臂，該夾持臂由單獨的驅(qū)動裝置控制張開/閉合，所述2個旋輪總成均朝向夾持臂閉合方向，且相互對稱的分別鉸接在所述夾持臂的自由端，，所述2個夾持臂的對稱平面與所述對稱夾持系統(tǒng)的對稱平面為同一平面；夾持臂的設置依據(jù)杠桿原理，更省力，使整個對稱夾持系統(tǒng)體積更小，從而旋扣器的體積更小。
[0010]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述懸掛系統(tǒng)包括支撐架、懸掛彈簧、連桿、吊架，所述懸掛彈簧安裝于所述支撐架上，懸掛彈簧頂部安裝有吊架，該吊架兩側分別鉸接有連桿，其總數(shù)至少3組，該連桿另一端均與所述對稱夾持系統(tǒng)鉸接，所述吊架下方安裝有一連接件，所述連接件穿過所述支撐架頂部和所述吊架固定連接，在所述旋扣器工作狀態(tài)時，所述連接件和所述懸掛彈簧共同作用改變所述吊架底部與所述對稱夾持系統(tǒng)頂部的距離，所述懸掛彈簧的兩端分別與吊架、支撐架的接觸處均設置有保護筒，所述懸掛彈簧放置于該保護筒內(nèi)，當所述吊架底部與所述對稱夾持系統(tǒng)頂部的距離最大時，所述懸掛彈簧仍處于所述保護筒內(nèi)，所述對稱夾持系統(tǒng)的后端連接于支撐架上并被該連接處限位于能夠上下前后在固定范圍距離內(nèi)移動，該連接方式為所述的懸掛系統(tǒng)與對稱夾持系統(tǒng)之間的柔性連接，懸掛彈簧、連桿、吊架的幾個部件配合，使在管子間旋螺紋時起到補償螺紋公母扣靠近和分離的行程的作用，而所述對稱夾持系統(tǒng)的后端連接于支撐架上的連接處，實現(xiàn)了現(xiàn)有技術中剪刀式旋扣器在夾持不同直徑的管子時進行自動中心補償?shù)墓δ?，真正的實現(xiàn)夾持不同直徑的管子時，四旋輪的均勻受力，同時懸掛彈簧能夠防止對稱夾持系統(tǒng)在工作時發(fā)生跳動。
[0011]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述對稱夾持系統(tǒng)還包括旋扣器支座，所述夾持臂中部鉸接于該支座上，末端被所述單獨的驅(qū)動裝置連接，所述旋扣器支座后端關于夾持臂的對稱平面對稱設置有腰型孔，所述支撐架上固定安裝有反扭矩桿，其穿設于所述腰型孔內(nèi)，使所述對稱夾持系統(tǒng)能夠上下前后在固定范圍距離內(nèi)移動，夾持臂安裝在旋扣器支座上的方式利用了杠桿原理，使?jié)M足使用要求的情況下，結構更科學，體積更小，腰型孔的方式簡單，方便加工，節(jié)約制造成本。
[0012]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述懸掛系統(tǒng)還包括導向桿，所述懸掛彈簧安裝于所述支撐架的安裝處設置有通孔，所述連接件為導向桿，該導向桿穿過該通孔固定連接于所述吊架上，充分利用了懸掛彈簧內(nèi)部的空間，使懸掛系統(tǒng)滿足使用要求的情況下，減小旋扣器體積。
[0013]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述單獨的驅(qū)動裝置為油缸，其橫向設置于所述旋扣器支撐座內(nèi)，設置方向與所述夾持臂的對稱平面垂直，其兩端分別鉸接于所述的2個夾持臂的末端，使用時只需驅(qū)動所述油缸伸出活塞桿即可完成夾持臂的閉合狀態(tài)，先比現(xiàn)有的四旋輪的旋扣器，克服了夾緊時液壓缸受拉，缸徑較大的情況，該結構在旋扣器夾緊時，油缸是受壓狀態(tài)，保證使用要求的情況下，缸徑能夠更小，減小旋扣器體積。
[0014]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述旋扣器支撐座頂部關于夾持臂的對稱平面對稱設置有2個鉸接板，其上均設置有通孔，該通孔與所述吊架兩側鉸接的連桿的另一端鉸接，方便所述連桿與旋扣器支撐座頂部的鉸接。
[0015]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述對稱夾持系統(tǒng)還包括對稱連桿、平行連桿，其均與所述旋輪總成連接；
所述平行連桿為2根對稱設置于所述旋扣器支撐座頂部的連桿，其一端均鉸接于所述旋扣器支撐座頂部，鉸接處關于所述夾持臂的對稱平面對稱，另一端分別鉸接在2個旋輪總成的相同位置上；
所述對稱連桿為2根對稱設置于所述旋扣器支撐座底部的連桿，其一端均鉸接于所述旋扣器支撐座頂部的同一處，該處中心被所述夾持臂的對稱平面穿過，所述旋扣器支撐座上的該處設置有一滑槽，其長度方向位于所述夾持臂的對稱平面內(nèi)，所述2根對稱連桿通過一連桿銷軸與該滑槽鉸接，該連桿銷軸能夠沿該滑槽在所述對稱夾持系統(tǒng)前后端方向上滑動，所述對稱連桿的另一端分別鉸接在2個旋輪總成的相同位置上，該位置和對應的平行連桿鉸接在旋輪總成上的位置同軸，該2條軸線均與旋輪中心軸平行；兩個對稱連桿和兩個平行連桿配合，使兩個平行連桿在夾持臂的張開/閉合過程中保持關于所述夾持臂的對稱平面的對稱，同時使同一旋輪總成的2個旋輪中心軸所在的同一平面始終與2個夾持臂的對稱平面平行，維持對稱夾持姿態(tài)的四旋輪對夾管子的狀態(tài)。
[0016]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案,所述旋輪總成還包括箱體,所述旋輪安裝于該箱體內(nèi)，該箱體上設置有與所述夾持臂鉸接的第一銷軸孔，和與所述平行連桿、對稱連桿鉸接的第二銷軸孔，單個旋輪總成上2個旋輪的中心軸距離所述第一銷軸孔的距離相同，單個旋輪總成上2個所述旋輪側壁均支出所述箱體，支出端為箱體上遠離所述第一銷軸孔的一端，2個旋輪總成中的旋輪通過4處所述旋輪支出的側壁夾持所述與旋輪中心軸平行的管子。
[0017]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述旋輪總成還包括4個馬達，其分別安裝于所述箱體上，位于所述旋輪的上端，通過傳動軸與旋輪連接，驅(qū)動對應的旋輪轉(zhuǎn)動，每個旋輪單獨的馬達驅(qū)動，其保證了旋扣器較大旋扣扭矩、較高旋扣速度。
[0018]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述旋輪的中心軸線與夾持臂運動平面垂直，使旋扣器的高度能夠被壓縮得更低，降低旋扣器的體積。
[0019]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果:
有4個旋輪，能夠保證旋扣器有較大旋扣扭矩、較高旋扣速度、適用管徑范圍大，同時所述對稱夾持系統(tǒng)的對稱的連桿機構的設置，相比現(xiàn)有的四旋輪的旋扣器，其不需要導軌導向也能夠維持對稱夾持姿態(tài)的四旋輪對夾管子的狀態(tài)，結構簡單、經(jīng)濟，同時使旋扣器體積小。
[0020]【專利附圖】
【附圖說明】:
圖1是本發(fā)明的結構示意圖。
[0021]圖2是本發(fā)明旋輪總成的爆炸圖。
[0022]圖3是本發(fā)明對稱夾持系統(tǒng)的第一軸測圖(斜俯視)。
[0023]圖4是本發(fā)明對稱夾持系統(tǒng)的第二軸測圖(斜仰視)。
[0024]圖5是本發(fā)明懸掛系統(tǒng)的軸測圖。
[0025]圖6是本發(fā)明旋扣器夾持臂張開狀態(tài)圖。
[0026]圖7是本發(fā)明旋扣器夾持臂張開狀態(tài)原理圖。
[0027]圖8是本發(fā)明旋扣器夾持臂閉合狀態(tài)圖。
[0028]圖9是本發(fā)明旋扣器夾持臂閉合狀態(tài)原理圖。
[0029]圖10是本發(fā)明旋扣器夾持管子示意圖。
[0030]圖11是本發(fā)明旋輪結構示意圖。
[0031]圖12是本發(fā)明箱體結構示意圖。
[0032]圖13是本發(fā)明支撐架結構示意圖。
[0033]圖中標記:1-旋輪總成，2-對稱夾持系統(tǒng)，2a-連桿滑槽，3_懸掛系統(tǒng)，11-馬達，12-箱體，12a-第一銷軸孔，13-馬達支撐座，14-軸承座，15-軸承，16-旋輪，17-傳動軸，18-密封件，20-鉸接板，21-夾持臂，22-前端銷軸，23-中銷軸，24-油缸銷軸，25-油缸，26-平行連桿，27-旋扣器支撐座，27a-腰型孔，28-對稱連桿，26a-第二銷軸孔，29-連桿銷軸，31-吊架，32-導向桿，33-懸掛彈簧，34-連桿，35-支撐架，36-反扭矩桿，41-中間槽，42-凸起面，43-反扭凸起，44-固定板。
【具體實施方式】
[0034]下面結合實施例及【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的詳細描述。但不應將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本
【發(fā)明內(nèi)容】
所實現(xiàn)的技術均屬于本發(fā)明的范圍。
[0035]實施例1
如圖1，3，11，一種新型旋扣器，其包括:
旋輪總成I，其數(shù)量為2個，單個的旋輪總成I上設置有2個相互平行且能夠繞自身中心軸旋轉(zhuǎn)的旋輪16，2個旋輪總成I能夠相互配合通過所述旋輪16夾持與旋輪16中心軸平行的管子，該旋輪16為圓柱形，其圓周側面等間距繞中心軸開有2個相同的中間槽41，形成3個環(huán)形的凸起面42，夾持管子時，該凸起面42與管子接觸，該凸起面42上設置有防滑槽；
對稱夾持系統(tǒng)2，其上對稱設置有2個向內(nèi)彎曲的夾持臂21，該夾持臂21由單獨的驅(qū)動裝置控制張開/閉合，所述2個旋輪總成I均朝向夾持臂21閉合方向，且相互對稱的分別通過前端銷軸22鉸接在所述夾持臂21的自由端，所述旋輪16的中心軸線與夾持臂21運動平面垂直，所述2個旋輪總成I上還設置有與對稱夾持系統(tǒng)2的第二連接處，該連接處為鉸接+滑動連接的方式，其保持所述2個旋輪總成I的移動狀態(tài)使所述夾持臂21張開/閉合時，同一旋輪總成I的2個旋輪16中心軸所在的同一平面始終與2個夾持臂21的對稱平面平行；
懸掛系統(tǒng)3，所述對稱夾持系統(tǒng)2柔性連接在懸掛系統(tǒng)3上。
[0036]如圖5、13,本實施例中，所述懸掛系統(tǒng)3包括支撐架35、2個懸掛彈簧33、4對連桿34、吊架31，所述2個懸掛彈簧33豎直的安裝于所述支撐架35上，并橫向排列，該排列方向與所述夾持臂21的對稱平面垂直，懸掛彈簧33頂部安裝有I個門形的吊架31，其門形中的兩門柱側面與所述夾持臂21的對稱平面平行，該門柱側面分別鉸接有兩組連桿34，I個側面I組，每組連桿34數(shù)量為2對共4個，鉸接在該側面的兩邊，該連桿34另一端均與所述對稱夾持系統(tǒng)2鉸接，所述吊架31下方安裝有一連接件，在所述旋扣器非工作狀態(tài)時的豎直放置狀態(tài)下，所述連接件的底部與所述對稱夾持系統(tǒng)2頂部不接觸，所述連接件穿過所述支撐架35頂部和所述吊架31固定連接，在所述旋扣器工作狀態(tài)時，所述連接件和所述懸掛彈簧33共同作用改變所述吊架31底部與所述對稱夾持系統(tǒng)2頂部的距離，所述懸掛彈簧33的兩端分別與吊架31、支撐架35的接觸處均設置有保護筒，所述懸掛彈簧33放置于該保護筒內(nèi)，所述對稱夾持系統(tǒng)2的后端連接于支撐架35上并被該連接處限位于能夠上下前后在固定范圍距離內(nèi)移動。
[0037]如圖3、4，本實施例中，所述對稱夾持系統(tǒng)2還包括旋扣器支座，所述夾持臂21中部通過中銷軸23鉸接于該支座上，末端被所述單獨的驅(qū)動裝置連接，所述旋扣器支座后端關于夾持臂21的對稱平面對稱設置有腰型孔27a，其數(shù)量為4個，分為上下兩層設置，分別為旋扣器支座上下兩端面的延伸，所述支撐架35為豎向設置的長條形支撐架35，其上的兩側分別豎直等間距設置有3個反扭凸起43，其上設置有通孔，所述支撐架35兩側固定安裝有反扭矩桿36，其數(shù)量為2根，所述反扭矩桿36固定穿設于所述通孔中，所述反扭矩桿36還穿設于所述腰型孔27a內(nèi)，使所述對稱夾持系統(tǒng)2能夠上下前后在固定范圍距離內(nèi)移動。
[0038]如圖5、13，本實施例中，所述懸掛系統(tǒng)3還包括2個導向桿32，所述連接件為導向桿32，所述懸掛彈簧33安裝于所述支撐架35的安裝處設置有通孔，該通孔周圍設置有一托盤，所述懸掛彈簧33放置于所述托盤內(nèi)，所述連接件為所述導向桿32，該2個導向桿32分別穿過該通孔固定連接于2個吊架31上，導向桿32穿過支撐架35處周圍設置有內(nèi)保護筒，所述懸掛彈簧33放置在所述內(nèi)保護筒與所述保護筒之間。
[0039]如圖3、4，本實施例中，所述單獨的驅(qū)動裝置為油缸25，其橫向設置于所述旋扣器支撐座27內(nèi)，設置方向與所述夾持臂21的對稱平面垂直，其兩端分別通過油缸銷軸24鉸接于所述的2個夾持臂21的末端。
[0040]本實施例中，所述旋扣器支撐座27頂部關于夾持臂21的對稱平面對稱設置有2個鉸接板20，其上均設置有通孔，該通孔與所述吊架31兩側鉸接的連桿34的另一端鉸接。[0041 ] 本實施例中，所述對稱夾持系統(tǒng)2還包括對稱連桿28、平行連桿26，其均與所述旋輪總成I連接，該連接處為所述第二連接處，實現(xiàn)所述鉸接+滑動連接的方式；
所述平行連桿26為2根對稱設置于所述旋扣器支撐座27頂部的連桿，其一端均鉸接于所述旋扣器支撐座27頂部的固定板44上，2個鉸接處關于所述夾持臂21的對稱平面對稱，另一端分別鉸接在2個旋輪總成I的相同位置上；
所述對稱連桿28為2根對稱設置于所述旋扣器支撐座27底部的連桿，其一端均鉸接于所述旋扣器支撐座27頂部的同一處，該處中心被所述夾持臂21的對稱平面穿過，所述旋扣器支撐座27上的該處設置有一連桿滑槽2a，其長度方向位于所述夾持臂21的對稱平面內(nèi)，所述2根對稱連桿28通過一連桿銷軸29與該連桿滑槽2a鉸接，該連桿銷軸29能夠沿該連桿滑槽2a在所述對稱夾持系統(tǒng)2前后端方向上滑動，所述對稱連桿28的另一端分別鉸接在2個旋輪總成I的相同位置上，該位置和對應的平行連桿26鉸接在旋輪總成I上的位置同軸，該2條軸線均與旋輪16中心軸平行。
[0042] 如圖2、12,本實施例中，所述旋輪總成I還包括箱體12,所述旋輪16安裝于該箱體12內(nèi)，單個的箱體12上設置有2個與所述夾持臂21鉸接的第一銷軸孔12a，該2個第一銷軸孔12a同軸，其軸向和旋輪16的中心軸平行，所述單個的夾持臂21為2塊鋼板平行設置而成，其兩端通過所述前端銷軸22、油缸銷軸24固定，也通過該2個銷軸分別和油缸25、箱體12鉸接，箱體12上還設置有和與所述平行連桿26、對稱連桿28鉸接的第二銷軸孔26a，所述箱體12為兩層，包括上、下兩塊鋼板，每層的第一銷軸孔12a、第二銷軸孔26a均為I個，單個旋輪總成I上2個旋輪16的中心軸距離所述第一銷軸孔12a的距離相同，單個旋輪總成I上2個所述旋輪16側壁均支出所述箱體12，支出端為箱體12上遠離所述第一銷軸孔12a的一端，2個旋輪總成I中的旋輪16通過4處所述旋輪16支出的側壁夾持所述與旋輪16中心軸平行的管子，所述旋輪16與所述上、下兩塊鋼板間通過軸承15、軸承座14連接，旋輪16的兩端套設在軸承15內(nèi)，軸承15通過軸承座14固定在所述箱體12的上、下兩塊鋼板上；
所述旋輪總成I還包括4個馬達11，其分別通過4個馬達支撐座13安裝于所述箱體12的上部的鋼板上，位于軸承座14之上，其通過傳動軸17與旋輪16連接，驅(qū)動對應的旋輪16轉(zhuǎn)動，所述軸承15周圍、軸承座14周圍還設置有保持其各部件間密封連接的密封件18，所述箱體12的上、下兩塊鋼板之間通過環(huán)形的鋼板連接，該環(huán)形鋼板同時起到旋輪16安裝后，對未支出箱體12的旋輪16進行保護的作用，環(huán)形鋼板不覆蓋箱體12上遠離所述第一銷軸孔12a的一方，其空出的開口供所述旋輪16支出。
[0043]實施例2
如圖1，3，11，一種新型旋扣器，其包括:
旋輪總成I，其數(shù)量為2個，單個的旋輪總成I上設置有2個相互平行且能夠繞自身中心軸旋轉(zhuǎn)的旋輪16，2個旋輪總成I能夠相互配合通過所述旋輪16夾持與旋輪16中心軸平行的管子，該旋輪16為圓柱形，其圓周側面等間距繞中心軸開有2個相同的中間槽41，形成3個環(huán)形的凸起面42，夾持管子時，該凸起面42與管子接觸，該凸起面42上設置有防滑槽，所述旋輪16也可不需要開槽41 ；
對稱夾持系統(tǒng)2，其上對稱設置有2個向內(nèi)彎曲的夾持臂21，該夾持臂21由單獨的驅(qū)動裝置控制張開/閉合，所述2個旋輪總成I均朝向夾持臂21閉合方向，且相互對稱的分別通過前端銷軸22鉸接在所述夾持臂21的自由端，所述旋輪16的中心軸線與夾持臂21運動平面垂直，所述2個旋輪總成I上還設置有與對稱夾持系統(tǒng)2的第二連接處，該連接處為鉸接+滑動連接的方式，其保持所述2個旋輪總成I的移動狀態(tài)使所述夾持臂21張開/閉合時，同一旋輪總成I的2個旋輪16中心軸所在的同一平面始終與2個夾持臂21的對稱平面平行；
懸掛系統(tǒng)3，所述對稱夾持系統(tǒng)2柔性連接在懸掛系統(tǒng)3上。
[0044]本實施例中，所述懸掛系統(tǒng)3包括支撐架35、2個懸掛彈簧33、4對連桿34、吊架31，所述2個懸掛彈簧33豎直的安裝于所述支撐架35下方，并橫向排列，該排列方向與所述夾持臂21的對稱平面垂直，懸掛彈簧33底部安裝有I個倒置門形的吊架31，其門形中的兩門柱側面與所述夾持臂21的對稱平面平行，該門柱側面分別鉸接有兩組連桿34，I個側面I組，每組連桿34數(shù)量為2對共4個，鉸接在該側面的兩邊，該連桿34另一端均與所述對稱夾持系統(tǒng)2鉸接，所述吊架31上安裝有一連接件，在所述旋扣器非工作狀態(tài)時的豎直放置狀態(tài)下，所述連接件的頂部與所述對稱夾持系統(tǒng)2底部不接觸，所述連接件穿過所述支撐架35頂部和所述吊架31固定連接，在所述旋扣器工作狀態(tài)時，所述連接件和所述懸掛彈簧33共同作用改變所述吊架31頂部與所述對稱夾持系統(tǒng)2底部的距離，所述懸掛彈簧33的兩端分別與吊架31、支撐架35的接觸處均設置有保護筒，所述懸掛彈簧33放置于該保護筒內(nèi)，所述對稱夾持系統(tǒng)2的后端連接于支撐架35上并被該連接處限位于能夠上下前后在固定范圍距離內(nèi)移動。
[0045]如圖3、4，本實施例中，所述對稱夾持系統(tǒng)2還包括旋扣器支座，所述夾持臂21中部通過中銷軸23鉸接于該支座上，末端被所述單獨的驅(qū)動裝置連接，所述旋扣器支座后端關于夾持臂21的對稱平面對稱設置有腰型孔27a，其數(shù)量為4個，分為上下兩層設置，分別為旋扣器支座上下兩端面的延伸，所述支撐架35為豎向設置的長條形支撐架35，其上的一側豎直等間距設置有3個反扭凸起43，其上設置有通孔，所述支撐架35兩側固定安裝有反扭矩桿36，其數(shù)量為2根，所述反扭矩桿36固定穿設于所述通孔中，所述反扭矩桿36還穿設于所述腰型孔27a內(nèi)，使所述對稱夾持系統(tǒng)2能夠上下前后在固定范圍距離內(nèi)移動。
[0046]如圖5,本實施例中，所述懸掛系統(tǒng)3還包括2個導向桿32,所述連接件為導向桿32，所述懸掛彈簧33安裝于所述支撐架35的安裝處設置有通孔，該通孔周圍設置有一托盤，所述懸掛彈簧33放置于所述托盤內(nèi)，所述連接件為所述導向桿32，該2個導向桿32分別穿過該通孔固定連接于2個吊架31上，導向桿32穿過支撐架35處周圍設置有內(nèi)保護筒，所述懸掛彈簧33放置在所述內(nèi)保護筒與所述保護筒之間。
[0047]如圖3、4，本實施例中，所述單獨的驅(qū)動裝置為油缸25，其橫向設置于所述旋扣器支撐座27內(nèi)，設置方向與所述夾持臂21的對稱平面垂直，其兩端分別通過油缸銷軸24鉸接于所述的2個夾持臂21的末端。
[0048]本實施例中，所述旋扣器支撐座27頂部關于夾持臂21的對稱平面對稱設置有2個鉸接板20，其上均設置有通孔，該通孔與所述吊架31兩側鉸接的連桿34的另一端鉸接。
[0049]本實施例中，所述對稱夾持系統(tǒng)2還包括對稱連桿28、平行連桿26，其均與所述旋輪總成I連接，該連接處為所述第二連接處，實現(xiàn)所述鉸接+滑動連接的方式；
所述平行連桿26為2根對稱設置于所述旋扣器支撐座27頂部的連桿，其一端均鉸接于所述旋扣器支撐座27頂部的固定板44上，2個鉸接處關于所述夾持臂21的對稱平面對稱，另一端分別鉸接在2個旋輪總成I的相同位置上；
所述對稱連桿28為2根對稱設置于所述旋扣器支撐座27底部的連桿，其一端均鉸接于所述旋扣器支撐座27頂部的同一處，該處中心被所述夾持臂21的對稱平面穿過，所述旋扣器支撐座27上的該處設置有一連桿滑槽2a，其長度方向位于所述夾持臂21的對稱平面內(nèi)，所述2根對稱連桿28通過一連桿銷軸29與該連桿滑槽2a鉸接，該連桿銷軸29能夠沿該連桿滑槽2a在所述對稱夾持系統(tǒng)2前后端方向上滑動，所述對稱連桿28的另一端分別鉸接在2個旋輪總成I的相同位置上，該位置和對應的平行連桿26鉸接在旋輪總成I上的位置同軸，該2條軸線均與旋輪16中心軸平行；
所述平行連桿26、對稱連桿28的位置能夠互換，保證一個在旋扣器支撐座27頂部，一個在底部即可，所述連桿滑槽2a與對稱連桿28始終配套使用。
[0050]如圖2、12,本實施例中，所述旋輪總成I還包括箱體12,所述旋輪16安裝于該箱體12內(nèi)，單個的箱體12上設置有2個與所述夾持臂21鉸接的第一銷軸孔12a，該2個第一銷軸孔12a同軸，其軸向和旋輪16的中心軸平行，所述單個的夾持臂21為2塊鋼板平行設置而成，其兩端通過所述前端銷軸22、油缸銷軸24固定，也通過該2個銷軸分別和油缸25、箱體12鉸接，箱體12上還設置有和與所述平行連桿26、對稱連桿28鉸接的第二銷軸孔26a，所述箱體12為兩層，包括上、下兩塊鋼板，每層的第一銷軸孔12a、第二銷軸孔26a均為I個，單個旋輪總成I上2個旋輪16的中心軸距離所述第一銷軸孔12a的距離相同，單個旋輪總成I上2個所述旋輪16側壁均支出所述箱體12，支出端為箱體12上遠離所述第一銷軸孔12a的一端，2個旋輪總成I中的旋輪16通過4處所述旋輪16支出的側壁夾持所述與旋輪16中心軸平行的管子，所述旋輪16與所述上、下兩塊鋼板間通過軸承15、軸承座14連接，旋輪16的兩端套設在軸承15內(nèi)，軸承15通過軸承座14固定在所述箱體12的上、下兩塊鋼板上；
所述旋輪總成I還包括4個馬達11，其分別通過4個馬達支撐座13安裝于所述箱體12的上部的鋼板上，位于軸承座14之上，其通過傳動軸17與旋輪16連接，驅(qū)動對應的旋輪16轉(zhuǎn)動，所述軸承15周圍、軸承座14周圍還設置有保持其各部件間密封連接的密封件18，所述箱體12的上、下兩塊鋼板之間通過環(huán)形的鋼板連接，該環(huán)形鋼板同時起到旋輪16安裝后，對未支出箱體12的旋輪16進行保護的作用，環(huán)形鋼板不覆蓋箱體12上遠離所述第一銷軸孔12a的一方，其空出的開口供所述旋輪16支出。
[0051]所述對稱夾持系統(tǒng)的連桿方式不僅限于所述實施例1、實施例2中的的具體的連桿方式，其他的能夠維持對稱夾持姿態(tài)的四旋輪對夾管子的布局的連桿方式均在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
[0052]本發(fā)明旋扣器工作過程:
A、旋合管子
1、將待旋合的兩根豎直放置管子的公螺紋和母螺紋接頭部分中心線大致對齊、接觸，下端管子固定；
2、此時將旋扣器油缸25有桿腔進油，從而對稱驅(qū)動兩邊夾持臂21，分別帶動安裝在夾持臂21另一端的旋輪總成1，兩邊的夾持臂21同時張開至一定的角度，且旋輪16姿態(tài)維持不變只做平動，如圖6、7所示；
3、將旋扣器移動至工位，即旋扣器四旋輪16的夾持中心和上段管子中心重合；
4、旋扣器油缸25無桿腔進油，從而對稱驅(qū)動兩邊夾持臂21，分別帶動旋輪總成1，使得四旋輪16與上端管子夾緊，維持油缸25無桿腔的壓力達到一定的設計壓力，如圖8、9 ；
5、啟動馬達11,馬達11帶動旋輪16旋轉(zhuǎn),旋輪16驅(qū)動上端管子旋緊,如圖10所示；
6、旋緊完成后，旋扣器油缸25有桿腔進油，打開夾持臂21、旋輪總成1，松開管子。
[0053]B、旋開管子
1、此時將旋扣器油缸25有桿腔進油，從而對稱驅(qū)動兩邊夾持臂21，分別帶動安裝在夾持臂21另一端的旋輪總成1，兩邊的夾持臂21同時張開至一定的角度，且旋輪16姿態(tài)維持不變只做平動，如圖6、7所示；
2、將旋扣器移動至工位，即旋扣器四旋輪16的夾持中心和上段管子中心重合；
3、旋扣器油缸25無桿腔進油，從而對稱驅(qū)動夾持臂21，分別帶動旋輪總成1，使得四旋輪16與上端管子夾緊，并保持壓力，如圖8、9 ；
4、啟動馬達11反轉(zhuǎn)，馬達11帶動旋輪16旋轉(zhuǎn),旋輪16驅(qū)動上端管子旋開,如圖10所示； 5、旋開完成后，旋扣器油缸25有桿腔進油，打開夾持臂21，旋輪總成1，松開管子。
【權利要求】
1.一種新型旋扣器，其包括: 旋輪總成，其數(shù)量為2個，單個的旋輪總成上設置有2個相互平行且能夠繞自身中心軸旋轉(zhuǎn)的旋輪，2個旋輪總成能夠相互配合夾持管子，該管子與旋輪中心軸平行； 對稱夾持系統(tǒng)，其為對稱的連桿機構，單個的所述旋輪總成上設置有至少2個與對稱夾持系統(tǒng)的鉸接處，所述為對稱連桿機構的對稱夾持系統(tǒng)使所述2個旋輪總成向所述對稱夾持系統(tǒng)的對稱平面移動過程中，同一旋輪總成的2個旋輪中心軸所在的同一平面始終與所述對稱平面平行； 懸掛系統(tǒng)，所述對稱夾持系統(tǒng)柔性連接在懸掛系統(tǒng)上。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種新型旋扣器，其特征在于，所述對稱夾持系統(tǒng)上對稱設置有2個向內(nèi)彎曲的夾持臂，該夾持臂由單獨的驅(qū)動裝置控制張開/閉合，所述2個旋輪總成均朝向夾持臂閉合方向，且相互對稱的分別鉸接在所述夾持臂的自由端，所述2個夾持臂的對稱平面與所述對稱夾持系統(tǒng)的對稱平面為同一平面。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種新型旋扣器，其特征在于，所述懸掛系統(tǒng)包括支撐架、懸掛彈簧、連桿、吊架，所述柔性連接為: 所述懸掛彈簧安裝于所述支撐架上，懸掛彈簧頂部安裝有吊架，該吊架兩側分別鉸接有連桿，其總數(shù)至少3組，該連桿另一端均與所述對稱夾持系統(tǒng)鉸接，所述吊架下方安裝有一連接件，所述連接件穿過所述支撐架頂部和所述吊架固定連接，在所述旋扣器工作狀態(tài)時，所述連接件和所述懸掛彈簧共同作用改變所述吊架底部與所述對稱夾持系統(tǒng)頂部的距離，所述懸掛彈簧的兩端分別與吊架、支撐架的接觸處均設置有保護筒，所述懸掛彈簧放置于該保護筒內(nèi)，所述對稱夾持系統(tǒng)的后端連接于支撐架上并被該連接處限位于能夠上下前后在固定范圍距離內(nèi)移動。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種新型旋扣器，其特征在于，所述對稱夾持系統(tǒng)還包括旋扣器支座，所述夾持臂中部鉸接于該支座上，末端被所述單獨的驅(qū)動裝置連接，所述旋扣器支座后端關于夾持臂的對稱平面對稱設置有腰型孔，所述支撐架上固定安裝有反扭矩桿，其穿設于所述腰型孔內(nèi)，使所述對稱夾持系統(tǒng)能夠上下前后在固定范圍距離內(nèi)移動。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種新型旋扣器，其特征在于，所述懸掛系統(tǒng)還包括導向桿，所述懸掛彈簧安裝于所述支撐架的安裝處設置有通孔，所述連接件為導向桿，該導向桿穿過該通孔固定連接于所述吊架上。
6.根據(jù)權利要求4所述的一種新型旋扣器，其特征在于，所述單獨的驅(qū)動裝置為油缸，其橫向設置于所述旋扣器支撐座內(nèi)，設置方向與所述夾持臂的對稱平面垂直，其兩端分別鉸接于所述的2個夾持臂的末端。
7.根據(jù)權利要求4所述的一種新型旋扣器，其特征在于，所述旋扣器支撐座頂部關于夾持臂的對稱平面對稱設置有2個鉸接板，其上均設置有通孔，該通孔與所述吊架兩側鉸接的所述連桿的另一端鉸接。
8.根據(jù)權利要求4所述的一種新型旋扣器，其特征在于，所述對稱夾持系統(tǒng)還包括對稱連桿、平行連桿，其均與所述旋輪總成連接； 所述平行連桿為2根對稱設置于所述旋扣器支撐座頂部的連桿，其一端均鉸接于所述旋扣器支撐座頂部，鉸接處關于所述夾持臂的對稱平面對稱，另一端分別鉸接在2個旋輪總成的相同位置上； 所述對稱連桿為2根對稱設置于所述旋扣器支撐座底部的連桿，其一端均鉸接于所述旋扣器支撐座頂部的同一處，該處中心被所述夾持臂的對稱平面穿過，所述旋扣器支撐座上的該處設置有一滑槽，其長度方向位于所述夾持臂的對稱平面內(nèi)，所述2根對稱連桿通過一連桿銷軸與該滑槽鉸接，該連桿銷軸能夠沿該滑槽在所述對稱夾持系統(tǒng)前后端方向上滑動，所述對稱連桿的另一端分別鉸接在2個旋輪總成的相同位置上，該位置和對應的平行連桿鉸接在旋輪總成上的位置同軸，該2條軸線均與旋輪中心軸平行。
9.根據(jù)權利要求8所述的一種新型旋扣器，其特征在于，所述旋輪總成還包括箱體，所述旋輪安裝于該箱體內(nèi)，該箱體上設置有與所述夾持臂鉸接的第一銷軸孔，和與所述平行連桿、對稱連桿鉸接的第二銷軸孔，單個旋輪總成上2個旋輪的中心軸距離所述第一銷軸孔的距離相同，單個旋輪總成上2個所述旋輪側壁均支出所述箱體，支出端為箱體上遠離所述第一銷軸孔的一端，2個旋輪總成中的旋輪通過4處所述旋輪支出的側壁夾持所述與旋輪中心軸平行的管子。
10.根據(jù)權利要求9所述的一種新型旋扣器，其特征在于，所述旋輪總成還包括4個馬達，其分別安裝于所述箱體上，位于所述旋輪的上端，通過傳動軸與旋輪連接，驅(qū)動對應的旋輪轉(zhuǎn)動，所述旋輪的中心軸線與夾持臂運動平面垂直。
【文檔編號】E21B19/16GK104141462SQ201410375228
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年7月31日 優(yōu)先權日:2014年7月31日
【發(fā)明者】師為強, 王昌榮 申請人:四川宏華石油設備有限公司