专利名称：液压动力钳组合内曲面滚子爬坡卡紧机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及油田采油工程中，上卸油井管柱螺纹的一种液压动力钳，特别是开口型液压动力钳钳头夹持管柱的卡紧机构。
现有液压动力钳内曲面滚子爬坡卡紧机构，是由四块形状完全相同的内曲面坡板，布置在开口齿轮内侧以X-Y坐标轴对称的位置上，两只形状完全相同的颚板总成，以相同的滚子相对于坡板的坡面滚动爬坡，实现正反向夹紧管子上卸螺纹，滚子爬坡被限制在左右一个坡板内，约±60度的范围，要满足四种管径卡紧时，卡每种管径都要更换零部件才能实现正常卡紧。不仅如此，由于坡板内曲面是单一的，适用于每种管径的工作区很窄，大小兼顾的结果，每种管径的工作可靠性都会受到影响，特别是对其中的小管径，容易出现卡死松不开或卡不住管子而打滑的现象。每适应一种管径都更换零部件，零件种类多，生产成本高。使用中常更换零件，给操作、维修、管理都带来许多不便，尤其是卡紧可靠性欠佳，会使动力钳性能质量难以保证。现有国内外开口型内曲面滚子爬坡卡紧的动力钳，其结构都是这样，即是专利号为88214018·3，专利名称为“一种开口型动力钳夹紧机构”的动力钳，也只限于卡两种管径不更换零部件。
本发明的目的在于提供一种组合内曲面滚子爬坡卡紧机构，实现卡紧四种管径不更换任何零部件，且卡每种管径都有专门的相应工作坡面，保证了每种管径的最佳卡紧性能，避免了动力钳因结构上的不合理可能出现卡死退不开或卡不着管子而打滑的现象发生。
本发明是通过下述方法来实现的固定在开口齿轮内侧的四块组合内曲面坡板，只以Y轴(即纵坐标轴)对称，每块坡板的内曲坡面由中部坡面和两侧坡面三片组合而成，无论中部坡面或两侧坡面均分成两段，每段专供一种管径卡紧，两段坡面由一过渡小圆弧面联接。形状不相同的两只颚板中，一只中部带一个滚子，沿坡板的中部坡面滚动爬坡，从一个坡板可越过开口齿轮的开口部位或与开口相对的空缺部位，进到下一只坡板的坡面继续滚动爬坡。另一只颚板带两只滚子，沿坡板的两侧坡面滚动爬坡，也是从一个坡板可越过开口齿轮与开口相对的空缺部位或开口部位，进到下一只坡板的坡面继续滚动爬坡，从而将内曲面滚子爬坡范围扩展为±180度。两只颚板中装有互成120度左右的直牙块，牙块牙尖所在平面与四种管径相切的接触线在牙尖所在平面范围内。上卸扣转向控制是在开口齿轮与开口方位垂直的Y轴线上，设置一个挡销，在与颚板架外花键相联的制动片上，设置两只端部有缺口的旋钮轴，用以控制开口齿轮与颚板架作相对转动的转向与范围。当两只旋钮轴缺口同朝一侧时，在这侧，开口齿轮相对于颚板架最大可转过180度，即颚板滚子在这一侧滚动爬坡最大可达180度。反之，将旋钮轴的缺口都转向另一侧，则在这侧，开口齿轮相对于颚板架最大也可转过180度，即颚板滚子在另一侧滚动爬坡最大也可达180度。颚板架上有调距螺孔，调距螺孔内有调距螺钉，调距螺钉使得颚板总成在越过开口齿轮开口时，不会从开口处掉出或卡在开口处，卡最大、次大管径时，调距螺钉装在靠外螺孔中，工作时，颚板总成不越过开口齿轮开口处。卡最小、次小管径时，调距螺钉装在靠里螺孔中，工作时，颚板总成要越过开口齿轮开口处，由于调距螺钉的限制，颚板总成不会在过开口时被卡受阻。在开口齿轮与开口相对的后部设有过桥块，使颚板滚子从一只坡板顺利过渡到下一只坡板。
附图给出了本发明的一个实施例。
图1为液压动力钳组合内曲面滚子爬坡卡紧机构示意图；图2为图1的A-A剖视图；图3为两颚板总成示意图；图4为图3的B-B剖视图；图5为坡板的组合内曲面示意图；图6为图5的C-C视图；图7为图5的D-D视图；图8为正反向转向控制示意图；图9为图8的E-E剖视图；图10为本发明工作示意图。
下面结合附图详细描述
具体实施例方式如图1所示，固定在开口齿轮2内侧的组合内曲面坡板1、4、9、11，其中坡板1、4完全相同，以Y坐标轴对称，坡板9、11完全相同，也以Y坐标轴对称。颚板架6中装有颚板总成3及颚板总成10，颚板架6上有四个调距螺孔41，并配有两个调距螺钉5，用以防止颚板总成向外掉出。卡最大、次大管径时，调距螺钉装在靠外的螺孔中，工作时，颚板总成不越过开口齿轮开口处。卡最小、次小管径时，调距螺钉装在靠里的螺孔中，工作时，颚板总成要越过开口齿轮开口处。颚板架6中部装有带弹簧的挡销7，用以防止颚板总成从开口齿轮2中心孔掉出。在开口齿轮2内侧装有过桥块8，用以支持颚板总成3或10从一个坡板坡面过渡到下一个坡板坡面。
如图2所示，开口齿轮由开口齿轮下盖12、齿轮圈13及开口齿轮上盖14组成。将开口齿轮分解成下盖12与齿轮圈13，不仅可以大大减少加工切削量，降低生产成本，而且便于提高下盖12的硬度，使开口齿轮总成的抗外撑力大大加强。颚板架6的端部有外花键16，与制动片的内花键相联接，制动片相对于壳体有一定的制动力矩存在，启动时，颚板架连同颚板总成相对开口齿轮产生相对运动，使颚板上的滚子相对于坡板坡面滚动爬坡。开口齿轮上盖14在与开口垂直的Y轴线上，装有一只控制转向的挡销15，控制颚板滚子相对于坡板坡面滚动爬坡不得超过规定限度。反转复位后，不再爬坡。
如图3所示，颚板39、40上各固定有互成180-α约120度的两只牙块17，牙尖所在平面与适应范围内最小管径的切点A1、A2及适应范围内最大管径的切点B1、B2均在牙尖所在平面范围内。
如图4所示，颚板39上有单滚子19，滚子通过滚子轴20与颚板39相联，且颚板39在滚子两侧带有两个凹槽18，该凹槽为坡板1、4两侧坡面的活动空间；颚板40上有双滚子23，通过滚子轴22与颚板40相联，且颚板40在双滚子之间带有一个凹槽21，该凹槽为坡板9、11中部坡面的活动空间。
如图5、图6、图7所示，完全相同的组合内曲面坡板1、4，以Y轴线对称紧靠固定于齿轮圈内侧，完全相同的组合内曲面坡板9、11，也以Y轴线对称紧靠固定于齿轮圈内侧。组合内曲面坡板1、4、9、11中的内曲面25、24、30、31构成中部坡面轨道；内曲面29、28、26、27构成两侧坡面轨道。每个组合内曲面坡板由三片坡板组合而成，各内曲面25、24、30、31、29、28、26、27均为近似偏心圆弧面，相临两偏心圆弧面之间由一过渡小圆弧面联接。
组合内曲面坡板1、4上的内曲面25、24、26、27母线的纵横坐标值，旋转180度后，分别与组合内曲面坡板9、11上的内曲面29、28、30、31母线的纵横坐标值一一对应重合。坐标值由专门的计算方法求得，使得无论单滚子或双滚子工作在相对任一内曲面时，对管径表面产生的切向旋转力与正压卡紧力之比接近于一个常数，保持了动力钳卡紧性能的稳定性、可靠性。
如图8、图9所示，制动片35上有内花键37与颚板架6上的外花键16相联。制动片35与动力钳钳头盖板之间有一定的制动力矩存在，启动时，借助于这个制动力矩，使得开口齿轮2与颚板架6之间产生相对运动，颚板上的滚子相对于坡板坡面滚动爬坡。制动片35的Y轴线上，装有两个完全相同的旋钮轴32、38，旋钮轴的端部设置有缺口34，启动时，开口齿轮上盖14上的挡销15端部，自制动片35中33位置，可绕圆弧凹槽36移动，当两旋钮轴的缺口34均朝向右侧时，由于制动片35与动力钳钳头盖之间的制动力矩的作用，开口齿轮转动，制动片35连同颚板架6暂时不动，此时开口齿轮上盖14上的挡销15可以从制动片上33的位置沿圆弧凹槽36从右边最大可转到旋钮轴38的中心位置，即开口齿轮2与颚板架6之间最大可相对转动180度，然后一同转动，在这180度区间，可完成四种管柱螺纹的卸扣操作。反之，拧动两只旋钮轴32、38上的旋钮39，将两旋钮轴32、38转过180度，即端部缺口都向左，此时开口齿轮上盖14上的挡销15从制动片上33的位置沿圆弧凹槽36从左边最大可转到旋钮轴38的中心位置，即开口齿轮2与颚板架6之间最大可相对转动180度，然后一同转动，在这180度区间，可完成四种管柱螺纹的上扣操作。上扣或卸扣操作完毕，反转复位，开口齿轮2与颚板架6对齐缺口一同旋转，颚板滚子不再反向爬坡，保证管柱顺利进出钳口。
如图10所示，由组合内曲面坡板1、4、9、11中的内曲面25、24、30、31构成中部坡面轨道，颚板39上的单滚子19自Y轴上的A点起，沿此中部坡面轨道滚动爬坡，使牙块17依次可接触最大、次大、次小、最小四种管径42；由组合内曲面坡板1、4、9、11中的内曲面29、28、26、27构成两侧坡面轨道，颚板40上的双滚子23自Y轴上的B点起，沿此两侧坡面轨道滚动爬坡，使牙块17依次可接触最大、次大、次小、最小四种管径42，从而完成对四种管径卡紧上卸螺纹而不更换任何零部件。
本发明的实施，将实现开口型动力钳卡紧最常用的四种管径不更换任何零部件，给制造、使用、维修、管理带来极大方便，不仅降低生产成本，减少维修费用，而且对改善动力钳的性能，增强其稳定性、可靠性有显著效果。
权利要求
1.液压动力钳组合内曲面滚子爬坡卡紧机构含有开口齿轮下盖12，齿轮圈13，开口齿轮上盖14，组合内曲面坡板1、4、9、11，颚板架6，颚板39、40，滚子19、23，滚子轴20、22，牙块17，制动片35，旋钮轴32、38，其特征在于固定在开口齿轮2内侧的组合内曲面坡板1、4、9、11中的内曲面25、24、30、31构成中部坡面轨道，内曲面29、28、26、27构成两侧坡面轨道，组合内曲面坡板1、4上的内曲面25、24、26、27母线的纵横坐标值旋转180度后，分别与组合内曲面坡板9、11上的内曲面29、28、30、31母线的纵横坐标值一一对应重合，颚板39上有单滚子19，通过滚子轴20与颚板39相联，且颚板39在滚子两侧带有两个凹槽18，颚板40上有双滚子23，通过滚子轴22与颚板40相联，且颚板40在两滚子之间带有一个凹槽21。每个组合内曲面坡板由三片坡板组合而成，各内曲面25、24、30、31、29、28、26、27均为近似偏心圆弧面，相临两偏心圆弧面之间由一过渡小圆弧面联接。
2.如权利要求1所述的液压动力钳组合内曲面滚子爬坡卡紧机构，其特征在于颚板架6上有四个调距螺孔41，并配有两个调距螺钉5，颚板架6中部装有带弹簧的挡销7。
3.如权利要求1所述的液压动力钳组合内曲面滚子爬坡卡紧机构，其特征在于开口齿轮2内侧装有过桥块8。
4.如权利要求1所述的液压动力钳组合内曲面滚子爬坡卡紧机构，其特征在于与颚板架6相联的制动片35的Y轴线上，装有两个完全相同的旋钮轴32、38，旋钮轴的端部设置有缺口34。
5.如权利要求1所述的液压动力钳组合内曲面滚子爬坡卡紧机构，其特征在于开口齿轮2由开口齿轮下盖12、齿轮圈13及开口齿轮上盖14组成。
6.如权利要求1所述的液压动力钳组合内曲面滚子爬坡卡紧机构，其特征在于开口齿轮上盖14在与开口垂直的Y轴上装有一只控制转向的挡销15。
全文摘要
本发明提供了一种开口型动力钳钳头卡紧机构,该结构主要由组合内曲面坡板、带单滚子和带双滚子的颚板总成、颚板架及带两个方向控制旋钮轴的制动片机构构成。带单滚子的颚板总成,滚子沿坡板的中部坡面轨道滚动,带双滚子的颚板总成,其滚子沿坡板的两侧坡面轨道滚动,颚板总成能跨越开口齿轮开口部位进到下一个坡板工作。实现卡紧四种最常用管径不更换任何零部件。本发明的实施,能显著提高产品技术性能,增强工作可靠性,降低生产成本。
文档编号E21B19/00GK1210933SQ9811776
公开日1999年3月17日 申请日期1998年9月10日 优先权日1998年4月28日
发明者傅永森 申请人:傅永森