[实用新型]一种铰链杠杆式双自锁钻杆卡钳

说明书

技术领域

本实用新型属于一种石油钻井设备，特别涉及石油钻机在移运、排放钻杆设备中的夹持装置。

背景技术

当前，陆地石油钻机的移运、排放钻杆作业基本依靠人力手工作业完成。因此，该项作业强度大、环境差、风险高、效率低，是减少起下钻时间，提高作业效率的主要障碍。国内至今尚未出现实用的钻杆移运、排放机械必须具备的钻杆夹持装置。目前国外已有成套的钻杆运输、排放系统，与其配套的夹持装置或机械手因功能不同种类、型号较多，规格各异，但因其结构复杂、体积庞大、价格昂贵，大多仅能与海洋钻机配套，尚不宜配套国内陆地钻机。

发明内容

本实用新型铰链杠杆式双自锁钻杆卡钳解决的技术问题是：设计一种适合与当前国内各型陆地钻机的钻杆排放、移运设备配套，结构简单、安装方便、维护容易、成本低廉的轻型石油钻杆夹持装置。

为实现上述目的，本实用新型的解决方案是：

一种铰链杠杆式双自锁钻杆卡钳，所述装置由气缸、安装支架、死钳、活钳、梳状连杆、梳状推杆、配重、活动卡瓦及复位、除污润滑机构等组成；死钳与在其外侧圆弧焊接的Π型支架组成卡钳本体，在其内侧圆弧各自相距90°处的燕尾槽内安装有一对活动卡瓦；活钳梳状杠杆中部的回转支承孔通过销轴与死钳上的梳状耳板上的轴孔相铰接，形成杠杆支点；在活钳上与死钳相对应部位的燕尾槽内也安装有活动卡瓦，在活钳的另一端轴孔则通过梳状连杆销轴与梳状连杆铰接；梳状连杆的另一端轴孔通过轴销分别与梳状推杆两端的轴孔铰接；位于梳状推杆中心的耳板通过轴销与在安装支架上的气缸活塞杆端头相铰接，在气缸活塞杆的伸出、收缩作用下，梳状推杆推拉梳状连杆，进而使活钳绕回转轴孔的支点产生闭合和开放的动作。

采用四连杆铰链杠杆式夹持机构设计。该机构由死钳、一对活钳、一对梳状连杆、梳状推杆、梳状推杆导向杆和相应轴销等组成；该四连杆铰链杠杆式夹持机构的特点是结构简单、能产生较大的夹紧力，可夹持较大重量的钻杆，活钳可在死点位置上自锁不被打开，夹持可靠安全；

采用活动卡瓦与燕尾槽的配合面为楔形(或锥形)设计。活动卡瓦被安装在燕尾槽内，它们间的配合面与卡钳中心线存在一楔(锥)形夹角，它能起三个作用，一是压缩活动卡瓦与钻杆之间的间隙，补偿钻杆管径可能出现的下偏差；二是增加活动卡瓦与钻杆之间夹紧力，提高卡钳的卡持力；三是当斜面夹角小于7-5°时，活动卡瓦能在燕尾槽内产生自锁。

将活动卡瓦与钻杆之间的夹持面设计成带锯齿的半径略大于钻杆名义尺寸的圆弧面，以加大活动卡瓦与钻杆之间的摩擦系数，能以较小的夹紧力获得较大的卡持力；

在活动卡瓦的上下两端各安装有1条弹性摩擦材料制成的带有圆弧面的条状块，圆弧面比卡瓦本体的锯齿状圆弧面稍突出；其作用是在钻杆管径出现较大下偏差时，由摩擦块先夹住钻杆提供初始摩擦力。

活动卡瓦的设计使夹钳既能卡持额定载荷内不同管径的立根，当除去活动卡瓦后可依靠活钳直接夹(圈)住钻具而不承受钻具重量。

除污润滑机构的设计使活动卡瓦和燕尾槽能通过油管输入高压空气或清水进行吹除除污，亦能补充润滑脂；

配重机构的设计可使卡钳在非夹持状态时，其中心线与水平面保持基本垂直。

本实用新型与现有技术相比的有益效果可以是：

(1)在起下钻作业中能夹持(或卡持)垂直状态的一根立根，并能在允许载荷内将其提起；

(2)对于超过一立根重量的钻具(如钻铤)仍需夹(圈)住，装置能在钻具上活动，不需承重；

(3)在钻杆管径制造公差范围内装置应能可靠夹(卡)持；

(4)当装置处于钻杆夹(卡)持状态时，一旦出现动力中断后仍能可靠维持夹(卡)持功能；

(5)装置能自行清除钻井液对装置活动机件的污染并润滑，以保证机构功能正常；

(6)在非夹持状态时，装置的中心线能与水平面保持基本垂直。

附图说明

图1是本实用新型的总体结构原理主视图。

图2是本实用新型的总体结构原理俯视图。

图3是本实用新型的卡钳放开状态示意图。

图4—1和图4—2是本实用新型的活动卡瓦与复位、除污润滑装置局部放大示意图。

标号说明

1.气缸                           16.梳状推杆导向杆与导向孔

2.气缸安装板                     17.活钳回转轴孔与销轴

3.卡钳安装支架                   18.燕尾槽盖板