[发明专利]回转式变径油管夹紧装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种油管夹紧装置，尤其是回转式变径油管夹紧装置。

背景技术

油管夹紧装置是在油气田井口作业中使用的夹紧油管的器具，目前，一般的油管夹紧装置采用液压驱动，称之为液压式油管夹紧器，当起下油管时，液压式油管夹紧器能很好地实现夹紧油管；液压式油管夹紧器由壳体、液压缸、卡瓦总成、侧门、侧门螺栓、油口接头构成，液压式油管夹紧器还包括密封机构；液压式油管夹紧器为左右对称结构，即其左侧结构与右侧结构的规格结构相同并且对称；其壳体的中心为圆形结构的主通孔，壳体上有两个法兰结构，即壳体的主通孔两端分别固定连接法兰结构，法兰结构的中心线与主通孔的中心线在同一直线上，壳体有两个侧通孔，两个侧通孔分别与主通孔相通，一个侧通孔位于主通孔一侧，另一个侧通孔位于主通孔另一侧，两个侧通孔的中心线在同一直线上并与主通孔的中心线垂直相交；液压缸包括缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、丝杆、缸筒螺栓及密封装置，活塞杆固定连接于活塞的一侧，活塞杆的外端为公扣结构，其顶为平面，称之为顶平面，顶平面与活塞的中心线垂直，与顶平面相连的两侧面为平面即侧平面，其两侧平面分别与顶平面垂直，且相互平行，其分别到活塞的中心线的垂直距离相等，侧平面与活塞杆主体之间有凹槽结构相连，凹槽结构两端敞口，其槽底面与侧平面平行，其两槽侧面相互平行，并且与槽底面垂直，槽侧面与活塞杆的顶平面平行，活塞杆上有连接丝杆的盲孔，连接丝杆的盲孔与活塞的中心通孔相通连，连接丝杆的盲孔与活塞的中心通孔及活塞杆、活塞的中心线在同一直线上，活塞的中心通孔及连接在一起的连接丝杆的盲孔内有内螺纹，丝杆包括本体和台阶，本体为圆形杆，本体的中间周壁向外凸出圆环形的台阶，其台阶把丝杆本体分出前段和后段，前段的外径小于后段的外径，本体的前段上有公螺纹。卡瓦总成包括卡瓦座、卡瓦牙，卡瓦座上有母扣结构，母扣结构为凸形槽，其由内槽和外槽构成，即卡瓦座的座体的外侧有凸形槽，横向穿通座体，其槽底面为平面，凸形槽包括内槽和外槽，其内槽的宽度大于外槽的宽度，外槽的两槽侧面之间的垂直距离与活塞杆的外端的公扣结构的顶部的两凹槽结构的两槽底面之间的垂直距离相同，其活塞杆的外端的公扣结构的凹槽结构槽底面的宽度与卡瓦座的母扣结构的外槽的槽侧面的宽度相同，活塞杆的外端的公扣结构顶平面至凹槽结构的与顶平面相邻的槽侧面的垂直距离与卡瓦座的母扣结构的内槽的深度相同，活塞杆的外端的公扣结构的两侧平面之间的垂直距离与卡瓦座的母扣结构的凸形槽的内槽的两槽侧面之间的垂直距离相等；卡瓦座与卡瓦牙相互连接，卡瓦座与卡瓦牙之间采用直接固定连接结构或采用通过圆柱头的定位螺钉固定连接结构，当卡瓦座与卡瓦牙之间采用直接固定连接结构时，卡瓦座与卡瓦牙之间不通过其它构件，卡瓦座与卡瓦牙相互直接固定连接，卡瓦总成为一个整体；当卡瓦座与卡瓦牙之间采用通过圆柱头的定位螺钉固定连接结构时，卡瓦总成包括还包括圆柱头的定位螺钉，圆柱头的定位螺钉的后端有外螺纹；卡瓦座有内圆弧形结构，内圆弧形结构与母扣结构分别位于卡瓦座的座体的内、外侧，内圆弧形结构上有圆形连接孔，其卡瓦座的圆形连接孔的中心线与卡瓦座的中心线在同一直线上，并且与卡瓦座的母扣结构的凸形槽的槽底面垂直，卡瓦座上有两个圆柱头的定位螺钉孔，两个圆柱头的定位螺钉孔分别位于圆形连接孔的两侧并且分别与圆形连接孔相通，两个圆柱头的定位螺钉孔的中心线在一条直线上，其中心线与圆形连接孔的中心线垂直相交，圆柱头的定位螺钉孔内有内螺纹；卡瓦牙为圆弧形片，其卡瓦牙有内、外两个壁周面，一个壁面为内圆弧形周面，称之为内壁周面，另一个壁周面为外圆弧形周面，称之为外壁周面，其内壁周面上有锁紧齿结构，外壁周面上向外凸出圆形连接栓，锁紧齿结构与圆形连接栓分别位于卡瓦牙本体的内、外侧，圆形连接栓的中心线与卡瓦牙的中心线在一条直线上，圆形连接栓的外端有环形固定凹槽，圆形连接栓的外径及长度与圆形连接孔的内径及深度对应相同，这样其卡瓦牙的圆形连接栓插进其卡瓦座的圆形连接孔中相吻合，卡瓦牙的外壁周面与卡瓦座的内圆弧形结构的内壁周面相靠连，卡瓦座上的两个圆柱头的定位螺钉孔内分别插进圆柱头的定位螺钉，使圆柱头的定位螺钉的后端的外螺纹与圆柱头的定位螺钉孔的内螺纹之间旋合连接，圆柱头的定位螺钉的前端伸进圆形连接栓的环形固定凹槽内与圆形连接栓的环形固定凹槽连接，使两圆柱头的定位螺钉夹紧并卡住圆形连接栓，从而固定锁紧圆形连接栓，这样，活塞杆套进侧门中间的孔内，活塞杆的公扣结构插进卡瓦座上的母扣结构内且相互吻合，活塞及活塞杆套入缸筒内，丝杆的本体的前段上的公螺纹与活塞的中心通孔及连接在一起的活塞杆的连接丝杆的盲孔内的内螺纹旋合连接，缸盖密封套连丝杆的本体的后段，液压缸的密封装置包括缸盖与丝杆的本体的后段之间的密封及缸盖与缸筒之间的密封和侧门与缸筒之间的密封、活塞杆与侧门之间的密封，活塞杆与侧门之间的密封分为两部分，一部分是密封井压，一部分是密封液控产生的油压，两次密封机构位于这两部门之间，为使该处的密封十分可靠，有多重结构的密封圈，以及中间O形密封圈的辅助密封；侧门本身由侧门螺栓与壳体连接，侧门位于壳体的侧通孔外侧，缸盖和缸筒通过缸筒螺栓与侧门固定连接在一起，卡瓦总成安装连接于壳体的侧通孔内，侧门与缸筒之间的密封采用Y形密封圈实现双向密封；液压式油管夹紧器的密封机构包括液压缸的密封装置及侧门与壳体之间的密封和油路的密封；壳体的本体内有两个油路孔，其壳体的一油路孔外口位于壳体正面外侧，内口为两个，其分别位于壳体两侧通孔的外侧，油路孔两内口分别与其对应相连的侧门的油路孔口的规格相同、连接位置相对应，其油路孔外口固定连接油口接头；其壳体的另一油路孔外口也位于壳体正面外侧，内口为两个，其分别位于壳体两侧通孔的外侧，油路孔两内口分别与其对应相连的侧门的油路孔口的规格相同、连接位置相对应，其油路孔外口固定连接油口接头；缸盖本体内有一条油路孔，其油路孔从缸盖内侧与缸筒对应相连的周侧上穿进缸盖本体，并从缸盖内侧中间穿出；缸筒有一油路孔，缸盖油路孔的周侧油路孔口与缸筒的油路孔的一油路孔口密封相接，缸盖的油路孔的内侧中间的油路孔口通向缸筒内，其侧门内有两个横穿侧门的油路孔，侧门的一个油路孔的两油路孔口分别与缸筒的油路孔的另一油路孔口及壳体的一油路孔密封相通连，侧门的另一个油路孔与壳体的另一油路孔密封相通连且通向缸筒内；其各部件分别依程序先后安装连接完成，其各油路孔的各接口之间均有橡胶密封圈连接，其形成独立完整密封的油路。油路的密封包括油路孔各接口之间的密封及油口接头与壳体的油路孔外口的密封；液压式油管夹紧器的结构左、右对称，两个卡瓦总成分别相对地位于壳体的左、右侧通孔内，其两个相对的卡瓦总成构成一组卡瓦总成；油口接头密封连接液压系统的液压输油管，当液控系统高压油进入左右缸筒关闭腔时，推动活塞带动左右卡瓦总成沿壳体的侧通孔分别向井口中心移动，实现夹紧油管，当高压油进入左右缸筒开启腔时，推动活塞带动左右卡瓦总成向离开井口中心方向运动，松开油管，卡瓦总成开关由液压系统的液控装置的换向阀控制；但在同一口油气井内安装的一组油管通常是由不同外径规格的油管连接构成，所以在起下油管，使用液压式油管夹紧器夹紧油管时，要根据油管的外径规格不同的需要，使用与其油管的外径规格相适应匹配的不同的内径规格的卡瓦总成，卡瓦总成的内径规格指卡瓦总成的卡瓦牙的内壁周面的内径规格，而一旦液压式油管夹紧器组装完成，其液压式油管夹紧器内装备一组卡瓦总成，其液压式油管夹紧器的卡瓦总成的内径规格就固定不能改变，这样起下油气田井内油管，其液压式油管夹紧器通常就要更换多次卡瓦牙或卡瓦总成，以适应所需夹紧的油管的外径规格的变化，而更换多次卡瓦牙或卡瓦总成过程复杂、麻烦，还会浪费时间，并且反复拆卸液压缸往往会损坏油路的密封，损坏液压式油管夹紧器，产生新的安全隐患。