一种液压大钳及其下钳换向手把
技术领域
本实用新型涉及石油钻井装备技术领域,特别涉及一种用于液压大钳的下钳换向手把。本实用新型还涉及一种液压大钳。
背景技术
在石油钻井施工中,液压大钳具有操作简便、安全、省力等优势,极大地减轻作业强度,被广泛应用于钻杆单根或立柱螺纹的上、卸扣作业。
请参考图1和图2,图1为现有液压大钳的轴侧图;图2为图1的另一轴侧图;图3为图1中夹紧气缸、拨盘和拨盘销的连接结构简图。
现有的液压大钳包括上钳01、下钳02、移送气缸03、夹紧气缸04和操作面板05和液压马达06。
通常情况下,上钳01和下钳02相对设置并通过相对转动完成钻杆的上卸扣作业。上钳01包括制动盘011、刹车带012、浮动体013和上颚板014等部件,当刹车带012刹住制动盘011时,与制动盘011固连为一体的上颚板014与浮动体013之间产生相对运动,使上颚板014因其特殊结构而向中心靠拢,以夹紧钻杆公接头。另外,下钳02包括下壳体021、拨盘022和下颚板等,其中夹紧气缸04与拨盘022通过拨盘销07铰接在一起以便夹紧气缸04推动拨盘022带动下颚板转动,使下颚板夹紧钻杆母接头。
现有的操作面板05上分布有移送气缸手柄051、夹紧气缸手柄052和高低档手柄053,用于分别控制移送气缸03的伸缩、夹紧气缸04的伸缩和上钳01的转速。与此同时,现有的液压大钳还包括与液压马达06相连以控制液压马达06正反转的手动换向阀061,以及分别安装于制动盘011顶部和下壳体021侧面的上钳换向手把015和下钳换向手把023。
以上、卸扣作业为例,现有液压大钳的工作原理如下:
上扣作业时,上钳换向手把015和下钳换向手把023均搬至上扣位置;
操纵移送气缸手柄051至前进位置,移送气缸03伸出,推动液压大钳整体前进至井口,钻杆进入液压大钳的缺口内,直至液压大钳内的上下两堵头螺钉紧贴钻杆接头;
操作夹紧气缸手柄052至上扣位置,夹紧气缸04前伸,带动下钳02顺时针转动直至下钳02夹紧钻杆母接头;
操作手动换向阀061至上扣位置,液压马达06正转,上钳01顺时针转动,夹紧钻杆公接头;
操作高低档手柄053至高档位,使上钳01高速转动,直至旋转上满余扣,然后操作高低档手柄053至低档位,上钳01紧扣至规定扭矩,完成上扣;
操作手动换向阀061至卸扣位置,液压马达06反转,上钳01逆时针转动,缩回至制动盘011内,并带动制动盘011转动;在上钳换向手把015阻挡下,上钳01及制动盘011的缺口与下钳02的缺口复位对正;
操作夹紧气缸手柄052至卸扣位,夹紧气缸04收缩,下钳02逆时针转动并松开钻杆母接头;下钳换向手把023阻挡夹紧气缸04继续收缩,下钳02复位,下钳02的缺口与上钳01的缺口对正;
操作移送气缸手柄051至后退位置,液压大钳离开井口。
卸扣作业时,上钳换向手把015和下钳换向手把023均搬至卸扣位置;
操纵移送气缸手柄051至前进位置,移送气缸03伸出,推动液压大钳整体前进至井口,钻杆进入液压大钳的缺口内,直至液压大钳内的上下两堵头螺钉紧贴钻杆接头;
操作夹紧气缸手柄052至上扣位置,夹紧气缸04收缩,带动下钳02逆时针转动直至下钳02夹紧钻杆母接头;
操作手动换向阀061至卸扣位置,液压马达06反转,上钳01逆时针转动,夹紧钻杆公接头;
操作高低档手柄053至低档位,使上钳01低速转动,旋松钻杆,然后操作高低档手柄053至高档位,直至卸松余扣再调至低档位,完成卸扣;
操作手动换向阀061至上扣位置,液压马达06正转,上钳01顺时针转动,缩回至制动盘内,并带动制动盘011转动;在上钳换向手把015阻挡下,上钳01及制动盘011的缺口与下钳02的缺口复位对正;
操作夹紧气缸手柄052至上扣位,夹紧气缸04前伸,下钳02顺时针转动并松开钻杆母接头;下钳换向手把023阻挡夹紧气缸04继续前伸,下钳02复位,下钳02的缺口与上钳01的缺口对正;
操作移送气缸手柄051至后退位置,液压大钳离开井口。
由此可见,在上卸扣作业的过程中,下钳换向手把023在下钳02的缺口复位过程中发挥着重要的作用。然而,现有的下钳换向手把023通常固定于下壳体靠近夹紧气缸04的一侧,而操作面板05与夹紧气缸04通常分别位于液压大钳的两侧。实际钻井作业时,操作面板05由于阀体较多,操作人员通常站于操作面板05的一侧,当需要操作下钳换向手把023时,操作人员需从操作面板05出发并绕过液压大钳的一端才能对下钳换向手把023进行操作。因此,在切换上卸扣作业状态时,操作人员需频繁地来回走动,作业强度大,且存在诸多潜在的安全隐患,使得液压大钳的上卸扣作业极不方便,便捷性差。
实用新型内容
有鉴于此,本实用新型的目的在于提供一种用于液压大钳的下钳换向手把,有利于提升液压大钳上卸扣作业的便捷性。本实用新型的另一目的在于提供一种液压大钳,有利于提升其工作效率。
其具体方案如下:
本实用新型提供一种用于液压大钳的下钳换向手把,包括:
用于固定于下壳体上且与控制面板相对设置、能够选择性地与拨盘销的顶部相抵以限定拨盘销移动的换向阀本体;
与所述换向阀本体相接触、用于驱动所述换向阀本体转动的换向驱动装置;
与所述换向驱动装置相连、用于安装于控制面板上以控制所述换向驱动装置启停的换向控制开关。
优选地,所述换向阀本体包括:
用于水平固定于下壳体侧面的承载板;
垂直穿过所述承载板的换向主轴;
固连于所述承载板的顶部且套设于所述换向主轴外周的连接法兰;
固设于所述连接法兰与所述换向主轴之间、用于支撑所述换向主轴相对于所述连接法兰转动的回转支撑件。
优选地,所述换向阀本体还包括:
位于所述承载板下方且固设于所述换向主轴的底端、用于随所述换向主轴转动以选择性地套于拨盘销顶部的C型限位套。
优选地,所述换向驱动装置包括:
套设于所述换向主轴上的转动齿轮;
与所述转动齿轮相啮合、用于带动所述转动齿轮转动的齿条;
与所述齿条相连、用于驱动所述齿条带动所述转动齿轮转动的驱动气缸。
优选地,所述换向驱动装置还包括:
用于为所述驱动气缸提供气体的蓄气罐;
连接于所述蓄气罐与所述驱动气缸之间、用于安装于控制面板上以控制所述驱动气缸伸缩的驱动换向阀;
分别连接于所述蓄气罐、所述驱动换向阀和所述驱动气缸之间、用于供气体流通的输气管。
优选地,所述换向阀本体还包括:
安装于所述换向主轴靠向所述转动齿轮的一端、用于限定所述转动齿轮轴向移动的轴向紧固件。
优选地,所述换向阀本体还包括:
安装于所述换向主轴与所述转动齿轮之间、用于限定所述转动齿轮相对于所述换向主轴轴周向转动的周向紧固件。
优选地,还包括:
与所述换向驱动装置相连、用于支撑所述驱动气缸相对于下壳体固定的支座。
本实用新型还提供一种液压大钳,包括下壳体、拨盘销和控制面板,还包括如上任一项所述的相对于所述下壳体和所述控制面板固定且用于限定所述拨盘销移动的用于液压大钳的下钳换向手把。
相对于背景技术,本实用新型所提供的用于液压大钳的下钳换向手把,包括用于固定于下壳体上且与控制面板相对设置、能够选择性地与拨盘销的顶部相抵以限定拨盘销移动的换向阀本体和与所述换向阀本体相接触、用于驱动所述换向阀本体转动的换向驱动装置,以及与所述换向驱动装置相连、用于安装于控制面板上以控制所述换向驱动装置启停的换向控制开关。
上卸扣作业时,在控制面板上操作所述换向控制开关,所述换向控制开关控制所述换向驱动装置启动或停止。由于所述换向驱动装置能够驱动所述换向阀本体转动,故所述换向控制开关控制所述换向驱动装置的在转动过程中停止至某一预设位置,以便所述换向阀本体在上卸扣作业的过程在预设位置限定拨盘销的移动,从而使下钳缺口实现复位对正。
在切换上卸扣作业状态时,操作人员仅需通过操作面板即可实现下钳缺口的复位对正,无需来回走动,减轻了作业强度,节省了作业时间,因此,有利于提升液压大钳上卸扣作业的便捷性。
本实用新型还提供一种包括上述下钳换向手把的液压大钳,显然下钳换向手把结构的改进使液压大钳整体操作的便捷性也随之提升,强度便有所减小,故有利于提升其工作效率。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为现有液压大钳的轴侧图;
图2为图1的另一轴侧图;
图3为图1中夹紧气缸、拨盘和拨盘销的连接结构简图;
图4为本实用新型实施例所提供的用于液压大钳的下钳换向手把的结构示意简图;
图5为换向阀本体的结构示意图;
图6为图5中换向主轴的结构示意图;
图7为图5中转动齿轮的结构示意图;
图8为图5中连接法兰的结构示意图;
图9为图5中A-A剖视图;
图10为换向驱动装置的结构示意图;
附图标记如下:
上钳01、下钳02、移送气缸03、夹紧气缸04、操作面板05、液压马达06和拨盘销07;
制动盘011、刹车带012、浮动体013、上颚板014和上钳换向手把015;
下壳体021、拨盘022和下钳换向手把023;
移送气缸手柄051、夹紧气缸手柄052和高低档手柄053;
手动换向阀061;
换向阀本体1、换向驱动装置2、换向控制开关3、控制面板4、液压大钳5和拨盘销6;
承载板11、换向主轴12、连接法兰13、回转支撑件14、C型限位套15和轴向紧固件16;
转动齿轮21、齿条22、驱动气缸23和输气管24;
第一轴面121、第二轴面122、第三轴面123和第四轴面124。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本实用新型方案,下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
请参考图4,图4为本实用新型实施例所提供的下钳换向手把的结构示意简图。
本实用新型实施例公开了一种用于液压大钳的下钳换向手把,包括换向阀本体1、换向驱动装置2和换向控制开关3。
请参考图5至图9,图5为换向阀本体的结构示意图;图6为图5中换向主轴的结构示意图;图7为图5中转动齿轮的结构示意图;图8为图5中连接法兰的结构示意图;图9为图5中A-A剖视图。
其中,换向阀本体1与控制面板4相对设置,也即换向阀本体1与控制面板4分别设于液压大钳5的两侧,具体地,换向阀本体1固定于液压大钳5的下壳体的侧面,以便换向阀本体1能够选择性地与拨盘销6的顶部相抵以限定拨盘销6移动。
在该具体实施例中,控制面板4不仅包括移送气缸手柄、夹紧气缸手柄和高低档手柄,还包括换向控制开关3,因此,操作人员无需来回走动,便可使液压大钳5实现多种功能。
在该具体实施例中,换向阀本体1优选地包括承载板11、换向主轴12、连接法兰13和回转支撑件14,以便换向阀本体1相对于拨盘销6能够相对转动。
具体地,承载板11水平固定于液压大钳5的下壳体的侧面。优选地,承载板11包括与下壳体靠近夹紧气缸的一侧相连的连接板和垂直设于连接板远离下壳体一侧的支撑板,其中,连接板具体为利用螺栓螺母固定于下壳体靠近夹紧气缸一侧的方形金属板,支撑板具体为设有供换向主轴12穿过的过孔并用于支撑其他零部件的半圆弧状金属板。当然,承载板11的结构不限于此,其他形式的承载板并不影响实现本实用新型的目的。
换向主轴12垂直穿过承载板11,以便支撑其他零部件轴向转动。优选地,换向主轴12为中心轴线与承载板11的过孔的中心轴线重合的阶梯轴,重要的是换向主轴12的中心轴线与拨盘销6的中心轴线平行,以防因换向主轴12歪斜而与拨盘销6发生干涉。
连接法兰13固连于承载板11的顶部,且套设于换向主轴12的外周,主要用于将换向主轴12固定至承载板11上。连接法兰13优选圆盘型连接法兰,当然,不限于此。
相应地,回转支撑件14固设于连接法兰13与换向主轴12之间,主要用于支撑换向主轴12相对于连接法兰13转动。优选地,回转支撑件14具体为内圈与换向主轴12过盈连接且外圈与连接法兰13过盈连接的滚子轴承,当然,回转支撑件14的类型不限于此。
重要的是,换向阀本体1还包括C型限位套15,C型限位套15位于承载板11的下方,且固设于换向主轴12的底端,主要用于随换向主轴12转动以选择性地套于拨盘销6顶部。C型限位套15具体为横截面呈C型且中心具有用于容纳拨盘销6的中心腔体的圆柱形金属套。具体地,C型限位套15通过限定拨盘销6的位置,限定夹紧气缸的活塞杆继续前伸或回缩,使夹紧气缸在完成上扣或卸扣作业后都能恢复至中位,以便下钳的缺口复位对正。
请参考图10,图10为换向驱动装置的结构示意图。
换向驱动装置2与换向阀本体1相接触,主要用于驱动换向阀本体1转动。
在该具体实施例中,换向驱动装置2包括转动齿轮21、齿条22和驱动气缸23。其中,转动齿轮21套设于换向主轴12上,齿条22与转动齿轮21相啮合,主要用于带动转动齿轮21转动。驱动气缸23与齿条22相连,主要用于驱动齿条22带动转动齿轮21转动。
优选地,转动齿轮21为直齿圆柱齿轮,当然转动齿轮21的类型不限于此,采用其他类型的齿轮并不影响实现本实用新型的目的。相应地,在该具体实施例中,换向阀本体1还包括分别用于轴向和周向固定转动齿轮21的轴向紧固件16和周向紧固件。
轴向紧固件16安装于换向主轴12靠向转动齿轮21的一端,具体包括设于换向主轴12远离C型限位套15一端的外螺纹和具有与该外螺纹相配合的内螺纹的锁紧螺母。当然,轴向紧固件16也可以是限位孔与限位销、卡簧等其他轴向限位部件,并不影响实现本实用新型的目的。此外,需要说明的是,在该具体实施例中,轴向紧固件16仅限定转动齿轮21的一端轴向移动,转动齿轮21的另一端通过转动齿轮21的台阶面实现轴向限定,当然不限于此。
周向紧固件设于换向主轴12与转动齿轮21之间,具体包括分别设于换向主轴12的外周和转动齿轮21的内侧的键槽和设于键槽与转动齿轮21之间的键块,从而限定转动齿轮21相对于换向主轴12周向转动。当然,周向紧固件的结构不限于此。
由此,需要指出的是,换向主轴12包括第一轴面121、第二轴面122、第三轴面123和第四轴面124,从第一轴面121至第四轴面124,换向主轴12的外径依次减小。具体地,第一轴面121与回转支撑件14相配合,其长度与回转支撑件14的厚度大致相等;第二轴面122用于限定转动齿轮21的轴向移动,其长度较短;第三轴面123与转动齿轮21的内孔相配合,且长度与转动齿轮21的厚度大致相等;第四轴面124主要为螺纹面,主要与轴向紧固件16的锁紧螺母相配合,在锁紧螺母与第三轴面123之间还安装有垫片,以防锁紧螺母松动。当然,换向主轴12的结构不限于此,具体依据其上安装的零部件种类而定。
齿条22具体为普通直齿齿条,与转动齿轮21相啮合,以便将驱动气缸23的活塞杆的直线运动转化为转动齿轮21的旋转运动,从而带动C型限位套15转动。齿条22的长度与转动齿轮21的行程有关,根据经验,齿条22的长度必须保证转动齿轮21能够旋转180度,以便切换上、卸扣作业状态。
驱动气缸23优选普通单作用气缸,其活塞杆通过螺纹套与齿条22固连为一体,当然,驱动气缸23的活塞杆与齿条22的固定方式不限于此,采用焊接等方式替代并不影响实现本实用新型的目的。此外,驱动气缸23的驱动方式不限于气动驱动,也可以是液压驱动或电驱动等方式,并不影响实现本实用新型的目的。
相应地,换向驱动装置2还包括蓄气罐、驱动换向阀和输气管24,蓄气罐主要用于为驱动气缸23提供气体。驱动换向阀连接于蓄气罐与驱动气缸23之间,且安装于控制面板4上,以便控制驱动气缸23伸缩。在该具体实施例中,驱动换向阀优选两位三通手动换向阀,当然,驱动换向阀的种类不限于此。输气管24连接于蓄气罐、驱动换向阀和驱动气缸23之间,主要用于供气体流通。在该具体实施例中,输气管24至少包含两根,一根用于供气,另一根用于回气。输送管24优选表层具有防腐蚀耐磨涂层的橡胶管,当然,不限于此。
换向控制开关3与换向驱动装置2相连,且安装在控制面板4上,主要用于控制换向驱动装置2启停。
在该具体实施例中,换向控制开关3优选与换向驱动装置2的驱动换向阀相连的手柄或按钮,以便操作人员在控制面板4上驱动换向驱动装置2转动或停止,以免操作人员在切换上卸扣作业状态时反复来回走动。
此外,本实用新型还包括与换向驱动装置2相连的支座,主要用于支撑驱动气缸23相对于液压大钳5的下壳体固定。优选地,支座固定在液压大钳5上,并通过销轴与驱动气缸23铰接在一起。
本实用新型所提供的用于液压大钳的下钳换向手把的工作原理如下:
初始状态下,夹紧气缸位于中位,拨盘销6的顶端位于C型限位套15的中心腔体内,此时下钳的缺口复位对正;
当上扣作业时,启动夹紧气缸手柄至上扣位置,夹紧气缸前伸,夹紧气缸带动拨盘顺时针转动,连接于夹紧气缸与拨盘之间的拨盘销6的顶端从C型限位套15的侧面开口伸出,同时下颚板随拨盘一起顺时针转动,下钳夹紧钻杆母接头;当完成上扣作业时,再次启动夹紧气缸手柄至卸扣位置,夹紧气缸回缩,夹紧气缸带动拨盘逆时针转动,同时拨盘销6随之从C型限位套15的开口进入C型限位套15的中心腔体内,限定夹紧气缸继续回缩,使夹紧气缸在停留在中位,从而保证下钳的缺口复位对正;
当卸扣作业时,启动换向控制开关3,换向驱动装置2的驱动气缸23进气,驱动气缸23的活塞杆前伸,带动转动齿轮21转动,转动齿轮21随之带动换向主轴12转动,C型限位套15随换向主轴12转动,直至C型限位套15旋转180度停止;
启动夹紧气缸手柄至卸扣位置,夹紧气缸回缩,夹紧气缸带动拨盘逆时针转动,连接于夹紧气缸与拨盘之间的拨盘销6的顶端从C型限位套15的侧面开口伸出,同时下颚板随拨盘一起逆时针转动,下钳夹紧钻杆母接头;当完成卸扣作业时,再次启动夹紧气缸手柄至上扣位置,夹紧气缸前伸,夹紧气缸带动拨盘顺时针转动,同时拨盘销6随之从C型限位套15的开口进入C型限位套15的中心腔体内,限定夹紧气缸继续前伸,使夹紧气缸在停留在中位,从而保证下钳的缺口复位对正;
这样便完成上卸扣作业时下钳的缺口复位调节,每当在上扣作业和卸扣作业间切换时,保证C型限位套15相对于原来位置旋转180度,循环往复,直至夹紧气缸停留在中位。
综上所述,本实用新型所提供的用于液压大钳的下钳换向手把,包括换向阀本体1、换向驱动装置2和换向控制开关3,换向控制开关3安装在控制面板4上,换向阀本体1安装在液压大钳5的下壳体上。当切换上卸扣作业状态时,操作人员仅通过操作控制面板4上的换向控制开关3便可控制换向驱动装置2启动或停止,从而控制换向阀本体1转动或停止,以便换向阀本体1能够在预设位置选择性限定拨盘销6移动,实现上卸扣的切换,整个操作过程能够避免操作人员的来回走动,工作强度减小,操作时间缩短,因此有利于提升液压大钳上卸扣作业的便捷性。
本实用新型还提供一种液压大钳,包括下壳体、拨盘销6和控制面板4,还包括如上所述的相对于下壳体和控制面板4固定且用于限定拨盘销6移动的下钳换向手把,下钳换向手把的操作便捷性的提供有利于提升液压大钳5整体的操作便捷性,因此有利于提升其工作效率。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。