專利名稱:滾輪裝置、沖扣鉗及鐵鉆工的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種滾輪裝置、沖扣鉗及鐵鉆工。其中，該滾輪裝置包括傳動軸、滾輪、第一支撐板和第一彈性部件，傳動軸可轉動地設置于第一支撐板上，滾輪套設安裝在傳動軸上，滾輪可隨傳動軸同軸轉動并可沿傳動軸軸向移動；在連接/拆卸兩個鉆桿時，滾輪的外周緊貼在上方鉆桿的桿壁上，滾輪帶動鉆桿轉動，進而將上方鉆桿的子連接扣與下方鉆桿的母連接扣連接/拆開，與此同時，滾輪隨上方鉆桿向下/向上移動；因此，在作業(yè)過程中，該滾輪裝置的滾輪與鉆桿之間不存在軸向的相對滑動，從而降低滑動摩擦對鉆桿、滾輪帶來的損害。在此基礎上，本實用新型提出一種具有上述滾輪裝置的沖扣鉗及鐵鉆工。
【專利說明】滾輪裝置、沖扣鉗及鐵鉆工

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及采油設備，具體涉及一種滾輪裝置；另外，還涉及一種具有該滾輪裝置的沖扣鉗及鐵鉆工。

【背景技術】
[0002]鐵鉆工是一種多功能、安全、高效的鉆具旋扣設備，在生產中通過綜合控制臺進行遙控操作來完成上扣、卸扣等作業(yè)，是自動化鉆井中非常重要的輔助設備，具有結構緊湊、性能強大、安裝及操作簡便的特點，廣泛適用于陸地、海洋多種鉆井平臺和不同的野外環(huán)境的鉆井作業(yè)，目前在國外的石油生產中應用比較普遍。
[0003]鐵鉆工作為一種連接工具，在油井的鉆井、修井等業(yè)務中，其主要作用之一是將兩根鉆桿連接或拆卸，利用它可以可靠地、高效地將兩根鉆桿連接或拆卸，并大大降低工人的勞動強度。
[0004]現(xiàn)有的鐵鉆工通常包括底座、臂架、夾緊鉗、旋扣鉗和沖扣鉗，底座固定在油井旁，臂架可轉動地安裝在底座上，旋扣鉗、沖扣鉗和夾緊鉗從上而下依次安裝在臂架上，其中，夾緊鉗與臂架相對固定，沖扣鉗可相對臂架轉動，旋扣鉗可相對臂架上下移動，且旋扣鉗上設置有滾輪裝置；連接兩根鉆桿時，夾緊鉗夾緊下方鉆桿(此時，在輔助工具的作用下，上方鉆桿的子連接扣與下方鉆桿的母連接扣已對準)，旋扣鉗夾緊上方鉆桿，滾輪裝置驅使上方鉆桿轉動，在子連接扣和母連接扣上設置有相互配合的螺紋，在螺紋和自重的作用下，上方鉆桿向下移動，子連接扣與母連接扣的聯(lián)接強度逐步增大，為了適應鉆桿的下移，旋扣鉗在轉動上方鉆桿的同時相對臂架向下移動；上方鉆桿旋動至預定深度后，旋扣鉗無法繼續(xù)轉動上方鉆桿，此時，旋扣鉗松開，沖扣鉗夾緊上方鉆桿，然后帶動上方鉆桿轉動一定幅度，最終使子連接扣與母連接扣完全連接到位。
[0005]由于上述結構的鐵鉆工，需要獨立設置夾緊鉗、旋扣鉗和沖扣鉗，鐵鉆工的體積和重量比較大；為此，有人提出將旋扣鉗集成在沖扣鉗上，然而，這類結構的鐵鉆工在旋扣時，鉆桿與旋扣鉗上的滾輪裝置之間存在軸向的相對運動，導致鉆桿被磨損。
實用新型內容
[0006]有鑒于此，本實用新型提出一種新型結構的鐵鉆工，以解決現(xiàn)有鐵鉆工所存在的體積大、重量大及磨損鉆桿的問題，從而在減小鐵鉆工的體積和重量的同時，減少對鉆桿的磨損。
[0007]作為第一方面，本實用新型提出一種滾輪裝置；該滾輪裝置包括傳動軸、滾輪、第一支撐板和第一彈性部件，所述傳動軸可轉動地設置于第一支撐板上，所述滾輪套設安裝在傳動軸上，所述滾輪可隨傳動軸同軸轉動并可沿傳動軸軸向移動；所述第一彈性部件設置于滾輪和傳動軸之間。
[0008]在優(yōu)選的技術方案中，所述滾輪和傳動軸上均設有鍵槽，所述鍵槽沿傳動軸的軸向延伸，所述滾輪和傳動軸通過導向平鍵或滑鍵連接。
[0009]在優(yōu)選的技術方案中，所述傳動軸上開設有沿軸向延伸的滑槽，所述滑槽的截面呈圓弧形，所述滾輪上設置有圓弧腔室，所述傳動軸和滾輪之間設置有用于傳動的滾珠，所述滾珠安裝在所述滑槽和圓弧腔室圍成的空間內。
[0010]在優(yōu)選的技術方案中，所述滑槽的數(shù)量為四條，四條所述滑槽對稱布置在所述傳動軸上。
[0011]在優(yōu)選的技術方案中，所述傳動軸的頂端設置有第一軸承，所述傳動軸的頂端與第一軸承的內圈連接，所述第一軸承的外圈固定在所述第一支撐板上。
[0012]在優(yōu)選的技術方案中，所述滾輪裝置還設置有第二支撐板和第二軸承，所述第二支撐板位于滾輪下方，所述第二軸承的外圈固定在第二支撐板上，所述傳動軸的底端與第二軸承的內圈連接。
[0013]在優(yōu)選的技術方案中，所述傳動軸的底端設置有第一限位板，所述第一彈性部件設置于滾輪的下方，其一端連接或抵靠在滾輪的底端端面上，另一端連接或抵靠在第一限位板上。
[0014]在優(yōu)選的技術方案中，所述傳動軸的頂端還設置有第二限位板，所述第二限位板與滾輪之間設置有第二彈性部件，所述第二彈性部件的一端連接或抵靠在滾輪的頂端端面上，另一端連接或抵靠在第二限位板上。
[0015]在優(yōu)選的技術方案中，所述滾輪裝置還包括驅動部件，所述驅動部件固定設置于所述第一支撐板上并與傳動軸連接。
[0016]本實用新型提出的滾輪裝置包括傳動軸、滾輪、第一支撐板和第一彈性部件，傳動軸可轉動地設置于第一支撐板上，滾輪套設安裝在傳動軸上，滾輪可隨傳動軸同軸轉動并可沿傳動軸軸向移動；在連接/拆卸兩個鉆桿時，滾輪的外周緊貼在上方鉆桿的桿壁上，滾輪帶動鉆桿轉動，進而將上方鉆桿的子連接扣與下方鉆桿的母連接扣連接/拆開，與此同時，滾輪隨上方鉆桿向下/向上移動；因此，在作業(yè)過程中，該滾輪裝置的滾輪與鉆桿之間不存在軸向的相對滑動，從而降低滑動摩擦對鉆桿、滾輪帶來的損害。
[0017]作為第二方面，本實用新型提出一種沖扣鉗；該沖扣鉗包括鉗體、抱緊機構及上述任意一項的滾輪裝置，所述鉗體上設有鉗口 ；所述滾輪裝置設置于鉗體上，用于驅使鉆桿轉動；所述抱緊機構也設置于所述鉗體上，用于將鉆桿限制在所述鉗口內。
[0018]在優(yōu)選的技術方案中，所述抱緊機構包括第一伸縮部件及相對設置于鉗口兩側的兩個夾臂，所述夾臂包括第一連桿和第二連桿；所述第一連桿的第一端鉸接在所述鉗體上，所述第一連桿的第二端與第二連桿的第一端鉸接，所述第二連桿的第二端連接在所述第一伸縮部件上；所述第一伸縮部件設置于所述鉗體上，用于驅使所述第一連桿轉動。
[0019]在優(yōu)選的技術方案中，所述第一連桿的第二端設置有連接板和從動滾輪，所述連接板鉸接在所述第一連桿的第二端上，所述從動滾輪安裝在所述連接板上。
[0020]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型提出的沖扣鉗通過增設滾輪裝置及抱緊機構，一方面，它能夠實現(xiàn)沖扣和旋扣兩種功能，在鐵鉆工上不再需要單獨設置旋扣鉗，有利于減少貼鉆工的體積，另一方面，在旋扣過程中，滾輪可隨鉆桿向上/向下移動，減輕了鉆桿與滾輪之間的滑動摩擦，有利于減少滾輪對鉆桿的損害。
[0021]作為第三方面，本實用新型提出一種鐵鉆工；該鐵鉆工包括夾緊鉗及上述任意一項的沖扣鉗，所述鉗體與夾緊鉗可轉動連接，所述鉗體和夾緊鉗之間設置有第二伸縮部件，所述第二伸縮部件用于驅使所述鉗體轉動。
[0022]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型提出的鐵鉆工通過采用上述的沖扣鉗，能夠實現(xiàn)旋扣和沖扣功能，簡化了鐵鉆工的結構，縮小了體積，減輕了重量，還降低了鐵鉆工對鉆桿的損害。

【附圖說明】

[0023]構成本實用新型的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中:
[0024]圖1為本實用新型具體實施例提供的夾緊鉗與沖扣鉗的立體示意圖；
[0025]圖2為圖1所示夾緊鉗與沖扣鉗的俯視圖，圖中所示沖扣鉗處于初始狀態(tài)，且為清楚顯示，部分零部件進行了局部剖視/透視/省略；
[0026]圖3為圖1所示夾緊鉗與沖扣鉗的俯視圖，圖中所示沖扣鉗處于旋扣狀態(tài)，且為清楚顯示，部分零部件進行了省略；
[0027]圖4為圖1所示夾緊鉗與沖扣鉗的俯視圖，圖中所示沖扣鉗處于沖扣狀態(tài)；
[0028]圖5為本實用新型具體實施例提供的滾輪裝置的結構示意圖；
[0029]圖6為圖5中A-A剖面示意圖；
[0030]圖7為傳動軸的俯視結構示意圖；
[0031]圖8為滾輪的俯視結構示意圖。
[0032]附圖標記說明:
[0033]1、驅動部件2、第一支撐板3、第一軸承4、第二限位板
[0034]5、第一彈性部件6、滾輪7、滾珠8、第二支撐板9、傳動軸
[0035]10、第二內卡簧n、第一外卡簧12、第一蓋板13、第二彈性部件
[0036]14、第二軸承15、第一限位板16、第二蓋板17、第二外卡簧
[0037]18、第一內卡簧19、通孔20、圓弧腔室21、滑槽22、夾緊鉗
[0038]23、鉗體24、第二伸縮部件25、夾緊油缸26、第一連桿
[0039]27、第二連桿28、連接板29、從動滾輪30、第一伸縮部件
[0040]31、上方鉆桿

【具體實施方式】
[0041]需要說明的是，在不沖突的情況下，本實用新型中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面結合附圖1至8對本實用新型的具體實施例進行詳細說明。
[0042]本實用新型具體實施例的鐵鉆工包括底座、回轉臺、臂架、夾緊鉗和沖扣鉗，回轉臺可轉動地設置于底座上，臂架安裝在回轉臺上，夾緊鉗22和沖扣鉗均設置于臂架上，且夾緊鉗22位于沖扣鉗的下方；將上方鉆桿連接在下方鉆桿上(或者將上方鉆桿從下方鉆桿拆卸下來)時，臂架帶動夾緊鉗22和沖扣鉗運動至井口處，夾緊鉗22先夾緊下方鉆桿，然后利用沖扣鉗轉動上方鉆桿，使上方鉆桿上的子連接扣與下方鉆桿上的母連接扣完全配合(或者減輕子連接扣與母連接扣的連接強度)；轉動上方鉆桿的過程通常可以分為兩個階段，即旋扣和沖扣；通常，旋扣是指通過輸出力矩相對較小的驅動裝置驅使鉆桿連續(xù)轉動多周的過程，旋扣的作用是使子連接扣與母連接扣快速連接或拆開；沖扣是指通過輸出力矩相對較大的驅動裝置驅使鉆桿轉動一定角度(通常不大于一周)，在連接上方鉆桿和下方鉆桿時，沖扣的作用是使子連接扣與母連接扣的連接強度明顯增強進而達到完全配合，在拆卸上方鉆桿和下方鉆桿時，沖扣的作用是使子連接扣與母連接扣的連接強度明顯降低進而確保旋扣時能夠轉動上方鉆桿。
[0043]如圖1至3所示，沖扣鉗與夾緊鉗22可轉動連接，沖扣鉗與夾緊鉗22之間設置有第二伸縮部件24，第二伸縮部件24優(yōu)選為伸縮油缸，伸縮油缸的一端鉸接在夾緊鉗22上，伸縮油缸的另一端鉸接在沖扣鉗上；夾緊鉗22上安裝有夾緊裝置，用于夾緊下方鉆桿；沖扣鉗具體包括鉗體23、抱緊機構及滾輪裝置，鉗體23上設有與夾緊鉗22相類似的鉗口及兩個相對設置的夾緊油缸25，抱緊機構用于抱緊上方鉆桿31，使上方鉆桿31與滾輪裝置緊密貼合，滾輪裝置用于驅使上方鉆桿31轉動。在沖扣時，如圖4所示，夾緊油缸25伸長并夾緊上方鉆桿，第二伸縮部件24伸長，驅使鉗體23沿箭頭C所示方向轉動，進而使上方鉆桿31上的子連接扣與下方鉆桿上的母連接扣完全配合。
[0044]抱緊裝置具體包括第一伸縮部件30及相對設置于鉗口兩側的兩個夾臂；夾臂包括第一連桿26、第二連桿27、連接板28及從動滾輪29 ;第一連桿26的第一端通過轉軸B鉸接在鉗體上，第一連桿26的第二端與第二連桿27的第一端鉸接；連接板28鉸接在第一連桿26的第二端上，從動滾輪29設于連接板28上；第一伸縮部件30優(yōu)選為伸縮油缸，伸縮油缸的活塞桿固定在鉗體上，伸縮油缸的缸筒與第二連桿27的第二端鉸接。
[0045]如圖3所示，旋扣時，第一伸縮部件30伸長，第二連桿27的第二端朝遠離鉗體的方向移動，第一連桿26和連接板28繞轉軸B轉動，同時，連接板28及從動滾輪29朝向鉗口運動，最終，上方鉆桿31被限制于鉗口內并位于滾輪裝置與從動滾輪29之間；在滾輪裝置的驅使下，上方鉆桿31相對下方鉆桿轉動，進而完成旋扣。
[0046]如圖5所示，滾輪裝置具體包括驅動部件1、傳動軸9、滾輪6、第一支撐板2、第一彈性部件5、第二彈性部件13、第一限位板15和第二限位板4，第一支撐板2固定在沖扣鉗的鉗體上；其中，驅動部件I包括殼體和轉軸，驅動部件I具體可以是電機或者液壓馬達，其殼體通過螺栓與第一支撐板2固定連接，其轉軸與傳動軸9連接；滾輪6安裝在傳動軸9上，并位于鉗體內(如圖1至3所示)；如圖5和7所示，傳動軸9上開設有沿軸向延伸的四個滑槽21，滑槽21的截面呈圓弧形，且四個滑槽21沿傳動軸9的周向均勻分布；如圖5和圖8所示，滾輪6上設置有第一蓋板12和第二蓋板16，在滾輪6的通孔19的頂端和底端均開設有一段弧形槽，弧形槽分別與第一蓋板12、第二蓋板16配合形成圓弧腔室20 ;如圖5和6所示，為了傳遞動力，傳動軸9和滾輪6之間設置有滾珠7，滾珠7具體設置在滑槽21和圓弧腔室20圍成的空間內；當轉軸轉動時，傳動軸9可以帶動滾輪6同步轉動，同時，滾輪6可以相對傳動軸9上下移動；為了使?jié)L輪6工作時具有上下浮動的空間，在初始狀態(tài)，滾輪6需要距離傳動軸9的底端和頂端一定距離；為了平衡滾輪6的自重，第一限位板15通過第一外卡簧11定位在傳動軸9的底端，第二限位板4通過第二外卡簧17定位在傳動軸9的頂端，第一彈性部件5的一端連接在滾輪6的底端端面上，第一彈性部件5的另一端連接在第一限位板15上，第二彈性部件13的一端連接在滾輪6的頂端端面上，第一彈性部件5的另一端連接在第二限位板4上；通過第一彈性部件5和第二彈性部件13的彈力確保滾輪6在初始狀態(tài)時位于傳動軸9的中部位置，這樣可以保證滾輪在旋扣時具有上下移動的空間。
[0047]旋扣時，如圖3所示，滾輪及從動滾輪29貼緊上方鉆桿31的桿壁，驅動部件I驅使?jié)L輪轉動，在摩擦力作用下，上方鉆桿31轉動并向上或向下移動，與此同時，滾輪隨鉆桿向上或向下移動。
[0048]在優(yōu)選的實施例中，為了改善傳動軸9的受力，如圖5所示，傳動軸9和第一支撐板2之間設置有第一軸承3，第一軸承3通過第一內卡簧18定位在第一支撐板2上，傳動軸9頂端的受力經第一軸承3傳遞給第一支撐板2。為了進一步改善傳動軸9的受力，傳動軸9的底端還設置有第二軸承14和第二支撐板8，第二支撐板8固定在沖扣鉗的鉗體上，第二軸承14通過第二內卡簧10定位在第二支撐板8上，傳動軸9的底端通過第二軸承14支撐在第二支撐板8上；第一軸承3和第二軸承14優(yōu)先選用角接觸球軸承或者深溝球軸承，從而可以將傳動軸9的軸向力和徑向力傳遞給第一支撐板2和第二支撐板8，達到更好的支撐效果。
[0049]當然，為了使?jié)L輪6在初始狀態(tài)距離傳動軸9的底端和頂端均有一定的距離，在其他實施例中，也可以只設置一個彈性部件；如果該鐵鉆工僅用于拆卸兩根鉆桿，在工作狀態(tài)，滾輪6僅有向下移動的空間也可以；相反，如果僅用于連接兩根鉆桿，在工作狀態(tài)，滾輪6僅有向上移動的空間也可以。
[0050]在其他實施例中，傳動軸9和滾輪6之間也可以通過導向平鍵或者滑鍵連接并傳遞動力。
[0051]根據(jù)上述描述可以理解，與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具體實施例提出的鐵鉆工不但能夠實現(xiàn)旋扣和沖扣功能，而且具有體積小、重量輕、對鉆桿磨損少等優(yōu)點。
[0052]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種滾輪裝置，其特征在于，包括傳動軸(9)、滾輪(6)、第一支撐板(2)和第一彈性部件(5)，所述傳動軸(9)可轉動地設置于第一支撐板(2)上，所述滾輪(6)套設安裝在傳動軸(9)上，所述滾輪(6)可隨傳動軸(9)同軸轉動并可沿傳動軸(9)軸向移動；所述第一彈性部件(5)設置于滾輪(6)和傳動軸(9)之間。2.根據(jù)權利要求1所述的滾輪裝置，其特征在于，所述滾輪(6)和傳動軸(9)上均設有鍵槽，所述鍵槽沿傳動軸(9)的軸向延伸，所述滾輪(6)和傳動軸(9)通過導向平鍵或滑鍵連接。3.根據(jù)權利要求1所述的滾輪裝置，其特征在于，所述傳動軸(9)上開設有沿軸向延伸的滑槽(21)，所述滑槽(21)的截面呈圓弧形，所述滾輪(6)上設置有圓弧腔室(20)，所述傳動軸(9)和滾輪(6)之間設置有用于傳動的滾珠(7)，所述滾珠(7)安裝在所述滑槽(21)和圓弧腔室(20)圍成的空間內。4.根據(jù)權利要求3所述的滾輪裝置，其特征在于，所述滑槽(21)的數(shù)量為四條，四條所述滑槽(21)對稱布置在所述傳動軸(9)上。5.根據(jù)權利要求1所述的滾輪裝置，其特征在于，所述傳動軸(9)的頂端設置有第一軸承(3)，所述傳動軸(9)的頂端與第一軸承(3)的內圈連接，所述第一軸承(3)的外圈固定在所述第一支撐板(2)上。6.根據(jù)權利要求5所述的滾輪裝置，其特征在于，還設置有第二支撐板(8)和第二軸承(14)，所述第二支撐板⑶位于滾輪(6)下方，所述第二軸承(14)的外圈固定在第二支撐板(8)上，所述傳動軸(9)的底端與第二軸承(14)的內圈連接。7.根據(jù)權利要求1所述的滾輪裝置，其特征在于，所述傳動軸(9)的底端設置有第一限位板(15)，所述第一彈性部件(5)設置于滾輪(6)的下方，其一端連接或抵靠在滾輪(6)的底端端面上，另一端連接或抵靠在第一限位板(15)上。8.根據(jù)權利要求7所述的滾輪裝置，其特征在于，所述傳動軸(9)的頂端還設置有第二限位板(4)，所述第二限位板(4)與滾輪(6)之間設置有第二彈性部件(13)，所述第二彈性部件(13)的一端連接或抵靠在滾輪(6)的頂端端面上，另一端連接或抵靠在第二限位板(4)上。9.根據(jù)權利要求1至8任意一項所述的滾輪裝置，其特征在于，還包括驅動部件(1)，所述驅動部件(I)固定設置于所述第一支撐板(2)上并與傳動軸(9)連接。10.一種沖扣鉗，其特征在于，包括鉗體(23)、抱緊機構及權利要求1至9任意一項所述的滾輪裝置，所述鉗體(23)上設有鉗口 ；所述滾輪裝置設置于鉗體(23)上，用于驅使鉆桿轉動；所述抱緊機構也設置于所述鉗體(23)上，用于將鉆桿限制在所述鉗口內。11.根據(jù)權利要求10所述的沖扣鉗，其特征在于，所述抱緊機構包括第一伸縮部件(30)及相對設置于鉗口兩側的兩個夾臂，所述夾臂包括第一連桿(26)和第二連桿(27);所述第一連桿(26)的第一端鉸接在所述鉗體(23)上，所述第一連桿(26)的第二端與第二連桿(27)的第一端鉸接，所述第二連桿(27)的第二端連接在所述第一伸縮部件(30)上；所述第一伸縮部件(30)設置于所述鉗體(23)上，用于驅使所述第一連桿(26)轉動。12.根據(jù)權利要求11所述的沖扣鉗，其特征在于，所述第一連桿(26)的第二端設置有連接板(28)和從動滾輪(29)，所述連接板(28)鉸接在所述第一連桿(26)的第二端上，所述從動滾輪(29)安裝在所述連接板(28)上。13.—種鐵鉆工，其特征在于，包括夾緊鉗及權利要求10至12任意一項所述的沖扣鉗，所述鉗體(23)與夾緊鉗(22)可轉動連接，所述鉗體(23)和夾緊鉗(22)之間設置有第二伸縮部件(24)，所述第二伸縮部件(24)用于驅使所述鉗體(23)轉動。
【文檔編號】E21B19-18GK204283265SQ201420663280
【發(fā)明者】趙勇, 林利明, 趙悅 [申請人]湖南三一石油科技有限公司