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专利名称：一种铁钻工钳体调平机构

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202010142718.X

专利申请（专利权）人：四川宏华石油设备有限公司
权利人地址：四川省德阳市广汉市中山大道南二段

专利发明（设计）人：许月刚,柴俊卿,王麟,赵敏贤

专利摘要：本发明属于石油机械设备领域，提供了一种铁钻工钳体调平机构，包括钳体安装架、支撑臂以及调平装置，支撑臂包括右上杆、右下杆以及关节架，调平装置包括偏心轮以及第一枢接轴。钳体安装架上开设有螺纹孔以及第一枢接孔；偏心轮开设有偏心的第二枢接孔。偏心轮沿其周向还开设有若干安装孔。选择不同的安装孔通过螺钉与钳体安装架上的螺纹孔连接，能形成不同的调节档位。当钳体因为自重或者旋扣器的重量，在支撑臂伸出或者缩回时不再和钻台面保持平行时，可将本发明的调平装置调整到合适的档位，此时，钳体在伸出时，会相对钻台面向上倾斜一定的角度，从而补偿因钳体自重和旋扣器自重引起的向下倾斜的角度，保证钳体相对钻台面平行。

主权利要求：
1.一种铁钻工钳体调平机构，其特征在于，包括用于安装钳体的钳体安装架、支撑臂以及调平装置，所述支撑臂包括右上杆、右下杆以及关节架，所述调平装置包括偏心轮以及第一枢接轴，所述钳体安装架上开设有螺纹孔以及位于所述螺纹孔外侧方向的第一枢接孔；
所述偏心轮开设有第二枢接孔，所述第二枢接孔的中心偏离所述偏心轮的中心，所述偏心轮沿其周向方向还开设有若干安装孔，若干所述安装孔中至少有两个所述安装孔的孔心位置离所述第二枢接孔的孔心位置不同距离；
所述偏心轮的内侧面延伸出连接部，所述连接部穿设于所述钳体安装架的第一枢接孔内，所述第一枢接轴穿设于所述第二枢接孔内；所述右上杆的第一端与所述关节架枢接，形成第一枢接点，所述右上杆的第二端与所述钳体安装架枢接，形成第二枢接点；所述右下杆的第一端与所述关节架枢接，形成第三枢接点；所述右下杆的第二端与所述第一枢接轴枢接，形成第四枢接点；
选择不同的所述安装孔通过螺钉与所述钳体安装架上的所述螺纹孔连接，能形成不同的调节档位；其中，当距离所述第二枢接孔的孔心位置最近的一个安装孔与所述螺纹孔连接时，所述第一枢接点、所述第二枢接点、所述第三枢接点以及所述第四枢接点的连线，形成一个平行四边形；
所述调平装置包括两个所述的偏心轮以及一根所述的第一枢接轴，两个所述偏心轮安装在所述第一枢接轴的两端，两个所述偏心轮上同一位置的所述安装孔的中心线重合，两个所述偏心轮上的所述第二枢接孔的中心线重合；
所述第一枢接轴包括呈圆柱状的中间段以及呈方形的分别位于中间段两端的端部，所述中间段的直径大于所述端部的宽度，所述中间段与所述端部的相接处形成台阶；所述第二枢接孔的截面呈方形，所述第一枢接轴的中间段穿设在所述右下杆第二端的穿孔中，所述第一枢接轴的两个所述端部分别嵌入两个所述偏心轮的所述第二枢接孔内；
一个所述偏心轮与所述第一枢接轴的一端固定连接，另一个所述偏心轮与所述第一枢接轴的另一端固定连接；
所述调平装置还包括用于装入润滑油的油杯，所述第一枢接轴的另一端在延其轴向方向开设有第一长孔，所述第一长孔的孔壁沿其厚度方向开设有穿孔；所述油杯安装在所述第一长孔内，所述第一长孔与所述第一长孔的孔壁开设的穿孔连通；
所述偏心轮的连接部的内部开设有方形的连接孔，所述连接孔与所述第二枢接孔贯穿且同心，所述第一枢接轴的端部穿设于所述连接孔内；
所述支撑臂还包括左下杆，所述左下杆位于所述关节架的左下侧，所述左下杆的中间段位置与所述关节架枢接，所述右上杆靠近所述第一枢接点的位置延伸出垂直其长度方向的第三端，所述右上杆的第三端与一连接短杆的一端枢接，所述连接短杆的另一端与所述左下杆的上端部枢接。
2.如权利要求1所述的铁钻工钳体调平机构，其特征在于，所述偏心轮上的若干安装孔沿其周向方向等距分布，每一安装孔的侧边均设置有与所述安装孔的档位相对应的数字标记。
3.如权利要求2所述的铁钻工钳体调平机构，其特征在于，所述偏心轮上开设有12个所述安装孔。
4.如权利要求3所述的铁钻工钳体调平机构，其特征在于，所述钳体安装架上在所述第一枢接孔的侧边区域设置有用于指向所述数字标记的箭头。 说明书 : 一种铁钻工钳体调平机构技术领域[0001] 本发明属于石油机械设备领域，尤其涉及一种铁钻工钳体调平机构。背景技术[0002] 目前，石油钻机通常采用伸缩臂式铁钻工来完成自动上卸扣工作，伸缩臂式铁钻工的钳体从初始位置伸出至井口进行上卸扣时，因为钳体自重以及安装在钳体上方的旋扣器重量，会出现伸缩臂弹性变形的情况，使得钳体在伸出或者缩回时不再和钻台面保持平行。上卸扣时，钳体的旋转中心和钻具的中心不再重合，从而造成上卸扣困难，需要多次操作才能实现上卸扣，这样不仅容易损伤钻具，还会降低铁钻工的工作效率。发明内容[0003] 本发明的目的在于：提供一种铁钻工钳体调平机构，旨在解决现有技术的铁钻工在上卸扣时，因为钳体自重以及安装在钳体上方的旋扣器重量，造成伸缩臂出现弹性变形，从而产生钳体的旋扣中心和管具的中心不重合的问题。[0004] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：[0005] 本发明提供了一种铁钻工钳体调平机构，其包括用于安装钳体的钳体安装架、支撑臂以及调平装置，所述支撑臂包括右上杆、右下杆以及关节架，所述调平装置包括偏心轮以及第一枢接轴，所述钳体安装架上开设有螺纹孔以及位于所述螺纹孔外侧方向的第一枢接孔；所述偏心轮开设有第二枢接孔，所述第二枢接孔的中心偏离所述偏心轮的中心，所述偏心轮沿其周向方向还开设有若干安装孔，若干所述安装孔中至少有两个所述安装孔的孔心位置离所述第二枢接孔的孔心位置不同距离；[0006] 所述偏心轮的的内侧面延伸出连接部，所述连接部穿设于所述钳体安装架的第一枢接孔内，所述第一枢接轴穿设于所述第二枢接孔内；所述右上杆的第一端与所述关节架枢接，形成第一枢接点，所述右上杆的第二端与所述钳体安装架枢接，形成第二枢接点；所述右下杆的第一端与所述关节架枢接，形成第三枢接点；所述右下杆的第二端与所述第一枢接轴与所述钳体安装架上的第一枢接孔枢接，形成第四枢接点；[0007] 选择不同的所述安装孔通过螺钉与所述钳体安装架上的螺纹孔连接，能形成不同的调节档位；其中，当距离第二枢接孔的孔心位置最近的一个安装孔与所述螺纹孔连接时，所述第一枢接点、第二枢接点、第三枢接点以及第四枢接点这四个点的连线，形成一个平行四边形。[0008] 进一步的，所述调平装置包括两个所述的偏心轮以及一根所述的第一枢接轴，所述两个偏心轮安装在所述第一枢接轴的两端，所述两个偏心轮上同一位置的所述安装孔中心线重合，两个所述偏心轮上的所述第二枢接孔的中心线重合，两个所述偏心轮上的同一位置的安装孔中心线重合是为了保证在进行调平的时候两个所述偏心轮所调整的角度一致，两个所述偏心轮上的所述第二枢接孔的中心线重合是为了保证两个所述偏心轮同心。[0009] 进一步的，所述第一枢接轴包括的呈圆柱状的中间段以及呈方形的分别位于中间段两端的端部，并且，所述中间段的直径大于端部的宽度，所述中间段与端部的相接处形成台阶；所述第二枢接孔的截面呈方形，所述第一枢接轴的中间段穿设在所述右下杆第一端的穿孔中，所述第一枢接轴的两个所述端部分别嵌入两个所述偏心轮的所述第二枢接孔内，所述端部为方形一方面是为了保证所述偏心轮上的各个所述安装孔一一对应，另一方面也是为了实现所述偏心轮相对所述第一枢接轴的止转。[0010] 进一步的，一个所述偏心轮与所述第一枢接轴的一端固定连接，另一个所述偏心轮与所述第一枢接轴的另一端固定连接，固定连接可以保证所述第一枢接轴与两个所述偏心轮的固定，防止所述第一枢接轴从所述第二枢接孔中脱离。[0011] 进一步的，所述调平装置还包括用于装入润滑油的油杯，所述第一枢接轴的另一端在延其轴向方向开设有第一长孔，所述第一长孔的孔壁沿其厚度方向开设有穿孔；所述油杯安装在所述第一长孔内，所述第一长孔与所述穿孔连通。[0012] 进一步的，所述偏心轮的所述连接部的内部开设有方形的连接孔，所述连接孔与所述第二枢接孔贯穿且同心，所述第一枢接轴的端部穿设于所述连接孔内。[0013] 进一步的，所述支撑臂还包括左下杆，所述左下杆位于所述关节架的左下侧，所述左下杆的中间段位置与所述关节架枢接，所述右上杆靠近所述第一枢接点的位置延伸出垂直其长度方向的第三端，所述右上杆的第三端与一连接短杆的一端枢接，所述连接短杆的另一端与所述左下杆的上端部枢接。此种连接方式可以保证左边的杆件和右边的杆件同时运动，使支撑臂、钳体安装架等部件在120度的范围内运动。[0014] 进一步的，所述偏心轮上的若干安装孔沿其周向方向等距分布，每一安装孔的侧边均设置有与所述安装孔的档位相对应的数字标记。[0015] 进一步的，所述偏心轮上均匀开设有12个所述安装孔。[0016] 进一步的，所述钳体安装架上于所述第一枢接孔的侧边区域设置有用于指向所述数字标记的箭头。[0017] 本发明与现有技术相比，有益效果在于：[0018] 当钳体因为自重或者旋扣器的重量，在支撑臂伸出或者缩回时不再和钻台面保持平行时，可将本发明的调平装置调整到合适的档位，此时，钳体在伸出时，会相对钻台面向上倾斜一定的角度，从而补偿因钳体自重和旋扣器自重引起的向下倾斜的角度，保证钳体相对钻台面的平行。附图说明[0019] 图1是本发明实施例一提供的一种铁钻工钳体调平机构的主视示意图；[0020] 图2是图1所示调平机构的立体结构示意图；[0021] 图3是图1所示调平机构另一角度的立体结构示意图；[0022] 图4是图1所示铁钻工钳体调平机构沿A?A剖面时的剖视示意图；[0023] 图5是图4中C区域的放大图；[0024] 图6是图1所示调平机构中的调平装置的立体结构示意图；[0025] 图7是图6所示调平装置另一角度的立体结构示意图；[0026] 图8是图6所示调平装置的主视示意图；[0027] 图9是图6所示调平装置沿B?B剖面的剖视示意图；[0028] 图10是图6所示调平装置侧面视示意图；[0029] 图11是图6所示调平装置中的偏心轮的立体结构示意图；[0030] 图12是图11所示偏心轮的另一角度的立体结构示意图；[0031] 图13是图6所示调平装置中的第一枢接轴的立体结构示意图；[0032] 图14是图6所示调平装置中的第一枢接轴的另一角度的立体结构示意图；[0033] 图15是钳体相对钻台面保持平行状态时，本发明实施例一的铁钻工钳体调平机构的示意图；[0034] 图16是图15中B区域的放大图；[0035] 图17是钳体相对钻台面处于非平行状态时，本发明实施例一的铁钻工钳体调平机构的示意图；[0036] 图18是图17中C区域的放大图；[0037] 图19是本发明实施例二提供的一种铁钻工钳体调平机构的主视示意图；[0038] 图20是图19所示调平机构的立体结构示意图；[0039] 图21是图19所示调平机构中的支撑臂收回状态时的主视示意图；[0040] 图22是图19所示调平机构中的支撑臂收回状态时的立体结构示意图；[0041] 图23是图19所示调平机构中的调平装置的分解结构示意图；[0042] 图24是图23所示调平装置的立体结构示意图；[0043] 图25是图23所示调平装置另一角度的立体结构示意图；[0044] 图26是图19所示调平机构中的卡板的立体结构示意图；[0045] 图27是图19所示调平机构中的第一枢接轴的立体结构示意图；[0046] 图28是图19所示调平机构中的第一枢接轴另一角度的立体结构示意图。[0047] 附图标记：[0048] 100?调平装置；1?钳体安装架；2?右上杆；21?右上杆第一端；22?右上杆第二端；23?右上杆第三端；24?连接短杆；3?右下杆；31?右下杆第一端；32?右下杆第二端；4?关节架；5?偏心轮；51?第二枢接孔；52?安装孔；53?连接部；54?螺纹孔；6?第一枢接轴；61?中间段；62?方形端部；63?第一长孔；64?第二长孔；65?穿孔；66?卡槽；7?螺钉；8?圆板；9?螺栓；10?油杯；O1?第一枢接点；O2?第二枢接点；O3?第三枢接点；O4?第四枢接点；11?卡板；111?连接孔；112?卡口；12?卡板固定螺钉；13?左上杆；14?左下杆；141?左下杆上端部。具体实施方式[0049] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。[0050] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。[0051] 实施例一：[0052] 请参见图1至图12，示出了本发明实施例一提供的一种铁钻工钳体调平机构，包括用于安装钳体的钳体安装架1、支撑臂以及调平装置100。其中，支撑臂包括右上杆2、右下杆3以及关节架4，调平装置100包括偏心轮5以及第一枢接轴6。[0053] 钳体安装架1上开设有螺纹孔以及位于螺纹孔外侧方向的第一枢接孔。螺纹孔的数量根据实际设计需要确认，具体数量可以等于或大于等于1。[0054] 偏心轮5开设有第二枢接孔51，第二枢接孔51的中心偏离偏心轮的中心，偏心轮沿其周向方向还均匀开设有若干安装孔52，若干安装孔52中至少有两个安装孔的孔心位置离第二枢接孔的孔心位置不同距离。[0055] 偏心轮5的的内侧面延伸出连接部53，所述连接部53穿设于钳体安装架1的第一枢接孔内，第一枢接轴6穿设于第二枢接孔51内；右上杆2的第一端21与关节架4枢接，形成第一枢接点O1，右上杆2的第二端22与钳体安装架1枢接，形成第二枢接点O2；右下杆3的第一端31与关节架4枢接，形成第三枢接点O3；右下杆3的第二端32与第一枢接轴6枢接，形成第四枢接点O4。[0056] 选择不同的安装孔52通过螺钉7与钳体安装架1上的螺纹孔连接，能形成不同的调节档位；其中，当距离第二枢接孔51的孔心位置最近的一个安装孔52通过螺钉7与螺纹孔连接时，第一枢接点O1、第二枢接点O2、第三枢接点O3以及第四枢接点O4这四个点的连线，形成一个平行四边形。[0057] 一个偏心轮5与第一枢接轴6的一端固定连接，另一个偏心轮5与第一枢接轴6的另一端固定连接，固定连接可以保证第一枢接轴6与两个偏心轮5的固定，防止第一枢接轴6从第二枢接孔51中脱离。具体的，本实施例的调平装置100包括两个偏心轮5、第一枢接轴6、圆板8、螺栓9以及用于装入润滑油的油杯10。[0058] 两个偏心轮5安装在第一枢接轴6的两端，两个偏心轮5上同一位置的安装孔52的中心线重合，两个偏心轮5上的第二枢接孔51的中心线重合。两个偏心轮5上的同一位置的安装孔52中心线重合是为了保证在进行调平的时候两个偏心轮5所调整的角度一致，两个偏心轮5上的第二枢接孔51的中心线重合是为了保证两个偏心轮5同心。[0059] 偏心轮5上的若干安装孔52沿其周向方向等距分布，每一安装孔52的侧边均设置有与安装孔52的档位相对应的数字标记。于本实施例中，偏心轮5上开均匀开设有12个安装孔52，相邻两个安装孔52的孔心与偏心轮5中心构成的圆心角呈30度。钳体安装架1上于第一枢接孔的侧边区域设置有用于指向数字标记的箭头11，该箭头11指向的数字标记，即是当前所处的档位数。[0060] 第一枢接轴6包括呈圆柱状的中间段61以及呈方形的分别位于中间段61两端的方形端部62，并且，中间段61的直径大于端部62的宽度，中间段61与方形端部62的相接处形成台阶。第二枢接孔51的截面呈方形，第一枢接轴6的中间段61穿设右下杆3第二端32的穿孔中，第一枢接轴6的两个方形端部62分别嵌入两个偏心轮5的第二枢接孔51内，端部62为方形一方面是为了保证偏心轮5上的各个安装孔52一一对应，另一方面也是为了实现偏心轮5相对第一枢接轴6的止转。[0061] 第一枢接轴6的中间段61上套设有轴承，第一枢接轴6的两端内部分别开设有沿其轴向方向延伸的第一长孔63以及第二长孔64，第一长孔63以及第二长孔64不连通；第一长孔63的孔壁沿其厚度方向开设有穿孔65；油杯10安装在第一长孔63内，第一长孔63与穿孔65连通。油杯10中装有润滑油，润滑油进入第一长孔63内，并从穿孔65中流出，从而润滑套接在第一枢接轴6中部的轴承。在其他实施例中第一枢接轴6可不开设第一长孔，只开设第二长孔，在不开设第一长孔的情况下也可不套设前述轴承。[0062] 螺栓9依次穿过圆板8以及靠近第二长孔64的偏心轮5，并穿入第二长孔64与第二长孔64进行螺纹连接，靠近第二长孔64的偏心轮5被夹紧于第一枢接轴6的端部62与螺栓9的头部之间。[0063] 于本实施例中，偏心轮5的连接部53的内部开设有方形的连接孔，上述第二枢接孔51与方形的连接孔在尺寸和形状上均匹配，偏心轮5大体轮廓呈法兰状，第二枢接孔51的中心线与连接部53的中心线重合，作为方形的连接孔，第一枢接轴6的端部62穿设于第二枢接孔51内。[0064] 进一步的，为了增强支撑臂的结构稳定性，所述支撑臂还包括左上杆13以及左下杆14，左上杆13位于关节架4的左上侧，左下杆14位于关节架4的左下侧。左下杆14的中间段位置与关节架4枢接。右上杆2靠近第一枢接点O1的位置延伸出垂直其长度方向的第三端23，右上杆3的第三端23与一连接短杆24的一端枢接，连接短杆24的另一端与左下杆14的上端部141枢接，此种连接方式可以保证左边的杆件和右边的杆件同时运动，使支撑臂、钳体安装架1等部件在120度的范围内运动。[0065] 当钳体相对钻台面保持平行时，不需要调节调平装置100的档位，钳体安装架1上的箭头11所指向的位置就是数字为1的档位，请参见图13及图14，支撑臂的右上杆2和右下杆3保持平行，右上杆2、右下杆3、关节架4以及钳体安装架1会形成一个平行四边形，此时调平装置100的轴心在平行四边形的一个交点上，钳体相对钻台面保持平行状态。[0066] 当钳体因为自重或者旋扣器的重量，在支撑臂伸出或者缩回时不再和钻台面保持平行（即钳体相对钻台面处于非平行状态）；那就需调节调平装置100到合适的档位，从而使得钳体重新保持水平。请参见图15及图16，当指向档位7时，支撑臂的右上杆2和右下杆3不再保持平行，右上杆2、右下杆3、关节架4以及钳体安装架1会形成一个非平行四边形，调平装置100的轴心在该非平行四边形的一个交点上；a点是平行四边形的一个交点，也是档位为1时调平装置100轴心所在的位置，从图12中可以看出在档位7时，轴心的位置在a点的左上方，使得钳体在伸出时，会相对钻台面向上倾斜一定的角度，从而补偿因钳体自重和旋扣器自重引起的向下倾斜的角度，保证钳体相对钻台面的平行。[0067] 综上所述，本实施例提供的铁钻工钳体调平机构，解决了现有技术的铁钻工在上卸扣时，因为钳体自重以及安装在钳体上方的旋扣器重量引起的钳体与钻台面不平行及支撑臂会出现弹性变形的问题。[0068] 实施例二：[0069] 请参见图17至图20，示出了本实施例的一种铁钻工钳体调平机构。本实施例的大部分技术方案以及技术效果均与实施例一相同，不同之处在于：本实施例的偏心轮5与第一枢接轴6的连接方式。[0070] 请参见图21至图26，本实施例的调平装置100在实施例一的基础上还设置了卡板11以及卡板固定螺钉12，其一个偏心轮5的外侧面上开设有螺纹孔54，第一枢接轴6的一端的周缘上开设有卡槽66，卡板11上开设连接孔111，其一侧边具有卡口112，当第一枢接轴6的一端穿出偏出轮5后，将卡板11的卡口112对齐卡槽66，即可将卡板11卡置在第一枢接轴6的一端上。最后，往连接孔111穿入卡板固定螺钉12，然后再拧紧卡板固定螺钉12，使其与偏心轮5上的螺纹孔54连接，即实现偏心轮5与第一枢接轴6的固定连接。[0071] 容易理解的是，偏心轮5与第一枢接轴6的连接方式除上述两个实施例的连接方式外，还可以是其他固接方式，比如焊接、铆接、过盈配合连接等。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

专利地区：四川

专利申请日期：2020-03-04

专利公开日期：2024-11-29

专利公告号：CN111236866B