[發(fā)明專利]旋扣機構及其使用方法和鐵鉆工的旋扣裝置

有效

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• 申請日: 2018-04-12
• 公開（公告）號: CN108316871B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發(fā)明（設計）人: 孫友宏;劉召;沙永柏;高科
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: E21B19/16
• 分類號: E21B19/16
• 代理公司: 長春市吉利專利事務所(普通合伙) 22206
• 代理人: 李曉莉

本發(fā)明屬于石油工程領域，涉及一種旋扣機構及其使用方法，以及一種鐵鉆工的旋扣裝置,主要包括定子、轉子、電刷、夾緊塊、轉子支撐滾輪及橡膠環(huán)；定子和轉子均為兩瓣可開合式，兩瓣通過銷軸連接，定子和轉子打開時，上螺紋體進入轉子內(nèi)，然后定子和轉子關閉，轉子在夾緊塊的作用下抱緊上螺紋體，下螺紋體由背鉗固定。通電后，轉子帶動上螺紋體在定子的磁場內(nèi)轉動，以實現(xiàn)螺紋連接的上卸扣。該旋扣機構的轉動部分是在磁場中，無周向約束，有較大的微傾斜、擺動空間，因此可以保證旋扣過程中螺紋體不會被咬傷。該旋扣機構在鐵鉆工的背鉗和沖扣鉗的配合下，可以實現(xiàn)鉆桿在微傾斜、擺動狀態(tài)下快速上卸扣而不發(fā)生咬傷鉆桿的現(xiàn)象。

技術領域

本發(fā)明屬于石油工程領域，涉及一種旋扣機構及其使用方法，以及一種鐵鉆工的旋扣裝置。

背景技術

螺紋連接是利用螺紋零件構成的可拆連接，是最常見和典型的連接方式，它普遍存在于生產(chǎn)、生活中的各種設備，應用十分廣泛。對于一般的小尺寸零件的螺紋連接，其螺紋預緊力較小，使用扳手、管鉗等工具便可實現(xiàn)螺紋的上卸扣及預緊；但是對于較大尺寸、較重的零件的螺紋連接，其上卸扣通過簡單的人力操作很難實現(xiàn)，因此在實際工程中多采用自動化的設備快速、大扭矩的擰卸螺紋，并能對螺紋連接提供較高的預緊力。例如在石油工程中，單根鉆桿長度可達9米，鉆桿之間的螺紋連接通過人力操作比較困難且費時費力，因此在石油工程中采用鐵鉆工進行這項工作，鐵鉆工的主體一般可分為三部分：旋扣鉗、沖扣鉗及背鉗，背鉗用來夾緊固定下部鉆桿，沖扣鉗多使用液壓油缸來擰卸螺紋第一扣或者提供螺紋預緊力，旋扣機構用來快速旋扣。自動化鐵鉆工在實際工程中的應用極大的降低了工人的勞動強度，并且提高了工作效率。但是，在鐵鉆工進行旋扣操作時，由于鉆桿尺寸、慣性較大，并且受到風載的影響，鉆桿在臺面上經(jīng)常處于微傾斜、擺動狀態(tài)，旋扣機構的夾緊塊對鉆桿較大的夾緊力經(jīng)常會因此咬傷鉆桿，鉆桿表面的咬傷痕在孔底復雜情況下增加了鉆桿折斷的機率。

中國專利文獻CN104563921A公開的“一種緊湊型浮動式鐵鉆工”，將旋扣鉗和沖扣鉗做成一個整體能夠保證較大的同心度且縮短了旋扣鉗與夾緊鉗的距離，但是當鉆桿傾斜時依舊會發(fā)生鉗體咬傷鉆桿的現(xiàn)象。中國專利文獻CN103132930A公開了“一種鐵鉆工的旋扣裝置”，該旋扣裝置采用一種前后浮動調(diào)整裝置使旋扣鉗能夠根據(jù)鉆桿的狀態(tài)前后浮動調(diào)整，但是鉆桿的傾斜和擺動是整個圓周范圍內(nèi)的，因此這種方法并不能完全克服鉆桿傾斜擺動時的咬傷問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術問題是：提供一種旋扣機構，該旋扣機構能夠對處在微傾斜、擺動狀態(tài)下的螺紋連接進行快速可靠旋扣。特別的，該旋扣機構在鐵鉆工的背鉗和沖扣鉗的配合下，可以實現(xiàn)鉆桿在微傾斜、擺動狀態(tài)下快速上卸扣而不發(fā)生咬傷鉆桿的現(xiàn)象。

本發(fā)明是采用如下技術方案實現(xiàn)的：

一種旋扣機構，其特征在于：包括殼體、磁鐵、轉子、轉子支撐滾輪、夾緊塊、電刷支撐彈簧、橡膠環(huán)及電刷，

所述殼體由兩個半殼體對稱組合構成，兩個半殼體一端通過殼體銷軸連接，另一端繞殼體銷軸轉動實現(xiàn)開合，在每個半殼體內(nèi)側壁上固定有一塊磁鐵，磁鐵呈半環(huán)狀，殼體與磁鐵組成定子；

所述轉子下端固定有轉子支撐滾輪，轉子通過轉子支撐滾輪安裝于殼體內(nèi)，轉子由兩瓣半環(huán)狀結構對稱組合構成，兩瓣半環(huán)狀結構一端通過轉子銷軸連接形成連接端，另一端繞轉子銷軸轉動實現(xiàn)開合形成開合端，轉子的兩瓣半環(huán)狀結構上各設置有一個線圈組，轉子的兩瓣半環(huán)狀結構合上時，兩個線圈組相互連接，轉子的兩瓣半環(huán)狀結構打開時，兩個線圈組彼此斷開，轉子的外徑小于磁鐵的內(nèi)徑，在轉子與磁鐵之間形成環(huán)隙空間；

所述夾緊塊安裝于楔形槽內(nèi)，且楔形槽設置在轉子上，夾緊塊初始時相對待旋扣的上部螺紋體處于松開狀態(tài)，進行旋扣動作時，轉子轉動時夾緊塊在楔形槽內(nèi)滑動，楔形槽寬度逐漸變小，夾緊塊在轉子與上部螺紋體的間隙內(nèi)逐漸夾緊上部螺紋體，進而帶動上部螺紋體旋扣；

所述橡膠環(huán)固定在殼體的端口處；