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一种开口型动力钳背钳钳头卡紧机构
    【技术领域】

    本发明涉及上卸管子螺纹的动力钳，特别是开口型动力钳背钳钳头卡紧机构。

    背景技术

    现有开口型动力钳背钳钳头卡紧机构为内曲面滚子爬坡卡紧。其主要结构形式为：在背钳主体及背钳头盖板包容的空腔内有四块内曲面坡板，滚子装在颚板上，颚板装在颚板架的方孔中，在颚板架相对于背钳主体转动一定角度时，滚子沿坡板内曲面滚动爬坡，构成颚板径向平动，使牙板接触管柱，实现固定管柱，保证主钳上卸螺纹正常操作，如专利号为：ZL94213128.2，名称为：一种新型液动背钳的专利技术就是这种结构形式，该机构每一组卡紧零件只能卡紧一种特定管柱尺寸，卡不同管柱时必须更换滚子、颚板、牙座之类的零件。该机构不仅结构复杂，卡不同管柱更换零件给制造，使用和维修都带来许多不便。由于卡紧零件按特定管柱尺寸配置，对管径偏差较敏感，管径偏大时，容易打滑，管径偏小时，又容易卡死松不开。近期被中国知识产权局专利局公开的申请号为：01101342.7，名称为：一种行星爪式开口型动力钳钳头卡紧机构中的背钳，其主要结构形式为：各行星爪连同行星齿轮支持在行星架上，围绕芯轴转动，上下各行星齿轮与背钳主体内侧的上下内齿相啮合，承担钳头扭矩传递，行星架相对于背钳主体转动一定角度，带动各行星爪转动使外曲牙板接触管柱，实现正反向固定任意管柱管径不更换零件。该结构仍存在以下不足之处：一是，背钳主体内腔上下设置内齿与行星齿轮啮合，特别是下部内齿啮合，一旦有铁屑或其它坚硬杂物进入啮合副，将使啮合副被卡死，要清除杂物必须折开钳头；二是，工作始末，行星架的上下连接板要相对于背钳主体转动一定角度。由于相关受力零件的变形不全一致及机械杂质进入相对转动缝隙，将使相对转动受阻，卡紧动作失灵；三是，行星齿轮承受钳头扭矩传递，为满足强度要求，行星齿轮必须有足够的轴向尺寸，这不仅使结构复杂，而且占用了牙板高度空间，为满足牙板高度要求，就得加高背钳头轴向尺寸，这在钻井大钳卡接头、主钳和背钳间距受严格限制的条件下，该卡紧机构将不适用；如减少牙板高度，又会使牙板强度变差，且对管柱表面损伤加大，也将使该机构不适用。

    本发明的目的就是要克服现有技术内曲面滚子爬坡卡紧机构卡不同管柱必须更换零部件的不足之处，还将克服申请号为：01101342.7的发明专利技术的上述缺陷，推出一种新型背钳钳头卡紧机构，该机构没有行星架相对于背钳主体转动，背钳主体内腔下部不设置行星齿轮与内齿啮合，仅在背钳主体上部设置齿轮圈与行星轮啮合驱动蝶形颚板转动而不传递钳头扭矩，使动力钳背钳在大范围内正反向连续卡紧任意管柱尺寸不更换任何零部件，且结构更简单，卡紧性能更可靠。

    【发明内容】

    本发明的技术方案是：一种开口型动力钳背钳钳头卡紧机构，由背钳主体、背钳头盖板、蝶形颚板、外曲牙板、牙板挡块、牙板螺钉、花键轴套、芯轴、行星齿轮、齿轮圈、挡销、旋钮轴、旋钮齿轮、手柄齿轮等主要零件组成。背钳主体与背钳头盖板由螺钉联接紧固于一体，牙板挡块焊在蝶形颚板上，外曲牙板由牙板挡块限位并通过牙板螺钉固定在蝶形颚板上，蝶形颚板与行星齿轮由花鍵轴套串接紧固并装在芯轴上，各芯轴装在背钳主体及背钳头盖板在om、on、of、og中心线上的轴孔中，在背钳主体上部与背钳头盖板之间装有齿轮圈，齿轮圈的内齿与各行星齿轮相啮合，齿轮圈地局部外齿与背钳传动齿轮相啮合，齿轮圈上部有局部内圆柱面与背钳头盖板的局部外圆柱面配合，齿轮圈下部有外圆柱面与背钳主体的内圆柱面配合，挡销装在齿轮圈上，旋钮轴装在背钳头盖板上，旋钮轴外端装旋钮齿轮与装在背钳头盖板上的手柄齿轮相啮合。

    本发明的实施，不仅实现开口型动力钳背钳在大范围内正反向连续卡紧任意管径不更换零件，且卡紧机构更简单，卡紧性能更可靠，使用维修更方便，适用性更广，背钳转向控制操作环境得以改善，社会及经济效益显著。

    【附图说明】

    图1为本发明一种开口型动力钳背钳钳头卡紧机构的结构示意图。

    图2为图1的A-A剖视图

    图3为图1的B-B剖视图

    【具体实施方式】

    如图1、2、3所示，一种开口型动力钳背钳钳头卡紧机构，由背钳主体1、背钳头盖板9、蝶形颚板2、外曲牙板5、牙板挡块6、牙板螺钉7、花鍵轴套3、芯轴4、行星齿轮14、齿轮圈13、挡销12、旋钮轴11、旋钮齿轮10、手柄齿轮8等主要件组成，背钳主体1与背钳头盖板9由螺钉联接紧固于一体，牙板挡块6焊在蝶形颚板2上，外曲牙板5由牙板挡块6限位并通过牙板螺钉7固定在蝶形颚板2上，卸去牙板螺钉7，即可更换外曲牙板5。外曲牙板5的牙尖轮廓曲线由专门的计算方法求得，曲率中心线偏离芯轴4中心，在外曲牙板5的牙尖接触任意管径时，管子接触点所承受的切向力与径向压力的比值为一设定常数，保证了在设定范围内正反向连续卡紧任意管径不出现打滑，也不出现卡紧过度。蝶形颚板2与行星齿轮14由花鍵轴套3串接紧固并装在芯轴4上，各芯轴4装在背钳主体1及背钳头盖板9在om、on、of、og中心线上的轴孔中不能转动，各花鍵轴套3与芯轴4之间为动配合，在背钳主体1上部与背钳头盖板9之间装有齿轮圈13，齿轮圈13的内齿与各行星齿轮14啮合，齿轮圈13的局部外齿与背钳传动齿轮啮合，该传动只起带动各蝶形颚板转动的作用，由于行星齿轮14及齿轮圈13不承担传递钳头扭矩，结构尺寸较小，占用牙板高度甚少。齿轮圈13有局部内圆柱面15与背钳头盖板的局部外圆柱面配合，使背钳头盖板9承受背钳传动齿轮17对齿轮圈13的啮合推力，齿轮圈13还有外圆柱面16与背钳主体1的内圆柱面配合，使背钳主体1承受行星齿轮14对齿轮圈13的啮合推力，挡销12装在齿轮圈13上，旋钮轴11装在背钳头盖板9上与挡销12处于同轴心位置，旋钮轴下端设有缺口，在背钳头盖板9的内侧以旋钮轴11对称两侧设有环槽，以满足挡销12随齿轮圈13相对于背钳头盖板9正反向转动一定角度的空间需要，由此，旋钮轴11与挡销12构成背钳转向控制机构，在旋钮轴11外端，装有旋钮齿轮10与装在背钳头盖板9上的手柄齿轮8相啮合，扳动操纵杆，在较小的角度范围可扳转旋钮轴11正反180°，使现有技术中，视线被挡，处于主钳背钳之间狭窄空间手扳旋钮的手动操作环境得以改善。

    动力钳处于上扣工况时，扳动手柄齿轮8的操纵杆，使旋钮轴下端缺口朝向逆时针方向，启动背钳驱动机构，使齿轮圈13逆时针方向转动一定角度，带动各行星齿轮14连同蝶形颚板2逆时针方向自转，使外曲牙板5接触管柱，阻止管柱转动，保证主钳可靠地上紧螺纹，上扣完毕。主钳反转对缺口，背钳传动机械驱动齿轮圈13顺时针方向转动，转到挡销12被旋钮轴11所挡，此时各蝶形颚板已回到中位保证，适应最大管径进出无阻，背钳驱动机构停止驱动，完成一次上扣操作。卸扣时，反之亦然。