一种液压动力钳的自动对位控制器.pdf

一种液压动力钳的自动对位控制器，属于石油工程的地面工具设备技术领域。弧形的对位止动盘通过制动盘增高架平行增高安装在液压动力钳的制动盘的上方，长方形的液控阀总成通过液控阀支架安装在液压动力钳悬挂吊筒与对位止动盘之间;液控阀总成主要由阀箱体、定位座、启动销、启动销弹性件、活塞、活塞弹性件、可调螺栓组成;长方体的阀箱体后部中心有向前贯通的、长圆的启动销腔，启动销腔左右各有2个定位座内螺纹及进油口或出油口；阀箱体底部有支架内螺纹；阀箱体内部启动销腔左右两端各有横向的、圆形的活塞腔及活塞腔内螺纹，可以实现液压动力钳的主钳、背钳钳头快速对齐开口的自动对位控制器，代替人工操作。

1.  液压动力钳的自动对位控制器，主要由液控阀总成和对位止动盘、 液控阀支架、制动盘增高架组成，其特征在于：弧形的对位止动盘通过制 动盘增高架平行增高安装在液压动力钳的制动盘的上方，长方形的液控阀 总成通过液控阀支架安装在液压动力钳悬挂吊筒与对位止动盘之间;液控 阀总成主要由阀箱体、定位座、启动销、启动销弹性件、活塞、活塞弹性 件、可调螺栓组成;长方体的阀箱体后部中心有向前贯通的、长圆的启动 销腔，启动销腔左右各有2个定位座内螺纹及进油口或出油口；阀箱体底 部有支架内螺纹；阀箱体内部启动销腔左右两端各有横向的、圆形的活塞 腔及活塞腔内螺纹，启动销腔左右还有纵向油道、上下有横向油道，纵向 油道与横向油道交叉的一角联通进油口对角联通出油口;长方形的定位座 四角有与定位座内螺纹对应的螺纹孔，中部有通过启动销尾部圆柱体的通 孔，通孔外有圆管状凸台，凸台上下开有可置放限位销的凹形开口;
圆柱形的活塞顶部为弧形、两端各安装O型密封件，两道O型密封件 之间有过油凹槽;
定位座通过定位座螺钉安装在阀箱体后部；启动销尾部套入启动销弹 性件，尾部由前到后依次穿过启动销腔、定位座，通过限位销实现定位， 限位销可在定位座的凹形开口内滑动，启动销顶部的斜面直角头在定位座 和启动销弹性件的控制下于阀箱体外有限缩进或外露；活塞顶部由外向里 进入活塞腔，随后装入活塞弹性件，活塞腔内螺纹内安装可调螺栓，活塞 顶部接触启动销前部圆柱体，活塞在可调螺栓及活塞弹性件控制下在活塞 腔内有限进退。

2.  根据权利要求1所述的液压动力钳的自动对位控制器，其特征是： 对位止动盘是在液压动力钳原弧形制动盘大小的基础上扩径，除了具有与 液压动力钳原弧形制动盘对应的螺栓孔、复合旋钮孔外，在复合旋钮孔以 外还开有可容纳启动销顶部斜面直角头的、矩形的止动凹口。

3.  根据权利要求1所述的液压动力钳的自动对位控制器，其特征是： 制动盘增高架的底盘与顶盘形状相同，有与液压动力钳原弧形制动盘对应 的螺栓孔、复合旋钮孔，通过螺栓下部连接液压动力钳制动盘，上部连接 对位止动盘。

4.  根据权利要求1所述的液压动力钳的自动对位控制器，其特征是： 液控阀支架上部有与阀箱体底部的支架内螺纹对应螺孔，通过螺栓实现与 阀箱体底部的连接。

5.  根据权利要求1所述的液压动力钳的自动对位控制器，其特征是： 液控阀总成的进油管线、出油管线分别连接在液压动力钳的换向阀与液压 马达之间的过油管道上。

一种液压动力钳的自动对位控制器
技术领域
本发明涉及一种液压动力钳的自动对位控制器，属于石油工程的地 面工具设备技术领域。
背景技术
液压动力钳是石油系统钻井、井下作业中上卸钻杆、抽油杆、油管 的专用工具，是改善作业工人劳动条件、保证施工作业质量、实现井口操 作机械化的重要工具。液压动力钳主要有主钳体（主要包括钳头、液压马 达、减速器、换向阀、钳头夹紧机构）、操纵部分（由两套拉杆机构组成， 操纵主钳复位和上卸螺纹，并操纵主钳的两档变速杆）、悬挂部分（采用 吊筒式结构将钳悬挂起来）、背钳（卡紧主钳夹紧部位以下的管柱，以克 服上卸螺纹时的反扭矩）、动力装置（为动力钳提供动力源，包括油泵、 溢流阀、管线、接头等）组成。液压动力钳是靠液压系统进行控制和传递 动力，经两档减速输出两种转速和扭矩，再通过夹紧机构使钳牙夹紧和转 动管柱，在背钳的配合下实现上卸油管螺纹的。具体上螺纹操作：在主钳 和背钳钳头对齐开口的状态下，分别将复位旋钮搬向上扣方向，并将动力 钳推向管柱，操纵手动换向阀改变液压马达压力油流向推动主钳沿上扣方 向旋转，进行上扣完毕，反向操纵手动换向阀使主钳反转，主钳、背钳钳 头分别对齐开口，然后将动力钳撤离管柱，即完成一次上螺纹操作。具体 卸螺纹操作：在主钳和背钳钳头对齐开口的状态下，分别将复位旋钮搬向 卸扣方向，并将动力钳推向管柱，操纵手动换向阀改变液压马达压力油流 向推动主钳沿卸扣方向旋转，进行卸扣完毕，反向操纵手动换向阀使主钳 反转，主钳、背钳钳头分别对齐开口，然后将动力钳撤离管柱，即完成一 次卸螺纹操作。两种操作共有的问题是：主钳、背钳钳头对齐是必须的环 节，旋转距离、对正角度都需人工目测、计算、判断、手动操纵，视力不 够、照明不足、计算判断差异都会使手动超前或滞后，导致对齐失败后只 能再次重复对位操作，影响施工速度，加大员工劳动强度。目前面对的新 问题还有：中国石油天然气股份有限公司下属的华北油田公司科技立项研 制井下作业起下油管井口无人操作系统，远程液控动力钳上卸螺纹是该操 作系统中的重要组成部分，而是否可以通过某种装置来实现主钳和背钳的 自动对位就成了能否最终完成井口无人操作的关键技术之一。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明提供一种液压动力钳的自动对位 控制器，可以实现液压动力钳的主钳、背钳钳头快速对齐开口的自动对位 控制器，代替人工操作，降低员工劳动强度，提高施工速度，并为远程控 制液压动力钳及最终形成井下作业起下油管井口无人操作新技术提供技 术支持。
一种液压动力钳的自动对位控制器,主要由液控阀总成和对位止动 盘、液控阀支架、制动盘增高架组成，其特征在于：弧形的对位止动盘通 过制动盘增高架平行增高安装在液压动力钳的制动盘的上方，长方形的液 控阀总成通过液控阀支架安装在液压动力钳悬挂吊筒与对位止动盘之间。
液控阀总成主要由阀箱体、定位座、启动销、启动销弹性件、活塞、 活塞弹性件、可调螺栓等组成。
其中长方体的阀箱体后部中心有向前贯通的、长圆的启动销腔，启动 销腔左右各有个定位座内螺纹及进油口或出油口；阀箱体底部有支架内螺 纹；阀箱体内部启动销腔左右两端各有横向的、圆形的活塞腔及活塞腔内 螺纹，启动销腔左右还有纵向油道、上下有横向油道，纵向油道与横向油 道交叉的一角联通进油口对角联通出油口。
长方形的定位座四角有与定位座内螺纹对应的螺纹孔，中部有通过启 动销尾部圆柱体的通孔，通孔外有圆管状凸台，凸台上下开有可置放限位 销的凹形开口。
启动销主体为变径圆柱形，前部顶端是半边为平滑斜面半边为直角凹 下的斜面直角头、中后部直角缩径、尾部有垂直通孔可置放限位销。
圆柱形的活塞顶部为弧形、两端各安装O型密封件，两道O型密封件 之间有过油凹槽。
定位座通过定位座螺钉安装在阀箱体后部；启动销尾部套入启动销弹 性件，尾部由前到后依次穿过启动销腔、定位座，通过限位销实现定位， 限位销可在定位座的凹形开口内滑动，启动销顶部的斜面直角头在定位座 和启动销弹性件的控制下于阀箱体外有限缩进或外露；活塞顶部由外向里 进入活塞腔，随后装入活塞弹性件，活塞腔内螺纹内安装可调螺栓，活塞 顶部接触启动销前部圆柱体，活塞在可调螺栓及活塞弹性件控制下在活塞 腔内有限进退。
对位止动盘是在液压动力钳原弧形制动盘大小的基础上扩径，除了具 有与液压动力钳原弧形制动盘对应的螺栓孔、复合旋钮孔外，在复合旋钮 孔以外还开有可容纳启动销顶部斜面直角头的、矩形的止动凹口。
制动盘增高架的底盘与顶盘形状相同，有与液压动力钳原弧形制动盘 对应的螺栓孔、复合旋钮孔，通过螺栓下部连接液压动力钳制动盘，上部 连接对位止动盘。
液控阀支架上部有与阀箱体底部的支架内螺纹对应螺孔，通过螺栓实 现与阀箱体底部的连接。
液控阀总成的进油管线、出油管线分别连接在液压动力钳的换向阀与 液压马达之间的过油管道上。
通过启动销顶部斜面直角头的换向来调整上卸油管螺纹的工作状态。
简述液压动力钳的自动对位控制器的工作原理有助于理解本发明。
正常状态下，液控阀总成的活塞封闭从进油口到出油口的油路，使液 压动力钳依旧通过换向阀控制压力油到液压马达的走向。启动销在活塞弹 性件的作用下外伸，对位止动盘的外缘沿启动销的斜面直角头顺向旋转， 启动销受挤压在启动销腔内收缩，即使在活塞弹性件的作用下进入止动凹 口，倒角斜面也可使其顺利通过。逆向旋转时，启动销的斜面直角头进入 止动凹口，直角头产生阻挡并在止动凹口的推动下横向移动，启动销前部 圆柱体挤压活塞顶部，活塞在活塞腔内回缩，过油凹槽移动到纵向油道位 置时，从进油口到出油口的油路打通，压力油短路回返，液压马达因得不 到供油而停止工作，而此时启动销、止动凹口、主钳与背钳钳头开口正好 对齐在一条中心线上。
本发明的有益效果：提供一种石油系统钻井、井下作业现场使用液压 动力钳上卸钻杆、抽油杆、油管时，可以实现液压动力钳的主钳、背钳钳 头快速对齐开口的自动对位控制器，代替人工操作，降低员工劳动强度， 提高施工速度，并为远程控制液压动力钳及最终形成井下作业起下油管井 口无人操作新技术提供技术支持。制作简单，利于推广。
附图说明
当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地 理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来 提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施 例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，如图其中：
图1是本发明液压动力钳的自动对位控制器构成的俯视图；
图2是本发明中液控阀总成结构俯视剖面示意图；
图3是本发明中液控阀总成结构正视剖面示意图；
图4是本发明中对位止动盘结构俯视示意图；
图5是本发明中液控阀支架结构俯视示意图；
图6是本发明中制动盘增高架结构正视示意图；
图7是本发明中制动盘增高架结构左视剖面示意图。
图中，1.液控阀总成、2.阀箱体、3.活塞腔、4.进油口、5.定 位座内螺纹、6.定位座螺钉、7.启动销腔、8.定位座、9.启动销、10限 位销、11.启动销弹性件、12.出油口、13.活塞、14.过油凹槽、15.O型 密封件、17.活塞腔内螺纹、18.可调螺栓、19.支架内螺纹、20.纵向油道、 21.横向油道、22.对位止动盘、23.螺栓孔、24.复位旋钮孔、25止动凹 口、26.液控阀支架、27.制动盘增高架。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
具体实施方式
显然，本领域技术人员基于本发明的宗旨所做的许多修改和变化属于 本发明的保护范围。
实施例1：如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7所示，
主要由液控阀总成1和对位止动盘22、液控阀支架26、制动盘增高 架27组成，其特征在于：弧形的对位止动盘22通过制动盘增高架27平 行增高安装在液压动力钳的制动盘的上方，长方形的液控阀总成1通过液 控阀支架26安装在液压动力钳悬挂吊筒与对位止动盘22之间。
液控阀总成1主要由阀箱体2、定位座8、启动销9、启动销弹性件 11、活塞13、活塞弹性件16、可调螺栓18等组成。
其中长方体的阀箱体2后部中心有向前贯通的、长圆的启动销腔7， 启动销腔7左右各有2个定位座内螺纹5及进油口4或出油口12；阀箱 体2底部有支架内螺纹19；阀箱体2内部启动销腔7左右两端各有横向 的、圆形的活塞腔3及活塞腔内螺纹17，启动销腔7左右还有纵向油道 20、上下有横向油道21，纵向油道20与横向油道21交叉的一角联通进 油口4对角联通出油口12。
长方形的定位座8四角有与定位座内螺纹5对应的螺纹孔，中部有通 过启动销9尾部圆柱体的通孔，通孔外有圆管状凸台，凸台上下开有可置 放限位销10的凹形开口。
启动销9主体为变径圆柱形，前部顶端是半边为平滑斜面半边为直角 凹下的斜面直角头、中后部直角缩径、尾部有垂直通孔可置放限位销10。
圆柱形的活塞13顶部为弧形、两端各安装O型密封件15，两道O型 密封件15之间有过油凹槽14。
定位座8通过定位座螺钉6安装在阀箱体2后部；启动销9尾部套入 启动销弹性件11，尾部由前到后依次穿过启动销腔7、定位座8，通过限 位销10实现定位，限位销10可在定位座8的凹形开口内滑动，启动销9 顶部的斜面直角头在定位座8和启动销弹性件11的控制下于阀箱体2外 有限缩进或外露；活塞13顶部由外向里进入活塞腔3，随后装入活塞弹 性件16，活塞腔内螺纹17内安装可调螺栓18，活塞13顶部接触启动销 9前部圆柱体，活塞13在可调螺栓18及活塞弹性件16控制下在活塞腔3 内有限进退。
对位止动盘22是在液压动力钳原弧形制动盘大小的基础上扩径，除 了具有与液压动力钳原弧形制动盘对应的螺栓孔23、复合旋钮孔24外， 在复合旋钮孔24以外还开有可容纳启动销9顶部斜面直角头的、矩形的 止动凹口25。
制动盘增高架27的底盘与顶盘形状相同，有与液压动力钳原弧形制 动盘对应的螺栓孔23、复合旋钮孔24，通过螺栓下部连接液压动力钳制 动盘，上部连接对位止动盘22。
液控阀支架26上部有与阀箱体2底部的支架内螺纹19对应螺孔，通 过螺栓实现与阀箱体2底部的连接。
液控阀总成1的进油管线、出油管线分别连接在液压动力钳的换向阀 与液压马达之间的过油管道上，正常状态下，液控阀总成1的活塞13封 闭从进油口4到出油口12的油路，使液压动力钳依旧通过换向阀控制压 力油到液压马达的走向。启动销9在活塞弹性件16的作用下外伸，对位 止动盘22的外缘沿启动销9的斜面直角头顺向旋转，启动销9受挤压在 启动销腔7内收缩，即使在活塞弹性件16的作用下进入止动凹口25，倒 角斜面也可使其顺利通过。逆向旋转时，启动销9的斜面直角头进入止动 凹口25，直角头产生阻挡并在止动凹口25的推动下横向移动，启动销9 前部圆柱体挤压活塞13顶部，活塞13在活塞腔3内回缩，过油凹槽14 移动到纵向油道20位置时，从进油口4到出油口12的油路打通，压力油 短路回返，液压马达因得不到供油而停止工作，而此时启动销9、止动凹 口25、主钳与背钳钳头开口正好对齐在一条中心线上。
如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没 有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员 来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围 之内。