CN102094585A - 岩心钻机液压卡盘 - Google Patents

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本发明涉及一种岩心钻机液压卡盘，包括心轴，心轴的外壁下部有动力头箱盖，心轴的外部有卡盘油缸，卡盘油缸的结构包括外缸套和内缸套，外缸套与内缸套之间形成上油腔，外缸套的下端与下端盖相固定，下端盖与外缸套和内缸套之间形成下油腔，外缸套上设置有第一油孔和第二油孔，第一油孔与上油腔相连通，第二油孔与下油腔相连通；内缸套与动力头箱盖相固定，外缸套与心轴之间有斜面套，斜面套与外缸套之间有轴承组，轴承组的上方有上端盖，上端盖与外缸套相固定，心轴中有至少三个卡瓦，卡瓦的外端面为斜面，并且卡瓦的外端面与斜面套的内端面相贴合，卡瓦的内端面中有复位弹簧。本发明适用于各种形式的岩心钻机。

Description

岩心钻机液压卡盘
技术领域
本发明涉及到一种岩心钻机卡盘。
背景技术
岩心钻机工作时，其卡盘用来夹紧钻具。传统岩心钻机卡盘内部为多组弹簧组合，由弹簧力来夹紧钻具，这种方法实现夹紧存在以下一些问题：
在结构上，弹簧式卡盘夹紧后整个卡盘外圈被带动一起旋转，使系统转矩被浪费，而且裸露在外的外圈高速旋转会给施工带来危险。在夹紧力方面，弹簧式卡盘的夹紧力取决于弹簧，其大小不能调节。在寿命方面，由于弹簧有疲劳，长时间夹紧运行会使弹簧变形，从而减弱了原有的夹紧力，在钻探时会出现打滑等现象，并且夹持的松动会产生离心力，使地下扭矩传递时产生偏斜，造成钻孔跑偏。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种更高效节能，夹紧力可调，并且寿命长的岩心钻机液压卡盘。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：岩心钻机液压卡盘，包括一个中空的心轴，心轴的外壁下部活动设置在动力头箱盖内，所述的心轴的外壁下部设置有凸台，所述的动力头箱盖上设置有限位块，所述的限位块位于凸台的上方，心轴的外部设置有卡盘油缸，所述的卡盘油缸的结构为：包括一个外缸套，外缸套与内缸套相活动连接，外缸套与内缸套之间形成上油腔，外缸套的下端与下端盖相固定，所述的下端盖与外缸套和内缸套之间形成下油腔，所述的外缸套上设置有第一油孔和第二油孔，所述的第一油孔与上油腔相连通，所述的第二油孔与下油腔相连通；所述的外缸套可沿着心轴的外壁上下滑动，所述的内缸套与动力头箱盖相固定，外缸套与心轴之间设置有斜面套，斜面套与外缸套之间设置有轴承组，轴承组的上方设置有上端盖，所述的上端盖与外缸套相固定，所述的心轴上设置有至少三个卡瓦孔，每个卡瓦孔中分别设置有卡瓦，所述的卡瓦的外端面为斜面，并且卡瓦的外端面与斜面套的内端面相贴合，所述的卡瓦的内端面中设置有复位弹簧槽，复位弹簧槽中设置有复位弹簧。
所述的轴承组包括上轴承组和下轴承组，所述的上轴承组从上至下依次为上深沟球轴承、上隔套和上推力圆柱滚子轴承，所述的下轴承组从上至下依次为下推力圆柱滚子轴承、下隔套和下深沟球轴承。
所述的斜面套与心轴之间还设置有卡瓦导向套，所述的卡瓦导向套上设置有卡瓦导向槽，所述的卡瓦卡位设置在卡瓦导向槽中。
所述的心轴上沿环向均匀设置有五个卡瓦孔。
所述的心轴的顶部还固定有上补心，所述的上补心上设置有钻具导正孔。
所述的上端盖上设置有两个油孔。
本发明的有益效果是：
1、液压力无疲劳极限，不仅夹紧力比弹簧力大，而且非常稳定，不会产生松动。
2、钻探过程中液压力可随系统需要进行调节，而弹簧力不能改变。
3、液压卡盘内部结构为刚性结构，寿命长、经济性好，而弹簧卡盘组数多且有特殊要求，更换成本很高。
4、运行时，液压卡盘只有卡瓦的摩擦力带动斜面套旋转，外部结构不旋转，使得钻具的对中性好，并且系统的损耗得到降低，更高效节能。
附图说明
图1是本发明岩心钻机液压卡盘的剖视结构示意图；
图2是图1中心轴的剖视结构示意图；
图3是图1中外缸套的剖视结构示意图；
图4是图1中斜面套的俯视方向的结构示意图；
图5是图4中A-A方向的剖视结构示意图；
图6是图1中卡瓦导向套的俯视方向的结构示意图；
图7是图6中B-B方向的剖视结构示意图；
图8是图1中卡瓦的结构示意图；
图9是图8的左视结构示意图；
图10是图8中C-C方向的剖视结构示意图；
图中：1、心轴，111、凸台，2、动力头箱盖，211、限位块，3、外缸套，4、内缸套，5、上油腔，6、下端盖，7、下油腔，8、第一油孔，9、第二油孔，10、斜面套，11、上深沟球轴承，12、上隔套，13、上推力圆柱滚子轴承，14、下推力圆柱滚子轴承，15、下隔套，16、下深沟球轴承，17、上端盖，18、油孔，19、卡瓦孔，20、卡瓦，21、复位弹簧槽，22、复位弹簧，23、卡瓦导向套，24、卡瓦导向槽，25、上补心，26、钻具导正孔。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明岩心钻机液压卡盘作进一步的详细描述。
如图1所示，岩心钻机液压卡盘，包括一个中空的心轴1，心轴1的外壁下部活动设置在动力头箱盖2内，所述的心轴1的外壁下部设置有凸台111，所述的动力头箱盖2上设置有限位块211，所述的限位块211位于凸台111的上方，用于心轴1与动力头箱盖2之间的轴向限位，心轴1的外部设置有卡盘油缸，所述的卡盘油缸的结构为：包括一个外缸套3，外缸套3的结构如图3所示，内缸套4活动套装在外缸套3下端的凹腔中，外缸套3与内缸套4之间形成上油腔5，外缸套3的下端与下端盖6相固定，所述的下端盖6与外缸套3和内缸套4之间形成下油腔7，所述的外缸套3上设置有第一油孔8和第二油孔9，所述的第一油孔8与上油腔5相连通，所述的第二油孔9与下油腔7相连通，所述的外缸套3可沿着心轴1的外壁上下滑动，所述的内缸套4与动力头箱盖2相固定，外缸套3与心轴1之间设置有斜面套10，斜面套10的结构如图4、图5所示，斜面套10与外缸套3之间设置有轴承组，所述的轴承组包括上轴承组和下轴承组，所述的上轴承组从上至下依次为上深沟球轴承11、上隔套12和上推力圆柱滚子轴承13，所述的下轴承组从上至下依次为下推力圆柱滚子轴承14、下隔套15和下深沟球轴承16，轴承组的上方设置有上端盖17，所述的上端盖17与外缸套3相固定，所述的上端盖17上设置有两个油孔18，在工作时可以从油孔18通入循环油，从而减少旋转时的摩擦，进而减少系统的损耗，如图2所示，所述的心轴1上沿环向均匀设置有五个卡瓦孔19，每个卡瓦孔19中分别设置有卡瓦20，如图8、图9、图10所示，所述的卡瓦20的外端面为斜面，并且卡瓦20的外端面与斜面套10的内端面相贴合，所述的卡瓦20的内端面中设置有复位弹簧槽21，复位弹簧槽21中设置有复位弹簧22，所述的复位弹簧22为环形弹簧，其卡位设置在五个卡瓦20的复位弹簧槽21中，当卡瓦20向心轴1的轴心方向移动收拢时，复位弹簧22处于收缩状态并且对五个卡瓦20有一个向外的弹力。所述的斜面套10与心轴1之间还设置有卡瓦导向套23，如图6、图7所示，所述的卡瓦导向套23上设置有卡瓦导向槽24，所述的卡瓦20卡位设置在卡瓦导向槽24中，从而使卡瓦20在移动时不会出现偏移。所述的心轴1的顶部还固定有上补心25，所述的上补心25上设置有钻具导正孔26，钻具导正孔26的大小略大于钻具的直径，从而使钻具在心轴1中不会出现偏心。
本发明的工作原理是：当需夹持钻具时，将钻具放置在心轴1内部，第一油孔8进液压油，液压油流入上油腔5，由于内缸套4与动力头箱盖2相固定，随着上油腔5中油压的不断上升，外缸套3和下端盖6在油压的作用下向上移动，从而带动轴承组及斜面套10向上移动，由于卡瓦20的外端面为斜面，并且卡瓦20的外端面与斜面套10的内端面相贴合，斜面将向上的作用力转换成横向的作用力，从而使卡瓦20向心轴1的轴心方向移动，从而夹紧钻具。在此过程中，由于外缸套3和下端盖6的上移，下油腔7的空间变小，下油腔7中的液压油从第二油孔9流出。
当需松开钻具时，第二油孔9进液压油，液压油流入下油腔7，由于内缸套4与动力头箱盖2相固定，随着下油腔7中油压的不断上升，外缸套3和下端盖6在油压的作用下向下移动，从而带动轴承组及斜面套10向下移动，由于卡瓦20的外端面为斜面，卡瓦20的外端面与斜面套10的内端面相贴合，随着斜面套10的下移，由于当卡瓦20向心轴1的轴心方向移动收拢时，复位弹簧22处于收缩状态并且对五个卡瓦20有一个向外的弹力，所以卡瓦20会在复位弹簧22的作用下向心轴1的轴心外侧方向运动，从而松开钻具。此时由于外缸套3和下端盖6的下移，上油腔5的空间变小，上油腔5中的液压油从第一油孔8流出。
运行时，将动力头箱盖2固定在动力头的箱体上，将心轴1与动力头的主轴相固定，随着动力头主轴的旋转，心轴1也随之旋转，从而带动卡瓦20的旋转，即钻具的旋转。与此同时，斜面套10随着心轴1旋转，由于斜面套10与外缸套3之间设置有轴承组，轴承组中的上深沟球轴承11和下深沟球轴承16使得外缸套3不会随着斜面套10旋转，从而使得钻具的对中性好，并且系统的损耗得到降低，更高效节能，轴承组中的上推力圆柱滚子轴承13和下推力圆柱滚子轴承14承受钻具带来的轴向力。

Claims (6)

1.岩心钻机液压卡盘，包括一个中空的心轴，其特征在于：心轴的外壁下部活动设置在动力头箱盖内，所述的心轴的外壁下部设置有凸台，所述的动力头箱盖上设置有限位块，所述的限位块位于凸台的上方，心轴的外部设置有卡盘油缸，所述的卡盘油缸的结构为：包括一个外缸套，外缸套与内缸套相活动连接，外缸套与内缸套之间形成上油腔，外缸套的下端与下端盖相固定，所述的下端盖与外缸套和内缸套之间形成下油腔，所述的外缸套上设置有第一油孔和第二油孔，所述的第一油孔与上油腔相连通，所述的第二油孔与下油腔相连通；所述的外缸套可沿着心轴的外壁上下滑动，所述的内缸套与动力头箱盖相固定，外缸套与心轴之间设置有斜面套，斜面套与外缸套之间设置有轴承组，轴承组的上方设置有上端盖，所述的上端盖与外缸套相固定，所述的心轴上设置有至少三个卡瓦孔，每个卡瓦孔中分别设置有卡瓦，所述的卡瓦的外端面为斜面，并且卡瓦的外端面与斜面套的内端面相贴合，所述的卡瓦的内端面中设置有复位弹簧槽，复位弹簧槽中设置有复位弹簧。
2.根据权利要求1所述的岩心钻机液压卡盘，其特征在于：所述的轴承组包括上轴承组和下轴承组，所述的上轴承组从上至下依次为上深沟球轴承、上隔套和上推力圆柱滚子轴承，所述的下轴承组从上至下依次为下推力圆柱滚子轴承、下隔套和下深沟球轴承。
3.根据权利要求1或2所述的岩心钻机液压卡盘，其特征在于：所述的斜面套与心轴之间还设置有卡瓦导向套，所述的卡瓦导向套上设置有卡瓦导向槽，所述的卡瓦卡位设置在卡瓦导向槽中。
4.根据权利要求1或2所述的岩心钻机液压卡盘，其特征在于：所述的心轴上沿环向均匀设置有五个卡瓦孔。
5.根据权利要求1或2所述的岩心钻机液压卡盘，其特征在于：所述的心轴的顶部还固定有上补心，所述的上补心上设置有钻具导正孔。
6.根据权利要求1或2所述的岩心钻机液压卡盘，其特征在于：所述的上端盖上设置有两个油孔。
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