CN102587854A - 双弹卡无回收管绳索取芯机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双弹卡无回收管绳索取芯机构，其特征在于：上弹卡布置在上弹卡座的弹卡卡槽内，下弹卡布置在下弹卡套筒内的弹卡卡槽内，上弹卡座与下弹卡套筒之间螺纹连接；回收挡卡与上弹卡接触的部位斜面对称布置，回收挡卡的中心部分有一圆孔，圆孔套在传力轴上并由半圆卡固定；其双翼与上弹卡装在同一弹卡卡槽内，并可在弹卡卡槽内有一自由移动距离；捞矛头的下部与旋转轴的上部铰接，旋转轴的下部有一凸缘，凸缘安放在传力轴一切槽内，上弹卡座为圆管状，在其圆周上布置有弹卡槽，内孔与旋转轴，传力轴间隙配合，旋转轴、传力轴在上弹卡座内孔里移动，回收挡卡沿弹卡槽内滑动。其适合深孔、超深孔钻进，适应绳索冲击回转钻进，减少了受力较大的弹性销使用数量，能提高绳索取芯技术的安全性、可靠性和工作效率。

Description

双弹卡无回收管绳索取芯机构

技术领域

本发明涉及一种双弹卡无回收管绳索取芯机构，用于深孔地质勘探钻进领域。

技术背景

随着我国工业的快速发展，资源短缺的矛盾日益凸显，地质勘探开始向深部延伸，这对勘探技术也提出了更高的要求，这些要求主要体现在安全性、可靠性、高效性和经济性等几个方面。

绳索取芯金刚石钻进技术由于避免了频繁的提钻，而在深孔地质勘探钻进中发挥了巨大的作用，具有较高的钻进速度和良好的经济性，在地质勘探领域已广泛的使用。但在遇到一些坚硬、打滑地层时，进尺缓慢，遇到一些复杂地层时，会出现岩芯采取率低等问题。采用液动冲击器结合绳索取芯金刚石钻进技术可以有效的解决上述存在的问题，我国地质勘探的实际生产施工中已经开始使用了绳索冲击金刚石钻进技术，并取得了良好的经济效益。

目前的绳索冲击金刚石钻进技术在实际使用中也存在一些问题，一个较为突出的问题是冲击器没有防空打的功能，这样冲击器在扫孔过程中可能诱发孔内事故，同时由于冲击器的冲击振动作用，也会使得绳索取芯机构的弹性销等联接部位松动、失效，从而影响绳索取芯机构工作的安全性和可靠性。

针对当前绳索冲击金刚石钻进技术的问题，开发适合与冲击器匹配又能适应深孔环境下的绳索悬挂机构是必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双弹卡无回收管绳索取芯机构，采用双弹卡的结构形式，并在悬挂的结构上布置浮动扶正环，确保了内管总成和外管总成同轴度，保证了上下弹卡的工作可靠性；减少了承受剪力的弹性销数量，能大幅度提高绳索取芯内管总成工作可靠性；能减小金刚石钻头的唇面工作面积，有利于提高钻进效率，匹配液动冲击器具有防空打功能，有效的避免了一些孔内事故的发生，设计的一悬挂捞矛头可以绕轴线转动，能够防止起钻时可能存在的脱矛问题，便于现场操作和使用，采用回收挡卡有利于加工和制造，降低生产成本。

本发明的技术方案是这样实现的：一种双弹卡无回收管绳索取芯机构，由捞矛头，卡块，捞矛旋转轴，上弹卡座，弹簧调整垫，传力轴，上弹卡，回收挡卡，半圆卡，下弹卡座，下弹卡套筒，下弹卡，浮动密封环，调整垫，矛头弹簧，弹性销，回位弹簧18，上弹卡张簧，上弹卡弹性销，下弹卡弹性销，下弹卡张簧，密封圈构成；其特征在于：上弹卡布置在上弹卡座的弹卡卡槽内，下弹卡布置在下弹卡套筒内的弹卡卡槽内，上弹卡座与下弹卡套筒之间螺纹连接；上弹卡、下弹卡通过上弹卡弹性销和下弹卡弹性销分别与上弹卡座和下弹卡套筒铰接，在上弹卡、下弹卡的内侧安装有张簧，上弹卡、下弹卡可在弹卡卡槽内伸出，且为由内向外呈对称形态布置；上弹卡和下弹卡的外侧为斜面；回收挡卡与上弹卡和下弹卡接触的部位是斜面对称布置，回收挡卡的中心部分有一圆孔，圆孔套在传力轴上并由半圆卡固定；其双翼与上弹卡装在同一弹卡卡槽内，并可在弹卡卡槽内有一自由移动距离；

捞矛头的下部与旋转轴的上部铰接，捞矛头内部有一压簧和卡块，旋转轴的下部有一凸缘，凸缘安放在传力轴一切槽内，上弹卡座为圆管状，在其圆周上布置有弹卡槽，内孔与旋转轴，传力轴间隙配合，旋转轴、传力轴在上弹卡座内孔里移动，回收挡卡沿弹卡槽内滑动。

所述的浮动密封环设在取芯机构的尾部，浮动密封环的内径设有密封圈和调整垫与下弹卡套筒下部轴颈间采用大间隙配合，间隙范围为0.5mm—1.5mm。      

所述的下弹卡的上方布置一弹卡座。

所述的上弹卡和下弹卡为双向限位弹卡的结构或单向限位悬挂弹卡结构。

所述的回收挡卡的结构为片状，两侧有用于收拢上弹卡的翼片，固定在传力轴的下侧，布置在上弹卡座内的弹卡槽内，位于上弹卡的下端。

本发明的积极效果是采用双弹卡无回收管的取芯机构，减少了承受剪力的弹性销数量，能大幅度提高绳索取芯内管总成工作可靠性，同时由于采用双弹卡的结构悬挂内管总成，能够减小金刚石钻头的唇面工作面积，有利于提高钻进效率；并且由于取消了通常的单弹卡悬挂的座环装置，内管总成在绳索钻杆中的投放速度也会提高，利于深孔和超深孔的钻进；采用双弹卡的结构悬挂内管总成配备液动冲击器能够实现冲击器的防空打功能，这对孔内冲击器和金刚石钻头的使用寿命也有一定的提高，并能有效的避免了一些孔内事故的发生；双弹卡无回收管取芯机构的矛头可绕其轴线旋转，能够防止起钻时可能存在的脱矛问题，便于现场操作和使用；采用回收挡卡的结构方案还有利于加工和制造，降低生产成本；其适合深孔、超深孔钻进，适应绳索冲击回转钻进，提高钻进效率，减少了受力较大的弹性销使用数量。

附图说明

图1本发明的结构的示意图。

图2为回收挡卡结构示意图。

图3为双弹卡无回收管绳索取芯机构总成剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述；如图1、2、3所示，一种双弹卡无回收管绳索取芯机构，由捞矛头1，卡块2，捞矛旋转轴3，上弹卡座4，弹簧调整垫5，传力轴6，上弹卡7，回收挡卡8，半圆卡9，下弹卡座10，下弹卡套筒11，下弹卡12，密封圈13，浮动密封环14，调整垫15，矛头弹簧16，弹性销17，回位弹簧18，上弹卡张簧19，上弹卡弹性销20，下弹卡弹性销21，下弹卡张簧22构成；其特征在于：上弹卡7布置在上弹卡座4的弹卡卡槽内，下弹卡12布置在下弹卡套筒11内的弹卡卡槽内，上弹卡座4与下弹卡套筒11之间螺纹连接；上弹卡7、下弹卡12通过上弹卡弹性销20和下弹卡弹性销21分别与上弹卡座4和下弹卡套筒11铰接，在上弹卡7、下弹卡12的内侧安装有张簧，在上弹卡张簧19和下弹卡张簧22的张力作用下上弹卡7、下弹卡12可在弹卡卡槽内伸出，且为由内向外呈对称形态布置；下弹卡张簧22上弹卡和下弹卡的外侧为斜面；起收拢弹卡作用的回收挡卡8与上弹卡和下弹卡接触的部位是斜面对称布置，回收挡卡8的两侧有收拢弹卡的片状双翼，中心部分有一圆孔，圆孔套在传力轴6上并由半圆卡9固定。其双翼与上弹卡7装在同一弹卡卡槽内，并可在弹卡卡槽内有一自由移动距离；一般情况下，在回位弹簧18及自重的作用下，回收挡卡8处于下位，上弹卡7呈最大的自由伸张状态。

捞矛头1的下部与旋转轴3的上部铰接，捞矛头1内部有一矛头弹簧16和卡块2，旋转轴3的下部有一凸缘，凸缘安放在传力轴6一切槽内，这种连接关系使旋转轴3与传力轴6在轴向上存在着约束关系，而在径向不存在约束，保证了捞矛头1的自由转动。上弹卡座4为圆管状，在其圆周上布置有弹卡槽，内孔与旋转轴3，传力轴6间隙配合，旋转轴3、传力轴6在上弹卡座4内孔里移动，回收挡卡8沿弹卡槽内滑动。

所述的浮动密封环14设在取芯机构的尾部，浮动密封环14的内径设有密封圈13和调整垫15与下弹卡套筒11下部轴颈间采用大间隙配合，间隙范围为0.5mm—1.5mm。用于补偿内外管间的装配和制造误差，以确保内管总成与外管总成的同轴度，提高上下弹卡（7、12）的工作可靠性。

所述的下弹卡12的上方布置一弹卡座10。

所述的上弹卡7和下弹卡12为双向限位弹卡的结构或单向限位悬挂弹卡结构。

所述的回收挡卡8的结构为片状，两侧有用于收拢上弹卡7的翼片，固定在传力轴6的下侧，布置在上弹卡座4内的弹卡槽内，位于上弹卡7的下端。

当回收挡卡的两翼与弹卡斜面接触时，上弹卡7开始收拢，直至弹卡限位解除，继续提拉捞矛头1便可实现打捞内管总成。回位弹簧18下方布置有弹簧调整垫5，脱开捞矛头1，在回位弹簧18和自重的作用下，回收挡卡8回归下位，与上弹卡7分离，上弹卡7又处于最大的自由伸张状态。

工作中绳索总成在孔内投放时，上弹卡7和下弹卡12在张簧张力的作用下，弹卡最外缘抵在外管的内壁上快速下行，投放至外管弹卡室①、②（直径变大）处，上弹卡7和下弹卡12伸出向两边张开，卡在弹卡室内①、②的凸缘上，防止内管总成的上窜和下移，将内管总成悬挂在外管上。

当打捞岩芯回收时，投放打捞器，提拉捞矛头1，旋转轴3，传力轴6，回收挡卡8，回收挡卡8在弹卡槽内的向上滑动，当其两翼的斜面与上弹卡7斜面接触时，上弹卡7受到其收拢力的作用，并克服弹簧张力从弹卡室内的凸缘上收拢，取消了限位，继续提拉打捞器，便可将内管总成及其岩芯提离孔底至孔口，完成打捞过程。

在打捞回收中，力的传递顺序是由打捞器----->打捞矛头1----->弹性销17----->捞矛旋转轴3----->传力轴6----->上弹卡座4----->下弹卡套筒11----->.至内管岩芯管。

除弹性销17外，其余上弹卡弹性销20和下弹卡弹性销21均不承受剪力，减少了易损件，既提高了绳索取芯内管总成的寿命，也提高了绳索取芯内管总成的安全可靠性。

   内管总成投放到位后，通过下弹卡12在弹卡室内的扩张，抵住弹卡室内的凸缘，使得内管总成悬挂起来，内管总成的全部重量全部集中在下弹卡12上；在下弹卡12的后侧布置的下弹卡座10可以免下弹卡弹性销21受到剪力和冲击力的作用，并由它承受剪力和内管总成投放到位时会存在的接触冲击力。

所述的绳索取芯机具内管总成的外径范围Φ40mm---Φ500mm。

Claims (4)

1.一种双弹卡无回收管绳索取芯机构，由捞矛头，卡块，捞矛旋转轴，上弹卡座，弹簧调整垫，传力轴，上弹卡，回收挡卡，半圆卡，下弹卡座，下弹卡套筒，下弹卡，浮动密封环，调整垫，矛头弹簧，弹性销，回位弹簧，上弹卡张簧，上弹卡弹性销，下弹卡弹性销，下弹卡张簧，密封圈构成；其特征在于：上弹卡布置在上弹卡座的弹卡卡槽内，下弹卡布置在下弹卡套筒内的弹卡卡槽内，上弹卡座与下弹卡套筒之间螺纹连接；上弹卡、下弹卡通过上弹卡弹性销和下弹卡弹性销分别与上弹卡座和下弹卡套筒铰接，在上弹卡、下弹卡的内侧安装有张簧，上弹卡、下弹卡可在弹卡卡槽内伸出，且为由内向外呈对称形态布置；上弹卡和下弹卡的外侧为斜面；回收挡卡与上弹卡和下弹卡接触的部位是斜面对称布置，回收挡卡的中心部分有一圆孔，圆孔套在传力轴上并由半圆卡固定；其双翼与上弹卡装在同一弹卡卡槽内并可在弹卡卡槽内有一自由移动距离；捞矛头的下部与旋转轴的上部铰接，捞矛头内部有一压簧和卡块，旋转轴的下部有一凸缘，凸缘安放在传力轴一切槽内，上弹卡座为圆管状，在其圆周上布置有弹卡槽，内孔与旋转轴，传力轴间隙配合，旋转轴、传力轴在上弹卡座内孔里移动，回收挡卡沿弹卡槽内滑动。

2.根据权利要求1所述的双弹卡无回收管绳索取芯机构，其特征在于所述的浮动密封环设在取芯机构的尾部，浮动密封环的内径设有密封圈和调整垫与下弹卡套筒下部轴颈间采用大间隙配合，间隙范围为0.5mm—1.5mm。

3.根据权利要求1所述的双弹卡无回收管绳索取芯机构，其特征在于所述的回收挡卡的结构为片状，两侧有用于收拢上弹卡的翼片，固定在传力轴的下侧，布置在上弹卡座内的弹卡槽内，位于上弹卡的下端。

4.根据权利要求1所述的双弹卡无回收管绳索取芯机构，其特征在于所述的上弹卡和下弹卡为双向限位弹卡的结构或单向限位悬挂弹卡结构。

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