CN103174388B - 全液压钻机孔端液控夹持装置 - Google Patents

Abstract

一种全液压钻机孔端液控夹持装置，包括固定在孔端工作平台上的支撑架，在支撑架上设有钻具通过孔，在钻具通过孔的两侧对称设置有左、右卡钳，所述的卡钳包括摆动臂和卡瓦组件，摆动臂的一端铰接有连接座，卡瓦组件固定在连接座上，摆动臂的另一端与支撑架铰接，在摆动臂的中部向下与摆动驱动油缸铰接，摆动驱动油缸的缸体铰接在支撑架上，在卡钳的两侧设有固定在支撑架上的卡瓦组件导向墙板。对称的卡瓦开口大，保证了钻具较大通过空间的量；再与主动钳的配合，组成卸扣机构，实现了反扭矩的功能，同时，使得悬臂只承受主动钳的工作载荷，减轻了悬臂所承受的工作载荷。实现了钻机的上、卸扣钻具的操作，操作过程既安全、可靠，又方便。

Description

全液压钻机孔端液控夹持装置

技术领域

本发明涉及一种地质工程勘探设备，特别是一种全液压钻机孔端液控夹持装置。

背景技术

随着我国国民经济的高速发展，我国地质勘探、地热、水井、煤层气等的钻探施工行业也保持了多年高速增长，勘查开发投入相应持续增加。在国内，地质勘探设备以立轴式岩心钻机为勘探市场主力军的局面将被打破，全液压式岩心钻机逐步占领了部分市场，勘探市场从浅、中孔逐步向深孔发展。水井、地热的钻探也趋向于全液压式水井地热钻机，并向深孔发展。近些年，全液压式钻机已成为钻探设备制造企业研制开发的重中之重，相应的竞争也十分激烈。可以说，钻探市场已进入了设备大变革，大转型的阶段，而随着勘探施工人员成本的增加，人们对勘探设备自动化，智能化的要求的也随之提高，相对比较先进的全液压式钻机，将逐步成为钻探市场的主力军。

不管是全液压式岩心钻机、煤层气钻机、水井地热钻机、石油钻机，还是全液压式工程钻机，在施工作业时用的钻具上、卸扣组合体装置是作为这类钻机必须配备的一组部件。而液压夹持器装置是这一组合体部件的重要组成部分，液压夹持器装置是上、卸扣器组合体部件反映安全、性能及成本的重要保证部分，也一直是影响评价钻机整体性能优劣的重要组成部分。目前市场上，全液压式钻机配置的上、卸扣组合体部件大体有三种类型，第一种类型是配置于较小机型，比如HYDX-4、HYDX-5钻机配置的夹持卸扣器，主要是用于绳索取心钻杆钻进工艺，卡紧与松开钻具，主要靠油缸拉动或推动卡瓦座在导向斜面的移动，使卡瓦径向位移来实现卡紧或松开钻具的目的。这种夹持方式采用的卡瓦座轴向移动距离不大，另外钻杆的轴线与卡瓦座导向斜面的夹角较小，松开或卡紧时，卡瓦的径向移动距离小，松开后通过量的空间直径小。而普通钻进用的不同规格的钻杆、钻铤、钻头，变径范围大，相对比绳索取心钻杆工艺钻进需要更大的通过直径量，第一种类型的加持卸扣装置，不太适用普钻或用石油钻杆钻进的工艺施工，这种局限性导致了使用范围窄的问题；第二种类型，一般适用于普钻或石油钻杆钻进工艺的类型，主要作用于卡住和悬持井中钻具的夹持器组件和用于钻探作业中钻杆、钻铤的上、卸扣组件，也称钻杆液压动力钳。此种类型相对结构复杂，成本较高，一般由于动力钳价格的问题，用户会选择配置其它类型的上、卸扣组合体部件；第三种类型的上、卸扣组合体部件，是由三部分组成，第一部分，用于卡住和悬持井中钻具的夹持器组件，第二部分，用于阻止钻具转动的油缸式被钳组件，第三部分，用于拧紧或松开钻杆、钻铤连接螺纹的油缸式主动钳组件。这种类型的结构相对简单，但这种直推卡紧式两组主、被动钳的卡紧推力油缸直径较大，再加上主、被动组合钳靠悬臂托着转动，移离孔位，所以悬臂结构体积大且较重，施工时常有托悬臂变形的情况。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出一种结构简单，操作方便，既可减轻悬臂承受工作载荷，又能保证钻具较大通过空间的全液压钻机孔端液控夹持装置。

本发明要解决的技术问题是通过以下技术方案是实现的，一种全液压钻机孔端液控夹持装置，其特点是：包括固定在孔端工作平台上的支撑架，在支撑架上设有钻具通过孔，在钻具通过孔的两侧对称设置有左、右卡钳，所述的卡钳包括摆动臂和卡瓦组件，摆动臂的一端铰接有连接座，卡瓦组件固定在连接座上，摆动臂的另一端与支撑架铰接，在摆动臂的中部向下与摆动驱动油缸铰接，摆动驱动油缸的缸体铰接在支撑架上，左、右卡钳在打开状态下两个卡瓦组件呈V形设置，在每个卡瓦组件下部的连接座上均设有导向坡口，所述摆动臂与连接座之间设有防止卡瓦组件在打开状态下下垂的限位机构，左、右卡钳在夹紧状态下摆动臂与水平向的夹角为18-28°，在卡钳的两侧设有固定在支撑架上的卡瓦组件导向墙板。

本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述限位机构包括在摆动臂的前端下沿设有凸起的定位角，在连接座上设有与凸起的定位角配合的凸缘。

与现有技术相比，本发明通过铰接在支撑架上的摆动驱动油缸向下拉动左、右卡钳，使得左、右卡钳上的卡瓦组件向钻具的中心靠拢夹持钻具，达到了卡住和悬持井中钻具的目的；通过铰接在支撑架上的摆动驱动油缸向上推动左、右卡钳，使得左、右卡钳上的卡瓦组件在摆动臂的摆动下呈V形打开，对称的卡瓦张开开口大，保证了钻具较大通过空间的量。利用固定在支撑架上的卡瓦组件导向墙板限制卡瓦组件的位置，再通过与主动钳的配合，组成卸扣机构，实现了反扭矩的功能，同时，使得悬臂只承受主动钳的工作载荷，减轻了悬臂所承受的工作载荷。实现了钻机的上、卸扣钻具的操作，达到了操作过程的既安全、可靠，又方便。它适用于工程地质勘探，煤层气开发、瓦斯抽放、矿山坑道通风、排水、浅、中层石油开采、水文、水井钻进、还适用于大口径基础桩工程施工等。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的左视图；

图3为卡钳打开状态结构示意图；

图4为卡钳夹紧状态结构示意图。

具体实施方式

一种全液压钻机孔端液控夹持装置，包括固定在孔端工作平台上的支撑架2，在支撑架2上设有钻具通过孔，在钻具通过孔的两侧对称设置有左、右卡钳，所述的卡钳包括摆动臂4和卡瓦组件7，摆动臂4的一端铰接有连接座6，卡瓦组件7固定在连接座6上，摆动臂4的另一端与支撑架2铰接，在摆动臂4的中部向下与摆动驱动油缸铰接，摆动驱动油缸的缸体1铰接在支撑架2上，左、右卡钳在打开状态下两个卡瓦组件7呈V形设置，在每个卡瓦组件7下部的连接座6上均设有导向坡口，所述摆动臂4与连接座6之间设有防止卡瓦组件7在打开状态下下垂的限位机构，左、右卡钳在夹紧状态下摆动臂4与水平向的夹角为18-28°，在卡钳的两侧设有固定在支撑架2上的卡瓦组件导向墙板5。所述卡瓦组件7包括与连接座6相连的卡瓦座，在卡瓦座上安装有夹持钻具的卡瓦；所述的卡瓦组件导向墙板5的形状必须盖满卡瓦座移动的最大轨迹，同时，利用摆动驱动油缸向下的拉力、卡瓦组件导向墙板5的摩擦力和卡瓦组件导向墙板5的反力组合，实现了对钻具反扭矩的功能；所述钻具通过孔应保证能使不同规格的钻杆、钻铤、钻头通过；所述摆动驱动油缸的活塞杆3收缩下拉摆动臂4时，连接座6也随之带动卡瓦组件7下落夹紧钻具，为了防止连接座6的下顶角卡住钻具，不能顺利的使卡瓦组件7夹紧钻具，所以在卡瓦组件7下部的连接座6上设有导向坡口，在连接座6的导向坡口与钻具的滑动配合下，保证了卡瓦组件7可以顺利的夹紧钻具，降低了钻具的磨损。

所述限位机构包括在摆动臂的前端下沿设有凸起的定位角8，在连接座上设有与凸起的定位角8配合的凸缘9。左、右卡钳在松开钻具时，摆动驱动油缸的活塞杆3推动卡瓦组件7向上移动，使得两个卡瓦组件7呈V形设置，同时，利用限位机构支撑连接座6，使得卡瓦组件7不会因为自重而下垂；在左、右卡钳夹紧钻具时，摆动驱动油缸的活塞杆3拉动卡瓦组件7向下移动，使得限位机构的凸起定位角8与连接座6的凸缘9分离，卡瓦组件7在导向坡口的作用下夹持钻具。所述摆动驱动油缸的活塞杆3与靠近连接座6的一端铰接，因为摆动驱动油缸铰接在支撑架2下方，所述在支撑架2上设有摆动驱动油缸的活塞杆3通过的开口槽。

本设备将卡住和悬持井中钻具的夹持功能和被动钳的反扭矩的功能合成为一个组合体，组成了全液压孔端液控夹持装置。全液压孔端液控夹持装置在卡紧钻杆体状态时，加持部位在钻杆接头部位(敦粗部位)的下部，正好起到了防止钻具向井中滑落的作用。该装置通过与主动钳组件的配合还可以组成一套卸扣装置，这样，使得悬臂只承受主动钳的工作载荷，大大减轻了悬臂所承受的工作载荷。

Claims (2)

1.一种全液压钻机孔端液控夹持装置，其特征在于：包括固定在孔端工作平台上的支撑架，在支撑架上设有钻具通过孔，在钻具通过孔的两侧对称设置有左、右卡钳，所述的卡钳包括摆动臂和卡瓦组件，摆动臂的一端铰接有连接座，卡瓦组件固定在连接座上，摆动臂的另一端与支撑架铰接，在摆动臂的中部向下与摆动驱动油缸铰接，摆动驱动油缸的缸体铰接在支撑架上，左、右卡钳在打开状态下两个卡瓦组件呈V形设置，在每个卡瓦组件下部的连接座上均设有导向坡口，所述摆动臂与连接座之间设有防止卡瓦组件在打开状态下下垂的限位机构，左、右卡钳在夹紧状态下摆动臂与水平向的夹角为18-28°，在卡钳的两侧设有固定在支撑架上的卡瓦组件导向墙板。

2.根据权利要求1所述的全液压钻机孔端液控夹持装置，其特征在于：所述限位机构包括在摆动臂的前端下沿设有凸起的定位角，在连接座上设有与凸起的定位角配合的凸缘。