CN103821467B - 一种自动钻机用液压动力卡盘 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动钻机用液压动力卡盘。套装在两根卡瓦组件拨杆上通过两根卡瓦组件浮动弹簧和浮动托板托起的反向并列双浮动油缸驱动卡瓦组件可在两油缸的联合驱动下将钻杆夹紧或松开。通过固定在旋转套筒上的齿轮或蜗轮在与之配合的齿轮或蜗杆的驱动下旋转，带动旋转套筒及其上固定安装的两根卡瓦组件拨杆旋转、进而带动卡瓦组件一起旋转，当钻杆处于被卡瓦组件夹紧的状态时，则钻杆也将被驱动旋转，从而实现上下两根钻杆连接丝扣的拧卸。本发明结构简单、紧凑，操作方便，便于控制、制造。

Description

一种自动钻机用液压动力卡盘

技术领域

本发明涉及一种液压动力卡盘，尤其是涉及一种自动钻机用液压动力卡盘。

背景技术

现代矿山凿岩和地质勘探用钻机很多具有自动接卸钻杆功能，因此要用到液压或机械动力卡盘以实现对钻杆或钻具的夹持和连接丝扣的拧卸。已有的自动钻机液压动力卡盘多为陆地钻机通用型，其考虑适用的钻具规格较多，对外形尺寸的要求较宽松，因此一般来说虽然其功能强大但外形尺寸较大、重量较重，不适合如在海底工作的自动接卸杆深孔岩芯取样钻机，或在狭小井巷内施工钻杆钻具规格比较单一的小型自动钻机。特别是在海底工作的自动接卸杆深孔岩芯取样钻机，其液压动力卡盘只需要适应单一钻杆规格，但必须整体安装固定于其机架之内，且不能妨碍其他部件的安装和工作，重量应尽可能轻，这种情况下直接应用已有的陆地通用型液压动力卡盘是困难的。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构紧凑、重量轻且便于控制的自动钻机用液压动力卡盘。

本发明采用的技术方案是：它包括箱形底座，固定在箱形底座上的固定套筒，套装于固定套筒外面与固定套筒形成同轴旋转配合的旋转套筒，固定在旋转套筒上的齿轮或蜗轮，固定在旋转套筒上的拔杆座，固定在拔杆座上的两根卡瓦组件拨杆，套装在两根卡瓦组件拨杆上通过第一弹性支撑组件和浮动托板托起的反向并列双浮动油缸驱动卡瓦组件，固定在两根卡瓦组件拨杆上的盖板，所述的反向并列双浮动油缸驱动卡瓦组件，由两根并列摆放的油缸，与两油缸的两端分别固定连接的第一卡瓦和第二卡瓦以及紧固螺栓组成，旋转套筒通过配合台阶悬挂于固定套筒上，两者通过两组耐磨垫片和弹性卡环或压紧螺母限制轴向相对运动且允许相对转动；在固定套筒的外柱面上沿轴线方向安排有三组与旋转套筒内柱面之间环形旋转密封，在三组环形旋转密封相邻的两组之间分别开有环形导油环槽；在固定套筒的筒壁内部沿轴向开有两个导油孔，该两导油孔的一端穿过箱形底座引出外面，通过油管接头与外接液压油管相接，另一端则分别在两个环形导油环槽的位置垂直拐弯且开口于环形导油环槽内；旋转套筒的筒壁内部沿轴向也开有两个导油孔，该两导油孔的一端在旋转套筒的上部垂直拐弯向外开口，分别与液压管连接，另一端亦分别在两个环形导油环槽的位置垂直拐弯且开口于环形导油环槽内；两根液压管分别经两个三通分成两对四根油管，分别进入反向并列双浮动油缸驱动卡瓦组件的两个油缸的有杆腔和无杆腔；第一卡瓦和第二卡瓦上分别开有腰型导向孔，第一卡瓦和第二卡瓦的腰型导向孔分别套装在两根卡瓦组件拨杆上，反向并列双浮动油缸驱动卡瓦组件通过第一弹性支撑组件和浮动托板托起，使其可以沿两根卡瓦组件拨杆轴向窜动；盖板固定于两根卡瓦组件拨杆上，其中心开有可供钻杆插入的孔。

上述的自动钻机用液压动力卡盘中，所述的三组环形旋转密封的密封槽及环形导油环槽均开在旋转套筒的内柱面上。

上述的自动钻机用液压动力卡盘中，反向并列双浮动油缸驱动卡瓦组件中，两根油缸为反向并行排列，或两根油缸为同向并行排列。

上述的自动钻机用液压动力卡盘中，所述的箱形底座为封闭式箱体，其上箱体壁与旋转套筒之间通过环形旋转密封实现密封。

上述的自动钻机用液压动力卡盘中，所述第一弹性支撑组件为浮动弹簧，浮动弹簧套装在浮动托板和箱形底座之间的卡瓦组件拨杆上。

上述的自动钻机用液压动力卡盘中，还设有浮动垫板和第二弹性支撑组件，在反向并列双浮动油缸驱动卡瓦组件上部设有浮动垫板，浮动垫板与盖板之间设有第二弹性支撑组件。

上述的自动钻机用液压动力卡盘中，所述第二弹性支撑组件为弹簧。

上述的自动钻机用液压动力卡盘中，设有至少两个第一弹性支撑组件以及第二弹性支撑组件，所述第一弹性支撑组件和第二弹性支撑组件均由导向柱、套筒、弹簧以及钢球组成，弹簧套装在导向柱上，套筒套装在弹簧的外侧，套筒的顶端安装有减阻钢球，第二弹性支撑组件固定在盖板的底面。

与现有技术相比，本发明的优点是：

1）本发明结构紧凑，外形尺寸小，特别是旋转夹具部件的旋转直径较小，高度尺寸也较小，可作为自动钻机的一个部件安装固定于钻机之上，为其他部件让出更多的安装与工作空间。

2）本发明通过反向并列双浮动油缸驱动卡瓦组件夹持钻杆，夹持力和旋转扭矩较大，可强力拧卸钻杆丝扣。

3）本发明结构简单可靠，重量轻，便于液压控制，易于加工制造。

附图说明

图1为本发明的实施例1结构示意图。

图2为本发明的实施例1的反向并列双浮动油缸驱动卡瓦组件结构示意图。

图3为本发明的实施例1固定套筒及旋转套筒组件剖视图。

图4为本发明的实施例1固定套筒及旋转套筒组件俯视图。

图5为反向并列双浮动油缸驱动卡瓦组件油缸活塞杆伸出方向相同时的结构示意图。

图6为环形旋转密封安装位置示意图。

图7为本发明的实施例2结构示意图。

图8为本发明的实施例3结构示意图。

图9为本发明实施例3中的弹性支撑组件结构示意图。

具体实施方案

下面结合附图及实施例对本发明作进一步的说明。

如图1—图4所示为本发明的实施例1：它包括箱形底座1，固定在箱形底座1上的固定套筒2，套装于固定套筒2外面与固定套筒2形成同轴旋转配合的旋转套筒3，固定在旋转套筒3上的齿轮4（也可以是蜗轮），固定在旋转套筒3上的拔杆座8，固定在拔杆座8上的两根卡瓦组件拨杆11，套装在两根卡瓦组件拨杆11上通过两根浮动弹簧9和浮动托板10托起的反向并列双浮动油缸驱动卡瓦组件12，固定在两根卡瓦组件拨杆11上的盖板22，如图2所示，所述的反向并列双浮动油缸驱动卡瓦组件12，由两根并列摆放的油缸18，与两油缸18两端分别固定连接的第一卡瓦19和第二卡瓦20以及紧固螺栓21组成，两油缸18的活塞杆伸出方向相反，也可以如图5所示，两油缸18的活塞杆伸出方向相同。旋转套筒3通过配合台阶悬挂于固定套筒2上，两者通过两组耐磨垫片13和弹性卡环14（也可以是压紧螺母）限制轴向相对运动且允许相对转动；在固定套筒2的外柱面上沿轴线方向安排有三组与旋转套筒3内柱面之间环形旋转密封7，同时在三组环形旋转密封7相邻的两组之间分别开有环形导油环槽6；在固定套筒2的筒壁内部沿轴向开有两个导油孔15，该两导油孔15的一端穿过箱形底座1引出外面，通过油管接头16与外接液压油管相接，另一端则分别在两个环形导油环槽6的位置垂直拐弯且开口于环形导油环槽6内；在旋转套筒3的筒壁内部沿轴向也开有两个导油孔31，该两导油孔31的一端在旋转套筒3的上部垂直拐弯向外开口并分别与液压管5连接，另一端亦分别在两个环形导油环槽6的位置垂直拐弯且开口于环形导油环槽6内；两根液压管5分别经两个三通17分成两对四根油管，分别进入反向并列双浮动油缸驱动卡瓦组件12的两个油缸18的有杆腔和无杆腔；第一卡瓦19和第二卡瓦20上分别开有腰型导向孔，使得第一卡瓦19和第二卡瓦20在两根卡瓦组件拨杆11分别穿过两卡瓦腰型导向孔的情况下仍可径向滑动，因此可在两油缸18的联合驱动下将钻杆23夹紧或松开；固定在旋转套筒3上的齿轮4（或蜗轮）在与之配合的齿轮（或蜗杆）（图中未画出）的驱动下旋转，带动旋转套筒3及其上固定安装的两根卡瓦组件拨杆11、进而带动反向并列双浮动油缸驱动卡瓦组件12一起旋转；如果反向并列双浮动油缸驱动卡瓦组件12已将钻杆23卡紧，则钻杆23也将被驱动旋转；反向并列双浮动油缸驱动卡瓦组件12通过浮动弹簧9和浮动托板10托起，使之可以沿两根卡瓦组件拨杆11轴向窜动；盖板22固定于两根卡瓦组件拨杆11上，其中心开有可供钻杆插入的孔，可防止反向并列双浮动油缸驱动卡瓦组件12向上窜出。

如图5所示，本发明中的双浮动油缸驱动卡瓦组件中的两根油缸也可以为同向并行排列（两油缸活塞杆伸出方向一致）。

如图6所示，本发明中的箱形底座可以为封闭式箱体，其上箱体壁与旋转套筒之间通过环形旋转密封24密封。

实施例2

如图7所示，与实施例1结构相似，不同的只是在反向并列双浮动油缸驱动卡瓦组件12与盖板22之间设有浮动垫板25和弹簧26，弹簧26的下端与浮动垫板25连接，弹簧26的上端与盖板22连接，使得反向并列双浮动油缸驱动卡瓦组件12可以上下双向浮动。

实施例3

如图8、9所示，与实施例2的结构相似，只是浮动弹簧9及弹簧26不套装在两根卡瓦组件拨杆11上，而是在拔杆座8上分别固定四组弹性支撑组件27，所述的弹性支撑组件27包括导向柱28，弹簧26（或浮动弹簧9）套装在导向柱28上，套筒29套装在弹簧26（或浮动弹簧9）外，在套筒29的顶端安装有减阻钢球30，在弹簧弹力的作用下减阻钢球顶住浮动托板10；同时，在盖板22的底面也分别固定有四组弹性支撑组件27,弹性支撑组件27的下端钢球30顶住浮动垫板25。

Claims (8)

1.一种自动钻机用液压动力卡盘，其特征在于：它包括箱形底座（1），固定在箱形底座（1）上的固定套筒（2），套装于固定套筒（2）外面与固定套筒（2）形成同轴旋转配合的旋转套筒（3），固定在旋转套筒（3）上的齿轮或蜗轮（4），固定在旋转套筒（3）上的拔杆座（8），固定在拔杆座（8）上的两根卡瓦组件拨杆（11），套装在两根卡瓦组件拨杆（11）上通过第一弹性支撑组件和浮动托板（10）托起的反向并列双浮动油缸驱动卡瓦组件（12），固定在两根卡瓦组件拨杆（11）上的盖板（22），所述的反向并列双浮动油缸驱动卡瓦组件（12），由两根并列摆放的油缸（18），与两油缸（18）的两端分别固定连接的第一卡瓦（19）和第二卡瓦（20）以及紧固螺栓（21）组成，旋转套筒（3）通过配合台阶悬挂于固定套筒（2）上，两者通过两组耐磨垫片（13）和弹性卡环（14）或压紧螺母限制轴向相对运动且允许相对转动；在固定套筒（2）的外柱面上沿轴线方向安排有三组与旋转套筒（3）内柱面之间环形旋转密封（7），在三组环形旋转密封（7）相邻的两组之间分别开有环形导油环槽（6）；在固定套筒（2）的筒壁内部沿轴向开有两个导油孔（15），该两导油孔（15）的一端穿过箱形底座（1）引出外面，通过油管接头（16）与外接液压油管相接，另一端则分别在两个环形导油环槽（6）的位置垂直拐弯且开口于环形导油环槽（6）内；旋转套筒（3）的筒壁内部沿轴向也开有两个导油孔（31），该两导油孔（31）的一端在旋转套筒（3）的上部垂直拐弯向外开口，分别与液压管（5）连接，另一端亦分别在两个环形导油环槽（6）的位置垂直拐弯且开口于环形导油环槽（6）内；两根液压管（5）分别经两个三通（17）分成两对四根油管，分别进入反向并列双浮动油缸驱动卡瓦组件（12）的两个油缸（18）的有杆腔和无杆腔；第一卡瓦（19）和第二卡瓦（20）上分别开有腰型导向孔，第一卡瓦（19）和第二卡瓦（20）的腰型导向孔分别套装在两根卡瓦组件拨杆（11）上，反向并列双浮动油缸驱动卡瓦组件（12）通过第一弹性支撑组件和浮动托板（10）托起，使其可以沿两根卡瓦组件拨杆（11）轴向窜动；盖板（22）固定于两根卡瓦组件拨杆（11）上，其中心开有可供钻杆插入的孔。

2.根据权利要求1所述的自动钻机用液压动力卡盘，其特征在于：所述的三组环形旋转密封（7）的密封槽及环形导油环槽（6）均开在旋转套筒（3）的内柱面上。

3.根据权利要求1所述的自动钻机用液压动力卡盘，其特征在于：反向并列双浮动油缸驱动卡瓦组件（12）中，两根油缸（18）为反向并行排列，或两根油缸（18）为同向并行排列。

4.根据权利要求1所述的自动钻机用液压动力卡盘，其特征在于：所述的箱形底座（1）为封闭式箱体，其上箱体壁与旋转套筒（3）之间通过环形旋转密封（24）密封。

5.根据权利要求1所述的自动钻机用液压动力卡盘，其特征在于：所述第一弹性支撑组件为浮动弹簧（9），浮动弹簧（9）套装在浮动托板（10）和箱形底座（1）之间的卡瓦组件拨杆（11）上。

6.根据权利要求1所述的自动钻机用液压动力卡盘，其特征在于：还设有浮动垫板（25）和第二弹性支撑组件，在反向并列双浮动油缸驱动卡瓦组件（12）上部设有浮动垫板（25），浮动垫板（25）与盖板（22）之间设有第二弹性支撑组件。

7.根据权利要求6所述的自动钻机用液压动力卡盘，其特征在于：所述第二弹性支撑组件为弹簧（26）。

8.根据权利要求6所述的自动钻机用液压动力卡盘，其特征在于：设有至少两个第一弹性支撑组件以及第二弹性支撑组件，所述第一弹性支撑组件和第二弹性支撑组件均由导向柱（28）、套筒（29）、弹簧（26）以及钢球（30）组成，弹簧（26）套装在导向柱（28）上，套筒（29）套装在弹簧（26）的外侧，套筒（29）的顶端安装有减阻钢球（30），第二弹性支撑组件固定在盖板（22）的底面。