CN105507828A - 滚轮式夹持器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种滚轮式夹持器，包括机架、马达、油缸、传动装置，滚轮支架、油缸、传动装置固定在机架上，马达安装在滚轮支架上，油缸夹紧，马达驱动4个滚轮形成用于夹持钻具的钻具夹持孔。本发明采用液压油缸推动4个滚轮夹紧、马达驱动滚轮旋转的结构形式，实现多角度钻探过程中，钻具的夹紧、松开、扭卸，还能够完成钻具的快速提出和送进，节省钻机给进油缸往复拉送动作，减少操作程序，降低劳动强度，增加钻机的使用寿命，提高工作效率，缩短油缸长度，减轻钻机重量，滚轮式夹持器具有常规夹持器无法替代的优越性，是国内外钻机设备改进中的新亮点，填补了国内外钻机夹持器的一项空白。

Description

滚轮式夹持器
技术领域本发明涉及钻探设备中的夹持器，具体涉及滚轮式夹持器
技术背景全液压动力头式钻机通常使用常闭式、常开式、液压松紧型或复合式夹持器，主要作用是夹持钻具防止移滑，与钻机动力头配合进行钻杆的扭卸、提送钻具，其性能的好坏直接影响钻机整机的使用效果和钻探效率。上述夹持器使用普遍，历史悠久，但使用性能有限。如提送钻杆时，依然需要钻机动力头卡盘夹紧，夹持器配合，由油缸的往复运动完成作业，由于油缸行程、施工空间、角度的限制，不能很好的发挥全液压钻机的特点。
发明内容为了克服现有夹持器操作程序繁琐、效率低、钻探成本高等缺点，本发明提供一种滚轮式夹持器，其结构简单、操作方便、性能可靠，能够实现多角度钻探，快速提送钻具，可显著降低工作强度、提高钻探效率，减少钻探成本。
本发明的技术方案如下：
一种滚轮式夹持器，包括机架、马达、油缸、传动装置，滚轮支架、油缸、传动装置固定在机架上，马达安装在滚轮支架上，油缸夹紧，马达驱动4个滚轮形成用于夹持钻具的钻具夹持孔。
所述油缸的活塞杆与活塞杆螺母连接，活塞杆螺母焊接在滚轮支架上，紧固螺栓穿过活塞杆中心孔与滚轮支架固定连接，紧固螺栓紧固活塞杆与活塞杆螺母。
所述传动装置包括主动齿轮、从动齿轮，马达与主动轴连接，主动轴上设有主动齿轮，滚轮、链轮，从动齿轮、滚轮、链轮同轴，主动齿轮和从动齿轮啮合，两个链轮分别连接两个从动链轮，两个从动链轮与滚轮同轴。
所述滚轮支架两侧有限位。
本发明的优点在于：本发明采用液压油缸推动4个滚轮夹紧、马达驱动滚轮旋转的结构形式，实现多角度钻探过程中，钻具的夹紧、松开、扭卸，还能够完成钻具的快速提出和送进，节省钻机给进油缸往复拉送动作，减少操作程序，降低劳动强度，增加钻机的使用寿命，提高工作效率，缩短油缸长度，减轻钻机重量，滚轮式夹持器具有常规夹持器无法替代的优越性，是国内外钻机设备改进中的新亮点，填补了国内外钻机夹持器的一项空白。
附图说明图1是本发明优选实施例的结构示意图；
图2是本发明A向剖视图；
1、活塞杆；2.夹紧油孔；3、松开油孔；4、滚轮支架；5、从动齿轮；6、主动齿轮；7、马达；8、滚轮支架；9、松开油孔；10、夹紧油孔；11、活塞杆；12、紧固螺栓；13、夹紧油缸；14、活塞杆螺母；15、滚轮；16、链轮；17、链轮；18、滚轮；19、活塞杆螺母；20、定位油缸；21、紧固螺栓；22、链轮；23、链轮；24、链条；25、机架26、支撑板27、钻具夹持孔28、钻杆。
具体实施方式
1、夹持器打开：操作三通控制阀，控制液压油进入油缸20、13的松开油孔3、9，推动活塞，带动活塞杆1、11，滚轮支架4、8和滚轮15，18向外侧移动，夹持器打开。
2、夹持器夹紧：操作三通控制阀，松开油孔接通油箱卸油，控制液压油进入油缸20、13的夹紧油孔2、10，推动活塞，带动活塞杆1、11，滚轮支架4、8和滚轮15、18向里侧移动，夹紧钻具28。
3、钻具扭卸：夹持器在夹紧钻具状态下，操作钻机回转器正传和反转，实现钻具28的扭紧和松开。
4、提送钻具：在夹持器夹紧钻具的状态下，操作液压三通伺服阀控制马达正向旋转，带动主动齿轮6、滚轮15、链轮16同向旋转，主动齿轮6带动从动齿轮5、滚轮18、链轮17反向旋转，链轮16、17带动从动链轮22、23转动，从动链轮带动同轴滚轮转动，实现四轮夹紧、四轮驱动提出钻具28；钻具28送回岩孔，操作液压三通伺服阀控制马达反向旋转，原理同上。
钻具夹持孔27位置确定。通过活塞杆1、11找正钻具夹持孔27的中心孔与回转器主轴同心，并用紧固螺栓12、21锁紧。齿轮5、6采用模数6的变位齿轮，滚轮直径磨损量＜1.5mm不影响齿轮啮合与运行。滚轮选用优质耐磨金属材料制作，减少磨损、提高滚轮使用寿命。
油缸20为定位油缸。油缸20活塞杆1直径比油缸13的活塞杆11直径小4mm，在油压10Mpa情况下，油缸20比油缸13的推力大2130KN，钻杆夹紧时，用油缸20的终点行程确定钻具夹持孔27的中心位置，利用油缸13的富裕行程(～2mm)夹紧钻杆28并保持中心位置不变。
夹持器松开时，控制液压油进入油缸松开油口3、9，活塞后移，夹持器松开。单侧油缸行程≤5mm，双油缸累计程≤10mm，夹持器完全打开，齿轮5、6啮合并未完全脱开，夹持器再次夹紧闭合时不会发生顶齿现象。
如井下水平孔钻探使用全液压动力头式坑道钻机，钻机油缸行程0.75米，使用冶金部标准钻杆1.5米，岩心管1.5米，双管取芯工艺，井下空间高2米宽2米，完成孔深300米钻探任务，提送钻杆需要80400次的繁琐操作。300米(200根)钻杆全部提出送进需要约110分钟完成一个回次。使用滚轮式夹持器，同等条件下，提送钻具不受钻机油缸行程限制，速度可调，操作程序省50％，300米(200根)钻杆全部提出送进需要约50分钟完成一个回次，可以提高钻进效率50％-75％，如水平顺向钻进或空间不受限制，一次可以快速提送2根或更多钻杆，效率更高。
滚轮式夹持器夹紧由液压油缸结构替代原有的夹紧方式。夹紧力是通过调节阀控制油缸压力大小变化来实现，油压调节范围为0-16Mpa，操作方便、安全可靠。彻底避免由于使用碟簧而产生的疲劳损坏对钻探作业的影响。
夹持器同心度的调整与保持。夹持器与动力头需要保持良好的同心度，避免钻杆的摆动与摩擦。滚轮式夹持器可以实现单侧定位，双侧夹紧。滚轮支架可以根据滚轮磨损程度通过调节丝杠进行调整，保证夹持钻杆中心不偏移。
滚轮式夹持器不仅实现常闭式、常开式、液压松紧型或复合式夹持器的夹紧、松开功能，增加滚轮驱动，改变夹持器单一的功能，使钻机整体性能更完善。
以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此技术领域的人士能够了解本发明的内容并加以实施，但并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种滚轮式夹持器，其特征在于：包括机架(25)、马达(7)、油缸、传动装置，滚轮支架(4)、油缸、传动装置固定在机架上，马达安装在滚轮支架上，油缸夹紧，马达驱动4个滚轮形成用于夹持钻具的钻具夹持孔(27)。
2.根据权利要求1所述的滚轮式夹持器，其特征在于：所述油缸的活塞杆与活塞杆螺母连接，活塞杆螺母焊接在滚轮支架上，紧固螺栓穿过活塞杆中心孔与滚轮支架固定连接，紧固螺栓紧固活塞杆与活塞杆螺母。
3.根据权利要求1所述的滚轮式夹持器，其特征在于：所述传动装置包括主动齿轮(6)、从动齿轮(5)，马达与主动轴连接，主动轴上设有主动齿轮(6)，滚轮(15)、链轮(16)，从动齿轮(5)、滚轮(18)、链轮(17)同轴，主动齿轮和从动齿轮啮合，两个链轮(16)、(17)分别连接从动链轮(22)、(23)，两个从动链轮(22)、(23)与滚轮同轴。
4.根据权利要求1所述的滚轮式夹持器，其特征在于：所述滚轮支架两侧有限位。
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