CN105735908A - 钻杆连接器及钻机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钻杆连接器及钻机，其中，所述钻杆连接器用于连接钻杆，所述钻杆连接器包括连接器本体、多个卡爪件(1)以及驱动机构，多个卡爪件(1)连接于所述连接器本体的底端的外周部且间隔环绕设置，所述驱动机构能够驱动所述卡爪件(1)工作于卡紧位置或松开位置，在所述卡紧位置，所述卡爪件(1)卡入所述钻杆的卡槽中，在所述松开位置，所述卡爪件(1)与所述钻杆分离。通过使用钻杆连接器的卡爪件卡紧钻杆的卡槽，替代了传统的螺纹连接的形式，因此可以避免钻杆连接器与钻杆也就是副钻杆之间的相对枢转，进一步可以在旋转拆卸副钻杆与主钻杆之间的螺纹连接时避免钻杆连接器与钻杆意外地断开，提高了操作的便利性和准确性。

Description

钻杆连接器及钻机

技术领域

本发明涉及钻机部件，具体地，涉及一种钻杆连接器及钻机。

背景技术

钻杆连接器连接于回转电机的减速机和钻杆，用于将回转电机提供的转矩传递到钻杆，并最终驱动钻杆下端的钻头工作。一般地，钻杆连接器的下端与钻杆通过螺纹连接，另外，钻杆包括上部的副钻杆和下部的主钻杆，二者之间也通过螺纹连接，当需要拆卸彼此连接的副钻杆和主钻杆时，需要反向地旋转钻杆连接器并带动副钻杆旋转，然而，由于副钻杆的上端和下端都通过螺纹连接，因此，副钻杆上端可能先于下端脱离连接，即副钻杆先与钻杆连接器断开连接，从而难以将副钻杆与主钻杆断开连接，需要将钻杆连接器与副钻杆重新连接，并再次尝试。可见，这样的结构使得操作较为不便，浪费更多的人力物力。

另外，钻杆连接器也具有减震缓冲功能，缓冲钻杆震动对回转电机的冲击，一般地，连接于回转电机和钻杆之间的连接器可以包括传动轴和缸体，传动轴插入缸体之间，并且传动轴与缸体的径向间隔位置设置橡胶棒，通过橡胶棒实现减震缓冲，相应地，在传动轴和缸体借助橡胶棒同时枢转的过程中，橡胶棒承受剪切力作用，很容易发生疲劳损坏。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够在断开副钻杆与主钻杆螺纹连接时避免钻杆连接器与副钻杆意外断开的钻杆连接器。

另外，本发明的目的还包括提供一种钻机，该钻机的钻杆连接器能够在断开副钻杆与主钻杆螺纹连接时避免钻杆连接器与副钻杆意外断开。

为了实现上述目的，本发明提供一种钻杆连接器，其中，所述钻杆连接器用于连接钻杆，该钻杆的连接端设有沿周向间隔布置的多个卡槽，所述钻杆连接器包括连接器本体、多个卡爪件以及驱动机构，多个卡爪件连接于所述连接器本体的底端的外周部且间隔环绕设置，所述驱动机构能够驱动所述卡爪件工作于卡紧位置或松开位置，在所述卡紧位置，所述卡爪件卡入所述卡槽中以紧固连接所述钻杆，在所述松开位置，所述卡爪件与所述钻杆分离。

优选地，所述卡爪件形成为杆状，所述卡爪件的中间部铰接于所述连接器本体的外周部，所述卡爪件的底端为朝向所述卡槽径向向内凸出的爪头部，顶端为驱动部，所述驱动机构作用于所述驱动部以驱动所述爪头部绕铰接点枢转摆动。

优选地，所述驱动机构包括位于所述卡爪件上方且与多个所述卡爪件一一对应的多个动力缸，所述驱动部形成有倾斜作用面，所述动力缸的活塞杆能够伸出并抵接于所述倾斜作用面以推动所述卡爪件枢转。

优选地，所述连接器本体中形成有从顶部向下延伸的中心流道，所述动力缸从所述连接器本体的外周部朝向所述驱动部斜向下且向外延伸，所述动力缸的无杆腔与所述中心流道连通。

优选地，所述动力缸的缸筒部一体成型于所述连接器本体的外周部中。

优选地，所述驱动机构包括复位弹簧，该复位弹簧的一端连接于所述连接器本体，并且另一端连接于所述爪头部以对所述爪头部施加脱离所述卡槽的偏压力。

优选地，所述连接器本体包括彼此连接的上接头和下接头，所述卡爪件安装于所述下接头，所述上接头的下端面与所述下接头的上端面接合且彼此之间设置有第一弹性缓冲件。

优选地，所述连接器本体包括环形的压盖，所述上接头包括轴向延伸的主体部以及形成在该主体部下端的外周面且径向向外延伸的上接头凸缘，所述压盖套设于所述主体部并将所述上接头凸缘抵压于所述下接头，所述压盖与所述上接头凸缘之间设置有第二弹性缓冲件，所述压盖与所述下接头通过螺栓连接。

优选地，所述下接头上端的外周部形成有径向向外延伸的下接头凸缘，并且该下接头凸缘的上端面形成有围绕中心轴线的多段弧形侧壁，所述上接头凸缘容纳于多段所述弧形侧壁的环绕空间之中，并且所述上接头凸缘外周面形成有径向向外延伸的卡止部，所述卡止部容纳在相邻的所述弧形侧壁之间的卡止槽中，所述卡止部与所述弧形侧壁的侧面之间设置有第三弹性缓冲件。

另外，本发明的还提供了一种钻机，其中，该钻机安装有以上所述的钻杆连接器。

通过上述技术方案，通过使用钻杆连接器的卡爪件卡紧钻杆的卡槽，替代了传统的螺纹连接的形式，因此可以避免钻杆连接器与钻杆也就是副钻杆之间的相对枢转，进一步可以在旋转拆卸副钻杆与主钻杆之间的螺纹连接时避免钻杆连接器与钻杆意外地断开，提高了操作的便利性和准确性。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据本发明的一种具体实施方式的钻杆连接器的结构示意图。

图2是根据本发明的一种具体实施方式的钻杆连接器的下接头部分的结构示意图。

图3是根据本发明的一种具体实施方式的下接头的结构示意图。

图4是根据本发明的一种具体实施方式的上接头部分的结构示意图。

图5是根据本发明的一种具体实施方式的上接头的结构示意图。

附图标记说明

1卡爪件2动力缸

3复位弹簧4上接头

5下接头6压盖

11驱动部12爪头部

21活塞杆22缸筒部

41主体部42上接头凸缘

43卡止部51下接头凸缘

52弧形侧壁53卡止槽

71第一弹性缓冲件72第二弹性缓冲件

73第三弹性缓冲件

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指钻杆连接器连接于竖直延伸的钻杆时的相对位置。

本发明提供了一种钻杆连接器，其中，所述钻杆连接器用于连接钻杆，该钻杆的连接端设有沿周向间隔布置的多个卡槽，所述钻杆连接器包括连接器本体、多个卡爪件1以及驱动机构，多个所述卡爪件1连接于所述连接器本体的底端的外周部且间隔环绕设置，所述驱动机构能够驱动所述卡爪件1工作于卡紧位置或松开位置，在所述卡紧位置，所述卡爪件1卡入所述卡槽中以紧固连接所述钻杆，在所述松开位置，所述卡爪件1与所述钻杆分离。多个卡爪件1可以沿周向均匀地分布，均匀地传递转矩。

所述钻杆连接器的上端和下端分别连接于减速机的回转空心轴和钻杆，主要用于传递转矩。所述钻杆连接器下端连接的钻杆一般包括彼此螺纹连接副钻杆和主钻杆，其中，所述钻杆连接器直接连接于副钻杆，由于采用了卡爪件1卡紧副钻杆，因此，所述钻杆连接器的正向和反向旋转都不会释放副钻杆，即可以优先地使副钻杆和主钻杆之间的螺纹连接断开，提高可操作性，避免所述钻杆连接器与所述副钻杆之间意外断开连接。

关于卡爪件1在卡紧位置和松开位置之间的移动，即可以是往复的线性移动，也可以是围绕特定点的枢转移动。优选地，卡爪件1形成为杆状，卡爪件1的中间部铰接于所述连接器本体的外周部，卡爪件1的底端为朝向所述卡槽径向向内凸出的爪头部11，顶端为驱动部12，所述驱动机构作用于驱动部12以驱动所述爪头部11绕铰接点枢转摆动。在此结构中，卡爪件1形成为一种杠杆结构，所谓“杆件”相应地可以理解为类似杆件的结构，当然也可以形成为其他应用杠杆原理的变体。如图1和图2所示，所述连接器本体的外周部形成突出部，所述卡爪件1通过销轴铰接于该突出部。爪头部11用于卡紧在所述钻杆的卡槽中，以避免所述钻杆连接器与所述钻杆之间的枢转移动。当卡爪件1采用线性移动的方式时，卡爪件1可以径向地移动以在所述卡紧位置和所述松开位置之间移动。

相应地，所述驱动机构包括位于卡爪件1上方且与多个卡爪件1一一对应的多个动力缸2，驱动部12形成有倾斜作用面，动力缸2的活塞杆21能够伸出并抵接于所述倾斜作用面以推动卡爪件1枢转。在此结构中，活塞杆21的线性运动可以转换为卡爪件1的枢转移动，从而带动爪头部11在所述卡紧位置和所述松开位置之间移动。另外，所述驱动机构也可以为能够输出转矩的电机，相应地所述卡爪件1可以设置围绕铰接点的齿轮或带轮等，从而通过电机带动齿轮或带轮枢转，进行带动卡爪件1枢转。当卡爪件1设置为线性往复移动时，也可以通过动力缸2的活塞杆21驱动卡爪件1线性移动。动力缸2可以通过液压、气压或电力等驱动。

另外，所述连接器本体中形成有从顶部向下延伸的中心流道，所述动力缸2从所述连接器本体的外周部朝向所述驱动部12斜向下且向外延伸，所述动力缸2的无杆腔与所述中心流道连通。本发明的钻杆连接器可以应用于牙轮钻机，牙轮钻机的钻杆形成为中空结构，牙轮在钻孔底滚动中连续地挤压、切削冲击破碎岩石，有一定压力和流量流速的压缩空气经钻杆内腔从钻头喷嘴喷出，将岩渣从孔底沿钻杆和孔壁的环形空间不断地吹至孔外，直至形成所需孔深的钻孔。相应地，本发明的钻杆形成有贯通的中心流道以传递高压空气(或高压液体)。因此，动力缸2可以连通于所述中心流道，以其中的高压气体为动力推动活塞杆21移动，即当所述钻杆连接器下端与所述钻杆对接后，通过压力设备提供高压气体时，可以驱动活塞杆21径向向外移动，从而驱动爪头部11卡紧在所述钻杆的卡槽中。

优选地，动力缸2的缸筒部22一体成型于所述连接器本体的外周部中。即在所述连接器本体上形成用于容纳活塞杆21的动力缸2的活塞腔，提高整体结构的紧凑性、简洁性。当然，如果受限于所述连接器本体的结构不便于直接在所述连接器本体上设置缸筒部22，也可以将独立的动力缸2固定于(例如通过焊接方式)所述连接器本体的外部。

另外，所述驱动机构包括复位弹簧3，该复位弹簧3的一端连接于所述连接器本体，并且另一端连接于所述爪头部11以对所述爪头部11施加脱离所述卡槽的偏压力。以上所述的活塞杆21仅可以对驱动部12的倾斜作用面施加推力作用，不便于拉动驱动部12径向向内移动，带动爪头部11脱离所述卡槽而到达所述松开位置。复位弹簧3可以在活塞杆21不对驱动部12施加推力的作用下将爪头部11移动到所述松开位置，复位弹簧3可以对爪头部11施加拉力或推力作用，这取决于复位弹簧3的安装位置。复位弹簧3对爪头部11的偏压力应当小于活塞杆21的推力作用，使得活塞杆21可以克服复位弹簧3的偏压力推动驱动部12移动。

具体地，所述连接器本体包括彼此连接的上接头4和下接头5，所述卡爪件1安装于所述下接头5，所述上接头4的下端面与所述下接头5的上端面接合且彼此之间设置有第一弹性缓冲件71。钻机在运行过程中，钻头在阻力作用下产生震动，并通过钻杆传递到减速机、电机，为了减缓这样的震动对减速机、电机的冲击，可以在所述钻杆连接器中设置减震结构。第一弹性缓冲件71使得上接头4和下接头5之间的接合为弹性接合，可以通过第一弹性缓冲件71吸收震动能量。第一弹性缓冲件71可以为弹簧件，主要用于缓冲沿钻杆的轴向的震动，可以优选地使用碟形弹簧，碟形弹簧为环形件，并且沿轴向形成为类锥形，可以承受载荷并产生形变。

另外，上接头4和下接头5可以分别形成有如上所述的中心流道，如图1和图2所示，下接头5的上端面的中心部可以形成有向上突出的管状件，该管状件的内腔即为所述中心流道，如图1和图4所示，而上接头4的下端面的中心部可以形成有内径与所述管状件的外径相等的扩大孔(相对于中心流道具有扩大的内径)，所述管状件插入所述扩大孔中，提高连接的稳定性，并且所述管状件的外周壁上设有环形槽，该环形槽可以填充密封材料提高连接的密封性。

另外，所述连接器本体包括环形的压盖6，所述上接头4包括轴向延伸的主体部41以及形成在该主体部41下端的外周面且径向向外延伸的上接头凸缘42，所述压盖6套设于所述主体部41并将所述上接头凸缘42抵压于所述下接头5，所述压盖6与所述上接头凸缘42之间设置有第二弹性缓冲件72，所述压盖6与所述下接头5通过螺栓连接。以上所述结构意在进一步增加所述钻杆连接器的轴向减震能力，即通过第二弹性缓冲件72缓冲轴向震动，第二红颜知己缓冲件72可以是与第一弹性缓冲件71相同或相似的部件，此处不再重复说明。如图1所示，压盖6与下接头5的径向边缘区域可以形成彼此轴向对齐的安装孔，以通过螺栓连接，该螺栓可以不穿过上接头4。上接头4的主体部41大体为管状结构，并且上端可以形成为外径渐缩，并与减速机的回转空心轴连接。

另外，所述下接头5上端的外周部形成有径向向外延伸的下接头凸缘51，并且该下接头凸缘51的上端面形成有围绕中心轴线的多段弧形侧壁52(如图3所示)，所述上接头凸缘42容纳于多段所述弧形侧壁52的环绕空间之中，并且所述上接头凸缘42外周面形成有径向向外延伸的卡止部43(如图5所示)，所述卡止部43容纳在相邻的所述弧形侧壁52之间的卡止槽53中，所述卡止部43与所述弧形侧壁52的侧面之间设置有第三弹性缓冲件73。伸入到弧形侧壁52之间的卡止部43可以避免上接头4与下接头5之间产生较大的相对枢转运动，以稳定地传递转矩，而卡止部43与弧形侧壁53之间的第三弹性缓冲件73可以起到缓冲周向震动的作用，并且在上接头4和下接头5传递扭矩过程中，第三弹性缓冲件73主要承受压力作用，而不是剪切力(剪切力倾向于使部件产生扭曲类形变，相比于压缩类的形变，对弹性件的损伤相对较大)，因此不容易损坏。第三弹性缓冲件73可以为弹簧件、减震钢片、弹性橡胶等。下接头凸缘51与压盖6的外径可以保持一致，并且二者的边缘形成以上所述的安装孔并通过螺栓连接，上接头凸缘41的外径小于下接头凸缘51的外径，并且可以与弧形侧壁53的内径保持一致，而卡止部43的外径可以与下接头凸缘51的外径保持一致。

另外，本发明提供了一种钻机，其中，该钻机安装有以上所述的钻杆连接器。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种钻杆连接器，其特征在于，所述钻杆连接器用于连接钻杆，该钻杆的连接端设有沿周向间隔布置的多个卡槽，所述钻杆连接器包括连接器本体、多个卡爪件(1)以及驱动机构，多个卡爪件(1)连接于所述连接器本体的底端的外周部且间隔环绕设置，所述驱动机构能够驱动所述卡爪件(1)工作于卡紧位置或松开位置，在所述卡紧位置，所述卡爪件(1)卡入所述卡槽中以紧固连接所述钻杆，在所述松开位置，所述卡爪件(1)与所述钻杆分离。

2.根据权利要求1所述的钻杆连接器，其特征在于，所述卡爪件(1)形成为杆状，所述卡爪件(1)的中间部铰接于所述连接器本体的外周部，所述卡爪件(1)的底端为朝向所述卡槽径向向内凸出的爪头部(11)，顶端为驱动部(12)，所述驱动机构作用于所述驱动部(12)以驱动所述爪头部(11)绕铰接点枢转摆动。

3.根据权利要求2所述的钻杆连接器，其特征在于，所述驱动机构包括位于所述卡爪件(1)上方且与多个所述卡爪件(1)一一对应的多个动力缸(2)，所述驱动部(12)形成有倾斜作用面，所述动力缸(2)的活塞杆(21)能够伸出并抵接于所述倾斜作用面以推动所述卡爪件(1)枢转。

4.根据权利要求3所述的钻杆连接器，其特征在于，所述连接器本体中形成有从顶部向下延伸的中心流道，所述动力缸(2)从所述连接器本体的外周部朝向所述驱动部(12)斜向下且向外延伸，所述动力缸(2)的无杆腔与所述中心流道连通。

5.根据权利要求4所述的钻杆连接器，其特征在于，所述动力缸(2)的缸筒部(22)一体成型于所述连接器本体的外周部中。

6.根据权利要求4所述的钻杆连接器，其特征在于，所述驱动机构包括复位弹簧(3)，该复位弹簧(3)的一端连接于所述连接器本体，并且另一端连接于所述爪头部(11)以对所述爪头部(11)施加脱离所述卡槽的偏压力。

7.根据权利要求1所述的钻杆连接器，其特征在于，所述连接器本体包括彼此连接的上接头(4)和下接头(5)，所述卡爪件(1)安装于所述下接头(5)，所述上接头(4)的下端面与所述下接头(5)的上端面接合且彼此之间设置有第一弹性缓冲件(71)。

8.根据权利要求7所述的钻杆连接器，其特征在于，所述连接器本体包括环形的压盖(6)，所述上接头(4)包括轴向延伸的主体部(41)以及形成在该主体部(41)下端的外周面且径向向外延伸的上接头凸缘(42)，所述压盖(6)套设于所述主体部(41)并将所述上接头凸缘(42)抵压于所述下接头(5)，所述压盖(6)与所述上接头凸缘(42)之间设置有第二弹性缓冲件(72)，所述压盖(6)与所述下接头(5)通过螺栓连接。

9.根据权利要求8所述的钻杆连接器，其特征在于，所述下接头(5)上端的外周部形成有径向向外延伸的下接头凸缘(51)，并且该下接头凸缘(51)的上端面形成有围绕中心轴线的多段弧形侧壁(52)，所述上接头凸缘(42)容纳于多段所述弧形侧壁(52)的环绕空间之中，并且所述上接头凸缘(42)外周面形成有径向向外延伸的卡止部(43)，所述卡止部(43)容纳在相邻的所述弧形侧壁(52)之间的卡止槽(53)中，所述卡止部(43)与所述弧形侧壁(52)的侧面之间设置有第三弹性缓冲件(73)。

10.一种钻机，其特征在于，该钻机安装有根据权利要求1-9中任意一项所述的钻杆连接器。