CN108952603B - 一种动力头浮动器、动力头和动力头钻机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种动力头浮动器、动力头和动力头钻机，涉及土层或岩石的钻进技术领域，解决了动力头难以随钻杆精确同步浮动的技术问题。该动力头浮动器包括固定架、吊套、内轴和卡瓦套，所述吊套伸入所述固定架，并与所述固定架连接；与钻杆之间连接螺纹同螺距的所述内轴的上部和所述吊套内螺纹连接，所述内轴的下部穿设所述卡瓦套后与所述钻杆连接；所述卡瓦套的上部可转动的嵌入所述固定架；以及所述卡瓦套、所述内轴和所述钻杆同步转动时，所述内轴可沿所述卡瓦套内壁与所述钻杆同步上下浮动。

Description

一种动力头浮动器、动力头和动力头钻机
技术领域
本发明涉及土层或岩石的钻进技术领域，尤其是涉及一种动力头浮动器、动力头和动力头钻机。
背景技术
全液压动力头式岩心钻机，简称动力头钻机是地质勘探中常见的机械设备，相比于传统立轴式钻机，其工作流畅，不需要移动钻机提拉钻杆；机构简单，方便位移及运输。
拧卸钻杆是钻进过程中必不可少的工序，拧卸的效率影响了实际钻进时间。通常情况下，拧卸钻杆的动作由动力头液压卡盘和孔口夹持器配合完成，拧卸钻杆时如果动力头不能向上浮动，钻杆将顶着动力头上移，从而整个动力头的重量集中在两钻杆的螺纹连接处，易损坏螺纹。
本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：目前市场上主流的动力头钻机在起下钻过程中动力头浮动一般通过液压系统或花键滑动的方式实现，不能实现动力头跟随钻杆接头螺纹的精确同步浮动，钻杆接头螺纹在上卸扣过程经常受力，极大的影响了钻杆的寿命。
发明内容
本发明的第一方面的目的在于提供一种动力头浮动器，以解决现有技术中存在的动力头难以随钻杆精确同步浮动的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供的一种动力头浮动器，包括固定架、吊套、内轴和卡瓦套，所述吊套伸入所述固定架，并与所述固定架连接；与钻杆之间连接螺纹同螺距的所述内轴的上部和所述吊套内螺纹连接，所述内轴的下部穿设所述卡瓦套后与所述钻杆连接；所述卡瓦套的上部可转动地嵌入所述固定架；以及所述卡瓦套、所述内轴和所述钻杆同步转动时，所述内轴可沿所述卡瓦套内壁与所述钻杆同步上下浮动。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述的动力头浮动器，所述内轴的下部套设有与所述钻杆连接并可使所述钻杆上下弹性移动的弹性连接头。
进一步，所述的动力头浮动器，所述弹性连接头包括从上至下依次套设于所述内轴的上压环、弹性件、钻杆连接扣和下压环，所述弹性件的上下端分别对应止抵于所述上压环和所述钻杆连接扣，所述上压环止抵于所述内轴，所述下压环与所述内轴螺纹连接；所述钻杆连接扣与所述钻杆连接。
进一步，所述的动力头浮动器，所述内轴上对应所述钻杆连接扣的位置形成有与所述钻杆连接扣的内壁适配贴合向内凹陷的第一槽。
进一步，所述的动力头浮动器，还包括用于测量所述内轴位移的位移传感器组件，所述位移传感器组件包括位移传感器和压套，所述压套连接于所述内轴的顶面并可随所述内轴沿所述吊套和所述位移传感器移动，所述位移传感器组件与所述吊套连接，并从上至下依次穿设所述吊套和所述压套且伸入所述内轴。
进一步，所述的动力头浮动器，所述位移传感器组件还包括罩设于所述位移传感器并与所述吊套连接的护套。
进一步，所述的动力头浮动器，所述卡瓦套通过位于所述固定架内的转动组件可转动地嵌入所述固定架，所述转动组件包括连接销及从上至下依次套设所述卡瓦套的轴承压环和轴承，所述连接销穿设所述轴承压环和所述卡瓦套。
进一步，所述的动力头浮动器，所述内轴上形成用于传递扭矩并与所述卡瓦套适配贴合的六方轴段。
本发明的有益效果是：在吊套内形成与内轴的上部螺纹连接的具有内螺纹的螺纹孔，其中内螺纹的螺距与钻杆之间的连接螺纹的螺距相同，从而在卸扣和上扣两钻杆时能够实现内轴与钻杆的同步上下浮动，进而避免两钻杆之间的连接螺纹的相互承重，提高钻杆寿命。
本发明的第二方面的目的在于提供一种动力头，以解决现有技术中存在的动力头难以随钻杆精确同步浮动的技术问题。
本发明提供的一种动力头，包括如本发明第一方面所述的动力头浮动器。
本发明的第三方面的目的在于提供一种动力头钻机，以解决现有技术中存在的动力头难以随钻杆精确同步浮动的技术问题。
本发明提供的一种动力头钻机，包括动力头，所述动力头包括如本发明第一方面所述的动力头浮动器。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明主视结构示意图；
图2是本发明图1中A-A方向剖视结构示意图；
图3是本发明图2中B处放大结构示意图；
图4是本发明内轴立体结构示意图。
图中1-固定架；2-吊套，3-内轴,4-卡瓦套,5-弹性连接头,6-位移传感器组件,7-转动组件,31-第一槽,32-六方轴段,51-上压环,52-弹性件,53-钻杆连接扣,54-下压环,61-位移传感器,62-压套,63-护套,71-轴承压环,72-连接销,73-轴承。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
本发明提供了一种动力头浮动器,包括固定架1、吊套2、内轴3和卡瓦套4。吊套2伸入固定架1，并与固定架1连接。与钻杆之间连接螺纹同螺距的内轴3的上部和吊套2内螺纹连接。内轴3的下部穿设卡瓦套4后与钻杆连接。卡瓦套4的上部可转动地嵌入固定架1。卡瓦套4、内轴3和钻杆同步转动时，内轴3可沿卡瓦套4内壁与钻杆同步上下浮动。
具体的，如图1至图3所示，其中图1是本发明主视结构示意图。图2是本发明图1中A-A方向剖视结构示意图。图3是本发明图2中B处放大结构示意图。
吊套2的上部可以伸出于固定架1，并与固定架1螺栓连接；吊套2的下部伸入于固定架1，并位于卡瓦套4之上。固定架1与动力头本体可以通过螺栓连接用于将动力头浮动器固定安装于动力头本体上。吊套2内形成与内轴3的上部螺纹连接的具有内螺纹的螺纹孔，其中内螺纹的螺距与钻杆之间的连接螺纹的螺距相同，从而在卸扣和上扣两钻杆时能够实现内轴3与钻杆的同步上下浮动，进而避免两钻杆之间的连接螺纹的相互承重，提高钻杆寿命。
由于固定架1固定安装于动力头本体上，在拧卸钻杆时，卡瓦套4需转动，故卡瓦套4的上部可转动地嵌入固定架1内。
为了使内轴3与钻杆同步上下浮动，内轴3随卡瓦套4同步转动，并在内轴3转动的情况下，内轴3的上部相对于吊套2螺纹向上旋进或向下旋出的距离与两钻杆之间的连接螺纹向上旋出或向下旋进的距离相同，对应的内轴3沿卡瓦套4上移或下移。
本发明安装时，内轴3的下部与钻杆连接，固定架1通过螺栓固定在动力头本体上。本发明工作时，在对钻杆实施卸扣前，也就是将两螺纹连接的钻杆分开，调整内轴3的上部相对于吊套2的位置，使内轴3处于上下可动的位置。也就是转动卡瓦套4使内轴3的上部向下旋出于吊套2，并使旋出间距大于或等于两钻杆的连接螺纹的长度。动力头本体中的卡瓦夹紧卡瓦套4，动力头本体带动卡瓦套4反转，内轴3和钻杆与卡瓦套4同步反转完成钻杆卸扣动作。由于内轴3的上部与吊套2螺纹连接的螺距与两钻杆的连接螺纹的螺距相同，从而实现内轴3和钻杆同步向上浮动。上扣时，也就是两钻杆螺纹连接在一起，动力头本体带动卡瓦套4正转，内轴3和钻杆与卡瓦套4同步正转，内轴3和钻杆同步向下移动，完成钻杆上扣动作。
作为可选地实施方式，内轴3的下部套设有与钻杆连接并可使钻杆上下弹性移动的弹性连接头5。
具体的，如图1至图3所示，为了方便拆卸，弹性连接头5可以与钻杆螺纹连接。两钻杆为第一钻杆和第二钻杆，第一钻杆与弹性连接头5螺纹连接，第二钻杆与第一钻杆螺纹连接。两钻杆进行卸扣和上扣的过程中，弹性连接头5能够使第一钻杆沿内轴3上下弹性移动，从而减少连接螺纹间的受力，提高螺杆寿命。
进一步的，弹性连接头5包括从上至下依次套设于内轴3的上压环51、弹性件52、钻杆连接扣53和下压环54。弹性件52的上下端分别对应止抵于上压环51和钻杆连接扣53。上压环51止抵于内轴3。下压环54与内轴3螺纹连接。钻杆连接扣53与钻杆连接。
具体的，如图1至图3所示，弹性件52可以采用弹簧，也可以采用本领域技术人员所知晓的其他结构。为了方便拆卸，钻杆连接扣53与钻杆可以采用螺纹连接。下压环54可以采用两个螺母，并与内轴3螺纹连接。上压环51的上顶面止抵于内轴3的侧壁，从而上压环51、弹性件52和下压环54均对钻杆连接扣53起到挤压的作用，并在内轴3转动的同时能够带动钻杆连接扣53转动，从而带动钻杆转动。
钻杆连接扣53与第一钻杆连接，第一钻杆与第二钻杆螺纹连接。在对钻杆进行卸扣和上扣的过程中，第二钻杆的连接螺纹对第一钻杆的连接螺纹具有向上的压力时，钻杆连接扣53对弹性件52具有向上的压力，弹性件52收缩，钻杆连接扣53沿内轴3上移，带动第一钻杆上移，从而减少第二钻杆对第一钻杆向上压力，提高钻杆寿命；第二钻杆的连接螺纹对第一钻杆的连接螺纹具有向下的拉力时，弹性件52伸展，钻杆连接扣53沿内轴3下移，带动第一钻杆下移，从而减少第二钻杆对第一钻杆向下拉力，提高钻杆寿命。
进一步的，内轴3上对应钻杆连接扣53的位置形成有与钻杆连接扣53的内壁适配贴合向内凹陷的第一槽31。
具体的，如图2和图4所示，其中图4是本发明内轴立体结构示意图。第一槽31可以垂直设置，并位于内轴3的两侧。第一槽31形成数字7型结构，包括顶壁和侧壁。钻杆连接扣53的上顶面在上移中可止抵于第一槽31的顶壁，从而限制钻杆连接扣53的上移间距。钻杆连接扣53的内壁与第一槽31的侧壁适配贴合，在内轴3转动时可通过第一槽31的侧壁将扭矩传递至钻杆连接扣53，从而有利于内轴3带动钻杆连接扣53以及钻杆同步转动。
作为可选地实施方式，还包括用于测量内轴3位移的位移传感器组件6。位移传感器组件6包括位移传感器61和压套62。压套62连接于内轴3的顶面并可随内轴3沿吊套2和位移传感器61移动。位移传感器组件6与吊套2连接，并从上至下依次穿设吊套2和压套62且伸入内轴3。
具体的，如图2和图3所示，位移传感器61可以采用德国米铱位移传感器，为本领域技术人员所知晓的结构，在此不再赘述。位移传感器61穿设吊套2并与吊套2螺栓连接以固定安装于吊套2。压套62可以通过螺钉与内轴3的顶面连接，用于定位内轴3的位移。位移传感器61的探测端伸入内轴3，内轴3在转动的时候沿位移传感器61的探测端上下移动，从而通过压套62在位移传感器61的探测端的上下位置，来测量内轴3的上下位移间距。
进一步的，位移传感器组件6还包括罩设于位移传感器61并与吊套2连接的护套63。
具体的，如图2和图3所示，护套63用于保护位移传感器61伸出于吊套2的部分。护套63与吊套2可以采用螺栓固定安装。
作为可选地实施方式，卡瓦套4通过位于固定架1内的转动组件7可转动的嵌入固定架1。转动组件7包括连接销72及从上至下依次套设卡瓦套4的轴承压环71和轴承73。连接销72穿设轴承压环71和卡瓦套4。
具体的，如图2和图3所示，吊套2位于卡瓦套4之上，轴承73的底面抵触于固定架1的内壁。通过连接销72穿设轴承压环71和卡瓦套4，从而限制将卡瓦套4的上下移动。轴承压环71用于压设轴承73，从而限制轴承73的上下移动。卡瓦套4通过轴承73与固定架1转动连接。轴承73可以采用推力球轴承，为本领域技术人员所知晓的结构，在此不再赘述。
作为可选地实施方式，内轴3上形成用于传递扭矩并与卡瓦套4适配贴合的六方轴段32。
具体的，如图4所示，六方轴段32也就是截面为六边形的轴。卡瓦套4与六方轴段32对应的部分形成六方套结构。为了使内轴3与卡瓦套4同步转动，通过六方轴段32与卡瓦套4的内壁适配贴合，从而有利于扭矩的传递。
通过以上关于动力头浮动器的详细说明，所属技术领域的技术人员易于得到包括如本发明第一方面所述的动力头浮动器的动力头和动力头钻机。
这里首选需要说明的是，“向内”是朝向容置空间中央的方向，“向外”是远离容置空间中央的方向。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种动力头浮动器，其特征在于，包括固定架(1)、吊套(2)、内轴(3)和卡瓦套(4)，所述吊套(2)伸入所述固定架(1)，并与所述固定架(1)连接；
与钻杆之间连接螺纹同螺距的所述内轴(3)的上部和所述吊套(2)内螺纹连接，所述内轴(3)的下部穿设所述卡瓦套(4)后与所述钻杆连接；
所述卡瓦套(4)的上部可转动地嵌入所述固定架(1)；
以及所述卡瓦套(4)、所述内轴(3)和所述钻杆同步转动时，所述内轴(3)可沿所述卡瓦套(4)内壁与所述钻杆同步上下浮动；
所述内轴(3)上形成用于传递扭矩并与所述卡瓦套(4)适配贴合的六方轴段(32)；
所述内轴(3)的下部套设有与所述钻杆连接并可使所述钻杆上下弹性移动的弹性连接头(5)；
所述弹性连接头(5)包括从上至下依次套设于所述内轴(3)的上压环(51)、弹性件(52)、钻杆连接扣(53)和下压环(54)，所述弹性件(52)的上下端分别对应止抵于所述上压环(51)和所述钻杆连接扣(53)，所述上压环(51)止抵于所述内轴(3)，所述下压环(54)与所述内轴(3)螺纹连接；所述钻杆连接扣(53)与所述钻杆连接；
所述内轴(3)上对应所述钻杆连接扣(53)的位置形成有与所述钻杆连接扣(53)的内壁适配贴合向内凹陷的第一槽(31)。
2.根据权利要求1所述的动力头浮动器，其特征在于，还包括用于测量所述内轴(3)位移的位移传感器组件(6)，所述位移传感器组件(6)包括位移传感器(61)和压套(62)，
所述压套(62)连接于所述内轴(3)的顶面并可随所述内轴(3)沿所述吊套(2)和所述位移传感器(61)移动，所述位移传感器组件(6)与所述吊套(2)连接，并从上至下依次穿设所述吊套(2)和所述压套(62)且伸入所述内轴(3)。
3.根据权利要求2所述的动力头浮动器，其特征在于，所述位移传感器组件(6)还包括罩设于所述位移传感器(61)并与所述吊套(2)连接的护套(63)。
4.根据权利要求1所述的动力头浮动器，其特征在于，所述卡瓦套(4)通过位于所述固定架(1)内的转动组件(7)可转动地嵌入所述固定架(1)，所述转动组件(7)包括连接销(72)及从上至下依次套设所述卡瓦套(4)的轴承压环(71)和轴承(73)，所述连接销(72)穿设所述轴承压环(71)和所述卡瓦套(4)。
5.一种动力头，其特征在于，包括如权利要求1至4任一项所述的动力头浮动器。
6.一种动力头钻机，其特征在于，包括动力头，所述动力头包括如权利要求1至4任一项所述的动力头浮动器。
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