CN113006714B - 一种多用途钻杆提引卸扣装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多用途钻杆提引卸扣装置，包括方轴、传扭套、壳体、驱动元件、夹紧座、夹紧卡瓦，工作时，钻机动力头主轴能够带动方轴转动，继而方轴带动传扭套转动，与传扭套相连的夹紧座与夹紧卡瓦相连，夹紧卡瓦具有倾斜面，在钻杆进入夹紧座的通过孔后，夹紧卡瓦在重力作用下下滑，由于倾斜面的设置，夹紧卡瓦朝向夹紧座的轴线方向运动，从而卡紧钻杆，在传扭套带动夹紧座旋转的过程中，与驱动元件相配合，带动夹紧座沿竖直方向运动，进而带动钻杆运动实现上卸扣动作，从而完成提下钻、加接单根钻杆的操作。本发明的多用途钻杆提引卸扣装置，结构简单可靠、占用空间小，提高了钻进工作效率，降低了操作难度和施工成本。

Description

一种多用途钻杆提引卸扣装置

技术领域

本发明涉及地质机械技术领域，特别是涉及一种多用途钻杆提引卸扣装置。

背景技术

目前全液压动力头钻机在提下钻或者加接单根时，受限于全液压钻机自身结构特点，在提下钻或加接钻杆需要借助外部提引器、吊卡或者其他提引装置，上卸扣需要借助外部动力钳或其他卸扣装置，往往提下钻时提引器和卸扣器与加接单根时所用提引器和卸扣器不一样，有时考虑加接钻杆方便，将动力头设计成可抬头式，这样增加了工人劳动强度，增加辅助时间，提高施工成本、降低施工效率。

另外，在孔内出现卡钻、埋钻等钻井事故时，需要迅速提下钻或者加接单根，人员先安装提引器会浪费时间，或者在出现井涌、井喷事故时孔口操作人员难以靠近钻机孔口时，都会给施工带来安全风险，也会对操作人员带来危险，从而导致施工成本高，钻进效率低。

因此，如何改变现有技术中，全液压动力头钻机在提、下钻或加接单根钻杆时需要借助外部器械，导致的操作繁琐、施工效率较低的现状，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种多用途钻杆提引卸扣装置，以解决上述现有技术存在的问题，提高钻进工作效率，降低施工成本。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种多用途钻杆提引卸扣装置，包括方轴、传扭套、壳体、驱动元件、夹紧座、夹紧卡瓦，所述方轴能够与钻机动力头主轴相连，所述方轴为棱柱状结构，所述传扭套可滑动地套装于所述方轴的外部，所述传扭套与所述方轴的相对滑动方向平行于所述方轴的轴线，所述壳体套装于所述传扭套的外部，所述壳体与所述传扭套转动相连，所述驱动元件的第一端与所述壳体相连，所述驱动元件的第二端与钻机动力头机箱可拆卸连接，所述驱动元件能够带动所述壳体沿平行于所述方轴轴线的方向往复运动；

所述夹紧座与所述传扭套相连，所述夹紧座和所述方轴分别位于所述传扭套的相对的两端，所述夹紧座具有能够允许钻杆穿过的通过孔，所述夹紧卡瓦可滑动地设置于所述通过孔内，所述夹紧卡瓦具有倾斜面，所述倾斜面可滑动地与所述夹紧座相抵，所述倾斜面自顶至底朝向所述夹紧座的轴线方向倾斜设置，所述夹紧卡瓦的数量至少为两块，若干所述夹紧卡瓦绕所述夹紧座的轴线周向均布；

所述方轴、所述传扭套、所述壳体、所述夹紧座、所述通过孔同轴设置。

优选地，所述夹紧座可转动地与所述传扭套相连，所述夹紧座与所述传扭套的相对转动轴线垂直于所述方轴的轴线。

优选地，所述夹紧座利用旋转销轴与所述传扭套相连。

优选地，所述夹紧卡瓦的径向截面为扇形，所述夹紧卡瓦的轴向截面为梯形，所述夹紧卡瓦远离所述夹紧座的一侧为与钻杆外径相匹配的圆柱面。

优选地，所述夹紧卡瓦包括卡瓦体和卡瓦齿，所述卡瓦体远离所述夹紧座的一侧设置V型槽，所述卡瓦齿设置于所述V型槽内，所述卡瓦齿与所述卡瓦体可拆卸连接，所述卡瓦齿具有齿形结构。

优选地，所述夹紧卡瓦还包括盖板，所述盖板能够将所述卡瓦齿压紧在所述V型槽中，所述盖板与所述卡瓦体螺栓连接。

优选地，所述夹紧卡瓦连接有导向栓，所述导向栓与所述夹紧卡瓦可拆卸连接，所述夹紧座具有与所述导向栓相匹配的导向槽，所述导向栓可滑动地设置于所述导向槽内，所述导向栓与所述导向槽的相对滑动方向平行于所述夹紧座的轴线。

优选地，所述壳体为分体式结构，所述壳体与传扭套之间设置轴承。

优选地，所述驱动元件为油缸，所述驱动元件的数量为两组，两组所述驱动元件设置于所述壳体的相对的两侧；所述驱动元件利用销轴与钻机动力头箱体相连。

优选地，所述方轴为六方轴。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：本发明的多用途钻杆提引卸扣装置，包括方轴、传扭套、壳体、驱动元件、夹紧座、夹紧卡瓦，方轴能够与钻机动力头主轴相连，方轴为棱柱状结构，传扭套可滑动地套装于方轴的外部，传扭套与方轴的相对滑动方向平行于方轴的轴线，壳体套装于传扭套的外部，壳体与传扭套转动相连，驱动元件的第一端与壳体相连，驱动元件的第二端与钻机动力头机箱可拆卸连接，驱动元件能够带动壳体沿平行于方轴轴线的方向往复运动；夹紧座与传扭套相连，夹紧座和方轴分别位于传扭套的相对的两端，夹紧座具有能够允许钻杆穿过的通过孔，夹紧卡瓦可滑动地设置于通过孔内，夹紧卡瓦具有倾斜面，倾斜面可滑动地与夹紧座相抵，倾斜面自顶至底朝向夹紧座的轴线方向倾斜设置，夹紧卡瓦的数量至少为两块，若干夹紧卡瓦绕夹紧座的轴线周向均布；方轴、传扭套、壳体、夹紧座、通过孔同轴设置。本发明的多用途钻杆提引卸扣装置工作时，钻机动力头主轴能够带动方轴转动，继而方轴带动传扭套转动，与传扭套相连的夹紧座与夹紧卡瓦相连，夹紧卡瓦具有倾斜面，在钻杆进入夹紧座的通过孔后，夹紧卡瓦在重力作用下下滑，由于倾斜面的设置，夹紧卡瓦朝向夹紧座的轴线方向运动，从而卡紧钻杆，在传扭套带动夹紧座旋转的过程中，与驱动元件相配合，带动夹紧座沿竖直方向运动，进而带动钻杆运动实现上卸扣动作，从而完成提下钻、加接单根钻杆的操作。本发明的多用途钻杆提引卸扣装置，结构简单可靠、占用空间小，方轴直接与钻机动力头主轴相连，实现大扭矩传递，夹紧卡瓦利用倾斜面在重力作用下夹紧钻杆，夹紧安全可靠，将提下钻和卸扣设置为一体式，提高钻进工作效率，提高操作人员施工安全系数，降低操作难度和施工成本。

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为本发明的多用途钻杆提引卸扣装置的剖切结构示意图；

图2为本发明的多用途钻杆提引卸扣装置的侧视结构示意图；

图3为本发明的多用途钻杆提引卸扣装置的夹紧钻杆时的剖切结构示意图；

图4为图3中沿A-A向的剖切截面示意图；

图5为图3中沿B-B向的剖切截面示意图；

图6为本发明的多用途钻杆提引卸扣装置的钻杆进入时的侧视示意图；

图7为本发明的多用途钻杆提引卸扣装置的夹紧卡瓦的主视剖切结构示意图；

图8为本发明的多用途钻杆提引卸扣装置的夹紧卡瓦的俯视示意图；

其中，100为多用途钻杆提引卸扣装置，1为方轴，2为传扭套，3为壳体，4为驱动元件，5为夹紧座，6为夹紧卡瓦，7为通过孔，8为倾斜面，9为旋转销轴，10为卡瓦体，11为卡瓦齿，12为V型槽，13为盖板，14为导向栓，15为导向槽，16为轴承，17为钻机动力头箱体。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种多用途钻杆提引卸扣装置，以解决上述现有技术存在的问题，提高钻进工作效率，降低施工成本。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

请参考图1-8，其中，图1为本发明的多用途钻杆提引卸扣装置的剖切结构示意图，图2为本发明的多用途钻杆提引卸扣装置的侧视结构示意图，图3为本发明的多用途钻杆提引卸扣装置的夹紧钻杆时的剖切结构示意图，图4为图3中沿A-A向的剖切截面示意图，图5为图3中沿B-B向的剖切截面示意图，图6为本发明的多用途钻杆提引卸扣装置的钻杆进入时的侧视示意图，图7为本发明的多用途钻杆提引卸扣装置的夹紧卡瓦的主视剖切结构示意图，图8为本发明的多用途钻杆提引卸扣装置的夹紧卡瓦的俯视示意图。

本发明提供一种多用途钻杆提引卸扣装置100，包括方轴1、传扭套2、壳体3、驱动元件4、夹紧座5、夹紧卡瓦6，方轴1能够与钻机动力头主轴相连，方轴1为棱柱状结构，传扭套2可滑动地套装于方轴1的外部，传扭套2与方轴1的相对滑动方向平行于方轴1的轴线，壳体3套装于传扭套2的外部，壳体3与传扭套2转动相连，驱动元件4的第一端与壳体3相连，驱动元件4的第二端与钻机动力头机箱可拆卸连接，驱动元件4能够带动壳体3沿平行于方轴1轴线的方向往复运动；

夹紧座5与传扭套2相连，夹紧座5和方轴1分别位于传扭套2的相对的两端，夹紧座5具有能够允许钻杆穿过的通过孔7，夹紧卡瓦6可滑动地设置于通过孔7内，夹紧卡瓦6具有倾斜面8，倾斜面8可滑动地与夹紧座5相抵，倾斜面8自顶至底朝向靠近夹紧座5的轴线方向倾斜设置，夹紧卡瓦6的数量至少为两块，若干夹紧卡瓦6绕夹紧座5的轴线周向均布；

方轴1、传扭套2、壳体3、夹紧座5、通过孔7同轴设置。

本发明的多用途钻杆提引卸扣装置100工作时，钻机动力头主轴能够带动方轴1转动，继而方轴1带动传扭套2转动，与传扭套2相连的夹紧座5与夹紧卡瓦6相连，夹紧卡瓦6具有倾斜面8，在钻杆进入夹紧座5的通过孔7后，夹紧卡瓦6在重力作用下下滑，由于倾斜面8的设置，夹紧卡瓦6朝向夹紧座5的轴线方向运动，从而卡紧钻杆，在传扭套2带动夹紧座5旋转的过程中，与驱动元件4相配合，带动夹紧座5沿竖直方向运动，进而带动钻杆运动实现上卸扣动作，从而完成提下钻、加接单根钻杆的操作。本发明的多用途钻杆提引卸扣装置100，结构简单可靠、占用空间小，方轴1直接与钻机动力头主轴相连，实现大扭矩传递，夹紧卡瓦6利用倾斜面8在重力作用下夹紧钻杆，夹紧安全可靠，将提下钻和卸扣设置为一体式，提高钻进工作效率，提高操作人员施工安全系数，降低操作难度和施工成本。

其中，夹紧座5可转动地与传扭套2相连，夹紧座5与传扭套2的相对转动轴线垂直于方轴1的轴线，在装置工作过程中，夹紧座5可相对传扭套2发生转动，以适应各种角度的钻杆的卡紧，使得钻杆顺利进入通过孔7，提高操作便捷性，同时省去了钻机动力头抬头结构，节约生产成本。

在本具体实施方式中，夹紧座5利用旋转销轴9与传扭套2相连，旋转销轴9的轴线垂直于传扭套2、夹紧座5的轴线，夹紧座5相对传扭套2转动，选取合适的角度，方便钻杆进入夹紧座5中。

具体地，夹紧卡瓦6的径向截面为扇形，夹紧卡瓦6的轴向截面为梯形，即夹紧卡瓦6的外周面为锥面，在本发明的其他具体实施方式中，可利用若干块夹紧卡瓦6围成倒圆台状，夹紧卡瓦6远离夹紧座5的一侧为与钻杆外径相匹配的圆柱面，增大夹紧卡瓦6与钻杆的接触面积，夹紧卡瓦6的倾斜面8与夹紧座5滑动配合，在夹紧卡瓦6夹紧钻杆后，夹紧座5施加的正压力作用于倾斜面8上，通过力的正交分解，将作用于钻杆径向的正压力转化为大于等于钻杆重力的、垂直向上的摩擦力，从而达到夹紧钻杆的目的，且钻杆重力越大夹紧越可靠，提高了装置的操作安全系数。

更具体地，夹紧卡瓦6包括卡瓦体10和卡瓦齿11，卡瓦体10远离夹紧座5的一侧设置V型槽12，卡瓦齿11设置于V型槽12内，卡瓦齿11与卡瓦体10可拆卸连接，卡瓦齿11具有齿形结构，卡瓦齿11与钻杆相抵，进一步增大了夹紧卡瓦6与钻杆之间的摩擦力，保证了装置的可靠性，卡瓦齿11与卡瓦体10可拆卸连接，便于更换卡瓦齿11，降低维护成本。

在本发明的其它具体实施方式中，夹紧卡瓦6还包括盖板13，盖板13能够将卡瓦齿11压紧在V型槽12中，卡瓦齿11利用盖板13与卡瓦体10相连，盖板13与卡瓦体10螺栓连接，连接紧固可靠，拆装方便。

为了提高夹紧卡瓦6与夹紧座5的相对运动精确度，夹紧卡瓦6连接有导向栓14，导向栓14与夹紧卡瓦6可拆卸连接，夹紧座5具有与导向栓14相匹配的导向槽15，导向栓14可滑动地设置于导向槽15内，导向栓14与导向槽15的相对滑动方向平行于夹紧座5的轴线，在钻杆进入夹紧座5以及夹紧钻杆的过程中，导向栓14能够限制夹紧卡瓦6的运动轨迹，避免夹紧卡瓦6错位歪斜，保证夹紧座5与夹紧卡瓦6能够夹紧钻杆，另外，导向栓14能够限制夹紧卡瓦6的极限位置，在夹紧座5处于非工作状态时，导向栓14能够避免夹紧卡瓦6掉落，提高装置的安全系数。

在本发明的其他具体实施方式中，壳体3为分体式结构，方便拆装维护，壳体3与传扭套2之间设置轴承15，保证传扭套2与壳体3相对转动运动顺畅。

另外，驱动元件4为油缸，驱动元件4的数量为两组，两组驱动元件4设置于壳体3的相对的两侧，提高壳体3受力均匀性，保证装置运动精确度；驱动元件4利用销轴与钻机动力头箱体17相连，便于拆装，在实际生产应用中，还可以采用其它连接方式。

进一步地，方轴1为六方轴，方轴1为棱柱状，便于传递扭矩，需要说明的是，在实际应用中，可以直接利用钻机动力头主轴作为方轴1，提高装置的灵活适应性。

本发明的多用途钻杆提引卸扣装置100，利用方轴1与钻机动力头主轴相连，以实现传扭套2随钻机动力头转动，传递扭矩，将壳体3、轴承15、端盖设置在传扭套2外部，在传扭套2转动传递扭矩时，壳体3在推力轴承15作用下静止，实现单动，钻机动力头箱体17与驱动元件4相连，驱动元件4的活塞端与壳体3相连，能够实现驱动元件4带动壳体3和传扭套2一起上下运动；传扭套2与夹紧座5利用旋转销轴9转动连接，在钻杆进入夹紧座5时，夹紧座5能够绕旋转销轴9的轴线转动，旋转销轴9的轴线平行于水平面，夹紧座5前后回转与钻机动力头抬头作用相当，方便钻杆进入夹紧座5，驱动元件4带动传扭套2与夹紧座5上下运动时，带动夹紧座5内的夹紧卡瓦6动作，夹紧卡瓦6内侧面设置摩擦系数较大的卡瓦齿11，将正压力转化为垂直向上的、大于等于钻杆重力的摩擦力，夹紧钻杆，从而完成上卸扣动作，提高提下钻、加接单根钻杆效率，提高操作人员安全系数，降低施工成本。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种多用途钻杆提引卸扣装置，其特征在于：包括方轴、传扭套、壳体、驱动元件、夹紧座、夹紧卡瓦，所述方轴能够与钻机动力头主轴相连，所述方轴为棱柱状结构，所述传扭套可滑动地套装于所述方轴的外部，所述传扭套与所述方轴的相对滑动方向平行于所述方轴的轴线，所述壳体套装于所述传扭套的外部，所述壳体与所述传扭套转动相连，所述驱动元件的第一端与所述壳体相连，所述驱动元件的第二端与钻机动力头机箱可拆卸连接，所述驱动元件能够带动所述壳体沿平行于所述方轴轴线的方向往复运动；

所述夹紧座与所述传扭套相连，所述夹紧座和所述方轴分别位于所述传扭套的相对的两端，所述夹紧座具有能够允许钻杆穿过的通过孔，所述夹紧卡瓦可滑动地设置于所述通过孔内，所述夹紧卡瓦具有倾斜面，所述倾斜面可滑动地与所述夹紧座相抵，所述倾斜面自顶至底朝向所述夹紧座的轴线方向倾斜设置，所述夹紧卡瓦的数量至少为两块，若干所述夹紧卡瓦绕所述夹紧座的轴线周向均布；所述夹紧卡瓦包括卡瓦体和卡瓦齿，所述卡瓦体远离所述夹紧座的一侧设置V型槽，所述卡瓦齿设置于所述V型槽内，所述卡瓦齿与所述卡瓦体可拆卸连接，所述卡瓦齿具有齿形结构；

所述方轴、所述传扭套、所述壳体、所述夹紧座、所述通过孔同轴设置。

2.根据权利要求1所述的多用途钻杆提引卸扣装置，其特征在于：所述夹紧座可转动地与所述传扭套相连，所述夹紧座与所述传扭套的相对转动轴线垂直于所述方轴的轴线。

3.根据权利要求2所述的多用途钻杆提引卸扣装置，其特征在于：所述夹紧座利用旋转销轴与所述传扭套相连。

4.根据权利要求1所述的多用途钻杆提引卸扣装置，其特征在于：所述夹紧卡瓦的径向截面为扇形，所述夹紧卡瓦的轴向截面为梯形，所述夹紧卡瓦远离所述夹紧座的一侧为与钻杆外径相匹配的圆柱面。

5.根据权利要求1所述的多用途钻杆提引卸扣装置，其特征在于：所述夹紧卡瓦还包括盖板，所述盖板能够将所述卡瓦齿压紧在所述V型槽中，所述盖板与所述卡瓦体螺栓连接。

6.根据权利要求1所述的多用途钻杆提引卸扣装置，其特征在于：所述夹紧卡瓦连接有导向栓，所述导向栓与所述夹紧卡瓦可拆卸连接，所述夹紧座具有与所述导向栓相匹配的导向槽，所述导向栓可滑动地设置于所述导向槽内，所述导向栓与所述导向槽的相对滑动方向平行于所述夹紧座的轴线。

7.根据权利要求1所述的多用途钻杆提引卸扣装置，其特征在于：所述壳体为分体式结构，所述壳体与传扭套之间设置轴承。

8.根据权利要求1所述的多用途钻杆提引卸扣装置，其特征在于：所述驱动元件为油缸，所述驱动元件的数量为两组，两组所述驱动元件设置于所述壳体的相对的两侧；所述驱动元件利用销轴与钻机动力头箱体相连。

9.根据权利要求1-8任一项所述的多用途钻杆提引卸扣装置，其特征在于：所述方轴为六方轴。

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