CN116104429A - 一种改进型液压动力卡瓦 - Google Patents

Abstract

本发明涉及动力卡瓦领域，具体为一种改进型液压动力卡瓦，包括上卡瓦座以及下卡瓦座，上卡瓦座上通过第一液压缸活动安装有升降顶，且升降顶上活动设置有固定夹紧块；下卡瓦座中设置有托板，且托板顶部活动安装有活动架，活动架上设置有中心杆以及侧杆，且中心杆上以中心杆为中心设置有柔性的活动夹紧板，侧杆上设置有导向推动结构，通过导向推动结构控制活动夹紧板的弯曲度，活动架通过连接块活动连接在移动座中，且安装座中设置有具有开关功能的吸能结构，移动座固定连接有推块，且推块滑动安装在下卡瓦座上，推块的移动通过下卡瓦座上的驱动结构进行控制；可以达到提高卡瓦工作稳定性、增加卡瓦使用寿命的目的。

Description

一种改进型液压动力卡瓦

技术领域

本发明涉及动力卡瓦技术领域，具体为一种改进型液压动力卡瓦。

背景技术

石油钻井是一项非常重要的工业活动，用于获取地下石油和天然气资源。在石油钻井起下钻作业时，由于井深和钻柱长度的限制，常常需要多次加长钻柱。这时，钻杆、套管、钻铤等钻柱元件的夹持和定位变得尤为重要。

传统的手动卡瓦需要操作人员进行手动夹持和定位，操作不仅繁琐，而且存在一定的危险。而动力卡瓦采用了自动化的设计，可以实现自动卡持和定位，减少了操作人员的劳动强度和操作风险。动力卡瓦主要由液压系统、机械结构和电气控制系统等组成，通过液压缸和夹紧块等元件将钻柱元件夹持住，并通过机械结构将其定位在合适的位置上。

但是现在的液压动力卡瓦工作模式单一，通常只是通过多个硬质夹紧块将钻杆从四周固定住，在使用的过程中，由于钻杆的剧烈振动，会使得夹紧块的工作环境恶劣，特别是在同时存在径向和轴向应力时，对其承受能力造成较大考验，其上的卡瓦牙十分容易损坏，使用寿命较短，而现在的动力卡瓦中卡瓦牙的更换过程较为繁琐。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改进型液压动力卡瓦，以达到提高卡瓦工作稳定性、增加卡瓦使用寿命的目的，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种改进型液压动力卡瓦，包括上卡瓦座以及下卡瓦座，所述上卡瓦座上通过第一液压缸活动安装有升降顶，且升降顶上活动设置有固定夹紧块，所述固定夹紧块上分别设置有坡面和安装面，且安装面上设置有限位槽，所述安装面上排列式装配有带有定位块的底板，且定位块连接在限位槽中，所述底板上设置有横向卡瓦牙或纵向卡瓦牙；

所述下卡瓦座中设置有托板，且托板顶部活动安装有活动架，所述活动架上设置有中心杆以及侧杆，且中心杆上以中心杆为中心设置有柔性的活动夹紧板，所述侧杆上设置有导向推动结构，且导向推动结构与活动夹紧板的两侧连接，通过导向推动结构控制活动夹紧板的弯曲度，所述活动夹紧板上设置有传感器，所述活动架通过连接块活动连接在移动座中，且安装座中设置有具有开关功能的吸能结构，所述移动座固定连接有推块，且推块滑动安装在下卡瓦座上，所述推块的移动通过下卡瓦座上的驱动结构进行控制。

优选的，所述上卡瓦座采用管状结构，且第一液压缸在上卡瓦座的外壁上环形设置有至少三个，且升降顶位于上卡瓦座的上方，所述固定夹紧块环形设置有至少两个。

优选的，所述坡面设置在固定夹紧块的背面，且坡面与上卡瓦座的内壁接触连接，所述安装面设置在固定夹紧块的正面，且底板竖直排列设置在安装面上。

优选的，所述托板位于下卡瓦座的底部，且活动架采用三角形结构，所述侧杆设置有两个，且两个侧杆对称设置在中心杆的两侧，所述活动夹紧板的背面中线与中心杆固定连接。

优选的，所述活动夹紧板的背面设置有韧性背板，且活动夹紧板的正面设置有卡齿，所述活动夹紧板的中心位置设置有中心传感器，且活动夹紧板的两侧设置有侧传感器，所述中心传感器和侧传感器均为压力传感器。

优选的，所述导向推动结构包括有滑动安装在侧杆上的导向杆，还包括有连接在活动夹紧板背面两侧的侧板，所述导向杆端部固定连接在侧板上，且侧杆上设置有第二液压缸进行侧板的推动，所述第二液压缸与传感器电性连接。

优选的，所述移动座中设置有空腔，且连接块贯穿移动座的侧壁进入空腔中，所述吸能结构包括有设置在空腔中的驱动轴，且驱动轴外壁上交替设置有顶块和软垫块，所述移动座中设置有吸能盒。

优选的，所述驱动轴通过轴承水平设置在空腔中，且驱动轴通过步进电机进行驱动，所述顶块和软垫块分别设置有两个，且顶块和软垫块接触连接在连接块的表面，所述吸能盒位于连接块的侧面，且吸能盒与连接块之间预留有缝隙。

优选的，所述推块贯穿设置在下卡瓦座上，且推块上设置有斜面，且推块上设置有复位弹簧与下卡瓦座外壁连接，所述下卡瓦座上固定安装有第三液压缸，且第三液压缸的活塞顶部连接有驱动杆，所述驱动杆与斜面接触连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1. 本发明的液压动力卡瓦采用双层式结构，上层主要起到主要的固定作用，而下层能够起到辅助固定和减震缓冲的作用，能够有效的提升夹持稳定性和卡瓦使用寿命，在上卡瓦座上通过升降顶安装有多个固定夹紧块，其能够从各个方向对钻杆施加压力将其锁住，固定夹紧块上设置有卡瓦牙，卡瓦牙通过底板进行装配式安装，可以在卡瓦牙损坏时方便进行更换，底板上设置有定位块与限位槽连接，可以增加底板的受力面，具有更强的承载能力，不易出现变形，同时，底板上的卡瓦牙分为横向卡瓦牙和纵向卡瓦牙，能够实现径向和轴向同时承受力，实现反扭矩功能。

2. 本发明的下卡瓦座中设置有能够减震的辅助夹紧结构，其以活动夹紧板作为核心，并且活动夹紧板采用柔性结构，安装在中心杆上，活动夹紧板的两侧可以移动，从而调整活动夹紧板的弯曲度，因此不管钻杆是什么尺寸的，活动夹紧板都能够通过变形贴合在钻杆上，达到辅助夹紧的效果，活动夹紧板为柔性结构，其背部进行了韧性背板的设置，可以通过韧性背板增加其刚性，将变形限制在一定程度内，保证其能够起到支撑夹紧作用。

3. 本发明的活动夹紧板由于采用柔性可变形结构，本身具有一定的吸能减震能力，同时活动夹紧板安装所在的活动架是通过连接块活动安装在移动座中的，移动座中设置的吸能结构能进一步的进行减震，吸收钻杆的振动能量，对上卡瓦座中的结构进行保护，在调整活动夹紧板的位置时，可以通过驱动轴将顶块转动到与连接座接触，将连接块顶住，保证活动夹紧板不会回退，中心传感器进行正常检测，活动夹紧板能够适当的贴合在钻杆上，而在活动夹紧板完全贴合在钻杆上进行使用时，则可以通过驱动轴将软垫块转动到与连接块接触，连接块具有了活动性，可以通过软垫块进行吸能，在振动剧烈时，连接块会撞击到吸能盒，可以利用吸能盒进行进一步的吸能，消减钻杆的振动幅度，减少卡瓦牙的磨损。

附图说明

图1为本发明整体结构的示意图。

图2为本发明整体结构的底部示意图。

图3为本发明上卡瓦座结构的示意图。

图4为本发明固定夹紧块结构的示意图。

图5为本发明横纵向卡瓦牙结构的示意图。

图6为本发明下卡瓦座结构的示意图。

图7为本发明活动夹紧板安装结构的第一示意图。

图8为本发明活动夹紧板安装结构的第二示意图。

图9为本发明活动夹紧板结构的示意图。

图10为本发明吸能结构的示意图。

图中：上卡瓦座1、下卡瓦座2、第一液压缸3、升降顶4、固定夹紧块5、坡面6、安装面7、限位槽8、底板9、定位块10、横向卡瓦牙11、纵向卡瓦牙12、托板13、活动架14、中心杆15、侧杆16、活动夹紧板17、韧性背板18、卡齿19、侧板20、导向杆21、第二液压缸22、中心传感器23、侧传感器24、连接块25、移动座26、驱动轴27、顶块28、软垫块29、吸能盒30、推块31、斜面32、复位弹簧33、第三液压缸34、驱动杆35。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例，须知，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。

请参阅图1至图10，本发明提供一种技术方案：一种改进型液压动力卡瓦，包括上卡瓦座1以及下卡瓦座2，上卡瓦座1上通过第一液压缸3活动安装有升降顶4，且升降顶4上活动设置有固定夹紧块5，固定夹紧块5上分别设置有坡面6和安装面7，且安装面7上设置有限位槽8，安装面7上排列式装配有带有定位块10的底板9，且定位块10连接在限位槽8中，底板9上设置有横向卡瓦牙11或纵向卡瓦牙12；

下卡瓦座2中设置有托板13，且托板13顶部活动安装有活动架14，活动架14上设置有中心杆15以及侧杆16，且中心杆15上以中心杆15为中心设置有柔性的活动夹紧板17，侧杆16上设置有导向推动结构，且导向推动结构与活动夹紧板17的两侧连接，通过导向推动结构控制活动夹紧板17的弯曲度，活动夹紧板17上设置有传感器，活动架14通过连接块25活动连接在移动座26中，且安装座26中设置有具有开关功能的吸能结构，移动座26固定连接有推块31，且推块31滑动安装在下卡瓦座2上，推块31的移动通过下卡瓦座2上的驱动结构进行控制。

本发明的液压动力卡瓦采用双层式结构，上层主要起到主要的固定作用，而下层能够起到辅助固定和减震缓冲的作用，能够有效的提升夹持稳定性和卡瓦使用寿命。

上卡瓦座1采用管状结构，且第一液压缸3在上卡瓦座1的外壁上环形设置有至少三个，且升降顶4位于上卡瓦座1的上方，固定夹紧块5环形设置有至少两个。

在上卡瓦座1上通过升降顶4安装有多个固定夹紧块5，未夹紧状态下，升降顶4升起，固定夹紧块5与钻杆脱离，而通过升降顶4的下降，可以使得固定夹紧块5在上卡瓦座1中缩紧，从各个方向对钻杆施加压力，将其锁住。

坡面6设置在固定夹紧块5的背面，且坡面6与上卡瓦座1的内壁接触连接，安装面7设置在固定夹紧块5的正面，且底板9竖直排列设置在安装面7上。

固定夹紧块5上设置有卡瓦牙，卡瓦牙通过底板9进行装配式安装，可以在卡瓦牙损坏时方便进行更换，底板9上设置有定位块10与限位槽8连接，可以增加底板9的受力面，具有更强的承载能力，不易出现变形，同时，底板9上的卡瓦牙分为横向卡瓦牙11和纵向卡瓦牙12，能够实现径向和轴向同时承受力，实现反扭矩功能。

托板13位于下卡瓦座2的底部，且活动架14采用三角形结构，侧杆16设置有两个，且两个侧杆16对称设置在中心杆15的两侧，活动夹紧板17的背面中线与中心杆15固定连接。

本发明的下卡瓦座2中设置有能够减震的辅助夹紧结构，其以活动夹紧板17作为核心，并且活动夹紧板17采用柔性结构，安装在中心杆15上，活动夹紧板17的两侧可以移动，从而调整活动夹紧板17的弯曲度，因此不管钻杆是什么尺寸的，活动夹紧板17都能够通过变形贴合在钻杆上，达到辅助夹紧的效果。

活动夹紧板17的背面设置有韧性背板18，且活动夹紧板17的正面设置有卡齿19，活动夹紧板17的中心位置设置有中心传感器23，且活动夹紧板17的两侧设置有侧传感器24，中心传感器23和侧传感器24均为压力传感器。

活动夹紧板17为柔性结构，其背部进行了韧性背板18的设置，可以通过韧性背板18增加其刚性，将变形限制在一定程度内，保证其能够起到支撑夹紧作用，并且活动夹紧板17压紧钻杆和变形到什么程度，可以通过中心传感器23和侧传感器24进行控制，驱动结构能够在检测到适当的压力时停止驱动。

导向推动结构包括有滑动安装在侧杆16上的导向杆21，还包括有连接在活动夹紧板17背面两侧的侧板20，导向杆21端部固定连接在侧板20上，且侧杆16上设置有第二液压缸22进行侧板20的推动，第二液压缸22与传感器电性连接。

活动夹紧板17的弯曲变形通过导向推动结构进行控制，利用第二液压缸22推动侧板20，可以带动活动夹紧板17的两侧同时靠近钻杆，将活动夹紧板17贴合在钻杆上，在侧传感器24检测到一定的压力时，再停止推动，使得活动夹紧板17产生适当的夹持力。

移动座26中设置有空腔，且连接块25贯穿移动座26的侧壁进入空腔中，吸能结构包括有设置在空腔中的驱动轴27，且驱动轴27外壁上交替设置有顶块28和软垫块29，移动座26中设置有吸能盒30。

本发明的活动夹紧板17由于采用柔性可变形结构，本身具有一定的吸能减震能力，同时活动夹紧板17安装所在的活动架14是通过连接块25活动安装在移动座26中的，移动座26中设置的吸能结构能进一步的进行减震，吸收钻杆的振动能量，对上卡瓦座1中的结构进行保护。

驱动轴27通过轴承水平设置在空腔中，且驱动轴27通过步进电机进行驱动，顶块28和软垫块29分别设置有两个，且顶块28和软垫块29接触连接在连接块25的表面，吸能盒30位于连接块25的侧面，且吸能盒30与连接块25之间预留有缝隙。

在调整活动夹紧板17的位置时，可以通过驱动轴27将顶块28转动到与连接座25接触，将连接块25顶住，保证活动夹紧板17不会回退，中心传感器23进行正常检测，活动夹紧板17能够适当的贴合在钻杆上，而在活动夹紧板17完全贴合在钻杆上进行使用时，则可以通过驱动轴27将软垫块29转动到与连接块25接触，连接块25具有了活动性，可以通过软垫块29进行吸能，在振动剧烈时，连接块25会撞击到吸能盒30，可以利用吸能盒30进行进一步的吸能，消减钻杆的振动幅度，减少卡瓦牙的磨损。

推块31贯穿设置在下卡瓦座2上，且推块31上设置有斜面32，且推块31上设置有复位弹簧33与下卡瓦座2外壁连接，下卡瓦座2上固定安装有第三液压缸34，且第三液压缸34的活塞顶部连接有驱动杆35，驱动杆35与斜面32接触连接。

活动夹紧板17的整体位置利用第三液压杆34进行控制，使用时，首先通过第三液压缸34上推驱动杆35，驱动杆35可以沿着斜面32推动推块31，使得移动座26内移，带动活动架14内移，将活动夹紧板17贴合在钻杆上，直到中心传感器23检测到一定的压力为止，随后再进行活动夹紧板17两侧的移动变形。

本发明在使用时：首先，本发明的液压动力卡瓦采用双层式结构，上层主要起到主要的固定作用，而下层能够起到辅助固定和减震缓冲的作用，能够有效的提升夹持稳定性和卡瓦使用寿命，在上卡瓦座1上通过升降顶4安装有多个固定夹紧块5，未夹紧状态下，升降顶4升起，固定夹紧块5与钻杆脱离，而通过升降顶4的下降，可以使得固定夹紧块5在上卡瓦座1中缩紧，从各个方向对钻杆施加压力，将其锁住，固定夹紧块5上设置有卡瓦牙，卡瓦牙通过底板9进行装配式安装，可以在卡瓦牙损坏时方便进行更换，底板9上设置有定位块10与限位槽8连接，可以增加底板9的受力面，具有更强的承载能力，不易出现变形，同时，底板9上的卡瓦牙分为横向卡瓦牙11和纵向卡瓦牙12，能够实现径向和轴向同时承受力，实现反扭矩功能，本发明的下卡瓦座2中设置有能够减震的辅助夹紧结构，其以活动夹紧板17作为核心，并且活动夹紧板17采用柔性结构，安装在中心杆15上，活动夹紧板17的两侧可以移动，从而调整活动夹紧板17的弯曲度，因此不管钻杆是什么尺寸的，活动夹紧板17都能够通过变形贴合在钻杆上，达到辅助夹紧的效果，活动夹紧板17为柔性结构，其背部进行了韧性背板18的设置，可以通过韧性背板18增加其刚性，将变形限制在一定程度内，保证其能够起到支撑夹紧作用，并且活动夹紧板17压紧钻杆和变形到什么程度，可以通过中心传感器23和侧传感器24进行控制，驱动结构能够在检测到适当的压力时停止驱动，活动夹紧板17的整体位置利用第三液压杆34进行控制，使用时，首先通过第三液压缸34上推驱动杆35，驱动杆35可以沿着斜面32推动推块31，使得移动座26内移，带动活动架14内移，将活动夹紧板17贴合在钻杆上，直到中心传感器23检测到一定的压力为止，随后再进行活动夹紧板17两侧的移动变形，活动夹紧板17的弯曲变形通过导向推动结构进行控制，利用第二液压缸22推动侧板20，可以带动活动夹紧板17的两侧同时靠近钻杆，将活动夹紧板17贴合在钻杆上，在侧传感器24检测到一定的压力时，再停止推动，使得活动夹紧板17产生适当的夹持力，本发明的活动夹紧板17由于采用柔性可变形结构，本身具有一定的吸能减震能力，同时活动夹紧板17安装所在的活动架14是通过连接块25活动安装在移动座26中的，移动座26中设置的吸能结构能进一步的进行减震，吸收钻杆的振动能量，对上卡瓦座1中的结构进行保护，在调整活动夹紧板17的位置时，可以通过驱动轴27将顶块28转动到与连接座25接触，将连接块25顶住，保证活动夹紧板17不会回退，中心传感器23进行正常检测，活动夹紧板17能够适当的贴合在钻杆上，而在活动夹紧板17完全贴合在钻杆上进行使用时，则可以通过驱动轴27将软垫块29转动到与连接块25接触，连接块25具有了活动性，可以通过软垫块29进行吸能，在振动剧烈时，连接块25会撞击到吸能盒30，可以利用吸能盒30进行进一步的吸能，消减钻杆的振动幅度，减少卡瓦牙的磨损。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的普通技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所作出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种改进型液压动力卡瓦，包括上卡瓦座（1）以及下卡瓦座（2），其特征在于：所述上卡瓦座（1）上通过第一液压缸（3）活动安装有升降顶（4），且升降顶（4）上活动设置有固定夹紧块（5），所述固定夹紧块（5）上分别设置有坡面（6）和安装面（7），且安装面（7）上设置有限位槽（8），所述安装面（7）上排列式装配有带有定位块（10）的底板（9），且定位块（10）连接在限位槽（8）中，所述底板（9）上设置有横向卡瓦牙（11）或纵向卡瓦牙（12）；

所述下卡瓦座（2）中设置有托板（13），且托板（13）顶部活动安装有活动架（14），所述活动架（14）上设置有中心杆（15）以及侧杆（16），且中心杆（15）上以中心杆（15）为中心设置有柔性的活动夹紧板（17），所述侧杆（16）上设置有导向推动结构，且导向推动结构与活动夹紧板（17）的两侧连接，通过导向推动结构控制活动夹紧板（17）的弯曲度，所述活动夹紧板（17）上设置有传感器，所述活动架（14）通过连接块（25）活动连接在移动座（26）中，且安装座（26）中设置有具有开关功能的吸能结构，所述移动座（26）固定连接有推块（31），且推块（31）滑动安装在下卡瓦座（2）上，所述推块（31）的移动通过下卡瓦座（2）上的驱动结构进行控制。

2.根据权利要求1所述的一种改进型液压动力卡瓦，其特征在于：所述上卡瓦座（1）采用管状结构，且第一液压缸（3）在上卡瓦座（1）的外壁上环形设置有至少三个，且升降顶（4）位于上卡瓦座（1）的上方，所述固定夹紧块（5）环形设置有至少两个。

3.根据权利要求1所述的一种改进型液压动力卡瓦，其特征在于：所述坡面（6）设置在固定夹紧块（5）的背面，且坡面（6）与上卡瓦座（1）的内壁接触连接，所述安装面（7）设置在固定夹紧块（5）的正面，且底板（9）竖直排列设置在安装面（7）上。

4.根据权利要求1所述的一种改进型液压动力卡瓦，其特征在于：所述托板（13）位于下卡瓦座（2）的底部，且活动架（14）采用三角形结构，所述侧杆（16）设置有两个，且两个侧杆（16）对称设置在中心杆（15）的两侧，所述活动夹紧板（17）的背面中线与中心杆（15）固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种改进型液压动力卡瓦，其特征在于：所述活动夹紧板（17）的背面设置有韧性背板（18），且活动夹紧板（17）的正面设置有卡齿（19），所述活动夹紧板（17）的中心位置设置有中心传感器（23），且活动夹紧板（17）的两侧设置有侧传感器（24），所述中心传感器（23）和侧传感器（24）均为压力传感器。

6.根据权利要求1所述的一种改进型液压动力卡瓦，其特征在于：所述导向推动结构包括有滑动安装在侧杆（16）上的导向杆（21），还包括有连接在活动夹紧板（17）背面两侧的侧板（20），所述导向杆（21）端部固定连接在侧板（20）上，且侧杆（16）上设置有第二液压缸（22）进行侧板（20）的推动，所述第二液压缸（22）与传感器电性连接。

7.根据权利要求1所述的一种改进型液压动力卡瓦，其特征在于：所述移动座（26）中设置有空腔，且连接块（25）贯穿移动座（26）的侧壁进入空腔中，所述吸能结构包括有设置在空腔中的驱动轴（27），且驱动轴（27）外壁上交替设置有顶块（28）和软垫块（29），所述移动座（26）中设置有吸能盒（30）。

8.根据权利要求7所述的一种改进型液压动力卡瓦，其特征在于：所述驱动轴（27）通过轴承水平设置在空腔中，且驱动轴（27）通过步进电机进行驱动，所述顶块（28）和软垫块（29）分别设置有两个，且顶块（28）和软垫块（29）接触连接在连接块（25）的表面，所述吸能盒（30）位于连接块（25）的侧面，且吸能盒（30）与连接块（25）之间预留有缝隙。

9.根据权利要求1所述的一种改进型液压动力卡瓦，其特征在于：所述推块（31）贯穿设置在下卡瓦座（2）上，且推块（31）上设置有斜面（32），且推块（31）上设置有复位弹簧（33）与下卡瓦座（2）外壁连接，所述下卡瓦座（2）上固定安装有第三液压缸（34），且第三液压缸（34）的活塞顶部连接有驱动杆（35），所述驱动杆（35）与斜面（32）接触连接。

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