CN116658091A - 自适应夹紧装置及夹紧方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种自适应夹紧装置及夹紧方法，该装置包括一对安装座和2对浮动座，一对安装座的相对面之间形成用于夹持钻杆的夹持空间；每个安装座上均开设沿钻杆的径向上下分布的一对浮动槽；浮动槽包括相互连通的中间槽和边槽；中间槽的内壁与浮动座的第一部分贴合以适配；浮动座可沿着对应的中间槽的内壁转动；浮动座的第二部分固定于第一部分，且其朝向夹持空间的侧面上开设用于安装卡瓦片的安装槽；卡瓦片沿着钻杆的径向延伸，其上开设用于与钻杆的外螺纹扣接触的卡齿；边槽，用于安装挡板，其包括一用于卡合挡板的卡口；挡板，用于沿钻杆的轴向对浮动座进行限位。本发明可实现不同直径钻杆在不更换卡瓦情况下直接夹紧。

Description

自适应夹紧装置及夹紧方法

技术领域

本发明属于钻杆夹持技术领域，尤其涉及一种自适应夹紧装置及夹紧方法。

背景技术

为保证煤矿安全生产，智能开采，对瓦斯抽采、防治水等超前钻探设备需求迅速增加，煤矿坑道钻机、定向钻机是钻孔施工的主要装备。瓦斯抽采、防治水等超前钻探技术是利用钻机瓦斯高地层首先形成一个先导孔，再根据实际情况，采取扩孔，下筛管等方法完成管道预埋后进行瓦斯抽采；或下套管预埋后防治水。

在此过程中，筛管、套管与钻杆直径并不完全相同，需要采用换卡瓦甚至人工的方式进行管道预埋。施工如果换卡瓦，卡瓦是易损件，对厂家及施工方备件管理不方便，且常规卡瓦块大，成本高昂；采用人工的方式进行管道预埋，占用大量时间同时存在人工与施工风险。在这种情况下，发明了一种适用坑道钻机自适应钻杆夹持装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自适应夹紧装置及夹紧方法，该装置可实现不同直径钻杆在不更换卡瓦情况下直接夹紧。为实现上述目的，采用的技术方案如下：

一种自适应夹紧装置，包括：

一对安装座601和2对浮动座602，一对安装座601的相对面之间形成用于夹持钻杆的夹持空间，所述夹持空间沿钻杆的径向延伸；

一对安装座601之间远离，以形成张开状态；一对安装座601靠近石，以形成夹紧状态；每个安装座601上均开设沿钻杆的径向上下分布的一对浮动槽；所述浮动槽与浮动座602对应设置，且包括相互连通的中间槽和边槽；

所述中间槽的内壁与浮动座602的第一部分贴合以适配；所述浮动座602可沿着对应的中间槽的内壁转动；所述浮动座602的第二部分固定于第一部分，且其朝向夹持空间的侧面上开设用于安装卡瓦片603的安装槽；所述卡瓦片603沿着钻杆的径向延伸，其上开设用于与钻杆的外螺纹扣接触的卡齿；

所述边槽，用于安装挡板604，其包括一用于卡合挡板604的卡口；

及挡板604，用于沿钻杆的轴向对浮动座602进行限位、对浮动座602进行转动限制，其与浮动座602对应设置，其通过锁紧件固定于浮动座602的第一部分并与对应的边槽适配、并盖合在浮动座602的第二部分。

优选地，所述挡板604包括：

固定部，其通过紧固件与浮动座602的第一部分连接，并与浮动槽的边槽适配；

端盖，固定于固定部伸出边槽的一端，端盖与固定部之间围成与边槽的卡口配合的卡槽；

转动端盖，带动挡板604的第一部分在浮动槽的中间槽内转动，当边槽的卡口与卡槽适配时，挡板604停止转动。

优选地，还包括：浮动底座1，用于对安装座601进行限位，包括：

固定座101；

销轴102，其沿钻杆的径向，转动设置于固定座101；

滑动底板104，一端与对应的安装座601的下段的通槽卡合，并可使得通槽沿着对应的滑动底板104滑动以实现张开或者关闭状态，滑动底板104的另一端与对应的销轴102配合；

浮动弹簧103，用于钻杆在卸扣时，安装座601沿钻杆方向浮动，以避免损坏钻杆的外螺纹扣，其套设于对应的销轴102，并位于对应的固定座101和滑动底板104之间。

优选地，还包括：

大油缸2，用于使得两个安装座601分离以形成张开状态，其缸体固定设置，其活塞杆沿钻杆的径向延伸并固定于一顶进筒，顶进筒套设于其缸体，顶进筒远离缸体的端面上设置顶进销，顶进销穿过与其靠近的一个安装座601，并与另一个安装座601的端面接触；

小油缸9，用于使得两个安装座601靠近以形成夹紧状态，其缸体固定设置，其活塞杆沿钻杆的径向延伸并固定于远离大油缸2的一个安装座601。

优选地，还包括：

螺杆3和套筒5，所述螺杆3用于为一对安装座601进行导向，其依次穿过大油缸2的缸体固定座、一对安装座601、小油缸9的缸体固定座；

所述套筒5，用于对靠近大油缸2的安装座601的位置进行限定，其与螺杆3配合设置并套设于对应的螺杆3上，所述套筒5位于大油缸2的缸体固定座和安装座601之间；

锁紧螺母一4，用于调节大油缸2和小油缸9的间距，以以调整常闭夹紧力，其与螺杆3伸出大油缸2缸体固定座的一端配合，以将大油缸2的缸体固定于螺杆3。

优选地，还包括：

锁紧螺母二8和夹紧弹簧7，用于调节不同钻杆的夹紧力，其设置在小油缸9的缸体固定座、远离小油缸2的一个安装座601之间；

所述夹紧弹簧7套设于所述螺杆3，锁紧螺母二8与螺杆3螺纹连接；夹紧弹簧7一段与远离小油缸2的一个安装座601接触，另一端与锁紧螺母二8接触。

一种自适应夹紧方法，包括以下步骤：

形成张开状态：大油缸2的活塞杆伸出，带动顶进筒沿着钻杆的径向移动，顶进销推动与其接触的安装座601在对应的滑动底板104上移动，以形成张开状态；

形成夹紧状态：小油缸9的活塞杆伸出，带动远离大油缸2的一个安装座601在对应的滑动底板104上移动，以形成夹紧状态；

调节夹紧力以适应不同钻杆：朝大油缸2的方向，旋进锁紧螺母二8，以增加一对安装座601之间的夹紧力。

与现有技术相比，本发明的优点为：

（1）不同直径钻杆在不更换卡瓦情况下可直接夹紧，无需人工进行预埋。

（2）双浮动夹持装置，实现夹持器随动上卸扣，对比现在常用的液压浮动卸扣，减少了故障率，提高了维修性。具体的：一为夹持器在钻杆夹紧过程能通过滑动底板104左右（钻杆的径向）浮动，解决钻杆偏心问题；二为夹持器在外力作用前后时能通过销轴102前后（钻杆的轴向）浮动，解决夹持器受到前后推拉力问题。

附图说明

图1为自适应夹紧装置的立体图；

图2为图1的剖视图；

图3为自适应夹紧装置的工作状态图；

图4为自适应夹紧单元的结构图；

图5为挡板的结构图；

图6为自适应夹紧单元的自适应角度调整图；

图7为浮动底座的结构图；

图8为浮动座的结构图；

图9为挡板的俯视图。

其中，1-浮动底座，101-固定座，102-销轴，103-浮动弹簧，104-滑动底板，

2-大油缸，3-螺杆，4-锁紧螺母一，5-套筒，6-自适应夹紧单元，601-安装座，602-浮动座，6021-第一部分，6022-第二部分，603-卡瓦片，604-挡板，6041-固定部，6042-端盖，7-夹紧弹簧，8-锁紧螺母二，9-小油缸。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。

如图1~9，一种自适应夹紧装置，包括：

一对安装座601和2对浮动座602，一对安装座601的相对面之间形成用于夹持钻杆的夹持空间，夹持空间沿钻杆的径向延伸；

一对安装座601之间远离，以形成张开状态；一对安装座601靠近石，以形成夹紧状态；每个安装座601上均开设沿钻杆的径向上下分布的一对浮动槽。

浮动槽与浮动座602对应设置，且包括相互连通的中间槽和边槽。

中间槽的内壁与浮动座602的第一部分6021贴合以适配；浮动座602可沿着对应的中间槽的内壁转动；浮动座602的第二部分6022固定于第一部分6021，且其朝向夹持空间的侧面上开设用于安装卡瓦片603的安装槽；卡瓦片603沿着钻杆的径向延伸，其上开设用于与钻杆的外螺纹扣接触的卡齿。

边槽，用于安装挡板604，其包括一用于卡合挡板604的卡口；图5中，卡瓦片603有20°调整范围。

挡板604，用于沿钻杆的轴向对浮动座602进行限位、对浮动座602进行转动限制，其与浮动座602对应设置，其通过锁紧件固定于浮动座602的第一部分6021并与对应的边槽适配、并盖合在浮动座602的第二部分6022。

具体的，挡板604包括：固定部和端盖。固定部，其通过紧固件与浮动座602的第一部分6021连接，并与浮动槽的边槽适配。端盖，固定于固定部伸出边槽的一端，端盖与固定部之间围成与边槽的卡口配合的卡槽。转动端盖，带动挡板604的第一部分6041在浮动槽的中间槽内转动，当边槽的卡口、端盖与固定部之间围成的卡槽，两者适配时，挡板604停止转动，如图6所示。

为实现浮动卸扣，进一步设置浮动底座1，用于对安装座601进行限位，包括：

固定座101；其固定设置，即夹紧装置张开或者夹紧时，其保持固定不动。

销轴102，其沿钻杆的径向，转动设置于固定座101；

滑动底板104，一端与对应的安装座601的下段的通槽卡合，并可使得通槽沿着对应的滑动底板104滑动以实现张开或者关闭状态，滑动底板104的另一端与对应的销轴102配合；夹紧装置张开或者夹紧时，其在固定座101上保持固定不动，但供对应的通槽移动。

浮动弹簧103，用于钻杆在卸扣时，安装座601沿钻杆方向浮动，以避免损坏钻杆的外螺纹扣，其套设于对应的销轴102，并位于对应的固定座101和滑动底板104之间。

为实现张开和夹紧，进一步设置大油缸2和小油缸9。

大油缸2，用于使得两个安装座601分离以形成张开状态，其缸体固定设置，其活塞杆沿钻杆的径向延伸并固定于一顶进筒，顶进筒套设于其缸体，顶进筒远离缸体的端面上设置顶进销，顶进销穿过与其靠近的一个安装座601，并与另一个安装座601的端面接触。

小油缸9，用于使得两个安装座601靠近以形成夹紧状态，其缸体固定设置，其活塞杆沿钻杆的径向延伸并固定于远离大油缸2的一个安装座601。

为实现导向和位置限定，进一步设置螺杆3和套筒5。

螺杆3和套筒5，螺杆3用于为一对安装座601进行导向，其依次穿过大油缸2的缸体固定座、一对安装座601、小油缸9的缸体固定座。其中，缸体固定座，均固定于对应的缸体。缸体固定座与螺杆3螺纹连接。

套筒5，用于对靠近大油缸2的安装座601的位置进行限定，其与螺杆3配合设置并套设于对应的螺杆3上，套筒5位于大油缸2的缸体固定座和安装座601之间；

为实现夹紧力调整，进一步设置锁紧螺母一4、锁紧螺母二8和夹紧弹簧7。

锁紧螺母一4，用于调节大油缸2和小油缸9的间距，以调整常闭夹紧力，其与螺杆3伸出大油缸2缸体固定座的一端配合，以将大油缸2的缸体固定于螺杆3。小油缸9，也通过锁紧螺母固定于螺杆3。具体的，锁紧螺母一4结合夹紧弹簧7，负责整个夹持器预紧力调整。

锁紧螺母二8和夹紧弹簧7，用于调节不同直径钻杆的夹紧力，其设置在小油缸9的缸体固定座、远离小油缸2的一个安装座601之间；夹紧弹簧7套设于螺杆3，锁紧螺母二8与螺杆3螺纹连接；夹紧弹簧7一段与远离小油缸2的一个安装座601接触，另一端与锁紧螺母二8接触。如图2所示，通过锁紧螺母二8和夹紧弹簧7，实现间距l的调整。

工作原理：

形成张开状态：大油缸2的活塞杆伸出，带动顶进筒沿着钻杆的径向移动，顶进销推动与其接触的安装座601移动，以形成张开状态。

形成夹紧状态：小油缸9的活塞杆伸出，带动远离大油缸2的一个安装座601移动，以形成夹紧状态。卡瓦片603接触钻杆后，浮动座602能够随着钻杆的放置过程开始转动，能够自适应贴合钻杆。

调节夹紧力以适应不同钻杆：朝大油缸2的方向，旋进锁紧螺母二8，以增加一对安装座601之间的夹紧力。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种自适应夹紧装置，其特征在于，包括：

一对安装座（601）和2对浮动座（602），一对安装座（601）的相对面之间形成用于夹持钻杆的夹持空间，所述夹持空间沿钻杆的径向延伸；

一对安装座（601）之间远离，以形成张开状态；一对安装座（601）靠近石，以形成夹紧状态；每个安装座（601）上均开设沿钻杆的径向上下分布的一对浮动槽；所述浮动槽与浮动座（602）对应设置，且包括相互连通的中间槽和边槽；

所述中间槽的内壁与浮动座（602）的第一部分贴合以适配；所述浮动座（602）可沿着对应的中间槽的内壁转动；所述浮动座（602）的第二部分固定于第一部分，且其朝向夹持空间的侧面上开设用于安装卡瓦片（603）的安装槽；所述卡瓦片（603）沿着钻杆的径向延伸，其上开设用于与钻杆的外螺纹扣接触的卡齿；

所述边槽，用于安装挡板（604），其包括一用于卡合挡板（604）的卡口；

及挡板（604），用于沿钻杆的轴向对浮动座（602）进行限位、对浮动座（602）进行转动限制，其与浮动座（602）对应设置，其通过锁紧件固定于浮动座（602）的第一部分并与对应的边槽适配、并盖合在浮动座（602）的第二部分。

2.根据权利要求1所述的自适应夹紧装置，其特征在于，所述挡板（604）包括：

固定部，其通过紧固件与浮动座（602）的第一部分连接，并与浮动槽的边槽适配；

端盖，固定于固定部伸出边槽的一端，端盖与固定部之间围成与边槽的卡口配合的卡槽；

转动端盖，带动挡板（604）的第一部分在浮动槽的中间槽内转动，当边槽的卡口与卡槽适配时，挡板（604）停止转动。

3.根据权利要求1所述的自适应夹紧装置，其特征在于，还包括：浮动底座（1），用于对安装座（601）进行限位，包括：

固定座（101）；

销轴（102），其沿钻杆的径向，转动设置于固定座（101）；

滑动底板（104），一端与对应的安装座（601）的下段的通槽卡合，并可使得通槽沿着对应的滑动底板（104）滑动以实现张开或者关闭状态，滑动底板（104）的另一端与对应的销轴（102）配合；

浮动弹簧（103），用于钻杆在卸扣时，安装座（601）沿钻杆方向浮动，以避免损坏钻杆的外螺纹扣，其套设于对应的销轴（102），并位于对应的固定座（101）和滑动底板（104）之间。

4.根据权利要求1所述的自适应夹紧装置，其特征在于，还包括：

大油缸（2），用于使得两个安装座（601）分离以形成张开状态，其缸体固定设置，其活塞杆沿钻杆的径向延伸并固定于一顶进筒，顶进筒套设于其缸体，顶进筒远离缸体的端面上设置顶进销，顶进销穿过与其靠近的一个安装座（601），并与另一个安装座（601）的端面接触；

小油缸（9），用于使得两个安装座（601）靠近以形成夹紧状态，其缸体固定设置，其活塞杆沿钻杆的径向延伸并固定于远离大油缸（2）的一个安装座（601）。

5.根据权利要求4所述的自适应夹紧装置，其特征在于，还包括：

螺杆（3）和套筒（5），所述螺杆（3）用于为一对安装座（601）进行导向，其依次穿过大油缸（2）的缸体固定座、一对安装座（601）、小油缸（9）的缸体固定座；

所述套筒（5），用于对靠近大油缸（2）的安装座（601）的位置进行限定，其与螺杆（3）配合设置并套设于对应的螺杆（3）上，所述套筒（5）位于大油缸（2）的缸体固定座和安装座（601）之间；

锁紧螺母一（4），用于调节大油缸（2）和小油缸（9）的间距，以以调整常闭夹紧力，其与螺杆（3）伸出大油缸（2）缸体固定座的一端配合，以将大油缸（2）的缸体固定于螺杆（3）。

6.根据权利要求5所述的自适应夹紧装置，其特征在于，还包括：

锁紧螺母二（8）和夹紧弹簧（7），用于调节不同钻杆的夹紧力，其设置在小油缸（9）的缸体固定座、远离小油缸（2）的一个安装座（601）之间；

所述夹紧弹簧（7）套设于所述螺杆（3），锁紧螺母二（8）与螺杆（3）螺纹连接；夹紧弹簧（7）一段与远离小油缸（2）的一个安装座（601）接触，另一端与锁紧螺母二（8）接触。

7.一种自适应夹紧方法，其特征在于，包括以下步骤：

形成张开状态：大油缸（2）的活塞杆伸出，带动顶进筒沿着钻杆的径向移动，顶进销推动与其接触的安装座（601）在对应的滑动底板（104）上移动，以形成张开状态；

形成夹紧状态：小油缸（9）的活塞杆伸出，带动远离大油缸（2）的一个安装座（601）在对应的滑动底板（104）上移动，以形成夹紧状态；

调节夹紧力以适应不同钻杆：朝大油缸（2）的方向，旋进锁紧螺母二（8），以增加一对安装座（601）之间的夹紧力。