CN206267785U - 一种双活塞杆给进双卡盘夹紧立轴式岩心钻机 - Google Patents

Abstract

一种双活塞杆给进双卡盘夹紧立轴式岩心钻机，包括底座和安装在底座上的立轴式岩心钻机，其特征在于：所述立轴式岩心钻机包括安装在底座上的机架，在机架上安装有动力总成、变速箱总成、卷扬机总成、分动箱总成、液压系统和双卡盘给进装置，所述双卡盘给进装置包括套装在岩心钻机立轴上的回转器；在回转器上、下方的岩心钻机立轴上分别对应安装有上、下两组液压增力卡盘。本实用新型采用双活塞杆给进和双液压增力卡盘夹紧，减少了回转器壳体内的热量积累，设置在回转器壳体内的大弧齿齿轮仅承受传递扭矩作用力，不再提供对立轴的导向定位作用力，功能划分更加分明，这样，力的传递更简单对夹紧钻杆的定位精度明显提高。

Description

一种双活塞杆给进双卡盘夹紧立轴式岩心钻机

技术领域

本实用新型涉及一种地质勘探设备，特别是一种双活塞杆给进双卡盘夹紧立轴式岩心钻机。

背景技术

传统立轴式岩心钻机的回转器通过分动箱小圆弧锥齿轮与回转器内大圆弧锥齿轮带动装于立轴导管内的六方立轴旋转，旋转的六方立轴又通过上部油压卡盘，下部手动顶丝卡盘卡住钻杆进行回转钻进，立轴的给进和提升运动是用装于回转器两侧的两只给进油缸来实现的，回转器前部装有两根导向杆，为了减少立轴的晃动。液压卡盘卡紧钻杆的动力来自卡盘中的碟形弹簧，通过斜面使卡瓦卡紧钻杆并传递扭矩；松开钻杆靠压力油推动活塞压缩碟形弹簧，使之卡瓦脱离钻杆，而活塞体为移动件，当压力油进入卡盘油缸时，活塞体在压力油的作用下移动，将压力通过轴承传到卡圈，使之向下移动，当压力足够时，卡圈压迫碟簧向下压缩，卡圈在向下移动的同时带动卡瓦作离开圆心的水平运动，从而松开卡瓦；当卡盘油缸内无压力油注入时，碟簧靠其预紧力将卡圈顶起，卡圈通过轴承带动活塞上升，同时卡瓦沿水平方向作向心运动，从而卡紧钻杆。卡瓦夹紧钻杆后，夹紧力通过卡圈反作用给碟簧，使碟簧始终保持有向上弹起卡圈的趋势，当钻机正常钻进过程中，由于孔底钻具在圆周方向不可避免的偏心晃动会带动轴承和碟簧受力不均匀。随孔深的增加，该结构的夹紧力不够，同心度不高，钻具容易晃动。当卡瓦处于松开位置，轴承承受轴向力处于最大值，此状态禁止主轴回转，否则极易造成轴承的损坏，造成孔内事故率。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出一种定位准确、旋转时同心度高，可降低卡盘轴承受力，增加轴承使用寿命，避免发生孔内事故的双活塞杆给进双卡盘夹紧立轴式岩心钻机。

本实用新型要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的，一种双活塞杆给进双卡盘夹紧立轴式岩心钻机，包括底座和安装在底座上的立轴式岩心钻机，其特点是：所述立轴式岩心钻机包括安装在底座上的机架，在机架上安装有动力总成、变速箱总成、卷扬机总成、分动箱总成、液压系统和双卡盘给进装置，所述双卡盘给进装置包括套装在岩心钻机立轴上的回转器，回转器包括与岩心钻机分动箱箱体相接的回转器壳体，所述分动箱箱体内的输出轴上安装有小弧齿齿轮，在回转器壳体内安装有与分动箱小弧齿齿轮啮合的大弧齿齿轮，大弧齿齿轮套装在立轴岩心钻机的立轴上；在回转器上、下方的岩心钻机立轴上分别对应安装有上、下两组液压增力卡盘，所述液压增力卡盘包括卡盘底座，卡盘底座上固定有防护罩，在防护罩内设有卡瓦组件，卡瓦组件包括套装在立轴上的卡瓦导向座和沿卡瓦导向座内壁周向分布的若干卡瓦，在卡瓦导向座的内壁上向外设有与卡瓦一一对应设置的凸形导向块，在卡瓦的外壁上设有与凸形导向块配合的斜面滑槽，在卡瓦组件的下方设有驱动卡瓦夹持松开钻杆的卡盘油缸，卡盘油缸包括与卡瓦导向座固定相接的旋转缸套和在旋转缸套内上下移动的活塞，所述旋转缸套与卡盘底座之间安装有轴承组，所述活塞的上部设有实现卡瓦随活塞上下移动的卡瓦定位机构，卡瓦定位机构包括通过联接板与卡瓦底部固定相接的弧形定位板，在活塞的内壁上设有与弧形定位板配合的一圈定位凹槽，所述活塞上开有卡接联接板的安装卡槽，所述活塞与旋转缸套之间设有导向活塞上下移动的活塞导向套，活塞导向套与旋转缸套固定相接，在活塞导向套下方的活塞上设有一圈凸台,在凸台与活塞导向套之间设有套装在活塞上的蝶形弹簧，所述凸台的顶面、活塞导向套的底面、活塞的外壁与旋转缸套的内壁之间形成卡瓦夹持增压腔，所述凸台的底面、活塞的外壁与旋转缸套的内壁之间形成卡瓦松开液压腔，所述活塞的下部套装有与卡盘底座底部固定相接的下端盖，在下端盖上设有夹持增压油注口和松开液压油注口，在旋转缸套上设有与夹持增压油注口相通的缸套增压油进口、与松开液压油注口相通的缸套松开液压油进口、通过增压油通道与缸套增压油进口相连的缸套增压油出口，以及连通缸套松开液压油进口与卡瓦松开液压腔的松开液压油通道，所述活塞导向套上设有与缸套增压油出口相通的导向套进油口和与卡瓦夹持增压腔相通的导向套出油口，导向套出油口通过导向套进油通道与导向套进油口相接。

本实用新型要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述上、下两组液压增力卡盘的卡盘底座之间对称设有两组双头油缸，双头油缸的缸体与回转器壳体固定相接，在卡盘底座上开有与双头油缸活塞杆一一对应的活塞杆安装孔。

本实用新型要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述上、下两组液压增力卡盘的卡盘底座之间对称设有两根导向杆，在卡盘底座上开有与导向杆一一对应的导向杆安装孔。

本实用新型要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，在防护罩与卡盘底座之间设有防止旋转缸套上下移动的旋转缸套定位装置，旋转缸套定位装置包括与防护罩、卡盘底座固定相接的压紧盖，在压紧盖上设有定位旋转缸套的半圆卡块，在旋转缸套上周向设有与半圆卡块配合的一圈定位卡槽。

本实用新型要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，在夹持增压油注口和松开液压油注口处的下端盖外壁上设有安装接头用的密封光滑平面。

本实用新型要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述缸套增压油进口设置为布置在旋转缸套上的一圈增压进油槽，缸套松开液压油进口设置为布置在旋转缸套上的一圈液压进油槽，液压进油槽与增压进油槽上下错开设置。

本实用新型要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，在增压进油槽和液压进油槽的上、下方旋转缸套上均安装有密封装置。

与现有技术相比，本实用新型采用双活塞杆给进和双液压增力卡盘夹紧，减少了回转器壳体内的热量积累，设置在回转器壳体内的大弧齿齿轮仅承受传递扭矩作用力，不再提供对立轴的导向定位作用力，功能划分更加分明，这样，力的传递更简单对夹紧钻杆的定位精度明显提高，提高了钻杆旋转时的同心度，使得夹紧力成倍增大，保证了夹持的可靠性，还降低了卡盘的轴承受力，增加了轴承的使用寿命，同时，可实现对孔底钻杆的自锁功能，适用于1000-3000深孔和超深孔地质钻探工程。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1的右视结构示意图；

图3为本实用新型液压增力卡盘的结构示意图

图4为本实用新型卡瓦的结构示意图；

图5为本实用新型活塞的结构示意图。

具体实施方式

一种双活塞杆给进双卡盘夹紧立轴式岩心钻机，包括底座1和安装在底座1上的立轴式岩心钻机，所述立轴式岩心钻机包括安装在底座上的机架8，在机架8上安装有动力总成2、变速箱总成3、卷扬机总成4、分动箱总成5、液压系统7和双卡盘给进装置6，所述双卡盘给进装置6包括套装在岩心钻机立轴上的回转器13，回转器13包括与岩心钻机分动箱箱体相接的回转器壳体，所述分动箱箱体内的输出轴上安装有小弧齿齿轮，在回转器壳体内安装有与分动箱小弧齿齿轮啮合的大弧齿齿轮，大弧齿齿轮套装在立轴岩心钻机的立轴上；在回转器上、下方的岩心钻机立轴上分别对应安装有上、下两组液压增力卡盘12、9，所述液压增力卡盘包括卡盘底座17，卡盘底座17上固定有防护罩23，在防护罩23内设有卡瓦组件，卡瓦组件包括套装在立轴上的卡瓦导向座26和沿卡瓦导向座26内壁周向分布的若干卡瓦27，在卡瓦导向座26的内壁上向外设有与卡瓦一一对应设置的凸形导向块28，在卡瓦的外壁上设有与凸形导向块配合的斜面滑槽，在卡瓦组件的下方设有驱动卡瓦夹持松开钻杆的卡盘油缸，卡盘油缸包括与卡瓦导向座固定相接的旋转缸套21和在旋转缸套21内上下移动的活塞30，所述旋转缸套21与卡盘底座17之间安装有轴承组，所述活塞的上部设有实现卡瓦随活塞上下移动的卡瓦定位机构，卡瓦定位机构包括通过联接板38与卡瓦底部固定相接的弧形定位板39，在活塞的内壁上设有与弧形定位39板配合的一圈定位凹槽41，所述活塞30上开有卡接联接板38的安装卡槽40，所述活塞与旋转缸套之间设有导向活塞上下移动的活塞导向套25，活塞导向套25与旋转缸套21固定相接，在活塞导向套下方的活塞上设有一圈凸台,在凸台与活塞导向套之间设有套装在活塞上的蝶形弹簧29，所述凸台的顶面、活塞导向套的底面、活塞的外壁与旋转缸套的内壁之间形成卡瓦夹持增压腔22，所述凸台的底面、活塞的外壁与旋转缸套的内壁之间形成卡瓦松开液压腔31，所述活塞的下部套装有与卡盘底座底部固定相接的下端盖15，在下端盖15上设有夹持增压油注口16和松开液压油注口36，在旋转缸套上设有与夹持增压油注口相通的缸套增压油进口、与松开液压油注口相通的缸套松开液压油进口、通过增压油通道18与缸套增压油进口相连的缸套增压油出口，以及连通缸套松开液压油进口与卡瓦松开液压腔31的松开液压油通道34，所述活塞导向套上设有与缸套增压油出口相通的导向套进油口和与卡瓦夹持增压腔相通的导向套出油口，导向套出油口通过导向套进油通道24与导向套进油口相接。

本实用新型回转器壳体内的大弧齿锥齿轮仅承受传递扭矩作用力，不再提供对立轴的导向定位作用力，功能划分更加分明，力的传递更简单，还可减少回转器壳体内的热量积累；采用双头油缸的双活塞杆给进和双卡盘夹紧，对夹紧钻杆实现两端自定心定位，提高钻杆旋转时的同轴度，夹紧力成倍增大，夹持可靠，并能够实现对孔底钻杆自锁功能；轴承受力减少，使用寿命明显增加，孔内事故率降低。

所述上、下两组液压增力卡盘的卡盘底座之间对称设有两组双头油缸，双头油缸的缸体11与回转器壳体固定相接，在卡盘底座上开有与双头油缸活塞杆10一一对应的活塞杆安装孔。所述上、下两组液压增力卡盘的卡盘底座之间对称设有两根导向杆14，在卡盘底座上开有与导向杆14一一对应的导向杆安装孔。

所述轴承组设有三处分别为轴承32、调心轴承33和轴承35，这样使旋转缸套能在卡盘底座内进行精确的定位并旋转，形成整套装置的三处转动配合；所述底端外圆设有三处安装O型弹性密封圈和耐磨环的槽口，用于对夹持增压油注口和松开液压油注口油压的旋转密封，使压力油经夹持增压油注口和松开液压油注口能顺利进入旋转缸套内部指定的通道而不发生泄漏；所述旋转缸套的下端内孔设有与立轴（立轴式岩心钻机上端）或主轴（全液压岩心钻机上端）连接用的内止口和内螺扣，上端内孔设有安装定位导向套的内止口，及定位安装卡瓦导向座的内止口和端面螺纹孔；所述导向套内孔和外圆设有密封槽口和内外光滑耐磨表面，即能保证自身良好的定位，又能对活塞上端外圆表面产生有间隙的滑动限制配合；卡瓦导向座内孔比活塞上端外圆大，这样可保证活塞能上下自由通过，卡瓦导向座外圆设有安装定位自身用的一段外止口及安装孔，内孔设有三处圆周方向均布的斜导向槽口，在对应的槽口内适当位置设有定位凸形导向块用的安装槽口及安装孔，通过与凸形导向块的共同作用能将卡瓦的斜面滑槽及两侧面限制在卡瓦导向座的斜导向槽内，最终实现对卡瓦的张紧过程的限制。

在卡瓦的内壁上设有夹紧钻杆用的合金。在卡瓦内端设有夹紧主动钻杆用的合金安装槽口，外端设有与卡瓦导向座斜导向槽相对应的光滑耐磨斜平面及限制自身的侧面，下端外圆比活塞上端内槽口小，本发明利用定位凹槽将卡瓦的弧形定位板定位，是的卡瓦可随着活塞一起上下移动，同时，安装卡槽具有一定的深度，可方便随卡瓦联动的联接板做径向移动，在利用凸形导向块的导向，可使卡瓦在上下移动的过程中同时发生水平方向的向心和离心运动，实现了本装置最重要的夹紧和松开功能。

在防护罩与卡盘底座之间设有防止旋转缸套上下移动的旋转缸套定位装置，旋转缸套定位装置包括与防护罩、卡盘底座固定相接的压紧盖20，在压紧盖20上设有定位旋转缸套的半圆卡块19，在旋转缸套21上周向设有与半圆卡块19配合的一圈定位卡槽。这样，通过半圆卡块和压紧盖共同作用将旋转缸套定位在卡盘底座的指定位置处。

在夹持增压油注口和松开液压油注口处的下端盖外壁上设有安装接头用的密封光滑平面。所述下端盖上端外圆设有与卡盘底座下端精确定位用的外止口，卡盘底座下端设有定位下端盖用的内止口和螺纹孔，下端盖的内孔设有与旋转缸套下端外圆能产生间隙转动配合的耐磨光滑内表面。

所述缸套增压油进口设置为布置在旋转缸套上的一圈增压进油槽，缸套松开液压油进口设置为布置在旋转缸套上的一圈液压进油槽，液压进油槽与增压进油槽上下错开设置，所述液压进油槽设置在增压进油槽的上方。在增压进油槽和液压进油槽的上、下方旋转缸套上均安装有密封装置37。所述密封装置37为安装在液压进油槽上方、增压进油槽的下方，以及液压进油槽与增压进油槽之间的三处O型弹性密封圈，这样可对缸套增压油进口、缸套松开液压油进口实现旋转密封，使压力油能顺利进入旋转缸套内部指定通道而不发生泄漏。

本发明工作原理：松开钻杆时，两股压力油一起从上下两个液压增力卡盘下端盖的松开液压油注口一起开始，当压力足够时克服碟形弹簧的预紧弹力使其压缩，活塞向上移动的同时带动卡瓦沿凸形导向块向上和向外（沿轴心）运动，卡瓦松开；夹紧钻杆时,上下液压增力卡盘结构相同，靠碟形弹簧的预紧力迫使活塞连同卡瓦一起使卡瓦在卡瓦导向座的内平斜面上向下和向心运动，实现自定心将主动钻杆定位夹紧，并具有自锁能力；由双头油缸的四根活塞杆、两根导向杆和回转器壳体共同构成的从上到下的固定支架，构成了本实用新型关键的导向定位结构，能实现上下双液压增力卡盘对主动钻杆自定心定位，活塞杆和导向杆联合实现对主动钻杆精确导向，实现上下液压增力卡盘定位，活塞杆和导向杆导向，双杆油缸提升和给进，大弧齿锥齿轮仅传扭的功能。

Claims (7)

1.一种双活塞杆给进双卡盘夹紧立轴式岩心钻机，包括底座和安装在底座上的立轴式岩心钻机，其特征在于：所述立轴式岩心钻机包括安装在底座上的机架，在机架上安装有动力总成、变速箱总成、卷扬机总成、分动箱总成、液压系统和双卡盘给进装置，所述双卡盘给进装置包括套装在岩心钻机立轴上的回转器，回转器包括与岩心钻机分动箱箱体相接的回转器壳体，所述分动箱箱体内的输出轴上安装有小弧齿齿轮，在回转器壳体内安装有与分动箱小弧齿齿轮啮合的大弧齿齿轮，大弧齿齿轮套装在立轴岩心钻机的立轴上；在回转器上、下方的岩心钻机立轴上分别对应安装有上、下两组液压增力卡盘，所述液压增力卡盘包括卡盘底座，卡盘底座上固定有防护罩，在防护罩内设有卡瓦组件，卡瓦组件包括套装在立轴上的卡瓦导向座和沿卡瓦导向座内壁周向分布的若干卡瓦，在卡瓦导向座的内壁上向外设有与卡瓦一一对应设置的凸形导向块，在卡瓦的外壁上设有与凸形导向块配合的斜面滑槽，在卡瓦组件的下方设有驱动卡瓦夹持松开钻杆的卡盘油缸，卡盘油缸包括与卡瓦导向座固定相接的旋转缸套和在旋转缸套内上下移动的活塞，所述旋转缸套与卡盘底座之间安装有轴承组，所述活塞的上部设有实现卡瓦随活塞上下移动的卡瓦定位机构，卡瓦定位机构包括通过联接板与卡瓦底部固定相接的弧形定位板，在活塞的内壁上设有与弧形定位板配合的一圈定位凹槽，所述活塞上开有卡接联接板的安装卡槽，所述活塞与旋转缸套之间设有导向活塞上下移动的活塞导向套，活塞导向套与旋转缸套固定相接，在活塞导向套下方的活塞上设有一圈凸台,在凸台与活塞导向套之间设有套装在活塞上的蝶形弹簧，所述凸台的顶面、活塞导向套的底面、活塞的外壁与旋转缸套的内壁之间形成卡瓦夹持增压腔，所述凸台的底面、活塞的外壁与旋转缸套的内壁之间形成卡瓦松开液压腔，所述活塞的下部套装有与卡盘底座底部固定相接的下端盖，在下端盖上设有夹持增压油注口和松开液压油注口，在旋转缸套上设有与夹持增压油注口相通的缸套增压油进口、与松开液压油注口相通的缸套松开液压油进口、通过增压油通道与缸套增压油进口相连的缸套增压油出口，以及连通缸套松开液压油进口与卡瓦松开液压腔的松开液压油通道，所述活塞导向套上设有与缸套增压油出口相通的导向套进油口和与卡瓦夹持增压腔相通的导向套出油口，导向套出油口通过导向套进油通道与导向套进油口相接。

2.根据权利要求1所述的双活塞杆给进双卡盘夹紧立轴式岩心钻机，其特征在于：所述上、下两组液压增力卡盘的卡盘底座之间对称设有两组双头油缸，双头油缸的缸体与回转器壳体固定相接，在卡盘底座上开有与双头油缸活塞杆一一对应的活塞杆安装孔。

3.根据权利要求1所述的双活塞杆给进双卡盘夹紧立轴式岩心钻机，其特征在于：所述上、下两组液压增力卡盘的卡盘底座之间对称设有两根导向杆，在卡盘底座上开有与导向杆一一对应的导向杆安装孔。

4.根据权利要求1所述的双活塞杆给进双卡盘夹紧立轴式岩心钻机，其特征在于：在防护罩与卡盘底座之间设有防止旋转缸套上下移动的旋转缸套定位装置，旋转缸套定位装置包括与防护罩、卡盘底座固定相接的压紧盖，在压紧盖上设有定位旋转缸套的半圆卡块，在旋转缸套上周向设有与半圆卡块配合的一圈定位卡槽。

5.根据权利要求1所述的双活塞杆给进双卡盘夹紧立轴式岩心钻机，其特征在于：在夹持增压油注口和松开液压油注口处的下端盖外壁上设有安装接头用的密封光滑平面。

6.根据权利要求1所述的双活塞杆给进双卡盘夹紧立轴式岩心钻机，其特征在于：所述缸套增压油进口设置为布置在旋转缸套上的一圈增压进油槽，缸套松开液压油进口设置为布置在旋转缸套上的一圈液压进油槽，液压进油槽与增压进油槽上下错开设置。

7.根据权利要求6所述的双活塞杆给进双卡盘夹紧立轴式岩心钻机，其特征在于：在增压进油槽和液压进油槽的上、下方旋转缸套上均安装有密封装置。