CN206309307U - 一种岩心钻机液压增力卡盘 - Google Patents

Abstract

一种岩心钻机液压增力卡盘，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，在卡瓦组件的下方设有卡盘油缸，卡盘油缸包括旋转缸套和活塞，所述活塞与旋转缸套之间设有活塞导向套，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。本实用新型结构紧凑简单、拆装方便、设计合理，使得重量同比减轻30%，明显延长了轴承的使用寿命，降低了运行的成本；通过向卡瓦夹持增压腔内注入压力油，迫使活塞向下继续移动，同时带动卡瓦一起产生向下移动的趋势，使卡瓦夹紧力成倍增加，能够适用于超深孔地质勘探。

Description

一种岩心钻机液压增力卡盘

技术领域

本实用新型涉及一种地质勘探设备，特别是一种岩心钻机液压增力卡盘。

背景技术

传统液压卡盘采用碟簧卡紧液压松开式卡盘，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。孔底钻具的反作用力传递过程如下：夹紧力反力→卡瓦→卡圈→碟簧→卡瓦座→立轴→下轴承→压梁→回转器（或动力头）。力的传递过程较复杂，各零件精度要求较高，出现问题不好判断。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，增加了设备的运行成本。

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，提出一种结构紧凑，可保证力传递简单可靠，减少轴承受力，增加轴承使用寿命的岩心钻机液压增力卡盘。

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，一种岩心钻机液压增力卡盘，包括卡盘底座，卡盘底座上固定有防护罩，其特点是：在防护罩内设有卡瓦组件，卡瓦组件包括套装在主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，在卡瓦的内壁上设有夹紧钻杆用的合金。

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，本实用新型结构紧凑简单、拆装方便、设计合理，使得重量同比减轻30%，明显延长了轴承的使用寿命，降低了运行的成本；通过向卡瓦夹持增压腔内注入压力油，迫使活塞向下继续移动，同时带动卡瓦一起产生向下移动的趋势，使卡瓦夹紧力成倍增加，使得孔底钻具的夹紧力更加牢固可靠，能够适用于超深孔地质勘探。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1中F向的结构示意图；

图3为本实用新型卡瓦的结构示意图；

图4为本实用新型活塞的结构示意图。

具体实施方式

一种岩心钻机液压增力卡盘，包括卡盘底座3，卡盘底座3上固定有防护罩9，在防护罩9内设有卡瓦组件，卡瓦组件包括套装在主轴上的卡瓦导向座12和沿卡瓦导向座12内壁周向分布的若干卡瓦13，在卡瓦导向座12的内壁上向外设有与卡瓦13一一对应设置的凸形导向块14，在卡瓦13的外壁上设有与凸形导向块14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12固定相接的旋转缸套7和在旋转缸套7内上下移动的活塞16，所述旋转缸套7与卡盘底座3之间安装有轴承组，所述活塞16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24与卡瓦13底部固定相接的弧形定位板25，在活塞16的内壁上设有与弧形定位板25配合的一圈定位凹槽27，所述活塞上开有卡接联接板24的安装卡槽26，所述活塞16与旋转缸套7之间设有导向活塞上下移动的活塞导向套11，活塞导向套11与旋转缸套7固定相接，在活塞导向套11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15，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8，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17，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1，在下端盖1上设有夹持增压油注口2和松开液压油注口22，在旋转缸套7上设有与夹持增压油注口2相通的缸套增压油进口、与松开液压油注口22相通的缸套松开液压油进口、通过增压油通道4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17的松开液压油通道20，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10与导向套进油口相接。所述本实用新型安装在在岩心钻机上（立轴式岩心钻机回转器上端或全液压岩心钻机动力头上端），协助钻机给进油缸夹紧并提升孔底钻具，主要用于固体矿产勘探、工程地质勘查、浅层石油和天然气、地下水钻探领域，也可用于堤坝灌溉和坑道通风、排水等工程孔钻进。适用于1000-3000深孔和超深孔地质钻探工程。所述轴承组设有三处分别为轴承18、调心轴承19和轴承21，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24和耐磨环25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5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13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6，在压紧盖6上设有定位旋转缸套的半圆卡块5，在旋转缸套上周向设有与半圆卡块5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23。所述密封装置23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：卡瓦松开过程：松开液压油注口进油、夹持增压油注口回油，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；夹紧过程可分两种情况分别执行，孔不深时，钻具重量较轻，夹持增压油注口和松开液压油注口均不通压力油，活塞在碟形弹簧的预紧力作用下向下运动，同时带动卡瓦沿凸形导向块向下和向里（沿轴心）运动，从而夹紧钻杆，夹紧钻杆后，由于孔底钻具的自重力均反向施加给卡瓦，使卡瓦将孔底钻具夹的更紧从而形成自锁功能，使夹紧更加牢固可靠；孔很深时，钻具重量较重夹持增压油注口通压力油，松开液压油注口回油，压力油产生迫使活塞向下继续移动的力，同时带动卡瓦一起产生向下移动的趋势，使卡瓦夹紧力成倍增加，对孔底钻具的夹紧力更加牢固可靠。夹紧力反力的传递过程如下：夹紧力反力→卡瓦→卡瓦导向座→旋转缸套→轴承（仅承受孔底钻具重量）→卡盘底座，轴承受力同比减轻，轴承寿命明显增加。

Claims (6)

1.一种岩心钻机液压增力卡盘，包括卡盘底座，卡盘底座上固定有防护罩，其特征在于：在防护罩内设有卡瓦组件，卡瓦组件包括套装在主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所述的岩心钻机液压增力卡盘，其特征在于：在卡瓦的内壁上设有夹紧钻杆用的合金。

3.根据权利要求1所述的岩心钻机液压增力卡盘，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。

4.根据权利要求1所述的岩心钻机液压增力卡盘，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。

5.根据权利要求1所述的岩心钻机液压增力卡盘，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。

6.根据权利要求5所述的岩心钻机液压增力卡盘，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。