CN211573427U - 钻杆液压卡盘 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种钻杆液压卡盘，包括卡盘壳体、分别设置于卡盘壳体两个端部的前端盖和后端盖；所述卡盘壳体内设置有卡盘主轴、与卡盘主轴滑动配合设置的卡瓦、与卡瓦滑动配合的卡瓦套以及设置于卡瓦套与卡盘壳体之间用于驱动卡瓦套轴向运动进而带动卡瓦径向运动的高压油腔机构。本技术方案的钻杆液压卡盘无橡胶胶套，解决了现有液压胶套卡盘胶套易坏，需经常更换胶套的问题，大幅提高了卡盘的使用寿命，保证了动力头的可靠性，同时结构简单、可靠性高、使用寿命长、传递扭矩大、更换零部件方便。

Description

钻杆液压卡盘

技术领域

本实用新型涉及钻机卡盘领域，具体涉及一种钻杆液压卡盘。

背景技术

目前液压钻机动力头常用的卡盘有液压胶套式卡盘和液压碟簧(弹簧)式卡盘。液压胶套卡盘由连接盘、前端盖、后端盖、卡盘壳体、胶套、传扭盘、卡瓦、弹簧等组成。高压油从主轴进入卡盘后，经后端盖和壳体上的油道注入密封舱,液压油挤压橡胶胶套收缩推动卡瓦，然后卡瓦抱紧钻杆。不通油时，橡胶胶套弹性复位，不受压，弹簧推动卡瓦张开，松开钻杆。

现有胶套液压卡盘有以下不足:1、由于胶套运动频繁，容易造成胶套损坏，故障率较高，而更换胶套需要拆下全部零件，所以更换胶套十分困难；2、由于胶套是由高弹橡胶制作，由于卡瓦频繁的往复运动，橡胶不断被磨损，老化较快；3、卡瓦运动时，两端面直接磨损前后传扭盘，造成卡瓦组轴向间隙增大，使得卡瓦在胶套内来回窜动，缩短内部零件寿命，而更换卡瓦需要拆下全部零件，更换卡瓦十分困难；4、由于弹簧数量多，且为高强度弹簧，需要较大外力作用才能将卡瓦收拢并装入传扭盘中，最后放入胶套内，因此需要专门的装配工装。液压碟簧(弹簧)式卡盘由卡盘壳体、卡瓦套、卡瓦、卡盘活塞、卡瓦挡圈、过渡壳体、碟簧(弹簧)、密封件等零部件组成。该卡盘为常闭式，当密封腔内无高压油时，碟簧(弹簧)推动卡盘活塞带动卡瓦移动松开钻杆。当密封腔内充满高压油时，高压液压油推动卡盘活塞带动卡瓦移动夹紧钻杆。而碟簧式液压卡盘的不足:1、该卡盘属于常闭式，更换卡瓦比较困难、耗时较长； 2、由于采用碟簧推动卡瓦夹紧钻杆，碟簧的夹紧力有限，因此该卡盘不能用于大扭矩钻机。

为此，需要一种新型的钻杆液压卡盘，用以解决上述问题。

实用新型内容

有鉴于此，本技术方案的钻杆液压卡盘无橡胶胶套，解决了现有液压胶套卡盘胶套易坏，需经常更换胶套的问题，大幅提高了卡盘的使用寿命，保证了动力头的可靠性，同时结构简单、可靠性高、使用寿命长、传递扭矩大、更换零部件方便。

一种钻杆液压卡盘，包括卡盘壳体、分别设置于卡盘壳体两个端部的前端盖和后端盖；所述卡盘壳体内设置有卡盘主轴、与卡盘主轴滑动配合设置的卡瓦、与卡瓦滑动配合的卡瓦套以及设置于卡瓦套与卡盘壳体之间用于驱动卡瓦套轴向运动进而带动卡瓦径向运动的高压油腔机构。

进一步，所述卡瓦套内表面为锥形，所述卡瓦外表面与卡瓦套内表面适形配合设置。

进一步，所述卡盘主轴周向方向均匀开设有多个卡瓦安装条形开口，所述卡瓦沿卡盘主轴径向方向滑动配合安装于卡瓦安装条形开口内，所述卡瓦与卡瓦安装条形开口均设置为五个且卡瓦与卡瓦安装条形开口一一对应设置。

进一步，所述卡瓦套包括卡瓦套前段、卡瓦套中段以及卡瓦套后段；所述卡瓦套后段与卡盘主轴之间设置有用于对卡瓦套支撑定位的第一挡块，卡瓦套前段与卡盘主轴之间设置有用于对卡瓦套支撑定位的第二挡块。

进一步，所述高压油腔机构包括卡盘壳体与卡瓦套之间形成的第一环形油腔、前端盖与卡瓦套和卡盘壳体之间形成的第二环形油腔、设置于后端盖并与第一环形油腔连通的液控单向阀以及设置于后端盖与第二环形油腔连通的进油开口通道。

进一步，所述后端盖端部连接设置有连接盘，所述连接盘上开设有与液控单向阀连通的引流通道。

进一步，所述卡瓦安装条形开口内设置有用于对卡瓦轴向限位的卡瓦挡圈。

进一步，所述卡瓦套中段沿径向方向向外凸起，所述卡瓦套中段与卡盘壳体之间设置有一组第一油封，所述卡瓦套后段与卡盘壳体之间以及卡瓦套前段与前端盖之间均设置有第二油封。

进一步，所述第一挡块与卡盘主轴之间以及第二挡块与卡盘主轴之间均设置有防尘圈。

本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型的五爪液压卡盘减少了现有胶套卡盘的传扭盘、橡胶胶套、压环、支撑环等零件，减少了密封面积，从而提高了卡盘的可靠性，提高使用寿命；

(2)本实用新型的五爪液压卡盘采用卡瓦套与卡瓦连接，液压直接推动卡瓦套，由卡瓦套带动卡瓦夹紧和松开钻杆，结构简单；

(3)本实用新型的五爪卡瓦主要运动零件为卡瓦套和卡瓦，运动零件较少，提高了其他零部件的使用寿命，同时该卡盘安装与拆卸时不需要特殊工装，便于更换卡瓦，维修方便；

(4)本实用新型的五爪液压卡盘采用一个卡瓦套装配五瓣卡瓦的结构形式，由卡瓦套带动卡瓦一起移动，卡瓦受力均匀，不容易损伤钻杆。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型的剖视图；

图2为本实用新型D-D剖视图。

具体实施方式

图1为本实用新型的剖视图；图2为本实用新型D-D剖视图；如图所示，一种钻杆液压卡盘，包括卡盘壳体13、分别设置于卡盘壳体13两个端部的前端盖 11和后端盖18，前端盖11通过螺栓12与卡盘壳体13固定连接；所述卡盘壳体内设置有卡盘主轴14、与卡盘主轴14滑动配合设置的卡瓦15、与卡瓦15滑动配合的卡瓦套16以及设置于卡瓦套16与卡盘壳体13之间用于驱动卡瓦套16轴向运动进而带动卡瓦15径向运动的高压油腔机构。通过高压油腔机构驱动卡瓦运动，进而实现夹紧和松开两个动作，完成对钻杆的制动，本技术方案的钻杆液压卡盘无橡胶胶套等配件，解决了现有液压胶套卡盘胶套易坏，需经常更换胶套的问题，大幅提高了卡盘的使用寿命，保证了动力头的可靠性，同时结构简单、可靠性高、使用寿命长、传递扭矩大、更换零部件方便。

本实施例中，所述卡瓦套16内表面为锥形，所述卡瓦15外表面与卡瓦套16 内表面适形配合设置，卡瓦套16内部设置为锥形结构，相应的卡瓦15与卡瓦套 16的接触面相应的也设计为锥形结构，卡瓦套16沿着轴向方向(即图1的水平方向)运动，通过锥形面的设计进而带动卡瓦15沿着径向往复运动，卡瓦15设计为五个沿着周向方向均匀布置，采用五爪的方式能提升整体结构的夹持力，使得钻杆在夹紧过程中不会发生移位，五爪液压卡盘采用一个卡瓦套16装配五瓣卡瓦15的结构形式，由卡瓦套16带动卡瓦15一起移动，卡瓦受力均匀，不容易损伤钻杆，提升部件的实用寿命。

本实施例中，所述卡盘主轴14周向方向均匀开设有多个卡瓦安装条形开口，所述卡瓦15沿卡盘主轴14径向方向滑动配合安装于卡瓦安装条形开口内，所述卡瓦15与卡瓦安装条形开口均设置为五个且卡瓦15与卡瓦安装条形开口一一对应设置。卡盘主轴14周向方向开设有五个条状结构的卡瓦安装条形开口，方便于卡瓦15安装在卡瓦安装条形开口内部，卡瓦安装条形开口端部通过五爪挡圈 10进行对卡瓦的轴向限位，五爪挡圈10设置有五个条形的挡块与五个卡瓦安装条形开口适形配合，五爪挡圈10的五个条形的挡块沿着轴向插入五个条形开口内实现限位，需要对卡瓦15进行更换时，只需先将五爪挡圈10先取出，在更换卡瓦15即可，本技术方案的五爪卡瓦主要运动零件为卡瓦套和卡瓦，运动零件较少，提高了其他零部件的使用寿命，同时该卡盘安装与拆卸时不需要特殊工装，便于更换卡瓦，维修方便。

本实施例中，所述卡瓦套16包括卡瓦套前段7、卡瓦套中段以及卡瓦套后段 6；所述卡瓦套后段6与卡盘主轴14之间设置有用于对卡瓦套16支撑定位的第一挡块，卡瓦套前段7与卡盘主轴14之间设置有用于对卡瓦套16支撑定位的第二挡块8，通过两端定位挡块的设置，有效的对卡瓦套16形成定位支撑的作用，卡瓦套16的两端均设置有密封油封4，为了提升密封效果，挡块内圈开设有环形结构的安装槽，安装槽嵌入安装有防尘圈9，通过防尘圈9以及密封油封4的设置，提升密封性以及内部的清洁度，减少磨损颗粒进入到内部结构。

本实施例中，所述高压油腔机构包括卡盘壳体13与卡瓦套16之间形成的第一环形油腔E、前端盖11与卡瓦套16和卡盘壳体13之间形成的第二环形油腔F、设置于后端盖18并与第一环形油腔E连通的液控单向阀2以及设置于后端盖18与第二环形油腔F连通的进油开口通道C，所述后端盖18端部连接设置有连接盘1，所述连接盘1上开设有与液控单向阀2连通的引流通道B，单向阀2与第一环形油腔E联通设置，需要使钻杆夹持时只需单向阀2开启向第一环形油腔E注射高压油即可，当需要松开钻杆时液压油一部分从连接盘上的引流通道B进入到单向阀2 将阀门打开，同时，另一部分的液压油通过进油开口通道C进入第二环形油腔F 内部推动卡瓦套16运动实现对钻杆的松开动作，第一环形油腔E的高压油实现回流。

本实施例中，所述卡瓦套中段沿径向方向向外凸起，所述卡瓦套中段与卡盘壳体13之间设置有一组第一油封5，所述卡瓦套后段与卡盘壳体之间以及卡瓦套前段与前端盖之间均设置有第二油封(即密封油封4)。卡瓦套中段设置有两个环形凹槽，环形凹槽用于安装油封结构，卡瓦套中段的凸起部分便于形成两个密闭的腔室，通过第一油封5确保两个腔室油液不互通。

工作原理：

卡盘夹紧：高压液压油经过液控单向阀2从卡盘壳体进油口进入由卡盘壳体卡瓦套组成的高压油腔E。高压油腔E内的液压油推动卡瓦套沿轴向方向滑动，从而使卡瓦套带动卡瓦沿轴向方向滑动，卡瓦套与卡瓦接触的面具有一定的角度，当卡瓦套轴向滑动时，卡瓦就会径向移动，即可夹紧钻杆。由于在进油口的位置安装有液控单向阀，进入高压腔E的液压油一直处于高压状态夹紧钻杆。

卡盘松开：高压液压油由后端盖的B和C同时进入，由B口进入的液压油打开液控单向阀，由C进入的液压油进入高压油腔F，高压油腔F内的液压油推动卡瓦套16带动卡瓦15轴向滑动(E腔的液压油就会流回油箱)，卡瓦就会向上径向移动，即可松开钻杆。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种钻杆液压卡盘，其特征在于：包括卡盘壳体、分别设置于卡盘壳体两个端部的前端盖和后端盖；所述卡盘壳体内设置有卡盘主轴、与卡盘主轴滑动配合设置的卡瓦、与卡瓦滑动配合的卡瓦套以及设置于卡瓦套与卡盘壳体之间用于驱动卡瓦套轴向运动进而带动卡瓦径向运动的高压油腔机构。

2.根据权利要求1所述的钻杆液压卡盘，其特征在于：所述卡瓦套内表面为锥形，所述卡瓦外表面与卡瓦套内表面适形配合设置。

3.根据权利要求2所述的钻杆液压卡盘，其特征在于：所述卡盘主轴周向方向均匀开设有多个卡瓦安装条形开口，所述卡瓦沿卡盘主轴径向方向滑动配合安装于卡瓦安装条形开口内，所述卡瓦与卡瓦安装条形开口均设置为五个且卡瓦与卡瓦安装条形开口一一对应设置。

4.根据权利要求3所述的钻杆液压卡盘，其特征在于：所述卡瓦套包括卡瓦套前段、卡瓦套中段以及卡瓦套后段；所述卡瓦套后段与卡盘主轴之间设置有用于对卡瓦套支撑定位的第一挡块，卡瓦套前段与卡盘主轴之间设置有用于对卡瓦套支撑定位的第二挡块。

5.根据权利要求1所述的钻杆液压卡盘，其特征在于：所述高压油腔机构包括卡盘壳体与卡瓦套之间形成的第一环形油腔、前端盖与卡瓦套和卡盘壳体之间形成的第二环形油腔、设置于后端盖并与第一环形油腔连通的液控单向阀以及设置于后端盖与第二环形油腔连通的进油开口通道。

6.根据权利要求5所述的钻杆液压卡盘，其特征在于：所述后端盖端部连接设置有连接盘，所述连接盘上开设有与液控单向阀连通的引流通道。

7.根据权利要求3所述的钻杆液压卡盘，其特征在于：所述卡瓦安装条形开口内设置有用于对卡瓦轴向限位的卡瓦挡圈。

8.根据权利要求4所述的钻杆液压卡盘，其特征在于：所述卡瓦套中段沿径向方向向外凸起，所述卡瓦套中段与卡盘壳体之间设置有一组第一油封，所述卡瓦套后段与卡盘壳体之间以及卡瓦套前段与前端盖之间均设置有第二油封。

9.根据权利要求4所述的钻杆液压卡盘，其特征在于：所述第一挡块与卡盘主轴之间以及第二挡块与卡盘主轴之间均设置有防尘圈。

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