一种气动卡盘的制作方法

本发明涉及一种气动卡盘，适用于油井作业的技术领域。

背景技术：

在油井作业时，需要将无数根油管首尾不断连接形成长达几百米、几千米甚至上万米的长度，以深入油层抽取石油。然而，由于油井中的二氧化碳和硫化氢含量较高，会对油管造成腐蚀作用，因此需要严格保护油管的外表面使其避免产生划痕，否则油井中的酸性介质会很快腐蚀油管表面的划痕，进而造成整根油管的报废。

如图1所示，其中显示了现有技术中将上油管100和下油管200相互连接方式的示意图。当下油管200深入地面一定深度后，采用气动卡盘400夹持住下油管200以避免其掉入油井中，然后在下油管200的顶部安装卡箍300，将上油管100吊起使其下端旋入卡箍300中以与下油管200的顶部螺纹连接。如此循环，直至油管的长度达到设计深度。

然而，在该施工过程中，需要用气动卡盘400夹持住下油管200。如图2所示，由于结构的限制，现有技术中的气动卡盘一般采用带有倾斜螺纹面的卡瓦来卡紧油管，因此会在油管的表面造成划痕，从而加速了油管的腐蚀。而一旦油管发生腐蚀造成泄漏，无论是维修还是替换，都会产生极大的作业成本。

因此，现有技术中需要一种既能够有效卡紧油管，又能够防止对油管表面造成损伤的气动卡盘。

技术实现要素：

本发明正是为了克服现有技术中的上述缺陷，提出了一种结构新颖的气动卡盘，同时本发明的气动卡盘的卡瓦采用无压痕卡瓦，不仅能够有效地对油管进行夹紧，而且还不会在油管的表面造成任何伤痕，极大地降低了作业难度和作业成本。

本发明涉及一种气动卡盘，包括通过销轴相互枢转连接的三个结构相同的子卡盘，每个子卡盘包括卡盘体、卡瓦体和卡座，所述卡瓦体接合在所述卡盘体的内侧，所述卡座接合在所述卡瓦体的内侧，所述卡瓦体上设有轴孔，辊轴通过轴座结合到所述卡瓦体的轴孔中，所述辊轴沿卡瓦体从上到下倾斜布置，使得所述卡座围成的空腔的直径逐渐变小。

优选地，卡盘体上设有镶座，所述镶座内设有容纳镶块的容纳腔，所述镶块通过螺栓固定在所述镶座的容纳腔中，从而在所述镶块的表面上形成一个可供所述辊轴在其上滚动的倾斜面。

优选地，所述倾斜面与竖直轴线之间的夹角为5-12度。更优选地，所述倾斜面与竖直轴线之间的夹角为8度。

优选地，当准备卡紧油管时，操纵气缸，通过连杆将所述卡瓦体整体提起，使得所述气动卡盘下端的开口变大，从而使得油管能够顺利通过气动卡盘；当油管下降到需要卡紧的位置时，再次操纵所述气缸使得所述卡瓦体整体下降，所述辊轴沿所述镶块的倾斜表面逐渐滚下，从而将油管卡紧。

优选地，所述卡座的内侧安装有卡瓦，所述卡瓦为无压痕卡瓦。

采用本发明的气动卡盘，其结构合理、高效，不仅能够实现油管的夹紧，而且还能防止在油管表面造成损伤。

附图说明

图1显示了现有技术中将上油管和下油管相互连接方式的示意图。

图2显示了现有技术中的气动卡盘采用的卡瓦的截面示意图。

图3显示了本发明的气动卡盘的外观示意图。

图4显示了本发明的气动卡盘的部分分解图。

图5显示了本发明的气动卡盘的进一步分解图。

图6显示了采用本发明的气动卡盘卡紧油管前的状态示意图。

图7显示了采用本发明的气动卡盘卡紧油管后的状态示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

如图3-5所示，其中显示了根据本发明的气动卡盘的外观图和分解图。本发明的气动卡盘包括通过销轴3相互枢转连接的三个结构相同的子卡盘，每个子卡盘包括卡盘体1、卡瓦体2和卡座7，卡瓦体2接合在卡盘体1的内侧，卡座7接合在卡瓦体2的内侧，卡瓦体2上设有轴孔，辊轴6通过轴座5结合到卡瓦体2的轴孔中，辊轴6沿卡瓦体2从上到下倾斜布置，使得卡座7围成的空腔的直径逐渐变小。气动卡盘将油管夹持在空腔内。

如图4-6所示，卡盘体1上设有镶座8，镶座8内设有容纳镶块4的容纳槽40，镶块4可以通过螺栓固定在容纳槽40中，从而在镶块4的表面上形成一个可供辊轴6在其上滚动的倾斜面。卡座7安装在卡瓦体2的内侧，卡座7的内侧安装有卡瓦71，卡瓦71与油管直接接触并夹紧油管。优选地，倾斜面与竖直轴线之间的夹角为5-12度。更优选地，倾斜面与竖直轴线之间的夹角为8度。

如图6和7所示，其中显示了根据本发明的气动卡盘的半剖视图。如图所示，卡瓦体2可以借助于辊轴6沿镶块4的表面滑动。图6所示的状态为卡紧油管前的状态图。当准备卡紧油管时，操纵气缸9，通过连杆将卡瓦体2整体提起，由此使得气动卡盘下端的开口变大，从而使得油管能够顺利通过气动卡盘。当油管下降到需要卡紧的位置时，再次操纵气缸9使得卡瓦体2整体下降，辊轴6沿镶块4的倾斜表面逐渐滚下，从而将油管卡紧。图7所示的状态为卡紧油管后的状态图。本发明通过辊轴和倾斜面的设计，使得油管能够被充分夹紧，稍有松动的话，辊轴就会自然下降，从而再次卡紧。

现有技术中均没有公开本发明的气动卡盘的上述结构，其相对于现有技术中的气动卡盘来说，具有更稳定可靠的夹持力。一旦出现松动，其能够依靠辊轮的自由下滚实现再次卡紧，从而避免了油管滑落的现象。

为了避免在油管的表面产生伤痕，本发明的卡瓦可以采用无压痕卡瓦，其制备工艺如下：

(1)塑炼

将丁腈橡胶在开炼机上分段塑炼，同时加入增塑剂来加快塑炼，增塑剂的使用量为丁腈橡胶的16.5％(质量比)。在开炼机两个旋转辊筒间，凭借前后辊相对速度不同所产生的剪切力使橡胶大分子断裂,从而达到增塑的目的。塑炼温度控制在30±1℃，前后辊的速度比控制在1:1.32，辊距为1mm。

根据本发明的增塑剂的一种优选实施方式如下：

增塑剂由二乙二醇二苯甲酸酯、环氧大豆油、去离子水、双氧水、三氯甲烷按照质量比为1:0.26-0.28:0.1-0.15:0.1-0.12:0.05-0.07混合制成，其制备方法为将二乙二醇二苯甲酸酯、环氧大豆油和双氧水放在密闭容器中加热至70-75℃并密封2小时使其充分混合，然后加入去离子水搅拌并使其温度保持在50-52℃，静置1小时后放入三氯甲烷，混合均匀。

(2)混炼

将开炼机的水温控制在75-78℃，将塑炼好的胶料放在开炼机上进行混炼，并依次加入增塑剂、防老剂和硫化剂，反复薄通(即，使橡胶很薄地通过开炼机的两个辊筒)，最后出片待用。其中，加入的胶料、增塑剂(成分同上)、防老剂和硫化剂的质量比为(假设胶料的质量份数为1)1:0.08-0.12:0.06-0.08:0.05-0.06。

根据本发明的防老剂的一种优选实施方式如下：

防老剂由4,4'-二(α-甲基苄基)二苯胺、6–乙氧基–2,2,4–三甲基–1,2–二氢化喹啉、炭黑、三氧化二铝和二氧化硅按照质量比为1:0.6-0.8:0.2-0.3:0.12-0.14:0.1-0.15混合均匀制成。

更优选地，防老剂由4,4'-二(α-甲基苄基)二苯胺、6–乙氧基–2,2,4–三甲基–1,2–二氢化喹啉、炭黑、三氧化二铝和二氧化硅按照质量比为1:0.62:0.28:0.12:0.15混合均匀制成。

根据本发明的硫化剂的一种优选实施方式如下：

硫化剂由硫磺粉、酚醛树脂、氧化锌、二硫化二吗啉和二硫化二苯并噻唑按照质量比为1：0.3-0.5：0.1-0.14：0.5-0.7：0.12-0.16混合均匀制成。优选地，硫化剂由硫磺粉、酚醛树脂、氧化锌、二硫化二吗啉和二硫化二苯并噻唑按照质量比为1：0.38：0.12：0.7：0.15混合均匀制成。

(3)涂胶

将金属网格清理干净，按照尺寸裁定成型，将胶黏剂均匀涂抹在其表面待用。胶黏剂要选择适用于粘结丁腈橡胶的胶黏剂。

胶黏剂的一种优选实施方式如下：

胶黏剂由以下重量份数的组分构成：

环氧树脂 24-26份，

聚丁烯醇 12-14份，

改性聚氨酯 10-12份，

甲基丙烯酸甲酯 15-18份，

淀粉 7-11份，

滑石粉 6-9份，

碳纤维 10-15份。

其制备过程为：将环氧树脂加热到120-130℃，保温静置2小时以激活其活性，然后加入改性聚氨酯和甲基丙烯酸甲脂，搅拌均匀并加热到150-156℃，然后加入聚丁烯醇使其充分反应并混合均匀，冷却至室温后，加入淀粉、滑石粉和碳纤维。

(4)下料

将混炼后的胶料停放2天以后，按照产品的形状和尺寸下料。

(5)硫化

将涂好胶黏剂的金属网格和裁剪好的胶料分层放入模具中，锁紧模具进行硫化。硫化过程中模具的压紧力为25-27MPa，温度保持在175-180℃，压紧时间为5-6小时。硫化完成以后打开模具，取出产品。

(6)修剪，检验

产品取出以后，及时修剪成型。

采用本发明的上述无压痕卡瓦，在结构上夹紧油管的同时，不会对油管的表面造成任何损伤，从而防止油管被腐蚀，降低了作业和维修成本。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。