水平定向钻机组合式卡瓦机构的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种水平定向钻机组合式卡瓦机构，包括卡瓦体、卡瓦条及挡板，卡瓦条上的卡瓦齿以矩阵形式分布于卡瓦弧面；卡瓦齿由合金颗粒制成半球形结构，且半球形结构上有十字形沟槽将半球形结构卡瓦齿平分为四个部分，同时对卡瓦齿的大小、间距和数量进行优化设计。本实用新型结构合理，使用便捷，将合金颗粒运用于卡瓦齿上既能提高卡瓦齿与钻杆表面的摩擦系数，又能保证卡瓦齿的耐用性，同时将齿形设计为表面刻划十字形沟槽的半球形结构增大钻杆表面受到的比压，又对卡瓦齿的大小、间距和数量进行优化设计，最终可增大夹持力，减少对钻杆的损伤达到防滑和保护的双重作用。
【专利说明】
水平定向钻机组合式卡瓦机构
技术领域
[0001]本实用新型主要属于工程机械技术领域，尤其涉及水平定向钻机组合式卡瓦机构。
【背景技术】
[0002]水平定向钻进技术是将石油工业的定向钻进技术和传统的管线施工方法结合在一起，在不开挖地表面的条件下铺设多种地下公用设施(管道、电缆等)的一项施工技术，具有施工速度快、施工精度高、成本低等优点。在具体施工过程中，主要利用钻杆具有挠度这一特点使其在一定曲率半径范围内绕开障碍物，并通过不断连接钻杆进而实现定向钻进。
[0003]在定向钻进连接钻杆的过程中，卡瓦齿作为直接和钻杆表面相接触的部件，其效率高低在很大程度上影响着施工效率。实际工作中钻杆“打滑”、钻杆表面被“咬伤”、“划伤”等问题时有发生，且由于水平定向钻机每次施工时钻杆入土角度的不同和所选用的钻杆有一定的烧度，上述问题会进一步造成钻杆中心与夹持中心不对中，从而降低钻机使用性能和缩短钻杆使用寿命。组合式卡瓦机构在国内外应用最为广泛，其特点为卡瓦条安装在卡瓦体的槽内，依靠挡板提供固定作用，但其齿尖较尖锐，故在实际工作中较易对杆件表面造成伤害，同时由于其卡瓦齿较小，易在工作中发生磨损、崩齿等问题从而降低对钻杆的夹持力。因此，为满足实际工程要求，组合式卡瓦机构需要进一步进行改进，使其既能够防滑又能够保证杆件表面不易受损。
【发明内容】
[0004]本实用新型为改进现有卡瓦机构中存在的缺陷，设计了一种水平定向钻机组合式卡瓦机构。该机构结构合理，使用便捷，利用合金颗粒将卡瓦齿制成带十字形沟槽的半球形结构并优化其分布、大小、数量和间距，从而减少工作中卡瓦齿自身磨损崩断等问题的发生和对钻杆的损伤，同时增大卡瓦齿与钻杆表面的摩擦系数，提高夹持力防止钻杆打滑。
[0005]本实用新型所采用的技术方案是:一种水平定向钻机组合式卡瓦机构，包括卡瓦体、卡瓦条及挡板;采用合金颗粒将卡瓦条上的卡瓦齿由齿状结构制成半球形结构，提高卡瓦齿与钻杆表面间的摩擦系数，使卡瓦齿与钻杆的接触由嵌入式变为接触式，减少对钻杆的伤害;半球形结构卡瓦齿上由两条相同的竖直沟槽沿卡瓦齿的半球形表面相互相交构成十字形构造，将半球形结构卡瓦齿实体部分平分为四个部分，增大钻杆表面受到的比压。卡瓦齿上的沟槽的宽度为0.05?0.1cm，槽深为0.05?0.07cm;半球形结构卡瓦齿呈矩阵形式分布于卡瓦条弧面上，可保证钻杆受到的夹持力大小均匀；半球形结构卡瓦齿的半径为
0.25?0.3cm，在卡瓦齿弧面上的相邻距离为0.5?0.7cm，在以上设计范围内，可保证卡瓦齿具有足够的耐用性和效率，克服半球形结构卡瓦齿与钻杆间因接触式关系而带来的扭矩不足的缺点，同时钻杆侧面受卡瓦齿作用产生的应力可达到较好的分布，减少对钻杆的伤害。通过各因素如齿形结构、材料、卡瓦齿大小、间距和数量间的相互配合，可以克服不同设计要素带来的相应缺陷并大大突出其优势点。本实用新型整体结构合理，使用便捷，既能保证卡瓦齿的耐用性，又能减少对钻杆的损伤，达到防滑和保护的双重作用。
[0006]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:本实用新型采用组合式设计，结构合理，使用便捷，将卡瓦齿设计为带十字形沟槽的半球形结构并优化其分布、大小、间距和数量，同时将卡瓦齿材料改成合金颗粒，可减少工作中卡瓦齿自身磨损崩断等问题的发生，同时提高其耐用性和夹持效果，达到防滑和保护的双重作用，从而避免因卡瓦齿问题而频繁更换卡瓦条，造成的时间和人力浪费的问题，提高工作效率，减少工程成本。
【附图说明】
[0007]图1是本实用新型的半边结构不意图；
[0008]图2是卡瓦条弧面的平面展开示意图；
[0009]图3是单个卡瓦齿表面示意图。
[0010]为了使本实用新型的内容更容易被理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明。
【具体实施方式】
[0011]如图1、图2和图3所示，本实用新型呈组合式结构，包括卡瓦体1、卡瓦条2和挡板3。卡瓦体I上设有插槽，卡瓦条2与插槽具有相同形状并通过插槽与卡瓦体I相配合，并在卡瓦体I两侧由挡板3进行固定。半球形结构卡瓦齿4呈矩阵形式分布于卡瓦条2的弧面上。卡瓦齿4由合金颗粒制成半球形结构，半球形结构卡瓦齿的半径为0.25?0.3cm，沟槽5沿卡瓦弧面的距离为0.5?0.7cm。半球形结构卡瓦齿4上由两条相同的竖直沟槽6沿卡瓦齿的半球形表面相互相交构成十字形构造，将半球形结构卡瓦齿实体部分7平分为四个部分。半球形结构卡瓦齿4上的沟槽6的宽度为0.05?0.lcm，槽深为0.05?0.07cm。图1、图2及图3仅就本实用新型的半边结构而言，因两边结构对称，在此不再赘言。
[0012]以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了具体说明。需指出，以上所述仅为本实用新型的某一具体实施例，并不用于限制本实用新型。凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种水平定向钻机组合式卡瓦机构，包括卡瓦体、卡瓦条和挡板，其特征在于:所述的卡瓦条上的卡瓦齿呈半球形结构，所有半球形结构的卡瓦齿整体呈矩阵形式分布于卡瓦条弧面，半球形结构卡瓦齿的半径为0.25?0.3cm，在卡瓦条弧面上的相邻距离为0.5?.0.7cm.2.根据权利要求1所述的水平定向钻机组合式卡瓦机构，其特征在于:所述的半球形结构卡瓦齿由合金颗粒制成。3.根据权利要求1或2所述的水平定向钻机组合式卡瓦机构，其特征在于:所述的半球形结构卡瓦齿表面上由两条相同的竖直沟槽沿卡瓦齿的半球形表面相互相交构成十字形构造，将半球形结构卡瓦齿实体部分平分为四个部分，沟槽的宽度为0.05?0.lcm，槽深为.0.05?0.07cm。
【文档编号】E21B19/10GK205591847SQ201620421083
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月11日
【发明人】舒彪, 张绍和, 梁铭, 孙平贺, 曹函
【申请人】中南大学