专利名称：带间隙自动补偿的卡口连接机构的制作方法
技术领域：
本发明是一种涉及钻孔机具用的带间隙自动补偿的卡口连接机构，特别适用于钻孔机、水钻等连接钻头、钻筒、加长接杆之类经常装卸的部位。
现有钻孔机具连接钻头、钻筒、加长接杆的连接方法是丝扣连接加锥体扶正、定位，这种连接优点是结构简单、刚性好、同心度可以用制造精度来保证，最大的缺点是上扣、卸扣很费力费时，工作效率太低。专利申请号00266786·X水钻用卡口式快速连接机构，提示了卡口式快速连接方法，但没有安全防脱功能，水钻钻穿墙体时一旦突然停转，容易因惯性作用发生卡口脱落的危险，另外该机构以钢球桩传递扭矩和在母接头上开设不封闭的卡口，受力上的不合理，容易发生卡口变形的不足之处。另一项该领域的专利申请，申请号01203777·X水钻用快速连接机构，它是三钢球快速接头兼传递扭矩机构，它具有既快速接卸又防脱落和消除连接间隙，具有传动刚性，但它属于较精密且结构复杂的连接机构，不适合在条件苛刻的现场施工中使用，实用中的最大不足之处是工程钻孔施工中，不可避免的常遇到泥浆、钻屑机杂沾到连接机构配合面而发生接卸困难甚至卡死，以及该机构一旦脱落在钻孔中，因无法推移滑套而接不上，出现捞不了落物的新困难。本人还曾申请专利，申请号02245964·2带安全锁销的卡口连接机构，试图用卡口方式解决快速连接，用安全锁销解决防脱落功能，但由于它应用的两段式圆柱扶正，它有不可避免的装配间隙，因而大大降低了连接刚性，运转中易发生震跳，从而限制了它的可使用范围的不足之处，该专利申请本人决定撤回。
本发明的目的是提供一种带间隙自动补偿的卡口连接机构，它在技术上要解决第一，连接、拆卸快捷；第二，有间隙自动补偿功能，能满足钻孔机具所需要的连接刚度和运转平稳性的要求；第三，结构零件要简洁，要具有在苛刻的钻垂直孔，泡在泥水中工作也无妨的广泛适应性和耐用性第四，具有防惯性脱落功能和一旦脱落顺钻孔插入即可方便重新接上的一种性能优良的带间隙自动补偿的卡口连接机构。
我们的技术方案是以一对靠近自锁角的非自锁锥体扶正对中，应用滑动母推套和间隙补偿压簧进行间隙自动补偿为核心的卡口式快速连接机构，为达到传动刚性和避免运转中震跳，采用了让母锥套置在母接头腔体中滑动配合，用轴向置间隙补偿压簧始终推迫有合理长度的母锥套紧贴公接头上的公锥面，达到对中和刚性的良好状态。我们的具体方案是带间隙自动补偿的卡口连接机构由母接头体、公接头、滑动母锥套和间隙补偿压簧等四部分组成，卡口连接机构靠接近自锁角的非自锁锥体对中扶正，这种锥体能既保持有良好的连接刚性又没有自锁，能转动作卡口操作和便于撤离。在母接头体的口部的筒壁上轴向开二至三个均布的J型卡口槽，在公接头的对应轴颈上置二至三个均布的挂扣和传扭矩凸台，用其挂扣在母接头体上的J型卡口的卡勾槽中，间隙补偿压簧始终推挤着滑动母锥套使母锥面无间隙地紧贴公接头的锥体，滑动母锥套根部装有密封圈，对母接头体上滑动母锥套的腔室进行密封。在滑动母锥套的外缘上设滑动母锥套活动限位槽，在母接头体的滑动母锥套腔室壁上，径向设有滑动母锥套活动限位螺丝，限位螺丝在公接头的公锥体推压滑动母锥套，传扭凸台卡入卡口槽的情况下装入，它可为间隙补偿压簧设置一定预压力，还使公接头撤离母接头时滑动母锥套则被限制留在母接头体内。限位螺丝孔还作为保养注油脂孔，母锥套上的活动限位槽则兼为储油脂槽使滑动母锥套常处在良好的润滑状况。锥体间密封靠锥体自身配合密封。为了解决卡口连接的防惯性脱落功能，本发明的措施是在卡口槽上作了改进，母接头体上的卡口槽做成J字型的，它有挂扣传扭矩凸台的轴向进入槽、横折的卡口横槽，并在卡扣横槽头上设如同J字勾头的防脱卡勾槽。设计间隙补偿压簧有预压推力，无钻压状态，挂扣传扭凸台始终被压在卡勾槽中，而具有良好的，防钻穿墙体时遇突然停钻可能出现的惯性脱落效果。为了本连接机构用在钻孔机具上，工作时轴向推力不落在承扭矩凸台上，在母接头体置滑动母锥套的腔室底部，设滑动母锥套限位止推台阶，当公、母接头连接，挂扣传扭矩凸台在卡入卡口槽横槽位置时，滑动母锥套和限位止推台阶之间的距离(e)，一般可设在0.5-1.0毫米左右，而J型卡口横槽顺轴向给挂扣传扭矩凸台留一个大于(e)值的间隙(f)，保证正常工作时推力传到限位止推台阶上，使挂扣传扭矩凸台只传扭矩。由于这种连接的间隙补偿压簧的作用，公锥体和滑动母锥套之间是无间隙的，径向间隙和摆动量，取决于滑动母锥套的制造游隙和滑动母锥套与其外径的比值，为减少滑动母锥套的游隙在传动中的不良影响，满足使用要求，滑动母锥套和腔室壁之间应使用间隙较小的滑动配合关系，另外滑动母锥套长度和其外径的比值越大，则传动刚性越好，实验证明，其实用的比值在1-1.1为最佳，而公锥体的稳定结合，公锥体长度和公锥体大端直径间实用比值宜在0.9-1.0为最佳。关于公、母锥体使用靠近自锁角的非自锁锥体锥面角最佳值的确定，通过实验证明，要有尽量好的扶正刚性，又并未自锁，尚能方便转动操作卡口和撤离，锥面角的最佳值在8°30′-9°30′之间。这样的结构及产生的性能效果，解决了现有技术中大凡传动刚性好的则接卸效率低，反之接卸效率高的传动刚性则差，或者如专利申请号01203777·X水钻用快速连接机构，这种三钢球快速连接兼传递扭矩由于较精密和结构复杂，施工中遇泥浆、钻屑、机杂、经常发生接卸困难的不实用的不足之处等矛盾的统一，带间隙自动补偿的卡口连接机构，它突出的效果是它既有良好的传动刚性，结构简洁，易保养，可以在垂直钻孔，泡在泥水中等苛刻的条件下工作的广泛适应性和耐用性，又可以徒手瞬间完成接或卸，全面满足了本发明的设计目的。
本发明的有益效果很明显如果应用本发明技术，为现有用丝扣连接的钻孔机具制做带间隙自动补偿的卡口式快速过渡接头和加长接杆，可以使所有的手持水钻、钻孔机、钻头、金刚石钻筒等难以上卸的丝扣连接，都变成安全、瞬间接卸式，还保持良好的传动刚性，从而大大提高工作效率。
图1是应用带间隙自动补偿的卡口连接机构技术，制成用于传统丝扣连接的钻孔机具的带间隙自动补偿卡口连接快速过渡接头的整体结构示意图，本图亦是摘要附图；图2是带间隙自动补偿的卡口连接快速过渡接头母接头体的结构示意图；图3是图2的左视图；图4是公接头的结构示意图；图5是滑动母锥套的结构示意图；图6是应用带间隙自动补偿的卡口连接机构技术制造的加长接杆结构示意图；如图1所示双点划线方框内是本发明带间隙自动补偿的卡口连接机构公接头已插入母接头并且挂扣传扭矩凸台刚转入卡口横槽而尚未进入J型卡勾槽位置的示意图，序号(1)是母接头体，序号(2)是公接头，母接头体(2)和公接头(1)都要作良好的防锈处理，序号(3)是滑动母锥套，(4)是间隙补偿压簧，它座于压簧室(24)内，(5)是设置在公接头轴颈上，2-3个均布的挂扣传扭矩凸台，(6)是设置在母接头体口部筒壁上2-3个均布的J型卡口槽，(7)是设在滑动母锥套上的密封圈，(8)是滑动母锥套外缘上的母锥套活动限位槽，(9)是示意公锥体，(10)是公接头上的过水孔，(11)是和钻孔工具连接的公锥体，(12)是公丝扣，(13)是母接头体上的过水孔，(14)是母接头体上卸丝扣用扁方，(15)是公接头(2)上和水钻连接的母锥面，(16)是公接头上的扳手扁方，(17)是和水钻连接的母丝扣，(18)是示意滑动母锥套装入的腔室，它和滑动母锥套之间是间隙较小的滑动配合关系，(34)是滑动母锥套活动限位螺丝，它在间隙补偿压簧受到压缩，在公母接头连接的情况下，旋入母锥套上活动限位槽(8)中的，当公接头撤离时，滑动母锥套将外弹受阻，间隙补偿压簧则保留一定预压力。还可以利用限位螺丝孔往滑动母锥套的装配间隙和活动限位槽(8)中注润滑油脂，以保持良好的润滑。(19)是防尘圈，图中(e)是本连接机构装配互换性所必须留的间隙，(e)值宜在0.5-1.0毫米之间，(a)是滑动母锥套的限位止推面，此面承受施工作业时钻压的轴向推力，图中可以看出公母接头靠锥体定心扶正，也靠锥面自身无间隙配合密封，公锥体(9)和滑动母锥套(3)接触就处在无间隙良好扶正状态。进行卡口操作，公锥体(9)轴向向右推压，滑动母锥套(3)紧贴公锥体(9)情况下，压缩间隙补偿压簧，边作顺时针旋转直至挂扣传扭矩凸台(5)进入J型卡口横槽达到终点时松手，而弹簧力自然推滑动母锥套贴着公锥体使公锥体回缩，挂扣传扭矩凸台则卡入J型卡口的卡勾槽(22)，由于有弹簧推力迫使挂扣传扭矩凸台卧于卡勾槽(22)，卡勾槽(22)又有一定深度，可有效地防止水钻突然开停，可能引起的钻筒惯性脱落，而达到安全的目的。而拆卸时也只要向里推压公接头并反时针转至卡口进入槽(25)位置则公接头弹出，完全同上卸一个卡口灯泡一样快速方便。双点划线框以外属于构成快速过渡接头部分，这在实施例说明中作阐述。图中(f)是挂扣传扭矩凸台(5)进入卡口横槽，轴向留的大于(e)值的间隙，以保证轴向钻压传到限位止推面(a)上。(g)是卡勾槽的深度，它的最佳值是挂扣传扭矩凸台(5)的直径的三分之一至四分之一之间。
如图2所示双点划线方框内是带间隙补偿的卡口连接机构的母接头体(1)，序号(L8)是滑动母锥套(3)装入的腔室，(20)是母接头体口部设置J型卡口(6)的筒状体，(21)是卡口横槽，(22)是J型卡口的卡勾槽，卡口横槽(21)和卡勾槽(22)都是和外壁敞通的，(23)是防尘圈槽，(24)是压簧室，(25)所示是卡口的进入槽，(35)是滑动母锥套活动限位螺丝孔，(32)是装密封圈的引槽，(33)是母接头的加固外缘。g是表示半圆形J型卡勾槽(22)的深度。
如图3所示是图2母接头体(1)的左视图，主要表达了卡口进入槽(25)它如同母花键槽和外壁不敞口，以保证母接头体口部强度，卡口横槽的位移量β约40°左右。
如图4所示公接头(2)的结构示意图，它清楚表达了在对应母接头口部筒状体(20)的轴颈(27)上，设置二至三个均布的挂扣传扭矩凸台(5)它是凸起的圆柱，(15)是和水钻相接的母锥面，(16)是卡扳手扁方，(9)是示意公锥体，α是锥面角，它是接近自锁角的非自锁角，其最佳值在8°30′-9°30′之间，r是公锥体长度，d是公锥体大端直径，r/d它实用的最佳值在0.9-1.0之间。
如图5所示滑动母锥套(3)的结构示意图，(29)是滑动母锥套外缘，(30)是母锥面，(8)是滑动母锥套中段外缘上设的滑动母锥套活动限位槽，也是储油脂槽，(28)是密封圈槽，L是滑动母锥套的长度，D是滑动母锥套的外径。L/D它实用的最佳值在1.0-1.1之间。
如图6所示是应用带间隙自动补偿的卡口连接机构技术制造的加长接杆，左边双点划线方框表示带间隙自动补偿卡口连接机构的母接头体(1)，并在腔体内装好了间隙补偿压簧(4)和滑动母锥套(3)，密封圈(7)，防尘圈(19)，在对间隙补偿压簧(4)作适当预压力的情况下，活动限位螺丝(34)旋入活动限位槽(8)中，挡住滑动母锥套不被弹出，间隙补偿压簧预压力一般需要2-3公斤。图中h是滑动母锥套的最大自由行程，h值应大于g加f之和，图中显示滑动母锥套外弹被限位螺丝(34)所阻，处在非连接的自由行程状态它有一小部分突入J型卡口横槽(21)。右边双点划线方框表示公接头(2)，(26)表示做加长接杆的中空杆体，序号(31)表示焊口，当然加长接杆也可整体材料制造。
具体实施例方式本发明带间隙自动补偿的卡口连接机构的最佳实施例是参阅图1至图6所示用它生产钻孔机具用带间隙自动补偿的卡口连接快速过渡接头和加长接杆。使现有社会上已大量存在，用丝扣直接连接，存在接卸困难的钻孔机具，配上本带间隙自动补偿的卡口快速过渡接头以后，接卸钻筒、接杆改在带间隙自动补偿的卡口连接部位进行，实现瞬间接卸而又保持良好传递刚性的优点，达到提高效率又省力的目的。对照图1整体是所说的带间隙补偿的卡口连接快速过渡接头，图中的双点划线框内它表达了，带间隙自动补偿的卡口连接机构的整体结构示意图，这在
中已有详细阐述，而从图1的全貌来看，公接头(2)左边按现有钻孔机具丝扣连接标准做成母丝扣(17)和母锥面(15)，(16)是扁方，便于将它拧接在钻孔机、水钻的输出轴头(38)上，一般不再拆卸，双点划线(37)示意水钻，(36)示意水钻轴头上的扁方，母接头体(1)的右边按现有钻孔机具丝扣标准做成公丝扣(12)和公锥面(11)，用它接在钻筒等工具上，除非更换钻筒此处一般不再拆卸。双点划线(39)示意钻筒。配上带间隙自动补偿的卡口连接快速过渡接头后，钻筒和水钻之间的拆卸就改在中间的带间隙自动补偿的卡口连接机构部位进行了。显然钻孔机具、工具配上带间隙自动补偿的卡口式快速过渡接头以后，不仅钻孔机和钻头、钻筒之间可以实现瞬间接卸，而且仍然保持优良的传动刚性。如图6所示直接使用带间隙自动补偿的卡口连接机构技术制成的一端带间隙自动补偿的卡口母接头，一端制成卡口连接的公接头(2)，中间焊接上加长杆体(26)而成为带间隙自动补偿的卡口连接快速加长接杆。
使用操作方法由于锥体有极好的导引扶正作用，持公接头(2)，顺轴向往母接头体内插，边作顺时针转的动作，自动找到卡口并继续使公接头锥体推滑动母锥套，压间隙补偿压簧，当挂扣传扭矩凸台转入横槽顶头即卡勾槽位置时松手，受压簧作用滑动母锥套回退，使挂扣传扭矩凸台(5)卡入J型卡口的卡勾槽(22)中，达到安全防惯性脱落的目的。而需要卸开时，手推公接头(2)，使挂扣传扭矩凸台(5)被轴向压出卡勾槽并反时针转至卡口的轴向进入槽即自动弹出，滑动母锥套靠活动限位螺丝保持在腔室中。保养时可以接上公接头，再卸下限位螺丝(34)，向限位螺丝孔(35)中注润滑油脂，将起清洗和润滑作用，十分方便。
带间隙自动补偿的卡口连接机构就实施例做成的快速过渡接头，它由于不仅有瞬间接卸的高效性，又由于有了间隙自动补偿功能保持的高同心度、传递刚性、防脱安全性还由于其结构简洁，易保养，具有在苛刻条件下工作的适应性和耐用性，任何钻孔机和手持水钻都可以配备使用，具有很好的社会经济效益。
权利要求
1.一种带间隙自动补偿的卡口连接机构，其特征在于它由母接头体(1)、公接头(2)、滑动母锥套(3)和间隙补偿压簧(4)四部分组成，卡口连接机构靠接近自锁角的非自锁锥体(9)对中扶正，在母接头体的口部(20)的筒壁上轴向开二至三个均布的J型卡口槽，在公接头(2)对应的轴颈(27)上置二至三个均布的挂扣传扭矩凸台(5)，用其挂扣在母接头体上的J型卡口槽的卡勾槽(22)中，间隙补偿压簧(4)座于压簧室(24)内，始终推挤着滑动母锥套(3)使其锥面(30)紧贴公接头的锥体(9)，滑动母锥套根部装有密封圈(7)，在滑动母锥套外缘(29)上设母锥套活动限位槽(8)，母接头体(1)的滑动母锥套腔室(18)的底部有滑动母锥套限位止推面(α)，在滑动母锥套腔室(18)的腔壁上设有滑动母锥套活动限位螺丝(34)。
2.按照权利要求1所述的带间隙自动补偿的卡口连接机构，其特征在于对中扶正锥体的锥面角a的最佳值在8°30′-9°30′之间。
3.按照权利要求1所述的带间隙自动补偿的卡口连接机构，其特征在于母接头体上二至三个均布的J型卡口槽(6)的卡口进入槽(25)对接头体外壁不敞开，而J型卡口的横槽(21)以及J型卡口的卡勾槽(22)与接头体外壁是开通的，J型卡口的卡勾槽(22)深度(g)的最佳值是挂扣传扭矩凸台(5)的直径的三分之一至四分之一之间。
4.按照权利要求1所述的带间隙自动补偿的卡口连接机构，其特征在于滑动母锥套(3)的锥套长度L和维套外径D的最佳比值，L/D是1-1.1。
5.按照权利要求1所述的带间隙自动补偿的卡口连接机构，其特征在于公接头的公锥体的锥体长度r和锥体大端直径d之最佳比值，r/d是0.9-1.0。
全文摘要
本发明是一种钻孔机用的，带间隙自动补偿的卡口连接机构，其特征在于它由母接头体(1)、公接头(2)、滑动母锥套(3)和间隙补偿压簧(4)等四部分组成，在母接头体内装间隙补偿压簧和滑动母锥套，公、母接头靠接近自锁角的非自锁的锥体对中扶正，在母接头腔体内装间隙补偿压簧(4)和活动母锥套(3)，在母接头体的口部的筒壁上轴向开J型卡口槽(6)，在公接头(2)对应的轴颈上置挂扣传扭矩凸台(5)，用其挂扣在有防惯性脱落作用的J型卡口的卡勾槽(22)中，连接状态公母锥面在弹簧的作用下始终保持贴紧，因而具有良好的对中性和传递刚性，而接卸连接不用任何工具，徒手可以如同上卸一个卡口灯头一样瞬间完成，用本技术制造钻孔机具用快速过渡接头和加长接杆，将显着提高现有钻孔机具的工作效率，有很好的社会经济效益。
文档编号E21B17/02GK1417450SQ02148689
公开日2003年5月14日 申请日期2002年11月18日 优先权日2002年11月18日
发明者陈月辉 申请人:陈月辉