专利名称：非开挖水平定向钻机钻杆夹持装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种钻杆夹持装置，特别涉及ー种非开挖水平定向钻机钻杆夹持装置。
背景技术：
钻杆夹持装置是非开挖水平定向钻机的主要部件，其使用性能的好坏直接影响非开挖水平定向钻机的工作效率以及作业情況。在非开挖水平定向钻机钻作业过程中，需要频繁利用夹持装置来辅助安装或拆卸钻杆。目前，国内现有的非开挖水平定向钻机夹持装置夹紧钻一般采用液压油缸驱动，一组两个液压油缸的压杆伸出推动夹持块夹紧钻杆，其在施工过程中如果夹紧力不够将导致夹持装置和钻杆之间出现打滑，会严重损坏钻杆，大大减少钻杆的使用寿命；其次，采用上述夹紧方式，钻杆在被夹紧到松开的过程中，液压油缸的油管进油ロ必须始終保持压力，否则钻杆不能被夹紧，能耗较大；此外，采用上述夹紧方式的油缸在拆卸钻杆的过程中，动、静油缸分别夹紧钻杆时，由于油缸本身的响应速度不一祥、油管的长短以及阻力也不一样，导致活塞杆伸出快慢不一致从而造成两钻杆公母丝扣不同心的现象，致使丝扣严重磨损，大大減少钻杆的使用寿命，甚至造成严重的施工事故。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够可靠锁紧钻杆、自动对齐前后钻杆轴线、使翻转油缸有效推力最大的非开挖水平定向钻机钻杆夹持装置。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是它包括动夹持器和静夹持器，所述动夹持器和静夹持器分别由动力装置、齿轮组和夹持器卡爪构成，沿钻杆径向分布设置3个或3个以上与齿轮组相配合联接的夹持器卡爪，动カ装置分别驱动齿轮组。本发明所述动カ装置包括动夹持器液压马达I和静夹持器液压马达23，动夹持器液压马达I和静夹持器液压马达23分别采用外六角螺栓固定在动夹持器马达支座2和静夹持器马达支座24上，动夹持器液压马达I和静夹持器液压马达23采用定扭矩液压马达。本发明所述齿轮组包括动夹持器花键套20、静夹持器花键套28、动夹持器小锥齿轮3、静夹持器小锥齿轮25、动夹持器大锥齿轮4、静夹持器大锥齿轮26，动夹持器花键套20和静夹持器花键套28分别与动夹持器小锥齿轮3和静夹持器小锥齿轮25上部套装，动夹持器小锥齿轮3和静夹持器小锥齿轮25腰部的齿分别与动夹持器大锥齿轮4和静夹持器大锥齿轮26啮合。本发明所述夹持器卡爪它包括动夹持器卡爪5和静夹持器卡爪27，它分别设有与动夹持器外支撑套6和静夹持器外支撑套9相配合的凹槽，还分别设置有与动夹持器大锥齿轮4和静夹持器大锥齿轮26相配合的螺纹，动夹持器卡爪5和静夹持器卡爪27分别与动夹持器大锥齿轮4和静夹持器大锥齿轮26啮合。本发明在动夹持器外支撑套6面对静夹持器的一端设置有与动夹持器卡爪5相配合的卡槽，另一端设置有动夹持器内支撑套7，动夹持器外支撑套6—侧与油缸翻转杆16焊接，油缸翻转杆16连接翻转油缸14，翻转油缸14在卸扣瞬间对油缸翻转杆16的推力与力臂垂直，翻转油缸14的下部固定在钻架22上，挡板19焊接在动夹持器外支撑套6的底部，长六角螺栓17穿过挡板19的孔洞用螺母18紧固，弧形支座15紧贴在动夹持器外支撑套6的底部，弧形支座15的圆弧部分穿过挡板19与长六角螺栓17间的空隙，弧形支座15支撑脚焊接在底板13上，底板13采用螺栓固定在钻架22上。本发明在静夹持器外支撑套9面对动夹持器的一端设置有与静夹持器卡爪27相配合的卡槽，另一端设置有静夹持器内支撑套8，静夹持器内支撑套8外设置有滚轮机构10，静夹持器外支撑套9的底部焊接有连接钢板12，连接钢板12焊接在底板13上。本发明所述动夹持器外支撑套6与动夹持器内支撑套7、静夹持器外支撑套9与静夹持器内支撑套8之间采用内六角螺栓连接。本发明所述动夹持器外支撑套6、动夹持器内支撑套7、静夹持器外支撑套9、静夹持器内支撑套8的圆周面上有分别与动夹持器小锥齿轮3和静夹持器小锥齿轮25两端相配合的孔。本发明前钻杆11和后钻杆21分别由静夹持器与动夹持器夹紧。本发明的有益效果是能可靠夹紧钻杆，夹紧カ大，避免钻杆打滑，有效延长了钻杆的使用寿命，增强了夹持的持续可靠性，降低能耗，极大的减少丝扣磨损，提高了卸扣的
可靠性。
图1是本发明的分解结构示意图。图2是图1的剖视结构示意图。图3是图2的A-A向剖视结构示意图。图4是图1的左视结构示意图。图中1_动夹持器液压马达，2-动夹持器马达支座，3-动夹持器小锥齿轮，4-动夹持器大锥齿轮，5-动夹持器卡爪，6-动夹持器外支撑套，7-动夹持器内支撑套，8-静夹持器内支撑套，9-静夹持器外支撑套，10-滚轮机构，11-前钻杆，12-连接钢板，13-底板，14-翻转油缸，15-弧形支座，16-油缸翻转杆，17-长六角螺栓，18-螺母，19-挡板，20-动夹持器花键套，21-后钻杆，22-钻架，23-静夹持器液压马达，24-静夹持器马达支座，25-静夹持器小锥齿轮，26-静夹持器大锥齿轮，27-静夹持器卡爪，28-静夹持器花键套。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明做进ー步详细说明。实施例1，本发明包括动夹持器和静夹持器，所述动夹持器和静夹持器分别由动カ装置、齿轮组和夹持器卡爪构成，沿钻杆径向分布设置3个或3个以上与齿轮组相配合联接的夹持器卡爪，动カ装置分别驱动齿轮组。參阅图1至图4。实施例2，所述动カ装置包括动夹持器液压马达I和静夹持器液压马达23，动夹持器液压马达I和静夹持器液压马达23分别采用外六角螺栓固定在动夹持器马达支座2和静夹持器马达支座24上，动夹持器液压马达I和静夹持器液压马达23采用定扭矩液压马达或其他动カ装置。參阅图1至图4，其余同实施例1。实施例3，本发明所述齿轮组包括动夹持器花键套20、静夹持器花键套28、动夹持器小锥齿轮3、静夹持器小锥齿轮25、动夹持器大锥齿轮4、静夹持器大锥齿轮26，动夹持器花键套20和静夹持器花键套28分别与动夹持器小锥齿轮3和静夹持器小锥齿轮25上部套装，动夹持器小锥齿轮3和静夹持器小锥齿轮25腰部的齿分别与动夹持器大锥齿轮4和静夹持器大锥齿轮26啮合，用以进行动カ传输，使得液压马达的扭矩传递到大锥齿轮时放大了 5-8倍。參阅图1至图4，其余同上述实施例。实施例4，本发明所述夹持器卡爪它包括动夹持器卡爪5和静夹持器卡爪27，它分别设有与动夹持器外支撑套6和静夹持器外支撑套9相配合的凹槽，使卡爪只能做直线运动，还分别设置有与动夹持器大锥齿轮4和静夹持器大锥齿轮26相配合的螺纹，动夹持器卡爪5和静夹持器卡爪27分别与动夹持器大锥齿轮4和静夹持器大锥齿轮26啮合，形成斜楔夹紧机构，夹紧カ大，能可靠夹紧钻杆，避免钻杆打滑，有效延长了钻杆的使用寿命，由于斜楔夹紧机构具有自锁性，钻杆被夹紧后，马达停止运转，夹紧カ保持不变，锁紧钻杆，增强了夹持的可靠性，夹持器卡爪随着大锥齿轮的转动而顺着螺纹向内做直线运动，三个卡爪在大锥齿轮平面螺纹的带动下会同时做直线向心运动，能够自动对齐要拆卸的前后两根钻杆的轴线，使得卸扣顺畅且极大減少了丝扣的磨损。參阅图1至图4，其余同上述实施例。实施例5,本发明在动夹持器外支撑套6面对静夹持器的一端设置有与动夹持器卡爪5相配合的卡槽，使动夹持器卡爪5只能做直线位移，位置不会偏移，另一端设置有动夹持器内支撑套7，动夹持器外支撑套6 —侧与油缸翻转杆16焊接，油缸翻转杆16连接翻转油缸14，翻转油缸14在卸扣瞬间对油缸翻转杆16的推力与力臂垂直，使得翻转カ矩达到最大，提高了卸扣的可靠性，翻转油缸14的下部固定在钻架22上，起到固定作用，达到转动动夹持器的目的，挡板19焊接在动夹持器外支撑套6的底部，长六角螺栓17穿过挡板19的孔洞用螺母18紧固，弧形支座15紧贴在动夹持器外支撑套6的底部，弧形支座15的圆弧部分穿过挡板19与长六角螺栓17间的空隙，弧形支座15支撑脚焊接在底板13上，底板13采用包括螺栓或焊接固定在钻架22上，用于限制动夹持器沿钻杆轴线的移动和翻转，起到固定、支撑动夹持器外支撑套6的作用。參阅图1至图4，其余同上述实施例。实施例6，本发明在静夹持器外支撑套9面对动夹持器的一端设置有与静夹持器卡爪27相配合的卡槽，使静夹持器卡爪27只能做直线位移，位置不会偏移，另一端设置有静夹持器内支撑套8，静夹持器内支撑套8外设置有滚轮机构10，静夹持器外支撑套9的底部焊接有连接钢板12，连接钢板12焊接在底板13上，用于固定静夹持器外支撑套9。參阅图1至图4,其余同上述实施例。实施例7，本发明可在动夹持器外支撑套6与动夹持器内支撑套7、静夹持器外支撑套9与静夹持器内支撑套8之间采用内六角螺栓连接，使连接更加紧固。參阅图1至图4,其余同上述实施例。实施例8，本发明还可在动夹持器外支撑套6、动夹持器内支撑套7、静夹持器外支撑套9、静夹持器内支撑套8的圆周面上有分别与动夹持器小锥齿轮3和静夹持器小锥齿轮25两端相配合的孔，使结构更加合理。參阅图1至图4，其余同上述实施例。实施例9，前钻杆11和后钻杆21分别由静夹持器与动夹持器夹紧，需要卸扣时，先由静夹持器和动夹持器分别锁紧前钻杆11和后钻杆21，再启动翻转油缸14翻转动夹持器从而卸开第一扣，然后动カ头芯轴旋转卸开整段丝扣，之后动夹持器锁紧后钻杆21，动カ头芯轴旋转松开芯轴和后钻杆21之间的丝扣，最終使得后钻杆21和水平定向钻机分离。參阅图1至图4，其余同上述实施例。
权利要求
1.一种非开挖水平定向钻机钻杆夹持装置，其特征是它包括动夹持器和静夹持器， 所述动夹持器和静夹持器分别由动力装置、齿轮组和夹持器卡爪构成，沿钻杆径向分布设置3个或3个以上与齿轮组相配合联接的夹持器卡爪，动力装置分别驱动齿轮组。
2.根据权利要求1所述非开挖水平定向钻机钻杆夹持装置，其特征是所述动力装置包括动夹持器液压马达(I)和静夹持器液压马达(23)，动夹持器液压马达(I)和静夹持器液压马达(23)分别采用外六角螺栓固定在动夹持器马达支座(2)和静夹持器马达支座(24)上，动夹持器液压马达(I)和静夹持器液压马达(23)采用定扭矩液压马达。
3.根据权利要求1所述非开挖水平定向钻机钻杆夹持装置，其特征是所述齿轮组包括动夹持器花键套(20)、静夹持器花键套(28)、动夹持器小锥齿轮(3)、静夹持器小锥齿轮(25),动夹持器大锥齿轮(4)、静夹持器大锥齿轮(26)，动夹持器花键套(20)和静夹持器花键套(28 )分别与动夹持器小锥齿轮(3 )和静夹持器小锥齿轮(25 )上部套装，动夹持器小锥齿轮(3 )和静夹持器小锥齿轮(25 )腰部的齿分别与动夹持器大锥齿轮(4 )和静夹持器大锥齿轮(26)啮合。
4.根据权利要求1所述非开挖水平定向钻机钻杆夹持装置，其特征是所述夹持器卡爪它包括动夹持器卡爪(5)和静夹持器卡爪(27)，它分别设有与动夹持器外支撑套(6)和静夹持器外支撑套(9)相配合的凹槽，还分别设置有与动夹持器大锥齿轮(4)和静夹持器大锥齿轮(26 )相配合的螺纹，动夹持器卡爪(5 )和静夹持器卡爪(27 )分别与动夹持器大锥齿轮(4)和静夹持器大锥齿轮(26)啮合。
5.根据权利要求1所述非开挖水平定向钻机钻杆夹持装置，其特征是动夹持器外支撑套(6)面对静夹持器的一端设置有与动夹持器卡爪(5)相配合的卡槽，另一端设置有动夹持器内支撑套(7)，动夹持器外支撑套(6)—侧与油缸翻转杆(16)焊接，油缸翻转杆(16) 连接翻转油缸(14)，翻转油缸(14)在卸扣瞬间对油缸翻转杆(16)的推力与力臂垂直，翻转油缸(14)的下部固定在钻架(22 )上，挡板(19 )焊接在动夹持器外支撑套(6 )的底部，长六角螺栓(17)穿过挡板(19)的孔洞用螺母(18)紧固，弧形支座(15)紧贴在动夹持器外支撑套(6)的底部，弧形支座(15)的圆弧部分穿过挡板(19)与长六角螺栓(17)间的空隙，弧形支座(15 )支撑脚焊接在底板(13 )上，底板(13 )采用螺栓固定在钻架(22 )上。
6.根据权利要求1所述非开挖水平定向钻机钻杆夹持装置，其特征是静夹持器外支撑套(9)面对动夹持器的一端设置有与静夹持器卡爪(27)相配合的卡槽，另一端设置有静夹持器内支撑套(8 )，静夹持器内支撑套(8 )外设置有滚轮机构(10 )，静夹持器外支撑套 (9 )的底部焊接有连接钢板(12)，连接钢板(12)焊接在底板(13 )上。
7.根据权利要求1所述非开挖水平定向钻机钻杆夹持装置，其特征是所述动夹持器外支撑套(6)与动夹持器内支撑套(7)、静夹持器外支撑套(9)与静夹持器内支撑套(8)之间采用内六角螺栓连接。
8.根据权利要求1所述非开挖水平定向钻机钻杆夹持装置，其特征是所述动夹持器外支撑套(6)、动夹持器内支撑套(7)、静夹持器外支撑套(9)、静夹持器内支撑套(8)的圆周面上有分别与动夹持器小锥齿轮(3)和静夹持器小锥齿轮(25)两端相配合的孔。
9.根据权利要求1所述非开挖水平定向钻机钻杆夹持装置，其特征是前钻杆(11)和后钻杆(21)分别由静夹持器与动夹持器夹紧。
全文摘要
一种非开挖水平定向钻机钻杆夹持装置。它主要解决现有的夹持装置钻杆寿命短、能耗大、夹持持续性及卸扣可靠性低，其技术方案要点是它包括动夹持器和静夹持器，所述动夹持器和静夹持器分别由动力装置、齿轮组和夹持器卡爪构成，沿钻杆径向分布设置3个或3个以上与齿轮组相配合联接的夹持器卡爪，动力装置分别驱动齿轮组，卸扣瞬间翻转油缸对动夹持器的推力与力臂垂直，使得翻转力矩达到最大。它主要是用于对非开挖水平定向钻机钻杆的夹持。
文档编号E21B19/16GK103015922SQ201210591090
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月31日 优先权日2012年12月31日
发明者周友行, 陈至欢, 黄建凯, 谢奇, 毛美姣 申请人:湘潭大学, 周友行