钻机双楔形液压卡盘的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种钻机液压卡盘，尤其是一种钻机双楔形液压卡盘，用于钻机夹紧回转器上的钻杆，向钻杆传递转矩，实现钻具的回转运动，包括内缸体、内缸体密封圈、后外缸体、后环套、内缸体-环套用密封环、缓冲垫片、双楔形卡瓦、弹簧组、外缸体连接螺栓组、前环套、前外缸体、前缸体-前环套连接螺钉组及缓冲垫片锁紧螺钉组。钻机双楔形液压卡盘通过液压油压力实现双楔形卡瓦夹紧，弹簧复位力实现双楔形卡瓦松开，本发明结构新颖合理，双楔形液压卡盘采用双楔形卡瓦结构，双向夹紧，夹紧力大，夹紧快速，结构尺寸小，且轴向受力为零；松开钻杆仅靠弹簧复位力松开卡盘；双楔形卡瓦结构油路采用单回路，结构简单，控制简便。
【专利说明】钻机双楔形液压卡盘
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种钻机液压卡盘，尤其是一种钻机双楔形液压卡盘。
【背景技术】
[0002]近年来，随着钻机钻进深度和钻孔孔径的增加，传统卡盘存在的问题逐渐被暴露出来，由于钻机功率增大，卡盘要传递的扭矩也增大，要求夹紧力大，夹紧可靠，现有弹簧式夹紧卡盘结构在频繁的夹紧动作下，弹簧寿命将会大大缩短，造成卡盘寿命短，而且弹簧式夹紧卡盘体积大，因此液压式夹紧方式成为液压卡盘的发展方向。液压卡盘的夹紧力等于系统压力和液压油作用面面积的乘积，仅仅依靠增加系统压力或者增加作用面积不仅增加成本，不但会降低安全性，而且使得动力泵和卡盘空间尺寸大，造成钻机重量和体积庞大。因此，开发夹紧力大，夹紧可靠、快速，体积小的钻机液压卡盘成为液压钻机研发的重要内容。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种钻机双楔形液压卡盘，该钻机双楔形液压卡盘由内缸体、内缸体密封圈、后外缸体、后环套、内缸体-环套用密封环、缓冲垫片、双楔形卡瓦、弹簧组、外缸体连接螺栓组、前环套、前外缸体、前缸体-前环套连接螺钉组及缓冲垫片锁紧螺钉组组成，实现在较小空间条件下，传递较大的转矩和轴向力的目的。钻机双楔形液压卡盘的夹紧和松开是分析通过液压油压力和弹簧弹力的综合作用来实现的。
[0004]有益效果:钻机双楔形液压卡盘结构新颖合理，在夹紧钻杆时两端环套同时通过楔形机构增力夹紧双楔形卡瓦，夹紧力大，夹紧更加可靠，且双楔形卡瓦与钻杆从刚接触到完全夹紧的相对滑动距离和时间都较小，夹紧快速；双楔形卡瓦在同等夹紧力要求下，其径向尺寸更加小；双楔形卡瓦结构采用双楔形可以保证其轴向内力为零，不需要其它零部件来支撑双楔形卡瓦以抵消轴向力。双楔形液压卡盘在夹紧钻杆的是采用单作用油路，结构简单，控制简便；松开时仅需弹簧复位力松开卡盘。液压卡盘采用液压控制，便于与液压钻机液压系统相关执行元件实现联动和远程控制。
[0005]本发明的目的是这样实现的:
卡盘实现夹紧钻杆功能时，外部压力油通过内缸体上油孔组分别进入两个液压支路，第一个液压支路中压力油直接进入内缸体和后外缸体形成的油腔中，推动后外缸体向左移动，同时带动前外缸体和前环套向左移动，前环套通过其楔形面将力作用于双楔形卡瓦，使双楔形卡瓦向下运动，夹紧钻杆；第二个液压支路中压力油经过油孔组进入内缸体和后环套形成的环形油腔中，压力油推动后环套向右移动，后环套通过其楔形面将力作用于双楔形卡瓦上，使双楔形卡瓦向下运动，夹紧钻杆。两个液压支路同时使双楔形卡瓦向下运动，同步夹紧钻杆。双楔形卡瓦向下移动夹紧钻杆时，弹簧组被压缩。
[0006]卡盘松开钻杆时，内缸体上油孔组和油孔组回油，弹簧组由压缩状态复位，推动双楔形卡瓦向上移动，松开钻杆。【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1是钻机双楔形液压卡盘的主视图。
[0008]图2是钻机双楔形液压卡盘的右视图。
[0009]图3是钻机双楔形液压卡盘的B-B剖视图。
[0010]图4是钻机双楔形液压卡盘的C-C剖视图。
[0011]图5是钻机双楔形液压卡盘的E-E剖视图。
[0012]图6是钻机双楔形液压卡盘的卡瓦轴测图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合图1、图2、图3、图4、图5和图6对本发明作进一步说明。
[0014]下面结合附图对本发明作进一步详述:
本发明是由内缸体(I)、内缸体密封圈A (2)、内缸体密封圈B (3)、后外缸体(4)、后环套(5)、内缸体-环套用小密封环(6)、内缸体-环套用大密封环(7)、缓冲垫片(8)、4块双楔形卡瓦(9)、弹簧组(10)、外缸体连接螺栓组(11)、前环套(12)、前外缸体(13)、前缸体-前环套连接螺钉组(14)及缓冲垫片锁紧螺钉组(15)组成。
[0015]内缸体(I)与钻机回转装置主轴或者主轴连接器连接。内缸体密封圈A (2)和内缸体密封圈B (3)用于密封内缸体(I)和后外缸体(4)形成的油腔。内缸体-环套用小密封环(6 )和内缸体-环套用大密封环(7 )用于密封内缸体(I)和后环套(5 )形成的油腔。内缸体(I)、后环套(5)和前环套(12)外表面分别径向均匀分布8个矩形凸条(1-3)、(5-1)、(12-1 )，后外缸体(4)和前外缸体(13)外表面分别径向均匀分布8个矩形槽(4-1 )、( 13-1 )。内缸体(I)和后环套(5)外表面的矩形凸条(1-3)、(5-1)分别嵌入后外缸体(4)内部的矩形槽(4-1)中，前环套(12)外表面的矩形凸条(12-1)嵌入前外缸体(13)内部的矩形槽(13-1)中。后外缸体(4)和前外缸体(13)通过外缸体连接螺栓组(11)固定连接。前外缸体(13)与前环套(12)之间用前缸体-前环套连接螺钉组(14)固定连接。每块双楔形卡瓦(9)整体形状为双楔形，在2个楔形外表面(9-1)上各有一条圆弧状T形凸条(9-2)，凸条(9-2)分别嵌入到后环套(5)与前环套(12)的内部滑槽(12-2)上。在双楔形卡瓦(9)两侧面布置弹簧安装孔组(9-3)，每个弹簧组(10)两端分别固定在相邻的两个双楔形卡瓦(9)侧面的弹簧安装孔组(9-3)中。缓冲垫片(8)分别用2组缓冲垫片锁紧螺钉组(15)固定在后环套
(5)与前环套(12)上，防止后环套(5)和前环套(12)与双楔形卡瓦(9)接触时的冲击力。
[0016]工作过程:
卡盘实现夹紧钻杆功能时，外部压力油通过内缸体上油孔组(1-1)分别进入两个液压支路，第一个液压支路中压力油直接进入内缸体(I)和后外缸体(4)形成的油腔中，推动后外缸体(4)向左移动，同时带动前外缸体(13)和前环套(12)向左移动，前环套(12)通过其楔形面将力作用于双楔形卡瓦(9)，使双楔形卡瓦(9)向下运动，夹紧钻杆；第二个液压支路中压力油经过油孔组(1-2)进入内缸体(I)和后环套(5)形成的环形油腔中，压力油推动后环套(5)向右移动，后环套(5)通过其楔形面将力作用于双楔形卡瓦(9)上，使双楔形卡瓦(9)向下运动，夹紧钻杆。两个液压支路同时使双楔形卡瓦(9)向下运动，同步夹紧钻杆。双楔形卡瓦(9)向下移动夹紧钻杆时，弹簧组(10)被压缩。[0017]卡盘松开钻杆时，内缸体(I)上油孔组(1-1)和油孔组(1-2)回油，弹簧组(10)由压缩状态复位，推动双楔形卡瓦(9)向上移动，松开钻杆。
【权利要求】
1.所述钻机双楔形液压卡盘，其特征在于:它是由内缸体(1)、内缸体密封圈A(2)、内缸体密封圈B (3)、后外缸体(4)、后环套(5)、内缸体-环套用小密封环(6)、内缸体-环套用大密封环(7)、缓冲垫片(8)、4块双楔形卡瓦(9)、弹簧组(10)、外缸体连接螺栓组(11)、前环套(12)、前外缸体(13)、前缸体-前环套连接螺钉组(14)及缓冲垫片锁紧螺钉组(15)组成。
2.根据权利要求1所述的钻机双楔形液压卡盘，其特征在于:内缸体(1)与钻机回转装置主轴或者主轴连接器连接。
3.根据权利要求1所述的钻机双楔形液压卡盘，其特征在于:内缸体密封圈A(2)和内缸体密封圈B (3)用于密封内缸体(1)和后外缸体(4)形成的油腔。
4.根据权利要求1所述的钻机双楔形液压卡盘，其特征在于:内缸体-环套用小密封环(6)和内缸体-环套用大密封环(7)用于密封内缸体(1)和后环套(5)形成的油腔。
5.根据权利要求1所述的钻机双楔形液压卡盘，其特征在于:内缸体(1)、后环套(5)和前环套(12)外表面分别径向均匀分布8个矩形凸条(1-3)、(5-1)、(12-1)，后外缸体(4)和前外缸体(13)内表面分别径向均匀分布8个矩形槽(4-1)、(13-1)，内缸体(1)和后环套(5)外表面的矩形凸条(1-3)、(5-1)分别嵌入后外缸体(4)内部的矩形槽(4-1)中，前环套(12)外表面的矩形凸条(12-1)嵌入前外缸体(13)内部的矩形槽(13-1)中。
6.根据权利要求1所述的钻机双楔形液压卡盘，其特征在于:后外缸体(4)和前外缸体(13)通过外缸体连接螺栓组(11)固定连接。
7.根据权利要求1所述的钻机双楔形液压卡盘，其特征在于:前外缸体(13)与前环套(12)之间用前缸体-前环套连接螺钉组(14)连接固定。
8.根据权利要求1所述的钻机双楔形液压卡盘，其特征在于:每块双楔形卡瓦(9)整体形状为双楔形，在2个楔形外表面(9-1)上各有一条圆弧状T形凸条(9-2)，圆弧状T形凸条(9-2)分别嵌入到后环套(5)与前环套(12)的内部滑槽(12-2)上，可轴向滑动。
9.根据权利要求1所述的钻机双楔形液压卡盘，其特征在于:在双楔形卡瓦(9)两侧面分别布置弹簧安装孔组(9-3)，每个弹簧组(10)两端分别固定在相邻的两个双楔形卡瓦(9)侧面的弹簧安装孔组(9-3)中。
10.根据权利要求1所述的钻机双楔形液压卡盘，其特征在于:缓冲垫片(8)用缓冲垫片锁紧螺钉组(15)固定在后环套(5)与前环套(12)上，缓冲后环套(5)和前环套(12)与双楔形卡瓦(9)接触时的冲击力。
11.根据权利要求1所述的钻机双楔形液压卡盘，其特征在于:卡盘实现夹紧钻杆功能时，外部压力油通过内缸体(1)上油孔组(1-1)分别进入两个液压支路，第一个液压支路中压力油直接进入内缸体(1)和后外缸体(4)形成的油腔中，推动后外缸体(4)向左移动，同时带动前外缸体(13)和前环套(12)向左移动，前环套(12)通过其楔形面将力作用于双楔形卡瓦(9)，使双楔形卡瓦(9)向下运动，夹紧钻杆；第二个液压支路中压力油经过油孔组(1-2)进入内缸体(1)和后环套(5)形成的环形油腔中，压力油推动后环套(5)向右移动，后环套(5)通过其楔形面将力作用于双楔形卡瓦(9)上，使双楔形卡瓦(9)向下运动，夹紧钻杆，两个液压支路同时使双楔形卡瓦(9)向下运动，同步夹紧钻杆。
12.根据权利要求1所述的钻机双楔形液压卡盘，其特征在于:双楔形卡瓦(9)向下移动夹紧钻杆时，弹簧组(10)被压缩。
13.根据权利要求1所述的钻机双楔形液压卡盘，其特征在于:卡盘松开钻杆时，内缸体(1)上油孔组(1-1)和油孔组(1-2)回油，弹簧组(10)由压缩状态复位，推动双楔形卡瓦(9)向上移 动，松开钻杆；其他组成部分按权利要求11所述相反过程运动，使各组成部分还原到初始工作状态。
【文档编号】E21B19/10GK104005721SQ201410255965
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年6月11日 优先权日:2014年6月11日
【发明者】陈光柱, 宋平, 蒋承林, 黄虎, 唐敏, 刘旭辉 申请人:成都理工大学