一种岩心钻机液压卡盘的制作方法
【专利摘要】一种岩心钻机液压卡盘，包括套装在钻机芯轴上的卡瓦座，在卡瓦座的上部设有夹持钻杆的卡瓦组件，在卡瓦组件的底部与卡瓦座的底端台阶之间安装有碟形弹簧，在卡瓦组件外套装有卡盘油缸；所述活塞与卡盘油缸的缸体之间设有液压油封闭腔，在液压油封闭腔的上方设有轴用Y型密封圈，在液压油封闭腔的下方设有孔用Y型密封圈。本实用新型利用分布在卡瓦座上的卡瓦以及设置在卡瓦上的卡瓦合金，增大了夹持面积以及作用于钻杆的摩擦力和摩擦力力矩，从而增大了夹持钻杆的提升能力；利用设置在在液压油封闭腔上方的轴用Y型密封圈和设置在液压油封闭腔下方的孔用Y型密封圈，使得密封更加可靠、稳定，保证了密封圈的受力均匀，延长了其使用寿命。
【专利说明】一种岩心钻机液压卡盘
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种地质钻孔设备，特别是一种岩心钻机液压卡盘。
【背景技术】
[0002]液压卡盘是地质勘探岩心钻机的一个独立重要部件，其主要功能是夹紧机上钻杆，传递转矩和轴向力，而其现有夹紧部件主要以大蝶簧三点夹持液压卡盘为主，随着近年来钻机勘探深度的不断加大，部分中深孔岩心钻机对液压卡盘夹持钻杆、提升钻具能力的要求越来越高，而在设计中完全靠增加蝶形弹簧的厚度，用以增大弹性力来满足液压卡盘夹紧力的要求已不太现实，况且蝶形弹簧的厚度过厚会使制造难度和成本讯速上升，同时在系统额定压力未变时，平衡蝶簧弹力的增力将使油缸缸径不断增大，随之卡盘外形尺寸的曾大也将直接影响旋转体的稳定性。
【发明内容】
[0003]本实用新型要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出一种结构简单、拆卸方便，可提高加持能力的岩心钻机液压卡盘。
[0004]本实用新型要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的，一种岩心钻机液压卡盘，包括套装在钻机芯轴上的卡瓦座，在卡瓦座的上部设有夹持钻杆的卡瓦组件，在卡瓦组件的底部与卡瓦座的底端台阶之间安装有碟形弹簧，在卡瓦组件外套装有卡盘油缸，卡盘油缸包括与液压卡盘罩壳固定的缸体和沿缸体内壁上下滑动的活塞，活塞与卡瓦组件之间安装有推力球轴承，其特点是:所述卡瓦组件包括周向均匀分布在卡瓦座上的5个卡瓦和套装在卡瓦外的卡圈，卡瓦外侧面与卡圈相接且接触面与轴线倾斜设置形成上宽下窄的锥面，锥面与水平面之间形成的夹角为75° -85°，所述卡瓦内侧面设置为与芯轴外圆面配合的内弧面，在内弧面上设有两组竖向设置的卡瓦合金，同一卡瓦内弧面上两组卡瓦合金的中心线与芯轴中心线的所成夹角为20° -28° ;所述活塞与卡盘油缸的缸体之间设有液压油封闭腔，在液压油封闭腔的上方活塞与卡盘油缸的缸体之间设有轴用Y型密封圈，轴用Y型密封圈的上方活塞与卡盘油缸的缸体之间设有减小摩擦阻力用的上支撑环，在液压油封闭腔的下方活塞与卡盘油缸的缸体之间设有孔用Y型密封圈，孔用Y型密封圈的下方活塞与卡盘油缸的缸体之间设有减小摩擦阻力用的下支撑环。
[0005]本实用新型要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，在卡盘油缸上设有与液压油封闭腔相通的注油嘴。
[0006]与现有技术相比，本实用新型利用周向均匀分布在卡瓦座上的5个卡瓦以及设置在卡瓦内弧面上的两组卡瓦合金，增大了夹持面积以及作用于钻杆的摩擦力和摩擦力力矩，从而增大了夹持钻杆的提升能力；利用设置在在液压油封闭腔上方的轴用Y型密封圈和设置在液压油封闭腔下方的孔用Y型密封圈，使得密封更加可靠、稳定，保证了密封圈的受力均匀，延长了其使用寿命。本实用新型结构简单、设计合理、拆装方便，提高了夹持钻杆的能力，增强了钻机的性能。【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1为本实用新型的结构示意图；
[0008]图2为图1的A-A向示意图。
【具体实施方式】
[0009]一种岩心钻机液压卡盘，包括套装在钻机芯轴上的卡瓦座I，在卡瓦座I的上部设有夹持钻杆的卡瓦组件，在卡瓦组件的底部与卡瓦座I的底端台阶之间安装有碟形弹簧4，在卡瓦组件外套装有卡盘油缸，卡盘油缸包括与液压卡盘罩壳8固定的缸体2和沿缸体内壁上下滑动的活塞3，活塞3与卡瓦组件之间安装有推力球轴承5，所述卡瓦组件包括周向均勻分布在卡瓦座I上的5个卡瓦7和套装在卡瓦7外的卡圈6,卡瓦7外侧面与卡圈6相接且接触面与轴线倾斜设置形成上宽下窄的锥面，锥面与水平面之间形成的夹角为75° -85°，所述卡瓦内侧面设置为与芯轴外圆面配合的内弧面，在内弧面上设有两组竖向设置的卡瓦合金13，同一卡瓦内弧面上两组卡瓦合金13的中心线与芯轴中心线的所成夹角为20° -28° ;所述活塞3与卡盘油缸的缸体2之间设有液压油封闭腔，在液压油封闭腔的上方活塞与卡盘油缸的缸体之间设有轴用Y型密封圈10，轴用Y型密封圈10的上方活塞与卡盘油缸的缸体之间设有减小摩擦阻力用的上支撑环9，在液压油封闭腔的下方活塞与卡盘油缸的缸体之间设有孔用Y型密封圈11，孔用Y型密封圈11的下方活塞与卡盘油缸的缸体之间设有减小摩擦阻力用的下支撑环12。卡盘油缸上设有与液压油封闭腔相通的注油嘴。所述卡盘油缸的缸体2材质为45锻件，毛坯退火，粗加工后调质处理，半精、精加工成形，二台阶缸径同轴度误差不大于Φ0.05mm,圆柱度小于0.0lmm ;所述活塞3材质为45锻件，毛坯退火，粗加工后调质，半精、精加工成形，两台阶外圆同轴度误差不大于Φ0.03_，活塞外圆表面镀硬铬并精磨，磨后圆柱度小于0.0lmm ;所述卡瓦座I材质为35CrMo锻件，粗加工后调质，半精、精加工成形，加工五槽时(可考虑增加热定形工序)，应控制槽端部缩口变形；所述卡圈6为五槽卡圈，五槽卡圈为45锻件毛还,粗加工后调质处理,分粗、精加工成形，五处斜面槽对基准中心的尺寸应一致,槽宽对基准中心的对称度不大于0.08mm ;所述蝶形弹簧4材质为60Si2MnA。
[0010]所述卡瓦7数设置为五个，使得水平支撑卡瓦的卡瓦座需重新设计，卡瓦槽按圆周五等分，考虑零件外圆直径、强度等因素及卡瓦装拆的方便，槽宽略为减小，但并不影响所装卡瓦夹持钻杆面积的总体增大，而夹持面积的增大意味着夹持能力将提升。卡圈作为卡瓦水平移动的作用件，当卡圈下移时，五卡瓦同时向外运动，当碟形弹簧复位推动卡圈上移时，卡瓦同时向心收缩。考虑到活塞上下移动时的导向及减小与卡盘油缸的缸体间产生的摩擦阻力，特增加耐磨、滑动性均好的材质聚四氟乙烯为上下支撑环，工作时支撑环与活塞外圆和油缸内孔接触，一是导向性能好，二是活塞移动时摩擦阻力小，同时密封件受力均匀，使用寿命长，对该卡盘而言，密封件的稳定、可靠是性能提升的必要保证。
[0011]本实用新型的主要功能动作是:液压松开，碟形弹簧夹紧。在工作时的松开原理是:液压油进入液压油封闭腔，随着压力的升高，向下的作用力克服碟形弹簧弹力推动活塞并带动推力球轴承、卡圈一起向下移动，此时碟形弹簧被压缩，卡圈在向下移动的同时带动卡瓦作离开圆心的水平运动，从而达到松开钻杆的目的；夹紧钻杆的原理是:操作换向阀将液控单向阀打开，液压油封闭腔的油液经油管、液控单向阀和换向阀与油箱相通，此时液压油封闭腔卸荷，压力为零，碟形弹簧则在弹性力的作用下，自动复位，并推动卡圈与活塞向上移动，带动卡瓦作向心收缩的水平运动，从而达到夹紧钻杆的目的。
【权利要求】
1.一种岩心钻机液压卡盘，包括套装在钻机芯轴上的卡瓦座，在卡瓦座的上部设有夹持钻杆的卡瓦组件，在卡瓦组件的底部与卡瓦座的底端台阶之间安装有碟形弹簧，在卡瓦组件外套装有卡盘油缸，卡盘油缸包括与液压卡盘罩壳固定的缸体和沿缸体内壁上下滑动的活塞，活塞与卡瓦组件之间安装有推力球轴承，其特征在于:所述卡瓦组件包括周向均匀分布在卡瓦座上的5个卡瓦和套装在卡瓦外的卡圈，卡瓦外侧面与卡圈相接且接触面与轴线倾斜设置形成上宽下窄的锥面，锥面与水平面之间形成的夹角为75° -85°，所述卡瓦内侧面设置为与芯轴外圆面配合的内弧面，在内弧面上设有两组竖向设置的卡瓦合金，同一卡瓦内弧面上两组卡瓦合金的中心线与芯轴中心线的所成夹角为20° -28° ;所述活塞与卡盘油缸的缸体之间设有液压油封闭腔，在液压油封闭腔的上方活塞与卡盘油缸的缸体之间设有轴用Y型密封圈，轴用Y型密封圈的上方活塞与卡盘油缸的缸体之间设有减小摩擦阻力用的上支撑环，在液压油封闭腔的下方活塞与卡盘油缸的缸体之间设有孔用Y型密封圈，孔用Y型密封圈的下方活塞与卡盘油缸的缸体之间设有减小摩擦阻力用的下支撑环。
2.根据权利要求1所述的岩心钻机液压卡盘，其特征在于:在卡盘油缸上设有与液压油封闭腔相通的注油嘴。
【文档编号】E21B19/10GK203702032SQ201420088063
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年2月28日 优先权日:2014年2月28日
【发明者】周亚军 申请人:连云港黄海机械股份有限公司