一种液压伸缩变径卡盘的制作方法

1.本实用新型涉及石油机械技术领域，具体涉及一种液压伸缩变径卡盘。


背景技术：

2.现如今大部分钻机使用的连接钻杆机构中最为常见的就是吊卡式顶驱。吊卡式顶驱可以用吊卡连接钻杆，但吊卡无法为顶驱提供足够大的扭矩，所以在吊装钻杆与孔内钻杆连接旋扣时，需要使用旋扣器来提供足够大的扭矩拧紧钻杆。现有的旋扣器需要人工对夹持卡瓦进行频繁装卸动作，并且在实际施工过程中，通常需要两人配合频繁操作，不仅容易造成钻杆间的相对位移，还容易对钻杆连接螺纹产生推或拉力损失。
3.为此，中国发明专利cn104594831a提供了一种岩心钻机一体式夹持、拧卸钻杆装置，设有上夹持器，上夹持器包括上夹持器壳体,在上夹持器壳体内设有芯管，在芯管的下方设有下夹持器，下夹持器包括底座，在底座的内部设有滚轮卡瓦组件，在下夹持器的底座外设有液压油缸；在底座的顶部向上设有外套在芯管下部的套管，在下夹持器与上夹持器之间的芯管外设有钻杆螺距调节装置。该方案，通过下夹持器内的滚轮卡瓦组件，实现钻杆的自动夹紧。
4.但是上述方案中存在以下缺点：
5.(1)结构复杂，下卡瓦通过滚轮卡瓦组件设置在底座内，增加了生产、组装和维护成本；
6.(2)管芯和套管之间通过螺纹连接，在进行自动夹紧、拧卸扣作业时，上下卡瓦仅能带动钻杆在一个螺距长度距离内转动，在钻杆转动达到一个螺距长度距离后，需要对上、下卡瓦及液压马达重新进行泄压和加压操作，作业步骤繁琐复杂，降低了施工效率，并且随使用时间的延长，管芯和套管之间磨损严重，影响其正常使用。
7.有鉴于此，急需对现有的液压伸缩变径卡盘的结构进行改进，简化其结构、降低其成本，提高施工效率。


技术实现要素：

8.本实用新型所要解决的技术问题是现有液压伸缩变径卡盘的结构复杂、生产和维护成本高、使用不方便、影响施工效率的问题。
9.为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：
10.一种液压伸缩变径卡盘，包括上下设置的上固定座和下固定座以及转动设置在所述上固定座和所述下固定座间的卡盘组件，所述卡盘组件通过转动连接组件设置在所述上固定座和所述下固定座上，所述卡盘组件包括：
11.卡盘轴，其上端向上穿出所述上固定座设置；所述卡盘轴内设有钻杆通道，所述钻杆通道的侧面上设有沿其轴向设置的多个卡瓦滑槽；
12.卡瓦座，设置在所述下固定座内，所述卡瓦座内设有卡瓦滑道，所述卡瓦滑道的侧面设置为上大下小的锥面，所述卡盘轴设置在所述卡瓦滑道内；
13.多个卡瓦块，设置在多个所述卡瓦滑槽内，每个所述卡瓦块包括一个与所述锥面相适配的滑动面和一个沿所述钻杆通道的轴向设置的夹紧面，所述卡瓦块在所述卡瓦滑槽内沿所述锥面上下滑动设置；
14.变径驱动组件，设置在所述上固定座和所述下固定座之间，用于驱动所述卡瓦块沿所述卡瓦座上下滑动设置。
15.在上述方案中，优选的，所述卡盘轴的顶面上设有连接法兰。
16.在上述方案中，优选的，所述变径驱动组件包括：
17.驱动油缸，其上端和下端分别与所述上固定座和所述下固定座铰接；
18.卡瓦连杆，其下端与所述卡瓦块铰接；
19.卡瓦连杆支撑座，设置在所述上固定座上，所述卡瓦连杆的上端与所述卡瓦连杆支撑座铰接。
20.在上述方案中，优选的，所述转动连接组件包括：
21.上轴承座，设置在所述上固定座上，所述上轴承座与所述上固定座之间设有上轴承；
22.下轴承座，设置在所述下固定座上，所述下轴承座与所述下固定座之间设有下轴承；
23.所述上轴承座和所述下轴承座与所述卡盘组件连接。
24.在上述方案中，优选的，所述卡瓦连杆支撑座安装固定在所述上轴承座上；所述上轴承座内设有上卡盘轴通道，所述卡盘轴设置在所述上卡盘轴通道内。
25.在上述方案中，优选的，所述下轴承座内设有下卡盘轴通道，所述卡盘轴和所述卡瓦座设置在所述下卡盘轴通道内。
26.在上述方案中，优选的，所述卡盘轴的底面上还设有端盖。
27.在上述方案中，优选的，所述上固定座和所述下固定座的侧面上分别设有上连接耳和下连接耳，所述驱动油缸的上端和下端分别与所述上连接耳和所述下连接耳铰接。
28.与现有技术相比，本实用新型提供的液压伸缩变径卡盘,卡盘组件通过转动连接组件在上、下固定座内转动设置，通过变径驱动组件驱动卡瓦块沿卡瓦座上下滑动快速夹紧钻杆，为钻杆提供悬扣扭矩，无需使用旋扣器，提高了施工效率。卡盘组件在上、下固定座内转动设置，拧、卸钻作业时不受螺距长度距离限制，结构简单，操作方便，降低了作业时卡盘的磨损，延长了其使用寿命。
附图说明
29.图1为本实用新型中液压伸缩变径卡盘的结构示意图；
30.图2为本实用新型中液压伸缩变径卡盘的运动示意图；
31.图3为本实用新型中液压伸缩变径卡盘的工作示意图。
32.其中，图1至图3中各部件名称与附图标记之间的对应关系如下：
33.上固定座1，下固定座2，卡盘轴3，卡瓦座4，卡瓦块5，驱动油缸6，卡瓦连杆7，卡瓦连杆支撑座8，
34.上连接耳11，
35.下连接耳21，
36.钻杆通道31，卡瓦滑槽32，连接法兰33，端盖34，
37.滑动面51，夹紧面52，
38.上轴承座91，下轴承座92，上轴承93，下轴承94，上卡盘轴通道95，下卡盘轴通道96。
具体实施方式
39.本实用新型提供了一种液压伸缩变径卡盘，通过卡瓦沿卡瓦座上下滑动夹紧钻杆，并通过转动设置在上、下固定座内的卡盘组件实现拧/卸钻作业，简化了卡盘结构和操作步骤，提高了作业效率。下面结合说明书附图和具体实施方式对本实用新型做出详细说明。
40.如图1、图2和图3所示，本实用新型提供的液压伸缩变径卡盘，包括上下设置的上固定座1和下固定座2以及卡盘组件，卡盘组件通过转动连接组件转动设置在上固定座1和下固定座2间的卡盘组件，卡盘组件包括卡盘轴3、卡瓦座4、卡瓦块5和变径驱动组件以及转动连接组件。
41.卡盘轴3的上端向上穿出上固定座1设置。卡盘轴3内设有钻杆通道31，钻杆通道31的侧面上设有沿其轴向设置的多个卡瓦滑槽32。卡盘轴3的顶面上设有连接法兰33，方便液压伸缩变径卡盘与钻机快速连接。
42.卡瓦座4设置在下固定座2内，卡瓦座4内设有卡瓦滑道，卡瓦滑道的侧面设置为上大下小的锥面，卡盘轴3设置在卡瓦滑道内，卡盘轴3的下端贯穿卡瓦座4设置。
43.多个卡瓦块5分别设置在多个卡瓦滑槽32内，每个卡瓦块5包括一个与锥面相适配的滑动面51和一个沿钻杆通道31的轴向设置的夹紧面52，卡瓦块5在卡瓦滑槽32内沿锥面上下滑动设置，随卡瓦块5的滑动，多个夹紧面52可夹紧钻杆。
44.变径驱动组件设置在上固定座1和下固定座2之间，用于驱动卡瓦块5沿卡瓦座4上下滑动设置。变径驱动组件包括驱动油缸6、卡瓦连杆7和卡瓦连杆支撑座8，驱动油缸6的上端和下端分别与上固定座1和下固定座2铰接，用于改变上、下固定座间的间距。卡瓦连杆支撑座8设置在上固定座1上，卡瓦连杆7的上端与卡瓦连杆支撑座8铰接，卡瓦连杆7的下端与卡瓦块5铰接，通过卡瓦连杆7带动卡瓦块5上下移动。
45.转动连接组件包括上轴承座91和下轴承座92，上轴承座91和下轴承座92分别设置在上固定座1和下固定座2上，上轴承座91与上固定座1之间、下轴承座92与下固定座2之间分别设有上轴承93和下轴承94，卡盘组件与上轴承座91和下轴承座92连接，在上固定座1和下固定座2上转动设置。
46.在本实用新型的一个实施例中，上轴承座91上设有上卡盘轴通道95，卡瓦连杆支撑座8与上轴承座91固定，卡盘轴3的上端设置在上卡盘轴通道95内，并向上穿出上固定座1设置。
47.在本实用新型的另一个实施例中，下轴承座92上设有下卡盘轴通道96，卡盘轴3的下端、卡瓦座4设置在下卡盘轴通道96内，卡盘轴3的底面上还设有端盖34，端盖34通过螺栓与卡盘轴3、卡瓦座4和下轴承座92固定连接，
48.在本实用新型的另一个实施例中，上固定座1和下固定座2的侧面上分别设有上连接耳11和下连接耳21，驱动油缸6的上端和下端分别与上连接耳11和下连接耳21铰接，使驱
动油缸6竖直设置，方便驱动油缸6的安装，同时降低驱动油缸6的成本。
49.本实用新型的工作过程如下：
50.准备：确认卡盘为使用初始状态，在初始状态下，驱动油缸6为伸出状态。
51.第一步：根据需要夹持的钻杆的直径选定并安装卡瓦块5，将卡瓦块5安装在卡瓦滑槽32内。
52.第二步：将钻杆由下向上放入卡盘中，并将钻杆头部提至卡盘轴3的顶部，以确保卡瓦块5的夹持部位为钻杆较细部分。
53.第三步：钻杆到位后，操作驱动油缸6缩回，此时，驱动油缸6带动上固定座1及卡瓦连杆支撑座8向下运动，其运动路径如图3中箭头a所示；
54.卡瓦连杆7推动卡瓦块5沿卡瓦座4内的卡瓦滑道做斜向下运动，卡瓦块5的运动路径如图3中箭头b所示；
55.随着卡瓦块5的运动，卡盘组件发生如箭头c、箭头d所示的相对运动，使得卡瓦块5的夹紧面52夹持住钻杆，并受卡瓦座4的挤压产生一定的扭矩。
56.第四步：卡瓦块5夹持住钻杆后，通过钻机可进行拧、卸钻工作。
57.本实用新型提供的液压伸缩变径卡盘，既可以快速夹紧钻杆，同时能够提供足够大的旋扣扭矩，动力头配置卡盘后直接夹紧钻杆进行旋扣或提钻操作，省去使用旋扣器环节，省时省力。
58.与现有技术相比，本实用新型提供的液压伸缩变径卡盘，卡盘组件与上固定座和下固定座通过转动连接组件转动连接，卡盘组件可在上、下固定座内自由转动，而不受螺距长度距离限制，简化了拧/卸钻的步骤，大大提高了拧/卸钻作业的效率。通过更换相应尺寸的卡瓦，可适用于不同规格的钻杆，扩大了卡盘的适用范围，
59.在本实用新型中，转动连接组件为设置在上、下固定座上的上、下轴承座和上、下轴承，降低了卡盘组件与上、下固定座发生转动时的摩擦力大小，降低了液压伸缩变径卡盘的磨损，延长其使用寿命。
60.本实用新型并不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本实用新型的启示下做出的结构变化，凡是与本实用新型具有相同或相近的技术方案，均落入本实用新型的保护范围之内。