[发明专利]一种煤矿钻机通用卡盘

说明书

技术领域

本发明涉及煤矿用钻机设备技术领域，特别涉及一种煤矿钻机通用卡盘。

 

背景技术

煤矿钻机，是煤矿用于钻探采煤的设备，一般针对普通煤层时，采用圆钻杆钻孔。而随着煤矿开采的要求，对松软煤层钻孔要求越来越高，能有效解决松软煤层钻孔则需要采用宽叶片浅螺旋钻杆或三棱钻杆等特殊钻杆。这些特殊钻杆最大的特征是非圆形表面形状，因此现有煤矿钻机卡盘不能直接夹持异形钻杆。钻机在使用异形钻杆时，一般采用普通卡盘夹持圆钻杆作为主动钻杆，以主动钻杆连接异形钻杆并将钻机的扭矩及推拉力传递给异形钻杆的方式进行钻进。拆卸钻杆时，采用人力手动拆卸的方式，钻进效率低，钻孔辅助时间长，工人操作危险性大。

 

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是：提供一种煤矿钻机通用卡盘，该装置能够方便地实现对各种钻杆的夹持和快速装卸。

为了解决上述技术问题，本发明中采用了如下的技术方案：

一种煤矿钻机通用卡盘，其特点在于，包括前端盖、后端盖和固定于两者之间的整体呈筒形的壳体，壳体内设置有可轴向滑动的整体呈筒形的卡瓦套，卡瓦套内沿周向均布设置有三个可沿径向滑动的卡瓦，卡瓦面对卡瓦套的一侧截面呈圆弧形且可滑动地配合在卡瓦套内腔的圆弧面安装槽内，卡瓦套和卡瓦的配合面为一圆锥面（此处所述圆锥面仅指圆锥面的一个部分而非一个完整的圆锥面），所述卡瓦的内侧面为内凹的弧形面，所述弧形面的弧形能够将三棱钻杆的一条整边包裹于其内，所述卡瓦的长度大于或等于宽叶片浅螺旋钻杆表面螺旋叶片两倍螺距，所述前端盖和后端盖上面对卡瓦的一侧安装有传扭盘，所述卡瓦的两端设置有矩形凸肩，所述传扭盘上对应矩形凸肩设置有矩形凹槽，矩形凸肩与矩形凹槽之间配合形成牙嵌结构，用于对卡瓦径向进行限位及轴向进行定位并传递扭矩，所述传扭盘与前端盖和后端盖用传扭销连接，所述壳体和卡瓦套之间形成夹紧油缸，夹紧油缸内设置有用于对壳体和卡瓦套之间的配合面进行密封的密封圈，所述壳体上还设置有液压油通道，液压油通道一端连通至壳体外侧的液压入口，液压油通道另一端连通到所述夹紧油缸，所述卡瓦之间还设置有弹力复位机构，所述夹紧油缸注入油液后能够推动卡瓦套沿轴向移动进而推动卡瓦沿径向移动，所述复位弹簧用于在卡盘回油后顶开卡瓦并使夹紧油缸复位。其中，所述卡瓦套既能与壳体形成夹紧油缸又能与卡瓦斜面配合形成斜面增力机构，其卡瓦套与卡瓦配合面为圆锥面。

其中作为优化，所述弹力复位机构包括位于横向设置于卡瓦之间的弹簧安装腔室之内的复位弹簧，复位弹簧为两端与相邻卡瓦相抵接的螺旋形弹簧。所述弹力复位机构可以在使用时顶开卡瓦并使卡瓦套复位。同时，卡瓦较宽，能形成对钻杆很好的包裹，无论三棱钻杆在卡瓦内的位置如何，都能形成很好的夹持。

本技术方案中还包括连接盘，所述连接盘通过自身的螺纹与主轴螺纹连接，并通过螺栓与卡盘后端盖连接。

本发明中利用卡瓦套及卡瓦的斜面配合结构实现力的转换，获得对钻杆的夹紧力，并且在卡瓦套内设置有圆锥面，卡瓦安装于卡瓦套的圆锥面内，卡瓦与卡瓦套配合的圆锥面应以图1中A面重合时的圆锥面为准。这样，在卡瓦松开过程中卡瓦及卡瓦套上任意截面上卡瓦的圆弧小于卡瓦套的圆弧，卡瓦才能运动灵活，不会卡阻。

另外，本发明采用了一种特殊结构的卡瓦，不仅可以实现对普通圆钻杆的夹持而且可以实现对宽叶片浅螺旋钻杆及三棱钻杆等特殊形状钻杆的夹持。

本装置在壳体与卡瓦套形成夹紧油缸（即一个液压腔的结构），卡瓦套与卡瓦形成了斜面增力机构，通过夹紧油缸获得夹紧力，前、后端盖与前后传扭盘之间通过圆柱销传递钻机的扭矩，而前后穿扭盘与卡瓦之间设计的牙嵌可以用于传递钻机的扭矩；当夹紧油缸进油时，卡瓦套沿轴向运动，斜面推动卡瓦径向运动，卡瓦压缩复位弹簧并夹紧其内的钻杆；当夹紧油缸回油时，复位弹簧推动卡瓦径向向外运动，卡瓦松开钻杆，同时卡瓦斜面推动卡瓦套复位；这样，只需对油液液压进行控制，即可方便快捷地实现对各种钻杆的安装和拆卸，非常方便快捷，自动化程度大大提高。

同时，当夹持三棱钻杆时，由于钻杆为三棱形截面及三段圆弧组成，会使部分卡瓦悬空，卡瓦受到不平衡的作用力，因此，设置在卡瓦套上的圆锥面以及经过结构优化后的前后牙嵌会对卡瓦产生约束作用，防止卡瓦在圆周方向上倾斜，损坏卡瓦；进而实现对三棱钻杆的稳定夹持。