[发明专利]水平定向钻机组合式卡瓦机构

说明书

技术领域

本发明专利主要属于工程机械技术领域，尤其涉及水平定向钻机组合式卡瓦 机构。

背景技术

水平定向钻进技术是将石油工业的定向钻进技术和传统的管线施工方法结 合在一起，在不开挖地表面的条件下铺设多种地下公用设施(管道、电缆等)的一 项施工技术，具有施工速度快、施工精度高、成本低等优点。在具体施工过程中， 主要利用钻杆具有挠度这一特点使其在一定曲率半径范围内绕开障碍物，并通过 不断连接钻杆进而实现定向钻进。

在定向钻进连接钻杆的过程中，卡瓦齿作为直接和钻杆表面相接触的部件， 其效率高低在很大程度上影响着施工效率。实际工作中钻杆“打滑”、钻杆表面 被“咬伤”、“划伤”等问题时有发生，且由于水平定向钻机每次施工时钻杆入土 角度的不同和所选用的钻杆有一定的挠度，上述问题会进一步造成钻杆中心与夹 持中心不对中，从而降低钻机使用性能和缩短钻杆使用寿命。组合式卡瓦机构在 国内外应用最为广泛，其特点为卡瓦条安装在卡瓦体的槽内，依靠挡板提供固定 作用，但其齿尖较尖锐，故在实际工作中较易对杆件表面造成伤害，同时由于其 卡瓦齿较小，易在工作中发生磨损、崩齿等问题从而降低对钻杆的夹持力。因此， 为满足实际工程要求，组合式卡瓦机构需要进一步进行改进，使其既能够防滑又 能够保证杆件表面不易受损。

发明内容

本发明专利为改进现有卡瓦机构中存在的缺陷，设计了一种水平定向钻机组 合式卡瓦机构。该机构结构合理，使用便捷，利用合金颗粒将卡瓦齿制成带十字 形沟槽的半球形结构并优化其分布、大小、数量和间距，从而减少工作中卡瓦齿 自身磨损崩断等问题的发生和对钻杆的损伤，同时增大卡瓦齿与钻杆表面的摩擦 系数，提高夹持力防止钻杆打滑。

本发明专利所采用的技术方案是：一种水平定向钻机组合式卡瓦机构，包括 卡瓦体、卡瓦条及挡板；采用合金颗粒将卡瓦条上的卡瓦齿由齿状结构制成半球 形结构，提高卡瓦齿与钻杆表面间的摩擦系数，使卡瓦齿与钻杆的接触由嵌入式 变为接触式，减少对钻杆的伤害；半球形结构卡瓦齿上由两条相同的竖直沟槽沿 卡瓦齿的半球形表面相互相交构成十字形构造，将半球形结构卡瓦齿实体部分平 分为四个部分，增大钻杆表面受到的比压。卡瓦齿上的沟槽的宽度为 0.05～0.1cm，槽深为0.05～0.07cm；半球形结构卡瓦齿呈矩阵形式分布于卡瓦条 弧面上，可保证钻杆受到的夹持力大小均匀；半球形结构卡瓦齿的半径为 0.25～0.3cm，在卡瓦齿弧面上的相邻距离为0.5～0.7cm，在以上设计范围内，可 保证卡瓦齿具有足够的耐用性和效率，克服半球形结构卡瓦齿与钻杆间因接触式 关系而带来的扭矩不足的缺点，同时钻杆侧面受卡瓦齿作用产生的应力可达到较 好的分布，减少对钻杆的伤害。通过各因素如齿形结构、材料、卡瓦齿大小、间 距和数量间的相互配合，可以克服不同设计要素带来的相应缺陷并大大突出其优 势点。本发明专利整体结构合理，使用便捷，既能保证卡瓦齿的耐用性，又能减 少对钻杆的损伤，达到防滑和保护的双重作用。

与现有技术相比，本发明专利的有益效果是：本发明专利采用组合式设计， 结构合理，使用便捷，将卡瓦齿设计为带十字形沟槽的半球形结构并优化其分布、 大小、间距和数量，同时将卡瓦齿材料改成合金颗粒，可减少工作中卡瓦齿自身 磨损崩断等问题的发生，同时提高其耐用性和夹持效果，达到防滑和保护的双重 作用，从而避免因卡瓦齿问题而频繁更换卡瓦条，造成的时间和人力浪费的问题， 提高工作效率，减少工程成本。

附图说明

图1是本发明专利的半边结构示意图；

图2是卡瓦条弧面的平面展开示意图；

图3是单个卡瓦齿表面示意图。

为了使本发明专利的内容更容易被理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本 发明专利作进一步详细的说明。

具体实施方式