具双向位置补偿功能的钻杆夹紧扶正装置及钻进扶正方法制造方法及图纸

一种具双向位置补偿功能的钻杆夹紧扶正装置及钻进扶正方法，该装置包括主支撑体、夹紧组件、轴向位置补偿组件和扶正组件，所述夹紧组件可拆卸的设置于主支撑体内，所述扶正组件位于所述主支撑体的一外侧以进行扶正操作，所述轴向位置补偿组件位于所述主支撑体的两外侧以进行轴向位置的补偿，所述夹紧组件包含驱动机构、卡紧机构和补偿机构以进行横向的补偿；由此，本发明专利技术通过很小的体积和质量即可提供较大的力，并且夹紧力更加稳定，采用封闭式结构，防止煤渣、岩土等进入夹持器内部，造成卡滞和夹紧力不足的现象，受力条件好，强度高，在施工上仰孔、下斜孔和水平孔时均能防止钻杆伤扣现象，同时能够保证钻杆横向位置对中，防止钻杆磨损。

【技术实现步骤摘要】
具双向位置补偿功能的钻杆夹紧扶正装置及钻进扶正方法
本专利技术涉及钻探装备的
，尤其涉及一种具双向位置补偿功能的钻杆夹紧扶正装置及钻进扶正方法。
技术介绍
钻孔施工过程中，上卸钻杆是一个重要的环节，每一次的上卸钻杆都需要一次拧卸钻杆的工序，而拧卸钻杆首先要保证钻杆的有效夹紧，并且正常钻进过程中由于钻杆会出现大幅的摆动，一般需要额外安装扶正装置减小钻机机身的振动，并需要轴向和横向的位置补偿装置减小由于钻杆摆动导致的偏置、不对中对钻杆的磨损，本专利技术涉及一种集夹紧、扶正和位置补偿功能为一体的装置。通过检索现有的相关专利，发现目前钻孔施工过程中，普遍采用的钻杆夹持器大多为开放、碟簧夹紧式夹持器，并存在如下问题：为了提供足够的位移和夹紧力，需要多片大直径的碟簧，导致夹持器的结构尺寸和重量较大，搬运安装困难，且随着使用时间的延长弹簧的磨损加剧，循环寿命降低，弹力减弱；卡瓦受力面比较薄弱，施工上仰孔、下斜孔时需要更换卡瓦的安装方向；拧卸钻杆时夹持器沿钻杆轴向不具有位置补偿功能，导钻杆丝扣受力，磨损严重；不具备扶正的功能，需要额外安装扶正装置，且装配误差会导致两者很难对中，加剧钻杆的磨损；不具备横向位置补偿功能，钻进过程中会使钻杆夹持、扶正机构左右大幅摆动，出现严重不对中，加剧钻杆磨损；采用开放式的形式，夹持器外露，经常出现煤块、矸石、岩土塞入夹持器内部，导致夹紧卡滞或夹紧力不足。在现有技术中，如一种自动钻机用带浮动功能钻杆夹持器(申请号201420121544.9)，在说明书中提到“位于下面的钻杆可依靠自身的重量带动钻杆夹持机构一同沿着钻杆的轴线向下移动,使得两根钻杆连接丝扣的卸扣过程更加容易”，并结合该专利的申请书内容和附图可知该类型的夹持器只在施工上仰孔时具备浮动功能，而在施工下斜孔和水平孔时无法浮动，并且其浮动相关组件置于主支撑体内部，在卸扣过程中“钻杆夹持机构”会顶在“侧板”上无法实现浮动。而本专利技术设计的轴向位置补偿组件置于主支撑体外部不存在上诉问题，并且本专利技术的轴向位置补偿组件能够实现上仰孔、下斜孔和水平孔的轴向位置浮动，另外本专利技术采用的阶梯轴形式的补偿导柱，通过控制阶梯轴的长度控制轴向补偿弹簧的压缩量进而控制轴向位置补偿的大小，本专利与上述专利的原理有本质提升。在另一篇专利(名称为：矿用全液压钻机联动液压夹持器，申请号200810232807.2)中，采用的是常见的夹持器结构，采用碟簧夹紧，结构尺寸和重量较大，寿命低，易磨损，其浮动功能只是“采用限位销钉保证夹持器本体不致滑出导轨”，钻进过程中仍会存在较大摆动，并且不具备扶正功能，其卡瓦采用燕尾槽结构，拆卸困难，无法承受施工上仰孔和下斜孔时钻杆的重量，而本专利采用完全不同的结构，具备轴向、横向位置补偿和扶正功能，卡瓦拆卸方便，能够施工上仰孔、下斜孔和水平孔，并且不需要更换卡瓦方向。为此，本专利技术的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种具双向位置补偿功能的钻杆夹紧扶正装置及钻进扶正方法，以克服上述缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具双向位置补偿功能的钻杆夹紧扶正装置及钻进扶正方法，其结构紧凑，占用空间小，受力条件好，使用寿命长，操作方便，既能实现对钻杆的轴向和横向运动位置补偿，又具备扶正功能，更具实用性和适用性。为解决上述问题，本专利技术公开了一种具双向位置补偿功能的钻杆夹紧扶正装置，包括主支撑体、夹紧组件、轴向位置补偿组件和扶正组件，其特征在于：所述主支撑体为框体，所述夹紧组件可拆卸的设置于主支撑体内，所述扶正组件位于所述主支撑体的一外侧以进行扶正操作，所述轴向位置补偿组件位于所述主支撑体的两外侧以进行轴向位置的补偿。其中：所述主支撑体包含支撑体底板、支撑体顶板和支撑体侧板，所述支撑体底板和支撑体顶板的内表面对应设有矩形导槽，所述夹紧组件通过其上下端面上的导轨与所述矩形凹槽配合定位。其中：所述扶正组件包含扶正器座、扶正套和盖板，所述扶正套通过自密封轴承可旋转的设置于所述扶正器座内，且通过盖板和弹性挡圈将扶正套和自密封轴承固定在扶正器座内部。其中：所述主支撑体的两外侧分别设有对应的两补偿导套，所述轴向位置补偿组件为多个且均包含机架支座、补偿导柱和轴向补偿弹簧，所述机架支座固定于钻机的给进机身上，所述补偿导柱一端通过销轴与机架支座铰接，另一端插入补偿导套内部，所述轴向补偿弹簧套在补偿导柱上。其中：所述补偿导柱为阶梯轴，所述轴向补偿弹簧套在阶梯轴的小径上，所述轴向补偿弹簧的一端与补偿导柱的轴肩端面接触，另一端与补偿导套的内端面接触，所述补偿导柱的阶梯轴的大径与补偿导套的内径构成圆柱面的移动副，所述补偿导柱的阶梯轴小径端面与补偿导套内端面的距离大于等于钻杆螺纹的长度，通过这个距离控制轴向位置补偿的大小，通过轴向补偿弹簧的压缩和伸长补偿卸扣时钻杆的轴向位置游动而防止伤扣。其中：所述夹紧组件包含驱动机构、卡紧机构和补偿机构，所述卡紧机构包含左卡瓦座、卡瓦和右卡瓦座，所述左卡瓦座和右卡瓦座内设有横向的矩形槽，所述卡瓦为两个且分别安装于左卡瓦座和右卡瓦座的矩形槽中，所述驱动机构包含液压缸筒、空气弹簧、活塞头和活塞轴，所述空气弹簧固定在活塞轴上，所述活塞头固定于活塞轴的轴肩上，所述空气弹簧、活塞头和活塞轴均置于液压缸筒内部且一体运动，所述活塞轴的内端凸台置于左卡瓦座外端面的孔中，从而在对液压缸筒通入液压油时驱动左卡瓦座进行夹紧或松开操作，所述补偿机构包含横向补偿弹簧、固定板和螺杆导轨，所述螺杆导轨为四个并贯穿于左卡瓦座、右卡瓦座、固定板和液压缸筒的四个孔内，所述螺杆导轨在固定板和液压缸筒之间以及固定板和左卡瓦座之间设有横向补偿弹簧，从而在夹紧组件张开和夹紧运动过程中，通过向补偿弹簧的压缩和伸长补偿由于卡瓦座运动引起的横向位置间隙，强制使左右卡瓦中心位置固定，防止卡瓦偏置导致的钻杆磨损。其中：所述固定板可滑动的设置于所述液压缸筒的外缘，各螺杆导轨两端分别设有凸台端面，两端的凸台端面分别与液压缸筒的右端面和右卡瓦座的阶梯孔的左端面抵靠。其中：所述矩形槽的中部具有纵向设置的矩形台肩，各卡瓦的外侧设有固定于左右卡瓦座的矩形台肩的矩凹槽。其中：所述左卡瓦座和右卡瓦座的上下侧中的至少一侧设有贯通的至少两定位螺孔，所述卡瓦上设有与所述定位螺孔对应的螺纹槽，以供定位螺栓拧入左右卡瓦座的定位螺孔和卡瓦的螺纹槽中进行有效的定位和固定，所述左卡瓦座和右卡瓦座的左右端面上均设有豁口以用于翘起卡瓦进行拆卸。如上所述的具双向位置补偿功能的钻杆夹紧扶正装置的钻进扶正方法包含如下步骤：首先，在钻进过程中通入高压油，使整个夹紧组件张开，实现正常钻进，在钻进过程中扶正组件对钻杆起到扶正作用，减少钻杆的摆动和振；其次，在停止钻进时，停止通入高压油，夹紧组件实现自动夹紧钻杆；而且，在强力卸扣时，从另一个方向通入高压油，夹紧组件强力夹紧钻杆，完成卸扣，且卸扣过程中，轴向位置补偿组件实现卸扣时位置补偿而避免伤扣。通过上述结构可知，本专利技术的具双向位置补偿功能的钻杆夹紧扶正装置及钻进扶正方法具有如下效果：1、采用空气弹簧提供夹紧力，很小的体积和质量即可提供较大的力，并且夹紧力更加稳定，将空气弹簧置于油缸内部，可以大大的节省空间，并且对空气弹簧还具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具双向位置补偿功能的钻杆夹紧扶正装置，包括主支撑体、夹紧组件、轴向位置补偿组件和扶正组件，其特征在于：所述主支撑体为框体，所述夹紧组件可拆卸的设置于主支撑体内，所述扶正组件位于所述主支撑体的一外侧以进行扶正操作，所述轴向位置补偿组件位于所述主支撑体的两外侧以进行轴向位置的补偿。

【技术特征摘要】
1.一种具双向位置补偿功能的钻杆夹紧扶正装置，包括主支撑体、夹紧组件、轴向位置补偿组件和扶正组件，其特征在于：所述主支撑体为框体，所述夹紧组件可拆卸的设置于主支撑体内，所述扶正组件位于所述主支撑体的一外侧以进行扶正操作，所述轴向位置补偿组件位于所述主支撑体的两外侧以进行轴向位置的补偿。2.如权利要求1所述的钻杆夹紧扶正装置，其特征在于：所述主支撑体包含支撑体底板、支撑体顶板和支撑体侧板，所述支撑体底板和支撑体顶板的内表面对应设有矩形导槽，所述夹紧组件通过其上下端面上的导轨与所述矩形凹槽配合定位。3.如权利要求1所述的钻杆夹紧扶正装置，其特征在于：所述扶正组件包含扶正器座、扶正套和盖板，所述扶正套通过自密封轴承可旋转的设置于所述扶正器座内，且通过盖板和弹性挡圈将扶正套和自密封轴承固定在扶正器座内部。4.如权利要求1-3中任一所述的钻杆夹紧扶正装置，其特征在于：所述主支撑体的两外侧分别设有对应的两补偿导套，所述轴向位置补偿组件为多个且均包含机架支座、补偿导柱和轴向补偿弹簧，所述机架支座固定于钻机的给进机身上，所述补偿导柱一端通过销轴与机架支座铰接，另一端插入补偿导套内部，所述轴向补偿弹簧套在补偿导柱上。5.如权利要求4所述的钻杆夹紧扶正装置，其特征在于：所述补偿导柱为阶梯轴，所述轴向补偿弹簧套在阶梯轴的小径上，所述轴向补偿弹簧的一端与补偿导柱的轴肩端面接触，另一端与补偿导套的内端面接触，所述补偿导柱的阶梯轴的大径与补偿导套的内径构成圆柱面的移动副，所述补偿导柱的阶梯轴小径端面与补偿导套内端面的距离大于等于钻杆螺纹的长度，通过这个距离控制轴向位置补偿的大小，通过轴向补偿弹簧的压缩和伸长补偿卸扣时钻杆的轴向位置游动而防止伤扣。6.如权利要求1-3中任一所述的钻杆夹紧扶正装置，其特征在于：所述夹紧组件包含驱动机构、卡紧机构和补偿机构，所述卡紧机构包含左卡瓦座、卡瓦和右卡瓦座，所述左卡瓦座和右卡瓦座内设有横向的矩形槽，所述卡瓦为两个且分别安装于左卡瓦座和右卡瓦座的矩形槽中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张阳，凡东，常江华，田宏亮，孙道明，祁玉宁，刘祺，
申请(专利权)人：中煤科工集团西安研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61