钻杆三爪夹持器及其使用方法技术

本发明专利技术公开了一种钻杆三爪夹持器。它包括卡爪,卡爪座,底座，杠杆，支点和导向盘；所述卡爪为斜面燕尾结构；所述卡爪座为一侧开口的U型结构，所述卡爪座的内腔为与所述卡爪相配合的斜面燕尾槽结构；所述卡爪位于所述内腔内、且沿着斜面与所述内腔活动连接；所述导向盘安装在所述底座下部；所述杠杆与所述导向盘铰接；所述支点固定在所述底座外壁上、且与所述杠杆铰接。本发明专利技术具有体积小、能防止钻杆下坠、滑移，能快速夹紧和松开，能有效防止跑钻、敦钻事故，使用方便、省力，安全可靠的优点。本发明专利技术还公开了所述钻杆三爪夹持器的使用方法。

【技术实现步骤摘要】
钻杆三爪夹持器及其使用方法
本专利技术涉及水利水电勘探、矿产资源勘查、油井钻探等钻进工程领域，更具体地说它是钻杆三爪夹持器。本专利技术还涉及所述的钻杆三爪夹持器的使用方法。
技术介绍
在平硐坑道钻探特别是坑道中深孔钻进时，钻具在起下钻过程中由于钻具重量不断增加，会发生滑移现象，为此钻机通常都设置有夹持器来防止钻具滑移，从而避免发生跑钻、敦钻(钻杆不受控制的快速下坠，使钻头坠入孔底，钻头与孔底岩石在下坠冲击力的作用下，导致钻头切削齿断裂)事故。但是在实际钻探工程应用过程中，夹头(下夹持器)受液压油粘度、温度、以及卡瓦和钻杆本身的磨损等多方面因素的影响，都可导致钻具产生滑移现象，为了克服这种情况，就需对防坠器具进行研究，配合钻机的夹持设备，来共同防止钻具滑移。现有钻机上配套的下夹持器在夹持钻杆时存在延时、夹持不牢固等问题，从而引起钻杆下坠、滑移等现象。现有申请号为200920132565X，专利名称为《水平定向钻进铺管钻机用夹持器》，其主要用于拧卸钻杆螺纹，采用一前一后两个夹持钻杆，且采用液压油缸驱动；结构复杂，且占用空间较大。现有申请号为2012201130831，专利名称为《水平定向钻机钻杆夹持机构》，其包含了固定夹持器和翻转夹持器两组，采用液压驱动，结构相对复杂，且针对的是水平定向钻，占地面积较大。现有申请号为2016211564074，专利名称为《液压钻机钻杆夹持装置》，其产生的径向夹持力是由螺杆旋转，带动扇形柱状夹头直线运动而产生的，旋转运动转变为直线运动过程不够迅速，且螺杆的旋转依靠人力驱动，没有利用其它外力；其在松开钻杆时，仍然需要旋转螺杆，操作费力费时。因此，现亟需开发一种能防止钻杆下坠、滑移、且体积小、省力的钻杆夹持装置。
技术实现思路
本专利技术的第一目的是为了提供一种钻杆三爪夹持器，体积小，能防止钻杆下坠、滑移，能快速夹紧和松开，能有效防止跑钻、敦钻事故，使用方便，安全可靠，适用于用于各种钻机。本专利技术的第二目的是为了提供所述的钻杆三爪夹持器的使用方法，操作简便，省力。为了实现上述本专利技术的第一目的，本专利技术的技术方案为：一种钻杆三爪夹持器，包括卡爪,卡爪座,底座，其特征在于：还包括杠杆，支点和导向盘；所述卡爪为斜面燕尾结构；所述卡爪座为一侧开口的U型结构，所述卡爪座的内腔为与所述卡爪相配合的斜面燕尾槽结构；所述卡爪位于所述内腔内、且沿着斜面与所述内腔活动连接；所述导向盘安装在所述底座下部；所述杠杆与所述导向盘铰接；所述支点固定在所述底座外壁上、且与所述杠杆铰接。在上述技术方案中，所述底座外部为圆形结构，内部为台阶结构，中间设有第一圆通孔；所述卡爪有三个；所述卡爪座有三个；三个所述卡爪座呈120°安装在所述台阶结构上；所述第一圆通孔的直径大于钻杆1的外径。在上述技术方案中，所述台阶结构上对应开设有三个槽口；所述槽口的开口端位于第一圆通孔的圆周上。在上述技术方案中，所述导向盘安装在所述底座下端；所述导向盘中间设有第二圆通孔；所述第二圆通孔的直径大于钻杆的直径。在上述技术方案中，所述导向盘上还设有三个腰形通孔；三个所述腰形通孔布置在所述第二圆通孔的四周。在上述技术方案中，卡爪座下端固定有定位轴；所述导向盘上还设有三个与所述定位轴配合的圆孔和三个与所述卡爪接触的圆柱；所述定位轴向下穿过底座、且位于圆孔内；三个所述圆孔均设于所述腰形通孔外周上、且均位于间隔设置的二个所述腰形通孔之间；三个所述圆孔呈120°分布；三个所述圆柱均设于所述第二圆通孔的外侧、且均位于所述腰形通孔内侧，三个所述圆柱呈120°分布、且均位于间隔设置的二个所述腰形通孔之间。在上述技术方案中，所述导向盘的侧面对称设有二个短圆柱；所述杠杆呈拨叉形结构；有与所述短圆柱相配合的小孔分别设于所述杠杆拨叉结构的两端。在上述技术方案中，所述圆孔的直径为10mm；所述圆柱的直径为10mm；所述短圆柱的直径为6mm；所述小孔的直径为6mm。在上述技术方案中，所述杠杆中部设有第一销孔；所述支点上设有第二销孔；有支点销穿过所述第一销孔和所述第二销孔、且位于所述第二销孔内。为了实现上述本专利技术的第二目的，本专利技术的技术方案为：所述的钻杆三爪夹持器的使用方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤一：组装；将内置有卡爪座的导向盘安装在所述底座下面，将卡爪安装在卡爪座内，使定位轴的自由端位于圆孔内，圆柱与卡爪接触；将杠杆套在导向盘外周，使短圆柱位于小孔内；将支点销插入第一销孔和所述第二销孔，使支点与杠杆铰接；步骤二：夹紧钻杆；将钻杆伸入第一圆通孔和第二圆通孔；人工上拉杠杆，通过支点使杠杆带拨叉形状结构的一端向下运动，杠杆的拨叉结构端通过短圆柱和小孔带动导向盘向下运动；导向盘向下运动的同时通过三个圆柱带动对应的三个卡爪在卡爪座内的燕尾槽中向下运动，三个卡爪所形成的圆孔直径逐渐变小，从而实现对钻杆的夹紧，防止钻杆继续向下滑移；步骤三：松开钻杆；人工下压杠杆，通过支点使杠杆带拨叉形状结构的一端向上运动，杠杆的拨叉结构端通过短圆柱和小孔带动导向盘向上运动；导向盘向上运动的同时通过三个圆柱带动对应的三个卡爪在卡爪座内的燕尾槽中向上运动，三个卡爪所形成的圆孔直径逐渐变大，从而松开钻杆，使钻杆无阻碍地上下运动。本专利技术具有如下优点：(1)本专利技术主要用于竖直方向辅助夹持钻杆，采用纯机械结构，结构相对简单，占地面积和体积均较小；本专利技术采用三个卡爪，利用重力和摩擦力来对钻杆进行夹紧，夹持过程省力且迅速；本专利技术松开钻杆时，若钻杆向上运动则无需其它操作，直接提升钻杆即可松开；若钻杆要向下运动，则只需要压下杠杆即可松开钻杆，操作简便，省时省力；本专利技术在钻具起下钻过程中发挥其快速夹紧和松开的优势，可以实现在中深孔钻进时，辅助钻具自有夹持装置，实现对钻杆的有效、牢固夹持，能够有效防止钻杆滑移，减少跑钻、敦钻事故，提高钻探效率；(2)本专利技术卡爪与钻杆接触面为圆弧形面，且圆弧半径和被夹持钻杆半径几乎相等，相比其他夹紧机构的线接触而言，该结构的接触面积大，夹紧可靠；(3)本专利技术卡爪和卡爪座上设计有斜面和燕尾结构，斜面设计可以使卡爪越是向下运动，三个卡爪所形成圆孔半径越来越小，有利于越来越紧的夹紧钻杆，防止钻杆滑移；燕尾槽结构设计有利于卡爪的导向运动和受力，有利于减少卡爪的受力变形，从而使夹紧更加可靠。附图说明图1为本专利技术立体结构示意图。图2为本专利技术隐藏底座后的结构示意图。图3为图1中导向盘结构示意图。图4为图1中底座结构示意图。图5为图1中拨叉形的杠杆结构示意图。图6为图1中卡爪结构示意图。图7为图1中卡爪座结构示意图。图中1-钻杆,2-卡爪,3-卡爪座,3.1-内腔，4-底座，4.1-台阶结构，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钻杆三爪夹持器，包括卡爪(2),卡爪座(3),底座(4)，其特征在于：还包括杠杆(5)，支点(7)和导向盘(9)；/n所述卡爪(2)为斜面燕尾结构；/n所述卡爪座(3)为一侧开口的U型结构，所述卡爪座(3)的内腔(3.1)为与所述卡爪(2)相配合的斜面燕尾槽结构；/n所述卡爪(2)位于所述内腔(3.1)内、且沿着斜面与所述内腔(3.1)活动连接；/n所述导向盘(9)安装在所述底座(4)下部；/n所述杠杆(5)与所述导向盘(9)铰接；/n所述支点(7)固定在所述底座(4)外壁上、且与所述杠杆(5)铰接。/n

【技术特征摘要】
1.一种钻杆三爪夹持器，包括卡爪(2),卡爪座(3),底座(4)，其特征在于：还包括杠杆(5)，支点(7)和导向盘(9)；
所述卡爪(2)为斜面燕尾结构；
所述卡爪座(3)为一侧开口的U型结构，所述卡爪座(3)的内腔(3.1)为与所述卡爪(2)相配合的斜面燕尾槽结构；
所述卡爪(2)位于所述内腔(3.1)内、且沿着斜面与所述内腔(3.1)活动连接；
所述导向盘(9)安装在所述底座(4)下部；
所述杠杆(5)与所述导向盘(9)铰接；
所述支点(7)固定在所述底座(4)外壁上、且与所述杠杆(5)铰接。


2.根据权利要求1所述的钻杆三爪夹持器，其特征在于：所述底座(4)外部为圆形结构，内部为台阶结构(4.1)，中间设有第一圆通孔(4.2)；
所述卡爪(2)有三个；所述卡爪座(3)有三个；
三个所述卡爪座(3)呈120°安装在所述台阶结构(4.1)上；
所述第一圆通孔(4.2)的直径大于钻杆(1)的外径。


3.根据权利要求2所述的钻杆三爪夹持器，其特征在于：所述台阶结构(4.1)上对应开设有三个槽口(4.3)；所述槽口(4.3)的开口端位于第一圆通孔(4.2)的圆周上。


4.根据权利要求3所述的钻杆三爪夹持器，其特征在于：所述导向盘(9)安装在所述底座(4)下端；
所述导向盘(9)中间设有第二圆通孔(9.1)；所述第二圆通孔(9.1)的直径大于钻杆(1)的直径。


5.根据权利要求4所述的钻杆三爪夹持器，其特征在于：所述导向盘(9)上还设有三个腰形通孔(9.2)；三个所述腰形通孔(9.2)布置在所述第二圆通孔(9.1)的四周。


6.根据权利要求5所述的钻杆三爪夹持器，其特征在于：卡爪座(3)下端固定有定位轴(8)；
所述导向盘(9)上还设有三个与所述定位轴(8)配合的圆孔(9.3)和三个圆柱(9.4)；
所述定位轴(8)向下穿过底座(4)、且位于圆孔(9.3)内；
三个所述圆孔(9.3)均设于所述腰形通孔(9.2)外周上、且均位于间隔设置的二个所述腰形通孔(9.2)之间；三个所述圆孔(9.3)呈120°分布；
三个所述圆柱(9.4)均设于所述第二圆通孔(9.1)的外侧、且均位于所述腰形通孔(9.2)内侧，三个所述圆柱(9.4)呈120°分布、且均位于间隔设置的二个所述腰形通孔(9.2)之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄帆，周治刚，丁晔，肖冬顺，曾立新，马明，苏传洋，张兵，张莹，夏骏，项洋，旦巴永忠，
申请(专利权)人：长江岩土工程总公司武汉，
类型：发明
国别省市：湖北;42