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本发明涉及一种小圆柱弹簧组常闭式条状卡瓦卡盘，包括固定单元组件、卡瓦旋转单元组件、固旋分离单元组件及钻杆水尘阻离单元组件，所述卡瓦旋转单元组件包括卡瓦组、卡瓦座、和弹簧座，外环组合弹簧组和内环弹簧组均匀的分布在卡瓦座或弹簧座与其相配合形成的园环形的各个圆柱孔中，提供卡瓦组的原始夹持力。该发明属于一种小结构尺寸、大能力、快开型的液压卡盘，解决了液压卡盘在工作中，液压系统需要连续供给较高压力的液压油，或因弹性元件特性不能满足大能力卡盘的使用要求，以及在更换卡瓦时，安装操作不便的问题。

1.  一种小圆柱弹簧组常闭式条状卡瓦卡盘，包括固定单元组件、卡瓦旋转单元组件、固旋分离单元组件及钻杆水尘阻离单元组件，其特征是：所述卡瓦旋转单元组件包括卡瓦组(17)、卡瓦座(15)、和弹簧座(14)，外环组合弹簧组(8)和内环弹簧组(12)均匀的分布在卡瓦座(15)或弹簧座(14)与其相配合形成的园环形的各个圆柱孔中，提供卡瓦组(17)的原始夹持力。

2.  根据权利要求1所述的小圆柱弹簧组常闭式条状卡瓦卡盘，其特征是：所述外环组合弹簧组(8)包括一个大弹簧和一个旋向相反的小弹簧或一个端盖压紧螺钉组(16)，其大弹簧和小弹簧一端设于弹簧座(14)的孔内，另一端顶在卡瓦座(15)的端面止口上，内环弹簧组(12)包括一个弹簧和一个卡瓦松开螺钉组(13)，其弹簧一端设于卡瓦座(15)的孔内，另一端顶在传扭套销(11)的端面上。

3.  根据权利要求1所述的小圆柱弹簧组常闭式条状卡瓦卡盘，其特征是：所述卡瓦座(15)在圆周方向设有5～9个T型斜面槽，每个T型斜面槽内装有条状卡瓦及耐磨块，向心排列成卡瓦组(17)。

4.  根据权利要求1所述的小圆柱弹簧组常闭式条状卡瓦卡盘，其特征是：所述卡瓦组(17)的两端设有卡瓦前后端部耐磨板(18)，外侧设有卡瓦组压盖(19)，卡瓦组压盖(19)通过端盖压紧螺钉组(16)固定于弹簧座(14)上。

5.  根据权利要求4所述的小圆柱弹簧组常闭式条状卡瓦卡盘，其特征是：卡瓦组(17)与卡瓦前后端部耐磨板(18)之间设有0.15—0.2mm的间隙。

6.  根据权利要求4所述的小圆柱弹簧组常闭式条状卡瓦卡盘，其特征是：所述钻杆水尘阻离单元组件包括阻水环(20)和前压盖(21)，前压盖(21)固定于卡瓦组压盖(19)上，阻水环(20)设于前压盖(21)和卡瓦组压盖(19)之间。

7.  根据权利要求1所述的小圆柱弹簧组常闭式条状卡瓦卡盘，其特征是：弹簧座(14)固定于主轴(1)上，弹簧座(14)通过传扭套销(11)与传扭板(10)连接，传扭板(10)与主轴(1)通过传扭销(9)连接。

8.  根据权利要求2所述的小圆柱弹簧组常闭式条状卡瓦卡盘，其特征是：所述固定单元组 件包括轴承盖(2)、卡盘油缸体(6)和油缸活塞(4)，固旋分离单元组件包括推力轴承(5)和锁紧垫及圆螺母(3)，卡瓦松开螺钉组(13)穿过卡瓦座(15)连接在滑移心轴(7)上，滑移心轴(7)设于油缸活塞(4)内，油缸活塞(4)套设于卡盘油缸体(6)内，在油缸活塞(4)和滑移心轴(7)之间设有推力轴承(5)，在滑移心轴(7)上固定有锁紧垫及圆螺母(3)。

9.  根据权利要求8所述的小圆柱弹簧组常闭式条状卡瓦卡盘，其特征是：所述卡盘油缸体(6)上设有外接液压油接头，在油缸活塞(4)与卡盘油缸体(6)之间设有防尘圈。

一种小圆柱弹簧组常闭式条状卡瓦卡盘
技术领域
本发明涉及一种机械夹持装置，尤其是一种小圆柱弹簧组常闭式条状卡瓦卡盘。
背景技术
卡盘是机械夹持装置重要的组成部件，安装在动力装置的末端，其主要作用是夹持管件，向钻具传递转矩和轴向力，完成能量的传递。
目前，常见液压卡盘主要有常开式液压卡盘和常闭式液压卡盘，其中常开式液压卡盘主要为胶筒式卡盘，常闭式卡盘主要为碟形弹簧式卡盘。胶筒式液压卡盘工作时，利用液压夹紧，弹簧松开，因此，对液压系统的压力要求要高些，供油系统中的配油套，因采用间隙密封，有一定的泄露，影响卡盘的性能。碟形弹簧式卡盘主要有油缸缸体、活塞、碟形弹簧、卡瓦座、卡瓦、空心轴组成，工作时靠弹簧弹力夹紧，液压松开，卡盘性能取决于碟形弹簧性能。
由于碟形弹簧自身特性影响，碟形弹簧式卡盘存在以下不足：一、夹持力受碟形弹簧变形影响大，卡瓦磨损后夹持力损失大。二、卡瓦安装在空心轴的中部位置或端部时，利用斜面增力的原理，其安装的轴向尺寸对夹持力影响很大。三、要使卡盘有大的夹持力，就必须采用大尺寸的碟形弹簧，导致卡盘外形尺寸大，转动惯量大。四、推力球轴承在卡盘工作时，因无力的作用，其成分离状态，球珠在重力的作用而下沉，当再受压力作用时，球珠短时脱轨，出现受力不平衡，使其寿命减短。五、卡瓦嵌入空心轴中部，卡瓦更换很不方便。
发明内容
本发明要解决上述现有技术的缺点，提供一种小圆柱弹簧组常闭式条状卡瓦卡盘，也属于一种小结构尺寸、大能力、快开型的液压卡盘，解决了液压卡盘在工作中，液压系统需要连续供给较高压力的液压油，或因弹性元件特性不能满足大能力卡盘的使用要求，以及在更换卡瓦时，安装操作不便的问题。
本发明解决其技术问题采用的技术方案：这种小圆柱弹簧组常闭式条状卡瓦卡盘，包括固定单元组件、卡瓦旋转单元组件、固旋分离单元组件及钻杆水尘阻离单元组件，所述卡瓦旋转单元组件包括卡瓦组、卡瓦座、和弹簧座，外环组合弹簧组和内环弹簧组均匀的分布在 卡瓦座或弹簧座与其相配合形成的园环形的各个圆柱孔中，提供卡瓦组的原始夹持力。
作为优选，所述外环组合弹簧组包括一个大弹簧和一个旋向相反的小弹簧或一个端盖压紧螺钉组，其大弹簧和小弹簧一端设于弹簧座的孔内，另一端顶在卡瓦座的端面止口上，内环弹簧组包括一个弹簧和一个卡瓦松开螺钉组，其弹簧一端设于卡瓦座的孔内，另一端顶在传扭套销的端面上。
作为优选，所述卡瓦座在圆周方向设有5～9个T型斜面槽，每个T型斜面槽内装有条状卡瓦及耐磨块，向心排列成卡瓦组。
作为优选，所述卡瓦组的两端设有卡瓦前后端部耐磨板，外侧设有卡瓦组压盖，卡瓦组压盖通过端盖压紧螺钉组固定于弹簧座上。
作为优选，卡瓦组与卡瓦前后端部耐磨板之间设有0.15—0.2mm的间隙。
作为优选，所述钻杆水尘阻离单元组件包括阻水环和前压盖，前压盖固定于卡瓦组压盖上，阻水环设于前压盖和卡瓦组压盖之间。
作为优选，弹簧座固定于主轴上，弹簧座通过传扭套销与传扭板连接，传扭板与主轴通过传扭销连接。
作为优选，所述固定单元组件包括轴承盖、卡盘油缸体和油缸活塞，固旋分离单元组件包括推力轴承和锁紧垫及圆螺母，卡瓦松开螺钉组穿过卡瓦座连接在滑移心轴上，滑移心轴设于油缸活塞内，油缸活塞套设于卡盘油缸体内，在油缸活塞和滑移心轴之间设有推力轴承，在滑移心轴上固定有锁紧垫及圆螺母。
作为优选，所述卡盘油缸体上设有外接液压油接头，在油缸活塞与卡盘油缸体之间设有防尘圈。
发明有益的效果是：一、本发明采用小圆柱弹簧组作为卡盘弹性元件，能提供很好的弹力特性曲线，弹力随变形变化很小，卡盘夹持力大，性能稳定，以机械部件代替液压元件，避免漏油，降低对液压系统的要求。二、小圆柱弹簧组自身外形尺寸小，安装在卡瓦座与弹簧座相配合形成圆柱孔中，减小卡盘外形尺寸，转动惯量小。三、卡瓦及耐磨块嵌入卡瓦座内，斜面凹槽中带动卡瓦组件径向移动，能有效的传递运动，且斜面机构能起增力的作用。 四、卡瓦座上设计有传扭槽，卡瓦组卡在传扭槽之间，传递转矩，更换卡瓦时只需拆开端盖，就可更换卡瓦，方便快捷。五、水尘阻离用可压缩的橡胶安装在卡盘体端部，有效防止水杂物进入卡盘，延长其使用寿命。六、延长了液压部件的使用寿命，夹持可靠，拆卸钻具时方便，快捷，提高现场工作效率。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
附图标记说明：主轴1，轴承盖2，锁紧垫及圆螺母3，油缸活塞4，推力轴承5，卡盘油缸体6，滑移心轴7，外环组合弹簧组8，传扭销9，传扭板10，传扭套销11，内环弹簧组12，卡瓦松开螺钉组13，弹簧座14，卡瓦座15，端盖压紧螺钉组16，卡瓦组17，卡瓦前后端部耐磨板18，卡瓦组压盖19，阻水环20，前压盖21。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
小圆柱弹簧组常闭式条状卡瓦卡盘，由固定单元组件、卡瓦旋转单元组件、固旋分离单元组件及钻杆水尘阻离单元组件四部分组成。采用了斜面增力的原理，放大弹簧的张力。
固定单元包含定位轴承盖2、卡盘油缸体6、油缸活塞4及油缸密封件，一般安装在机体的端部，所构成的大环状液压油缸，松开卡瓦，调节大环状液压油缸的设计参数，可方便地解决其与液压系统参数匹配问题，有效地实现执行部件的功能联动。
卡瓦旋转单元包含主轴1、滑移心轴7、外环组合弹簧组8、传扭销9、传扭板10、传扭套销11、内环弹簧组12、卡瓦松开螺钉组13、弹簧座14、卡瓦座15、端盖压紧螺钉组16、卡瓦组17、卡瓦前后端部耐磨板18、卡瓦组压盖19。外环组合弹簧组8和内环弹簧组12共同提供，构成原始夹持力。卡瓦座15在圆周方向，设有五至九个不等的“T”型斜面槽，每个“T”型斜面槽内装有条状卡瓦及耐磨块，向心排列成卡瓦组，夹持杆件，传递动力，小数值的用于厚壁管件，大数值用于簿壁管件。
固旋分离单元包含推力轴承5、锁紧垫及圆螺母3，分开卡盘体的静态和卡瓦组的动态。
钻杆水尘阻离单元包含阻水环20、前压盖21，用可压缩的橡胶，防止流体物进入卡盘内部，影响卡瓦的移动。
如图1所示，外环组合弹簧组8的弹簧一端装在弹簧座14的孔内，一端顶在卡瓦座15端面止口上，每孔中装有一个大弹簧，又有一半数量的孔内再装一个旋向相反的小弹簧，另一半数量的孔则装端盖压紧螺钉组16；内环弹簧组12的弹簧一端装在卡瓦座15的孔内，一端顶在传扭套销11的端面上，也就是说，有三种不同型号的弹簧同时安装在卡瓦座或弹簧座与其相配合的分布在圆周上的各个圆柱孔中，因三个弹簧的参数不同，组装后就会形成新的弹力特性曲线，这个新特性曲线更与卡盘的性能参数吻合。这种结构型式布局弹簧充分地利用了空间，大大减小了卡盘的外形尺寸，可有效地减小转动惯量，也就是冲击惯性，适合于转数回转运动。
卡瓦组17的卡瓦又装有耐磨块，形成T状，再装入卡瓦座15的斜面T槽内，斜面T槽带动卡瓦组件径向移动，传递运动，斜面具有增力作用，这也就是卡瓦的安装轴向尺寸公差对夹持力影响很大的原因。卡瓦组17的两端顶在卡瓦前后端部耐磨板18上，再用利用端盖压紧螺钉组16的螺钉将卡瓦组压盖19压死在弹簧座14上，同时应保证卡瓦能径向移动，一般情况卡瓦组与卡瓦前后端部耐磨板之间应留有0.15—0.2mm的间隙。由此看得，该部分构成一段虚拟的心轴，正因如此，该卡盘的斜面增力不受卡瓦的安装轴向尺寸公差的影响。而扭矩的传递由传扭销9、传扭板10、传扭套销11、卡瓦座15及卡瓦组17完成。
该卡盘在更换卡瓦时，只需拆下端盖压紧螺钉组16的螺钉，取下卡瓦组压盖19，就可方便地将卡瓦组17从卡瓦座15中取出，达到方便快捷更换卡瓦的目的。
卡瓦松开螺钉组13穿过卡瓦座15、传扭套销11、弹簧座14连接在滑移心轴7上，即卡瓦松开螺钉组13的螺钉一端连接滑移心轴7，一端压在卡瓦座15上，中间通过了传扭套销11，穿过了弹簧座14，将滑移心轴7、卡瓦座15二者连为一体。同时也将外环组合弹簧组8和内环弹簧组12进行了压缩，弹簧的着力点分别作用在弹簧座14和卡瓦座15上及卡瓦座15和传扭套销11上。
弹簧座14用螺纹拧在主轴1上，传扭板10与主轴1用传扭销9相连，还与弹簧座14用传扭套销11相连，这样主轴1与弹簧座14就成为一体，即可传递扭矩，又可承受拉力，还是弹簧力的着力体。
滑移心轴7装在油缸活塞4内，油缸活塞4又套装在卡盘油缸体6内，在油缸活塞4和 滑移心轴7之间装有推力轴承5，在滑移心轴7上拧有锁紧垫及圆螺母3，螺母拧紧即可，用锁紧垫防松，使得油缸活塞4和可旋转的滑移心轴7在任何工况下，都构成永不脱离体，这种设计克服了现有常闭式液压卡盘不能全方位应用的缺陷。卡盘油缸体6设有外接液压油接头，在油缸活塞4与卡盘油缸体6之间，安装有防尘圈，可有效防止杂物进入卡盘油缸体6。
其工作原理：在使用中：卡盘不工作时处于夹紧状态(常闭式)，弹簧有一定的预压缩量。工作时，液压油由液压油接头进入卡盘油缸体6内，推动油缸活塞4沿轴向向右移动，油缸活塞4推动推力球轴承5和锁紧垫及圆螺母3、滑移心轴7、卡瓦松开螺钉组13、卡瓦座15这一个整体向右移动，卡瓦座15压缩所有弹簧组，卡瓦组17的卡瓦沿着卡瓦座15内的斜面T槽径向向外移动，卡盘开口量增大，卡盘松开；杆体进入卡盘后，液压系统失压，液压油回油，弹簧组伸长，推动卡瓦座15沿轴向向左移动，卡瓦座15带动卡瓦松开螺钉组13、滑移心轴7、油缸活塞4、推力球轴承5和锁紧垫及圆螺母3、这一个整体向左移动，卡瓦组17沿着卡瓦座15内的斜面T槽，径向向内移动，卡盘开口量减小，卡盘夹紧。卡盘旋转时，除轴承盖2、油缸缸体1、油缸活塞4、卡盘油缸体6及液压油接头不旋转外，其余均旋转零件。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。