一种螺杆式锥形万能卡瓦的制作方法

本发明涉及钻井设备，具体涉及到一种螺杆式锥形万能卡瓦。

背景技术：

在钻井、采油过程中都需要用到卡瓦来夹紧钻杆/油管以下统称管柱，因此卡瓦的性能直接关乎钻、采油过程的安全和稳定。在钻、采油过程中，卡瓦要承托住管柱，承受管柱向下的重力；在井内有压力或井喷时，井液上顶管柱，卡瓦要承受管柱向上的上顶力，防止管柱被顶出。在现阶段钻、采油过程中管柱的下压和上顶力通常使用几组卡瓦来进行控制，且这些卡瓦装置往往需要液压或气动来执行操作，当动力丧失或动力管路破损时，卡瓦便失去作用，无法卡紧管柱，进而发生危险。

技术实现要素：

本专利通过蜗轮蜗杆驱动螺杆来推动卡瓦卡紧管柱，因蜗轮蜗杆具有自锁的特性，当动力丧失或动力管路破损时，螺杆会保持不动自锁死，从而保证钻井、采油的安全。具体方案如下：

一种螺杆式锥形万能卡瓦，所述螺杆式锥形万能卡瓦用于卡紧管柱，所述螺杆式锥形万能卡瓦包括：

上卡瓦组和下卡瓦组，上卡瓦组和下卡瓦组均呈锥台形并套置在所述管柱上，上卡瓦组和下卡瓦组直径较小的一端相对设置，且在上卡瓦组和下卡瓦组直径较小的一端并有间距且外侧均设置有相对设置的凸块，以在上卡瓦组和下卡瓦组之间形成t型的第一卡槽；

卡瓦座，套置在上卡瓦组和下卡瓦组的外围，卡瓦座内侧设置有垂直于所述管柱长度方向的锥形凸台，所述锥形凸台的侧壁抵接在上卡瓦组和下卡

瓦组的侧壁上，且该锥形凸台的前端设置有t型卡块并卡在第一卡槽中，所述卡瓦座外侧与一驱动杆相连，驱动杆的末端为螺杆；

驱动机构，所述驱动机构与所述驱动杆的螺杆端螺纹配合，所述驱动机构用于驱动所述驱动杆沿垂直于管柱的方向移动。

进一步的，上卡瓦组和下卡瓦组均由至少两片卡瓦片组成，各所述卡瓦片的内壁均为弧状并与所述管柱的外壁接触配合。

进一步的，上卡瓦组和下卡瓦组直径较大的一端设置有第二卡槽；

卡瓦座的两个端面均固定有挡板，挡板垂直于管柱的方向延伸且末端设置有倒勾，倒勾卡在第二卡槽中。

进一步的，所述驱动装置包括动力源和螺杆驱动器，螺杆驱动器设有螺母或蜗轮，所述螺母或蜗轮与所述螺杆螺纹配合。

进一步的，动力源为电动驱动的动力源、液压驱动的动力源或手动驱动的动力源。

进一步的，动力源为驱动电机。

进一步的，在管柱外围设置有壳体，所述壳体固定在井口设备上，所述驱动机构通过一安装支架固定在壳体上；

所述安装支架设置有通孔，驱动杆的末端穿过该通孔内并固定

本专利提供的一种螺杆式锥形万能卡瓦，通过动力装置驱动涡轮蜗杆，涡轮旋转驱动螺杆前进/后退，进而推动锥形万能卡瓦卡紧管柱。卡瓦设计为上、下两个锥形卡瓦，在向上、向下两个方向上都能够实现对管柱的自锁紧。同时螺杆在推动卡瓦到达指定位置时也能够实现位置锁止。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种螺杆式锥形万能卡瓦的示意图；

图2为螺杆式锥形万能卡瓦中间卡瓦部分三维轴侧图(带局部剖视)；

图3为卡瓦合上的立体图；

图4为两组卡瓦以及卡瓦座的示意图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

本发明提供了一种螺杆式锥形万能卡瓦，所述螺杆式锥形万能卡瓦用于卡紧管柱8，螺杆式锥形万能卡瓦包括两组卡瓦组(即上卡瓦组100和下卡瓦组200)、卡瓦座2和驱动机构。下面对以上结构进行进一步的说明：

上卡瓦组100和下卡瓦组200均呈锥台形并套置在所述管柱8上，上卡瓦组100和下卡瓦组200直径较小的一端相对设置，且在上卡瓦组100和下卡瓦组200直径较小的一端之间有间距。此外，且上卡瓦组100和下卡瓦组200直径较小的一端外侧均设置有相对设置的凸块70，以在上卡瓦组100和下卡瓦组200之间形成t型的第一卡槽300。其中，上卡瓦组和下卡瓦组是相对于管柱8长度方向而言，即当管柱8竖直设置时，两组卡瓦组表述为上卡瓦组和下卡瓦组；换而言之，当管柱8水平设置，两组卡瓦组表述为左卡瓦组和右卡瓦组，在本发明中表述的“上”或“下”并不对本发明的保护范围造成影响。

卡瓦座2套置在上卡瓦组100和下卡瓦组200的外围，卡瓦座2内侧设置有垂直于所述管柱8长度方向的锥形凸台21，所述锥形凸台21的侧壁抵接在上卡瓦组100和下卡瓦组200的侧壁上，且该锥形凸台21的前端设置有t型卡块22并卡在第一卡槽300中，所述卡瓦座2外侧与一驱动杆5相连，驱动杆5的末端为螺杆。

所述驱动机构与所述驱动杆5的螺杆端螺纹配合，所述驱动机构用于驱动所述驱动杆5沿垂直于管柱8的方向移动。

在一实施例中，上卡瓦组100和下卡瓦组200均由至少两片卡瓦片7组成，各所述卡瓦片的内壁均为弧状并与所述管柱8的外壁接触配合。

在一可选的实施例中，上卡瓦组100和下卡瓦组200直径较大的一端设置有第二卡槽71；卡瓦座2的两个端面均固定有挡板9，挡板垂直于管柱8的方向延伸且末端设置有倒勾90，倒勾90卡在第二卡槽71中。在本发明中，一方面借助卡瓦座2的t型卡块22卡在两组卡瓦组之间的的第一卡槽300中，另一方面，借助挡板9卡在上卡瓦组100和下卡瓦组200的端面，使得卡瓦座2与卡瓦的结合更加紧固。

在一实施例中，驱动装置包括动力源6和螺杆驱动器4，螺杆驱动器4设有螺母或蜗轮，螺母或蜗轮与螺杆通过螺纹配合。可选的，动力源6为电动驱动的动力源、液压驱动的动力源或手动驱动的动力源，进一步优选的，动力源6为驱动电机。

在一实施例中，在管柱8外围设置有壳体1，壳体1固定在井口设备上，驱动机构通过一安装支架3固定在壳体1上；安装支架3设置有一通孔，驱动杆5的末端穿过该通孔内并固定。

在本发明中，驱动杆5作为开关卡瓦的结构形式，将卡瓦打开远离钻杆/油管，或关闭卡瓦使卡瓦接触到钻杆/油管。由于驱动杆5的螺杆驱动方式是蜗轮蜗杆式，蜗轮蜗杆的机械特性是蜗杆能驱动蜗轮，蜗轮不能驱动蜗杆，即不能反向驱动。只有当动力源有动力输入时卡瓦才能运动才能实现开合，无动力或失去动力，卡瓦会保持不动，不管卡瓦上有没有作用力，所以说具有锁止功能。下面以管柱8的夹紧工作原理进行说明：动力源有动力输入时，驱动杆5向管柱8方向移动，驱动杆5带动卡瓦座2前进，卡瓦座2向前挤压两组卡瓦使得卡瓦片贴紧管柱，进而使卡瓦和管柱之间能够形成摩擦力，摩擦力形成则管柱即可带动卡瓦上、下运动，卡瓦上、下运动在卡瓦座的锥形槽中实现对管柱的夹紧。

工作时，当驱动杆5带着卡瓦片贴紧钻杆/油管后即可停止，甚至可以撤去动力都无影响，钻杆/油管向上或向下运动会带动卡瓦向上或向下运动，因为卡瓦是在卡瓦座的锥形面上运动，所以卡瓦向上或向下运动的效果是卡紧钻杆/油管，详细述说是：钻杆/油管向上运动会带动喇叭口朝下的锥形卡瓦向上运动，从而卡紧钻杆/油管；钻杆/油管向下运动会带动喇叭口朝上的锥形卡瓦向下运动，从而卡紧钻杆/油管。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。