煤矿井下快速插接高压动态密封旋转送水器及使用方法技术

本发明专利技术提供了一种煤矿井下快速插接高压动态密封旋转送水器及使用方法，包括旋转外管，旋转外管包括从前端至后端依次一体成型设置的夹持体、组合静态密封体和旋转动态密封体，夹持体、组合静态密封体和旋转动态密封体均为轴向中空结构且同轴设置，内部形成一条过水流道；旋转动态密封体内设置有送水轴；二级旋转密封腔体内的送水轴上套装有两个滚动轴承、两个挡环和两个及以上动态密封装置，使得旋转外管能够绕着送水轴转动。本发明专利技术采用插接方式与矿用钻杆快速连接，通过两个动态密封装置的双重旋转动密封作用，避免了高压水从送水轴与旋转动态密封体之间的环状间隙泄漏。轴与旋转动态密封体之间的环状间隙泄漏。轴与旋转动态密封体之间的环状间隙泄漏。

【技术实现步骤摘要】
煤矿井下快速插接高压动态密封旋转送水器及使用方法


[0001]本专利技术属于煤矿井下坑道钻探
，涉及送水器，具体涉及一种煤矿井下快速插接高压动态密封旋转送水器及使用方法。

技术介绍

[0002]送水器是煤矿井下坑道钻进装备的重要组成部分，主要用于钻机驱动孔内钻具高速回转钻进碎岩过程中，向钻孔提供高压水作为钻孔排渣介质，并将钻具高速回转与送水管路分离，避免送水管路旋转缠绕。
[0003]现有送水器均采用螺纹连接、螺纹静密封、旋转动密封组件固定尺寸密封，在实际应用中，其存在以下技术不足：
[0004](A)安装时间长。每次加接钻杆时，均需要先从矿用钻杆与送水器连接螺纹处拆开，卸掉送水器；加接上矿用钻杆后，再将送水器与矿用钻杆的连接螺纹拧紧。螺纹拧卸时间长且频繁，钻杆加接效率低，制约了钻机自动加杆技术的发展。
[0005](B)连接螺纹易磨损。定向钻进过程中需要频繁进行钻杆加卸，送水器拆卸安装频繁，连接螺纹磨损速度快，高压水易从螺纹处泄漏，使用寿命短、成本高。
[0006](C)旋转动密封易失效。现有送水器外管与送水轴之间一般采用盘根、胶塞、密封圈等密封组件进行旋转动密封，其尺寸均较为固定，不可根据磨损情况进行自动调整，而常规回转钻进的转速非常高，密封组件磨损速度快，易发生旋转动密封失效。

技术实现思路

[0007]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于，提供一种煤矿井下快速插接高压动态密封旋转送水器及使用方法，解决现有技术中的旋转送水器的旋转动密封易失效的技术问题。
[0008]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案予以实现：
[0009]一种煤矿井下快速插接高压动态密封旋转送水器，包括旋转外管，所述的旋转外管包括从前端至后端依次一体成型设置的夹持体、组合静态密封体和旋转动态密封体，所述的夹持体、组合静态密封体和旋转动态密封体均为轴向中空结构且同轴设置，内部形成一条过水流道；
[0010]所述的夹持体上设置有夹紧装置，夹持体内部前端设置有导正环；
[0011]所述的组合静态密封体内为一体相连的四级阶梯腔体，从前端到后端分别为直径依次减小的一级组合密封腔体、二级组合密封腔体、三级组合密封腔体和四级组合密封腔体，一级组合密封腔体与夹持体内部相连通，四级组合密封腔体与旋转动态密封体内相连通；所述的一级组合密封腔体内安装有矿用钻杆侧壁密封塞，所述的二级组合密封腔体内安装有矿用钻杆接头密封塞；
[0012]所述的旋转动态密封体内为一体相连的两级阶梯腔体，从前端到后端分别为直径依次减小的一级旋转密封腔体和二级旋转密封腔体，一级旋转密封腔体与四级组合密封腔
体相连通，一级旋转密封腔体的内径大于四级组合密封腔体的内径；
[0013]所述的旋转动态密封体内设置有送水轴，送水轴内为过水流道，送水轴的前端通过一级旋转密封腔体与四级组合密封腔体之间的阶梯面进行限位，送水轴的后部通过安装在二级旋转密封腔体后端的锁紧母进行限位，送水轴伸出旋转动态密封体外的后端连通有转换接手；
[0014]所述的二级旋转密封腔体内的送水轴上套装有两个滚动轴承、两个挡环和两个及以上动态密封装置，使得旋转外管能够绕着送水轴密封转动。
[0015]本专利技术还具有如下技术特征：
[0016]所述的动态密封装置包括依次设置的异形密封塞，与异形密封塞相配合实现动态密封的压紧环，压紧环通过压紧环上连接的压紧弹簧进行压紧。
[0017]所述的异形密封塞为能够套装在送水轴外壁上的轴向中空的圆台形结构，异形密封塞的前端外径大于后端外径，异形密封塞的内壁直径相同，且异形密封塞的内侧壁上沿着周向设置有沟槽，沟槽内设置有与送水轴接触密封的密封圈；所述的异形密封塞前端面上沿着周向设置有梯形凹槽；
[0018]所述的压紧环为能够套装在送水轴外壁上的轴向中空的结构，包括从前到后依次一体成形的定位凸台、调整体和梯形凸台；所述的定位凸台套装在送水轴外壁上，所述的梯形凸台的高度小于梯形凹槽的深度，所述的调整体外径不大于梯形凸台的最大外径，内径不小于梯形凸台的最小内径，梯形凸台与梯形凹槽相配合实现动态密封。
[0019]所述的送水轴的外壁分为一体成型的六段，包括第一段，第一段的前端为第二段，第二段的前端为第四段，第一段的后端为第三段，第三段的后端为第五段，第五段的后端为第六段；第一段的外径大于第二段的外径，第二段的外径大于第四段的外径，第一段的外径大于第三段的外径，第三段的外径大于第五段的外径，第五段的外径大于第六段的外径；
[0020]所述的第一段的外径等于所述的二级旋转密封腔体的内径，所述的第一段可转动式安装在所述的二级旋转密封腔体内，第二段和第三段上分别套装有滚动轴承的内圈，滚动轴承的外圈安装在所述的二级旋转密封腔体的内壁上，第四段的后端和第五段的前端分别套装有挡环，第四段的外径等于所述的一级旋转密封腔体的内径，第四段的前端可转动式安装在所述的一级旋转密封腔体中，第六段的前端套装有锁紧母；第四段上的挡环和二级旋转密封腔体与一级旋转密封腔体的阶梯面之间以及第五段上的挡环和锁紧母之间分别设置有动态密封装置安装腔，动态密封装置安装腔内分别安装有动态密封装置，动态密封装置的两端分别顶在动态密封装置安装腔的两端。
[0021]所述的矿用钻杆侧壁密封塞的后端顶在一级组合密封腔体与二级组合密封腔体之间的阶梯面上，矿用钻杆侧壁密封塞的前端通过固定套固定限位；所述的矿用钻杆侧壁密封塞为环形结构，矿用钻杆侧壁密封塞内部为中空的密封腔体，矿用钻杆侧壁密封塞的后端面上设置有环形槽，环形槽内设置有与密封腔体连通的一个及以上导水孔；组合静态密封体的侧壁内开设有过水孔道，过水孔道的前端与环形槽相连通，过水孔道的后端与四级组合密封腔体内的过水流道相连通。
[0022]所述的矿用钻杆接头密封塞内开设有中空的安装沉孔，安装沉孔内穿过有定位连接筒，定位连接筒前端的限位凸台嵌入式压在安装沉孔的阶梯面上，定位连接筒的后部伸入至所述的三级组合密封腔体内并固定安装，将矿用钻杆接头密封塞固定安装在所述的二
级组合密封腔体内；
[0023]所述的矿用钻杆接头密封塞的外部与矿用钻杆的钻杆母接头相配合，所述的矿用钻杆接头密封塞的外部设置有三个密封面，从后至前依次为第一密封面、第二密封面和第三密封面；第一密封面为垂直轴向的环形平面，第三密封面为矿用钻杆接头密封塞的前端环形面，第一密封面的内环直径大于第三密封面的外环直径，第二密封面为第一密封面与第三密封面之间的过渡锥形侧面。
[0024]所述的第一密封面用于与矿用钻杆的钻杆母接头上的第一密封台肩接触；所述的第二密封面用于与矿用钻杆的钻杆母接头上的螺纹连接面接触；所述的第三密封面用于与矿用钻杆的钻杆母接头上的第二密封台肩接触。
[0025]所述的夹紧装置为两个及以上，所述的夹紧装置包括径向开设在夹持体上的驱动仓，驱动仓开放的顶部设置有仓盖，所述的驱动仓内设置有驱动轴，驱动轴的外端穿过仓盖伸出至仓盖外，驱动轴的内端穿过驱动仓的底本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤矿井下快速插接高压动态密封旋转送水器，包括旋转外管(20)，其特征在于，所述的旋转外管(20)包括从前端至后端依次一体成型设置的夹持体(1)、组合静态密封体(2)和旋转动态密封体(3)，所述的夹持体(1)、组合静态密封体(2)和旋转动态密封体(3)均为轴向中空结构且同轴设置，内部形成一条过水流道(4)；所述的夹持体(1)上设置有夹紧装置(5)，夹持体(2)内部前端设置有导正环(6)；所述的组合静态密封体(2)内为一体相连的四级阶梯腔体，从前端到后端分别为直径依次减小的一级组合密封腔体(201)、二级组合密封腔体(202)、三级组合密封腔体(203)和四级组合密封腔体(204)，一级组合密封腔体(201)与夹持体(1)内部相连通，四级组合密封腔体(204)与旋转动态密封体(3)内相连通；所述的一级组合密封腔体(201)内安装有矿用钻杆侧壁密封塞(7)，所述的二级组合密封腔体(202)内安装有矿用钻杆接头密封塞(8)；所述的旋转动态密封体(3)内为一体相连的两级阶梯腔体，从前端到后端分别为直径依次减小的一级旋转密封腔体(301)和二级旋转密封腔体(302)，一级旋转密封腔体(301)与四级组合密封腔体(204)相连通，一级旋转密封腔体(301)的内径大于四级组合密封腔体(204)的内径；所述的旋转动态密封体(3)内设置有送水轴(9)，送水轴(9)内为过水流道(4)，送水轴(9)的前端通过一级旋转密封腔体(301)与四级组合密封腔体(204)之间的阶梯面进行限位，送水轴(9)的后部通过安装在二级旋转密封腔体(302)后端的锁紧母(10)进行限位，送水轴(9)伸出旋转动态密封体(3)外的后端连通有转换接手(11)；所述的二级旋转密封腔体(302)内的送水轴(9)上套装有两个滚动轴承(12)、两个挡环(13)和两个及以上动态密封装置(14)，使得旋转外管(20)能够绕着送水轴(9)密封转动。2.如权利要求1所述的煤矿井下快速插接高压动态密封旋转送水器，其特征在于，所述的动态密封装置(14)包括依次设置的异形密封塞(1401)，与异形密封塞(1401)相配合实现动态密封的压紧环(1402)，压紧环(1402)通过压紧环(1402)上连接的压紧弹簧(1403)进行压紧。3.如权利要求2所述的煤矿井下快速插接高压动态密封旋转送水器，其特征在于，所述的异形密封塞(1401)为能够套装在送水轴(9)外壁上的轴向中空的圆台形结构，异形密封塞(1401)的前端外径大于后端外径，异形密封塞(1401)的内壁直径相同，且异形密封塞(1401)的内侧壁上沿着周向设置有沟槽(140101)，沟槽(140101)内设置有与送水轴(9)接触密封的密封圈(140102)；所述的异形密封塞(1401)前端面上沿着周向设置有梯形凹槽(140103)；所述的压紧环(1402)为能够套装在送水轴(9)外壁上的轴向中空的结构，包括从前到后依次一体成形的定位凸台(140201)、调整体(140202)和梯形凸台(140203)；所述的定位凸台(140201)套装在送水轴(9)外壁上，所述的梯形凸台(140203)的高度小于梯形凹槽(140103)的深度，所述的调整体(140202)外径不大于梯形凸台(140203)的最大外径，内径不小于梯形凸台(140203)的最小内径，梯形凸台(140203)与梯形凹槽(140103)相配合实现动态密封。4.如权利要求1所述的煤矿井下快速插接高压动态密封旋转送水器，其特征在于，所述的送水轴(9)的外壁分为一体成型的六段，包括第一段(901)，第一段(901)的前端为第二段(902)，第二段(902)的前端为第四段(904)，第一段(901)的后端为第三段(903)，第三段
(903)的后端为第五段(905)，第五段(905)的后端为第六段(906)；第一段(901)的外径大于第二段(902)的外径，第二段(902)的外径大于第四段(904)的外径，第一段(901)的外径大于第三段(903)的外径，第三段(903)的外径大于第五段(905)的外径，第五段(905)的外径大于第六段(906)的外径；所述的第一段(901)的外径等于所述的二级旋转密封腔体(302)的内径，所述的第一段(901)可转动式安装在所述的二级旋转密封腔体(302)内，第二段(902)和第三段(903)上分别套装有滚动轴承(12)的内圈，滚动轴承(12)的外圈安装在所述的二级旋转密封腔体(302)的内壁上，第四段(904)的后端和第五段(905)的前端分别套装有挡环(13)，第四段(904)的外径等于所述的一级旋转密封腔体(301)的内径，第四段(904)的前端可转动式安装在所述的一级旋转密封腔体(301)中，第六段(906)的前端套装有锁紧母(10)；第四段(904)上的挡环(13)和二级旋转密封腔体(302)与一级旋转密封腔体(301)的阶梯面之间以及第五段(905)上的挡环(13)和锁紧母(10)之间分别设置有动态密封装置安装腔(16)，动态密封装置安装腔(16)内分别安装有动态密封装置(14)，动态密封装置(14)的两端分别顶在动态密封装置安装腔(16)的两端。5.如权利要求1所述的煤矿井下快速插接高压动态密封旋转送水器，其特征在于，所述的矿用钻杆侧壁密封塞(7)的后端顶在一级组合密封腔体(201)与二级组合密封腔体(202)之间的阶梯面上，矿用钻杆侧壁密封塞(7)的前端通过固定套(17)固定限位；所述的矿用钻杆侧壁密封塞(7)为环形结构，矿用钻杆侧壁密封塞(7)内部为中空的密封腔体(701)，矿用钻杆侧壁密封塞(701)的后端面上设置有环形槽(702)，环形槽(702)内设置有与密封腔体(701)连通的一个及以上导水孔(703)；组合静态密封体(2)的侧壁内开设有过水孔道(15)，过水孔道(15)的前端与环形槽(702)相连通，过水孔道(15)的后端与四级组合密封腔体(204)内的过水流道(4)相连通。6.如权利要求1所述的煤矿井下快速插接高压动态密封旋转送水器，其特征在于，所述的矿用钻杆接头密封塞(8)内开设有中空的安装沉孔(801)，安装沉孔(...

【专利技术属性】
技术研发人员：方俊，李泉新，刘飞，褚志伟，王四一，杨冬冬，杨哲，刘桂芹，
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：