CN101338651B - 前混合磨料高压水射流系统回转管接头结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种前混合磨料高压水射流系统回转管接头结构，包括接头本体、软管接头以及后盖，所述的后盖与接头本体固定连接，在所述的后盖上设置有喷头，在所述的接头本体内设置有通孔，所述的喷头进水口通过接头本体的通孔与软管接头的出水口连通，在所述的软管接头与接头本体之间采用轴承转动连接，在软管接头出水口的两侧各设置有至少2个环形凹槽，在该环形凹槽内设置有密封圈，与现有技术相比，本发明在接头本体与软管接头之间轴承，将原来的两者固定连接改为现在的转动连接，高压水管与钻杆之间不再干涉，提高了稳定性以及安全性，在接头本体与软管接头之间采用设置至少2个密封圈的多级密封，从而有效挡住了磨料的泄漏，提高了管接头的工作寿命。

Description

前混合磨料高压水射流系统回转管接头结构

技术领域

本发明涉及流体动力技术领域，尤其是一种前混合磨料高压水射流系统回转管接头。

背景技术

在高压水射流钻地系统中，管接头既要与钻机钻杆相连又要与高压软管相连，由于在作业过程中，钻杆旋转会带动管接头转动，从而会带动高压软管转动，以致会使高压软管发生扭曲，对钻杆转动产生较大阻力矩，因此在转动与静止之间要用一个回转管接头实现动静转换。由于回转管接头内有一个回转运动副并且高压水中含有磨料，因此对管接头结构及耐磨性要求很高。同时由于转动而产生的侧向力容易使密封发生泄漏，也对结构设计和密封性提出更高要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种解决高压软管和管接头之间动静转换问题且密封性能好的回转管接头。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种前混合磨料高压水射流系统回转管接头结构，包括接头本体、软管接头以及后盖，所述的后盖与接头本体固定连接，在所述的后盖上设置有喷头，在所述的接头本体内设置有通孔，所述的喷头进水口通过接头本体的通孔与软管接头的出水口连通，在所述的软管接头与接头本体之间设置有轴承，轴承的外表面与接头本体固定连接，轴承的内表面与软管接头固定连接，在软管接头出水口的两侧各设置有至少2个环形凹槽，在该环形凹槽内设置有密封圈。

所述的喷头为两个，且对称设置在后盖上。

所述的轴承为2个，包括第一轴承和第二轴承，在所述的接头本体与软管接头的外部连接端设置有一阶梯孔，所述的第一轴承设置在阶梯孔内，在第一轴承的内侧还设置有一弹性挡圈，所述的第二轴承设置在接头本体与软管接头的内部连接端。

所述的接头本体的通孔的进水口为圆形槽，出水口为水平孔，在圆形槽与水平孔之间还设置垂直孔，水平孔与圆形槽通过垂直孔连通。

所述后盖的入水口为环形槽，在所述的后盖内还设置有两个连接孔，连接孔的一端与环形槽连通，另一端与喷头的进水口连通。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、本发明在接头本体与软管接头之间轴承，将原来的两者固定连接改为现在的转动连接，一方面，防止了钻杆在转动时，高压软管发生扭曲，对钻杆转动产生较大阻力矩，另一方面，高压水管与钻杆之间不再干涉，提高了稳定性以及安全性。

2、本发明回转管接头结构用于前混合磨料高压水射流系统，在接头本体和软管接头之间存在间隙，管接头内流动的是磨料和水的混合物，对密封圈的磨损较大，同时，水为高压，为了防止因为密封不好而泄压，采用至少2个密封圈的多级密封，从而有效挡住了磨料的泄漏，提高了管接头的工作寿命。

3、本发明的管接头的喷头为倾斜轴线设置的2个喷头，且对称设置，因此，在喷射高压水流时，各产生一个水平分力，且水平分力的方向相反，因此，相互抵消，不会导致一个喷头时，接头本体和软管接头的相互挤压，使密封圈一侧被压缩，另一侧将回弹，从而导致回弹的一侧密封不牢，引起磨料泄漏。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明软管接头的结构示意图。

图3是本发明接头本体的结构示意图。

图4是本发明后盖与喷头的连接示意图。

图5是水射流对本发明回转管接头的反作用力示意图。

图6是图2反作用力水平力示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细说明。

如图1所示，包括软管接头1、接头本体2、后盖3，后盖3与接头本体2采用螺栓固定连接，在连接处设置有密封圈8。在软管接头1的前端加工有外螺纹，用于安装高压软管，软管接头1的中部开设有一垂直出水口12，该垂直出水口12与内部的进水口11连通，在软管接头1垂直出水口12的两侧，各开设有两个环形槽13，详见图2所示，在环形槽13内分别安装有一密封圈6，接头本体2与软管接头1采用轴承连接，内部为第二复合轴承5，外部为第一轴承4，接头本体2的进水口为圆形槽21，圆形槽21的位置与软管接头1的垂直出水口12对应，在接头本体2的外圆周上还加工有一垂直孔22，该垂直孔22与圆形槽21连通，垂直孔22的外部采用堵头25密封，与垂直孔22相连通的还有一水平孔23，该水平孔23为接头本体2的出水口，在接头本体2的前端加工有阶梯孔24，详见图3，第一轴承4即安装在该阶梯孔24内，在轴承4的内侧，还安装有弹性挡圈7作为密封。接头本体2的出水口为水平孔，后盖3上设置有2个喷头10，因而要求有两个出水口，所以，在后盖3上，首先加工有环形槽31，将接头本体2的单个出水口变成型环，然后在后盖3上，钻取2个连接孔32，连接孔的外端采用堵头33密封，连接孔32的一端与环形槽31连通，另一端与喷头10的进水口41连接。喷头10螺纹连接在后盖上，在连接处设置有密封圈42，在喷头10喷口上还设置有压紧套43以及螺塞44，见图4所示。

高压水管与软管接头1相连，而钻杆与接头本体2相连。磨料水通过软管接头1流入软管接头2，后经接头本体2流到后盖的两个喷头10，再由喷嘴喷出。由于在钻杆旋转过程中，软管接头1是静止的，而接头本体2是跟着钻杆旋转的，所以软管接头1和接头本体2之间存在着密封问题，如果密封不好的话，不仅存在泄压问题，磨料还会钻进配合间隙，进而影响轴承的工作寿命，同时对回转产生较大阻力。在设计中，我们采用多级密封的方法，磨料必须经过两个密封圈还有弹性挡板才能钻进轴承和软管接头的配合间隙，从而有效挡住了磨料的泄漏，所以多级密封可靠性高，密封可耐50MPa高压。同时我们采用了双喷头设计，较好的解决了在水平方向的力平衡问题。如图5，水射流对回转管接头的反作用力，经分解后形成水平方向力和竖直方向力。由图5可知，F_1x＝F_2x，这样水平方向达到平衡，从而避免了钻杆在水平方向的左右晃动，更重要的是，如果钻杆水平方向力不平衡，必然导致接头本体和软管接头的相互挤压，使密封圈一侧被压缩，另一侧将回弹，从而导致回弹的一侧密封不牢。同时，在双喷头的设计上，为了避免两个喷头喷出的水流相互碰撞，影响切割效率，设计时，两个喷头位置是错开的，如图6所示，水射流的反作用力在水平方向产生扭矩，即回转阻力矩。由于反作用力相对管接头表面的几何中心距离极小，故回转阻力矩较小。

Claims (4)

1.一种磨料高压水射流系统回转管接头结构，包括接头本体(2)、软管接头(1)以及后盖(3)，所述的后盖(3)与接头本体(2)固定连接，在所述的后盖(3)上设置有喷头(10)，在所述的接头本体(2)内设置有通孔，所述喷头的进水口(41)通过接头本体的通孔与软管接头的出水口(12)连通，其特征在于：在所述的软管接头(1)与接头本体(2)之间设置有轴承，轴承的外表面与接头本体(2)固定连接，轴承的内表面与软管接头(1)固定连接，在软管接头(1)出水口(12)的两侧各设置有至少2个环形凹槽(13)，在该环形凹槽(13)内设置有密封圈(6)，所述的轴承为2个，包括第一轴承(4)和第二轴承(5)，在所述的接头本体(2)与软管接头(1)的外部连接端设置有一阶梯孔(24)，所述的第一轴承(4)设置在阶梯孔(24)内，在第一轴承(4)的内侧还设置有一弹性挡圈(7)，所述的第二轴承(5)设置在接头本体(2)与软管接头(1)的内部连接端。

2.根据权利要求1所述的磨料高压水射流系统回转管接头结构，其特征在于：所述的喷头(10)为两个，且对称设置在后盖(3)上。

3.根据权利要求1所述的磨料高压水射流系统回转管接头结构，其特征在于：所述的接头本体(2)的通孔的进水口为圆形槽(21)，出水口为水平孔(23)，在圆形槽(21)与水平孔(23)之间还设置垂直孔(22)，水平孔(23)与圆形槽(21)通过垂直孔(22)连通。

4.根据权利要求1所述的磨料高压水射流系统回转管接头结构，其特征在于：所述后盖(3)的入水口为环形槽(31)，在所述的后盖(3)内还设置有两个连接孔(32)，连接孔(32)的一端与环形槽(31)连通，另一端与喷头(10)的进水口(41)连通。

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