CN103015910B - 旋转密封式钻扩转换装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋转密封式钻扩转换装置，包括钻头中空连杆，钻头中空连杆的外周安装连接套，连接套与钻头中空连杆之间通过第一轴承和第二轴承连接，第一轴承和第二轴承使连接套与钻头中空连杆仅能相对转动；钻头中空连杆和连接套之间安装单向旋转机构，单向旋转机构使连接套仅能带动钻头中空连杆向一个方向转动；钻头中空连杆的上部外周安装上密封环座，连接套的上端安装密封装置衬盖，密封装置衬盖外周的法兰盘与连接套连接；密封装置衬盖的外壁上安装第一密封件，第一密封件与上密封环座配合密封；连接套下部的内壁上安装下密封环，钻头中空连杆下部外壁上安装第二密封件，第二密封件与下密封环配合密封。它既可使钻头在钻孔和旋盘两种方式下自由切换，又可确保在泥浆中长时间工作。

Description

旋转密封式钻扩转换装置

技术领域

 本发明涉及一种旋转密封式钻扩转换装置。

背景技术

现有的桩孔旋扩机若要集旋盘和钻孔功能于一身，必须满足以下条件；钻孔时，钻头能随机身旋转；旋盘时，钻头作为支点，不随机身旋转。但是，目前的旋扩机都无法满足上述条件。其主要原因是，现有的旋扩机本身都缺少既能够灵活切换钻头工作状态，又可在泥浆中长时间稳定工作的切换装置。

发明内容

本发明的目的，是提供一种旋转密封式钻扩转换装置，它既可使钻头在钻孔和旋盘两种方式下自由切换，又可确保在泥浆中长时间工作，从而，可解决现有技术存在的问题。

　　本发明的目的是通过以下技术方案实现的：旋转密封式钻扩转换装置，包括钻头中空连杆，钻头中空连杆的外周安装连接套，连接套与钻头中空连杆之间通过第一轴承和第二轴承连接，第一轴承和第二轴承使连接套与钻头中空连杆仅能相对转动；钻头中空连杆和连接套之间安装单向旋转机构，单向旋转机构使连接套仅能带动钻头中空连杆向一个方向转动；钻头中空连杆的上部外周安装上密封环座，连接套的上端安装密封装置衬盖，密封装置衬盖外周的法兰盘与连接套连接；密封装置衬盖的外壁上安装第一密封件，第一密封件与上密封环座配合密封；连接套下部的内壁上安装下密封环，钻头中空连杆下部外壁上安装第二密封件，第二密封件与下密封环配合密封。

为进一步实现本发明的目的，还可以采用以下技术方案实现：所述单向旋转机构可由棘轮座、上棘轮和下棘轮连接构成；棘轮座与连接套固定连接；棘轮座下部设有竖向的插槽，连接套的外周活动安装上棘轮，上棘轮上部设有插块；上棘轮的插块与棘轮座的插槽配合，上棘轮仅能相对棘轮座上下往复运动；上棘轮下部设有下棘齿，下棘轮的上部设有上棘齿，下棘齿和上棘齿配合，上棘轮仅能带动下棘轮向一个方向旋转；下棘轮与钻头中空连杆固定连接。第一密封件和第二密封件均是Yx型密封件；第一密封件的开口向下；第二密封件的开口向下。所述钻头中空连杆的上部设有环形槽，环形槽内设有轴承限位衬套，轴承限位衬套的外周安装第一轴承；连接套与钻头中空连杆之间安装轴承限位环，轴承限位环的下端与第一轴承接触，轴承限位环的上端与密封装置衬盖的法兰盘接触。所述钻头中空连杆中部外周开设限位环槽，限位环槽内安装下棘轮限位环；下棘轮上端棘齿内侧设有定位槽，定位槽与下棘轮限位环配合；下棘轮内侧竖向开设透槽，钻头中空连杆外壁开设下棘轮限位环键槽，下棘轮限位环键槽内安装键，键与透槽配合。所述钻头中空连杆的外壁设有环形凸台，环形凸台与第二轴承之间安装下轴承限位块。所述下密封环的上端设有环形凸沿。所述密封装置衬盖上端安装内管底盘法兰盘，内管底盘法兰盘上设有进油嘴，内管底盘法兰盘内开设进油道和溢油道，进油道和溢油道分别与密封装置衬盖上的注油孔相通；进油道与进油嘴相通。所述下密封环通过轴承调节环与连接套连接；轴承调节环与连接套螺纹连接。所述轴承调节环底部设有放油孔，密封装置衬盖的法兰盘上开设注油孔。

本发明的积极效果在于：它可实现钻头在钻孔和旋盘两种状态下自由切换，能大幅提高钻孔和旋盘的工作效率。它具有良好的密封系统，可最大限度地确保泥浆不会渗入切换装置内部，旋转密封式钻扩转换装置可以在泥浆中长时间稳定工作，而不易损坏。它还具有结构简洁紧凑、制造成本低廉和安装使用方便的优点。

附图说明

图1是本发明所述的的主视结构示意图；图2是所述棘轮座的仰视结构示意图；图3是所述棘轮座的俯视结构示意图；图4是图2的A-A剖视结构示意图；图5是所述上棘轮的俯视结构示意图；图6是图5的B-B剖视结构示意图；图7是所述上棘轮的立体结构示意图；图8是所述下棘轮的俯视结构示意图；图9是图8的C-C剖视结构示意图；图10是所述下棘轮的立体结构示意图；图11是所述钻头中空连杆的结构示意图；图12是所述内管底盘法兰盘的结构示意图；图13是所述密封装置衬盖的结构示意图；图14是所述旋转密封式钻扩转换装置安装于旋扩机后的结构示意图，图中D指示的是所述旋转密封式钻扩转换装置。

附图标记：1法兰连接螺栓　2密封装置衬盖　3注油孔　4密封圈　5上密封环　6第一密封件　7轴承限位环　8上密封环座　9第一轴承　10轴承限位衬套　11棘轮座固定栓　12下棘轮限位环　13第二轴承　14下密封环　15第二密封件　16轴承调节环　17放油孔　18下棘齿　19上棘齿　20下棘轮限位环键槽　21棘轮座　22上棘轮　23下棘轮　24下轴承限位块　25钻头中空连杆　26旋扩臂第二铰链座　27连接套　28插块　29环形槽　30限位环槽　31环形凸台　32定位槽　33透槽　34环形凸沿　35内管底盘法兰盘　36进油嘴　37进油道　38进油口　39溢油道　40环形限位凸台。

具体实施方式

本发明所述的旋转密封式钻扩转换装置包括钻头中空连杆25。如图1所示，钻头中空连杆25的外周安装连接套27，连接套27与钻头中空连杆25之间通过第一轴承9和第二轴承13连接。第一轴承9和第二轴承13使连接套27与钻头中空连杆25仅能相对转动，而无法轴向移动。第一轴承9和第二轴承13一方面，可减少钻头中空连杆25与连接套27之间相对旋转的磨擦力；另一方面，可防止钻头中空连杆25与连接套27之间沿轴向相对移动。钻头中空连杆25和连接套27之间安装单向旋转机构，单向旋转机构使连接套27仅能带动钻头中空连杆25向一个方向转动。钻头中空连杆25的上部外周安装上密封环座8，连接套27的上端安装密封装置衬盖2。密封装置衬盖2外周的法兰盘与连接套27连接，密封装置衬盖2的法兰盘上可开设注油孔3。密封装置衬盖2的外壁上安装第一密封件6，第一密封件6与上密封环座8配合密封。如图1所示，为便于更换配件，如图1所示，上密封环座8内安装上密封环5，上密封环5与上密封环座8过盈配合。实际工作过程中上密封环座8通常无须更换。更换的是上密封环5。而且，上密封环5每次磨损仅会在其内表面产生一个环形槽。此时，只需将上密封环5相对上密封环座8向下移动，令上密封环5上部的光滑平面与第一密封件6重新配合便可重新恢复正常密效果。直至上密封环5整个内表面都磨损后才需更换上密封环5。上密封环5的设计可大幅减化维护手续，降低维护成本。连接套27下部的内壁上安装下密封环14。钻头中空连杆25下部外壁上安装第二密封件15，第二密封件15与下密封环14配合密封。下密封环14也可与连接套27过盈配合，以达到与上密封环5相同的减化维护手续的效果。第一轴承9和第二轴承13优选圆锥滚子轴承。

使用时，将连接套27与旋扩机的内管连接，钻头中空连杆25下端与钻头连接。钻孔时，连接套27能带动钻头中空连杆25旋转；旋盘时，钻头中空连杆25和钻头相对地面静止，机身仅能带动连接套27旋转，此时，钻头作为旋扩盘的支点，可有效提高旋扩盘效果。整个工作过程中所述单向旋转机构均在封闭空间内，不会受外界泥浆的影响。

如图1所示，所述单向旋转机构可由棘轮座21、上棘轮22和下棘轮23连接构成。棘轮座21与连接套27固定连接；棘轮座21下部设有竖向的插槽，连接套27的外周活动安装上棘轮22，上棘轮22上部设有插块28；上棘轮22的插块28与棘轮座21的插槽配合，使上棘轮22仅能相对棘轮座21上下往复运动。上棘轮22下部设有下棘齿18，下棘轮23的上部设有上棘齿19，下棘齿18和上棘齿19配合，上棘轮22仅能带动下棘轮23向一个方向旋转。下棘轮23与钻头中空连杆25固定连接。当需钻孔时，下棘齿18和上棘齿19咬合，连接套27可带动钻头中空连杆25转动；当需旋盘时，连接套27无法通过上棘轮22带动下棘轮23转动，因此，钻头中空连杆25相对地面静止，钻头中空连杆25相对连接套27转动，此过程中上棘轮22始终上下往复移动。所述的单向旋转机构也可以是由棘轮和棘爪连接构成，具体结构如下：钻头中空连杆25的外周安装棘轮，连接套27内壁安装棘爪，仅当连接套27正转时，可通过棘爪和棘轮带动钻头中空连杆25转动。但是，经反复大量实验可知，由棘轮座21、上棘轮22和下棘轮23构成的单向旋转机构与其他结构的单向旋转机构相比，具有承重负荷能力强、工作稳定和使用寿命长的优点，因此，更适合在旋扩机上装备使用。

为便于各零部件之间的组装，如图11所示，所述钻头中空连杆25的上部设有环形槽29。环形槽29可减小钻头中空连杆25的上部直径，便于第二轴承13和下棘轮23由上而下安装。当第二轴承13和下棘轮23安装完成后，为使第一轴承9与钻头中空连杆25之间紧密连接，环形槽29内设有轴承限位衬套10，轴承限位衬套10的外周安装第一轴承9。为便于第一轴承9安装定位，如图1所示，连接套27与钻头中空连杆25之间安装轴承限位环7，轴承限位环7的下端与第一轴承9接触，轴承限位环7的上端与密封装置衬盖2的法兰盘接触。

如图1和图11所示，所述钻头中空连杆25中部外周开设限位环槽30。限位环槽30内安装下棘轮限位环12。为方便下棘轮限位环12与限位环槽30安装配合，下棘轮限位环12可由两个半圆弧拼接而成。下棘轮23上端棘齿内侧设有定位槽32，定位槽32与下棘轮限位环12配合能限制下棘轮23向上移动，第二轴承13限制下棘轮23向下移动。下棘轮23内侧竖向开设透槽33，钻头中空连杆25外壁开设下棘轮限位环键槽20，下棘轮限位环键槽20内安装键，键与透槽33配合。下棘轮限位环12和键将下棘轮23与钻头中空连杆25固定连接于一体。下棘轮23也可通过螺栓与钻头中空连杆25连接固定，但是，若以螺栓固定，为了确保连接强度，必然使螺栓穿透钻头中空连杆25，从而，会增加钻头中空连杆25内泥浆进入钻头中空连杆25和连接套27之间的风险，降低密封效果，影响单向旋转机构的使用寿命。

为便于安装过程中对下棘轮23定位，如图1和图11所示，所述钻头中空连杆25的外壁设有环形凸台31。环形凸台31与第二轴承13之间安装下轴承限位块24。下轴承限位块24与第二轴承13配合对下棘轮23限位。

为防止零部件间磨损产生的金属细屑进入第二密封件15和下密封环14之间，影响使用寿命。如图1所示，所述下密封环14的上端设有环形凸沿34。

如图1所示，所述密封装置衬盖2上端安装内管底盘法兰盘35，内管底盘法兰盘35上设有进油嘴36。内管底盘法兰盘35内开设进油道37和溢油道39。进油道37和溢油道39分别通过进油口38与密封装置衬盖2上的注油孔3相通。进油道37与进油嘴36相通。

如图1和图13所示，密封装置衬盖2上端设置环形限位凸台40，密封装置衬盖2上端的环形限位凸台40与内管底盘法兰35下端的进油口38安装配合定位。

由进油嘴36处向单向旋转机构内注润滑油，直至润滑油由溢油道39溢出为止；将进油嘴36和溢油道39封住，进油道37和溢油道39可有效提高油液面，确保单向旋转机构内始终充满润滑油。为方便加工制造，内管底盘法兰盘35可与密封装置衬盖2制成一体，或内管底盘法兰盘35与旋扩机的内管制成一体。

为方便调整第一轴承9、下棘轮23和第二轴承13的位置，使整个切换装置稳定运行，如图1所示，所述下密封环14通过轴承调节环16与连接套27连接。轴承调节环16与连接套27螺纹连接。通过转动轴承调节环16，轴承调节环16可通过第二轴承13推动钻头中空连杆25向上移动，第二轴承13为下棘轮23定位，钻头中空连杆25与轴承限位环7配合给第一轴承9定位。如图1所示，所述轴承调节环16底部设有放油孔17。工作一定时间需更换润滑油时，将放油孔17打开，将钻头中空连杆25和连接套27之间的单向旋转机构的润滑油放空，并更换新油。下密封环14与轴承调节环16过盈配合。

为提高密封效果，如图1所示，第一密封件6和第二密封件15均是Yx型密封件。第一密封件6的开口向下，第二密封件15的开口向下，可有效防止第一密封件6和第二密封件15沉积污垢，确保第一密封件6和第二密封件15的弹性，从而，保证密封效果。

为进一步提高密封效果，如图1所示，各相邻的连接部件之间均设有密封圈4。　　　

由所述钻头中空连杆25、连接套27、第一密封件6和第二密封件15构成旋转密封式钻扩转换装置的密闭腔体，其内注入润滑油。

本发明所述的技术方案并不限制于本发明所述的实施例的范围内。本发明未详尽描述的技术内容均为公知技术。

Claims (10)

1.旋转密封式钻扩转换装置，其特征在于：包括钻头中空连杆（25），钻头中空连杆（25）的外周安装连接套（27），连接套（27）与钻头中空连杆（25）之间通过第一轴承（9）和第二轴承（13）连接，第一轴承（9）和第二轴承（13）使连接套（27）与钻头中空连杆（25）仅能相对转动；钻头中空连杆（25）和连接套（27）之间安装单向旋转机构，单向旋转机构使连接套（27）仅能带动钻头中空连杆（25）向一个方向转动；钻头中空连杆（25）的上部外周安装上密封环座（8），连接套（27）的上端安装密封装置衬盖（2），密封装置衬盖（2）外周的法兰盘与连接套（27）连接；密封装置衬盖（2）的外壁上安装第一密封件（6），第一密封件（6）与上密封环座（8）配合密封；连接套（27）下部的内壁上安装下密封环（14），钻头中空连杆（25）下部外壁上安装第二密封件（15），第二密封件（15）与下密封环（14）配合密封。

2.根据权利要求1所述的旋转密封式钻扩转换装置，其特征在于：所述单向旋转机构由棘轮座（21）、上棘轮（22）和下棘轮（23）连接构成；棘轮座（21）与连接套（27）固定连接；棘轮座（21）下部设有竖向的插槽，连接套（27）的外周活动安装上棘轮（22），上棘轮（22）上部设有插块（28）；上棘轮（22）的插块（28）与棘轮座（21）的插槽配合，上棘轮（22）仅能相对棘轮座（21）上下往复运动；上棘轮（22）下部设有下棘齿（18），下棘轮（23）的上部设有上棘齿（19），下棘齿（18）和上棘齿（19）配合，上棘轮（22）仅能带动下棘轮（23）向一个方向旋转；下棘轮（23）与钻头中空连杆（25）固定连接。

3.根据权利要求1所述的旋转密封式钻扩转换装置，其特征在于：第一密封件（6）和第二密封件（15）均是Yx型密封圈；第一密封件（6）的开口向下；第二密封件（15）的开口向下。

4.根据权利要求1所述的旋转密封式钻扩转换装置，其特征在于：所述钻头中空连杆（25）的上部设有环形槽（29），环形槽（29）内设有轴承限位衬套（10），轴承限位衬套（10）的外周安装第一轴承（9）；连接套（27）与钻头中空连杆（25）之间安装轴承限位环（7），轴承限位环（7）的下端与第一轴承（9）接触，轴承限位环（7）的上端与密封装置衬盖（2）的法兰盘接触。

5.根据权利要求2所述的旋转密封式钻扩转换装置，其特征在于：所述钻头中空连杆（25）中部外周开设限位环槽（30），限位环槽（30）内安装下棘轮限位环（12）；下棘轮（23）上端棘齿内侧设有定位槽（32），定位槽（32）与下棘轮限位环（12）配合；下棘轮（23）内侧竖向开设透槽（33），钻头中空连杆（25）外壁开设下棘轮限位环键槽（20），下棘轮限位环键槽（20）内安装键，键与透槽（33）配合。

6.根据权利要求1所述的旋转密封式钻扩转换装置，其特征在于：所述钻头中空连杆（25）的外壁设有环形凸台（31），环形凸台（31）与第二轴承（13）之间安装下轴承限位块（24）。

7.根据权利要求1所述的旋转密封式钻扩转换装置，其特征在于：所述下密封环（14）的上端设有环形凸沿（34）。

8.根据权利要求1所述的旋转密封式钻扩转换装置，其特征在于：所述密封装置衬盖（2）上端安装内管底盘法兰盘（35），内管底盘法兰盘（35）上设有进油嘴（36），内管底盘法兰盘（35）内开设进油道（37）和溢油道（39），进油道（37）和溢油道（39）分别与密封装置衬盖（2）上的注油孔（3）相通；进油道（37）与进油嘴（36）相通。

9.根据权利要求1所述的旋转密封式钻扩转换装置，其特征在于：所述下密封环（14）通过轴承调节环（16）与连接套（27）连接；轴承调节环（16）与连接套（27）螺纹连接。

10.根据权利要求9所述的旋转密封式钻扩转换装置，其特征在于：所述轴承调节环（16）底部设有放油孔（17），密封装置衬盖（2）的法兰盘上开设注油孔（3）。