CN111577192B - 一种煤矿井下防治水复合定向钻进用孔口承压密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤矿井下防治水复合定向钻进用孔口承压密封装置，包括旋转密封单元旋转密封单元包括外套筒和用于密封钻杆的密封套筒单元，密封套筒单元套设在外套筒中；密封套筒单元包括可变形的胶筒、旋转筒和用于挤压胶筒的第一活塞，旋转筒套设在外套筒和胶筒之间，旋转筒和胶筒能够随钻杆共同旋转；第一活塞外壁与外套筒内壁之间设置密封腔，外套筒上开设有与密封腔连通的液压油输入口。本发明通过液压作用挤压胶筒变形进而密封钻杆；在钻杆复合钻进过程中，被压缩变形的胶筒与钻杆以相同的转速回转，实现了钻杆与压缩变形的胶筒只存在轴向相对运动，无径向相对运动，有效的减少了胶筒的磨损速度。

Description

一种煤矿井下防治水复合定向钻进用孔口承压密封装置

技术领域

本发明涉及属于钻探技术领域，涉及一种煤矿井下防治水复合定向钻进用孔口承压密封装置，具体为用于在高水压顶水复合定向钻进过程中密封孔口钻杆与套管环空间隙的承压密封装置。

背景技术

煤矿水害是与瓦斯和煤尘爆炸、煤与瓦斯突出、顶板冒落、火灾并列的影响我国煤矿安全生产的五大灾害之一。我国煤矿水害主要有老空水水害、岩溶水水害等类型。老空水是采空区、老窑或者已经废弃的井巷内的积水，是导致煤矿发生水害事故的主要因素。部分具有补给水源的老空水，水压高、瞬时水量大，破坏力强，且老空水一直处在密闭空间，容易聚积硫化氢、甲烷等有毒有害气体，一旦老空水涌出，聚积的气体也会随之扩散，给安全生产及人身安全都会带来巨大威胁。岩溶水是存在于溶蚀洞隙中运动的地下水，特点为分布具有随机性而且充水具有不均匀性。岩溶含水层通常会以顶底板突水、集中出水等方式向矿井内部充水，而且充水矿井中的多数突水都发生在遇断层、陷落柱或者断层附近。岩溶水水量比较丰富而且水压往往较高，位于岩溶水周围的矿井极易发生涌水事故，严重时会导致淹井。

煤矿井下随钻测量定向钻进技术具有轨迹可控、长距离定向延伸、可精确中靶等优点，是防治矿井水害的有效方法，在隐蔽致灾水体勘查、疏排水等治理工程领域应用广泛。煤矿井下复合定向钻进技术是近年来发展起来的新型定向钻进工艺技术，是一种双动力驱动、造斜与稳斜相结合的轨迹控制方法。钻进过程中，冲洗液驱动孔底螺杆马达回转的同时，钻机带动钻具回转并、轴向给进，复合定向碎岩钻进。与纯滑动定向钻进技术相比，复合定向钻进技术具有钻进效率高、实钻轨迹平滑性好，定向延伸和深孔钻进成孔能力强等特点，是目前井下岩层定向钻进施工中主要使用的钻进工艺。在采用复合定向钻进技术进行煤矿水害防治孔施工过程中，部分钻孔存在高水压顶水钻进工况，地层涌水压力可达3～4MPa、甚至更高。在如此高的水压下定向钻进，需要有性能良好的用于密封钻杆-孔壁环空的孔口密封装置，否则，钻进施工人员及钻进设备的安全性都将受到威胁。复合定向钻进技术由于存在钻杆回转给进动作，在进行孔口密封时存在一定的技术难题。首先，采用固定状态下挤压密封件来密封钻杆与套管环空的方法不可行，钻杆的回转动作容易将密封件撕裂或者快速磨损失效。其次，钻杆在重力或其他外力作用下会对密封件产生偏磨，使密封件密封效果变差。再者，钻杆两端公、母接头外径通常比钻杆主体外径略大，对于密封这种变径钻杆柱时，需要设置专用装置来解决这一问题。

中国专利CN 104763368A公布了一种大直径潜孔锤用孔口密封装置及其反循环施工工艺，该孔口密封装置使用环境为地面大直径潜孔锤钻进现场，不具备旋转密封功能，且不具备调控密封松紧程度的功能，不适用于煤矿井下高水压顶水复合定向钻进工艺。

中国专利CN 108193688A公布了一种水平全方位超高压喷射注浆法的孔口密封器装置及方法，该孔口密封装置为芳纶盘根轴向压缩产生径向力与外侧法兰端面接触密封连接，且芳纶盘根中的润滑剂在接触面行程油膜，提高密封性能。该密封装置不适用于密封高压水，密封能力达不到使用要求。

中国专利CN 108035690A公布了一种用于空气钻进的回转式钻孔孔口密封装置，该扶正装置适用于地面矿山爆破孔施工、地质勘探等技术领域，使用环境为在钻杆竖直方向钻进施工过程中密封钻杆外壁与密封装置之间的环状间隙，不适用于煤矿井下钻杆给进方向与重力方向成较大夹角的钻进工况。若在此种环境下使用，由于钻杆重力的影响，孔口密封装置的偏磨现象会异常严重，导致过早失效。

中国专利CN 110230481A公布了一种地质钻探孔口密封装置，该装置也不适合于在煤矿井下高水压顶水复合定向钻进施工中应用。

煤矿井下瓦斯抽采钻孔施工中普遍使用孔口密封装置，但此类孔口密封装置的使用目的及装置性能与高水压顶水复合定向钻进的孔口密封装置不同。由于瓦斯抽采钻孔孔口连接有负压抽采管路，孔口密封装置的承压密封能力不能满足高水压顶水定向钻进施工要求。综上所述，有必要研究新型的适合煤矿井下高水压顶水复合定向钻进的孔口密封装置。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种煤矿井下防治水复合定向钻进用孔口承压密封装置，解决现有的孔口密封承压装置存在密封能力有限、装置偏摩现象严重的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种煤矿井下防治水复合定向钻进用孔口承压密封装置，包括旋转密封单元，所述的旋转密封单元包括外套筒和用于密封钻杆的密封套筒单元，所述的密封套筒单元套设在外套筒中；

所述的密封套筒单元包括可变形的胶筒、旋转筒和用于挤压胶筒的第一活塞，所述的旋转筒套设在外套筒和胶筒之间，所述的旋转筒和胶筒能够随钻杆共同旋转；所述的第一活塞上设置有供钻杆穿过的通孔，第一活塞的一端挤顶在胶筒侧壁上，第一活塞另一端为自由端；所述的第一活塞外壁与外套筒内壁之间设置密封腔，所述的外套筒上开设有与密封腔连通的液压油输入口；所述的第一活塞能够随着密封腔内部压力的大小沿轴向来回移动。

具体的，所述的密封套筒单元还包括第一压环、第二压环、第一轴承和第二轴承；所述的第一活塞整体为T型套筒结构；所述的外套筒一端设置有端盖，外套筒内壁上沿周向设置有一圈凸起，所述的第一压环、胶筒、第二压环、第一活塞依次设置在端盖与凸起之间，所述的第一轴承设置在第一压环与端盖之间，所述的第二轴承设置在第二压环与第一活塞的翼缘部之间；所述的旋转筒的两端分别位于在第一轴承与凸起处；第一活塞的翼缘部与所述的凸起之间的间隙形成所述的密封腔。

优选的，第一活塞的翼缘部与旋转筒的接触处、第一活塞的腹部与凸起的接触处、旋转筒与外套筒内壁的接触处均设置有密封圈。

具体的，所述的外套筒内壁沿圆周方向设置有第一凹槽，所述的旋转筒外壁上设置有一圈与第一凹槽位置对应的第二凹槽，所述的第一凹槽与第二凹槽中设置有滚珠；所述的外套筒与旋转筒之间设置有间隙。

进一步的，外套筒位于第一活塞的一端的内部套设有环形堵盖，堵盖的环形孔供钻杆穿过。

进一步的，所述的第一活塞的自由端设置有用于限制第一活塞沿其轴向移动位置的限位环。

进一步的，该密封装置还包括浮动单元，所述的浮动单元包括支撑座、H型连接件、横向弹簧组件和纵向弹簧组件；所述的支撑座为U型结构，支撑座U型开口的侧壁上设置有环形空腔，所述的H型连接件设置在所述的环形空腔中，横向弹簧组件一端与H型连接件的翼缘板连接，横向弹簧组件另一端与环形空腔侧壁连接，横向弹簧组件的伸缩方向沿水平方向；纵向弹簧组件一端与H型连接件的腹板连接，纵向弹簧组件的另一端与环形空腔的底部连接，纵向弹簧组件的伸缩方向沿竖直方向；所述的H型连接件侧部固定在外套筒外壁上。

具体的，所述的环形空腔由支撑座底部、设置在支撑座两侧的侧向压板以及拉结两个侧向压板的水平拉板所围绕的空间形成。

具体的，所述的横向弹簧组件包括第一弹簧和设置在第一弹簧两端的第一弹簧座，所述的第一弹簧座上设置有第一螺栓孔；所述的纵向弹簧组件包括第二弹簧和设置在第二弹簧两端的第二弹簧座，所述的第二弹簧座上设置有第二螺栓孔。

进一步的，该密封装置还包括缓冲单元，所述的缓冲单元包括缸筒、设置在缸筒两端的左端盖和右端盖、设置在缸筒内的第二活塞和第三弹簧，所述的第二活塞将缸筒内腔分割为独立的第一腔体和第二腔体，所述的第三弹簧设置在第一腔体中；所述的左端盖上设置有与第一腔体连通的通气孔，所述的右端盖上设置有与第二腔体连通的液压油输出口。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明的旋转密封单元用于密封孔口钻杆与套管环空间隙，通过液压作用挤压胶筒变形进而密封钻杆；同时，在钻杆复合钻进过程中，被压缩变形的胶筒与钻杆以相同的转速回转，实现了钻杆与压缩变形的胶筒只存在轴向相对运动，无径向相对运动，有效的减少了胶筒的磨损速度。

(2)本发明的密封装置中还设置了浮动单元，将旋转密封单元放置在浮动单元上，使得旋转密封单元可横向和纵向移动，在复合定向钻进过程中，若钻杆出现一定幅度内的摆动时，孔口承压密封装置可随钻杆同时摆动，有效的减少了胶筒偏磨现象的发生。

(3)本发明的密封装置中还设置了缓冲单元，通过缓冲单元控制旋转密封单元中第一活塞的移动程度，进而控制胶筒的变形程度。复合定向钻进过程中，钻杆在旋转密封单元中通过时，缓冲单元的设置可有效解决钻杆柱不同外径通过时的密封问题，保证密封效果的同时也延长了胶筒的使用寿命。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

图1是本发明实施例记载的孔口承压密封装置的整体结构示意图。

图2是本发明实施例记载的旋转密封单元的剖面结构示图。

图3是本发明实施例记载的浮动单元的正视图。

图4是本发明实施例记载的浮动单元的侧视图。

图5是本发明实施例记载的浮动单元与旋转密封单元的连接示意图。

图6是本发明实施例记载的旋转密封单元的外部结构示意图。

图7是本发明实施例记载的横向弹簧组件的结构示意图。

图8是本发明实施例记载的纵向弹簧组件的结构示意图。

图9是本发明实施例记载的缓冲单元的结构示意图。

图10是本发明实施例记载的孔口承压密封装置工作状态下的示意图。

图中各标号表示为：

1-旋转密封单元，2-浮动单元，3-缓冲单元，4-钻杆，5-胶管，6-自封母接头，7-柔性连接管；

11-外套筒，12-密封套筒单元，13-密封腔，14-密封圈，15-滚珠，16-堵头，17-堵盖，18-限位环；

111-端盖，112-凸起，113-液压油输入口；

121-胶筒，122-旋转筒，123-第一活塞，124-第一压环，125-第二压环，126-第一轴承，127-第二轴承；

21-支撑座，22-H型连接件，23-横向弹簧组件，24-纵向弹簧组件，25-环形空腔，26-侧向压板，27-水平拉板；

231-第一弹簧，232-第一弹簧座，233-第一螺栓孔；

241-第二弹簧，242-第二弹簧座，243-第二螺栓孔；

31-缸筒，32-左端盖，33-右端盖，34-第二活塞，35-第三弹簧，36-第一腔体，37-第二腔体，38-通气孔，39-液压油输出口。

以下结合附图和具体实施方式对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。

具体实施方式

以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指以相应附图的图面为基准定义的，“内、外”是指以相应附图的轮廓为基准定义的。

实施例1

本实施例公开了一种煤矿井下防治水复合定向钻进用孔口承压密封装置，该装置包括旋转密封单元1。具体的，如图2所示，旋转密封单元1包括外套筒11和用于密封钻杆4的密封套筒单元12，密封套筒单元12套设在外套筒11中。

密封套筒单元12包括可变形的胶筒121、旋转筒122和用于挤压胶筒121的第一活塞123，旋转筒122套设在外套筒11和胶筒121之间，旋转筒122作为胶筒121外壁的刚性支撑。旋转筒122和胶筒121能够随钻杆4共同旋转。第一活塞123上设置有供钻杆4穿过的通孔图中未标出，第一活塞123的一端挤顶在胶筒121侧壁上，第一活塞123另一端为自由端。第一活塞123外壁与外套筒11内壁之间设置密封腔13，外套筒11上开设有与密封腔13连通的液压油输入口113；第一活塞123能够随着密封腔13内部压力的大小沿轴向来回移动。

在本实施例中，密封套筒单元12包括胶筒121、旋转筒122、第一活塞123、第一压环124、第二压环125、第一轴承126和第二轴承127。优选的，第一轴承126为推力调心滚子轴承，第二轴承127为推力圆柱滚子轴承。外套筒11一端设置有端盖111，外套筒11内壁上沿周向设置有一圈凸起112，第一压环124、胶筒121、第二压环125、第一活塞123依次设置在端盖111与凸起112之间。第一活塞123整体为T型套筒结构，第一轴承126设置在第一压环124与端盖111之间，第二轴承127设置在第二压环125与第一活塞123的翼缘部之间。旋转筒122的两端分别位于在第一轴承126与凸起112处。

第一活塞123的翼缘部与凸起112之间设置有间隙，第一活塞123的翼缘部与旋转筒122的接触处、第一活塞123的腹部与凸起112的接触处、旋转筒122与外套筒11内壁的接触处均设置有密封圈14。第一活塞123的翼缘部和凸起112之间的间隙与这三处的密封圈形成密封腔13。

优选的，在第一活塞123的自由端设置一个用于限制第一活塞123沿其轴向移动位置的限位环18。限位环18设置在第一活塞123外壁上，限位环18与第一活塞123通过螺纹连接。

最好的，在靠近第一轴承一侧的外套筒124与旋转筒124的接触处也设置密封圈14，密封第一轴承处的润滑油。在端盖111与第一压环124的接触面处也设置有密封圈14，用于防止旋转密封装置工作过程中煤粉、岩屑等杂质进入推力调心滚子轴承内部损坏轴承。在第一活塞123与第二压环125的接触面处也设置有密封圈14，防止第二轴承127进入杂质导致损坏。

为了实现旋转筒122相对于外套筒11的转动，在本实施例中，在外套筒11内壁沿圆周方向设置有第一凹槽(图中未标出)，旋转筒122外壁上也设置有一圈与第一凹槽位置对应的第二凹槽(图中未标出)，第一凹槽与第二凹槽中设置有滚珠15，使得外套筒11与旋转筒122之间形成类似轴承的结构。滚珠15用于分离非转动部件外套筒11与转动部件旋转筒122之间的相对转动。并在外套筒11与旋转筒122之间设置间隙，使得旋转筒122能够转动。在本实施例中，绕外套筒11周向设置有两圈滚珠15，每一圈滚珠15的数量根据装置的尺寸设置。

进一步的，为了方便滚珠15的安装，在外套筒11上设置有用于向第一凹槽与第二凹槽之间放置滚珠15的滚珠安装孔，滚珠安装孔的直径略大于滚珠的直径，该滚珠安装孔匹配设置有一个堵头16，封堵内部的滚珠15。

进一步的，作为本实施例的优选方案，外套筒11位于第一活塞123的一端的内部套设有环形堵盖17，堵盖17上的环形孔供钻杆4穿过。具体的，堵盖17外圈设置有螺纹，通过螺纹与外套筒内壁连接。堵盖17用于对旋转密封单元的内部零件进行保护，同时在使用过程中对钻杆4起到导向作用，防止钻杆4与第一活塞123偏磨损坏第一活塞123。

可以看出，通过上述方案记载的旋转密封单元1，在钻杆复合钻进过程中，被压缩变形的胶筒121与钻杆4以相同的转速回转，实现了钻杆4与压缩变形的胶筒121只存在轴向相对运动，无径向相对运动，有效的减少了胶筒121的磨损速度。

实施例2

本实施例公开的一种煤矿井下防治水复合定向钻进用孔口承压密封装置，在上述实施例1的基础上，该密封装置还设置有一个浮动单元2，其中旋转密封单元1放置在浮动单元2上，若钻杆4出现一定幅度内的摆动时，旋转密封单元1可随钻杆4同时摆动，有效的减少了胶筒121偏磨现象的发生。

本实施例中，浮动单元2为中心对称结构。如图3和图4所示，具体的，浮动单元2包括支撑座21、H型连接件22、横向弹簧组件23和纵向弹簧组件24。

其中，支撑座21为U型结构，U型开口形状与旋转密封单元1外部轮廓匹配，支撑座21U型开口的侧壁上设置有环形空腔25，本实施例中该环形空腔我四边形，H型连接件22设置在环形空腔25中，横向弹簧组件23一端与H型连接件22的翼缘板连接，横向弹簧组件23另一端与环形空腔25侧边连接，横向弹簧组件23的伸缩方向沿水平方向，横向弹簧组件23在H型连接件22的两个翼缘板处对称设置。纵向弹簧组件24一端与H型连接件22的腹板连接，纵向弹簧组件24的另一端与环形空腔25的底边连接，纵向弹簧组件24的伸缩方向沿竖直方向。具体的，横向弹簧组件23和纵向弹簧组件24通过螺栓与环形空腔25连接。

同时，H型连接件22侧部固定在外套筒11外壁上，具体的，H型连接件22侧部焊接在外套筒11外壁上，如图6所示。使得旋转密封单元1通过固定在外套筒11上的H型连接件22与浮动单元2相连。

本实施例中的环形空腔25由支撑座底部、设置在支撑座两侧的侧向压板26以及拉结两个侧向压板26的水平拉板27之间所围绕的空间形成，侧向压板26的形状为弧形，两个侧向压板组装后形成U型开口，如图4所示。侧向压板26、水平拉板27以及H型连接件22的相应处均设置有用于连接横向弹簧组件23和纵向弹簧组件24的螺栓孔。另外，支撑座21为框架结构，由安装底板和U型支撑通过插销组装而成，其中安装底板上设置有螺栓孔，用于固定整个浮动单元2。

在本实施例中，如图7所示，横向弹簧组件23包括第一弹簧231和设置在第一弹簧231两端的第一弹簧座232，第一弹簧座232上设置有第一螺栓孔233。如图8所示，纵向弹簧组件24包括第二弹簧241和设置在第二弹簧241两端的第二弹簧座242，第二弹簧座242上设置有第二螺栓孔243。

通过将旋转密封单元1放置在浮动单元2上，使得旋转密封单元1可横向和纵向移动，在复合定向钻进过程中，若钻杆4出现一定幅度内的摆动时，孔口承压密封装置可随钻杆4同时摆动，有效的减少了胶筒121偏磨现象的发生。

实施例3

本实施例公开的一种煤矿井下防治水复合定向钻进用孔口承压密封装置，在上述实施例2的基础上，该密封装置还设置有一个缓冲单元3，使得旋转密封单元1能够适应不同直径的钻杆4。

本实施例中，如图9所示，缓冲单元3包括缸筒31、设置在缸筒31两端的左端盖32和右端盖33、设置在缸筒31内的第二活塞34和第三弹簧35。

其中，第二活塞34将缸筒31内腔分割为独立的第一腔体36和第二腔体37，第三弹簧35设置在第一腔体36中，第三弹簧35的两端分别挤顶在左端盖32和第二活塞34上。优选的，第二活塞34为圆环形槽，第三弹簧35其中一端卡装在圆环形槽的槽口中，用于固定第三弹簧35。

第二腔体37为填充液压油的液压腔。为了增加第二腔体37的密封性，在第二活塞34与缸筒31内壁接触面处设置有密封圈14，右端盖33与缸筒31内壁接触面处也设置有密封圈14。

左端盖32上设置有与第一腔体36连通的通气孔38，并在通气孔38中设置有控制阀，用于控制通气孔的打开和封闭，调节第一腔体36内部压力。右端盖33上设置有与第二腔体37连通的液压油输出口39液压油输出口39与外套筒11上的液压油输入口113通过胶管5连通。

第二腔体37压力增加时，可推动第二活塞34向左移动，压缩第三弹簧35，第二腔体37的体积增大，第三弹簧35压缩过程中，其腔内的空气通过通气孔38排出。当第二腔体37恢复到设定压力时，第三弹簧39在弹性力的作用下伸长，推动第二活塞34向右运动，第二腔体37的体积恢复到设定值。

当钻杆4的直径变化时，如部分钻杆接头处的外径会会稍大于钻杆杆体的外径。钻杆接头47通过被压缩密封的胶筒121时，会对胶筒121产生强力挤压，损坏胶筒121。当该缓冲单元3与旋转密封单元1连通后，当钻杆接头通过被压缩的胶筒121时，胶筒121轴向微量伸长，挤压第一活塞123向远离胶筒121的方向即图2中右侧移动，使得密封腔13被压缩，密封腔13中的液压油通过胶管5流入缓冲单元3的第二腔体37中。在保证密封效果的同时也延长了胶筒121的使用寿命。

作为本实施例的优选方案，还可在右端盖33上设置一个自封母接头6，自封母接头6具有自密封功能，液压系统中的自封公接头插入自封母接头6后与形成通路，充入带有压力的液压油后可完成胶筒121的挤压变形以及第二腔体37的充液和泄压功能。

如图10所示，为本实施例的孔口承压密封装置工作状态下的结构示意图(隐藏浮动单元2、胶管5和缓冲单元3)。旋转密封单元1与柔性连接管7通过螺栓连接。柔性连接管7与钻孔内壁密封紧密。

另外，本发明的孔口承压密封装置也可以是在实施例1的基础上增加一个缓冲单元3，不设置浮动装置。

本发明中可根据实际需要按照上述实施例选择转密封单元1与浮动单元2、缓冲单元3的组合形式，以满足不同的功效。

以下对本发明的孔口承压密封装置的工作过程进行详细说明：

密封过程：向自封母接头6内通入带有一定压力的液压油，液压油在挤压第三弹簧35压缩的同时通过胶管5进入旋转密封单元1的密封腔13中。液压油推动第一活塞123向靠近第二轴承127方向轴向运动。第一活塞123将作用力传递给第二轴承127，第二轴承127推动第二压环125轴向运动挤压胶筒121变形。由于胶筒121外部有旋转筒122限制其位移，胶筒121会向内部挤压变形，与钻杆4的外壁紧密贴合。密封钻杆4外壁与旋转密封单元之间的环状间隙。在该密封过程中，将液压油压力的提高，胶筒121与钻杆4外壁的贴合程度越高，可密封的水压越大。

在复合定向钻进过程中，钻杆4不但做轴向运动，而且沿其自身轴线做旋转运动。胶筒121被挤压变形与钻杆4外壁紧密贴合之后，旋转密封单元1内部设置的第一压环124、胶筒121、第二压环125以及旋转筒122与钻杆4共同旋转。使得钻杆4与被压缩的胶筒121之间只存在轴向相对运动，有效的减少了胶筒24的磨损速度。

当在旋转密封单元1增加浮动单元2时，在复合定向钻进过程中，钻杆4在自身重力以及其他外力作用下其轴线会存在一定范围内的摆动，在浮动单元2上的横向弹簧组件23和纵向弹簧组件24的弹性力作用下，使得整个旋转密封单元1可随钻杆4同时摆动，有效减少了胶筒121偏磨现象的发生。

当钻杆4的直径变化时，如部分钻杆接头的外径会稍大于钻杆杆体的外径，使得钻杆接头通过被压缩密封的胶筒121时，会对胶筒121产生强力挤压，损坏胶筒121。通过设置缓冲单元3。当钻杆接头通过被压缩的胶筒121时，胶筒121轴向微量伸长，活塞123向左运动，将高压液压油通过胶管5挤压到缓冲单元3的第二腔体37中。在保证密封效果的同时也延长了胶筒121的使用寿命。

解封过程：

当需要对钻杆4与旋转密封单元1之间的环形空间需要解密封时，将液压系统中自封公接头插入自封母接头6中，控制液压油缓慢泄压，密封腔13压力变小，胶筒121在弹性力作用下推动活塞123复位，缓冲单元3中第二活塞34在第三弹簧35的作用下复位，第二腔体37内液压油恢复到常压状态，解封完成。

在以上的描述中，除非另有明确的规定和限定，其中的“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是拆卸连接或成一体；可以是直接连接，也可以是间接连接等等。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术方案中的具体含义。

在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，只要其不违背本发明的思想，同样应当视其为本发明所公开的内容。

Claims (9)

1.一种煤矿井下防治水复合定向钻进用孔口承压密封装置，其特征在于，包括旋转密封单元(1)和浮动单元(2)；

所述的旋转密封单元包括外套筒(11)和用于密封钻杆(4)的密封套筒单元(12)，所述的密封套筒单元(12)套设在外套筒(11)中；

所述的密封套筒单元(12)包括可变形的胶筒(121)、旋转筒(122)和用于挤压胶筒(121)的第一活塞(123)，所述的旋转筒(122)套设在外套筒(11)和胶筒(121)之间，所述的旋转筒(122)和胶筒(121)能够随钻杆(4)共同旋转；所述的第一活塞(123)上设置有供钻杆(4)穿过的通孔，第一活塞(123)的一端挤顶在胶筒(121)侧壁上，第一活塞(123)另一端为自由端；所述的第一活塞(123)外壁与外套筒(11)内壁之间设置密封腔(13)，所述的外套筒(11)上开设有与密封腔(13)连通的液压油输入口(113)；所述的第一活塞(123)能够随着密封腔(13)内部压力的大小沿轴向来回移动；

所述的浮动单元(2)包括支撑座(21)、H型连接件(22)、横向弹簧组件(23)和纵向弹簧组件(24)；所述的支撑座(21)为U型结构，支撑座(21)U型开口的侧壁上设置有环形空腔(25)，所述的H型连接件(22)设置在所述的环形空腔(25)中，横向弹簧组件(23)一端与H型连接件(22)的翼缘板连接，横向弹簧组件(23)另一端与环形空腔(25)侧壁连接，横向弹簧组件(23)的伸缩方向沿水平方向；纵向弹簧组件(24)一端与H型连接件(22)的腹板连接，纵向弹簧组件(24)的另一端与环形空腔(25)的底部连接，纵向弹簧组件(24)的伸缩方向沿竖直方向；所述的H型连接件(22)侧部固定在外套筒(11)外壁上。

2.如权利要求1所述的煤矿井下防治水复合定向钻进用孔口承压密封装置，其特征在于，所述的密封套筒单元(12)还包括第一压环(124)、第二压环(125)、第一轴承(126)和第二轴承(127)；所述的第一活塞(123)整体为T型套筒结构；所述的外套筒(11)一端设置有端盖(111)，外套筒(11)内壁上沿周向设置有一圈凸起(112)，所述的第一压环(124)、胶筒(121)、第二压环(125)、第一活塞(123)依次设置在端盖(111)与凸起(112)之间，所述的第一轴承(126)设置在第一压环(124)与端盖(111)之间，所述的第二轴承(127)设置在第二压环(125)与第一活塞(123)的翼缘部之间；所述的旋转筒(122)的两端分别位于在第一轴承(126)与凸起(112)处；第一活塞(123)的翼缘部与所述的凸起(112)之间的间隙形成所述的密封腔(13)。

3.如权利要求2所述的煤矿井下防治水复合定向钻进用孔口承压密封装置，其特征在于，第一活塞(123)的翼缘部与旋转筒(122)的接触处、第一活塞(123)的腹部与凸起(112)的接触处、旋转筒(122)与外套筒(11)内壁的接触处均设置有密封圈(14)。

4.如权利要求2所述的煤矿井下防治水复合定向钻进用孔口承压密封装置，其特征在于，所述的外套筒(11)内壁沿圆周方向设置有第一凹槽，所述的旋转筒(122)外壁上设置有一圈与第一凹槽位置对应的第二凹槽，所述的第一凹槽与第二凹槽中设置有滚珠(15)；所述的外套筒(11)与旋转筒(122)之间设置有间隙。

5.如权利要求2所述的煤矿井下防治水复合定向钻进用孔口承压密封装置，其特征在于，外套筒(11)位于第一活塞(123)的一端的内部套设有环形堵盖(17)，堵盖(17)的环形孔供钻杆(4)穿过。

6.如权利要求1所述的煤矿井下防治水复合定向钻进用孔口承压密封装置，其特征在于，所述的第一活塞(123)的自由端设置有用于限制第一活塞(123)沿其轴向移动位置的限位环(18)。

7.如权利要求1所述的煤矿井下防治水复合定向钻进用孔口承压密封装置，其特征在于，所述的环形空腔(25)由支撑座底部、设置在支撑座两侧的侧向压板(26)以及拉结两个侧向压板(26)的水平拉板(27)所围绕的空间形成。

8.如权利要求1所述的煤矿井下防治水复合定向钻进用孔口承压密封装置，其特征在于，所述的横向弹簧组件(23)包括第一弹簧(231)和设置在第一弹簧(231)两端的第一弹簧座(232)，所述的第一弹簧座(232)上设置有第一螺栓孔(233)；所述的纵向弹簧组件(24)包括第二弹簧(241)和设置在第二弹簧(241)两端的第二弹簧座(242)，所述的第二弹簧座(242)上设置有第二螺栓孔(243)。

9.如权利要求1所述的煤矿井下防治水复合定向钻进用孔口承压密封装置，其特征在于，该密封装置还包括缓冲单元(3)，所述的缓冲单元(3)包括缸筒(31)、设置在缸筒(31)两端的左端盖(32)和右端盖(33)、设置在缸筒(31)内的第二活塞(34)和第三弹簧(35)，所述的第二活塞(34)将缸筒(31)内腔分割为独立的第一腔体(36)和第二腔体(37)，所述的第三弹簧(35)设置在第一腔体(36)中；所述的左端盖(32)上设置有与第一腔体(36)连通的通气孔(38)，所述的右端盖(33)上设置有与第二腔体(37)连通的液压油输出口(39)。

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