CN113107387B - 钻探用双通道旋转接头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及矿用钻探用钻具技术领域，具体提供一种钻探用双通道旋转接头，包括：壳体，转动轴，连接头和内芯，壳体具有第一中空腔体，转动轴一端可转动地安装在壳体的第一中空腔体中，连接头与所述转动轴的另一端连接，所述转动轴具有第二中空腔体，连接头具有第三中空腔体，内芯布置在所述第二中空腔体和所述第三中空腔体中，壳体上开设有连通所述第二中空腔体的第一液体入口，内芯的内部开设贯穿的液体通道。根据本发明的方案，通过建立两个独立的内外通道，实现旋转接头双通道同时供液，配合使用双通道钻杆，正常钻进时由主通道供液，实现排渣、冷却钻具，在特殊的工况下通过小通道单独向前端钻具提供小流量高压介质，实现钻具前端功能转换。

Description

钻探用双通道旋转接头

技术领域

本发明涉及矿用钻探用钻具技术领域，尤其涉及一种钻探用双通道旋转接头。

背景技术

在钻探施工过程中，常规钻杆仅能依靠内部通道进行通风通水作业，依靠风、水、泥浆等介质实现对前端钻具的冷却、排渣等功能，而要实现在钻具旋转的过程中能通过钻杆内部通入介质，就需要使用旋转接头。常规的旋转接头安装在钻杆尾部，旋转接头尾部安装供入介质的管路，如水管，在设备进行钻进过程，钻具旋转，旋转接头尾部与管路连接部分不旋转。常规的旋转接头可满足普通钻孔作业的需求，但针对一些特殊施工工艺时，常规的旋转接头就无法满足使用。

发明内容

本发明的目的在于解决上述背景技术中的至少一个技术问题，提供一种钻探用双通道旋转接头。

为解决上述技术问题，本发明提供一种钻探用双通道旋转接头，包括：壳体，转动轴，连接头和内芯，所述壳体具有第一中空腔体，所述转动轴一端可转动地安装在所述壳体的第一中空腔体中，所述连接头与所述转动轴的另一端连接，所述转动轴具有第二中空腔体，所述连接头具有第三中空腔体，所述内芯布置在所述第二中空腔体和所述第三中空腔体中，所述壳体上开设有连通所述第二中空腔体的第一液体入口，所述内芯的内部开设贯穿的液体通道。

根据本发明的一个方面，所述壳体的第一中空腔体的两端部安装轴承，所述转动轴安装在所述轴承的内圈，并且所述转动轴上设有与所述轴承抵接的限位凸台。

根据本发明的一个方面，还包括位于所述壳体的两端，分别与所述壳体的两端连接，并且分别与两个所述轴承抵接用于为所述轴承轴向限位的第一压盖和第二压盖；

所述第一压盖位于所述壳体靠近所述连接头的一端；

所述第二压盖位于所述壳体远离所述连接头的一端。

根据本发明的一个方面，所述第二压盖上设有与所述液体通道连通的第二液体入口。

根据本发明的一个方面，所述第一压盖与所述转动轴之间设有第一密封圈。

根据本发明的一个方面，所述壳体的内壁与所述转动轴之间设有旋转密封，所述旋转密封临近所述第一液体入口的两侧设置。

根据本发明的一个方面，所述转动轴远离所述连接头的一端的外壁上设有与所述轴承连接用于轴向限位所述转动轴的第一卡簧，所述第一卡簧位于所述轴承的面向所述第二压盖的一侧。

根据本发明的一个方面，所述转动轴的所述另一端为锥形体，并且具有外螺纹，所述连接头设有锥形孔，并且锥形孔内设有与所述外螺纹配合连接的内螺纹。

根据本发明的一个方面，所述内芯包括安装端和自由端，所述安装端与所述第二中空腔体靠近所述第二压盖的一端连接，同时与所述第二压盖的所述第二液体入口内壁连接，并且连接处设有第二旋转密封。

根据本发明的一个方面，所述自由端与所述第三中空腔体的内壁之间设有用于对所述自由端限位的支撑块；

所述支撑块上设有多个通孔。

根据本发明的一个方面，所述第二腔体中靠近所述第二压盖的一端的内壁上设有定位凸台，所述安装端与所述定位凸台连接，并且连接处设有第二密封圈。

根据本发明的一个方面，所述安装端上设有与所述定位凸台抵接用于轴向限位所述内芯的限位凸台。

根据本发明的一个方面，所述限位凸台靠近所述第二压盖的一侧的所述安装端设有与所述转动轴的内壁连接的第二卡簧。

根据本发明的一个方面，所述自由端的端部外壁上设有第三密封圈，并且安装有与所述支撑块抵接用于轴向限位所述支撑块的第三卡簧。

根据本发明的一个方案，转动轴的第二中空腔体构成了能够通入介质的第一通道，而内芯的内部中空液体通道构成了能够通入介质的第二通道，由此形成了双通道的钻探用旋转接头，如此一来，可在设备钻进过程中同时通入两种不同压力、不同流量的介质或同时通入两种不同介质，以满足现场施工要求。通过建立两个独立的内外通道，实现旋转接头双通道同时供液，配合使用双通道钻杆，正常钻进时由主通道供液，实现排渣、冷却钻具，在特殊的工况下通过小通道单独向前端钻具提供小流量高压介质，实现钻具前端功能转换。

根据本发明的一个方案，在转动轴远离连接头的一端安装内芯，内芯为中空结构，可通过内芯的尾部向内芯的前端供入介质，同时为了避免转动轴内部高压水沿转动轴与内芯之间的缝隙流出，在转动轴与内芯之间安装第二密封圈，并利用内芯自身的限位凸台与第二卡簧对内芯的轴向进行定位。为保障转动轴旋转时内芯随转动轴一起转动，在转动轴与内芯之间的配合采用过渡配合或过盈配合。内芯远离连接头的一端插入后方的第二压盖，第二压盖采用上述中间通孔结构，形成从外界进入内芯的第二介质通道；由于内芯随转动轴一起转动，相对于第二压盖转动，因此在内芯与第二压盖连接处设置第二旋转密封，避免第二液体入口的高压水泄露。连接头与前端钻杆连接的同时需要内芯也能准确的连入前端钻杆的内芯，为避免内芯伸出过长无法保证与连接头的同轴度，在内芯距离出水口近的一端设置支撑块，支撑块采用内部中空与环形中空结构，这样既能对内芯形成支撑，又能避免对通入的流量形成阻碍，同时在内芯接近出水口的支撑块外侧安装第二卡簧，对支撑块进行限位，避免支撑块脱落；内芯前端安装第三密封圈，当与前端钻杆的内芯连接后形成有效密封，避免压力介质泄露。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1示意性表示根据本发明的一种实施方式的钻探用双通道旋转接头的剖视图；

图2示意性表示根据本发明的一种实施方式的支撑块的结构图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护范围。

图1示意性表示根据本发明的一种实施方式的钻探用双通道旋转接头的剖视图。如图1所示，根据本发明的钻探用双通道旋转接头，包括：壳体1，转动轴2，连接头3和内芯4，壳体1具有第一中空腔体，转动轴2一端(图1中右端)可转动地安装在壳体1的第一中空腔体中，连接头3与转动轴2的另一端(图1中左端)连接，转动轴2具有第二中空腔体201，连接头3具有第三中空腔体301，内芯4布置在第二中空腔体201和第三中空腔体301中，壳体1上开设有连通第二中空腔体201的第一液体入口101，内芯4的内部开设贯穿的液体通道401。在本实施方式中，转动轴2上与液体入口101相对应的位置开设有长槽，使进入壳体1的水可进入转动轴2的内部，并通过转动轴2内部中空流向连接头3前端。

由上可知，在本实施方式中，转动轴2的第二中空腔体201构成了能够通入介质(例如水)的第一通道，而内芯4的内部中空液体通道401构成了能够通入介质的第二通道，由此形成了双通道的钻探用旋转接头，如此一来，可在设备钻进过程中同时通入两种不同压力、不同流量的介质或同时通入两种不同介质，以满足现场施工要求。通过建立两个独立的内外通道，实现旋转接头双通道同时供液，配合使用双通道钻杆，正常钻进时由主通道供液，实现排渣、冷却钻具，在特殊的工况下通过小通道单独向前端钻具提供小流量高压介质，实现钻具前端功能转换。

进一步地，如图1所示，在本实施方式中，壳体1的第一中空腔体的两端部安装轴承5，转动轴2安装在轴承5的内圈，并且转动轴2上设有与轴承5抵接的限位凸台。在本实施方式中，根据本发明的钻探用双通道旋转接头，还包括位于壳体1的两端，分别与壳体1的两端连接，并且分别与两个轴承5抵接用于为轴承5轴向限位的第一压盖6和第二压盖7。第一压盖6位于壳体1靠近连接头3的一端，第二压盖7位于壳体1远离连接头3的一端。如此设置，可以使得转动轴2和轴承5的限位和定位，保证结构的稳定牢靠。如图1所示，在本实施方式中，第二压盖7上设有与液体通道401连通的第二液体入口701。如此设置，可以使得壳体1、转动轴2、轴承5以及内芯4的结构稳定牢靠，刚性好的同时，可以通过后方设置的压盖向旋转接头内部供入介质，使得本发明的旋转接头可以通过不同位置供入相同或者不同的流量、压力和介质，使得本发明的旋转接头使用方便简单，而且适用性强，可以根据不同工况进行调整使用。

进一步地，第一压盖6与转动轴2之间设有第一密封圈8。壳体1的内壁与转动轴2之间设有旋转密封9，旋转密封9临近液体入口101的两侧设置。如此设置，在转动轴2与壳体1之间设置两处旋转密封9避免进入壳体1的第一腔体的高压水沿转动轴2与壳体1之间缝隙流出，造成压力、流量损失以及轴承5的损坏；由于转动轴2相对壳体1转动的同时也相对前端(即图中左端)第一压盖6内圈转动，因此在前端的第一压盖6与转动轴2之间安装上述第一密封圈8，避免粉尘等杂质通过第一压盖6与转动轴2之间的间隙进入，造成轴承5的损坏。

进一步地，如图1所示，在本实施方式中，转动轴2远离连接头3的一端(即图1中右端)的外壁上设有与轴承5连接用于轴向限位转动轴2的第一卡簧10，第一卡簧10位于轴承5的面向第二压盖7的一侧(即轴承5的右侧)。如此设置，可以通过安装在轴承5外侧的第一卡簧10对转动轴2进行限位，实现转动轴2的轴向定位。

进一步地，如图1所示，在本实施方式中，转动轴2的左端为锥形体，并且具有外螺纹，连接头3设有相对应的锥形孔，并且锥形孔内设有与外螺纹配合连接的内螺纹。如此设置，在连接头3连接处采用锥面螺纹连接转动轴2，可以实现转动轴2与连接头3的连接以及接口处的密封。

进一步地，如图1所示，在本实施方式中，内芯4包括安装端402和自由端403，安装端402与第二中空腔体201靠近第二压盖7的一端(图中右端)连接，同时与第二压盖7的第二液体入口701内壁连接，并且连接处设有第二旋转密封16。如图1所示，自由端403与第三中空腔体301的内壁之间设有用于对自由端403限位的支撑块11，该支撑块11的结构图如图2所示，支撑块11上设有多个通孔1101。其中位于中间的通孔1101用于套设在自由端403上，而位于周边的多个通孔1101可以保证液体介质能够顺利通过支撑块11。如图1所示，在本实施方式中，第二腔体201中靠近第二压盖7的一端的内壁上设有定位凸台2011，安装端402与定位凸台2011连接，并且连接处设有第二密封圈12。安装端402上设有与定位凸台2011抵接用于轴向限位内芯4的限位凸台4021。限位凸台4021靠近第二压盖7的一侧的安装端402设有与转动轴2的内壁连接的第二卡簧13。自由端403的端部外壁上设有第三密封圈14，并且安装有与支撑块11抵接用于轴向限位支撑块11的第三卡簧15。

如此设置，使得在转动轴2远离连接头的一端安装内芯4，内芯4为中空结构，可通过内芯4的尾部向内芯4的前端供入介质，同时为了避免转动轴2内部高压水沿转动轴2与内芯4之间的缝隙流出，在转动轴2与内芯4之间安装密第二封圈12，并利用内芯4自身的限位凸台4021与第二卡簧13对内芯4的轴向进行定位。为保障转动轴2旋转时内芯4随转动轴2一起转动，在本实施方式中，在转动轴2与内芯4之间的配合采用过渡配合或过盈配合。内芯4远离连接头3的一端插入后方的第二压盖7，第二压盖7采用上述中间通孔结构，形成从外界进入内芯4的第二介质通道；由于内芯4随转动轴2一起转动，相对于第二压盖7转动，因此在内芯4与第二压盖7连接处设置第二旋转密封16，避免第二液体入口701的高压水泄露。连接头3与前端钻杆连接的同时需要内芯4也能准确的连入前端钻杆的内芯，为避免内芯4伸出过长无法保证与连接头3的同轴度，在内芯距离出水口近的一端设置支撑块11，支撑块采用内部中空与环形中空结构(即中心及四周均布置通孔)，这样既能对内芯4形成支撑，又能避免对通入的流量形成阻碍，同时在内芯4接近出水口的支撑块11外侧安装第二卡簧13，对支撑块11进行限位，避免支撑块脱落；内芯4前端安装第三密封圈，当与前端钻杆的内芯连接后形成有效密封，避免压力介质泄露。

在本发明中，转动轴2与连接头3之间采用密封形式不限于使用锥形丝扣密封的形式，只要能够实现密封以及钻探用即可，实际可以根据工作情况变换。支撑块11可采用利用支撑块外圆与连接头3内孔配合的形式进行定位，同时可利用连接头3内部凹槽或内芯4凸台进行定位。

根据本发明的上述方案，通过轴承将转动轴固定在壳体内部，实现壳体与转动轴的相对转动，壳体上设置有通水孔，与壳体相对应的旋转轴处设置有进水槽等进水结构，实现在转动轴旋转的过程中可以通过壳体向转动轴内部供入介质，同时在转动轴与壳体之间增加密封，避免介质在转动轴与壳体之间的缝隙中泄露，保证供入介质的压力不降低。转动轴前端安装中空的连接头，转动轴与连接头采用密封结构，连接头直接与前端钻杆连接，这样可实现介质经壳体、转动轴、连接头进入钻杆。

转动轴远离接头的一端开口，将内芯从转动轴末端穿入，并在转动轴与内芯外壁之间设置密封，避免转动轴内部的高压介质在内芯与转动轴之间出现泄露。内芯前端伸过转动轴后继续前伸至连接头端部，使连接头与钻杆连接时内芯可直接与钻杆内芯连接，同时在内芯伸出过长后仍要保证与连接头的相对位置关系，使连接头与钻杆连接时内芯也可顺利进入钻杆杆体内部芯轴，在连接头前端设置支撑块，支撑块采用内部中空以及周边中空结构，外壁与连接头内壁形成定心，内部中空与内芯外部形成支撑，同时还可保证介质穿过支撑架；内芯外壁在支撑架外侧靠近连接头端部处安装卡簧，避免支撑架脱落，同时在内芯端部设置密封，使内芯与前端钻杆的内芯形成密封，避免介质压力泄露。内芯远离连接头的一端与壳体的后方第二压盖配合，并在第二压盖与内芯外壁之间设置旋转密封，使内芯可与第二压盖相对转动时仍能保持密封效果。第二压盖采用中空结构，形成内芯同流的第二通道。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (11)

1.钻探用双通道旋转接头，其特征在于，包括：壳体(1)，转动轴(2)，连接头(3)和内芯(4)，所述壳体(1)具有第一中空腔体，所述转动轴(2)一端可转动地安装在所述壳体(1)的第一中空腔体中，所述连接头(3)与所述转动轴(2)的另一端连接，所述转动轴(2)具有第二中空腔体(201)，所述连接头(3)具有第三中空腔体(301)，所述内芯(4)布置在所述第二中空腔体(201)和所述第三中空腔体(301)中，所述壳体(1)上开设有连通所述第二中空腔体(201)的第一液体入口(101)，所述内芯(4)的内部开设贯穿的液体通道(401)；

所述壳体(1)的第一中空腔体的两端部安装轴承(5)，所述钻探用双通道旋转接头还包括位于所述壳体(1)的两端，分别与所述壳体(1)的两端连接，并且分别与两个所述轴承(5)抵接用于为所述轴承(5)轴向限位的第一压盖(6)和第二压盖(7)；

所述转动轴(2)远离所述连接头(3)的一端的外壁上设有与所述轴承(5)连接用于轴向限位所述转动轴(2)的第一卡簧(10)；

所述内芯(4)包括安装端(402)和自由端(403)，所述自由端(403)与所述第三中空腔体(301)的内壁之间设有用于对所述自由端(403)限位的支撑块(11)；

所述第二中空腔体(201)中靠近所述第二压盖(7)的一端的内壁上设有定位凸台(2011)，所述安装端(402)上设有与所述定位凸台(2011)抵接用于轴向限位所述内芯(4)的限位凸台(4021)；

所述限位凸台(4021)靠近所述第二压盖(7)的一侧的所述安装端(402)设有与所述转动轴(2)的内壁连接的第二卡簧(13)；

所述自由端(403)的端部外壁上设有第三密封圈(14)，并且安装有与所述支撑块(11)抵接用于轴向限位所述支撑块(11)的第三卡簧(15)。

2.根据权利要求1所述的钻探用双通道旋转接头，其特征在于，所述转动轴(2)安装在所述轴承(5)的内圈，并且所述转动轴(2)上设有与所述轴承(5)抵接的限位凸台。

3.根据权利要求2所述的钻探用双通道旋转接头，其特征在于，

所述第一压盖(6)位于所述壳体(1)靠近所述连接头(3)的一端；

所述第二压盖(7)位于所述壳体(1)远离所述连接头(3)的一端。

4.根据权利要求3所述的钻探用双通道旋转接头，其特征在于，所述第二压盖(7)上设有与所述液体通道(401)连通的第二液体入口(701)。

5.根据权利要求4所述的钻探用双通道旋转接头，其特征在于，所述第一压盖(6)与所述转动轴(2)之间设有第一密封圈(8)。

6.根据权利要求5所述的钻探用双通道旋转接头，其特征在于，所述壳体(1)的内壁与所述转动轴(2)之间设有旋转密封(9)，所述旋转密封(9)临近所述第一液体入口(101)的两侧设置。

7.根据权利要求6所述的钻探用双通道旋转接头，其特征在于，所述第一卡簧(10)位于所述轴承(5)的面向所述第二压盖(7)的一侧。

8.根据权利要求7所述的钻探用双通道旋转接头，其特征在于，所述转动轴(2)的所述另一端为锥形体，并且具有外螺纹，所述连接头(3)设有锥形孔，并且锥形孔内设有与所述外螺纹配合连接的内螺纹。

9.根据权利要求8所述的钻探用双通道旋转接头，其特征在于，所述安装端(402)与所述第二中空腔体(201)靠近所述第二压盖(7)的一端连接，同时与所述第二压盖(7)的所述第二液体入口(701)内壁连接，并且连接处设有第二旋转密封(16)。

10.根据权利要求9所述的钻探用双通道旋转接头，其特征在于，

所述支撑块(11)上设有多个通孔(1101)。

11.根据权利要求10所述的钻探用双通道旋转接头，其特征在于，所述安装端(402)与所述定位凸台(2011)连接，并且连接处设有第二密封圈(12)。

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