CN203891809U - 用于钻机的气水龙头以及深井钻机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于钻机的气水龙头以及深井钻机，涉及工程机械技术领域。解决了现有技术存在密封件易磨损的技术问题。该用于钻机的气水龙头包括回转体中心管、上壳体、下壳体、密封装置以及排浆通道，上壳体、下壳体均套设在回转体中心管之外，密封装置至少设置在下壳体与回转体中心管之间；下壳体上设置有流体进口，下壳体与回转体中心管之间的间隙与流体进口两者相连通且两者一并形成流体通道；上壳体与下壳体两者固定连接，且上壳体与下壳体之间的间隙形成排浆通道。该深井钻机包括动力头、钻具以及本实用新型提供的用于钻机的气水龙头。本实用新型用于提高密封件的使用寿命。

Description

用于钻机的气水龙头以及深井钻机

技术领域

本实用新型涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种用于钻机的气水龙头以及设置该用于钻机的气水龙头的深井钻机。

背景技术

钻机使用的气水龙头是钻探设备重要的部件之一，气水龙头既可以满足钻机进行正循环钻进作业又可以满足钻机进行反循环钻进作业。正循环钻进是指将水经气水龙头壳体和回转体中心管的环状间隙及钻具的中心孔送至井底，然后携带岩渣从井口排到地面上的沉渣池中的钻进方式；反循环钻进是指将循环水从井口送至井底，然后携带岩渣从井底经钻具的中心孔和气水龙头的回转体中心管排到地面上的沉渣池中的钻进方式。在气举反循环或反循环气动潜孔锤钻进时，需将高压气体送到气水龙头壳体和回转体中心管的环状间隙中。

气水龙头的密封装置是气水龙头回转部件与不回转部件的连接点，故而通常密封装置容易产生漏气漏浆的问题，因此密封装置的好坏是衡量钻机性能优劣的关键。

现有技术中提供了一种冲击回转反循环钻机水龙头，其结构型式如图1所示，该冲击回转反循环钻机水龙头包括进水口131、排渣口132、冲击回转接头133、钻具接头134、套管接头135、水套136、卡簧137、密封圈138、循环水和岩渣上返中心通道139以及高压循环水通道140，其中:套管接头135、钻具接头134及冲击回转钻头133固定连接在一起做回转运动，该种密封结构在套管接头135和水套136之间采用Y形密封圈138实现密封。

本申请人发现：现有技术至少存在以下技术问题：

如图1所示水龙头在正循环钻进使用过程中，由于回转体高速旋转且工作条件恶劣，如图1所示高压循环水通道140中含有大量泥渣，对密封圈138磨损比较严重，加快了密封件的磨损。此时需要频繁不定期更换密封件，耽误生产作业时间，造成工作不稳定，影响工作效率。

实用新型内容

本实用新型的其中一个目的是提出一种用于钻机的气水龙头以及设置该用于钻机的气水龙头的深井钻机，解决了现有技术存在密封件易磨损的技术问题。本实用新型优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

本实用新型实施例所提供的用于钻机的气水龙头，包括回转体中心管、上壳体、下壳体、密封装置以及排浆通道，其中：

所述上壳体、所述下壳体均套设在所述回转体中心管之外，且所述回转体中心管能绕其轴心线相对于所述上壳体以及所述下壳体转动；

所述密封装置至少设置在所述下壳体与所述回转体中心管之间；

所述下壳体上设置有流体进口，所述下壳体与所述回转体中心管之间的间隙与所述流体进口两者相连通且两者一并形成流体通道；

所述上壳体与所述下壳体两者固定连接，且所述上壳体与所述下壳体之间的间隙形成所述排浆通道。

在一个可选地实施例中，所述密封装置包括上油封以及下油封，其中：

所述上油封设置在所述上壳体的底端与所述回转体中心管之间；

所述下油封设置在所述下壳体的顶端与所述回转体中心管之间；

所述上壳体的底端、所述上油封、所述下壳体的顶端以及所述下油封四者之间形成所述排浆通道。

在一个可选地实施例中，所述上油封以及所述下油封均为骨架油封。

在一个可选地实施例中，所述密封装置还包括毛毡密封结构，所述毛毡密封结构设置在所述上壳体位于所述上油封上方的部分与所述回转体中心管之间；

所述毛毡密封结构包括设置在所述上壳体内壁上的密封凹槽以及嵌于所述密封凹槽内的毛毡圈，所述毛毡圈抵压在所述回转体中心管上。

在一个可选地实施例中，所述密封装置还包括第一油杯，所述第一油杯设置在所述毛毡密封结构与所述上油封之间的所述上壳体部分上，所述第一油杯的润滑油通道的出口处设置有与所述第一油杯的润滑油通道相连通的润滑油容纳槽。

在一个可选地实施例中，所述密封装置还包括第二油杯，所述第二油杯设置在所述流体进口与所述下油封之间的所述下壳体部分上，所述第二油杯的润滑油通道的出口处设置有与所述第二油杯的润滑油通道相连通的润滑油容纳槽；

所述密封装置还包括支撑结构，所述支撑结构设置在所述第二油杯与所述下油封之间的所述下壳体部分与所述回转体中心管之间，所述支撑结构包括设置在所述下壳体上的支撑凹槽以及嵌于所述支撑凹槽内的支撑环，所述支撑环抵压在所述回转体中心管上。

在一个可选地实施例中，所述密封装置还包括设置在所述流体进口与所述第二油杯之间的所述下壳体部分与所述回转体中心管之间的液密封结构，所述液密封结构包括至少两条圈体安装槽以及嵌于所述圈体安装槽内的密封圈，每条所述圈体安装槽内嵌有至少一条所述密封圈，所述密封圈与所述回转体中心管相抵接。

在一个可选地实施例中，所述用于钻机的气水龙头还包括排渣管，所述排渣管与所述上壳体的顶部固定连接，且所述排渣管与所述回转体中心管相连通。

在一个可选地实施例中，所述上壳体的顶部设置有定位凸缘，所述排渣管的底端设置有安装凸缘，所述定位凸缘设置有定位螺孔，所述安装凸缘上设置有安装通孔，定位螺栓或定位螺钉贯穿所述安装通孔且其穿出所述安装通孔的部分与所述定位螺孔螺纹连接，所述定位螺栓或所述定位螺钉与所述安装通孔的内壁之间填充有密封圈体。

本实用新型实施例所提供的深井钻机，包括动力头、钻具以及本实用新型任一技术方案提供的用于钻机的气水龙头，其中：所述动力头与所述回转体中心管以及所述钻具相连接；

所述动力头能带动所述回转体中心管以及所述钻具绕所述回转体中心管的中心线转动。

基于上述技术方案，本实用新型实施例至少可以产生如下技术效果：

由于本实用新型提供的用于钻机的气水龙头中，上壳体与下壳体之间的间隙形成排浆通道，排浆通道的外端口形成了排浆口，该排浆通道可以将经过回转体中心管泄露出的泥浆排除掉以避免泥浆渗透进入设置在下壳体与回转体中心管之间的密封装置内，所以较为有效地避免了经过回转体中心管泄露出的泥浆对密封装置的密封件造成损坏，从而延长了密封件的使用寿命，缩短因频繁更换密封件而耽搁的作业时间，提高了工作效率，由此解决了现有技术存在密封件易磨损的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为现有技术中提供的冲击回转反循环钻机水龙头的剖视示意图；

图2为本实用新型实施例所提供的用于钻机的气水龙头的剖视示意图；

附图标记：1、回转体中心管；2、下壳体；3、O型密封圈；4、Y-X密封圈；5、上壳体；6、毛毡圈；7、排渣管；8a、第一油杯、8b、第二油杯；9a、上油封；9b、下油封；10、排浆通道；11、支撑环；12、流体进口；131、进水口；132、排渣口；133、冲击回转接头；134、钻具接头；135、套管接头；136、水套；137、卡簧；138、密封圈；139、循环水和岩渣上返中心通道；140、高压循环水通道。

具体实施方式

下面可以参照附图图1～图2以及文字内容理解本实用新型的内容以及本实用新型与现有技术之间的区别点。下文通过附图以及列举本实用新型的一些可选实施例的方式，对本实用新型的技术方案(包括优选技术方案)做进一步的详细描述。需要说明的是：本实施例中的任何技术特征、任何技术方案均是多种可选的技术特征或可选的技术方案中的一种或几种，为了描述简洁的需要本文件中无法穷举本实用新型的所有可替代的技术特征以及可替代的技术方案，也不便于每个技术特征的实施方式均强调其为可选的多种实施方式之一，所以本领域技术人员应该知晓：可以将本实用新型提供的任一技术手段进行替换或将本实用新型提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到新的技术方案。本实施例内的任何技术特征以及任何技术方案均不限制本实用新型的保护范围，本实用新型的保护范围应该包括本领域技术人员不付出创造性劳动所能想到的任何替代技术方案以及本领域技术人员将本实用新型提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到的新的技术方案。

本实用新型实施例提供了一种密封件不易损坏的用于钻机的气水龙头以及设置该用于钻机的气水龙头的深井钻机。

下面结合图2对本实用新型提供的技术方案进行更为详细的阐述。

如图2所示，本实用新型实施例所提供的用于钻机的气水龙头，包括回转体中心管(简称：回转体)1、上壳体5、下壳体2(上壳体5、下壳体2两者可以合称为壳体)、密封装置(密封装置的优选地、具体地结构将在下文分层次详述)以及排浆通道10，排浆通道10的外端口形成了排浆口，其中：上壳体5、下壳体2均套设在回转体中心管1之外，且回转体中心管1能绕其轴心线相对于上壳体5以及下壳体2转动。密封装置至少设置在下壳体2与回转体中心管1之间。密封装置优选为部分结构设置在下壳体2与回转体中心管1之间，部分结构设置在上壳体5与回转体中心管1之间。

下壳体2上设置有流体进口(或称：进气水口)12，流体进口12优选为与下壳体2连通的流体输入管的外端口。下壳体2与回转体中心管1之间的间隙与流体进口12两者相连通且两者一并形成流体通道。

上壳体5与下壳体2两者固定连接(优选为可拆卸固定连接，其优选地、具体地连接方式将在下文详述)，且上壳体5与下壳体2之间的间隙形成排浆通道10。

由于本实用新型提供的用于钻机的气水龙头中，上壳体5与下壳体2两者固定连接，且上壳体5与下壳体2之间的间隙形成排浆通道10，该排浆通道10可以将经过回转体中心管1泄露出的泥浆排除掉以避免泥浆渗透进入设置在下壳体2与回转体中心管1之间的密封装置内，所以避免了经过回转体中心管1泄露出的泥浆对密封装置的密封件造成损坏，从而延长了密封件的使用寿命，缩短因频繁更换密封件而耽搁的作业时间，提高了工作效率。

本实施例中密封装置可以包括上油封9a以及下油封9b，其中：上壳体5的底端与回转体中心管1之间可以设置上油封9a，下壳体2的顶端与回转体中心管1之间可以设置下油封9b，上壳体5的底端、上油封9a、下壳体2的顶端以及下油封9b四者之间形成排浆通道10。上油封9a以及下油封9b两者一方面可以允许回转体中心管1泄露出的泥浆由其排泄出去，另一方面可以阻止大气由其进入回转体中心管1。

本实施例中上油封9a以及下油封9b可以均为骨架油封。骨架油封具有良好的阻止大气渗透的效果，可以有效地阻止大气由其进入回转体中心管1。

本实施例中密封装置还可以包括毛毡密封结构，毛毡密封结构可以设置在上壳体5位于上油封9a上方的部分与回转体中心管1之间，毛毡密封结构包括设置在上壳体5内壁上的密封凹槽以及嵌于密封凹槽内的毛毡圈6，毛毡圈6抵压在回转体中心管1以及排渣管7的安装凸缘上。毛毡圈6可以对回转体中心管1内泄露出的泥浆起到阻挡作用，避免泥浆或过多的泥浆经过毛毡圈6泄露至回转体中心管1之外。

本实施例中密封装置还可以包括第一油杯8a，第一油杯8a设置在毛毡密封结构与上油封9a之间的上壳体5部分上，第一油杯8a的润滑油通道的出口处设置有与第一油杯8a的润滑油通道相连通的润滑油容纳槽。可以通过第一油杯8a在上壳体5与回转体中心管1之间增加润滑油以减少摩擦。本实施例中密封装置还可以包括第二油杯8b，第二油杯8b设置在流体进口12与下油封9b之间的下壳体2部分上，第二油杯8b的润滑油通道的出口处设置有与第二油杯8b的润滑油通道相连通的润滑油容纳槽。可以通过第二油杯8b在下壳体2与回转体中心管1之间增加润滑油以减少摩擦。

密封装置还可以包括支撑结构，支撑结构设置在第二油杯8b与下油封9b之间的下壳体2部分与回转体中心管1之间，支撑结构包括设置在下壳体2上的支撑凹槽以及嵌于支撑凹槽内的支撑环11，支撑环11抵压在回转体中心管1上。支撑环11可以提高回转体中心管1旋转时的稳定性。

本实施例中密封装置还可以包括设置在流体进口12与第二油杯8b之间的下壳体2部分与回转体中心管1之间的液密封结构，液密封结构包括至少两条圈体安装槽以及嵌于圈体安装槽内的密封圈，每条所述圈体安装槽内嵌有至少一条所述密封圈。密封圈与回转体中心管1相抵接(密封圈可以包括O型密封圈3以及Y－X密封圈4)。

密封圈可以避免从回转体中心管1泄漏的泥浆流入下壳体2与回转体中心管1之间。

本实施例中用于钻机的气水龙头还可以包括排渣管7，排渣管7与上壳体5的顶部固定连接，且排渣管7与回转体中心管1相连通。

排渣管7可以在设置本实用新型的钻机进行反循环钻进作业时，将泥浆和岩渣从排渣管7内排出至沉渣池中。

本实施例中上壳体5的顶部可以设置有定位凸缘，排渣管7的底端可以设置有安装凸缘，定位凸缘设置有定位螺孔，安装凸缘上设置有安装通孔，定位螺栓或定位螺钉贯穿安装通孔且其穿出安装通孔的部分与定位螺孔螺纹连接，定位螺栓或定位螺钉与安装通孔的内壁之间填充有密封圈体。

上述结构方便装卸，同时，密封圈体可以起到较好的密封效果。

本实用新型实施例提供的深井钻机，包括动力头、钻具(优选为钻杆)以及本实用新型任一技术方案提供的用于钻机的气水龙头，其中：动力头与回转体中心管1以及钻具相连接。动力头可以使用传动机构或转换接头等连接结构与回转体中心管1以及钻具间接连接，动力头也可以与回转体中心管1以及钻具直接连接。动力头为钻机的动力机构。动力头能带动回转体中心管1以及钻具绕回转体中心管1的中心线转动。本实用新型提供的用于钻机的气水龙头具有密封件不易磨损的优点，适宜应用于本实用新型实施例提供的深井钻机上。

深井钻机具体作业时可以根据不同的作业方式的需要选择安装不同的钻具。

下面结合附图2集中说明本实用新型的优选技术方案：

本实用新型优选技术方案提供的用于钻机的气水龙头，其可以应用于正反循环钻机上，故而可以称为正反循环钻进气水龙头，其优选包括上壳体5、下壳体2、进气水口即流体进口12、排渣管7、回转体中心管1以及设置在回转体中心管1和壳体之间的密封装置等。

上壳体5、下壳体2为上下分离的壳体，在上壳体5、下壳体2之间留有漏浆后的排浆口10。在上壳体5中，采用毛毡圈6来防止泥浆的溢出，并在上壳体5、下壳体2间安装两个骨架油封即上油封9a和下油封9b，这样可阻止外界空气杂质通过排浆口10进入密封装置，同时，在钻机工作时，通过回转体中心管1的旋转离心力的作用，会将泄漏的泥浆通过排浆口10排出气水龙头，这样又阻止了漏浆后的泥渣进入下壳体2中的密封装置中，从而减少了泥浆对密封件的磨损，延长了密封件的使用寿命，缩短因频繁更换密封件而耽搁的作业时间，提高了工作效率。

回转体中心管1和壳体即回转体中心管1与上壳体5、下壳体2之间的密封装置分为两部分，在下壳体2中的密封装置有：O型密封圈3、两个Y-X密封圈4、一个油封即下油封9b、一个油杯8b及支撑中心轴的支撑环11。O型密封圈3和两个Y-X密封圈4主要用来密封反循环中的高压气体，支撑环11用来支撑回转体中心管1，油杯8b中加注润滑脂用来润滑O型密封圈3和两个Y-X密封圈4及支撑环10以减少摩擦。油封即下油封9b用来密封润滑脂及外界的空气杂质。由于密封装置安装在下壳体2中，且上下采用螺栓连接，故方便更换密封圈。

在上壳体5中的密封装置有毛毡圈6、一个油封即上油封9a及油杯8a。毛毡圈6用来密封反循环钻进时回转体中心管1中的泥浆，油杯8a中加注润滑脂用来润滑毛毡圈6以增加润滑减少摩擦。油封即上油封9a用来密封润滑脂及外界的空气杂质。

在本实用新型中回转体中心管1和下壳体2之间设有支撑环11，以提高回转体中心管1旋转时的稳定性。

在下壳体2和上壳体5之间沿周向均布有六个排浆口10，用来排泄因毛毡圈6损坏而从回转体中心管1中流出的泥浆，从而保护下壳体2中的密封装置不受破坏。

本实用新型的工作原理如下：

如图1所示，流体输入管与下壳体2固定连接，流体输入管的外端口形成进气水口即流体进口12。上壳体5、下壳体2和排渣管7等不旋转体经螺栓固定连接。正循环钻进时，泥浆泵中的水经进气水口即流体进口12、回转体中心管1和下壳体2的环状间隙、钻具送至井底，携带岩渣从井口到沉渣池中。反循环钻进时，空压机中的高压气体经进气水口即流体进口12、回转体中心管1和下壳体2的环状间隙排到钻具内，井底的泥浆和岩渣经钻具、回转体中心管1和排渣管7排到地面上的沉渣池中。正循环钻进时与反循环钻进时，深井钻机所使用的钻具不同。

上述本实用新型所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本实用新型才公开部分数值以举例说明本实用新型的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本实用新型创造保护范围的限制。

如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。同时，上述本实用新型如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来)所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。另外，上述本实用新型公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本实用新型提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种用于钻机的气水龙头，其特征在于，包括回转体中心管、上壳体、下壳体、密封装置以及排浆通道，其中：

所述上壳体、所述下壳体均套设在所述回转体中心管之外，且所述回转体中心管能绕其轴心线相对于所述上壳体以及所述下壳体转动；

所述密封装置至少设置在所述下壳体与所述回转体中心管之间；

所述下壳体上设置有流体进口，所述下壳体与所述回转体中心管之间的间隙与所述流体进口两者相连通且两者一并形成流体通道；

所述上壳体与所述下壳体两者固定连接，且所述上壳体与所述下壳体之间的间隙形成所述排浆通道。

2.根据权利要求1所述的用于钻机的气水龙头，其特征在于，所述密封装置包括上油封以及下油封，其中：

所述上油封设置在所述上壳体的底端与所述回转体中心管之间；

所述下油封设置在所述下壳体的顶端与所述回转体中心管之间；

所述上壳体的底端、所述上油封、所述下壳体的顶端以及所述下油封四者之间形成所述排浆通道。

3.根据权利要求2所述的用于钻机的气水龙头，其特征在于，所述上油封以及所述下油封均为骨架油封。

4.根据权利要求2所述的用于钻机的气水龙头，其特征在于，

所述密封装置还包括毛毡密封结构，所述毛毡密封结构设置在所述上壳体位于所述上油封上方的部分与所述回转体中心管之间；

所述毛毡密封结构包括设置在所述上壳体内壁上的密封凹槽以及嵌于所述密封凹槽内的毛毡圈，所述毛毡圈抵压在所述回转体中心管上。

5.根据权利要求4所述的用于钻机的气水龙头，其特征在于，所述密封装置还包括第一油杯，所述第一油杯设置在所述毛毡密封结构与所述上油封之间的所述上壳体部分上，所述第一油杯的润滑油通道的出口处设置有与所述第一油杯的润滑油通道相连通的润滑油容纳槽。

6.根据权利要求5所述的用于钻机的气水龙头，其特征在于，所述密封装置还包括第二油杯，所述第二油杯设置在所述流体进口与所述下油封之间的所述下壳体部分上，所述第二油杯的润滑油通道的出口处设置有与所述第二油杯的润滑油通道相连通的润滑油容纳槽；

所述密封装置还包括支撑结构，所述支撑结构设置在所述第二油杯与所述下油封之间的所述下壳体部分与所述回转体中心管之间，所述支撑结构包括设置在所述下壳体上的支撑凹槽以及嵌于所述支撑凹槽内的支撑环，所述支撑环抵压在所述回转体中心管上。

7.根据权利要求6所述的用于钻机的气水龙头，其特征在于，所述密封装置还包括设置在所述流体进口与所述第二油杯之间的所述下壳体部分与所述回转体中心管之间的液密封结构，所述液密封结构包括至少两条圈体安装槽以及嵌于所述圈体安装槽内的密封圈，每条所述圈体安装槽内嵌有至少一条所述密封圈，所述密封圈与所述回转体中心管相抵接。

8.根据权利要求1所述的用于钻机的气水龙头，其特征在于，所述用于钻机的气水龙头还包括排渣管，所述排渣管与所述上壳体的顶部固定连接，且所述排渣管与所述回转体中心管相连通。

9.根据权利要求8所述的用于钻机的气水龙头，其特征在于，所述上壳体的顶部设置有定位凸缘，所述排渣管的底端设置有安装凸缘，所述定位凸缘设置有定位螺孔，所述安装凸缘上设置有安装通孔，定位螺栓或定位螺钉贯穿所述安装通孔且其穿出所述安装通孔的部分与所述定位螺孔螺纹连接，所述定位螺栓或所述定位螺钉与所述安装通孔的内壁之间填充有密封圈体。

10.一种深井钻机，其特征在于，包括动力头、钻具以及权利要求1-9任一所述的用于钻机的气水龙头，其中：所述动力头与所述回转体中心管以及所述钻具相连接；所述动力头能带动所述回转体中心管以及所述钻具绕所述回转体中心管的中心线转动。