CN207673307U - 一种用于空气钻进的回转式钻孔孔口密封装置 - Google Patents

Abstract

一种用于空气钻进的回转式钻孔孔口密封装置，可用于空气钻进、矿山爆破孔施工、地质勘探等技术领域，包括密封半圆滑块、滑块座、夹紧弹簧、弹簧拉杆、连接芯管、固定螺栓、轴承压盖、轴承座、孔口连接管、轴承、密封盘根、橡胶密封片及弹簧挡板，密封半圆滑块在夹紧弹簧的作用下，抱紧旋转的钻杆，钻杆的旋转带动密封半圆滑块，从而带动滑块座、连接芯管及轴承一起旋转，实现了密封装置的回转；本实用新型的回转式密封避免了密封材料的磨损，使密封效果更好；用夹紧弹簧提供夹紧力能根据阻力大小实时调整，最大限度地降低对钻杆的阻力；更换不同规格的密封半圆滑块可满足不同规格钻杆的要求。

Description

一种用于空气钻进的回转式钻孔孔口密封装置

技术领域

本实用新型涉及一种钻探机具，可用于空气钻进、矿山爆破孔施工、地质勘探等技术领域。

背景技术

空气钻进是以压缩空气既作为循环介质，又作为破碎岩石能量的一种欠平衡钻进技术。空气钻进技术自诞生以来就受到国内外钻探界的高度关注，以其钻进效率高、地层适应能力强、井底清洗及冷却条件好、有效避免井漏等复杂情况的发生、适应干旱缺水地区施工等特点，已广泛推广应用到水文水井钻探、油气钻井、地热钻井、矿山勘探等领域。在空气钻井中，空气在孔内循环过程中，从孔底携带钻头破碎下的岩屑，从孔口排除或喷出，导致携带岩屑和岩粉空气在孔口周围喷出，严重污染了钻机工作场的环境，对人体健康造成危害，对设备也产生污染，影响设备寿命和工作状态。

在开展地质勘探过程中，要掌握地下矿产资源的储存位置、储量及品位，需要获得矿层的岩矿样品。而在进行常规的正循环空气钻进或反循环钻进过程中，都有空气从钻孔内上返，上返的速度非常高(速度大于15m/s),孔口若无孔口密封装置，空气携带岩屑从孔口喷出，无法完全获取钻头破碎下来的岩样，不能真实反映地层或矿产的组成，难以满足地质勘探要求。

常规的密封装置是采用固定式，密封装置不随钻杆转动，装置和钻杆间充填橡胶或其他密封材料，由于充填材料不能和钻杆紧贴，使其与钻杆间产生间隙，在高速空气流的吹动和回转磨损工况下，间隙也在增大，很快导致密封失效，孔口产生大量的岩粉灰尘，严重影响钻进工作的正常进行。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术方问题是：为了克服现有孔口密封装置的不足，提供一种用于空气钻进的回转式钻孔孔口密封装置，使孔口密封效果更好，适应空气钻进要求。

本实用新型采用如下的技术方案：一种用于空气钻进的回转式钻孔孔口密封装置，其特征在于：包括密封半圆滑块、滑块座、夹紧弹簧、弹簧拉杆、连接芯管、固定螺栓、轴承压盖、轴承座、孔口连接管、轴承、密封盘根、橡胶密封片及弹簧挡板，所述密封半圆滑块数量为两个，两个密封半圆滑块对称设置在钻杆两侧，每个密封半圆滑块内侧面镶嵌有密封盘根，每个密封半圆滑块的两端粘贴有橡胶密封片；所述滑块座套设在钻杆上，滑块座上焊接有弹簧挡板；所述弹簧挡板数量为两个，两个弹簧挡板分布在钻杆两侧呈对称布置；所述夹紧弹簧置于弹簧挡板内部并套设在弹簧拉杆上，夹紧弹簧一端抵靠在密封半圆滑块上，夹紧弹簧另一端抵靠在滑块座上；所述弹簧拉杆穿过滑块座与密封半圆滑块丝扣连接，弹簧拉杆沿钻杆径向方向移动；沿钻杆轴向连接芯管位于滑块座及孔口连接管之间，连接芯管一端与滑块座焊接，另一端与孔口连接管焊接，连接芯管侧壁下部与轴承的外圈接触；所述轴承安装在轴承座上，轴承与轴承座上端面等高；所述轴承压盖位于轴承及轴承座上方；所述轴承座与轴承压盖通过固定螺栓连接，轴承座与孔口连接管焊接。

进一步，在轴承压盖与轴承座及轴承之间设置有密封垫。

进一步，所述连接芯管与钻杆之间设置有支撑环及橡胶环，支撑环和橡胶环交替布置形成环槽，支撑环和橡胶环之间的环槽形成迷宫式密封。

进一步，在滑块座和连接芯管之间设置有弹性挡圈。

通过上述设计方案，本实用新型可以带来如下有益效果：密封半圆滑块在夹紧弹簧的作用下，抱紧旋转的钻杆，钻杆的旋转带动密封半圆滑块，从而带动滑块座、连接芯管及轴承一起旋转，实现了密封装置的回转；回转式密封避免了密封材料的磨损，使密封效果更好；用夹紧弹簧提供夹紧力能根据阻力大小实时调整，最大限度地降低对钻杆的阻力；更换不同规格的密封半圆滑块可满足不同规格钻杆的要求。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步详细的说明。

图1为本实用新型的一种用于空气钻进的回转式钻孔孔口密封装置结构示意图。

图2为图1的A-A向剖视图，密封半圆滑块打开状态示意图。

图中各标记如下：1-密封半圆滑块、2-滑块座、3-夹紧弹簧、4-弹簧拉杆、5-连接芯管、6-固定螺栓、7-轴承压盖、8-密封垫、9-轴承座、10-孔口连接管、11-岩样出口、12-支撑环、13-轴承、14-橡胶环、15-弹性挡圈、16-密封盘根、17-钻杆、18-橡胶密封片、19-弹簧挡板。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型，下面结合优选实施例和附图对本实用新型做进一步的说明。本领域技术人员应当理解。下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本实用新型的保护范围。

本实用新型提出了一种用于空气钻进的回转式钻孔孔口密封装置，如图1及图2所示，包括密封半圆滑块1、滑块座2、夹紧弹簧3、弹簧拉杆4、连接芯管5、固定螺栓6、轴承压盖7、轴承座9、孔口连接管10、轴承13、密封盘根16、橡胶密封片18及弹簧挡板19，所述密封半圆滑块1数量为两个，两个密封半圆滑块1对称设置在钻杆17两侧，每个密封半圆滑块1内侧面镶嵌有密封盘根16，在夹紧弹簧3的作用下，密封盘根16和回转的钻杆17贴紧，对钻杆17的回转产生极小的阻力，使钻杆17既能顺利上下移动，又能和钻杆17贴紧，保证密封效果，每个密封半圆滑块1的两端粘贴有橡胶密封片18，在夹紧弹簧3的作用下，橡胶密封片18变形紧贴在一起，使密封半圆滑块1的两端接触处密封。使用密封盘根16和橡胶密封片18，在弹簧力作用下，使密封半圆滑块1和钻杆17圆周密封，从而实现了对钻孔孔口的密封。所述滑块座2套设在钻杆17上，滑块座2上焊接有弹簧挡板19；所述弹簧挡板19数量为两个，两个弹簧挡板19分布在钻杆17两侧呈对称布置；所述夹紧弹簧3置于弹簧挡板19内部并套设在弹簧拉杆4上，夹紧弹簧3一端抵靠在密封半圆滑块1上，夹紧弹簧3另一端抵靠在滑块座2上；所述弹簧拉杆4穿过滑块座2与密封半圆滑块1丝扣连接，弹簧拉杆4沿钻杆17径向方向移动；沿钻杆17轴向连接芯管5位于滑块座2及孔口连接管10之间，连接芯管5一端与滑块座2焊接，另一端与孔口连接管10焊接，连接芯管5侧壁下部与轴承13的外圈接触；所述轴承13安装在轴承座9上，轴承13与轴承座9上端面等高；所述轴承压盖7位于轴承13及轴承座9上方；所述轴承座9与轴承压盖7通过固定螺栓6连接，轴承座9与孔口连接管10焊接。

在轴承压盖7与轴承座9及轴承13之间设置有密封垫8。

所述连接芯管5与钻杆17之间设置有支撑环12及橡胶环14，支撑环12和橡胶圈14也形成一道密封，支撑环12和橡胶环14交替布置形成环槽，支撑环12和橡胶环14之间的环槽形成迷宫式密封，除自身密封外，进一步提高了密封的可靠性。在滑块座2和连接芯管5之间设置有弹性挡圈15。当需要将钻具从孔口密封装置提出时，取出弹性挡圈15，把橡胶圈14和支撑环12连同钻头一起提出。下放孔内钻具时，先把钻头放入孔内，再把橡胶圈14和支撑环12放入连接芯管5内，用弹性挡圈15限位。

参见图1，在钻进过程中空气通过钻杆17进入到孔底钻头，再从钻具和孔壁的环状间隙返回至孔口密封装置处的钻杆17和连接芯管5处，由于孔口密封装置的密封，使携带岩屑的空气只能从岩样出口11排除，进入收集装置内，避免了岩屑的流失，岩样出口11开设在孔口连接管10的侧壁上；

回转式钻孔孔口密封装置的回转力来源于两个密封半圆滑块1和钻杆17间的摩擦力，具体密封半圆滑块1在夹紧弹簧3的作用下，抱紧旋转的钻杆17，钻杆17的旋转带动密封半圆滑块1，通过密封半圆滑块1把摩擦力依次传递给滑块座2、连接芯管5从而带动轴承13回转，密封半圆滑块1和滑块座2的密封通过间隙配合来实现。

参见图2，钻杆17两侧的弹簧挡板19对称焊接在滑块座2上，先将夹紧弹簧3装入弹簧挡板19中，再将弹簧拉杆4与密封半圆滑块1采用丝扣连接的方式连接，并给夹紧弹簧3施加压紧预应力。当需要进行正常钻进工作时，在夹紧弹簧3伸展的弹性力作用下，密封半圆滑块1向内运动，并抱紧钻杆17，实现密封功能；需要更换钻具时，向外拉动弹簧拉杆4压缩夹紧弹簧3，此时密封半圆滑块1沿径向向外运动，并与钻杆17脱开，使两密封半圆滑块1间的距离增大，以便把孔内钻具提出。若需改变钻杆17规格，只需更换密封半圆滑块1的规格，便可实现密封功能，使一套装置用于多种规格钻杆，方便施工现场使用，提高了本实用新型装置的使用效率。

Claims (4)

1.一种用于空气钻进的回转式钻孔孔口密封装置，其特征在于：包括密封半圆滑块(1)、滑块座(2)、夹紧弹簧(3)、弹簧拉杆(4)、连接芯管(5)、固定螺栓(6)、轴承压盖(7)、轴承座(9)、孔口连接管(10)、轴承(13)、密封盘根(16)、橡胶密封片(18)及弹簧挡板(19)，所述密封半圆滑块(1)数量为两个，两个密封半圆滑块(1)对称设置在钻杆(17)两侧，每个密封半圆滑块(1)内侧面镶嵌有密封盘根(16)，每个密封半圆滑块(1)的两端粘贴有橡胶密封片(18)；所述滑块座(2)套设在钻杆(17)上，滑块座(2)上焊接有弹簧挡板(19)；所述弹簧挡板(19)数量为两个，两个弹簧挡板(19)分布在钻杆(17)两侧呈对称布置；所述夹紧弹簧(3)置于弹簧挡板(19)内部并套设在弹簧拉杆(4)上，夹紧弹簧(3)一端抵靠在密封半圆滑块(1)上，夹紧弹簧(3)另一端抵靠在滑块座(2)上；所述弹簧拉杆(4)穿过滑块座(2)与密封半圆滑块(1)丝扣连接，弹簧拉杆(4)沿钻杆(17)径向方向移动；沿钻杆(17)轴向连接芯管(5)位于滑块座(2)及孔口连接管(10)之间，连接芯管(5)一端与滑块座(2)焊接，另一端与孔口连接管(10)焊接，连接芯管(5)侧壁下部与轴承(13)的外圈接触；所述轴承(13)安装在轴承座(9)上，轴承(13)与轴承座(9)上端面等高；所述轴承压盖(7)位于轴承(13)及轴承座(9)上方；所述轴承座(9)与轴承压盖(7)通过固定螺栓(6)连接，轴承座(9)与孔口连接管(10)焊接。

2.根据权利要求1所述的一种用于空气钻进的回转式钻孔孔口密封装置，其特征在于：在轴承压盖(7)与轴承座(9)及轴承(13)之间设置有密封垫(8)。

3.根据权利要求1所述的一种用于空气钻进的回转式钻孔孔口密封装置，其特征在于：所述连接芯管(5)与钻杆(17)之间设置有支撑环(12)及橡胶环(14)，支撑环(12)和橡胶环(14)交替布置形成环槽，支撑环(12)和橡胶环(14)之间的环槽形成迷宫式密封。

4.根据权利要求1所述的一种用于空气钻进的回转式钻孔孔口密封装置，其特征在于：在滑块座(2)和连接芯管(5)之间设置有弹性挡圈(15)。