CN110159212B - 防冲卸压钻杆自旋转接头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了防冲卸压钻杆自旋转接头，包括下接管、套管、中心管、压盖、挡圈和上接头；中心管内嵌于套管且中心管上设有凸台结构；凸台结构的上下端均设有深沟球轴承；挡圈位于凸台结构下部的深沟球轴承下方处；压盖固定于挡圈的下方；下接管的上端与套管的下端螺纹相接；上接头的下端与中心管的上端螺纹相接且上接头的两侧分别对称设有一级喷头和二级喷头；一级喷头和二级喷头上均设有喷水孔，且位于左侧的喷水孔与右侧的喷水孔方向相反。与现有技术相比本发明有益效果是：设备结构可靠，在能自旋转的同时可对接头内水压冲击进行调节，另外通过自身结构设计可以在注水停止后实现接头内管路自锁的功能。
Description
技术领域
本发明涉及矿用钻机进行湿式钻孔时的注水接头，具体为防冲卸压钻杆自旋转接头。
背景技术
随着科技的不断发展，很多企业的生产对于煤炭的需求量也越来越大，因此煤炭行业也在高速的发展，虽然煤矿生产越来越机械化，但是煤矿开采作业时依然会产生大量煤尘及瓦斯，瓦斯存在着***的隐患，严重制约煤矿的安全生产，煤尘危害了开采作业人员的身体健康，煤矿工人的尘肺病发病率也越来越高，而掘进工作面是最主要的尘源地。近年来，为了煤矿工人的身心健康及生命安全，煤炭行业在治理尘害方面进行了大量的探索，也采取了不少防尘措施，其中向煤层或煤壁注水是采煤生产过程中减少回采工作面煤尘的一种积极有效的措施，所以煤层注水作为一种较先进的防尘措施而为国内煤矿普遍采用。
现有的矿用钻机进行湿式钻孔时的注水接头中存在当停止注水后，可能会发生注水回流或其它因素导致外界杂质进入接头中，造成接头堵塞的问题，同时接头的结构大多采用固定式结构，其喷射面积和范围有限，无法实现自旋转功能且无法控制注水接头内水压的大小。
发明内容
本发明的目的在于提供防冲卸压钻杆自旋转接头，其特点是设备结构可靠，在能自旋转的同时可对接头内水压冲击进行调节，另外通过自身结构设计可以在注水停止后实现接头内管路自锁的功能。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：防冲卸压钻杆自旋转接头，包括下接管、套管、中心管、压盖、挡圈和上接头；所述中心管内嵌于套管，且中心管内嵌于套管的部分上设有凸台结构；所述凸台结构的上下端均设有深沟球轴承；所述挡圈位于凸台结构下部的深沟球轴承下方处；所述压盖固定于挡圈的下方；所述下接管的上端与套管的下端螺纹相接；所述上接头的下端与中心管的上端螺纹相接，且上接头的两侧分别对称设有一级喷头和二级喷头；所述一级喷头和二级喷头上均设有喷水孔；所述上接头上位于左侧的一级喷头和二级喷头上的喷水孔与位于右侧的一级喷头和二级喷头上的喷水孔方向相反。
作为优化，所述一级喷头上的喷水孔半径大于二级喷头上喷水孔的半径。
作为优化，所述喷水孔的横截面为倒等腰梯形结构。
作为优化，所述喷水孔内设有与其结构相匹配的喷射装置；所述喷射装置包括喷头、变径转杆和球座；所述变径转杆呈倒锥台结构，其上端与球座连接，其下端与喷头相连接；所述变径转杆的下端与喷头的上端连接处卡嵌于喷水孔下端的开口处；所述喷头、变径转杆和球座内均设有通道，三者连接形成的喷水通道呈变缩径结构。
作为优化，所述上接头内设有与上接头内壁相贴合的下浮筒，下浮筒的下端呈倒梯形结构并与中心管上端的接口处相贴合，下浮筒的上端设有上浮筒且两者之间设有弹簧；所述上浮筒与上接头的内壁相贴合，且上浮筒的上端设有螺纹杆；所述螺纹杆贯穿于上接头的顶部并与其螺纹相接；所述螺纹杆的顶端设有调节把手。
作为优化，所述挡圈与压盖之间设有骨架油封。
作为优化，所述下接管和中心管相接处之间设有骨架油封。
作为优化，所述上浮筒和下浮筒与上接头内壁相接处均设有密封圈。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：通过优化喷水孔的结构设计使其通过水反冲击力实现接头的自旋转功能；同时为确保喷水孔压力大小的一致，优化了喷水孔半径的设计；其次在喷水孔内增设喷射装置，通过结构设计增大了喷射的面积和范围；最后改进上接头内的结构设计实现自锁功能和水压调节功能；该装置整体结构可靠有效、实用性高且密封性能好。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明喷射装置的结构示意图。
其中，下接管1、套管2、中心管3、压盖4、骨架油封5、挡圈6、深沟球轴承7、上接头8、上浮筒9、弹簧10、下浮筒11、一级喷头12、二级喷头13、喷水孔14、喷头15、变径转杆16、球座17、喷水通道18。
具体实施方式
下面将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他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
防冲卸压钻杆自旋转接头，包括下接管1、套管2、中心管3、压盖4、挡圈6和上接头8；所述中心管3内嵌于套管2中，且中心管3内嵌于套管2的部分上设有凸台结构；所述凸台结构的上下端均设有深沟球轴承7；所述挡圈6位于凸台结构下部的深沟球轴承7下方处；所述压盖4固定于挡圈6的下方；所述下接管1的上端与套管2的下端螺纹相接；所述上接头8的下端与中心管3的上端螺纹相接，且上接头8的两侧分别对称设有一级喷头12和二级喷头13；这里的一级喷头12和二级喷头13之间均采用螺纹连接的结构关系，必要时可根据情况继续增加相应的喷头结构。所述一级喷头12和二级喷头13上均设有喷水孔14；所述上接头8上位于左侧的一级喷头12和二级喷头13上的喷水孔14与位于右侧的一级喷头12和二级喷头13上的喷水孔14方向相反。通过喷水孔14的方向相反及水的反冲击力实现上接头8部分的自旋转，以此实现了喷射面积的加大。
所述一级喷头12上的喷水孔14半径大于二级喷头13上喷水孔14的半径。由于水的压力近端要高于远端，因此通过改变及半径实现喷水孔压力的一致。
所述喷水孔14的横截面为倒等腰梯形结构。采用倒等腰梯形结构主要是与喷射装置相匹配。
所述喷水孔14内设有与其结构相匹配的喷射装置；所述喷射装置包括喷头15、变径转杆16和球座17；所述变径转杆16呈倒锥台结构，其上端与球座17连接，其下端与喷头15相连接；所述变径转杆16的下端与喷头15的上端连接处卡嵌于喷水孔14下端的开口处；所述喷头15、变径转杆16和球座17内均设有通道，三者连接形成的喷水通道18呈变缩径结构。由于水流的冲力及喷射装置的结构设计，使得喷射装置会在喷水孔14内做一定范围的运动，并通过喷水通道18将水流喷射出去。在这里变径转杆16的侧壁与垂直方向夹角要小于喷水孔14侧壁与垂直方向夹角的大小。以此确保整个喷射装置可在喷水孔14侧壁范围内实现晃动。喷头15的上部呈渐扩径结构，其目的是为了保证将喷射装置卡嵌于喷水孔14上；同时喷头15、变径转杆16和球座17三者形成的喷水通道18呈变缩径结构进一步提高了水流的冲击力。
所述上接头8内设有与上接头8内壁相贴合的下浮筒11，下浮筒11的下端呈倒梯形结构并与中心管3上端的接口处相贴合，下浮筒11的上端设有上浮筒9且两者之间设有弹簧10；所述上浮筒9与上接头8的内壁相贴合，且上浮筒9的上端设有螺纹杆；所述螺纹杆贯穿于上接头8的顶部并与其螺纹相接；所述螺纹杆的顶端设有调节把手。
所述挡圈6与压盖4之间设有骨架油封5。所述下接管1和中心管3相接处之间设有骨架油封5。所述上浮筒9和下浮筒11与上接头8内壁相接处均设有密封圈。保证了该装置整体的密封性。
其工作原理为：
当水流通过下接管1和中心管3进入到上接头8内，由于水压的压力，挤压下浮筒11向上运动，使得水流进入到一级喷头12和二级喷头13之中，由于水流的冲力，因此带动喷射装置上的球座17运动，水流再通过喷水通道18向外喷射排出，在这个过程中由于上接头8两侧的喷水孔14方向相反，在水的反冲击力作用下实现了上接头8的自旋转，同时又利用水流的扰动及喷射装置的结构设计，增加了喷射范围。与此同时，还可以通过旋转上浮筒9上端的调节把手利用其螺纹杆，改变水流的喷射压力的大小。这里的调节把手可以具体的设计相匹配的驱动电机以实现远程的遥控。
当停止作业后，由于水流压力的消失，通过弹簧10的反作用力，将下浮筒11挤压到与中心管3上端的接口处，由于两者结构贴合，实现自密闭效果。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (5)
1.防冲卸压钻杆自旋转接头，其特征在于：包括下接管（1）、套管（2）、中心管（3）、压盖（4）、挡圈（6）和上接头（8）；所述中心管（3）内嵌于套管（2）中，且中心管（3）内嵌于套管（2）的部分上设有凸台结构；所述凸台结构的上下端均设有深沟球轴承（7）；所述挡圈（6）位于凸台结构下部的深沟球轴承（7）下方处；所述压盖（4）固定于挡圈（6）的下方；所述下接管（1）的上端与套管（2）的下端螺纹相接；所述上接头（8）的下端与中心管（3）的上端螺纹相接，且上接头（8）的两侧分别对称设有一级喷头（12）和二级喷头（13）；所述一级喷头（12）和二级喷头（13）上均设有喷水孔（14）；所述上接头（8）上位于左侧的一级喷头（12）和二级喷头（13）上的喷水孔（14）与位于右侧的一级喷头（12）和二级喷头（13）上的喷水孔（14）方向相反；
所述喷水孔（14）内设有与其结构相匹配的喷射装置；所述喷射装置包括喷头（15）、变径转杆（16）和球座（17）；所述变径转杆（16）呈倒锥台结构，其上端与球座（17）连接，其下端与喷头（15）相连接；所述变径转杆（16）的下端与喷头（15）的上端连接处卡嵌于喷水孔（14）下端的开口处；所述喷头（15）、变径转杆（16）和球座（17）内均设有通道，三者连接形成的喷水通道（18）呈变缩径结构；
所述上接头（8）内设有与上接头（8）内壁相贴合的下浮筒（11），下浮筒（11）的下端呈倒梯形结构并与中心管（3）上端的接口处相贴合，下浮筒（11）的上端设有上浮筒（9）且两者之间设有弹簧（10）；所述上浮筒（9）与上接头（8）的内壁相贴合，且上浮筒（9）的上端设有螺纹杆；所述螺纹杆贯穿于上接头（8）的顶部并与其螺纹相接；所述螺纹杆的顶端设有调节把手；所述上浮筒（9）和下浮筒（11）与上接头（8）内壁相接处均设有密封圈。
2.根据权利要求1所述的防冲卸压钻杆自旋转接头，其特征在于：所述一级喷头（12）上的喷水孔（14）半径大于二级喷头（13）上喷水孔（14）的半径。
3.根据权利要求2所述的防冲卸压钻杆自旋转接头，其特征在于：所述喷水孔（14）的横截面为倒等腰梯形结构。
4.根据权利要求1所述的防冲卸压钻杆自旋转接头，其特征在于：所述挡圈（6）与压盖（4）之间设有骨架油封（5）。
5.根据权利要求1所述的防冲卸压钻杆自旋转接头，其特征在于：所述下接管（1）和中心管（3）相接处之间设有骨架油封（5）。
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