一种便携式钻机的动力头水封结构的制作方法

本发明涉及钻机技术领域，尤其涉及一种便携式钻机的动力头水封结构。

背景技术：

传统的便携式全液压钻机顶驱动力头的水封密封基本上采用的是补偿能力比较弱的旋转压力密封或o型圈密封，在实际应用中，寿命短，更换麻烦，旋转压力密封成本高，特别是在使用含固相的钻井液或循环钻井液的工况下，由于钻井液中含有一定的固相物，密封圈极易损坏，更换频繁，影响工作效率。另外由于传统的便携式全液压钻机水封外套是固定在动力头外壳上的，当高速旋转的动力头主轴发生摆动时，水封外套没有自适应功能，水封内套与密封件之间由于摆动的产生间隙，钻井液中的固相物(比如细砂)进入到这些间隙中加剧摩擦副的磨损，这也是传统水封密封件寿命短的一个重要原因。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种便携式钻机的动力头水封结构，其具有较强的调节补偿能力，能够延长寿命，无需频繁更换密封件。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：

一种便携式钻机的动力头水封结构，包括动力头主轴和固定套设在动力头主轴上的水封内套，动力头主轴沿轴向开设有钻井液通道，所述水封内套外还套设有水封外套，所述水封外套安装在动力头外壳上，不随动力头主轴转动，所述水封外套和水封内套均贯穿有通向钻井液通道的注水口，所述水封内套和水封外套之间设有两组上下分布的组合密封圈，两组组合密封圈之间夹设有支撑环，支撑环上贯穿有与注水口相通的通水口，所述水封外套下端连接有可相对水封外套上下可调的调节环，所述调节环压紧处于下方的组合密封圈，当调节环向上移动时，两组组合密封圈受压径向变形并补偿组合密封圈的磨损。

作为上述技术方案的改进，所述两组组合密封圈上下对称分布，处于下方的组合密封圈由下至上依次包括防挤压环、v型圈和挡沙圈。

作为上述技术方案的改进，处于下方的挡沙圈设有向上延伸至水封内套与支撑环之间的密封唇边，所述密封唇边由下往上逐渐变窄，内侧与水封内套的外侧贴合。

作为上述技术方案的改进，所述支撑环内侧设有与密封唇边外侧面相匹配的斜面。

作为上述技术方案的改进，所述调节环通过垫圈压紧防挤压环。

作为上述技术方案的改进，所述水封外套设有法兰，所述法兰通过至少两个等高限位螺栓安装在动力头外壳上，所述法兰套在等高限位螺栓的光杆上，并通过弹簧连接等高限位螺栓的头部。

作为上述技术方案的改进，所述支撑环沿周向贯穿有多个通水口，所述水封内套沿周向贯穿多个注水口，所述水封内套内侧中段与动力头主轴之间形成一环形腔，所述环形腔上方和下方均设有o型密封圈。

作为上述技术方案的改进，所述动力头主轴开设有多个连通环形腔与钻井液通道的通孔，多个通孔沿动力头主轴轴线方向分布在不同高度截面上。

作为上述技术方案的改进，所述调节环螺接在水封外套下端，所述水封外套上还设有用于锁定调节环的防松环。

本发明的有益效果有：

本水封结构在水封内套和水封外套之间设有两组上下分布的组合密封圈，水封外套下端连接有调节环，当组合密封圈发生磨损后，在压力的作用下，组合密封圈仍然能密封，当进一步磨损压力补偿无法密封时，通过调节调节环，压紧组合密封圈，使其发生径向变形，可进一步补偿，仍然能密封，无需频繁更换组合密封圈，延长使用寿命。

附图说明

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明，其中：

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是图1的局部剖视图；

图3是图2中a处的局部放大图；

图4是本发明实施例中组合密封圈的结构示意图。

具体实施方式

参见图1和图2，本发明的一种便携式钻机的动力头水封结构，包括动力头主轴2和固定套设在动力头主轴2上的水封内套1，动力头主轴2沿轴向开设有钻井液通道21，所述水封内套1外还套设有水封外套3，所述水封外套3安装在动力头外壳4上，不随动力头主轴2转动，所述水封外套3和水封内套1均贯穿有通向钻井液通道21的注水口5。

进一步参见图2，所述水封内套1和水封外套3之间设有两组上下分布的组合密封圈6，两组组合密封圈6上下对称分布，两组组合密封圈6之间夹设有支撑环7，支撑环7沿周向贯穿有多个与注水口5相通的通水口71，所述水封内套1沿周向贯穿多个注水口5，所述水封内套1内侧中段与动力头主轴2之间形成一环形腔12，所述环形腔12上方和下方均设有o型密封圈13，所述动力头主轴2开设有多个连通环形腔12与钻井液通道21的通孔22，能够增加钻井液的流动速度，同时，多个通孔22沿动力头主轴2轴线方向分布在不同高度截面上，不会降低动力头主轴2承受剪切力的强度极限。

进一步参见图4，处于下方的组合密封圈由下至上依次包括防挤压环61、v型圈62和挡沙圈63，其中，v型圈62包括两个v型橡胶圈622和两个v型夹布橡胶圈621，v型夹布橡胶圈621和v型橡胶圈622间隔紧贴设置，整个组合密封圈6在轴向受压时会径向扩张。

进一步参见图3，挡沙圈63采用耐磨材料制成，其中，处于下方的挡沙圈63设有向上延伸至水封内套1与支撑环7之间的密封唇边631，所述密封唇边631由下往上逐渐变窄，内侧与水封内套1的外侧贴合，所述支撑环7内侧设有与密封唇边631外侧面相匹配的斜面72，密封唇边631在压力的作用下始终与水封内套1贴合，可以将钻井液中大部分的沙粒阻挡住，从而延长组合密封圈6的使用寿命。

为了减少组合密封圈6的更换频次，所述水封外套3下端连接有调节环8，所述调节环8螺接在水封外套3下端，所述调节环8通过垫圈9压紧防挤压环61，当组合密封圈6发生磨损后，在压力的作用下，组合密封圈6仍然能密封，当进一步磨损压力补偿无法密封时，调节调节环8，调节环8向上移动，两组组合密封圈6受压径向变形并补偿组合密封圈6的磨损，组合密封圈6仍然能够密封，从而防止有害固相进入摩擦副中，此外，所述水封外套3上还设有用于锁定调节环8的防松环14，防止调节环8受振动移位。

另外，水封外套3采用弹簧压紧的方式浮动安装在动力头外壳4上，具体地，所述水封外套3设有法兰31，所述法兰31通过至少两个等高限位螺栓10安装在动力头外壳4上，所述法兰31套在等高限位螺栓10的光杆上，并通过弹簧11连接等高限位螺栓10的头部，水封外套3的浮动式固定结构，能保证动力头主轴2摆动时，自动适用，确保组合密封圈6与水封内套1之间不产生间隙，避免有害固相进入摩擦副。

以上所述，只是本发明的较佳实施方式而已，但本发明并不限于上述实施例，只要其以任何相同或相似手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种便携式钻机的动力头水封结构，包括动力头主轴、水封内套和水封外套，所述水封外套和水封内套均贯穿有通向钻井液通道的注水口，两者之间设有两组上下分布的组合密封圈，所述水封外套下端连接有可相对水封外套上下可调的调节环，所述调节环压紧处于下方的组合密封圈，当调节环向上移动时，两组组合密封圈受压径向变形并补偿组合密封圈的磨损。本水封结构在组合密封圈发生磨损后，在压力的作用下，组合密封圈仍然能密封，当进一步磨损压力补偿无法密封时，通过调节调节环，压紧组合密封圈，使其发生径向变形，可进一步补偿，仍然能密封，无需频繁更换组合密封圈，延长使用寿命。

技术研发人员：王坚;刘绪勇
受保护的技术使用者：珠海市英格尔特种钻探设备有限公司
技术研发日：2017.06.19
技术公布日：2017.09.22