带防锁死功能的水钻快接器的制作方法

所属技术领域

本发明涉及一种水钻用带防锁死功能的水钻快接器，特别适用于钻孔机、水钻等连接钻头、钻筒和加长接杆等经常接卸的部位。

背景技术：

目前钻孔机具连接钻头、钻筒和加长接杆等传统方法是应用标准丝扣配以大斜度锥面扶正定心为特点的，这种连接方法优点是结构简单，刚性好，缺点是上、卸扣很费时费力，连接时间长了还会因丝扣部位水侵，生锈甚至发生锁死情况。专利号zl200410083954.x快速安全连接机构技术的出现，开创了钻孔机、水钻等可以徒手瞬间接卸钻头、钻筒和加长接杆的新水平。但这项技术十年来并未能推广普及，究其原因发现该专利结构设计仍存在以下这些不足之处，影响了它的推广发展。不足之处其一是它采用了连接锥体前后设圆柱扶正段，制造难度大，且在前面的小端扶正段上设o圈密封，深内孔中设密封，易因杂质、孔径腐蚀等原因，会造成密封失效。不足之处其二是快接锁套自锁功能不足，专利给出的自锁角数据是5度至7度，这在静态下自锁可行，但钻孔工具是震动工作状态，易松脱失败，常出现钻孔过程钻筒脱落，锁套自锁角需大幅度调低。不足之处之三是该专利给出的锥体连接锥面角依据是介于自锁和非自锁之间的8度半至9度，实际它不利于徒手接卸，合理的插接锥面角应是非自锁角，锁套则应向低值自锁角方向发展。不足之处其四是快速安全连接机构是作为钻机、水钻和钻筒之间是要以其瞬间接卸功能实现其价值的，也就是正常情况下，快接母接头要长期随装在钻筒上，甚至直至钻筒报废才卸下来，会出现快接母接头因长时间不装卸而被锈蚀锁死的情况，快接母接头丝扣连接部位需要具有防锁死功能。还有一个不足之处是快速安全连接机构设计工艺性不好，制造成本高，需要做结构改革以满足低成本大生产的需要。

技术实现要素：

为了克服目前钻孔机具连接机构中丝扣连接的低效率和专利号zl200410083954.x快速安全连接机构尚存在的不足之处，又能更进一步发展该专利技术已经实现的钻筒、加长接杆瞬间接卸的优势，使其优异性能和适合大生产低成本达到从昂贵的附属工具向成为钻孔机具不可分割的一部分标准配备的转变。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是带防锁死功能的水钻快接器由快接母接头总成和笔尖型快接公接头两部分组成，快接母接头总成又由快接母接头体、浮动碗型钢球锁套、复位塔簧、传力浮动钢球和防锁死阻隔o型圈五种零部件组成。在快接公接头上均布的三个螺旋卡扣沟槽中，处于起始爬坡谷底的三个传力浮动钢球的中心点所构成的截面，作为界面，并以此界面对应的母接头锥体口部设均布三个垂直内锥面的传力浮动钢球穴孔，穴孔中放传力钢球，这部分基本结构是失效专利zl200410083954.x快速安全连接机构中的已有技术传承，没有大变化。公母接头的锥体取消了锥体两端的大小圆柱扶正段，完全靠非自锁角锥体无间隙插接连接，母接头设钢球穴的头部，结构需要作为大端，母接头杆体以等强度原则，杆体在钢球穴位的左侧起，作缩径处理，产生出了浮动碗型钢球锁套限位台阶，并在向左顺延的杆体上切复位塔簧小端的箍入卡槽，由于母接头杆体的缩径处理，浮动钢球锁套也得以设置向内翻边的限位底台，浮动钢球锁套整体结构，构成了口部有扩张的钢球释放储仓，底部有向内翻边的限位底台，内腰部是锁套自锁锥面，其结构刚性好，而且是冲压工艺性极好的碗型，浮动碗型钢球锁套，可以用高强度的弹簧板无切削冲压成型制造，既轻巧又能低成本大生产。锁套的自锁内锥面为提高自锁效果，自锁角设在3度至4度之间。为了确保能徒手瞬间接卸本快接器，公母锥体的锥面角取非自锁角，定在11度。

笔尖型快接公接头，它是水钻快接器的一部分，又是组合式水钻主轴的一部分，快接公接头精致化，如同当年金笔的钢笔笔尖一样，笔尖型快接公接头的技术核心是，高硬度三钢球螺旋卡扣沟槽的锥体，这个核心精工制造后像笔尖一样用于组合水钻主轴，可以永久使用，当它成为了一种产品的标配，也就完成了水钻快接器从附件型向标准件意义上转变。都看到一种现象，轴承很精致，却售价较低，原因在于它是标准件范畴。笔尖型快接公接头用料很少，特别适合用合金钢精致化成为标准件。在密封处理上，改在公锥体的前三分之一部位设v型敞口的圆弧谷底密封圈槽，槽中置o型密封圈，o型圈应突出锥体表面1毫米左右为宜。用v型敞口密封圈槽是便于对公锥体的擦拭保养。

关于快接器母接头连接钻筒的丝扣部位防锁死功能，分析产生锁死成因，这部位粗牙丝扣间隙大，即便涂有油脂，仍必然要受水、湿气侵入，杂质沉积，和不可避免的发生生锈粘接，是造成被锁死、难以拆卸的根本原因。因此只要能阻隔水、空气在丝扣间隙、锥面上窜流，解除丝扣锁死的成因，才是最好的出路。我们的办法是在快接母接头和钻筒连接丝扣根部与扶正锥体的交界处切相当于退刀槽的o型密封圈沟槽，置一个突出丝扣面的防锁死阻隔o型圈，当快接母接头丝扣和钻筒连接后，o型密封圈被挤压，丝扣和锥体之间被彻底密封阻隔，当丝扣和扶正锥体涂有润滑脂，特别是考究一点涂有防粘接性能好些的二硫化钼脂，或标准丝扣油时，利用这些填充于丝扣间隙、表面粗糙度中的油脂，钻筒连接以后是被阻隔封存状态，是一种与外界隔绝的死胡同，没有了侵蚀、冲刷和空气，油脂会被完好封存较长时间，防锁死、粘连，难卸扣问题自然迎刃而解。带防锁死功能的水钻快接器，在失效专利zl200410083954.x快速安全连接机构，三浮动钢球螺旋卡扣传力为核心的已有技术基础上，经改革创新，产生的带防锁死功能的水钻快接器，性能上又有了长足的提升，结构更加简洁、紧凑、工艺性好，特别是能以高性能低成本，以水钻标准配套方式出现，具有重要意义。

附图说明

下面结合附图和实施例，对本发明作进一步说明。

图1是带防锁死功能的水钻快接器整体结构示意图；

图2是快接母接头体结构示意图；

图3是浮动碗型钢球锁套结构示意图；

图4是复位塔簧结构示意图；

图5是笔尖型快接公接头结构示意图；

图6是笔尖型快接公接头在组合水钻主轴上应用的结构示意图；

具体实施方式

如图1所示带防锁死功能的水钻快接器整体结构示意图，带防锁死功能的水钻快接器由快接母接头总成1和笔尖型快接公接头2两部分组成，而快接母接头总成1又由快接母接头体45、浮动碗型钢球锁套3、复位塔簧4、传力浮动钢球5和防锁死阻隔o型圈6五种零部件组成。图中看出快接母接头体45的杆体23从钢球穴22左侧起，作了缩径处理，生成了浮动碗型钢球锁套向右移时的限位台阶24，复位塔簧4的小端卡箍在母接头杆体的沟槽中，复位塔簧的小端为双圈，装配后，它要高出杆体面f，用以阻挡浮动碗型钢球锁套3向左的过度拉动，以防止传力浮动钢球5有脱落的机会，f值为塔簧的三分之一丝径，塔簧大端抵于锁套的止口30中，a-a界面是示意处于起始爬坡谷底的三个传力浮动钢球5的中心点所构成的截面，并以此界面对应的母接头锥体口部设均布三个垂直内锥面的钢球穴孔22。笔尖型快接公接头2，其公锥体10的前端1/3处设v型敞口的o型圈密封槽，并置o型圈7，用于锥体间密封，自然状态o型圈应高出锥体面e，一般e值为1毫米左右，11是均布的三个螺旋卡扣沟槽，13是用于组合水钻主轴中与基础水钻主轴相连的细牙丝扣，49是扶正止口，50是挤靠用端面，12是扳手扁方，笔尖型快接公接头外径和水钻主轴外径相同，图中α是锁套的自锁角，实践证明自锁角设在3度至4度较好，θ是快接器的连接锥体锥面角，实验验证的锥面角，其最佳值是11度。图中17是快接母接头体45和钻筒21的连接丝扣，21是示意钻筒，19是和钻筒的定位锥体，缩径后的快接母接头的杆体23仍要大于传统水钻主轴轴径，35是示意钻筒连接后的相当界面，定位锥体19的锥面要延伸出界面35以外，16是在连接丝扣根部切的相当于退刀槽的o型密封圈沟槽，宽度在3-3.5毫米，深度以丝扣底径为宜，置入的o型圈应高出丝扣面1-1.5毫米，以确保挤压后完成严密封堵阻隔。防丝扣锁死在结构设计上用上述丝扣根部设o型密封圈，操作上还应有辅助措施，特别是快接母接头一般都较长时间不卸，要陪钻筒寿终的情况，更要在丝扣、锥面涂润滑油脂，或产品出厂即在丝扣上涂一层，干后似四氯胶带的密封胶作为填充物，对防锁死均有良好的效果。46是示意出厂时戴的橡胶丝扣护帽，47是护帽中附带存有油脂的海棉垫，供现场应急使用。

如图2所示是快接母接头体结构示意图，快接母接头体45设钢球穴22的头部，从结构需要作为大端，母接头杆体23从钢球穴22的左侧起，作了缩径，在钢球穴22的左侧生成钢球锁套右移限位台阶24，图中14是复位塔簧小端的箍入槽，坡角ε是顺合塔簧伸缩用坡角，ε角为30度，9是快接母接头的内锥面，锥面角θ是11度，35是示意钻筒连接的位置界面，界面35位置是传统水钻主轴轴径尺寸位置线，缩径后的母接头杆体23仍要大于水钻轴径，19是和钻筒的定位锥体，锥体是向界面外延伸的，17是和钻筒连接丝扣，16是在连接丝扣根部切的相当于退刀槽的o型密封圈沟槽，15是扳手扁方，18是水通道，δ角是标准的钻筒定位锥度，是15度，a-a示意钢球穴布置的界面，在图1中有详述，25是钢球穴控制钢球突出量的托球唇边，β是示意在自钢球穴右侧起设的和锁套自锁角相应的坡角，也是3度至4度。

如图3所示是浮动碗型钢球锁套结构示意图，浮动碗型钢球锁套3它要承受很大的钢球滚动爬坡锁定张力，它用高强度的弹簧钢板冲压成型方法制造，26是锁套内锥面，α是自锁性锥角，要求在完成钢球入槽滚动爬坡卡紧锁定后，在强力震动条件下也不可自行松脱，实验证明α角最佳在3度至4度之间，作业后，轴向震击锁套可以解锁，再向左拉锁套可以瞬间拆卸钻筒连接，图中8是解除连接钢球储仓，31是储仓外翻边，27是根部向内翻边做成的限位底台，30是塔簧大端嵌入的止口，28是母接头杆体穿入孔，29是碗型锁套外缘。

如图4所示是复位塔簧结构示意图，复位塔簧4，塔簧的小端33，为了稳定它设2圈，它箍于快接母接头杆体塔簧箍入槽14，座于锁套止口30的大端32设1圈，共圈数为4圈，行程占位很小，有利于缩短快接器的总体长度。

如图5所示是笔尖型快接公接头2的结构示意图，34是快接公接头体，10是和母接头无间隙插接公锥体，在a-a界面设三个均布的钢球螺旋卡扣沟槽11，在公锥体10的前端三分之一位置设v型敞口圆弧谷底的密封圈沟槽14，v型敞口c角为60度，θ角是11度，12是扳手扁方，20是水通道，13是和组合基础水钻主轴36连接的细牙丝扣，49是连接扶正止口，50是装配挤靠用端面。

如图6所示是笔尖型快接公接头2在组合水钻主轴上应用的结构示意图，组合水钻主轴设计是在专利申请号201610273531.7可升级防磨轴钻孔机的实施例，笔尖型快接公接头2和可替换选用的笔尖型丝扣接头，都一样用挤靠用端面50挤靠组合式水钻主轴上设的带底台的不锈钢防磨轴套37，防止其在工作中转动，前端和钻筒相连接部分做成可随时更换的笔尖型，不仅可方便从前端换装不锈钢防磨轴套，更是为有利于随时从普通丝扣连接方式的水钻，升级为快接式水钻。图中36示意是基础水钻主轴，38是丝扣密封圈，39是主轴水通道，40是不锈钢轴套密封圈，41是横向水孔，42是代键纲珠穴，43是笔尖型接头上卸扣用的插孔，51是集水环槽，52是不绣钢轴套37上的水孔，53是示意水钻减速箱部位。

本发明带防锁死功能的水钻快接器的实施例，如图1至图6以及图1至图6的附图说明，它已经是本带防锁死功能的水钻快接器，构成实用的产品形态，当笔尖型快接公接头2成为水钻的一个标准零部件，也就整体带防锁死功能的水钻快接器，以其简洁实用、性能优异的优势，完成快接机构从选用附件，到成为钻孔机具不可分割的一部分的标准件的转变，必将推动其质量品质更加精致和大幅度降低成本，也必将大受作业者欢迎而迅速普及。

具体接卸操作是左手持快接器母接头总成，用两手指向左拉动浮动钢球锁套3，让传力浮动钢球5有了外撤余地，此时将快接公接头2的锥体10插入母接头体的母锥腔中，释放浮动碗型钢球锁套3，锁套内锥面26迫使浮动传力钢球5向心收缩，同时正转母接头迎钢球入螺旋卡槽11的起始谷底，再略反旋滚动爬坡以消除间隙，即可开钻施工，施工以后因锁套受滚动爬坡强大的张力自锁状态，可轴向振击一下锁套，解除锁定，再向左拉动浮动碗型钢球锁套，即可瞬间卸除钻筒，快捷、安全、方便。