一种用于钻机进液的水套组件及钻机装置的制作方法

1.本发明涉及钻机技术领域，特别是涉及一种用于钻机进液的水套组件及钻机装置。


背景技术：

2.现有掘锚机、锚运破及锚杆钻车均采用机载锚杆钻机进行锚杆支护，而传统的钻机多采用一体化设计，其集成度高，传统钻机在使用时需冷却液通入钻具内部，并将冷却液引入钻具头部以高压液柱的方式喷出，该方式一方面将钻掉的石渣等冲泄出来，使钻孔平整度更为光滑，同时减少了粉尘的蔓延，另一方面也可降低钻具的温度，增加机械的耐磨。现有钻机中用于密封冷却液的进液结构多设计在传动箱内部，例如旋转水封，旋转水封多直接与传动轴旋转摩擦，但钻机实际使用时，由于工况恶劣，旋转水封与传动轴之间经常发生失效，而旋转水封失效后，其内部所密封的液体会进入传动箱，导致轴承损坏，继而导致整套钻机设备损坏。
3.为了解决此问题，亟需设计一种可将进液结构移至传动箱外部的钻机装置，即使进液结构的密封损坏后也不影响传动箱各组件运行，只需更换进液结构的内部部件即可，操作简单快捷。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是提供一种用于钻机进液的水套组件及钻机装置，其解决了现有钻机装置进液机构密封效果差，冷却液易渗漏的问题，从而克服现有技术的不足。
5.为解决上述技术问题，本发明提供一种用于钻机进液的水套组件，所述水套组件包括水套壳体及旋转轴套，所述旋转轴套安装于水套壳体内部，且所述旋转轴套与水套壳体在周向方向活动连接，所述旋转轴套固定套设在伸出钻机传动箱的传动轴外侧；所述旋转轴套的中部两侧分别设有第一环形槽和第二环形槽，所述水套壳体上设有至少两个与所述第一环形槽连通的第一进液孔，所述旋转轴套上沿周向设有至少两个连通第一环形槽和第二环形槽的第二进液孔，所述传动轴上对应所述第二环形槽的位置设有至少两个径向分布的第三进液孔，所述传动轴的中心轴线位置设有用于容纳中空钻杆的容纳腔，所述容纳腔底部与第三进液孔连通；则冷却液从第一进液孔进入后，依次通过第一环形槽、第二进液孔、第二环形槽、第三进液孔注入传动轴的容纳腔，并经中空钻杆的中心通孔流出。
6.作为本发明的一种改进，所述水套壳体内第一环形槽的两侧分别设有多个环形凸缘，且相邻环形凸缘之间设有容纳间隙；至少一组容纳间隙设有第一密封圈，至少一组容纳间隙内填充有润滑油，且填充有润滑油的容纳间隙底部设有多个贯通的注油孔，所述注油孔上设有注油塞；位于最外侧环形凸缘的侧方设有第一防尘圈，所述第一防尘圈用于密封水套壳体与旋转轴套间隙，避免灰尘进入水套壳体内部。
7.作为本发明的进一步改进，所述旋转轴套的一端部在径向方向上设有销轴，且所述销轴所处的旋转轴套周向表面设有卡簧，所述卡簧用于限制销轴沿旋转轴套径向方向位
移；所述传动轴上对应设有与销轴配合的销孔，通过所述销轴穿入销孔内，使旋转轴套与传动轴在轴向方向及周向方向均相对固定。
8.作为本发明的一种改进，所述第一环形槽开设于水套壳体内壁和/或旋转轴套外表面；所述第二环形槽开设于旋转轴套内表面和/或传动轴外表面。
9.作为本发明的进一步改进，所述传动轴上第三进液孔的两侧位置分别设有至少一组第二密封圈，通过第二密封圈将传动轴与旋转轴套间隙密封，避免冷却液由传动轴与旋转轴套的间隙泄漏。
10.作为本发明的进一步改进，所述传动轴上容纳腔的内壁设有第三密封圈，通过第二密封圈密封容纳腔与钻杆的连接间隙，避免冷却液由容纳腔与钻杆的连接间隙泄漏。
11.此外本发明还公开了一种钻机装置，包括用于提供动力的动力箱、用于向钻杆传递动力的传动箱，用于向钻杆提供冷却液的进液机构及钻杆，其中所述进液机构采用上述的水套组件。
12.作为本发明的进一步改进，所述传动箱包括有传动箱体，所述传动轴设置于传动箱体内部，且所述传动轴与传动箱体间在周向方向活动连接，所述传动箱体与传动轴的间隙设有多个用于支撑连接传动轴的轴承，且每个轴承靠近传动箱体端面一侧设有第二防尘圈，所述第二防尘圈套设连接于传动轴上，所述第二防尘圈用于密封传动箱体与传动轴间隙，避免灰尘进入传动箱体内部。
13.作为本发明的进一步改进，所述水套壳体的一端部与所述传动箱体的一端部对接，所述水套壳体与所述传动箱体对接的端面上开设与所述第一进液孔连通的第一进液道，所述传动箱体与所述水套壳体对接的端面上开设与所述第一进液道对接连通的第二进液道，所述传动箱体的外周侧壁上开设与所述第二进液道连通的第四进液孔；冷却液经第四进液孔注入传动箱体的第二进液道内，并经与第二进液道连通的第一进液道注入水套壳体的第一进液孔。
14.作为本发明的进一步改进，所述轴承设有两组，且两组轴承均采用角接触滚子轴承。
15.采用这样的设计后，本发明至少具有以下优点：
16.1、本发明中水套组件采用旋转轴套与传动轴相配合旋转，并将冷却液通过水套组件内部的流道通入传动轴内，并最终输送至钻杆，该水套组件内部采用多组密封结构，确保水套组件内部冷却液不会产生泄漏，降低了泄漏风险；并且该水套组件由于外置在钻机传动箱外部，可避免冷却液泄漏至钻机的传动结构内，降低了冷却液泄漏对钻机产生的损害风险。
17.2、本发明中钻机装置采用水套组件与传动箱体两部分相结合作为冷却液的流动通道，且冷却液被完全密封于水套组件中，降低了冷却液泄漏风险，并且即使水套组件的冷却液发生泄漏，冷却液也不会倒流回传动箱体内部，不会对钻机中传动箱体的部件产生影响，可降低甚至杜绝钻机传动箱体的损坏风险。
18.3、本发明中钻机装置中水套组件内部设有随传动轴一同旋转的旋转轴套，钻具使用过程中旋转轴套外侧表面与水套壳体发生相对旋转，而旋转轴套内表面与传动轴无相对位移，进而将传统钻机中传动轴磨损风险转移至旋转轴套及水套壳体磨损，同时由于维修时，仅需拆卸旋转轴套及水套壳体，无需对钻机整体拆卸，从而降低了钻机维修成本，提高
了钻机使用寿命。
附图说明
19.上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
20.图1是本发明中一种钻机装置的结构示意图。
21.图2是本发明中水套组件的侧面结构示意图。
22.图3是图2中a-a位置的内部剖视结构示意图。
23.图4是图2中b-b位置的内部剖视结构示意图.
24.图5是本发明钻机装置中传动箱体的内部结构示意图。
25.图6是本发明钻机装置中传动箱体与水套组件的装配示意图。
26.附图中附图标记具体为：，
27.1-钻杆、2-旋转螺母、3-钻杆调整环、4-水套组件、5-传动箱、6-动力箱、7-配液块；
28.401-水套壳体、402-第一环形槽、403-注油孔、404-容纳间隙、405
‑ꢀ
第一防尘圈、406-第一密封圈、407-泄压塞、408-注油塞、409-第二进液道、410-第一进液孔、411-旋转轴套、412-第二进液孔、413-销轴、414
‑ꢀ
卡簧；
29.501-传动箱体、502-第一进液道、503-第四进液孔、504-轴承、505
‑ꢀ
第二防尘圈、506-传动轴、507-销孔、508-第二密封圈、509-第二环形槽、 510-第三进液孔、511-容纳腔、512-第三密封圈。
具体实施方式
30.本发明提供一种用于钻机进液的水套组件及钻机装置，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
31.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”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，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，可以是两个部件内部的联通。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的具体含义。
32.实施例1：
33.参考图1-6所示，本实施例1中具体公开有一种用于钻机进液的水套组件，该钻机进液机构采用外置进液的方式，本实施例1中所述水套组件4 包括水套壳体401及旋转轴套411，其中所述旋转轴套411安设于水套壳体 401内部，且所述旋转轴套411与水套壳体401保持周向方向活动连接，所述旋转轴套411固定连接有传动轴506。
34.如图1-4所示，所述旋转轴套411的中部两侧分别设有第一环形槽402 和第二环形槽509，所述水套壳体401上设有至少两个与所述第一环形槽 402连通的第一进液孔410，所述旋转轴套411上沿周向设有至少两个连通第一环形槽402和第二环形槽509的第二进液孔412，所述传动轴506上对应所述第二环形槽509的位置设有至少两个径向分布的第三进液
孔510，所述传动轴506的中心轴线位置设有用于容纳中空钻杆的容纳腔511，所述容纳腔511底部与第三进液孔510连通；则冷却液从第一进液孔410进入后，依次通过第一环形槽402、第二进液孔412、第二环形槽509、第三进液孔 510注入传动轴506的容纳腔511，并经中空钻杆的中心通孔流出。
35.其中本实施例中所述第一环形槽402优选可开设于水套壳体401内壁或旋转轴套411外表面，又或者所述第一环形槽402优选可分别开设于水套壳体401内壁和旋转轴套411外表面，通过水套壳体401内壁和旋转轴套411外表面上开设的槽体结构共同构成第一环形槽402；同理本实施例中所述第二环形槽509优选可开设于旋转轴套411内表面或传动轴506外表面，又或者第二环形槽509优选可分别开设于旋转轴套411内表面和传动轴506外表面，通过旋转轴套411内表面和传动轴506外表面分别开设的槽体结构共同构成第二环形槽509。上述第一环形槽402与第二环形槽509 的开设位置可根据实际加工难度、加工成本等进行选择。
36.冷却液经第一进液孔410注入第一环形槽402，第一环形槽402中冷却液经第二进液孔412注入传动轴506与旋转轴套411间隙位置，即第二环液槽509。
37.需说明的是，本实施例1中所述水套壳体401内在第一环形槽402的两侧分别设有多个环形凸缘，且相邻环形凸缘之间设有容纳间隙404；本实施例1中在至少一组容纳间隙404设有第一密封圈406，通过第一密封圈 406可将第一环形槽402两侧在水套壳体401与旋转轴套411的间隙进行密封，进而使第一环形槽402可容纳一定量的冷却液。
38.此外本实施例1中所述传动轴506上对应第二进液孔412位置设有多条径向分布的第三进液孔510，而所述传动轴506的中心轴线位置设有用于容纳钻杆1的容纳腔511，所述容纳腔511底部则与第三进液孔510保持连通；进而当第一环形槽402内冷却液经过第二进液孔412通入传动轴506 与旋转轴套411间隙位置后，可进一步沿第三进液孔510注入传动轴506 的容纳腔511内，并经钻杆中心位置的液道流出，由于该容纳腔511用于容纳钻杆1，则冷却液可与钻杆1直接接触，现有钻机装置中所采用的钻杆 1多为中空结构，则冷却液可通过钻杆1内部空腔结构由钻杆1头部流出，当进行钻孔时，冷却液既可以降低钻杆1的温度，增加机械的耐磨性，可以将钻掉的渣质等冲泄出来，使钻孔平整度更为光滑，并减少粉尘产生。本实施例1中设置第二环形槽509主要是为了便于冷却液在传动轴506与旋转轴套411之间均匀分布，确保冷却液可均匀通入第三进液孔510
39.同时本实施例1中所述水套壳体401内至少有一组容纳间隙404内填充有润滑油，且填充润滑油的容纳间隙404底部设有多个贯通的注油孔403，所述注油孔403上设有注油塞408；需说明的是，本实施例1中为便于向容纳间隙404填充润滑油，同一容纳间隙404对应在水套壳体401上设有至少两组注油孔403，其中一组作为润滑油进入的注油位置，并通过注油塞 408密封，另一组作为注油过程中平衡内部压力的泄压位置，并采用泄压塞 407封堵。本实施例1中在水套壳体401的容纳间隙404内填充润滑油，一方面是为了润滑水套壳体401与旋转轴套411间隙，降低两者旋转过程的摩擦损耗，另一方面也可通过润滑油进一步密封水套壳体401与旋转轴套 411间隙，避免第一环形槽402内冷却液渗漏。同时本实施例1水套壳体 401内在位于最外侧环形凸缘的侧方还设有第一防尘圈405，所述第一防尘圈405用于密封水套壳体401与旋转轴套411间隙，避免灰尘进入水套壳体401内部，可保持水套壳体401内部洁净。
40.还需说明的是，本实施例中所述旋转轴套411的一端部在径向方向设有销轴413，且所述旋转轴套411在周向方向设有卡簧414，所述卡簧414 用于限制销轴413沿旋转轴套411径向方向位移；所述传动轴506上对应设有与销轴413配合的销孔507，当旋转轴套411套设于传动轴506上时，为避免旋转轴套411与传动轴506在轴向方向及周向方向发生相对位移，可将所述销轴413穿入传动轴506的销孔507内，且销轴413两端连接至旋转轴套411上；当传动轴506旋转时，旋转轴套411可随之一同转动，进而避免传动轴506与旋转轴套411之间发生磨损，在长时间使用后，发生磨损的部件为旋转轴套411外表面以及水套壳体401内壁，当进行部件更换时，旋转轴套411以及水套壳体401也更便于拆卸替换。
41.更进一步说明的是，本实施例中为避免冷却液泄漏，所述传动轴506 上第三进水孔510的两侧位置分别设有至少一组第二密封圈508，通过第二密封圈508将传动轴506与旋转轴套411间隙密封，避免冷却液由传动轴 506与旋转轴套411的间隙泄漏。通过上述密封圈结构，可进一步提高冷却液密封效果，降低泄漏风险。而在所述传动轴506上容纳腔511的内壁设有第三密封圈512，通过第三密封圈512密封容纳腔511与钻杆1的连接间隙，避免冷却液由容纳腔511与钻杆1的连接间隙泄漏。
42.实施例2：
43.参照图1所示，此外本实施例2中进一步公开了一种钻机装置，其包括用于提供动力源的动力箱6、用于向钻杆1传递动力的传动箱5、用于向钻杆提供冷却液的进液机构及钻杆1，其中本实施例2中进液机构采用实施例1中的水套组件。
44.所述传动箱5与钻杆1的连接位置设有钻杆调整环3，所述钻杆调整环3用于适配不同规格的钻杆1，通过钻杆调整环3可将钻杆1固定于传动轴 506端部，并将传动箱5的动力传递至钻杆1上，优选该钻杆调整环3可采用钻夹头结构，钻夹头结构最大的优点是锁紧容易，只要握住夹头的前后套结构，拧紧即可使用，可便于不同规格的钻杆1更换；更优选的，在所述钻杆调整环3的前端还设有旋转螺母2，所述旋转螺母2可用于将钻杆调整环3固定于传动轴506上。
45.此外本实施例2中钻机装置还设有配液块7，所述配液块7连接于传动箱5外侧，该配液块7内分别设有用于液压油流动的液压油流道和用于冷却液流动的冷却液流道，该液压油流道用于向动力箱6及传动箱5内提供液压油，而该冷却液流道可向第一注液孔或第四注液孔导入冷却液，因此该配液块7可用于对外部的液压油及冷却液提供接入口，也可将通入的液压油及冷却液进行分流。
46.此外本实施例2中所述传动箱5包括传动箱体501，所述传动箱体501 内部设有用于容纳传动轴506的贯通孔，所述传动轴506设置于传动箱体 501的贯通孔内，且所述传动轴506与传动箱体501间在周向方向活动连接，而所述传动轴506的一端延伸出传动箱体501外侧，且该延伸出的传动轴 506上安设所述水套组件4，该水套组件4主要用于将冷却液导入传动轴506 内部。
47.本实施例2中作为一种冷却结构，可直接将配液块7分流的冷却液由水套壳体上的第一注液孔410直接导入水套组件4内部，此结构中第一注液孔410完全贯水套壳体侧壁。
48.或者还可采用另一种冷却结构，由于传动箱体501内部进行高速旋转会产生高温，可同时对传动箱体501进行冷却，具体的，参照图5所示，本实施例2中所述水套壳体401的一端部与所述传动箱体501的一端部对接，所述水套壳体401与所述传动箱体501对接的端面
上开设与所述第一进液孔410连通的第一进液道409，所述传动箱体501与所述水套壳体401 对接的端面上开设与所述第一进液道409对接连通的第二进液道502，所述传动箱体501的外周侧壁上开设与所述第二进液道502连通的第四进液孔 503；冷却液经第四进液孔503注入传动箱体501的第二进液道502内，并经与第二进液道502连通的第一进液道409注入水套壳体401的第一进液孔410。本实施例2中中第二进液道502沿传动箱体501的长度方向延伸，且第四进液孔503垂直于第二进液道502的轴线，在对钻机进行冷却时，冷却液可经第四进液孔503通入传动箱体501侧壁内的第二进液道502。本实施例2中通过将冷却液进液位置设置在传动箱体501上，通过传动箱体 501侧壁的冷却液也可对传动箱体501产生一定的降温冷却效果。
49.进一步的，冷却液在经第四进液孔503通入传动箱体501侧壁内的第二进液道502后，可进一步通入水套壳体401的第一进液道409中，经由第一进液道409通入第一注液孔410内，进而由水套组件导至传动轴506 的容纳腔511内，对钻杆进行降温冷却。此结构中第一注液孔410可仅贯通水套壳体的内壁，从而第一进液道409的冷却液可直接由第一注液孔410 导入水套组件，或者当第一注液孔410完全贯水套壳体侧壁时，也可采用注液塞将第一注液孔410的外侧开口封堵，仅保留第一注液孔410靠近水套壳体内壁的开口畅通，确保冷却液依次经第四进液孔503、第二进液道 502、第一进液道409、第一注液孔410导入水套组件4内部即可。
50.本实施例2中所述传动箱体501与传动轴506的间隙设有多个用于支撑连接传动轴506的轴承504，本实施例优选的采用两组角接触滚子轴承，当然也可采用角接触球轴承等，可承受径向负荷和轴向负荷即可，本实施例2中所述传动轴506上套设有第二防尘圈505，该第二防尘圈505具体设置于轴承504靠近传动箱体501端面的一侧，所述第二防尘圈505用于密封传动箱体501与传动轴506间隙，避免灰尘进入传动箱体501内部。
51.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。