[发明专利]高压旋转密封输水器

说明书

技术领域

本发明涉及一种连接件，具体涉及一种结构合理、运行效果好的高压旋转密封输水器，属流体机械领域。

背景技术

20世纪70年代以来，随着水射流技术的发展，该技术被广泛引入到煤矿井工开采现场生产装备之中，以达到提高开采效率和预防灾害事故的目的。如中国专利CN100485163C公开的一种煤层瓦斯抽放方法及装置，CN201826748U公开的一种顺层钻进松软煤层深长瓦斯抽采孔的装置等，将水射流技术引入煤矿瓦斯抽放钻孔装备，在煤矿井工开采现场获得了良好的应用效果。如何将压力高达几十兆帕的高压水由高压管道安全可靠的输送给旋转钻头是实现上述水射流技术现场应用的关键技术之一。旋转输水器便是一种实现流体在旋转连接件之间传输的装备，该装备提供一种直接让流体进入旋转体内部的过渡通道，一端可随旋转体旋转，另一端静止不动（与流体输送设备连通），如中国专利CN1194685A公开的用于高压和高相对转速的旋转接头，CN1356490A公开的动态密封旋转接头，CN1142578A公开的旋转接头等，均提供了一种在不同应用场合中用于旋转连接件间输送流体的旋转密封接头。

但是，对于目前煤矿井下高压水射流施工过程中的常用旋转输水器，上述旋转接头大都存在密封压力低、工作转速低、使用寿命短、结构复杂、内部结构易“抱死”难题。因此，研制一种高压、高速、长寿、结构简单、能防“抱死”的高压旋转密封输水器，对高压水射流技术及煤矿井下安全生产等方面具有重要的现实意义。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的缺点，提供一种能够实现高压水在高速旋转连接件之间持续传输，结构简单，永不“抱死”的长寿旋转密封输水器。

本发明所述的高压旋转密封输水器，其由连接在外壳上的钻杆接头上装配的动环作为旋转件，由通过防转止动销安装在主轴上的静环作为静止件，在相应的辅助O型密封圈、补偿弹簧、轴承、端盖等零件的配合下构成。

所述高压旋转密封输水器中，在钻杆接头上装配动环作为旋转件。在主轴上通过防转止动销安装静环作为静止件，静环的右端通过O型圈密封地安装在主轴左端的沉孔内，由补偿弹簧压住，左端与动环配合，在补偿弹簧的弹性力和防转止动销的导向作用下，将静环和动环的配合端面沿轴向压紧，形成旋转密封摩擦副，实现传输介质在接触端面沿径向的密封，在被密封高压水对静环右端面的压力和辅助O型密封圈密封作用配合下，使高压水只能沿轴向依次通过静环和动环，实现高压水在旋转件间的持续传输。

所述静环通过沿主轴圆周方向对称布置的两个防转止动销安装在主轴的左端，两端面间有一配合间隙（约1mm），用以补偿加工与装配误差，保证旋转密封摩擦副的良好接触。同时，所述静环上安装有辅助O型密封圈，该O型密封圈保证所述静环能密封地安装在主轴左端的沉孔内。此外，所述静环右端面的环形面积以及其左端面与动环的接触面积均存在一最优值，该值依据现场使用条件（如密封介质特性、密封压力等）由设计时的理论计算给出，并经成品出厂检测验证。

所述动环通过过盈配合安装在钻杆接头的右端，工作过程中与钻杆接头及外壳一起旋转。

所述静环与动环分别由不同材质材料制造，其中一件选用软材质材料（如锡青铜），另一件选用硬材质材料（如不锈钢），具体配对方式依据现场使用条件（如密封介质特性、密封压力、工作寿命等）进行选择。

所述补偿弹簧的导引由主轴左端用于安装静环的沉孔孔壁完成，其装配时的预压缩量存在一最优值，该值依据现场使用条件（如密封介质特性、密封压力等）由设计时的理论计算给出，并经成品出厂检测验证。

所述外壳借助于两个轴承被轴向固定在主轴上，能够保证旋转件与静止件同轴度，实现输水器在高速运转时内部结构永不“抱死”。

所述钻杆接头上开有至少一个泄漏孔，排除输水器在正常工作过程中允许的微量泄漏介质，同时保证输水器在密封结构突然失效情况下的绝对安全。

本发明的有益效果是：

采用机械密封技术原理，达到了泄漏量少、摩擦阻力小和使用寿命长的工艺要求。

采用轴承实现旋转件与静止件之间的相对运动，能实现输水器在高速运转条件下内部结构永不“抱死”。

具有结构简单合理、运行平稳可靠、易于维修的优点，满足了采矿行业对矿用高压旋转密封输水器的技术要求。

附图说明

图1.是通过本发明所述高压旋转密封输水器的纵向剖面图；

图2.是通过本发明所述钻杆接头的纵向剖面图；

图3.是通过本发明所述主轴的纵向剖面图；