[0001] 本发明涉及钻机技术领域， 尤其涉及一种便携式钻机及其动力头水封结构 。 本 发明是基于申请日为 2017年 6月 19日、 申请号为 CN 201710462273.1的中国发明专 利申请， 该申请的内容引入本文作为参考。

背景技术

[0002] 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 0型圈密封， 在实际应用中， 这种密封圈的寿命短、 更换麻 烦， 且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。

[0003] 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吋， 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， 例如细砂将进入到这些间隙 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 。

技术问题

[0004] 为了克服上述现有技术的不足， 本发明提供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。

[0005] 此外， 本发明还提供一种具有上述动力头水封结构的 便携式钻机。

[0006] 技术解决手段

[0007] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提 供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 轴向幵设有钻井液通道， 水封内套外还套设有水封外套， 水封外套安装在动力 头外壳上， 水封外套和水封内套均贯穿有通向钻井液通道 的注水口， 其中， 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， 水封外套下端连接有 可相对水封外套上下调节的调节环， 调节环压紧处于下方的组合密封圈， 当调 节环向上移动吋， 两组组合密封圈受压径向变形并补偿组合密封 圈的磨损。

[0008] 优选的， 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。

[0009] 优选的， V型圈包括两个 V型橡胶圈和两个 V型夹布橡胶圈， 且 V型夹布橡胶圈 和 V型橡胶圈间隔紧贴设置。

[0010] 优选的， 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

， 密封唇边由下往上逐渐变窄， 且密封唇边内侧与水封内套的外侧贴合。

[0011] 优选的， 支撑环内侧设有与密封唇边外侧面相匹配的斜 面。 并且， 调节环通过 垫圈压紧防挤压环。

[0012] 优选的， 水封外套设有法兰， 法兰通过至少两个限位螺栓安装在动力头外壳 上

， 法兰套在限位螺栓的光杆上， 并通过弹簧连接限位螺栓的头部。 进一步的， 两个限位螺栓为等高的限位螺栓。

[0013] 优选的， 支撑环沿周向贯穿有多个通水口， 水封内套沿周向贯穿多个注水口， 水封内套内侧中段与动力头主轴之间形成一环 形腔， 环形腔上方和下方均设有 0 型密封圈。

[0014] 优选的， 动力头主轴幵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。

[0015] 优选的， 调节环螺纹连接在水封外套下端， 水封外套上还设有用于锁定调节环 的防松环。

[0016] 并且， 本发明还提供一种便携式钻机， 包括底架， 底架上设置有钻塔， 钻塔上 设置有动力头轨道， 动力头安装在动力头轨道上并可相对于动力头 轨道滑动， 动力头上设置有动力头水封结构， 该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， 动力头主轴沿轴向幵设有钻井液通道， 水封内套外还 套设有水封外套， 水封外套安装在动力头外壳上， 水封外套和水封内套均贯穿 有通向钻井液通道的注水口， 其中， 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， 水封外套下端连接有可相对水封外套上下调节 的调节环， 调 节环压紧处于下方的组合密封圈， 当调节环向上移动吋， 两组组合密封圈受压 径向变形并补偿组合密封圈的磨损。

问题的解决方案

发明的有益效果

有益效果

[0017] 本发明的有益效果是： 本发明的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 封吋， 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， 从而防止有害固相进入摩擦副中， 无需频繁更换组合密封圈， 延长使用寿命。

对附图的简要说明

附图说明

[0018] 下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步 说明， 其中：

[0019] 图 1是本发明实施例的结构示意图；

[0020] 图 2是图 1的局部剖视图；

[0021] 图 3是图 2中 A处的局部放大图；

[0022] 图 4是本发明实施例中组合密封圈的结构示意图� �

本发明的实施方式

[0023] 本发明的钻机具有底架， 在底架上设置有钻塔， 钻塔上设置有动力头轨道， 动 力头安装在动力头轨道上并可相对于动力头轨 道滑动。 为了实现对动力头的密 封， 在动力头上设置了动力头水封结构。 参见图 1和图 2， 本发明提供的一种便 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沿轴向幵设有钻井液通道 21， 水封内套 1外还套设有水封 外套 3， 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， 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。 [0024] 参见图 2， 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， 水封内套 1沿周向贯穿多个注水口 5 ， 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， 环形腔 12上方和下 方均设有 0型密封圈 13， 动力头主轴 2幵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， 同吋， 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。

[0025] 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在轴向受压吋 会径向扩张。

[0026] 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， 密封唇边 631由下往上逐渐变 窄， 且密封唇边 631的内侧与水封内套 1的外侧贴合， 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贝占 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。

[0027] 为了减少组合密封圈 6的更换频次， 水封外套 3下端连接有调节环 8， 调节环 8螺 接在水封外套 3下端， 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 法密封吋， 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， 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。

[0028] 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， 水 封外套 ₃ 设有法兰 31， 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， 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摆动吋， 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。 [0029] 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。

[0030] 工业应用性

[0031] 本发明的钻机动力头水封结构主要用于便携式 钻机上， 通过本发明的水封结构 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吋， 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， 从而防止有害固相进入摩擦副中， 无需 频繁更换组合密封圈， 延长密封圈的使用寿命。