[实用新型]一种自旋转水射流扩孔装置

说明书

技术领域

本实用新型属于水射流刀具技术领域，尤其涉及一种自旋转水射流扩孔装置。

背景技术

我国95%的煤矿和大量的陆地油气资源需要进行地下开采，受各种复杂的煤层和岩层地质条件因素的限制，开采难度大，同时煤层中的瓦斯和岩层中油气的主要成分是甲烷，其一般占95%-98%左右，在开采过程中，尤其是煤矿资源的开采，灾害十分严重，严重的危害着人民的生命健康。同时由于煤炭和油气的需求高居不下，部分老煤矿不得不延长服务年限， 加大矿山的开采力度与强度，非常规油气资源也将成为我国油气开采的主要对象，而深度开采会面临地应力增大，透气性差，瓦斯和油气释放距离长、抽放、排空难度加大甚至是失效等多种问题。目前使用的高压水射流旋转钻扩孔技术来冲破岩层，但在实际应用中仍有几点不足：在实际情况下由于水压过大，旋转速度过快，使得喷出的水流雾化无法达到集中破岩的效果；由于矿下煤层环境复杂，岩层有松有软，对于旋转钻头的周向和轴向载荷具有较大的波动，对内部零件冲击大，使得现有扩孔装置寿命短，破岩效率低下。

鉴于上述情况，为保证实际生产中的开采安全，改善煤岩层瓦斯和石油气释放条件及提高钻孔瓦斯抽放速度和效率，进一步提升瓦斯和石油气在抽取过程中的效率，而发开出的一种高效稳定水射流扩孔装置和扩孔技术将拥有十分可观的发展空间和应用前景。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有技术中的不足之处，提供一种自旋转水射流扩孔装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种自旋转水射流扩孔装置，包括具有中心通道的主轴，主轴沿轴向方向由后向前依次由一体制成的管接头、限位挡环和空心轴构成，限位挡环的外径大于管接头和空心轴的外径，空心轴上通过轴承密封组件转动连接有套筒，套筒前端外部螺纹连接有旋转喷头，旋转喷头前端面呈前细后粗的圆锥面结构；旋转喷头与空心轴之间设置有动静环密封结构；

旋转喷头中心设置有与中心通道前端同轴向贯通的中心喷孔，旋转喷头内部沿径向方向开设有至少三个前射流导孔，每个前射流导孔的内端均与中心喷孔连通，旋转喷头前部外侧开设有数目与前射流导孔相等的前射流孔，前射流孔的后端对应与一个前射流导孔的外端连通，前射流孔的中心线偏离中心喷孔的中心线，所有前射流孔的中心线均与中心喷孔的中心线呈10-30°的夹角；

限位挡环内部沿径向方向开设有至少三个后射流导孔，限位挡环后部外侧开设有数目与后射流导孔相等的后射流孔，后射流孔的前端对应与一个后射流导孔的外端连通，后射流孔的中心线与中心喷孔的中心线位于同一平面上，所有后射流孔的中心线均与中心通道的中心线呈10-30°的夹角。

轴承密封组件包括由后向前依次设置在套筒内壁和空心轴外壁之间的后密封端盖、后橡胶挡圈、后圆柱滚子轴承、后限位圈、后圆锥滚子轴承、前圆锥滚子轴承、前限位圈、前圆柱滚子轴承、前橡胶挡圈以及前密封端盖，空心轴外壁后侧和前侧分别开设有一个环形槽，后橡胶挡圈和前橡胶挡圈分别安装在空心轴前侧和后侧的一个环形槽内，套筒内壁设有位于后圆锥滚子轴承和前圆锥滚子轴承之间的环形凸台，后圆锥滚子轴承和前圆锥滚子轴承内的圆锥滚子的较小端均邻近环形凸台。

限位挡环上设置有与套筒后端面顶压接触的防雾化限速结构；

防雾化限速结构包括摩擦块、调节弹簧和调节螺栓，摩擦块呈圆柱状结构，摩擦块的长度大于套筒与限位挡环之间的间隙，限位挡环上开设有调节孔，调节孔的中心线与中心通道的中心线平行，调节弹簧和摩擦块设置在调节孔内，调节螺栓由调节孔后端伸入并螺纹连接到调节孔内，调节螺栓前端通过调节弹簧与摩擦块后端顶压配合，摩擦块前端与套筒后端面顶压接触。

动静环密封结构包括预紧弹簧、摩擦副静环、摩擦副动环和密封圈，空心轴的内壁前端部开设有后环形台阶槽，旋转喷头在中心喷孔内壁后端开设有前环形台阶槽，预紧弹簧和摩擦副静环安装在后环形台阶槽内，摩擦副动环安装在前环形台阶槽内，预紧弹簧后端顶压在后环形台阶槽的后端面上，预紧弹簧前端与摩擦副静环后端顶压配合，摩擦副静环前端面与摩擦副动环后端面顶压密封配合；空心轴内壁上开设有位于后环形台阶槽内的密封槽，密封圈安装在密封槽内并与摩擦副静环的外壁密封配合；

空心轴的内壁在后环形台阶槽的后端处设置有圆锥形过渡结构，圆锥形过渡结构呈后细前粗形状，圆锥形过渡结构的前端面的直径小于预紧弹簧的外径且大于预紧弹簧的内径。

采用上述技术方案，本实用新型具有以下技术效果：