一种超前加固密封装置的制作方法

本技术涉及超前钻探，更具体地，涉及一种超前加固密封装置。

背景技术：

1、超前钻探是一种用于预测地下地质条件的技术，通过在钻孔中进行超钻探可以提前探明地下的水文、地质和岩石力学性质，从而为工程设计提供重要的参考信息，盾体是一个用来保护超前钻探过程的密闭壳体和保护钻进过程中钻杆的稳定性，同时通过钻头产生的冲击力来破碎岩石，形成一个具有一定直径和深度的孔道，盾体的密封结构设计需要考虑到各种可能的工况，如地下水、泥浆、瓦斯等，合理的密封结构设计可以有效地防止钻探过程中外部物质泄漏进盾体内，从而确保盾体的密封性能。

2、现有技术存在如下几个缺点：(1)在安装钻杆时容易破坏密封装置的密封结构，磨损使得密封结构间隙扩大；(2)没有设置多道密封手段，来防止地层泥水形成的压力平衡受到破坏。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供一种超前加固密封装置，包括球阀、第一法兰、钻头容纳筒、第二法兰和钻杆，球阀通过第一法兰与钻头容纳筒的一端连通，第二法兰密封钻头容纳筒的另一端，第二法兰处设置密封段，在进行超前钻探前，将钻杆穿过第二法兰伸入钻头容纳筒内，密封段密封钻杆与第二法兰的间隙，在钻头容纳筒侧面对钻杆安装钻头，在安装完钻头前球阀处于关闭状态，安装完成后打开端部的球阀，装置外部的地层泥水进入球阀和钻头容纳筒内，钻头容纳筒与外部地层泥水压力平衡，解决了钻头磨损密封段导致间隙增大，导致盾体外侧泥水喷涌的问题。

2、为了实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供一种超前加固密封装置，包括球阀、第一法兰、钻头容纳筒、钻头更换盒、第二法兰和钻杆，所述第一法兰和所述第二法兰分别固定设置在所述钻头容纳筒的两端，所述球阀固定于所述第一法兰上，所述钻杆穿过所述第二法兰伸入所述钻头容纳筒内，所述钻头容纳筒侧面开口，该开口与所述钻头更换盒连通，所述钻头通过所述钻头更换盒安装至所述钻杆的端部，外部的地层泥水通过所述球阀和所述第一法兰进入所述钻头容纳筒内；所述第二法兰包括密封段和密封盖头，所述密封盖头中心设置穿入孔，所述钻头容纳筒与所述第二法兰的对接端设置连接筒，所述连接筒与所述钻头容纳筒同轴，所述连接筒开口朝向所述第二法兰设置，在所述连接筒与所述钻头容纳筒之间设有穿入孔连通，所述穿入孔与密封盖头中心的所述穿入孔同轴，所述钻杆穿过所述穿入孔。

3、进一步地，所述密封段包括密封圈和法兰垫片，所述密封圈垫设在所述连接筒的底部，所述钻杆穿过所述密封圈的中心，所述法兰垫片贴附在所述连接筒的开口端，所述密封盖头压紧在所述法兰垫片上，所述密封盖头通过螺栓紧固于所述连接筒的端部。

4、进一步地，所述第一法兰中心设置通孔，所述第一法兰的两端分别固定在所述球阀和所述钻头容纳筒端部，所述通孔供钻头和所述钻杆通过。

5、进一步地，球阀包括球阀把手和钻头通道，所述钻头通道与所述通孔同轴，所述钻头通道设置于所述球阀连通外界的一端，所述球阀把手与所述球阀的本体转动连接。

6、进一步地，钻头更换盒包括合页和更换盒闸门，所述钻头更换盒固定设置于所述钻头容纳筒的外壁上，且与所述钻头容纳筒内的腔体连通，所述钻头更换盒一侧敞口，所述更换盒闸门与钻头更换盒通过所述合页转动连接。

7、总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

8、1.本实用新型提供一种超前加固密封装置，包括球阀、第一法兰、钻头容纳筒、第二法兰和钻杆，球阀通过第一法兰与钻头容纳筒的一端连通，第二法兰密封钻头容纳筒的另一端，第二法兰处设置密封段，在进行超前钻探前，将钻杆穿过第二法兰伸入钻头容纳筒内，密封段密封钻杆与第二法兰的间隙，在钻头容纳筒侧面对钻杆安装钻头，在安装完钻头前球阀处于关闭状态，安装完成后打开端部的球阀，装置外部的地层泥水进入球阀和钻头容纳筒内，钻头容纳筒与外部地层泥水压力平衡，解决了钻头磨损密封段导致间隙增大，导致盾体外侧泥水喷涌的问题。

9、2.本实用新型提供一种超前加固密封装置，第二法兰包括密封圈、法兰垫片和密封盖头，密封盖头中心设置穿入孔，钻头容纳筒与第二法兰的对接端设置连接筒，该连接筒与钻头容纳筒同轴，在密封盖头安装前，先安装密封圈和法兰垫片，密封圈垫设在连接筒的底部，法兰垫片贴附在连接筒的开口端，然后安装密封盖头，将密封盖头压紧在法兰垫片上后，螺栓紧固密封盖头和连接筒，有效防止地层泥水进入钻头容纳筒后，形成的压力从第二法兰处泄漏，破坏形成的压力平衡。

10、3.本实用新型提供一种超前加固密封装置，包括固定设置于钻头容纳筒的外壁上的钻头更换盒，钻头更换盒与钻头容纳筒内的腔体连通，其上设置更换盒闸门，打开该闸门可以将钻头安装到钻杆上，可以将安装钻头的操作排在插入钻杆后进行，保证了第二法兰处的密封效果不受到破坏。

技术特征：

1.一种超前加固密封装置，其特征在于，包括球阀(1)、第一法兰(2)、钻头容纳筒(3)、钻头更换盒(4)、第二法兰(5)和钻杆(6)，所述第一法兰(2)和所述第二法兰(5)分别固定设置在所述钻头容纳筒(3)的两端，所述球阀(1)固定于所述第一法兰(2)上，所述钻杆(6)穿过所述第二法兰(5)伸入所述钻头容纳筒(3)内，所述钻头容纳筒(3)侧面开口，该开口与所述钻头更换盒(4)连通，所述钻头(61)通过所述钻头更换盒(4)安装至所述钻杆(6)的端部，外部的地层泥水通过所述球阀(1)和所述第一法兰(2)进入所述钻头容纳筒(3)内；所述第二法兰(5)包括密封段和密封盖头(52)，所述密封盖头(52)中心设置穿入孔，所述钻头容纳筒(3)与所述第二法兰(5)的对接端设置连接筒(31)，所述连接筒(31)与所述钻头容纳筒(3)同轴，所述连接筒(31)开口朝向所述第二法兰(5)设置，在所述连接筒(31)与所述钻头容纳筒(3)之间设有穿入孔连通，所述穿入孔与密封盖头(52)中心的所述穿入孔同轴，所述钻杆(6)穿过所述穿入孔。

2.根据权利要求1所述的一种超前加固密封装置，其特征在于，所述密封段包括密封圈(51)和法兰垫片(53)，所述密封圈(51)垫设在所述连接筒(31)的底部，所述钻杆(6)穿过所述密封圈(51)的中心，所述法兰垫片(53)贴附在所述连接筒(31)的开口端，所述密封盖头(52)压紧在所述法兰垫片(53)上，所述密封盖头(52)通过螺栓紧固于所述连接筒(31)的端部。

3.根据权利要求2所述的一种超前加固密封装置，其特征在于，所述第一法兰(2)中心设置通孔，所述第一法兰(2)的两端分别固定在所述球阀(1)和所述钻头容纳筒(3)端部，所述通孔供所述钻头(61)和所述钻杆(6)通过。

4.根据权利要求3所述的一种超前加固密封装置，其特征在于，球阀(1)包括球阀把手(11)和钻头通道(12)，所述钻头通道(12)与所述通孔同轴，所述钻头通道(12)设置于所述球阀(1)连通外界的一端，所述球阀把手(11)与所述球阀(1)的本体转动连接。

5.根据权利要求2所述的一种超前加固密封装置，其特征在于，钻头更换盒(4)包括合页(41)和更换盒闸门(42)，所述钻头更换盒(4)固定设置于所述钻头容纳筒(3)的外壁上，且与所述钻头容纳筒(3)内的腔体连通，所述钻头更换盒(4)一侧敞口，所述更换盒闸门(42)与钻头更换盒(4)通过所述合页(41)转动连接。

技术总结
本技术公开了一种超前加固密封装置，包括球阀、第一法兰、钻头容纳筒、钻头更换盒、第二法兰和钻杆，两个法兰分别固定设置在钻头容纳筒的两端，球阀固定于第一法兰上，钻杆穿过第二法兰伸入钻头容纳筒内，钻头容纳筒侧面与钻头更换盒连通，安装钻头通过钻头更换盒安装至钻杆的端部，地层泥水通过球阀和第一法兰进入钻头容纳筒内，第二法兰包括密封段和密封盖头，密封盖头中心设置穿入孔，钻头容纳筒与第二法兰的对接端设置连接筒，连接筒与钻头容纳筒同轴，连接筒开口朝向第二法兰设置，在连接筒与钻头容纳筒之间设有穿入孔连通，钻杆穿过穿入孔,解决了钻头磨损密封段导致间隙增大，导致盾体外侧泥水喷涌的问题。

技术研发人员：杜殿逵,张昆峰,周法庭,陈佳俊,赵东红
受保护的技术使用者：中铁十一局集团有限公司
技术研发日：20230815
技术公布日：2024/5/16