CN101566049A - 异型多棱刻槽钻杆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种异型多棱刻槽钻杆，由中空的多棱杆体和连接件组成，多棱杆体截面外轮廓由直线段加圆弧线段组成，同时在杆体表面布有不连续的螺旋槽。本发明在松散煤渣中旋转能够引起旋涡流动，依靠钻杆的棱边将沉积在钻孔底部的煤粉扬起，孔内煤粉一直处于运动状态，避免了煤粉在钻孔内出现堆积堵塞；同时表面布有的不连续螺旋槽可以辅助煤渣向外输送，在钻孔内塌孔时，通过螺旋槽的扒孔功能，将塌孔外输通，因而不易出现吸钻、卡钻的现象。本发明设计合理、结构简单，安全可靠，极大地提高排渣效果，有利于提高钻孔深度，缩短钻孔时间，提高工作效率并且成孔率高，值得在煤矿企业推广应用。
Description
技术领域
本发明属于煤矿井下瓦斯抽采钻孔技术领域，尤其涉及一种适用于松软煤层、突出煤层瓦斯抽采钻孔的异型多棱刻槽钻杆。
背景技术
在煤矿开采过程中，对煤与瓦斯突出煤层需要在采煤之前对煤层中的瓦斯进行抽采，抽采煤层中的瓦斯需要在煤层中施工抽采钻孔，普遍采用的钻杆有两种，一种是靠钻机旋转动力排渣的螺旋钻杆(机械排渣钻杆)，一种是靠流体排渣的光面圆钻杆(流体排渣钻杆，流体包括气流和水流)，使用光面钻杆时在“钻穴”(打钻过程因瓦斯压力、地应力、钻杆扰动力、煤体松软等因素共同造成的直径远大于钻孔理论直径的准充填型洞穴)区排渣通道易出现堵塞，进而出现夹钻、丢钻等现象，难以实现深孔钻进；使用螺旋叶片钻杆时因消耗钻机的动力过大，易出现吸钻、卡钻等现象，难以实现深孔钻进。
已公开的中国专利发明“突出煤层扒孔降温钻具及其钻进方法”，专利公开号为CN101131069A，采用在光面圆钻杆刻螺旋槽或摩擦焊接平置钢板的两种办法，在松软煤层中打钻具有一定效果，但打钻深度仍然不令人满意。当前实施的对称三棱状钻杆在松软煤层打钻取得了一定效果，但由于当前生产的棱状钻杆并没有根据钻杆的排渣原理进行技术参数优化设计，因此，在使用过程中，经常出现卡钻，造成钻杆无法转动，而出现丢钻杆的现象，给矿方带来了损失和安全隐患，另外，因钻杆接头的强度与联接方法不够科学，容易出现在煤层钻进过程中，卡钻、接头断裂的现象，其使用效果和打钻深度仍达不到理想状态。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的不足之处，结合刻槽钻杆与棱状钻杆在实际应用中的优势及弊端，根据多棱截面刚体在松散煤渣中旋转引起旋涡流动和在其表面刻制螺旋槽能够辅助排渣散热的原理，提供一种钻孔效果好、打钻深度深、施工效率高的用于松软煤层钻进的异型多棱刻槽钻杆。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：异型多棱刻槽钻杆，由中空的杆体和连接件组成，所述杆体截面外轮廓由直线段和弧线段组成，直线段与弧线段间隔设置、首尾相互连接且数目相等。
所述杆体表面设有螺旋槽，螺旋槽在杆体截面外轮廓直线段的中间部分间断设置。
所述连接件包括分别设在杆体两端的凸连接件和凹连接件，凸连接件和凹连接件均由左、右两段组成，凸连接件右段和凹连接件左段外部结构均与杆体内部空腔结构相同并分别与杆体过盈配合插接，凸连接件左段外部结构与凹连接件右段内部结构相同，凸连接件左段和凹连接件右段对应处设有插销孔，凹连接件右段外部结构与杆体外部结构相同。
所述凸连接件右段和凹连接件左段外圆周表面均匀设有若干个浅槽。
所述连接件包括分别设在杆体两端的凸连接件和凹连接件，凸连接件由左、右两段组成，凸连接件右段外部结构与杆体外部结构相同并与杆体通过摩擦焊接的方式固定连接，凸连接件左段外部结构与凹连接件内部结构相同，凸连接件左段和凹连接件对应处设有插销孔，凹连接件外部结构与杆体外部结构相同且两者通过摩擦焊接的方式固定连接。
所述连接件包括分别设在杆体两端的凸连接件和凹连接件，凸连接件由左、中、右三段组成，凸连接件右段外部结构与杆体内部空腔结构相同并与杆体过盈配合插接，凸连接件中段外部结构与杆体外部结构相同，凸连接件左段为圆锥形外螺纹结构，凹连接件由左、右两段组成，凹连接件左段与与杆体内部空腔结构相同并与杆体过盈配合插接，凹连接件右段内部空腔为可与凸连接件左段螺接配合的圆锥形内螺纹结构。
所述凸连接件右段和凹连接件左段外圆周表面均匀设有若干个浅槽。
所述连接件包括分别设在杆体两端的凸连接件和凹连接件，凸连接件和凹连接件均由左、右两段组成，凸连接件右段和凹连接件左段外部结构与杆体外部结构相同并分别与杆体通过摩擦焊接的方式固定连接，凸连接件左段和凹连接件右段分别为可配合连接的圆锥形外螺纹结构和圆锥形内螺纹结构。
采用上述结构，通过改变连接头的连接方法形成不同类型的钻杆。根据异型多棱截面刚体在松散煤渣中旋转引起沿刚体轴向旋涡流动的原理，钻杆在高速钻孔被松散钻渣埋没时，可在钻杆周围的若干个凹槽内形成可以让排渣气流通过的排渣通道(旋涡区)，气流或水流通过内孔送入，煤渣通过排渣通道排出，减小钻杆的旋转阻力，不易出现吸钻、卡钻的现象，同时杆体表面布有的不连续螺旋槽可以辅助煤渣向外输送，在钻孔内塌孔时，通过螺旋槽的扒孔功能，将塌孔外输通，同时在排渣过程中，煤渣在钻杆表面流动，能够及时把钻杆旋转摩擦产生热量带走，钻杆不发热，保证了钻进的安全，并极大地提高排渣效果，有利于提高钻孔深度，缩短钻孔时间，值得在煤矿企业推广应用。
附图说明
图1是本发明实施例一的结构示意图；
图2是图1的右视图；
图3是本发明实施例一当中凸连接件的结构示意图；
图4是图3当中A-A的剖视图；
图5是本发明实施例一当中凹连接的件结构示意图；
图6是图5当中C-C的剖视图；
图7是图3和图5当中B-B的剖视图；
图8是本发明实施例二的结构示意图；
图9是图8的右视图；
图10是本发明实施例二当中凸连接件的结构示意图；
图11是图10当中D-D的剖视图；
图12是本发明实施例二当中凹连接件的结构示意图；
图13是图12当中E-E的剖视图；
图14是本发明实施例三的结构示意图；
图15是图14的右视图；
图16是本发明实施例三当中凸连接件的结构示意图；
图17是图16的右视图；
图18是本发明实施例三当中凹连接件的结构示意图；
图19是本发明实施例四的结构示意图；
图20是图19当中A-A的剖视图；
图21是本发明实施例五的结构示意图；
图22是图21的右视图；
图23是本发明实施例五当中凸连接件的结构示意图；
图24是图23当中B-B的剖视图；
图25是图23当中A-A的剖视图；
图26是本发明实施例五当中凹连接件的结构示意图；
图27是图26当中C-C的剖视图；
图28是图26当中D-D的剖视图；
图29是本发明实施例六的结构示意图；
图30是图29的右视图；
图31是本发明实施例六当中凸连接件的结构示意图；
图32是图31当中A-A的剖视图；
图33是本发明实施例六当中凹连接件的结构示意图；
图34是图33当中B-B剖视图；
图35是本发明实施例七的结构示意图；
图36是图35的右视图；
图37是本发明实施例七当中凸连接件结构示意图；
图38是图37的右视图；
图39是本发明实施例七当中凹连接的件结构示意图；
图40是图39的右视图；
图41是本发明实施例八的结构示意图；
图42是图41当中A-A的剖视图。
具体实施方式
实施例一：如图1～图7所示，本发明的异型多棱刻槽钻杆，由中空的杆体2、分别与杆体2两端连接的凸连接件1和凹连接件3组成，杆体2的截面轮廓由间隔设置的四条直线段4和四条圆弧线段5首尾连接组成，杆体2的外形呈四条凸棱状，杆体2表面刻有螺旋槽6，螺旋槽6在杆体2截面外轮廓直线段4的中间部分间断设置，形成一条不连续的螺旋槽。杆体2内部空腔为圆柱状也可设计成与外表面轮廓相同。凸连接件1和凹连接件3均由左、右两段组成，凸连接件右段9和凹连接件左段10外部结构均与杆体2内部空腔结构相同均为圆柱状，凸连接件右段9和凹连接件左段10外圆周表面均匀设有若干个浅槽8，插入杆体2空腔内后，通过挤压浅槽8的形式，分别与杆体2过盈配合插接，凸连接件左段30外部结构与凹连接件右段12内部结构相同，凸连接件左段30和凹连接件右段12对应处分别设有插销孔7和插销孔11，凹连接件右段外部结构与杆体2外部结构相同。在钻杆使用过程中，钻杆之间的联接，是通过凸连接件1和凹连接件3插接后，在插销孔7和插销孔11上插上销钉固定连接。此种钻杆可称之为异型多棱挤压接头插接式钻杆。
实施例二：如图8～图13所示，与实施例一不同的在于，凹连接件3为一体结构其外部结构与杆体外部结构相同，凸连接件右段9和凹连接件3外部结构均与杆体2外部结构相同并分别与杆体2通过摩擦焊接的方式固定连接。
实施例三：如图14～图18所示，与实施例一不同的在于，凸连接件1由左、中、右三段组成，凸连接件右段15外部结构与杆体2内部空腔结构相同并与杆体2过盈配合插接，凸连接件中段14外部结构与杆体2外部结构相同，凸连接件左段13为圆锥形外螺纹结构，凹连接件右段21内部空腔为可与凸连接件左段13螺接配合的圆锥形内螺纹结构。
实施例四：如图19～图20所示，与实施例二不同的在于，凸连接件左段30为圆锥形外螺纹结构，凹连接件3内部空腔为可与凸连接件左段30螺接配合的圆锥形内螺纹结构。
实施例五：如图21～图28所示，与实施例一不同之处在于杆体2的截面轮廓形状，本实施例的截面轮廓为间隔设置的三条直线段4与三段圆弧线段5首尾连接组成。
实施例六：如图29～图34所示，与实施例二不同之处在于杆体2的截面轮廓形状，本实施例的截面轮廓为间隔设置的三条直线段4与三段圆弧线段5首尾连接组成。
实施例七：如图35～图40所示，与实施例三不同之处在于杆体2的截面轮廓形状，本实施例的截面轮廓为间隔设置的三条直线段4与三段圆弧线段5首尾连接组成。
实施例八：如图41～图42所示，与实施例四不同之处在于杆体2的截面轮廓形状，本实施例的截面轮廓为间隔设置的三条直线段4与三段圆弧线段5首尾连接组成。
Claims (8)
1、异型多棱刻槽钻杆，由中空的杆体和连接件组成，其特征在于：所述杆体截面外轮廓由直线段和弧线段组成，直线段与弧线段间隔设置、首尾相互连接且数目相等。
2、根据权利要求1所述的异型多棱刻槽钻杆，其特征在于：所述杆体表面设有螺旋槽，螺旋槽在杆体截面外轮廓直线段的中间部分间断设置。
3、根据权利要求1或2所述的异型多棱刻槽钻杆，其特征在于：所述连接件包括分别设在杆体两端的凸连接件和凹连接件，凸连接件和凹连接件均由左、右两段组成，凸连接件右段和凹连接件左段外部结构均与杆体内部空腔结构相同并分别与杆体过盈配合插接，凸连接件左段外部结构与凹连接件右段内部结构相同，凸连接件左段和凹连接件右段对应处设有插销孔，凹连接件右段外部结构与杆体外部结构相同。
4、根据权利要求3所述的异型多棱刻槽钻杆，其特征在于：所述凸连接件右段和凹连接件左段外圆周表面均匀设有若干个浅槽。
5、根据权利要求1或2所述的异型多棱刻槽钻杆，其特征在于：所述连接件包括分别设在杆体两端的凸连接件和凹连接件，凸连接件由左、右两段组成，凸连接件右段外部结构与杆体外部结构相同并与杆体通过摩擦焊接的方式固定连接，凸连接件左段外部结构与凹连接件内部结构相同，凸连接件左段和凹连接件对应处设有插销孔，凹连接件外部结构与杆体外部结构相同且两者通过摩擦焊接的方式固定连接。
6、根据权利要求1或2所述的异型多棱刻槽钻杆，其特征在于：所述连接件包括分别设在杆体两端的凸连接件和凹连接件，凸连接件由左、中、右三段组成，凸连接件右段外部结构与杆体内部空腔结构相同并与杆体过盈配合插接，凸连接件中段外部结构与杆体外部结构相同，凸连接件左段为圆锥形外螺纹结构，凹连接件由左、右两段组成，凹连接件左段与与杆体内部空腔结构相同并与杆体过盈配合插接，凹连接件右段内部空腔为可与凸连接件左段螺接配合的圆锥形内螺纹结构。
7、根据权利要求6所述的异型多棱刻槽钻杆，其特征在于：所述凸连接件右段和凹连接件左段外圆周表面均匀设有若干个浅槽。
8、根据权利要求1或2所述的异型多棱刻槽钻杆，其特征在于：所述连接件包括分别设在杆体两端的凸连接件和凹连接件，凸连接件和凹连接件均由左、右两段组成，凸连接件右段和凹连接件左段外部结构与杆体外部结构相同并分别与杆体通过摩擦焊接的方式固定连接，凸连接件左段和凹连接件右段分别为可配合连接的圆锥形外螺纹结构和圆锥形内螺纹结构。
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