CN101963043A - 正压喷射螺旋取样钻头 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种正压喷射螺旋取样钻头，自前向后依次包括取样钻头、螺旋泵、喷射器和接头外套筒；采用正压喷射螺旋取样钻头的“螺旋泵—喷射器”相配合的形式送料，能够满足煤层深部取样要求；同时，螺旋泵和喷射器的有机组合，可以通过控制螺旋泵的送料速度、喷射器的喷射孔的大小以及压风风压，实现小直径钻孔煤层取样风流控制和钻杆内部合理固气比的配合，使取样过程连贯性好，防止物料堵塞钻杆，方便快捷；而且，正常钻进过程中根据需要，通过对双壁钻杆的进风控制，随时进行取样，实现了任意定位和准确定位。

Description

正压喷射螺旋取样钻头
技术领域
本发明涉及一种取样钻头，特别涉及一种用于深孔煤层的取样钻头。
背景技术
目前煤矿瓦斯灾害治理以区域防治为主、局部措施为补充，区域瓦斯参数的快速测定技术成为急需解决的问题，因而深孔取样是需要解决的首要问题。目前深层瓦斯的取样方式主要有：岩心管取样、螺旋钻进孔口接煤粉、压风引射取样等，这些取样方法都存在工艺复杂、取样时间长和不能定点取样的问题，严重阻碍了煤层开采的生产效力，制约着生产力的发展。
针对上述不足，需要研发一种新的深孔瓦斯取样钻头，使其能够快速、准确的进行取样，而且工艺简单，操作方便。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种正压喷射螺旋取样钻头，配合双壁钻杆、钻机等实现深煤层的快速、准确定位取样；而且工艺简单，操作方便。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种正压喷射螺旋取样钻头，自前向后依次包括取样钻头、螺旋泵、喷射器和接头外套筒；所述螺旋泵包括转子和定子，转子前端与取样钻头固定连接，定子前端设置有扩孔钻头；所述螺旋泵的转子和定子均与接头外套筒前端固定连接，喷射器设置在接头外套筒内，螺旋泵与喷射器的中心通孔相连通，喷射器与接头外套筒的管壁之间形成环形通道Ⅰ，喷射器的中心通孔与环形通道Ⅰ之间设置有气体喷射孔。
进一步，所述喷射器为环形喷嘴喷射器，环形喷嘴喷射器包括管体，管体的管壁上设置有用于回风的喷射孔；
进一步，所述螺旋泵为自前向后螺距逐渐变大的变距螺旋泵；
进一步，所述取样钻头为两叶合金钻头。
本发明的有益效果是：采用本发明的正压喷射螺旋取样钻头，配合双壁钻杆和钻机等设备使用，具体连接方式为：将接头外套筒的尾端与双壁钻杆连接，环形通道Ⅰ与双壁钻杆的环形气道相连通，双壁钻杆的中心通孔与喷嘴喷射器的中心通孔相连通；通过对双壁钻杆进行进风控制煤粉的出口通道，取样过程中，前端取样钻头削落的煤粉通过螺旋泵送入到喷射器的前端，在喷射器的回风作用下，喷射器靠近前端钻头一侧的空腔位置产生负压，利用负压将前端空腔内煤粉喷射进入双壁钻杆的中心通道，煤粉被送入双壁钻杆的内管后，在回风的作用下迅速被送出。采用正压喷射螺旋取样钻头的“螺旋泵—喷射器”想配合的形式送料，能够满足煤层深部取样要求；同时，螺旋泵和喷射器的有机组合，可以通过控制螺旋泵的送料速度、喷射器的中心通孔的大小以及压风速度，实现小直径钻孔煤层取样风流控制和钻杆内部合理固气比的配合，使取样过程连贯性好，方便快捷；而且，正常钻进过程中根据需要，通过对双壁钻杆的进风控制，随时进行取样，实现了任意定位和准确定位；另外，采用该钻头在取样过程中不需要封堵钻孔口，大大简化了取样工序。
如图说明
下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述：
图1为本发明的结构剖视图；
图2为本发明的环形喷嘴喷射器的结构剖视图。
具体实施方式
图1为本发明的结构剖视图；图2为本发明的环形喷嘴喷射器的结构剖视图。如图所示，一种正压喷射螺旋取样钻头，自前向后依次包括取样钻头1、螺旋泵2、喷射器3和接头外套筒4；所述螺旋泵包括转子21和定子22，转子21前端与取样钻头1固定连接，定子22前端设置有扩孔钻头22a；螺旋泵的转子21和定子22均与接头外套筒4前端固定连接，喷射器3设置在接头外套筒4内，螺旋泵2与喷射器的中心通孔相连通，喷射器与接头外套筒的管壁之间形成环形通道Ⅰ5，喷射器的中心通孔与环形通道Ⅰ5之间设置有气体喷射孔。
采用本发明的正压喷射螺旋取样钻头进行取样的具体方法为：配合双壁钻杆和钻机等设备使用，具体连接方式为：将接头外套筒4的尾端与双壁钻杆连接，环形通道Ⅰ5与双壁钻杆的环形气道相连通，双壁钻杆的中心通孔与喷嘴喷射器的中心通孔相连通；通过对双壁钻杆进行进风控制煤粉的出口通道。
正常钻进时，钻机带动正压喷射螺旋取样钻头向前钻进，压风双壁钻杆的中心通道，然后经过环形喷嘴喷射器的中心通孔，最后进入螺旋泵后将取样钻头切削的煤粉从钻杆与钻孔壁环形空间内吹出。
取样时，取样钻头1对煤体进行切削得到煤粉，钻机带动正压喷射螺旋取样钻头正常钻进，压风由双壁钻杆的环形通道进入环形通道Ⅰ5，最后经过喷射孔32后进入双壁钻杆的中心通道形成回风，此时喷射器3靠近前端钻头一侧的内腔形成负压，煤粉由螺旋泵输送至喷射器3的前端空腔后，在负压的牵引下进入双壁钻杆的中心通道，最后在回风的作用下吹入固气分离器进行固气分离，完成快速取样。
采用正压喷射螺旋取样钻头的“螺旋泵—喷射器”想配合的形式送料，能够满足煤层深部取样要求；同时，螺旋泵和喷射器的有机组合，可以通过控制螺旋泵的送料速度、喷射器的中心通孔的大小以及压风速度，实现小直径钻孔煤层取样风流控制和钻杆内部合理固气比的配合，使取样过程连贯性好，方便快捷；而且，正常钻进过程中根据需要，通过对双壁钻杆的进风控制，随时进行取样，实现了任意定位和准确定位；另外，采用该钻头在取样过程中不需要封堵钻孔口，大大简化了取样工序。
本实施例中，所述喷射器3为环形喷嘴喷射器3，如图2所示，环形喷嘴喷射器3包括管体31，管体31的管壁上设置有用于回风的喷射孔32，具体为圆周方向均布。采用环形喷嘴喷射器设计，相比中心喷嘴喷射器而言，由于从外侧环形空腔向喷射孔进风，能够为喷射器预留更大的中心通孔空间，增大环形喷嘴喷射器中心通孔的直径，从而增大煤粉进入双壁钻杆中心通道的通过面积，减少摩擦阻力；同时通过喷射孔的回风作用，可以消除吹向取样钻头的压风，当喷射器失效时可以减少吹向取样钻头的压风，有助于煤粉的顺利取出。
本实施例中，所述螺旋泵2为自前向后螺距逐渐变大的变距螺旋泵。变距螺旋泵结构不仅能够将部分取样钻头切削下的煤屑挤压结实后抵消压风反向吹出煤粉，还能将煤粉定量的供给环形喷嘴喷射器，避免造成螺旋泵送料过量而导致的喷射器堵塞的现象，从而影响工作效率。
本实施例中，所述取样钻头1为两叶合金钻头。两叶合金钻头的结构能够减少在取样过程中因摩擦产生的热量，从而保存所取样品的完好性。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权要求范围当中。

Claims (4)

1.一种正压喷射螺旋取样钻头，其特征在于：自前向后依次包括取样钻头（1）、螺旋泵（2）、喷射器（3）和接头外套筒（4）；所述螺旋泵包括转子（21）和定子（22），转子（21）前端与取样钻头（1）固定连接，定子（22）前端设置有扩孔钻头（22a）；所述螺旋泵的转子（21）和定子（22）均与接头外套筒（4）前端固定连接，喷射器（3）设置在接头外套筒（4）内，螺旋泵（2）与喷射器的中心通孔相连通，喷射器与接头外套筒的管壁之间形成环形通道Ⅰ（5），喷射器的中心通孔与环形通道Ⅰ（5）之间设置有气体喷射孔。
2.根据权利要求1所述的正压喷射螺旋取样钻头，其特征在于：所述喷射器（3）为环形喷嘴喷射器（3），环形喷嘴喷射器（3）包括管体（31），管体（31）的管壁上设置有用于回风的喷射孔（32）。
3.根据权利要求2所述的正压喷射螺旋取样钻头，其特征在于：所述螺旋泵（2）为自前向后螺距逐渐变大的变距螺旋泵。
4.根据权利要求3所述的正压喷射螺旋取样钻头，其特征在于：所述取样钻头（1）为两叶合金钻头。
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