CN102798548B - 正负压联合栓流定点取样装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种正负压联合栓流定点取样装置，包括双壁钻杆、钻头、四通接头、三通接头、负压产生器、气固重力分离器和样品收集罐，钻头内设置有环状喷嘴喷射器；双壁钻杆的后端外套有双通道龙头，双通道龙头的第一通道与四通接头的第一接口相连，双通道龙头的第二通道和三通接头的第一接口连接；所述四通接头的第二接口和三通接头的第二接口连通；四通接头的第三接口和负压产生器的第一进气口连接。在取样过程中，双壁钻杆内壁内通道中形成一节样品、一节压缩空气的料栓，料栓在双壁钻杆内壁内通道中的运动阻力较小，在负压驱动下样品移动速度较快，取样工作效率高；取样过程中不需封堵钻孔，工艺简单；可在任意钻进点取样，实现了定点取样。

Description

正负压联合栓流定点取样装置

技术领域

本发明涉及一种煤层取样装置，特别涉及一种深孔煤样的快速取样装置。

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。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种正负压联合栓流定点取样装置，使其能够快速、准确的进行取样，同时简化工艺，操作简单；本发明的具体技术方案为：

本发明正负压联合栓流定点取样装置，包括双壁钻杆、设置在双壁钻杆前端的钻头、四通接头、三通接头、负压产生器、气固重力分离器和样品收集罐，钻头和双壁钻杆的外壁固定连接，所述钻头内设置有与双壁钻杆内壁固定连接的环状喷嘴喷射器，所述环状喷嘴喷射器的喷出端设置有将环状喷嘴喷射器外侧气流引入环状喷嘴喷射器内通道、并使气流从环状喷嘴喷射器内通道出口侧喷出的气道；

所述双壁钻杆的后端外套有与其单自由度转动配合的双通道龙头，所述双通道龙头的第一通道与双壁钻杆内壁和外壁之间的通道连通，且双通道龙头的第一通道通过第一压缩空气切换阀与四通接头的第一接口相连，所述双通道龙头的第二通道与双壁钻杆内壁内管道连通，且所述双通道龙头的第二通道和三通接头的第一接口连接；

所述四通接头的第二接口通过第二压缩空气切换阀和三通接头的第二接口连通；

所述四通接头的第三接口通过第三压缩空气切换阀和负压产生器的第一进气口连接；

所述三通接头的第三接口通过第四压缩空气切换阀和输样管连接，所述输样管和气固重力分离器的进料口连接，气固重力分离器的固体料出口同样品收集罐连接，气固重力分离器的气体出口同负压产生器的第二进气口连接。

进一步，所述负压产生器为多级多喷嘴喷射器或真空泵；

进一步，所述环状喷嘴喷射器的进口端设置有双层防堵吸料装置，所述双层防堵吸料装置的进料口为斜切口。

本发明的有益效果：本发明正负压联合栓流定点取样装置，在钻头钻进过程中，通过控制压缩空气切换阀向双壁钻杆的两个通道中同时通入压缩空气，可将粉尘从钻杆外侧间隙排除，保证顺利钻进；在取样过程中，再通过控制压缩空气切换阀，使双壁钻杆的内壁内管道处于负压状态，并使压缩空气间断性的进入双壁钻杆内壁和外壁之间的管道，在环状喷嘴喷射器作用下，双壁钻杆内壁内通道中形成一节样品、一节压缩空气的料栓，料栓在双壁钻杆内壁内通道中的运动阻力较小，在负压驱动下样品移动速度较快，在气固重力分离器的作用下样品被分离到样品收集罐中，取样工作效率高；取样过程中不需封堵钻孔，工艺简单；可在任意钻进点取样，实现了定点取样。

附图说明

图1为本发明正负压联合栓流定点取样装置的结构示意图；

图2为图1中P部的放大视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

如图所示，本实施例正负压联合栓流定点取样装置，包括双壁钻杆1、设置在双壁钻杆1前端的钻头2、四通接头3、三通接头4、负压产生器5、气固重力分离器6和样品收集罐7，钻头2和双壁钻杆的外壁固定连接，所述钻头2内设置有与双壁钻杆内壁固定连接的环状喷嘴喷射器8，所述环状喷嘴喷射器8的喷出端设置有将环状喷嘴喷射器外侧气流引入环状喷嘴喷射器内通道、并使气流从环状喷嘴喷射器内通道出口侧喷出的气道8a；

所述双壁钻杆1的后端外套有与其单自由度转动配合的双通道龙头9，所述双通道龙头9的第一通道与双壁钻杆内壁和外壁之间的通道1a连通，且双通道龙头9的第一通道通过第一压缩空气切换阀10与四通接头3的第一接口相连，所述双通道龙头9的第二通道与双壁钻杆内壁内管道1b连通，且所述双通道龙头9的第二通道和三通接头4的第一接口连接；

所述四通接头3的第二接口通过第二压缩空气切换阀11和三通接头4的第二接口连通；

所述四通接头3的第三接口通过第三压缩空气切换阀12和负压产生器5的第一进气口连接；

所述三通接头4的第三接口通过第四压缩空气切换阀13和输样管14连接，所述输样管14和气固重力分离器6的进料口连接，气固重力分离器6的固体料出口同样品收集罐7连接，气固重力分离器6的气体出口同负压产生器5的第二进气口连接。

本正负压联合栓流定点取样装置的工作原理为：

在钻进过程中，将第一压缩空气切换阀10和第二压缩空气切换阀11打开，并将第三压缩空气切换阀12和第四压缩空气切换阀13关闭，压缩空气同时进入双壁钻杆的两个通道，将钻头钻进产生的粉末从钻杆和煤层间的间隙排出，可保证钻杆顺利钻进，且粉尘不会进入双壁钻杆内壁内通道中，可保证取样的纯净度。

当钻头2钻进到取样位置时，将第一压缩空气切换阀10、第三压缩空气切换阀12和第四压缩空气切换阀13开启，并将第二压缩空气切换阀11关闭，压缩空气分别进入双壁钻杆1内壁和外壁之间的通道1a、以及负压产生器5，在负压产生器5的作用下，双壁钻杆1内壁内通道1b处于负压状态；取样时通过间断性的关开第一压缩空气切换阀10，使压缩空气间断性的进入钻头2，在负压驱动下样品进入环状喷嘴喷射器8，间断性的压缩空气通过气道8a进入环状喷嘴喷射器8中将物料分隔成一节样品、一节压缩空气的料栓状态，由于压缩空气流是下从环状喷嘴喷射器8内通道出口侧喷出，因此样品不会被压缩空气从钻头方向吹出；由于料栓在双壁钻杆1内壁内通道中的运动阻力较小，在负压驱动下样品移动速度较快，样品可快速进入气固重力分离器6、并被分离进入样品收集罐7，取样工作效率高。并且在取样过程中样品不会被压缩空气从钻杆和煤层间间隙吹出，因此取样过程不需封堵钻孔，工艺简单；本取样装置可在任意钻进点取样，实现了定点取样。

本实施例中，所述负压产生器5为多级多喷嘴喷射器，可使压缩空气高速喷出，从而在双壁钻杆内壁内通道1b中形成高负压，保证料栓快速移动。当然在不同实施方式中，所述负压产生器5还可为真空泵等其它装置。

作为对本实施例的改进，所述环状喷嘴喷射器8的进口端设置有双层防堵吸料装置15，所述双层防堵吸料装置15的进料口为斜切口，在压缩空气流的作用下，物料不会在斜切口出发生堵塞，保证取样装置稳定个工作。

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利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种正负压联合栓流定点取样装置，其特征在于：包括双壁钻杆、设置在双壁钻杆前端的钻头、四通接头、三通接头、负压产生器、气固重力分离器和样品收集罐，钻头和双壁钻杆的外壁固定连接，所述钻头内设置有与双壁钻杆内壁固定连接的环状喷嘴喷射器，所述环状喷嘴喷射器的喷出端设置有将环状喷嘴喷射器外侧气流引入环状喷嘴喷射器内通道、并使气流从环状喷嘴喷射器内通道出口侧喷出的气道；

所述双壁钻杆的后端外套有与其单自由度转动配合的双通道龙头，所述双通道龙头的第一通道与双壁钻杆内壁和外壁之间的通道连通，且双通道龙头的第一通道通过第一压缩空气切换阀与四通接头的第一接口相连，所述双通道龙头的第二通道与双壁钻杆内壁内管道连通，且所述双通道龙头的第二通道和三通接头的第一接口连接；

所述四通接头的第二接口通过第二压缩空气切换阀和三通接头的第二接口连通；

所述四通接头的第三接口通过第三压缩空气切换阀和负压产生器的第一进气口连接；

所述三通接头的第三接口通过第四压缩空气切换阀和输样管连接，所述输样管和气固重力分离器的进料口连接，气固重力分离器的固体料出口同样品收集罐连接，气固重力分离器的气体出口同负压产生器的第二进气口连接。

2.根据权利要求1所述的正负压联合栓流定点取样装置，其特征在于：所述负压产生器为多级多喷嘴喷射器或真空泵。

3.根据权利要求1或2所述的正负压联合栓流定点取样装置，其特征在于：所述环状喷嘴喷射器的进口端设置有双层防堵吸料装置，所述双层防堵吸料装置的进料口为斜切口。

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