CN103308343A - 多功能冷却采样管 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多功能冷却采样管，它包含钻杆连接头和与其插接成一体的双导程冷却采样管以及固定在双导程冷却采样管另外一端的钻头，所述钻杆连接头的前端设有接口，该接口的后端向外延伸出中空结构的导风冷却采样套管，所述的接口的前端开设有与其同心的凹槽，所述导风冷却采样套管内开设有与凹槽相通的冷却风通道，该导风冷却采样套管的外壁上设有与其内部相通的冷却风出风口，该冷却风出风口的外侧附近设有冷却风进风口，该冷却风进风口的一端与冷却风通道2的侧壁连通，其另一端与程螺旋冷却槽的进风槽相通。本发明结构简单，操作简便，具有螺旋管壁冷却、防滑脱锁止、快速回切螺旋排粉、孔内净管和钻进取样自动切换的有益效果外，还具有防煤样焦化、防丢失、防混样和防夹管等有益效果。

Description

多功能冷却采样管
技术领域
本发明涉及煤炭采样设备加工制造领域，具体涉及多功能冷却采样管。
背景技术
瓦斯事故是煤矿的重大灾害和安全隐患之一。煤矿瓦斯的赋存状况决定了煤矿瓦斯事故的严重程度，它是确定煤与瓦斯突出危险性预测、煤层瓦斯储量计算、以及煤层瓦斯可抽采性评价等瓦斯治理工作的基本参数之一。煤层瓦斯参数测定是掌握煤层瓦斯情况的基本途径。通过瓦斯参数测定，可以确定煤层的瓦斯压力、瓦斯含量、煤的相关物理性质以及煤吸附瓦斯的一些特性，对制定防治措施及瓦斯抽采和瓦斯综合治理都有非常重要的意义。目前，取样技术是我国煤层瓦斯含量直接测定的技术瓶颈，取样技术是煤层瓦斯含量测定的关键环节，取样质量的好坏直接关系到瓦斯含量测定的成败与准确程度。但现有取样技术和装备普遍存在以下几点缺点：
(1)下行钻孔取样成功率低
参看图1-2，现有的取芯筒大多分为单筒或双筒型结构，其取芯筒部均为直筒型，取样钻头切割片直接焊接在圆形钻杆横截面的圆周，井下煤层下行钻孔取样过程中，当达到设计孔深位置并取到煤样后，由于钻杆振动、煤样自重等原因，煤样会自动滑出取芯管，导致取样失败。
(2)煤样深度达不到设计位置
参看图3，上行钻孔或小角度下行钻孔取样过程中，钻孔深度达到设计取芯位置后，退出钻杆并安装取芯管再次送到设计的钻孔深度时，由于钻孔内残留的部分煤(岩)粉，在送入取芯管的过程中，钻孔内残留煤(岩)粉则会进入到取芯管，无法保证所取煤样全部是设计位置的煤样，甚至混入其它物质。
(3)煤样起热焦化
瓦斯含量测定AQ标准和DGC瓦斯含量快速测定仪要求取样时间不大于30min，使用现有取芯技术取芯时，煤芯常被加热甚至焦化，煤样焦化机率达到30％左右。为防止煤样焦化，钻进速度不能太快，导致采样时间过长。所取煤芯经过长时间自行解吸，煤样偏离原始状态，修正和推算仪器解吸前的损失量发生偏离。
(4)钻杆与取芯管断裂脱离
以平顶山煤田为例，由于煤层普遍较软，在取芯管完成采样工作后，钻机起钻、回钻过程中，钻孔易塌孔，常出现取芯管被夹无法退出，导致拧断或脱扣丢失。
(5)退芯速度慢
取出煤样后，因取芯管的加工工艺使其不能快速取出煤样，从而增加了采样的时间。
发明内容
本发明目的是提供一种针对软煤层钻孔采样过程中煤样易扰动、易焦化、易混样、采样时间长、采样管易丢失、下行孔煤样易滑脱的问题，发明研制了具有冷却效果好、防滑脱锁止、快速回切螺旋排粉、孔内净管和钻进取样自动切换技术的多功能冷却采样管。
为了解决背景技术中所存在的问题，它包含钻杆连接头和与其插接成一体的双导程冷却采样管以及固定在双导程冷却采样管另外一端的钻头，所述钻杆连接头的前端设有接口，该接口的后端向外延伸出中空结构的导风冷却采样套管，所述的接口的前端开设有与其同心的凹槽，所述导风冷却采样套管内开设有与凹槽相通的冷却风通道，该导风冷却采样套管的外壁上设有与其内部相通的冷却风出风口，该冷却风出风口的外侧附近设有冷却风进风口，该冷却风进风口的一端与冷却风通道2的侧壁连通，其另一端与程螺旋冷却槽的进风槽相通，所述接口的前端向内开设有与冷却风出风口连通的冷却风通道，该冷却风出风口的另外一端与程螺旋冷却槽的出风槽相通，所述接口的前端向内开设有与冷却风出风口连通的冷却风通道，该冷却风出风口的另外一端与程螺旋冷却槽的出风槽相通，所述的双导程冷却采样管由内管和与之套接的外管组成，所述的外管的外壁设有排粉螺旋槽，所述的内管与外管之间设有程螺旋冷却槽，该程螺旋冷却槽包含出风槽和进风槽，其中进风槽以冷却风进风口为起点螺旋状绕内管的外壁向前延伸，当到达钻头附近时沿螺旋状绕内管外壁的出风槽返回，该出风槽与进风槽互不联通，所述的内管内设有与其同心的阀体，该阀体的外壁与内管的内壁之间设有清洁风通道，所述阀体轴向设置有导杆，该导杆的两端分别套有蝶簧，所述阀体的一端止于导风冷却采样套管的端部，该阀体的端部附近的侧壁上开设有径向设置的清洁风进口，并在其内部设有一个贴合阀体内壁的活塞，该活塞与导杆套接配合，所述清洁风进口与活塞相对的一侧向内延伸出一圈止口，当蝶簧完全张开后，蝶簧顶住活塞堵塞清洁风进口，所述阀体的另一端设有堵盖，所述钻头由防丢失凸台和合金环刀组成，所述的防丢失凸台由内管向内垂直变径而成，变径后的内管向外延伸出合金环刀。
所述的凹槽为广口喇叭状结构，其内壁上设有连接螺纹。
所述导风冷却采样套管的外壁设有外螺纹，并在内管的内壁上设有与其相配合的内螺纹，钻杆连接头与双导程冷却采样管通过螺纹旋接成一体。
由于采用了以上技术方案，本发明具有以下有益效果：结构简单，操作简便，具有螺旋管壁冷却、防滑脱锁止、快速回切螺旋排粉、孔内净管和钻进取样自动切换的有益效果外，还具有防煤样焦化、防丢失、防混样和防夹管等有益效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明，下面将结合附图对实施例作简单的介绍。
图1是本发明中背景技术的示意图；
图2是本发明中背景技术的示意图；
图3是本发明中背景技术的示意图；
图4是本发明的结构示意图；
图5是本发明的局部结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
参看图4-5，本具体实施方式是采用以下技术方案予以实现，它包含钻杆连接头1和与其插接成一体的双导程冷却采样管5以及固定在双导程冷却采样管5另外一端的钻头6，所述钻杆连接头1的前端设有接口3，该接口0的后端向外延伸出中空结构的导风冷却采样套管4，所述的接口3的前端开设有与其同心的凹槽，所述导风冷却采样套管4内开设有与凹槽相通的冷却风通道2，该导风冷却采样套管4的外壁上设有与其内部相通的冷却风出风口7，该冷却风出风口7的外侧附近设有冷却风进风口8，该冷却风进风口8的一端与冷却风通道2的侧壁连通，其另一端与程螺旋冷却槽12的进风槽相通，所述接口3的前端向内开设有与冷却风出风口7连通的冷却风通道9，该冷却风出风口7的另外一端与程螺旋冷却槽12的出风槽相通，所述的双导程冷却采样管5由内管10和与之套接的外管11组成，所述的外管11的外壁设有排粉螺旋槽13，所述的内管10与外管11之间设有程螺旋冷却槽12，该程螺旋冷却槽12包含出风槽和进风槽，其中进风槽以冷却风进风口8为起点螺旋状绕内管10的外壁向前延伸，当到达钻头6附近时沿螺旋状绕内管10外壁的出风槽返回，该出风槽与进风槽互不联通，所述的内管10内设有与其同心的阀体14，该阀体14的外壁与内管10的内壁之间设有清洁风通道14，所述阀体14轴向设置有导杆15，该导杆15的两端分别套有蝶簧16，所述阀体14的一端止于导风冷却采样套管4的端部，该阀体14的端部附近的侧壁上开设有径向设置的清洁风进口17，并在其内部设有一个贴合阀体14内壁的活塞18，该活塞18与导杆15套接配合，所述清洁风进口17与活塞18相对的一侧向内延伸出一圈止口19，当蝶簧16完全张开后，蝶簧16顶住活塞18堵塞清洁风进口17，所述阀体14的另一端设有堵盖20，所述钻头6由防丢失凸台21和合金环刀22组成，所述的防丢失凸台21由内管10向内垂直变径而成，变径后的内管10向外延伸出合金环刀22。
所述的凹槽为广口喇叭状结构，其内壁上设有连接螺纹23。
所述导风冷却采样套管4的外壁设有外螺纹，并在内管10的内壁上设有与其相配合的内螺纹，钻杆连接头1与双导程冷却采样管5通过螺纹旋接成一体。
下面结合说明书附图对本具体实施方式的工作原理和操作过程作进一步的阐述：
钻杆通过钻杆连接头1上的连接螺纹23与本多功能冷却取样管连接成一体，本多功能冷却取样管通过钻杆在钻机的带动下进入煤体中。在本多功能冷却取样管煤岩孔推进过程中，通过钻机前端压力调节装置，使进入钻杆内的高压风压力大于0.3MPa，高压风经钻杆内风道进入到钻杆连接头1的冷却风通道2，活塞18在风压的作用下向内推开，高压风通过清洁风进口17经清洁风通道14进入内管10内，经过钻头6吹出孔外，此股风可以吹扫本多功能冷却取样管内的浮煤实现净管功能，以防止路途拾取的浮煤混样，也可以把本多功能冷却取样管推进过程中产生的煤屑吹出孔外；当取样器到达取样位置时，调节钻机前端压力调节装置，使进入钻杆内的高压风压力低于0.3MPa，活塞18在蝶簧16的作用下关闭，此时，进入本多功能冷却取样管内管10的高压风停止；开始取样时，高压风切换经冷却风通道2和冷却风进风口8进入本多功能冷却取样管的程螺旋冷却槽12的进风槽，在到达末端后折返到另一条回风槽到达冷却风出风口7，然后经冷却风通道9排出。此时，高压风对本多功能冷却取样管的管壁进行冷却作用，且高压风不与煤样接触，保证了煤样的原始状态。在钻进取样的过程中，钻进的煤屑经排粉螺旋槽13迅速排出，在回退的过程中，钻头6内的防丢失凸台21有防脱止脱的功能，防止煤样丢失。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.多功能冷却采样管，其特征在于它包含钻杆连接头和与其插接成一体的双导程冷却采样管以及固定在双导程冷却采样管另外一端的钻头，所述钻杆连接头的前端设有接口，该接口的后端向外延伸出中空结构的导风冷却采样套管，所述的接口的前端开设有与其同心的凹槽，所述导风冷却采样套管内开设有与凹槽相通的冷却风通道，该导风冷却采样套管的外壁上设有与其内部相通的冷却风出风口，该冷却风出风口的外侧附近设有冷却风进风口，该冷却风进风口的一端与冷却风通道2的侧壁连通，其另一端与程螺旋冷却槽的进风槽相通，所述接口的前端向内开设有与冷却风出风口连通的冷却风通道，该冷却风出风口的另外一端与程螺旋冷却槽的出风槽相通，所述的双导程冷却采样管由内管和与之套接的外管组成，所述的外管的外壁设有排粉螺旋槽，所述的内管与外管之间设有程螺旋冷却槽，该程螺旋冷却槽包含出风槽和进风槽，其中进风槽以冷却风进风口为起点螺旋状绕内管的外壁向前延伸，当到达钻头附近时沿螺旋状绕内管外壁的出风槽返回，该出风槽与进风槽互不联通，所述的内管内设有与其同心的阀体，该阀体的外壁与内管的内壁之间设有清洁风通道，所述阀体轴向设置有导杆，该导杆的两端分别套有蝶簧，所述阀体的一端止于导风冷却采样套管的端部，该阀体的端部附近的侧壁上开设有径向设置的清洁风进口，并在其内部设有一个贴合阀体内壁的活塞，该活塞与导杆套接配合，所述清洁风进口与活塞相对的一侧向内延伸出一圈止口，当蝶簧完全张开后，蝶簧顶住活塞堵塞清洁风进口，所述阀体的另一端设有堵盖，所述钻头由防丢失凸台和合金环刀组成，所述的防丢失凸台由内管向内垂直变径而成，变径后的内管向外延伸出合金环刀。
2.根据权利要求1所述的多功能冷却采样管，其特征在于所述的凹槽为广口喇叭状结构，其内壁上设有连接螺纹。
3.根据权利要求1所述的多功能冷却采样管，其特征在于所述导风冷却采样套管的外壁设有外螺纹，并在内管的内壁上设有与其相配合的内螺纹，钻杆连接头与双导程冷却采样管通过螺纹旋接成一体。
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