CN103852343A - 孔底封闭式取样装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及煤矿井下本煤层、穿层取样设备领域，具体公开了一种孔底封闭式取样装置。包括取样钻头、导流管、传动轴、传动齿轮、阀件、收集器、钻杆连接件；所述取样钻头、导流管、收集器、钻杆连接件前后依次设置，相邻部件间可拆卸连接；所述传动轴前部设有挡块并置于所述导流管内，中部套设弹性件，后部设传动齿与所述传动齿轮配合；所述传动齿轮与所述阀件操作部连接；所述钻杆连接件与钻杆相连。本发明所述取样装置能使取得的煤样保持原始状态，进而提升测试结果的准确性，且其结构简单可靠、体积小，方便反复使用。

Description

孔底封闭式取样装置
技术领域
本发明涉及煤矿井下本煤层、穿层取样设备领域，具体公开了一种孔底封闭式取样装置。
背景技术
目前，煤矿井下本煤层、穿层打钻取样过程中，取得的煤样大都是从钻孔排出到孔口的煤粉。煤样在排出过程中经过钻杆转动，在钻孔中被风、水等带动，对煤样本身的性质及瓦斯含量都造成严重影响，因而通过测试这些煤样得到的相关参数存在很大的偏差，不能正确反映煤层的各项性质；且一般取心钻头煤样暴露时间长，一般在30分钟以上，远大于国家标准要求的5分钟，推算的损失量少于实际解析量。此外，取样钻头与煤样摩擦生热也大大促进了煤样的瓦斯解析，对测试煤层瓦斯含量存在不小的影响。
发明内容
为了解决上述一个或多个现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种取样装置，降低取样过程对目标煤层的影响，减少煤样暴露时间，从源头保证相关测试结果的准确性。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：一种孔底封闭式取样装置，包括位于前端用于钻进的空心取样钻头及后端与钻杆相连的钻杆连接件，还包括导流管、传动轴、传动齿轮、阀件、收集器；所述取样钻头、导流管、收集器、钻杆连接件前后依次设置，相邻部件间可拆卸连接；所述阀件控制所述导流管与收集器之间管路的通断；所述传动轴前部设有挡块并置于所述导流管内，中部套设弹性件，后部设传动齿与所述传动齿轮配合；所述传动齿轮与所述阀件操作部连接。
优选地，所述弹性件为弹簧，所述可拆卸连接为螺纹连接，所述阀件为密封球阀。
优选地，所述传动轴后端设置有挡板，所述传动轴至挡板的行程与所述传动齿轮带动所述阀件阀芯转动90°相适应。
优选地，所述钻杆连接件包括与所述收集器连接的轴承连接器、与钻杆相连的钻杆连接接头，于所述轴承连接器尾端两侧分别设有前轴承和后座轴承，于两轴承及所述轴承连接器外围设置轴套。 
优选地，所述收集器与所述阀件之间还设置有止回装置，收集器尾部还设有气孔。
有益效果
由于采用了上述技术方案，本发明能准确取得目标位置的原始煤样，并对煤样自动地、及时地进行封闭，保证了煤样不被破坏，使相关参数能准确反映目标位置煤层的性质；且打钻完毕后可以拆卸，只需更换另一个收集器即可进行二次取样，其结构简单、体积小巧、轻便，方便使用。
附图说明
附图1为本发明一种实施例的结构示意图；
附图2为本发明空心取样钻头的结构示意图；
附图3为本发明结构示意图的局部放大图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构和原理作进一步说明。
如附图所示，本发明所述一种孔底封闭式密封装置包括位于前端用于钻进的空心取样钻头1及后端与钻杆10相连的钻杆连接件，还包括导流管16、传动轴2、传动齿轮4、阀件15、收集器6；所述取样钻头1、导流管16、阀件15、收集器6、钻杆连接件前后依次设置，相邻部件间可拆卸连接；所述阀件15用于控制所述导流管16与所述收集器6管路通断；所述传动轴2前部设有挡块并置于所述导流管16内，中部套设弹性件3，后部设传动齿与所述传动齿轮4配合；所述传动齿轮4与所述阀件15操作部连接。使用时打钻到目标位置后，退钻，将钻头替换为本发明所述的采样装置。通过空心取样钻头1钻进，煤样一部分通过采样装置与钻孔（图中未示出）之间的间隙排出钻孔，另一部分煤样通过取样钻头1进入其后的导流管16，推压导流管16中的传动轴2前端的挡块，带动传动轴2往后运动，压缩传动轴2中部套设的弹性件3使之储备弹性势能，同时后部的传动齿带动传动齿轮4转动，传动齿轮4带动阀件15阀芯开启，煤样进入收集器6，保持这个取样过程2-3分钟即可停止钻进，完成煤样的采集。
其中所述的弹性件3可以为橡胶套筒等其他弹性构件，作为优选本实施例采用弹簧；所述的阀件15可以为各类管道阀门，作为优选本实施例采用密封球阀；为了便于矿井下狭小空间的操作方便、一次采样完成后快速更换收集器6，各零部件可采用可拆卸式固定连接，作为优选本实施例采用螺纹连接。
优选地，在所述传动轴2后端设置有挡板5，所述传动轴2至挡板5的行程与所述传动齿轮4带动所述阀件15阀芯转动90°相适应，使其运动至最大位移处将阀芯完全打开，在煤样采集完成后，停止钻进并退钻，传动轴2前端的挡块因为没有前端煤样的推压，压缩的弹性件3释放弹性势能，推动传动轴2往前运动，后端的传动齿带动传动齿轮4，传动齿轮4带动阀件15关闭，通过挡板5前端的阻挡，限制传动轴2的回复，使阀件15完全闭合，这样采集得到的煤样处于封闭状态，避免长时间暴露后测试结果不准确。
优选地，为了避免退钻过程中尤其是下向钻孔退钻煤样倒流回阀件15附近，阻碍阀件15的正常开闭，在阀件15与所述收集器6之间可设置有止回装置14，可选地如单向阀、单向门。
作为一种优选方式，在所述收集器6尾部可设置有通气孔，从钻杆10中进入的气流可以经通气孔13进入到取样钻头前端通气孔，压风从孔底沿钻头与孔壁缝隙排出，以便正常的钻头降温、排渣等。
作为一种优选方式，所述钻杆连接件包括与所述收集器6连接的轴承连接器12、与钻杆相连的钻杆连接接头9，于所述轴承连接器12尾端两侧分别设有前轴承8和后座轴承11，于两轴承及所述轴承连接器12外围设置轴套7。在钻杆10旋转进钻过程中，经过前轴承8和后座轴承11的作用实现外壳17随钻杆10旋转，装置内部不转动，不影响钻杆10的正常钻进。
本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种孔底封闭式取样装置，包括位于前端用于钻进的空心取样钻头及后端与钻杆相连的钻杆连接件，其特征在于，还包括导流管、传动轴、传动齿轮、阀件、收集器；所述取样钻头、导流管、收集器、钻杆连接件前后依次设置，相邻部件间可拆卸连接；所述阀件控制所述导流管与收集器之间管路的通断；所述传动轴前部设有挡块并置于所述导流管内，中部套设弹性件，后部设传动齿与所述传动齿轮配合；所述传动齿轮与所述阀件操作部连接。
2.根据权利要求1所述孔底封闭式取样装置，其特征在于，所述弹性件为弹簧，所述可拆卸连接为螺纹连接，所述阀件为密封球阀。
3.根据权利要求2所述孔底封闭式取样装置，其特征在于，所述传动轴后端设置有挡板，所述传动轴至挡板的行程与所述传动齿轮带动所述阀件阀芯转动90°相适应。
4.根据权利要求1-3任一所述孔底封闭式取样装置，其特征在于，所述钻杆连接件包括与所述收集器连接的轴承连接器、与钻杆相连的钻杆连接接头，于所述轴承连接器尾端两侧分别设有前轴承和后座轴承，于两轴承及所述轴承连接器外围设置轴套。
5.根据权利要求1-3任一所述孔底封闭式取样装置，其特征在于，所述收集器与所述阀件之间还设置有止回装置，收集器尾部还设有气孔。
6.根据权利要求4任一所述孔底封闭式取样装置，其特征在于，所述收集器与所述阀件之间还设置有止回装置，收集器尾部还设有气孔。
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