CN109707436A - 一种多级转换增透装置 - Google Patents
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Abstract
本发明内容主要提供了一种多级转换增透装置，其主要应用于高瓦斯低透气性煤层使用及冲击地亚较大矿井使用，主要设置有多级组合阀体、多级换向阀芯组、安全阀组，多级换向阀芯组利用增压泵输出的水压进行运动以实现多级功能转换的目的，不仅可以用于钻孔增透割缝作业也可以用于孔壁内大量积聚渣体的排出，减少孔内残留渣体增加瓦斯抽采率以及放置渣体过多造成的压钻，提高矿山的生产产能缩短生产周期并有效保护钻具产品的使用寿命降低坏钻的风险系数。
Description
技术领域
本发明主要涉及一种多级转换增透装置，其主要用于能源开采中的抽采作业前期工艺施工，也可用于锚固支护工程领域及其他需要增透释放领域使用。
背景技术
高瓦斯低透气性煤层矿井一直是我国煤田开采的一大特征，尤其在近年来由于开采的不断深入，新矿资源的建设，出现了许多复杂开采地形，低透气性煤存在较高的开采风险系数，为增加开采透气型我国专家经过研究实施了水力致裂增透技术、气体压缩致裂增透技术和超声波激励致裂技术，在钻孔实施中均得到了实际应用效果，最大致裂割缝长度卡到6-7米，双孔通透致裂累计最大可达16米，然而随着割裂面积增加透气性更好的情况下，割裂形成的渣体会顺沿隔离缝隙进入排渣通道，钻孔形成的孔径一般常见规格有Φ94、Φ113、Φ133等，其截面空间体积内输出排渣通过较小，当大量割缝渣体堆积在钻孔内会形成堵塞，造成钻杆压钻严重时会导致钻杆受力载荷过大形成断裂，尤其在高瓦斯松软煤层由于煤层瓦斯释放等带出的渣体通常是钻孔所排渣体的4倍左右，在有限空间内很难以通常的方式将其排出 。
发明内容
本发明的目的是提供一种多级转换增透装置，其主要由多级组合阀体、多级换向阀芯组、安全阀组三大部分组成，是结合水力割缝原理在此基础上进行优化创新，采用多种压力转换的方式以实现钻孔、割缝、冲孔等各项功能的转换，通过调节增压泵流量及压力配比实现大流量水力冲孔，将钻孔内割缝产出的渣体利用大流量排出，防止出现压钻现象，另外通过冲刷孔壁可将钻孔内渣量全部排出孔外从而增加瓦斯抽采效率。
一种多级转换增透装置中的多级组合阀体中设置有水力割缝机构和水力冲孔机构、钻孔冷却通道，通过在其内部布置的多级换向阀芯的运动实现不同压力下所达到的不同功能转换，多级换向阀芯是利用增压泵施加的水压进行运动，在多级换向阀芯中设置有聚能阻流面，当水流通过该处时根据不同流量的大小在此形成不同的阻力，阻力越大推动多级换向阀芯运动形成越大，当运动到割缝机构位置时水流通过割缝喷嘴射出形成割缝水刀，当推动多级换向阀芯运动到冲孔机构位置后冲孔水流通过冲孔通道排出并通过大流量压力输出形成高压排渣，根据描述的冲孔排渣通道出口要大于割缝喷嘴出口。
一种多级转换增透装置其前端设置有安全阀组结构，该结构采用无弹簧设计，避免弹簧磨耗和弹簧打开力值不准确的问题，采用机械式设计结构，当有瓦斯或地压垮塌形成的有害物质进入安全阀组时安全阀组中的阻力阀芯随有限物质运动放置有害物质进行钻机内里。
附图说明：
图1是一种多级转换增透装置常压状态的剖视图
图2是一种多级转换增透装置冲孔状态的剖视图
图3是一种多级转换增透装置割缝状态的剖视图
图4是一种多级转换增透装置中多级换向阀芯的剖视图
其中1—多级组合阀体，2—冲孔通道，3—外连接体，4—通水阀板，5—阻力阀芯，6—防喷板，7—辅助弹簧，8—密封阀板，9—辅助滑套，10—风琴复位簧,11—割缝喷嘴，12—多级换向阀芯，13—孔用卡簧，14—内连接体
其中1201—聚能阻流面，1202—冲孔通道，1203—钻孔通道，1204—密封球面，1205—割缝通道。
具体实施方式
参照附图中所涵盖的图形并具体实用说明如下：
依照图中所示，多级转换增透装置由多级组合阀体1作为主体结构，在多级组合阀体1上设置有冲孔通道2使大流量冲孔水体通过，在冲孔通道2另一侧设置有割缝喷嘴11在割缝时可以保证高压水射流在此处通过，多级组合阀体1一头设置有外连接体3另一头设置有内连接体14，靠近外连接体1一端安装有通水阀板4在其中心位置通过有阻力阀芯5，当有有害物质进入安全阀组时阻力阀芯5运动到防喷板6一端并与防喷板6产生密封，多级组合阀体1内部设置有多级换向阀芯12和辅助滑套9，在多级换向阀芯12和辅助滑套9之间安装有风琴复位簧10，其中辅助滑套9为固定状态，多级换向阀芯12为滑动状态，通过水压推动多级换向阀芯12的往复运动以实现不同功能的切换，多级换向阀芯12一端通过孔用卡簧13固定。
多级换向阀芯12一端设置有聚能阻流面使通过水量在此增加阻力，另一端设置有密封球面1204，在多级换向阀芯12运动到一定位置时密封球面1204与密封阀板8产生密封并随着压力变化推动密封阀板8进行运动，当没有压力时密封球面1204与密封阀板8 处于脱离状态以保证常压钻孔冷却水可以通过钻孔通道1203，多级换向阀芯12上设置有冲孔通道1202和割缝通道1205。
本发明不局限于上述实施方式，任何人应得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。
Claims (2)
1.一种多级转换增透装置，其特征在于由多级组合阀体、多级换向阀芯组、安全阀组三大部分组成，在多级组合阀体上设置有冲孔通道、割缝喷嘴和其内部一端安装有多级换向阀芯组，在多级换向阀芯组一端设置有内连接体，相反的另一端设置有外连接体，在外连接体一次设置有安全阀组，通过多级换向阀芯组中的多级换向阀芯在水压的作用下运动从而保证在不同压力值下分别与多级组合阀体上的冲孔通道和割缝喷嘴进行通道重合以现在不同的使用要求。
2.根据权利要求1所述的一种多级转换增透装置，其特征在所述的多级换向阀芯一端采用聚能阻流面，具体的说是采用弧面接头设计并布置有大于一个的增阻槽，多级换向阀芯另一面设置有球面密封结构。
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