CN110805402A - 钻孔排渣装置和钻具 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及钻孔设备领域，具体地涉及一种钻孔排渣装置和钻具。其中，钻孔排渣装置包括：本体、流体通道和水气分离机构；流体通道沿本体的轴线贯穿本体，水气分离机构设置在流体通道内，流体通道的侧壁上设有将流体通道内外连通的排液组件，排液组件能够将通过水气分离机构从气液混合物中分离出的液体排出到流体通道的外部。通过向钻孔排渣装置中通入水、气混合的压缩空气，然后进行水、气分离，干燥的气体通过流体通道通至孔底，将岩渣吹出。水在压缩空气的作用下，从排液组件中喷出，湿润岩渣，达到除尘效果。由于进入孔底的压缩空气为干燥气体，避免了钻头与水直接接触。本发明既能有效除尘，与现有技术相比又能延长钻头的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及钻孔设备领域，具体地涉及一种钻孔排渣装置和钻具。
背景技术
岩石钻孔通常采用压气正/反循环方法来排除岩渣，压缩空气通过钻杆中心空和钻头，通至孔底，在经过钻具系统与孔壁之间的间隙，携带破碎的岩渣吹出。但是，这种钻孔排渣方式易产生扬尘污染。针对该技术问题，有发明创造通过水代替压缩空气将岩渣排出，这种排渣方式虽然能够解决扬尘的问题，但是又产生了新的技术问题，即钻头会因为水而受到腐蚀，缩短钻头的使用寿命。
发明内容
针对现有技术中的上述不足或缺陷，本发明提供一种钻孔排渣装置和钻具，该钻孔排渣装置和钻具既能避免扬尘污染，又不影响钻头的使用寿命
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种钻孔排渣装置，所述钻孔排渣装置包括：本体、流体通道和水气分离机构；
所述流体通道沿所述本体的轴线贯穿所述本体，所述水气分离机构设置在所述流体通道内，所述流体通道的侧壁上设有将流体通道内外连通的排液组件，所述排液组件能够将通过所述水气分离机构从气液混合物中分离出的液体排出到所述流体通道的外部。
进一步地，所述水气分离机构与所述本体同轴设置。
进一步地，所述水气分离机构包括旋流器和/或滤套。
进一步地，所述排液组件的开口朝向设置为与所述本体的旋转方向相反。
进一步地，所述排液组件包括排液口和喷嘴，所述排液口设置为四个，四个所述排液口沿所述本体的周向间隔排列，每个所述排液口处对应设置有所述喷嘴。
进一步地，相邻所述排液口的朝向之间的夹角为90°。
进一步地，所述本体的侧壁上设置有用于稳定钻具的耐磨组件；
所述耐磨组件包括位于所述本体侧壁上的导向板，所述导向板部分嵌入所述本体的侧壁。
进一步地，所述导向板设置为四个，四个所述导向板以所述本体的轴线为中心旋转对称；
同一径向上的两个所述导向板之间的距离大于所述本体的最大处直径。
进一步地，所述导向板和所述排液口相间隔设置。
本发明另一方面还提供一种钻具，所述钻具包括钻杆接头、钻头和以上任意所述的钻孔排渣装置；
所述钻头设置在所述本体的一端，所述钻杆接头设置在所述本体的另一端。
应用本发明上述技术方案，具有如下效果：通过向所述钻孔排渣装置中通入水、气混合的压缩空气，压缩空气经过所述水气分离机构时，进行水、气分离，干燥的气体通过流体通道通至孔底，将岩渣沿着钻具系统与孔壁之间的间隙吹出。水在压缩空气的作用下，从排液组件中喷出，湿润岩渣，从而达到除尘效果，防止扬尘污染。由于进入孔底的压缩空气为干燥气体，因此避免了钻头与水接触，防止钻头被腐蚀。因此，本发明的技术方案，既能有效防止扬尘污染，与现有技术相比又能延长钻头的使用寿命。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
图1是本发明钻孔排渣装置的结构示意图；
图2是图1中A-A剖视图。
附图标记说明
1本体 2流体通道
31旋流器 32滤套
4排液口 51柱体
6钻杆接头 52导向板
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指在装配使用状态下的方位。“内、外”是指相对于各部件本身轮廓的内、外。
在本发明中提供了一种钻孔排渣装置，如图1和图2所示，所述钻孔排渣装置包括：本体1、流体通道2和水气分离机构；所述流体通道2沿所述本体1的轴线贯穿所述本体1，所述水气分离机构设置在所述流体通道2内，所述流体通道2的侧壁上设有将流体通道内外连通的排液组件，所述排液组件能够将通过所述水气分离机构从气液混合物中分离出的液体排出到所述流体通道2的外部。
优选地，所述流体通道2以所述本体1的轴线为中心贯穿所述本体1。
需要说明的是，气液混合物由气体和液体组成，其中，气体可采用氮气或二氧化碳等，液体可采用水或除尘剂等。在本发明的具体实施方式中气体采用空气，液体采用水。
通过向所述钻孔排渣装置中通入水、气混合的压缩空气，压缩空气经过所述水气分离机构时，进行水、气分离，干燥的气体通过所述流体通道2通至孔底，将岩渣沿着钻具系统与孔壁之间的间隙吹出。水在压缩空气的作用下，从排液组件中喷出，湿润岩渣，从而达到除尘效果，防止扬尘污染。由于进入孔底的压缩空气为干燥气体，因此避免了钻头与水接触，防止钻头被腐蚀。因此，本发明的技术方案，既能有效防止扬尘污染，与现有技术相比又能延长钻头的使用寿命。
所述水气分离机构与所述本体1同轴设置，进口与出口与所述本体的轴向一致。所述水气分离机构包括旋流器31和/或滤套32，优选地，所述旋流器31和/或所述滤套32的出口侧均设有所述排液组件。所述旋流器31和所述滤套32的作用均是对压缩空气进行水、气分离，防止含水的气体接触钻头，腐蚀钻头，从而延长钻头的使用寿命。在同时设置所述旋流器31和所述滤套32的情况下，如图1所示，所述旋流器31和所述滤套32沿所述本体1的轴向依次排列，在所述旋流器31和所述滤套32之间设置一组所述排液组件，在滤套32的出口端设置一组排液组件。通过两道水气分离程序，使得水气分离更加彻底，使得进入到钻头(孔底)的气体含水量更小，同时，岩渣经过两次湿润，可以更有效的除尘。
需要说明的是，所述滤套32用将水气混合物中的水分离出来，包括筒和设置在所述筒的侧壁上的排水孔，所述滤套32为筒状，所述滤套32与所述本体1不发生相对转动，而是与所述本体1一起转动。工作时，所述本体1旋转，所述滤套32跟着一起旋转，在离心力的作用下，由于水的比重较大，因此水会从排水孔处甩出滤套32，然后从所述排液口4排出。
为了防止压缩空气从所述排液组件排出时，阻碍所述本体1的旋转。将所述排液组件的开口朝向与所述本体1的旋转方向设置成相反。所述排液组件包括排液口4和喷嘴，所述排液口4设置为四个，四个所述排液口4沿所述本体1的周向间隔排列，每个所述排液口4处对应设置有所述喷嘴，优选地，每个所述排液口4处对应设置有一个所述喷嘴。所述喷嘴的作用在于：使得从所述排液口4处喷出的水汽(水和气体的混合物)雾化，增大水汽与岩渣的接触面积。
为了增加岩渣与从所述排液口4排出的水汽(水和气体的混合物)的接触面积，将相邻所述排液口4的朝向之间的夹角设置为90°或者将所述排液口4的朝向与其所在位置的切线之间的夹角设置为45°。
此外，在实际使用中，如果钻具与孔壁之间的间隙较大，钻具工作时，钻具的震动幅度会很大。为了解决这一技术问题，在本具体实施方式中，在所述本体1的侧壁上设置了用于稳定钻具的耐磨组件，耐磨组件可以减小钻具与孔壁之间的间隙，通过所述耐磨组件与孔壁摩擦，稳定钻具。所述耐磨组件包括位于所述本体1侧壁上的导向板52和柱体51。其中，所述导向板52部分嵌入所述本体1的侧壁，所述柱体51全部嵌入所述本体1的侧壁且一端与所述导向板52固定连接。所述柱体51的作用是：固定所述导向板52。因此所述柱体51本身要具备一定的硬度，在本具体实施方式中，所述柱体51采用硬质合金柱。所述导向板52优选地设置为四个，四个所述导向板以所述本体的轴线为中心旋转对称，且位于同一径向上的两个所述导向板52之间的距离大于所述本体1的最大处直径。需要说明的是，所述耐磨组件中的所述柱体51可以省略，保证所述导向板52与所述本体1的连接牢固即可，例如，可以通过将所述导向板52与所述本体1焊接或者与本体1一体成型。
优选地，如图2所示，所述导向板52和所述排液口4相间隔设置。
本发明还提供了一种钻具，所述钻具包括钻杆接头6、钻头(附图中未示出)以及所述的钻孔排渣装置；所述钻头设置在所述本体1的一端，所述钻杆接头6设置在所述本体1的另一端。所述钻杆接头6与所述本体1同轴设置，且所述钻杆接头6内部中空。
下面简述钻孔排渣装置和钻具的工作原理：工作时，带有水分的压缩空气从图1的左侧进入所述钻孔排渣装置，在经过所述旋流器31和滤套32时，进行水、气分离，干燥的压缩空气通经所述流体通道2进入孔底，吹出岩渣。在压缩空气的作用下，经过水、气分离产生的水通过所述排液口4被喷出，湿润被吹出的岩渣，达到除尘的效果。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
1.一种钻孔排渣装置，其特征在于，所述钻孔排渣装置包括：本体(1)、流体通道(2)和水气分离机构；
所述流体通道(2)沿所述本体(1)的轴线贯穿所述本体(1)，所述水气分离机构设置在所述流体通道(2)内，所述流体通道(2)的侧壁上设有将流体通道内外连通的排液组件，所述排液组件能够将通过所述水气分离机构从气液混合物中分离出的液体排出到所述流体通道(2)的外部。
2.根据权利要求1所述的钻孔排渣装置，其特征在于，所述水气分离机构与所述本体(1)同轴设置。
3.根据权利要求2所述的钻孔排渣装置，其特征在于，所述水气分离机构包括旋流器(31)和/或滤套(32)。
4.根据权利要求1所述的钻孔排渣装置，其特征在于，所述排液组件(4)的开口朝向设置为与所述本体(1)的旋转方向相反。
5.根据权利要求4所述的钻孔排渣装置，其特征在于，所述排液组件包括排液口(4)和喷嘴，所述排液口(4)设置为四个，四个所述排液口(4)沿所述本体(1)的周向间隔排列，每个所述排液口(4)处对应设置有所述喷嘴。
6.根据权利要求5所述的钻孔排渣装置，其特征在于，相邻所述排液口(4)的朝向之间的夹角为90°。
7.根据权利要求5所述的钻孔排渣装置，其特征在于，所述本体的侧壁上设置有用于稳定钻具的耐磨组件；
所述耐磨组件包括位于所述本体(1)侧壁上的导向板(52)，所述导向板(52)部分嵌入所述本体(1)的侧壁。
8.根据权利要求7所述的钻孔排渣装置，其特征在于，所述导向板(52)设置为四个，四个所述导向板(52)以所述本体的轴线为中心旋转对称；
同一径向上的两个所述导向板(52)之间的距离大于所述本体(1)的最大处直径。
9.根据权利要求8所述的钻孔排渣装置，其特征在于，所述导向板(52)和所述排液口(4)相间隔设置。
10.一种钻具，其特征在于，所述钻具包括钻杆接头(6)、钻头以及权利要求1-9中任意一项所述的钻孔排渣装置；
所述钻头设置在所述本体(1)的一端，所述钻杆接头(6)设置在所述本体(1)的另一端。
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