CN111060356A - 一种可替换耐磨内衬的旋流取样器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及矿产勘探钻进取样设备领域，具体是涉及一种可替换耐磨内衬的旋流取样器，包括筒体；进渣通道，与筒体内部连通，用于向筒体内部通入携带气流的岩样，进渣通道远离筒体的一端设有进渣口；锥体，与筒体内部连通，并设置在筒体的底部，用于输运经过固气分离后的固体岩样；出渣口，设置在锥体远离筒体的一端，用于排出经过固气分离后的固体岩样；排气管，与筒体内部连通，并设置在筒体的顶部，用于输运经过固气分离后的气体；陶瓷拼接片，贴覆在筒体及进渣通道的内壁上，由一片片陶瓷片拼接而成，陶瓷片筒体及进渣通道的内壁可拆卸连接，本发明通过使用耐磨可替换的低粘附性内衬壁实现旋流取样器内筒壁永不破损，且不易粘附岩样。

Description

一种可替换耐磨内衬的旋流取样器

技术领域

本发明涉及矿产勘探钻进取样设备领域，具体是涉及一种可替换耐磨内衬的旋流取样器。

背景技术

空气反循环取样技术钻进是以连续高效地获取高品质岩屑样为目的的一种钻探技术，是实现快速经济找矿战略的重要钻探技术，然而矿产勘探取样的首要的核心问题是样品的代表性。空气反循环取样技术钻进方法能否获得代表性和最大确实性的取样结果是决定该技术能否应用于矿产勘探领域的唯一标准。

在我国空气反循环取样技术历经30年的发展，在矿产勘探领域仍未得到广泛应用，其中适用于空气反循环取样技术钻进工艺的岩样收集机械装备的不成熟是影响该钻探工艺推广的重要原因，目前国内的岩样收集装置属于易损件，正对着入口的筒体一侧在上返的固气混合液体的长期冲刷作用下极易磨损消耗，筒体变薄以致出现破损影响取样器正常发挥作用，造成样品丢失，固气分离效果不佳等后果；而且在水层钻进或采用雾化钻进工艺时，上返收集的岩样会粘附在取样器的内壁造成混样的现象。

旋流取样装置对钻取岩矿样品代表性至关重要，现有的取样器内筒壁易破损及粘附岩样的缺陷严重影响了所采取岩矿样品的代表性，影响了空气反循环连续取样技术的推广应用。因此，研制一种先进的，具有不破损且低粘附的内筒的旋流取样器是技术发展所亟需的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可替换耐磨内衬的旋流取样器，该技术方案解决了目前取样器内筒壁易破损及粘附岩样导致影响所采取岩矿样品的代表性的问题，通过使用耐磨可替换的低粘附性内衬壁实现旋流取样器内筒壁永不破损，且不易粘附岩样。

为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

提供一种可替换耐磨内衬的旋流取样器，包括：

筒体，用于对携带气流的岩样进行固气分离；

进渣通道，与所述筒体内部连通，用于向筒体内部通入携带气流的岩样，所述进渣通道远离筒体的一端设有进渣口；

锥体，与筒体内部连通，并设置在筒体的底部，用于输运经过固气分离后的固体岩样；

出渣口，设置在锥体远离筒体的一端，用于排出经过固气分离后的固体岩样；

排气管，与筒体内部连通，并设置在筒体的顶部，用于输运经过固气分离后的气体；

陶瓷拼接片，贴覆在筒体及进渣通道的内壁上，用于与携带气流的岩样发生碰撞冲击，由一片片陶瓷片拼接而成，所述陶瓷片筒体及进渣通道的内壁可拆卸连接。

可选的，所述筒体的顶部铰接有筒体顶盖，所述排气管设置在所述筒体顶盖上。

可选的，筒体的顶部设有与筒体顶盖进行密封配合的密封圈。

可选的，筒体的外壁上设有液压连杆，所述液压连杆的缸体部分与筒体铰接，液压连杆的输出轴与筒体顶盖铰接，筒体的外壁上设有至少一个弹簧扣，所述弹簧扣与筒体铰接，筒体顶盖上设有与弹簧扣数量相等且相互配合的挂钩。

可选的，锥体的横截面面积自顶部至底部逐渐变小，筒体的底部设有筒体法兰盘，所述筒体法兰盘与锥体的顶部通过螺栓进行可拆卸连接，锥体的底部设有锥体法兰盘，所述锥体法兰盘通过螺栓与分样器可拆卸连接或者套上样品袋。

可选的，排气管包括相互连通的第一排气管和第二排气管，所述第一排气管位于筒体外部，所述第二排气管延伸进入筒体内部。

可选的，第二排气管、筒体和锥体同轴设置。

可选的，进渣通道水平设置，并与筒体相切设置。

可选的，所述陶瓷片的一端面粘贴有铜垫片，所述铜垫片上螺纹连接有螺杆，所述螺杆与铜垫片之间设有橡胶垫片，筒体及进渣通道外壁上设有若干与筒体及进渣通道内部连通的安装孔，螺杆与所述安装孔螺纹配合且在远离铜垫片的一端端部设有螺母。

可选的，陶瓷片远离铜垫片的一端面涂覆有纳米釉面层。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：

高速空气携带岩样通过进渣通道通入至筒体内部，进渣通道结构的设计迫使气流切向进入旋流取样器的筒体内产生旋转运动，携带岩样的气流在作旋转运动的同时沿筒体的外侧空间向底部运动，在旋流取样器的锥体部位，形成轴向向下运动的外旋涡和向上运动的内旋涡，携带岩样的气流在筒体内离心力场作用下向边壁运动，由边壁附近轴向向底部运动的气流将岩样带到出渣口收集岩样样品，向顶部运动的经净化的气体经过排气管排出。矩形进渣口通道和筒体内部是与携岩样气流直接冲击接触的区域，采用可拆装的陶瓷片拼接而成，筒体与进渣通道内壁贴覆了可拆卸的陶瓷片，多个陶瓷片拼接形成陶瓷拼接片，保护筒体和进渣通道的内壁，陶瓷拼接片使旋流取样器内壁光滑不易挂垢，耐磨、冲击破损后随时可以置换新的陶瓷片，改变旋流取样器为易耗品的属性，且可长期维持旋流取样器分离岩样的良好性能。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的正视图；

图3为图1中A处的放大示意图图；

图4为本发明的侧视图；

图5为图4中A-A处的剖面示意图；

图6为本发明筒体顶盖打开状态下的结构示意图；

图7为本发明中筒体外壳的结构示意图；

图8为本发明中安装在筒体内壁上的陶瓷片的结构示意图。

图中标号为：

1-筒体；1a-筒体外壳；1b-密封圈；1c-筒体法兰盘；1d-弹簧扣；

2-锥体；2a-锥体法兰盘；

3-进渣通道；3a-进渣口；

4-出渣口；

5-筒体顶盖；5a-挂钩；

6-排气管；6a-第一排气管；6b-下排气管；

7-陶瓷拼接片；7a-陶瓷片；7b-铜垫片；7c-螺杆；7d-橡胶垫片；7e-螺母；

8-液压连杆。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以第二结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“第一”、“第二”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

作为本发明的一个优选实施例，本发明提供了一种可替换耐磨内衬的旋流取样器，包括：

筒体，用于对携带气流的岩样进行固气分离；

进渣通道，与所述筒体内部连通，用于向筒体内部通入携带气流的岩样，所述进渣通道远离筒体的一端设有进渣口；

锥体，与筒体内部连通，并设置在筒体的底部，用于输运经过固气分离后的固体岩样；

出渣口，设置在锥体远离筒体的一端，用于排出经过固气分离后的固体岩样；

排气管，与筒体内部连通，并设置在筒体的顶部，用于输运经过固气分离后的气体；

陶瓷拼接片，贴覆在筒体及进渣通道的内壁上，用于与携带气流的岩样发生碰撞冲击，由一片片陶瓷片拼接而成，所述陶瓷片筒体及进渣通道的内壁可拆卸连接。

通过该旋流取样器的设计，高速空气携带岩样通过进渣通道通入至筒体内部，进渣通道结构的设计迫使气流切向进入旋流取样器的筒体内产生旋转运动，携带岩样的气流在作旋转运动的同时沿筒体的外侧空间向底部运动，在旋流取样器的锥体部位，形成轴向向下运动的外旋涡和向上运动的内旋涡，携带岩样的气流在筒体内离心力场作用下向边壁运动，由边壁附近轴向向底部运动的气流将岩样带到出渣口收集岩样样品，向顶部运动的经净化的气体经过排气管排出。矩形进渣口通道和筒体内部是与携岩样气流直接冲击接触的区域，采用可拆装的陶瓷片拼接而成，筒体与进渣通道内壁贴覆了可拆卸的陶瓷片，多个陶瓷片拼接形成陶瓷拼接片，保护筒体和进渣通道的内壁，陶瓷拼接片使旋流取样器内壁光滑不易挂垢，耐磨、冲击破损后随时可以置换新的陶瓷片，改变旋流取样器为易耗品的属性，且可长期维持旋流取样器分离岩样的良好性能。

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行说明。

请参阅图1、图2、图3、图4、图5和图7，图8该旋流取样器包括：

筒体1，用于对携带气流的岩样进行固气分离；

进渣通道3，与筒体1内部连通，用于向筒体1内部通入携带气流的岩样，进渣通道3远离筒体1的一端设有进渣口3a，进渣通道3水平设置，并与筒体1相切设置，迫使携带岩样的气流切向平稳地进入旋流取样器的筒体1内产生旋流运动，且可避免气流冲刷下排气管外壁，可提高旋流取样器的分离效率，在本实施例中，进渣通道3a可与筒体1一体化成型；

锥体2，与筒体1内部连通，并设置在筒体1的底部，锥体2的横截面面积自顶部至底部逐渐变小，筒体1的底部设有筒体法兰盘1c，筒体法兰盘1c与锥体2的顶部通过螺栓进行可拆卸连接，用于输运经过固气分离后的固体岩样；

出渣口4，设置在锥体2远离筒体1的一端，锥体2的底部设有锥体法兰盘2a，锥体法兰盘2a的开口即为出渣口4，用于排出经过固气分离后的固体岩样，出渣口4连接有岩样采集装置，例如通过螺栓与分样器可拆卸连接或者套上样品袋；

排气管6，与筒体1内部连通，并设置在筒体1的顶部，用于输运经过固气分离后的气体；

陶瓷拼接片7，贴覆在筒体1及进渣通道3的内壁上，用于与携带气流的岩样发生碰撞冲击，由一片片陶瓷片7a拼接而成，陶瓷片7a筒体1及进渣通道3的内壁可拆卸连接。

请参阅图6，筒体1的顶部铰接有筒体顶盖5，排气管6设置在筒体顶盖5上，筒体1的筒体外壳1a的顶部设有与筒体顶盖5进行密封配合的密封圈1b，筒体外壳1a的外壁上设有液压连杆8，液压连杆8的缸体部分与筒体1铰接，液压连杆8的输出轴与筒体顶盖5铰接。筒体顶盖5与筒体1之间采用铰链连接，通过液压连杆8作为两者开关闭合的助力，可以通过打开筒体顶盖5对旋流取样器内部进行检修和清洁工作，密封圈1b的设置使筒体顶盖5与筒体1连接处有较好的密封性能。

请参阅图3和图6，筒体1的外壁上设有至少一个弹簧扣1d，弹簧扣1d与筒体1铰接，筒体顶盖5上设有与弹簧扣1d数量相等且相互配合的挂钩5a，挂钩5a与弹簧扣1d的配合，实现筒体顶盖5与筒体1的分离与连接。

请参阅图6，排气管6包括相互连通的第一排气管6a和第二排气管6b，第一排气管6a和第二排气管6b的连接处也可以设置密封，第一排气管6a位于筒体1外部，第二排气管6b延伸进入筒体1内部，第二排气管6b用于阻止旋流取样器的筒体顶盖5底部产生的径向气流携带岩样颗粒从排气管6处流失，提高岩样的采取率。第二排气管6b、筒体1和锥体2同轴设置。

请参阅图8，这里以贴覆在筒体1内壁的弧形的陶瓷片7a距离，陶瓷片7a凸出的一端面粘贴有铜垫片7b，陶瓷片7a远离铜垫片7b的凹陷一端面涂覆有纳米釉面层，铜垫片7b上螺纹连接有螺杆7c，螺杆7c与铜垫片7b之间设有橡胶垫片7d，筒体1及进渣通道3外壁上设有若干与筒体1及进渣通道3内部连通的安装孔，螺杆7c与安装孔螺纹配合且在远离铜垫片7d的一端端部设有螺母7e。陶瓷拼接片7由一片片陶瓷片7a拼接而成，陶瓷片7a与筒体1、进渣通道3均是可拆卸连接的，这样的设计使旋流取样器内壁光滑不易挂垢，耐磨、冲击破损后随时可以置换新的陶瓷片，改变旋流取样器为易耗品的属性，且可长期维持旋流取样器分离岩样的良好性能。

本发明的工作原理为：高速空气携带岩样通过进渣通道3a通入至筒体1内部，进渣通道3a结构的设计迫使气流切向进入旋流取样器的筒体1内产生旋转运动，携带岩样的气流在作旋转运动的同时沿筒体1的外侧空间向底部运动，在旋流取样器的锥体2部位，形成轴向向下运动的外旋涡和向上运动的内旋涡，携带岩样的气流在筒体1内离心力场作用下向边壁运动，由边壁附近轴向向底部运动的气流将岩样带到出渣口4收集岩样样品，向顶部运动的经净化的气体经过排气管6排出。矩形进渣口通道和筒体内部是与携岩样气流直接冲击接触的区域，采用可拆装的陶瓷片拼接而成，筒体1与进渣通道3内壁贴覆了可拆卸的陶瓷片7a，多个陶瓷片7a拼接形成陶瓷拼接片7，保护筒体1和进渣通道3的内壁，陶瓷拼接片7a使旋流取样器内壁光滑不易挂垢，耐磨、冲击破损后随时可以置换新的陶瓷片7a，改变旋流取样器为易耗品的属性，且可长期维持旋流取样器分离岩样的良好性能。取样过程结束后，可通过将弹簧扣1d与挂钩5a脱离，打开筒体顶盖5，察看旋流取样器筒体1内侧陶瓷拼接片7是否破损或清洁陶瓷拼接片7上粘附的样品污垢，如果检查到筒体1内侧陶瓷拼接片7磨损严重，可以拆下磨损的陶瓷片7a，并替换上新的陶瓷片7a。

Claims (10)

1.一种可替换耐磨内衬的旋流取样器，其特征在于，包括：

筒体(1)，用于对携带气流的岩样进行固气分离；

进渣通道(3)，与所述筒体(1)内部连通，用于向筒体(1)内部通入携带气流的岩样，所述进渣通道(3)远离筒体(1)的一端设有进渣口(3a)；

锥体(2)，与筒体(1)内部连通，并设置在筒体(1)的底部，用于输运经过固气分离后的固体岩样；

出渣口(4)，设置在锥体(2)远离筒体(1)的一端，用于排出经过固气分离后的固体岩样；

排气管(6)，与筒体(1)内部连通，并设置在筒体(1)的顶部，用于输运经过固气分离后的气体；

陶瓷拼接片(7)，贴覆在筒体(1)及进渣通道(3)的内壁上，用于与携带气流的岩样发生碰撞冲击，由一片片陶瓷片(7a)拼接而成，所述陶瓷片(7a)筒体(1)及进渣通道(3)的内壁可拆卸连接。

2.根据权利要求1所述的一种可替换耐磨内衬的旋流取样器，其特征在于，所述筒体(1)的顶部铰接有筒体顶盖(5)，所述排气管(6)设置在所述筒体顶盖(5)上。

3.根据权利要求2所述的一种可替换耐磨内衬的旋流取样器，其特征在于，筒体(1)的顶部设有与筒体顶盖(5)进行密封配合的密封圈(1b)。

4.根据权利要求3所述的一种可替换耐磨内衬的旋流取样器，其特征在于，筒体(1)的外壁上设有液压连杆(8)，所述液压连杆(8)的缸体部分与筒体(1)铰接，液压连杆(8)的输出轴与筒体顶盖(5)铰接，筒体(1)的外壁上设有至少一个弹簧扣(1d)，所述弹簧扣(1d)与筒体(1)铰接，筒体顶盖(5)上设有与弹簧扣(1d)数量相等且相互配合的挂钩(5a)。

5.根据权利要求4所述的一种可替换耐磨内衬的旋流取样器，其特征在于，锥体(2)的横截面面积自顶部至底部逐渐变小，筒体(1)的底部设有筒体法兰盘(1c)，所述筒体法兰盘(1c)与锥体(2)的顶部通过螺栓进行可拆卸连接，锥体(2)的底部设有锥体法兰盘(2a)，所述锥体法兰盘(2a)通过螺栓与分样器可拆卸连接或者套上样品袋。

6.根据权利要求5所述的一种可替换耐磨内衬的旋流取样器，其特征在于，排气管(6)包括相互连通的第一排气管(6a)和第二排气管(6b)，所述第一排气管(6a)位于筒体(1)外部，所述第二排气管(6b)延伸进入筒体(1)内部。

7.根据权利要求6所述的一种可替换耐磨内衬的旋流取样器，其特征在于，第二排气管(6b)、筒体(1)和锥体(2)同轴设置。

8.根据权利要求7所述的一种可替换耐磨内衬的旋流取样器，其特征在于，进渣通道(3)水平设置，并与筒体(1)相切设置。

9.根据权利要求8所述的一种可替换耐磨内衬的旋流取样器，其特征在于，所述陶瓷片(7a)的一端面粘贴有铜垫片(7b)，所述铜垫片(7b)上螺纹连接有螺杆(7c)，所述螺杆(7c)与铜垫片(7b)之间设有橡胶垫片(7d)，筒体(1)及进渣通道(3)外壁上设有若干与筒体(1)及进渣通道(3)内部连通的安装孔，螺杆(7c)与所述安装孔螺纹配合且在远离铜垫片(7d)的一端端部设有螺母(7e)。

10.根据权利要求9所述的一种可替换耐磨内衬的旋流取样器，其特征在于，陶瓷片(7a)远离铜垫片(7b)的一端面涂覆有纳米釉面层。

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