CN114233203B - 安装在钻杆壁上由风压控制开合状态的开关装置及钻杆 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种安装在钻杆壁上由风压控制开合状态的开关装置及钻杆,其中开关装置包括:壳体、挡片和弹性件,所述壳体上设有连通壳体内部和外部的槽;所述挡片与所述槽位置相对应,且挡片一端连接壳体内表面,另一端穿过槽延伸至壳体外部;所述挡片可在槽中转动;所述弹性件位于壳体内部;所述弹性件一端连接壳体,另一端连接挡片。本发明所述的安装在钻杆壁上由风压控制开合状态的开关装置,由于该开关装置的挡片在风压作用下可沿槽转动,对钻杆上的进风口进行关闭和打开,进而实现对风流能否进入钻杆的有效控制。
Description
技术领域
本发明属于煤矿井下钻孔流量测试领域,尤其涉及一种安装在钻杆壁上由风压控制开合状态的开关装置及钻杆。
背景技术
为有效煤与瓦斯突出预防事故的发生,俞启香、王凯等学者提出通过连续测定钻进过程中的瓦斯流量来确定煤层突出的危险性,在测量钻孔连续瓦斯流量时,需要填充钻孔与钻杆之间的空隙形成密闭空间,但目前的填充方法和密封手段复杂,不易操作。为提高测量效率,需要设计一种具有连续自动填充空隙功能的钻杆,为实现这一功能,进一步的需要设计一种安装在钻杆壁上由风压控制开合状态的开关装置,使其可以控制风流在钻杆中的流动状态,从而控制连续自动填充功能,实现自动封孔。
发明内容
有鉴于此,本发明一个目的在于提出一种安装在钻杆壁上由风压控制开合状态的开关装置,由于该开关装置的挡片在风压作用下可沿槽转动,对钻杆上的进风口进行关闭和打开,进而实现对风流能否进入钻杆的有效控制。
本发明的另一个目的在于提出一种钻杆。
为了达到上述目的,本发明第一方面实施例提出了一种安装在钻杆壁上由风压控制开合状态的开关装置,包括:壳体,所述壳体上设有连通壳体内部和外部的槽;挡片,所述挡片与所述槽位置相对应,且挡片一端连接壳体内表面,另一端穿过槽延伸至壳体外部;所述挡片可在槽中转动;弹性件,所述弹性件位于壳体内部;所述弹性件一端连接壳体,另一端连接挡片。
本发明实施例的安装在钻杆壁上由风压控制开合状态的开关装置,由于该开关装置的挡片在风压作用下可沿槽转动,对钻杆上的进风口进行关闭和打开,进而实现对风流能否进入钻杆的有效控制。
另外,根据本发明上述实施例提出的安装在钻杆壁上由风压控制开合状态的开关装置,还可以具有如下附加技术特征:
在本发明的一个实施例中,所述挡片为金属片。
在本发明的一个实施例中,所述挡片的厚度在5-10mm之间。
在本发明的一个实施例中,所述挡片与壳体内底部通过转动底座转动连接。
在本发明的一个实施例中,上述开关装置还包括设在壳体底部的垫片。
在本发明的一个实施例中,所述弹性件为弹簧或弹力绳。
在本发明的一个实施例中,所述壳体由相互对称的第一子壳体和第二子壳体可拆卸连接而成。
在本发明的一个实施例中,所述槽纵截面为L形。
在本发明的一个实施例中,所述槽自壳体底部延伸至壳体顶部上挡片可以竖直穿过的位置。
为达到上述目的,本发明第二方面实施例提出了一种钻杆,包括若干如上所述的开关装置和钻杆壁;所述钻杆壁的外表面上均匀开设有与开关装置数量相当的舱体;每个舱体处均开设有连通钻杆外部与舱体内部的舱体进出气口;每个舱体内均安装有一膨胀囊袋,且该膨胀囊袋的进出气口与其所在的舱体进出气口连通;每个舱体进出气口处均安装有一所述开关装置,且开关装置的挡片可对舱体进出气口进行关闭和打开。
本发明实施例的钻杆,由于在钻杆壁上开设了舱体,舱体内设有膨胀囊袋,膨胀囊袋与可以控制风流能否进入钻杆的舱体进出气口连通,并在舱体进出气口处安装了上述开关装置,故通过该开关装置能够控制风流能否进入钻杆,控制膨胀囊袋处于膨胀和收缩两种状态,从而实现自动封孔的功能。
在本发明的一个实施例中,开关装置通过垫片和铆钉安装在钻杆壁外表面上。
在本发明的一个实施例中,舱体进出气口包括相互连通的第一水平段、竖直段和第二水平段;第一水平段设在舱体上方,且与钻杆壁外表面连通;竖直段设在舱体与钻杆壁内表面之间,第二水平段延伸至舱体内表面,且与舱体内的膨胀囊袋的进出气口连通。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1是根据本发明一个实施例的安装在钻杆壁上由风压控制开合状态的开关装置的结构示意图。
图2是根据本发明一个实施例的安装在钻杆壁上由风压控制开合状态的开关装置在钻杆壁上的安装示意图(正视图);该图同时也是本发明一个实施例的钻杆结构示意图。
图3是根据本发明一个实施例的安装在钻杆壁上由风压控制开合状态的开关装置的第一工作过程图(也即气体压力大于弹性件拉力时,开关装置挡片在风压作用下关闭舱体进出气口,钻杆上膨胀气囊收缩的状态图);该图同时也是本发明一个实施例的钻杆剖视图。
图4是根据本发明一个实施例的安装在钻杆壁上由风压控制开合状态的开关装置的第二工作过程图(也即气体压力小于弹性件拉力时,开关装置挡板在风压作用下打开舱体进出气口,钻杆上膨胀气囊膨胀的状态图)。
附图标记:
1-挡片;2-弹性件;3-壳体;301-第一子壳体;302-第二子壳体;4-转动底座;5-垫片;6-钻杆壁;7-舱体进出气口;701-第一水平段;702-竖直段;703-第二水平段;8-膨胀囊袋;9-槽;10-膨胀囊袋的进出气口;11-舱体;100-开关装置。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
下面结合附图来描述本发明实施例的安装在钻杆壁上由风压控制开合状态的开关装置、钻杆。
图1是根据本发明一个实施例的安装在钻杆壁上由风压控制开合状态的开关装置的结构示意图。
如图1所示,本发明实施例的安装在钻杆壁上由风压控制开合状态的开关装置,包括:壳体3、挡片1和弹性件2;壳体3上设有连通壳体3内部和外部的槽9;挡片1与槽9位置相对应,且挡片1一端连接壳体3内表面,另一端穿过槽9延伸至壳体3外部;挡片1可在槽9中转动;弹性件2位于壳体3内部;弹性件2一端连接壳体3,另一端连接挡片1。
可以理解的是,当没有其他外力时,挡片在弹性件的拉力作用下,可以相对固定在壳体和槽中;而当来自弹性件侧的压力大于弹性件的拉力时,挡片会在槽中向远离弹性件、靠近壳体底部的方向转动移动。
本发明实施例的安装在钻杆壁上由风压控制开合状态的开关装置,由于该开关装置的挡片在风压作用下可沿槽转动,对钻杆上的进风口进行关闭和打开,进而实现对风流能否进入钻杆的有效控制。
可选的,挡片1为具有一定硬度的金属片,比如铁片、钢片等。可以理解的是,挡片材质的选择需要具有一定的硬度,确保其不至于在风压作用下弯折或者损毁,以保证其在风压作用下可以起到关闭和打开钻杆上的气孔(也即舱体的进出气口)的作用。同时,挡片也不能太厚或太薄,太厚浪费材料,也不容易在风压下作用,太薄容易弯折,故可选的,挡片1厚度在5-10mm之间。挡片宽度和长度根据钻杆上的所开的气孔(也即舱体的进出气口)大小设计,以能覆盖钻杆上的所开的气孔为宜,同时,还需兼顾槽的尺寸,保证其可以在槽内转动。
可选的,挡片1与壳体3内底部通过转动底座4转动连接。具体的,转动底座焊接在壳体底部,转动底座上设有一通孔,通孔内设有一插杆,插杆直径小于通孔,插杆两端伸出通孔插入挡片下端的插孔中,并通过螺母紧固。这样即可实现挡片与转动底座的转动连接,同时在弹性件的共同作用下,实现对挡片的相对固定。较佳的,转动底座可以分为第一子转动底座和第二子转动底座,其与挡片的连接方式与转动底座作为整体时的连接方式类似。
可选的,为了方便安装在钻杆上,本发明实施例的开关装置还包括设在壳体3底部的垫片5。垫片可以是整体固定在壳体底部、边缘伸出壳体预留安装孔位的这种形式,也可以是由多个设有预留安装孔位且固定在壳体底部外侧的子垫片构成的这种形式。较佳的,垫片分为四个子垫片,分别固定(可以是焊接或螺栓连接)在壳体底部四个角的外侧,且四个子垫片与壳体底部处在同一平面内,每个子垫片上均设有预留安装孔位,使用时可通过插入预留安装孔位的铆钉将开关装置固定在钻杆上。
可选的,弹性件2可以选择弹簧或弹力绳,优选弹簧。
可选的,为了方便拆卸和维修,壳体3由相互对称的第一子壳体301和第二子壳体302可拆卸连接而成,可拆卸连接的具体方式可以是螺栓连接、卡扣连接等。
可选的,槽9纵截面为L形,更具体的,槽9自壳体3底部延伸至壳体3顶部上挡片1可以穿过的位置。
可选的,挡片1上焊接有用于和弹性件2连接的金属环(比如铁环等),壳体2内也焊接有用于和弹性件2连接的金属环(比如铁环等),当弹性件2选择弹簧时,弹簧两端分别和挡片以及壳体的金属环连接,使弹簧具有一定的拉力。
使用时,将本发明实施例的开关装置100安装在需要挡片1关闭和打开的钻杆进出气口位置处(如图2所示),通过铆钉将垫片5固定在钻杆壁6上,进而实现整个开关装置在钻杆上的安装。如图3所示,当进风的压力(气流压力)大于弹性件2的拉力时,挡片1在进风压力作用下,在槽9中自壳体3顶部转动移动至壳体3底部,将钻杆壁上6的舱体进出气口7覆盖,风流无法沿钻杆壁6预留的气路进入膨胀囊袋中8,膨胀囊袋8处于收缩状态;如图4所示,当气流压力降低至小于弹性件2的拉力时,挡片1受弹性件2拉力作用远离钻杆壁6一侧,舱体进出气口7打开,风流沿舱体进出气口7进入钻杆壁6预留的气路中,膨胀囊袋8打开。
如图2和图3所示,本发明实施例的钻杆,为中空柱状,包括若干如上实施例的开关装置100和钻杆壁6;钻杆壁6的外表面上均匀开设有与开关装置100数量相当的舱体11;每个舱体11处均开设有连通钻杆外部与舱体11内部的舱体进出气口7;每个舱体11内均安装有一膨胀囊袋8,且该膨胀囊袋的进出气口10与其所在的舱体11的舱体进出气口7连通;每个舱体进出气口7处均安装有一开关装置100,且开关装置100的挡片1可对舱体进出气口7进行关闭和打开。
本发明实施例的钻杆,由于在钻杆壁上开设了舱体,舱体内设有膨胀囊袋,膨胀囊袋与可以控制风流能否进入钻杆的舱体进出气口连通,并在舱体进出气口处安装了上述开关装置,故通过该开关装置能够控制风流能否进入钻杆,控制膨胀囊袋处于膨胀和收缩两种状态,从而实现自动封孔的功能。
可以理解的是,开关装置的数量、舱体的数量和膨胀囊袋的数量是相等的,膨胀囊袋设置的目的是在风流进入钻杆时膨胀,填充钻杆与钻孔之间的间隙,实现对钻孔的自动封孔,因此,如果膨胀囊袋设置太少,封孔较慢,如果设置太多,则会浪费材料,造成成本上升,同时由于膨胀囊袋是放置在舱体内的,需要设置更多的舱体,也会降低钻杆的强度。综上,其具体设置数量,需结合钻杆、钻孔的直径或孔径,一般而言,可以设置2-4个,优选2个,且沿钻杆周向均匀分布。
可选的,开关装置100通过垫片5和铆钉安装在钻杆壁6外表面上。
可选的,舱体进出气口7包括相互连通的第一水平段701、竖直段702和第二水平段703;第一水平段701设在舱体11上方,且与钻杆壁6外表面连通;竖直段702设在舱体11与钻杆壁6内表面之间,第二水平段703延伸至舱体11内表面,且与舱体11内的膨胀囊袋的进出气口10连通。
使用时,如图3所示,当进风的压力(气流压力)大于弹性件2的拉力时,挡片1在进风压力作用下将钻杆壁上6的舱体进出气口7覆盖,风流无法沿钻杆壁6预留的气路进入膨胀囊袋中8,膨胀囊袋8处于收缩状态;当气流压力降低至小于弹性件2的拉力时,挡片1受弹性件2拉力作用远离钻杆壁6一侧,舱体进出气口7打开,风流沿舱体进出气口7进入钻杆壁6预留的气路中,膨胀囊袋8打开。
综上,本发明实施例的安装在钻杆壁上由风压控制开合状态的开关装置,结构简单,安装在钻杆上,依靠风压来控制开关的开合状态,进而控制气流在钻杆中的流动状态,安全可靠,适用于煤矿井下的施工条件。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接或彼此可通讯;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明中,术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (8)
1.一种安装在钻杆壁上由风压控制开合状态的开关装置,其特征在于,包括:
壳体,所述壳体上设有连通壳体内部和外部的槽;
挡片,所述挡片与所述槽位置相对应,且挡片一端连接壳体内表面,另一端穿过槽延伸至壳体外部;所述挡片可在槽中转动;
弹性件,所述弹性件位于壳体内部;所述弹性件一端连接壳体,另一端连接挡片;
所述挡片为金属片;
所述挡片的厚度在5-10mm之间;
所述挡片与壳体内底部通过转动底座转动连接。
2.根据权利要求1所述的安装在钻杆壁上由风压控制开合状态的开关装置,其特征在于,还包括设在壳体底部的垫片。
3.根据权利要求2所述的安装在钻杆壁上由风压控制开合状态的开关装置,其特征在于,所述弹性件为弹簧或弹力绳;
和/或,所述壳体由相互对称的第一子壳体和第二子壳体可拆卸连接而成。
4.根据权利要求1所述的安装在钻杆壁上由风压控制开合状态的开关装置,其特征在于,所述槽纵截面为L形。
5.根据权利要求1或4所述的安装在钻杆壁上由风压控制开合状态的开关装置,其特征在于,所述槽自壳体底部延伸至壳体顶部上挡片可以竖直穿过的位置。
6.一种钻杆,其特征在于,包括若干如权利要求1至5任意一项所述的开关装置和钻杆壁;
所述钻杆壁的外表面上均匀开设有与开关装置数量相当的舱体;每个舱体处均开设有连通钻杆外部与舱体内部的舱体进出气口;每个舱体内均安装有一膨胀囊袋,且该膨胀囊袋的进出气口与其所在的舱体进出气口连通;每个舱体进出气口处均安装有一所述开关装置,且开关装置的挡片可对舱体进出气口进行关闭和打开。
7.根据权利要求6所述的钻杆,其特征在于,开关装置通过垫片和铆钉安装在钻杆壁外表面上。
8.根据权利要求6所述的钻杆,其特征在于,舱体进出气口包括相互连通的第一水平段、竖直段和第二水平段;第一水平段设在舱体上方,且与钻杆壁外表面连通;竖直段设在舱体与钻杆壁内表面之间,第二水平段延伸至舱体内表面,且与舱体内的膨胀囊袋的进出气口连通。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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