CN115059443A - 一种射流式煤层割缝形成装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种射流式煤层割缝形成装置,属于煤层割缝技术领域,高压水射流割缝可改变煤体的原始应力和裂隙状况,改善了煤层中的瓦斯流动状态,提高煤层瓦斯抽取量,从而提高煤层瓦斯抽采效率,包括钻杆以及用于驱动钻杆转动的支撑驱动机构,钻杆的端部安装有射流装置,射流装置的端部安装有钻头;钻杆包括钻套以及设置在钻套内部的支撑内管,射流装置上开设有若干个出水孔,支撑内管为固定安装在液压钻机上,钻套可在支撑内管的外部自由转动,支撑内管与高压水管连接,射流装置与支撑内管连通。本发明避免使用高压旋转水尾,降低水路的故障率,可保护水路的安全,提高本装置的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种射流式煤层割缝形成装置,属于煤层割缝技术领域。
背景技术
为了提高低透气性煤层的瓦斯抽采效率,利用高压水射流对瓦斯抽采钻孔进行割缝,高压水射流割缝可改变煤体的原始应力和裂隙状况,改善了煤层中的瓦斯流动状态,提高煤层瓦斯抽取量,从而提高煤层瓦斯抽采效率。
射流式割缝设备一般包括履带清水泵车、履带液压钻机、高压射流安全控制装置、高压旋转水尾、高压密封钻杆和高压射流喷嘴等设备,射流式割缝设备为较为成熟的技术,使钻孔的有效半径在原来的基础上增加3-10倍,实现钻孔射流切割一体化功能,在工作过程中钻杆处于高速旋转的状态,钻杆需要通过高压旋转水尾与高压水管连接,此种连接方式可实现在刚安装后的一定时期内,钻杆在高速转动过程中不会发生泄漏现象,但是,高压旋转水尾在长时间使用后,故障率会有所提高,出现泄漏现象,为避免使用高压旋转水尾本发明提出了一种射流式煤层割缝形成装置。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题,本发明提供一种射流式煤层割缝形成装置,能够实现将钻杆分为支撑内管和钻套,在钻套转动的过程中,支撑内管可固定不动,提高使用寿命的射流式煤层割缝形成装置。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:一种射流式煤层割缝形成装置,包括钻杆以及用于驱动钻杆转动的支撑驱动机构,所述钻杆的端部安装有射流装置,射流装置的端部安装有钻头;
所述钻杆包括钻套以及设置在钻套内部的支撑内管,所述射流装置上开设有若干个出水孔,所述支撑内管为固定安装在液压钻机上,所述钻套可在支撑内管的外部自由转动,所述支撑内管与高压水管连接,所述射流装置与支撑内管连通。
优选地,所述支撑驱动机构包括安装在液压钻机上的架体,所述架体的内部安装有可转动的内套,所述内套的两端均延伸至架体的外部,所述支撑内管贯穿内套,所述钻套固定安装在内套上,所述架体的内部安装有用于驱动内套转动的驱动装置。
优选地,所述内套包括中部的支撑轴套以及布置在支撑轴套两端端盖,所述端盖的直径大于支撑轴套的直径,且其中一个端盖为可拆卸部件,所述内套中支撑轴套和架体之间安装有轴承,所述内套和架体之间留有间隙。
优选地,所述支撑轴套的外部固定有齿套,所述齿套的外壁上设有齿牙,所述架体的内部安装有可转动的齿轮,所述齿轮与齿套外部的齿牙啮合连接。
优选地,所述架体上固定安装有竖板,所述支撑内管与竖板固定连接,所述支撑内管与外部高压水管连接。
优选地,所述液压钻机上固定安装有支撑座,所述架体的底部固定安装有滑块,所述滑块滑动安装在支撑座的内部,所述支撑座的内部开设有滑槽,所述滑块滑动安装在滑槽的内部,所述滑槽的内部沿着滑槽的长度方向转动安装有蜗杆,所述蜗杆与滑块的内部啮合连接,所述支撑座的外部安装有用于驱动蜗杆转动的电机一。
优选地,所述射流装置包括安装在钻杆端部的射流套一,钻头固定在射流套一的端部,所述射流套一固定安装在钻套的端部,所述支撑内管的端部安装有连接头一,所述连接头一的外壁上开设有若干个出水孔。
优选地,所述连接头一外环面和射流套一的内环面上均开设有凹槽,两个凹槽组合成储液腔,所述射流套一的内部开设有出水口,所述出水口和储液腔连通,所述连接头一的内部设有与支撑内管连通的内孔,所述内孔通过通孔一与储液腔连通。
优选地,所述支撑内管的端部安装有连接头二,所述钻套的端部通过连杆与射流套二固定连接,所述钻头安装在射流套二上,所述连杆的数量为多个且周向均匀布置,所述连接头二的内部周向均匀开设有若干个切割道,每个切割道均包括两个倾斜的通孔二,两个倾斜的通孔二之间呈夹角分布,当钻套在转动的过程中,同一组的两个通孔二最多有一个通孔二与连杆重合。
与现有技术相比,本发明通过将钻杆分为支撑内管和钻套,支撑内管用于输送高压液体,钻套用于转孔,且钻头安装在钻套上,当钻套在高速转动钻孔过程中,用于输送液体的支撑内管无需转动,可实现避免使用高压旋转水尾,降低水路的故障率,可保护水路的安全,提高本装置的使用寿命,通过架体和内套的连接以及将钻套安装在内套上,支撑内管穿过内套的结构,实现了支撑内管可安装在钻套的内部,且无需跟随钻套转动,即能输送高压液体也可不跟随转套转动,此种连接方式可保证支撑内套无需跟随钻套转动也可输送高压液体,避免支撑内套长时间使用后发生变形现象,提高钻杆的使用寿命,本发明通过,本发明通过在射流套一和连接头一之间设置储液腔,储液腔为环形且内与连接头一的内部水管连通,实现在连接头一不转动,射流套一转动的情况下,扔可将连接头一内部的高压液体排出,完成割缝工作。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明实施例一中内部结构示意图。
图3为本发明图2中的A处放大图。
图4为本发明图2中的B处放大图。
图5为本发明图4中的C-C处放大图。
图6为本发明内套结构示意图。
图7为本发明连接头一的结构示意图。
图8为本发明实施例二中的支撑内管、连接头二和射流套二的连接示意图。
图9为本发明图8中的D-D处剖视图。
图10为本发明使用状态示意图。
图中:1、支撑座,2、支撑架,3、钻头,4、射流套一,5、钻杆,6、驱动机构,7、竖板,8、电机二,9、高压水管,10、固定板,11、齿套,12、齿轮,13、轴承,14、架体,15、固定圆板,16、内套,17、支撑内管,18、凹槽,19、钻套,20、连接头一,21、出水口,22、通孔一,23、端盖,24、滑块,25、蜗杆,26、电机一,27、连杆,28、连接头二,29、射流套二,30、通孔二。
具体实施方式
下面用具体实施例说明本发明,但并不是对发明的限制。
实施例1
如图1-图7所示,本实施例中,提供的一种射流式煤层割缝形成装置,包括履带清水泵车、液压钻机、高压射流安全控制装置、高压旋转水尾、高压密封的钻杆5和高压射流喷嘴等设备以及用于驱动钻杆5的支撑驱动机构6,支撑驱动机构6包括支撑机构和驱动机构6,支撑机构的作用为支撑钻杆5,防止钻杆5在钻孔过程位移,驱动机构6的作用为驱动钻杆5转动,所述钻杆5的端部安装有射流装置,射流装置的端部安装有钻头3,所述钻杆5包括钻套19以及设置在钻套19内部的支撑内管17,本射流装置和钻头3的作用为高压射流切割,此种切割方式为利用水射流切割形成各种缝槽、孔洞等人为空间,利用煤体的流变作用形成缝道,利用穿层钻孔预抽石门揭煤区域煤层瓦斯,所述支撑驱动机构6包括安装在液压钻机上的架体14,所述架体14的内部安装有可转动的内套16,架体14的主要作用为支撑钻杆5,钻杆5可在架体14的内部转动,所述内套16的两端均延伸至架体14的外部,所述内套16包括中部的支撑轴套以及布置在支撑轴套两端端盖23,内套16两端的端盖23将内套16卡接在架体14的内部,令内套16仅能在架体14的内部转动,所述端盖23的直径大于支撑轴套的直径,且其中一个端盖23为可拆卸部件,支撑轴套一端的端盖23通过螺栓和支撑轴套固定,端盖23的拆卸可以实现方便内套16的安装与固定,所述内套16中支撑轴套和架体14之间安装有轴承13,所述内套16和架体14之间留有间隙,支撑轴套的外环面与架体14之间不接触可降低摩擦,所述支撑内管17贯穿内套16,所述钻套19固定安装在内套16上,钻套19的端部安装有固定圆板15,固定圆板15通过螺栓固定在钻套19上,内套16可在架体14的内部转动,且支撑内管17和架体14之间连接,内套16可带动钻套19转动,所述架体14的内部安装有用于驱动内套16转动的驱动装置,所述支撑轴套的外部固定有齿套11,所述齿套11的外壁上设有齿牙,所述架体14的内部安装有可转动的齿轮12,所述齿轮12与齿套11外部的齿牙啮合连接,所述架体14的内部安装有用于驱动齿轮12转动的电机二8,架体14的上端通过螺栓固定安装有固定板10,固定板10将电机二8固定安装在架体14的内部,电机二8带动齿轮12转动,齿轮12在转动的过程中,通过齿套11带动内套16转动,内套16在转动的过程中带动钻套19在支撑内管17上转动;
所述液压钻机上固定安装有支撑座1,支撑座1上安装有支撑架2,钻杆5穿过支撑架2支撑架2的内部安装有支撑轴承,支撑轴套套在钻杆5上,所述架体14的底部固定安装有滑块24,所述滑块24滑动安装在支撑座1的内部,所述支撑座1的内部开设有滑槽,所述滑块24滑动安装在滑槽的内部,所述滑槽的内部沿着滑槽的长度方向转动安装有蜗杆25,所述蜗杆25与滑块24的内部啮合连接,所述支撑座1的外部安装有用于驱动蜗杆25转动的电机一26,电机一26带动蜗杆25转动,蜗杆25在转动的过程中带动滑块24在滑槽的内部左右滑动,进而可通过滑块24带动架体14滑动,在滑动的过程中,通过钻套19和钻套19的转动完成钻孔工作。
所述架体14上固定安装有竖板7,所述支撑内管17与竖板7固定连接,所述支撑内管17与外部高压水管9连接,所述钻套19转动安装在支撑内管17的外部,支撑内管17通过竖板7与架体14连接,保证支撑内管17不跟随钻套19转动,钻套19可在支撑内管17的外部转动。
所述射流装置的外壁上开设有若干个出水孔,所述射流装置包括安装在钻杆5端部的射流套一4,钻头3固定在射流套一4的端部,所述射流套一4固定安装在钻套19的端部,钻套19和射流套一4一体成型,钻头3通过锥形螺柱固定安装在射流套一4的端部,所述支撑内管17的端部安装有连接头一20,所述连接头一20的外壁上开设有若干个出水孔,所述连接头一20外环面和射流套一4的内环面上均开设有凹槽18,两个凹槽18组合成储液腔,所述射流套一4的内部开设有出水口21,所述出水口21和储液腔连通,所述连接头一20的内部设有与支撑内管17连通的内孔,所述内孔通过通孔一22与储液腔连通储液腔为圆环形状,连接头一20内部的液体可自由进入储液腔中,储液腔中的液体通过出水口21向外排出;
实施例二
如图1,图8-图10所示,本实施例中,在实施例一的基础之上,包括钻杆5以及用于驱动钻杆5的支撑驱动机构6,所述钻杆5的端部安装有射流装置,射流装置的端部安装有钻头3,所述支撑驱动机构6包括安装在液压钻机上的架体14,所述架体14的内部安装有可转动的内套16,所述架体14的内部安装有用于驱动内套16转动的驱动装置,本实施例提出了另外一种射流装置的连接方式,所述支撑内管17的端部安装有连接头二28,所述钻套19的端部通过连杆27与射流套二29固定连接,连杆27用于连接钻套19和射流套二29,所述钻头3安装在射流套二29上,所述连杆27的数量为多个且周向均匀布置,若干个连杆27之间均设有间隙,所述连接头二28的内部周向均匀开设有若干个切割道,每个切割道均包括两个倾斜的通孔二30,两个倾斜的通孔二30之间呈夹角分布,结合图10所示,两个倾斜的通孔二30所喷射出的液体在远处具有交叉点,当钻套19在转动的过程中,同一组的两个倾斜的通孔二30最多有一个通孔二30与连杆27重合,实现当钻套19带动射流套二29转动的过程中,连杆27仅能挡住其中一个通孔二30,另外一个通孔二30仍能将液体喷洒至远端。
使用时:
实施例一:将支撑座1固定在液压钻机上,高压水管9与支撑内管17连接,高压水管9和支撑内管17之间无需安装高压旋转水尾,只需通过普通的连接件连通即可,钻孔时,启动电机二8,电机二8带动齿轮12转动,齿轮12在转动的过程中带动齿套11转动,齿套11在转动的过程中带动内套16转动,内套16通过固定圆板15与钻套19固定连接,内套16可带动钻套19在支撑内管17的外部转动,钻套19为内部为中空的钻头,套接在支撑内管17上,需要转孔时,电机一26带动蜗杆25转动,蜗杆25在转动的过程中通过滑块24带动架体14滑动,架体14带动钻套19完成钻孔工作,钻孔完成后,通过高压水管9向支撑内管17注入高压液体,高压液体被注入连接头一20的内部,连接头一20内部的液体通过通孔注入储液腔的内部,再由出水口21将液体向外射出,即可完成液体切割工作,在切割过程中,电机二8可带动钻套19低速转动,进而可实现钻出不同形状的切割路径。
实施例二:钻孔过程与实施例一种工作顺序相同,当钻孔完成后,通过高压水管9向支撑内管17的内部注入高压液体,高压液体被注入到连接头二28的内部,由连接头二28直接将液体向外排出,完成割缝工作,由于钻杆5需要前后移动,钻套19仍需要转动,在钻套19转动的过程中,连杆27会跟随一起转动,连杆27转动时,同一组的两个通孔二30最多有一个通孔二30与连杆27重合,实现当钻套19带动射流套二29转动的过程中,连杆27仅能挡住其中一个倾斜的通孔二30,另外一个倾斜的通孔二30仍能将液体喷洒至远端。
最后应说明的是,以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案,尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明,本领域技术人员应当理解,依然可以对本发明进行修改或者等同替换,而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换,其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。
Claims (9)
1.一种射流式煤层割缝形成装置,其特征在于,包括钻杆(5)以及用于驱动钻杆(5)转动的支撑驱动机构(6),所述钻杆(5)的端部安装有射流装置,射流装置的端部安装有钻头(3);
所述钻杆(5)包括钻套(19)以及设置在钻套(19)内部的支撑内管(17),所述射流装置上开设有若干个出水孔,所述支撑内管(17)固定安装在液压钻机上,所述钻套(19)可在支撑内管(17)的外部自由转动,所述支撑内管(17)与高压水管(9)连接,所述射流装置与支撑内管(17)连通。
2.根据权利要求1所述的一种射流式煤层割缝形成装置,其特征在于,所述支撑驱动机构(6)包括安装在液压钻机上的架体(14),所述架体(14)的内部安装有可转动的内套(16),所述内套(16)的两端均延伸至架体(14)的外部,所述支撑内管(17)贯穿内套(16),所述钻套(19)固定安装在内套(16)上,所述架体(14)的内部安装有用于驱动内套(16)转动的驱动装置。
3.根据权利要求2所述的一种射流式煤层割缝形成装置,其特征在于,所述内套(16)包括中部的支撑轴套以及布置在支撑轴套两端端盖(23),所述端盖(23)的直径大于支撑轴套的直径,且其中一个端盖(23)为可拆卸部件,所述内套(16)中支撑轴套和架体(14)之间安装有轴承(13),所述内套(16)和架体(14)之间留有间隙。
4.根据权利要求3所述的一种射流式煤层割缝形成装置,其特征在于,所述支撑轴套的外部固定有齿套(11),所述齿套(11)的外壁上设有齿牙,所述架体(14)的内部安装有可转动的齿轮(12),所述齿轮(12)与齿套(11)外部的齿牙啮合连接。
5.根据权利要求4所述的一种射流式煤层割缝形成装置,其特征在于,所述架体(14)上固定安装有竖板(7),所述支撑内管(17)与竖板(7)固定连接,所述支撑内管(17)与外部高压水管(9)连接。
6.根据权利要求2所述的一种射流式煤层割缝形成装置,其特征在于,所述液压钻机上固定安装有支撑座(1),所述架体(14)的底部固定安装有滑块(24),所述滑块(24)滑动安装在支撑座(1)的内部,所述支撑座(1)的内部开设有滑槽,所述滑块(24)滑动安装在滑槽的内部,所述滑槽的内部沿着滑槽的长度方向转动安装有蜗杆(25),所述蜗杆(25)与滑块(24)的内部啮合连接,所述支撑座(1)的外部安装有用于驱动蜗杆(25)转动的电机一(26)。
7.根据权利要求1所述的一种射流式煤层割缝形成装置,其特征在于,所述射流装置包括安装在钻杆(5)端部的射流套一(4),所述钻头(3)固定在射流套一(4)的端部,所述射流套一(4)固定安装在钻套(19)的端部,所述支撑内管(17)的端部安装有连接头一(20),所述连接头一(20)的外壁上开设有若干个出水孔。
8.根据权利要求7所述的一种射流式煤层割缝形成装置,其特征在于,所述连接头一(20)外环面和射流套一(4)的内环面上均开设有凹槽(18),两个凹槽(18)组合成储液腔,所述射流套一(4)的内部开设有出水口(21),所述出水口(21)和储液腔连通,所述连接头一(20)的内部设有与支撑内管(17)连通的内孔,所述内孔通过通孔一(22)与储液腔连通。
9.根据权利要求1所述的一种射流式煤层割缝形成装置,其特征在于,所述支撑内管(17)的端部安装有连接头二(28),所述钻套(19)的端部通过连杆(27)与射流套二(29)固定连接,所述钻头(3)安装在射流套二(29)上,所述连杆(27)的数量为多个且周向均匀布置,所述连接头二(28)的内部周向均匀开设有若干个切割道,每个切割道均包括两个倾斜的通孔二(30),两个倾斜的通孔二(30)之间呈夹角分布,当钻套(19)在转动的过程中,同一组的两个通孔二(30)最多有一个通孔二(30)与连杆(27)重合。
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Denomination of invention: A Jet Type Coal Seam Cutting Device Effective date of registration: 20230425 Granted publication date: 20221108 Pledgee: Bank of Jiangsu Co.,Ltd. Xuzhou Branch Pledgor: XUZHOU BOAN TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co.,Ltd. Registration number: Y2023980039128 |
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