CN213330997U - 一种防喷装置用钻杆密封单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种防喷装置用钻杆密封单元，应用于钻机，钻机的钻杆作用于煤壁，钻机上设置有与煤壁配合的孔口多通单元，孔口多通单元背向煤壁一侧固定有钻杆密封单元，所述钻杆密封单元包括腔体和设置于腔体内部的环形囊袋，所述腔体包括环形护板、以及固定于环形护板两端的基板和固定板，所述固定板与孔口多通单元固定连接，钻杆沿轴向穿过环形囊袋作用于煤壁；所述环形囊袋能够膨胀与钻杆沿周向配合。本实用新型的优点在于：通过与孔口多通单元配合实现对钻杆周向空间的密封，防止瓦斯气体沿钻杆泄漏。

Description

一种防喷装置用钻杆密封单元

技术领域

本实用新型涉及瓦斯抽采技术领域，尤其涉及一种防喷装置用钻杆密封单元

背景技术

煤矿开采过程中，瓦斯突出是非常严重的事故，目前主要通过钻孔抽采的方式将瓦斯抽走，以防止瓦斯压力过大，钻孔过程中需要及时将钻出的煤渣排走，但瓦斯压力较大，钻孔时有可能会有瓦斯或煤渣从钻眼中喷出，现有技术中一般通过设置防喷装置解决这一问题，如公开号为CN204253096U的实用新型专利公开了一种瓦斯抽采防喷装置，其通过分别设置煤气分离装置和排渣装置快速分离煤渣和瓦斯；钻杆穿过其孔口多通装置与对煤壁进行钻孔，出现瓦斯或煤渣喷出时，有可能直接从钻杆与孔口多通装置的间隙进入工作空间中，存在安全隐患。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种能够对防喷装置的钻杆进行密封的钻杆密封单元。

本实用新型是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种防喷装置用钻杆密封单元，应用于钻机，钻机的钻杆作用于煤壁，钻机上设置有与煤壁配合的孔口多通单元，钻杆密封单元包括腔体和设置于腔体内部的环形囊袋，所述腔体包括环形护板、以及固定于环形护板两端的基板和固定板，所述固定板与孔口多通单元背向煤壁一侧固定连接，钻杆沿轴向穿过环形囊袋作用于煤壁；所述环形囊袋能够膨胀与钻杆沿周向配合。

本实用新型通过与孔口多通单元配合实现对钻杆周向空间的密封，防止瓦斯气体沿钻杆泄漏，在正常状态下，环形囊袋不会影响钻杆的正常工作，在需要密封时，通过充入介质使环形囊袋膨胀增大，由于环形囊袋的外侧被环形护板限位，所以只能向内部膨胀与钻杆沿周向配合，最终封堵住钻杆的周向空间，实现钻杆的密封。

优选的，所述环形囊袋与环形护板的内壁配合，环形护板的表面设置有与环形囊袋固定连接的进水接头，所述进水接头与高压水源连通。

优选的，所述环形护板外侧沿周向设置有多个与固定板固定连接的加强板。

优选的，所述固定板与环形护板焊接固定或一体成型得到，所述加强板分别与环形护板焊接固定或一体成型。

优选的，所述固定板通过螺栓与孔口多通单元可拆卸的连接。

优选的，所述环形护板和基板之间还设置有压板，所述环形囊袋未膨胀时，所述环形囊袋沿轴向被限制在固定板和压板之间。

优选的，所述环形护板朝向压板的一端具有连接板，所述连接板与环形护板的轴向垂直并向环形护板的外侧延伸，压板与连接板通过第一螺栓连接。

优选的，所述基板通过第二螺栓与压板固定连接，所述第二螺栓的固定位置处于环形护板的内侧。

本实用新型提供的防喷装置的钻杆密封单元的优点在于：通过与孔口多通单元配合实现对钻杆周向空间的密封，防止瓦斯气体沿钻杆泄漏，在正常状态下，环形囊袋不会影响钻杆的正常工作，在需要密封时，通过充入介质使环形囊袋膨胀增大，由于环形囊袋的外侧被环形护板限位，所以只能向内部膨胀与钻杆沿周向配合，最终封堵住钻杆的周向空间，实现钻杆的密封。通过可拆卸设置的压板，方便环形囊袋的取放，并能够限制环形囊袋的膨胀方向，使用方便，密封效果好。

附图说明

图1为本实用新型的实施例提供的钻杆密封单元的使用状态示意图；

图2为本实用新型的实施例提供的钻杆密封单元的示意图；

图3为本实用新型的实施例提供的瓦斯打钻防喷装置的煤壁密封胶囊的示意图；

图4为本实用新型的实施例提供的用于煤壁钻孔的排渣通道的示意图；

图5为本实用新型的实施例提供的瓦斯打钻防喷装置的孔口多通单元的示意图；

图6为本实用新型的实施例提供的瓦斯打钻防喷装置的液压伸缩缸的示意图；

图7为本实用新型的实施例提供的瓦斯打钻防喷装置的煤气分离单元的示意图；

图8为本实用新型的实施例提供的瓦斯打钻防喷装置的煤气分离单元的剖视图；

图9为本实用新型的实施例提供的瓦斯打钻防喷装置的支撑支架的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实施例提供了一种防喷装置用的钻杆密封单元，所述防喷装置包括钻机2、钻机2的钻杆21作用于煤壁1，钻机2上设置有与煤壁1配合的孔口多通单元3，所述孔口多通单元3可以选择现有技术，如公开号为CN204253096U的实用新型提供的孔口多通装置；所述孔口多通单元3背向煤壁1的一侧固定有钻杆密封单元7，参考图2，所述钻杆密封单元7包括腔体73和设置于腔体73内的环形囊袋71，所述腔体73包括环形护板731、以及固定于环形护板731两端的基板732和固定板733，所述固定板733与孔口多通单元3固定连接，钻杆21能够沿轴向穿过环形囊袋71作用于煤壁1，所述环形囊袋71能够膨胀与钻杆21沿周向配合。

本实施例提供的钻杆密封单元，通过与孔口多通单元3配合实现对钻杆21周向空间的密封，防止瓦斯气体沿钻杆泄漏，在正常状态下，环形囊袋71不会影响钻杆21的正常工作，在需要密封时，通过充入介质使环形囊袋71膨胀增大，由于环形囊袋71的外侧被环形护板731限位，所以只能向内部膨胀与钻杆21沿周向配合，最终封堵住钻杆21的周向空间，实现钻杆21的密封。

所述环形囊袋71与环形护板731的内壁配合，环形护板731的表面设置有与环形囊袋71固定连接的进水接头72，所述进水接头72与高压水源连通，在进行封堵时，通过高压水源向环形囊袋71供水，使环形囊袋71膨胀与钻杆21配合。

所述环形护板731与固定板733可以焊接、螺接或一体成型制作，本实施例中环形护板731与固定板733焊接固定，同时环形护板731的外壁上沿周向焊接固定有多个与固定板733焊接固定的加强板734，所述加强板734为直接三角形结构，直角边分别与环形护板731的外壁和固定板733的表面焊接固定，从而提高稳定性。所述固定板733通过螺栓（图未示）与孔口多通单元3可拆卸的固定连接。

所述环形护板731和基板732之间还设置有压板735，所述环形囊袋71处于正常状态时，环形囊袋沿轴向被限制在固定板733和压板735之间，所述环形护板731朝向压板735的一端具有连接板736，所述连接板736与环形护板731的轴向垂直并向环形护板731的外侧延伸，压板735与连接板736通过第一螺栓74连接，所述第一螺栓74的处于环形护板731的外侧。所述基板732通过第二螺栓75与压板735固定连接，所述第二螺栓75的固定位置处于环形护板731的内侧，基板732能够与孔口多通单元3可拆卸的固定连接。

为了保证钻杆21能够自由穿过所述钻杆密封单元7，在具体设置时基板732、固定板733、压板735等表面均与开设通孔，具体规格根据钻杆21的尺寸适应性设置即可。

本实施例以具体的防喷装置对钻杆密封单元的具体使用场景进行介绍；再参考图1，一种瓦斯打钻防喷装置，包括钻机2，钻机2前端固定有孔口多通单元3，所述钻机2的钻杆21能够自由穿过孔口多通单元3作用于煤壁1，所述孔口多通单元3的前端固定有能够沿轴向被压缩的煤壁密封胶囊4，所述孔口多通单元3具有倾斜向下的排渣通道31，排渣通道31具有活动设置的挡板32，所述挡板32到煤壁密封胶囊4之间的孔口多通单元3上还通过管道连通有煤气分离单元6，所述钻机2上还设置有控制单元5，所述控制单元5包括瓦斯监测传感器51，所述瓦斯监测传感器51被配置为探测到的瓦斯含量超过阈值时，自动关闭挡板32堵住排渣通道31，并关闭防喷装置的电源。

本实施通过设置孔口多通单元3，将打钻过程中的煤渣排出，同时利用煤壁密封胶囊4封堵孔口多通单元3与煤壁之间的间隙，确保煤渣、瓦斯只能进入孔口多通单元3，当出现瓦斯泄漏时，控制单元5控制挡板32关闭排渣通道31，从而使瓦斯只能进入煤气分离单元6进行处理，确保作业环境的安全，同时关闭防喷装置的电源，防止电火花点燃瓦斯，避免发生意外事故；防喷装置不直接作用于钻孔，降低对钻孔结构的影响，提高安全性。

参考图5，所述孔口多通单元包括设置于钻机2与煤壁1之间的本体37，所述排渣通道31设置于本体37上，为了防止煤渣沿本体37直接离开孔口多通单元3，本实施例中在本体37内还设置有煤渣阻挡板371，所述煤渣阻挡板371的表面开设有直径略大于钻杆21直径的通孔372，从而使钻杆21与煤渣阻挡板371之间的间隙较小，阻止煤渣通过；所述排渣通道31的入口设置于煤渣阻挡板371与煤壁1之间的本体37上，从而使大部分煤渣能够自然的落入排渣通道31中，经排渣通道31的引导进入后续的处理设备中，或直接排到巷道里。

所述孔口多通单元3背向煤壁1的一侧还同轴固定有供钻杆21穿过的钻杆密封单元7，正常工作时钻杆密封单元7与钻杆21不接触，当出现瓦斯含量超标时，控制单元5能够控制钻杆密封单元7对钻杆周向空间进行封堵，防止瓦斯气体沿钻杆21的轴向进入到作业空间中。

参考图3，所述煤壁密封胶囊4呈波纹管结构，由橡胶夹编织钢丝网材料制作，从而具有一定的收缩性，能够被紧压在孔口多通单元3与煤壁1之间，而且打钻过程中不容易在与煤渣的摩擦中损坏，所述煤壁密封胶囊4朝向孔口多通单元3一端的边缘通过螺栓与孔口多通单元3的前端固定连接，使用时可根据需要增加密封垫圈提高密封效果。

结合图4，所述挡板32一端通过扭簧321与排渣通道31的边缘铰接固定，自然状态时，扭簧321驱动挡板32遮住排渣通道31，挡板32关闭时，朝向煤渣来料方向的一侧固定有限位螺母322，所述排渣通道31的侧壁上设置有允许限位螺母322穿过的限位孔（图未示），所述限位孔外侧固定有与排渣通道31固定连接的容置块33，所述排渣通道31完全打开时，限位螺母322被限制在容置块33内，从而确保正常排渣时，排渣通道31保持畅通状态。

结合图5和图6，所述容置块33上连接有液压伸缩缸34，所述液压伸缩缸34的动力轴341能够穿入容置块33内的限位螺母322中，从而限制挡板32的运动。

再结合图1，所述瓦斯监测传感器51作用于排渣通道31的入口处，从而能够及时监测到瓦斯异常排放。所述控制单元5还包括与瓦斯监测传感器51通信连接的通电控制器（图未示）和电动水阀（图未示），所述瓦斯检测传感器51的检测值超过阈值时，所述电动水阀打开向液压伸缩缸34提供高压水，从而驱动动力轴341沿轴向离开限位螺母322，挡板32在扭簧的作用下运动封堵排渣通道31。

参考图2，所述钻杆密封单元7的内腔设置有环形囊袋71，所述钻杆21能够穿过环形囊袋71进行钻孔，环形囊袋71上设置有与电动水阀连通的进水接头72，电动水阀打开后，所述环形囊袋71能够充水膨胀，从而堵塞钻杆21的周向空间。通过高压水提供动力，同时封堵排渣通道31和钻杆21的空间，使瓦斯气体只能进入到煤气分离单元6中进行处理，保障作业安全。

结合图5和图6，所述排渣通道31的端部还设置有漏斗型的排渣口311，所述排渣口311与排渣通道31一面铰接，其他面与排渣通道的侧壁通过搭扣312可分离的连接，挡板32设置于排渣通道31与排渣口311连接的位置，挡板32封闭排渣通道31后，如果需要重新打开挡板32，则可将排渣口311上的搭扣312打开，直接人工将挡板32推下，使限位螺母322处于容置块33内，然后使液压伸缩缸34的动力轴341穿入限位螺母322中，即可完成挡板32的锁定，然后重新固定排渣口311进行排渣工作即可。

所述动力轴341的两端均延伸到液压伸缩缸34两端之外，动力轴341远离容置块33的一端与一个压杆342的中间位置铰接配合，所述压杆342朝向排渣通道31的一侧与固定杆343铰接配合，所述固定杆343固定于排渣通道31的侧壁上，通过下压压杆342即可将动力轴341插入限位螺母322中，完成挡板32的锁定。

参考图7，所述煤气分离单元6包括罐体61，所述罐体61内设有将罐体61沿竖直方向分割的防尘网（图未示），罐体61上设置有延伸到防尘网之下的进口62和处于防尘网之上的出口63，所述进口62与孔口多通单元3连通，所述出口63与负压系统连接，防止瓦斯泄漏；所述罐体61的下部设置有能够打开的活动门64，从而便于清理煤渣；所述活动门64与罐体61的连接处设置橡胶圈（图未示）进行密封，防止瓦斯泄漏。通过设置防尘网将防止煤渣进入负压系统，对瓦斯气体进行初步的过滤，防止煤渣损坏处理设备。结合图4，所述孔口多通单元3上设置有两个气体出口35，罐体61上对应设置有两个所述进口62。

参考图7，所述活动门64的一侧与罐体61铰接固定，另一侧通过搭扣641与罐体61可分离的固定配合，锁紧搭扣641确保密封效果，所述活动门64上具有拉手642，从而方便开关操作。

所述罐体61底部沿周向均匀设置有多个支腿66，从而方便将煤气分离装置直接放置于地面不平的巷道内，为了提高稳定性，所述支腿的下端沿径向向外侧倾斜从而扩大支撑面积。

参考图8，优选实施例中所述罐体61的底部还储存有少量的清水，从而在进料的时候能够防止煤渣直接砸在罐体61上，对罐体61进行保护，储水高度低于活动门64的下框高度，从而防止水浸泡橡胶圈，影响使用寿命。

随着打钻工作的进行，孔口多通单元3与煤壁1的距离有可能增大导致煤壁密封胶囊4无法有效实现密封，而钻机2固定后不方便移动，本实施例中在钻机2的端部固定设置有一支撑支架8，通过所述支撑支架8与孔口多通单元3固定并驱动孔口多通单元3沿轴向运动改变与煤壁1之间的距离。具体的，参考图9，所述支撑支架8包括固定于钻机2端部的立板81、垂直于立板81的多级油缸82、与多级油缸82的外腔铰接配合的撑杆83，所述撑杆83的另一端铰接于立板81上并处于多级油缸82固定位置的下方；结合图5，所述孔口多通单元3的两侧分别固定设置有两个耳板36，立板81两侧分别设置有一个多级油缸82以及支撑多级油缸82的撑杆83，所述多级油缸82朝向煤壁1的端部与耳板36固定配合，通过多级油缸82的伸缩，带动孔口多通单元3沿轴向伸缩，从而调整孔口多通单元3与煤壁1的间距，确保煤壁密封胶囊4的密封效果。所述立板81的上部具有半圆形的槽口84，钻杆穿过槽口84与孔口多通单元3配合，所述多级油缸82的固定端与立板81铰接固定，所述撑杆83的长度可调，从而能够从而调整撑杆83的长度微调孔口多通单元3的位置，确保钻杆21不会与孔口多通单元3的结构发生干涉。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种防喷装置用钻杆密封单元，应用于钻机，钻机的钻杆作用于煤壁，钻机上设置有与煤壁配合的孔口多通单元，其特征在于：钻杆密封单元包括腔体和设置于腔体内部的环形囊袋，所述腔体包括环形护板、以及固定于环形护板两端的基板和固定板，所述固定板与孔口多通单元背向煤壁一侧固定连接，钻杆沿轴向穿过环形囊袋作用于煤壁；所述环形囊袋能够膨胀与钻杆沿周向配合。

2.根据权利要求1所述的一种防喷装置用钻杆密封单元，其特征在于：所述环形囊袋与环形护板的内壁配合，环形护板的表面设置有与环形囊袋固定连接的进水接头，所述进水接头与高压水源连通。

3.根据权利要求1所述的一种防喷装置用钻杆密封单元，其特征在于：所述环形护板外侧沿周向设置有多个与固定板固定连接的加强板。

4.根据权利要求3所述的一种防喷装置用钻杆密封单元，其特征在于：所述固定板与环形护板焊接固定或一体成型得到，所述加强板分别与环形护板焊接固定或一体成型。

5.根据权利要求4所述的一种防喷装置用钻杆密封单元，其特征在于：所述固定板通过螺栓与孔口多通单元可拆卸的连接。

6.根据权利要求1所述的一种防喷装置用钻杆密封单元，其特征在于：所述环形护板和基板之间还设置有压板，所述环形囊袋未膨胀时，所述环形囊袋沿轴向被限制在固定板和压板之间。

7.根据权利要求6所述的一种防喷装置用钻杆密封单元，其特征在于：所述环形护板朝向压板的一端具有连接板，所述连接板与环形护板的轴向垂直并向环形护板的外侧延伸，压板与连接板通过第一螺栓连接。

8.根据权利要求7所述的一种防喷装置用钻杆密封单元，其特征在于：所述基板通过第二螺栓与压板固定连接，所述第二螺栓的固定位置处于环形护板的内侧。

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