CN214424434U - 一种传输大电流的同轴式推进杆 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种传输大电流的同轴式推进杆，包括圆筒状的钻杆体、以及同轴设置在钻杆体内的内导体和绝缘层；内导体和钻杆体的两端均为内外螺纹可连接结构；绝缘层套装在内导体上，内导体可在绝缘层内滑动；绝缘层包括绝缘管、以及设置在绝缘管两端的绝缘体公头和绝缘体母头；绝缘管与钻杆体之间保持间隔，绝缘体公头和绝缘体母头的外壁均与钻杆体的内壁抵接，绝缘体公头和绝缘体母头在其延伸方向上均设有过水孔，过水孔与绝缘管和钻杆体之间的空间形成过水通道。本申请的推进杆能在煤层钻孔中实现脉冲大电流的传输，且传输距离远，使得该推进杆能够直接采用电能驱动金属丝电爆炸产生冲击波进行煤层增透作业，该推进杆结构简单，应用场景广泛。

Description

一种传输大电流的同轴式推进杆

技术领域

本申请属于煤炭开发技术领域，具体涉及一种传输大电流的同轴式推进杆。

背景技术

煤矿瓦斯治理需要不断提高储层的渗透性，以深孔预裂松动爆破和二氧化碳压裂为代表的动力学措施因单次释放能量巨大，易引起钻孔、巷道的安全问题。近年来，以液电效应、金属丝电爆炸、以及金属丝电爆炸驱动含能混合物为代表的冲击波产生技术，在煤层增透作业中需要给钻孔注水，而松软、构造煤层不仅难以成孔，而且注水会引起塌孔。针对钻孔和增透作业中不宜注水的煤层，宜采用无需向煤层直接注水且能产生冲击波的作业设备，而这样的作业设备，其需要采用一种与煤层钻孔相适应且能够传输脉冲大电流的推进杆。

专利“一种大电流传输同轴线式钻杆”(公开号为CN208473723U)公开了以“大电流无感接触器”实现大电流的传输，能够满足无需向煤层直接注水且能产生冲击波的目的。该专利以强力弹簧减小连接器与两根钻杆之间的接触电阻，以中心的软连线实现无感。但是由于两根钻杆连接采用了插接的方式，受接触电阻的影响，通流能力仅为10kA左右，钻杆的特征阻抗小于40欧姆。因此该专利涉及的钻杆传输电流小，传输距离短，不能直接采用电能驱动金属丝电爆炸产生冲击波进行煤层增透作业，仅此使用场景受限。

实用新型内容

本申请实施例通过提供一种传输大电流的同轴式推进杆，解决了现有技术中钻杆传输电流小和传输距离短的问题。该推进杆能够直接采用电能驱动金属丝电爆炸产生冲击波进行煤层增透作业，该推进杆结构简单，应用场景广泛。

本实用新型实施例提供了一种传输大电流的同轴式推进杆，包括圆筒状的钻杆体、以及同轴设置在所述钻杆体内的内导体和绝缘层；

所述内导体和所述钻杆体的两端均为内外螺纹可连接结构；所述绝缘层套装在所述内导体上，所述内导体可在所述绝缘层内滑动；

所述绝缘层包括绝缘管、以及设置在所述绝缘管两端的绝缘体公头和绝缘体母头；所述绝缘管与所述钻杆体之间保持间隔，所述绝缘体公头和所述绝缘体母头的外壁均与所述钻杆体的内壁抵接，所述绝缘体公头和所述绝缘体母头在其延伸方向上均设有过水孔，所述过水孔与所述绝缘管和所述钻杆体之间的空间形成过水通道。

进一步地，所述绝缘体母头远离所述绝缘管的端部依次设有绝缘体公头对接腔、防松箍安装腔、以及内导体安装腔；

所述内导体位于所述防松箍安装腔的部分处设置有第一环形凹槽，所述第一环形凹槽内安装有防松箍，所述防松箍的外壁与所述防松箍安装腔的内壁抵接。

进一步地，所述绝缘体公头的外壁设有第二环形凹槽，所述第二环形凹槽内安装有密封圈。

进一步地，所述过水孔的数量为多个，所述过水孔的截面为腰型。

进一步地，所述钻杆体的长度为1.5m或3m，所述钻杆体的半径为73mm或89mm。

进一步地，所述内导体为H62黄铜材料的内导体。

本实用新型实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本实用新型实施例提供了一种传输大电流的同轴式推进杆，该推进杆在使用时，两根推进杆的内导体通过端部的内外螺纹结构连接，进而减小了两根推进杆内导体间的接触电阻，提高了内导体之间的连接可靠性，并大幅提高传输电流通流能力，因此本实用新型的推进杆能够在煤层钻孔中实现脉冲大电流的传输，且传输距离远，使得该推进杆能够直接采用电能驱动金属丝电爆炸产生冲击波进行煤层增透作业，本实用新型可应用于无需向钻孔直接注水且能产生冲击波的作业设备中，且结构简单，易于实现，应用场景广泛。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的传输大电流的同轴式推进杆的结构示意图。

图2为本实用新型实施例提供的内导体移出绝缘层的状态示意图。

图3为本实用新型实施例提供的两个传输大电流的同轴式推进杆连接处的结构示意图。

图标：1-钻杆体；2-内导体；21-防松箍；3-绝缘层；31-绝缘管；32-绝缘体公头；33-绝缘体母头；34-过水孔；35-密封圈。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中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的一部分实施例，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做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。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“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实用新型实施例和简化描述，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实用新型的限制。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。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。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实用新型实施例中的具体含义。

如图1至图3所示，本实用新型实施例提供的传输大电流的同轴式推进杆，包括圆筒状的钻杆体1、以及同轴设置在钻杆体1内的内导体2和绝缘层3。

内导体2和钻杆体1的两端均为内外螺纹可连接结构；绝缘层3套装在内导体2上，内导体2可在绝缘层3内滑动。

绝缘层3包括绝缘管31、以及设置在绝缘管31两端的绝缘体公头32和绝缘体母头33；绝缘管31与钻杆体1之间保持间隔，绝缘体公头32和绝缘体母头33的外壁均与钻杆体1的内壁抵接，绝缘体公头32和绝缘体母头33在其延伸方向上均设有过水孔34，过水孔34与绝缘管31和钻杆体1之间的空间形成过水通道。

需要说明的是，钻杆体1采用煤矿钻孔用中心通缆式钻杆的钻杆体1，钻杆体1内部形成的过水通道能够使水流过，从而该推进杆能够将水输送使能量转换器产生冲击波。

两个相邻的绝缘层3能够通过其端部的绝缘体公头32和绝缘体母头33进行连接，同时内导体2和钻杆体1的两端均为内外螺纹可连接结构，这样就能将两个或多个推进杆连接成一体，从而延长推进杆的长度，方便在钻孔中应用。

内导体2主要起到大电流的传导作用，以提高推进杆的传输电流和传输距离。绝缘层3采用绝缘材料制成，绝缘体公头32和绝缘体母头33能够将内导体2稳定地支撑于钻杆体1内，保持钻杆体1与内导体2同轴，实现水的流通。

本实施例中，绝缘体母头33远离绝缘管31的端部依次设有绝缘体公头对接腔、防松箍安装腔、以及内导体安装腔。

内导体2位于防松箍安装腔的部分处设置有第一环形凹槽，第一环形凹槽内安装有防松箍21，防松箍21的外壁与防松箍安装腔的内壁抵接。

需要说明的是，绝缘体公头32插入绝缘体母头33的绝缘体公头对接腔后，便可将两个推进杆的绝缘层3进行连接。

防松箍21卡接在绝缘体母头33的防松箍安装腔内，从而能够使内导体2只能单向地从绝缘层3滑动移出，内导体2移出后便可与相邻推进杆的内导体2进行连接。

本实施例中绝缘体公头32和绝缘体母头33卡接于钻杆体1内壁设置的台阶上，如图1所示，从而使绝缘层3和内导体2能够共同向绝缘体母头33的一侧滑动并从钻杆体1内移出。本实施例中，推进杆的绝缘体母头33、钻杆体1的内螺纹段和内导体2的内螺纹段均设置在同侧。

本实施例中，绝缘体公头32的外壁设有第二环形凹槽，第二环形凹槽内安装有密封圈35。

需要说明的是，绝缘体公头32插入绝缘体母头33的绝缘体公头对接腔后，密封圈35能够密封过水通道内的水，防止水与内导体2接触，进而使得该过水通道不会漏电。

本实施例中，过水孔34的数量为多个，过水孔34的截面为腰型。

需要说明的是，多个截面为腰型的过水孔34使过水通道具有更好的水的流通能力。

本实施例中，钻杆体1的长度为1.5m或3m，钻杆体1的半径为73mm或89mm。

需要说明的是，钻杆体1的结构设置能够满足常规的煤层增透作业的需求。

本实施例中，内导体2为H62黄铜材料的内导体。

需要说明的是，H62黄铜材料能够提高内导体2的导电性能。内导体2的截面为圆形，整体呈长的柱状，内导体2的直径和绝缘管31的厚度可根据所要求的工作电压和特征阻抗进一步确定。

两个推进杆的连接过程如下：如图2所示，先将其中一根推进杆的内导体2向绝缘体母头33的一侧拉出一段距离，再用扳手将内导体2的内螺纹与另一根推进杆的内导体2的外螺纹进行连接，并使连接处达到所要求的力矩。然后利用两个钻杆体1端部的内外螺纹结构进行连接；两个钻杆体1连接过程中，钻杆体1内壁的台阶推动绝缘体公头32运动，使绝缘体公头32嵌套于另一个推进杆的绝缘体母头33中，绝缘体公头32上的密封圈35实现内导体2与过水通道中水介质的隔离、以及内导体2与钻杆体1之间的绝缘。两个钻杆体1连接过程中，内导体2、绝缘层3和钻杆体1可以相对滑动，因此不影响内导体2的连接，连接好的两根推进杆的连接处结构如图3所示。采用本实用新型的推进杆能够实现钻杆通流能力大于100kA和特征阻抗小于20欧姆的目的。

本实用新型的推进杆的特征阻抗可以按内导体2的外径与绝缘层3的外径以同轴线特征阻抗公式进行计算。本实施例中，绝缘介质的介电常数取为2.5，内导体2外径d为16mm，绝缘层3外径D取为32mm，因此特征阻抗Z0＝38×logD/d＝11.5Ω。本实用新型采用单向滑动式内导体2，两根推进杆连接时，内导体2通过螺纹连接，本实施例中内导体2采用M12螺纹连接，拧紧力矩可达35N·m，因此连接强度大，接触可靠，接触电阻小，使得内导体2可以传导的电流幅值大幅提升到100kA以上。

本说明书中的各个实施方式采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式的不同之处。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (6)

1.一种传输大电流的同轴式推进杆，其特征在于：包括圆筒状的钻杆体(1)、以及同轴设置在所述钻杆体(1)内的内导体(2)和绝缘层(3)；

所述内导体(2)和所述钻杆体(1)的两端均为内外螺纹可连接结构；所述绝缘层(3)套装在所述内导体(2)上，所述内导体(2)可在所述绝缘层(3)内滑动；

所述绝缘层(3)包括绝缘管(31)、以及分别设置在所述绝缘管(31)两端的绝缘体公头(32)和绝缘体母头(33)；所述绝缘管(31)与所述钻杆体(1)之间保持间隔，所述绝缘体公头(32)和所述绝缘体母头(33)的外壁均与所述钻杆体(1)的内壁抵接，所述绝缘体公头(32)和所述绝缘体母头(33)在其延伸方向上均设有过水孔(34)，所述过水孔(34)与所述绝缘管(31)和所述钻杆体(1)之间的空间形成过水通道。

2.根据权利要求1所述的传输大电流的同轴式推进杆，其特征在于：所述绝缘体母头(33)远离所述绝缘管(31)的端部依次设有绝缘体公头对接腔、防松箍安装腔、以及内导体安装腔；

所述内导体(2)位于所述防松箍安装腔处的部分设置有第一环形凹槽，所述第一环形凹槽内安装有防松箍(21)，所述防松箍(21)的外壁与所述防松箍安装腔的内壁抵接。

3.根据权利要求2所述的传输大电流的同轴式推进杆，其特征在于：所述绝缘体公头(32)的外壁设有第二环形凹槽，所述第二环形凹槽内安装有密封圈(35)。

4.根据权利要求1所述的传输大电流的同轴式推进杆，其特征在于：所述过水孔(34)的数量为多个，所述过水孔(34)的截面为腰型。

5.根据权利要求1所述的传输大电流的同轴式推进杆，其特征在于：所述钻杆体(1)的长度为1.5m或3m，所述钻杆体(1)的半径为73mm或89mm。

6.根据权利要求1所述的传输大电流的同轴式推进杆，其特征在于：所述内导体(2)为H62黄铜材料的内导体。

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