CN220185893U - 一种用于煤矿瓦斯取样的单向密封球阀结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于煤矿瓦斯取样的单向密封球阀结构，该单向密封球阀结构外部设有扶正器、拨环和取样钻头，内部设有岩心管、花键管、工作球、管靴、传动杆、拨杆和复位簧；传动杆穿过花键管通孔固定在工作球轴向顶部，能够带动工作球轴向旋转，取样完成之后，上提钻具时，该单向密封球阀机构经过拨环时，拨杆在拨环内凸起的台阶作用下，带动传动杆逆时针转动直到90°方能经过拨环内台阶，此时工作球在传动杆作用下刚好翻转90度关闭密封，拨杆越过拨环，便在拨环与传动杆间隙复位簧的作用下回到初始位置；相比传统的密封球阀，本发明单向密封球阀结构采用双层管结构，有效增大了取样直径；能够自动实现球阀机构的关闭密封，传动效果好。

Description

一种用于煤矿瓦斯取样的单向密封球阀结构

技术领域

本实用新型属于煤矿瓦斯取样装置技术领域，具体涉及一种用于煤矿瓦斯取样的单向密封球阀结构。

背景技术

在煤层气开发中，煤层气的含量测定是非常重要的环节。煤层瓦斯含量是煤层瓦斯主要参数之一，是矿井进行瓦斯涌出量预测和煤与瓦斯突出预测的重要基础参数，所以煤层瓦斯含量的准确测定是治理煤矿瓦斯事故的基础。

目前，常采用的方法是通过在煤层中进行钻取，将煤层样品带回地面，进行气体含量测定。为了确保气体样品的准确性，必须保证瓦斯取样装置的密闭性。现有技术中存在的煤层瓦斯取样装置的球阀结构复杂且零部件容易发生变形导致球阀关闭失败的问题，需要改进。

实用新型内容

本实用新型提供一种用于煤矿瓦斯取样的单向密封球阀结构，用于克服现有技术中存在的现有球阀结构复杂，且零部件容易发生变形，导致球阀关闭失败的问题，本发明的单向密封球阀结构通过提钻时拨环与拨杆之间的配合来关闭球阀，结构简单，球阀的关闭成功率高。

为解决上述问题，本实用新型提供的技术方案如下：

本实用新型实施例提供一种用于煤矿瓦斯取样的单向密封球阀结构，其包括外层管道和位于外层管道内侧的内部结构，所述外层管道包括依次连接的扶正器、拨环和取样钻头；所述内部结构包括依次通过螺纹相连的岩心管、花键管和管靴，所述花键管内侧设置有工作球，所述工作球两侧对称设置有密封圈，所述管靴与工作球取样轴上的工作球通孔内径相等。

所述单向密封球阀结构还包括传动杆和拨杆，所述传动杆外形下部为四方柱体，其外形上部为扇形柱体；所述工作球顶部外壁上沿其球体轴向上开设有四方孔，所述花键管顶部设置有花键管顶部通孔，所述传动杆穿过花键管顶部通孔固定在所述工作球顶部四方孔中，所述传动杆用于带动工作球轴向旋转。

所述传动杆顶部开设有大于90°缺口，所述拨杆套设在所述传动杆外围，所述拨杆上设有拨叉，所述拨叉与所述传动杆的缺口相配合，所述拨叉与传动杆之间设有复位簧，所述拨叉在弹簧力的作用下紧贴着所述传动杆一侧边上，所述拨杆厚度小于所述传动杆厚度，以确保拨杆在工作球轴向能够自由转动，所述拨杆)短边直径为所述拨环两个棱形台阶之间的宽度，且所述拨杆和传动杆通过压盖和沉头螺钉固定在工作球顶部的四方孔中，用于对所述拨杆、所述传动杆和所述工作球进行轴向限位。

根据本实用新型一可选实施例，所述扶正器与所述取样钻头通过螺纹相连。

根据本实用新型一可选实施例，所述拨环外形为环状，其内壁圆周阵列设置有6个棱形内台阶。

根据本实用新型一可选实施例，所述花键管外形为圆管状，侧面中间沿径向贯通切除，中间顶部设有所述花键管顶部通孔，中间底部设有螺纹孔，且所述花键管左右两侧顶部和底部各设有与所述拨环内对应的台阶相配合的花键管外台阶。

根据本实用新型一可选实施例，所述工作球在取样轴向设有工作球通孔，工作球底部轴向位置设有销钉孔，沉头螺钉依次穿设于花键管底部螺纹孔和工作球底部销钉孔中，用于对工作球进行轴向限位。

根据本实用新型一可选实施例，所述密封圈与所述工作球接触面为锥形结构，所述密封圈另一侧设有密封圈支座，所述密封圈支座通过螺纹安装在花键管内部。

有益效果：本实用新型实施例提供一种用于煤矿瓦斯取样的单向密封球阀结构，该单向密封球阀结构外部有：扶正器、拨环和取样钻头，内部包括：岩心管、花键管、工作球、管靴、拨杆、传动杆和复位簧。岩心管、花键管、管靴依次通过螺纹连接，工作球安装在花键管内侧，传动杆穿过花键管通孔固定在工作球轴向顶部，能够带动工作球轴向旋转；拨杆套设在传动杆外围，设有拨叉，拨杆与传动杆间隙处设有复位簧，拨杆的拨叉一侧与传动杆上部缺口一侧接触，另一侧与复位簧相接触，拨环内侧阵列有6个内台阶，任意两个内台阶之间距离为拨环短边的直径宽度，安装时，拨杆长边在单向密封球阀结构的径向安装且弹簧位于左侧，下放钻具时，拨杆压缩弹簧通过拨环；上提钻具时，拨杆带动传动杆转动，进而带动球阀翻转90°，关闭密封，拨杆越过拨环，在拨环与传动杆间隙张簧的作用下回到初始位置，相比传统的密封球阀结构简单，传动效果好。因此本发明中的单向密封球阀结构采用双层管结构，有效增大了取样直径；采用拨轮驱动球阀关闭结构，取样结束，打捞钻具时能够自动实现球阀机构的关闭密封，有效提高了球阀结构的关闭和密封可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是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为本申请实施例提供的一种用于煤矿瓦斯取样的单向密封球阀结构的剖面示意图。

图2为本申请实施例提供的一种用于煤矿瓦斯取样的单向密封球阀结构另一方向剖面示意图。

图3为本申请实施例提供的一种拨环结构示意图。

图4为本申请实施例提供的一种花键管结构示意图。

图5为本申请实施例提供的一种工作球结构示意图。

图6为本申请实施例提供的一种传动杆结构示意图。

图7为本申请实施例提供的一种拨杆结构示意图。

图8为本申请实施例提供的一种拨杆与传动杆配合示意图。

图9为本申请实施例提供的一种球阀关闭状态时内部结构示意图。

图10为本申请实施例提供的一种工作球密封结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域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，都属于本申请保护的范围。

如图1和图2所示，本实用新型实施例提供了一种用于煤矿瓦斯取样的单向密封球阀结构。该单向密封球阀结构包括外层管道和位于外层管道内侧的内部结构，外层管道包括依次连接的扶正器2、拨环3和取样钻头12。扶正器2与取样钻头12通过螺纹相连，且拨环3承靠在扶正器2左侧与大外管(图中未画出)之间的凹槽内。内部结构包括依次通过螺纹相连的岩心管1、花键管10和管靴11，花键管10内侧设置有工作球9，工作球9两侧对称设置有密封圈5。本实施例中的工作球9与岩心管1之间均设置有密封圈5，工作球9与管靴11之间也设置有密封圈5，密封圈5与工作球9直接接触，密封圈5另一侧设有密封圈支座4，密封圈5与工作球9接触面为密封接触，管靴11与工作球9取样轴上工作球通孔18内径相等。

如图3、图4和图5所示，拨环3外形为环状，内壁圆周阵列设置有6个棱形内台阶14。花键管10外形为圆管状，侧面中间沿径向贯通切除，中间顶部设有花键管顶部通孔16，中间底部设有螺纹孔17，花键管10左右两侧顶部和底部外侧各设有与拨环内台阶14相配合的外台阶15，减小在下放和上提钻具时单向密封球阀结构被卡的风险，起到扶正和定位的作用。工作球9在取样轴向设有工作球通孔18，且工作球9顶部外壁上沿球体轴向开设有四方孔19，工作球9底部轴向位置设有销钉孔20，沉头螺钉依次穿设于花键管底部螺纹孔17和工作球9底部销钉孔20中，用于对工作球9进行轴向限位。

如图6、图7、图8和图9所示，单向密封球阀结构还包括传动杆7和拨杆6，传动杆7的外形下部为四方柱体，其外形上部为扇形柱体。传动杆7穿过花键管顶部通孔16固定在工作球顶部四方孔19中，传动杆7用于带动工作球9轴向旋转。传动杆7顶部开设有大于90°缺口21，拨杆6套设在传动杆7外围，且拨杆6内部设有一拨叉22与传动杆7的缺口21相配合，拨叉22与传动杆7之间设有复位簧13(图中未画出其具体结构)，拨叉22在弹簧力的作用下紧贴着传动杆7一侧边，弹簧对拨杆6有推力，以确保拨杆6始终紧贴传动杆7台阶一侧；拨杆6厚度小于传动杆7厚度，以确保拨杆在工作球9轴向能够自由转动；拨杆6短边直径刚好为拨环3两个棱形台阶之间的宽度，拨杆6和传动杆7通过压盖8和沉头螺钉固定在工作球顶部轴向的四方孔19，对拨杆6、传动杆7和工作球9进行轴向限位。

如图10所示，密封圈5与工作球9接触面为锥形，密封圈5与工作球9始终处于相切状态，密封圈5另一侧设有密封圈支座4，密封圈支座4通过螺纹安装在花键管10内部，可以调节密封圈5与工作球9配合的紧密程度。

该用于获取煤层样品的单向密封球阀结构的工作原理是：当采用本实用新型上述单向密封球阀结构进行取样作业时，将取样钻具用单向密封球阀装置外部扶正器2与取样钻具大外管(图中未示出)相连，内部花键管10与岩心管1(图1和图2已画出)连接在一起。安装时，拨杆6的长边23在取样径向安装且复位簧13位于左侧，在取样钻具下放时，花键管10外台阶15与拨环3内台阶14先接触配合，对单向密封球阀结构起到扶正的作用，随后，由于偏心设置，拨环3内台阶14自动拨动拨杆6长边23并压缩复位簧13，拨杆6由切向位置转到轴向位置并通过拨环3，通过拨环3之后，在弹簧力作用下，拨杆6回到初始安装位置；上提钻具时，由于偏心设置，拨杆6在拨环3内台阶14作用下推动传动杆7转动，传动杆7与工作球9轴向角度相对固定，工作球9在传动杆7作用下转动相同角度，因此工作球相对安装位置刚好旋转90°，在密封圈的配合下，实现密封。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内；本领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本实用新型的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (6)

1.一种用于煤矿瓦斯取样的单向密封球阀结构，其特征在于，包括外层管道和位于外层管道内侧的内部结构，所述外层管道包括依次连接的扶正器(2)、拨环(3)和取样钻头(12)；所述内部结构包括依次通过螺纹相连的岩心管(1)、花键管(10)和管靴(11)，所述花键管(10)内侧设置有工作球(9)，所述工作球(9)两侧对称设置有密封圈(5)，所述管靴(11)与工作球(9)取样轴上的工作球通孔(18)内径相等；

所述单向密封球阀结构还包括传动杆(7)和拨杆(6)，所述传动杆(7)外形下部为四方柱体，其外形上部为扇形柱体；所述工作球(9)顶部外壁上沿其球体轴向上开设有四方孔(19)，所述花键管(10)顶部设置有花键管顶部通孔(16)，所述传动杆(7)穿过花键管顶部通孔(16)固定在所述工作球(9)顶部四方孔(19)中，所述传动杆(7)用于带动工作球(9)轴向旋转；

所述传动杆(7)顶部开设有大于90°缺口(21)，所述拨杆(6)套设在所述传动杆(7)外围，所述拨杆(6)上设有拨叉(22)，所述拨叉(22)与所述传动杆(7)的缺口(21)相配合，所述拨叉(22)与传动杆(7)之间设有复位簧(13)，所述拨叉(22)在弹簧力的作用下紧贴着所述传动杆(7)一侧边上，所述拨杆(6)厚度小于所述传动杆(7)厚度，以确保拨杆(6)在工作球(9)轴向能够自由转动，所述拨杆(6)短边直径为所述拨环(3)两个棱形台阶之间的宽度，且所述拨杆(6)和传动杆(7)通过压盖(8)和沉头螺钉固定在工作球(9)顶部的四方孔(19)中，用于对所述拨杆(6)、所述传动杆(7)和所述工作球(9)进行轴向限位。

2.根据权利要求1所述的用于煤矿瓦斯取样的单向密封球阀结构，其特征在于，所述扶正器(2)与所述取样钻头(12)通过螺纹相连。

3.根据权利要求1所述的用于煤矿瓦斯取样的单向密封球阀结构，其特征在于，所述拨环(3)外形为环状，其内壁圆周阵列设置有6个棱形内台阶(14)。

4.根据权利要求3所述的用于煤矿瓦斯取样的单向密封球阀结构，其特征在于，所述花键管(10)外形为圆管状，侧面中间沿径向贯通切除，中间顶部设有所述花键管顶部通孔(16)，中间底部设有螺纹孔(17)，且所述花键管(10)左右两侧顶部和底部各设有与所述拨环(3)内对应的台阶(14)相配合的花键管(10)外台阶(15)。

5.根据权利要求1所述的用于煤矿瓦斯取样的单向密封球阀结构，其特征在于，所述工作球(9)在取样轴向设有工作球通孔(18)，工作球底部轴向位置设有销钉孔(20)，沉头螺钉依次穿设于花键管底部螺纹孔(17)和工作球(9)底部销钉孔(20)中，用于对工作球(9)进行轴向限位。

6.根据权利要求1所述的用于煤矿瓦斯取样的单向密封球阀结构，其特征在于，所述密封圈(5)与所述工作球(9)接触面为锥形结构，所述密封圈(5)另一侧设有密封圈支座(4)，所述密封圈支座(4)通过螺纹安装在花键管(10)内部。