旋風式噴射鑽頭的製作方法

2023-10-25 02:54:52

專利名稱：旋風式噴射鑽頭的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於鑽頭領域，具體是涉及一種旋風式噴射鑽頭。
背景技術：
目前煤礦瓦斯災害治理以區域防治為主、局部措施為補充，區域瓦斯參數的快速測定技術成為急需解決的問題，因而深孔取樣是需要解決的首要問題。現有深層瓦斯的取樣方式主要有:巖心管取樣、螺旋鑽進孔口接煤粉、壓風引射取樣等，這些取樣方法在取樣過程中其取樣時間普遍在30分鐘左右，而且取樣深度在30米左右。其主要原因在於鑽頭，使用這種普通鑽頭存在取樣速度慢和取樣深度淺，造成實際取樣工作中取樣時間長和不能定點取樣的問題，嚴重阻礙了煤層開採的生產效力，制約著生產力的發展；針對上述不足，需要研發一種新的深孔瓦斯取樣鑽頭，使其能夠快速、準確的進行取樣，且能夠節省取樣時間、提高取樣深度、提高煤礦取樣工作效率和安全性，降低瓦斯災害事故。
發明內容有鑑於此，本實用新型的目的在於提供一種旋風式噴射鑽頭，該鑽頭通過噴射出旋轉的壓縮空氣使煤屑壓入取樣通道，達到快速、準確的進行取樣，且能夠節省取樣時間、提高取樣深度、提高煤礦取樣工作效率和安全性，降低瓦斯災害事故。為達到上述目的，本實用新型旋風式噴射鑽頭包括設有空腔的鑽頭體，在所述鑽頭體端部中間設置有與該空腔連通的取樣口，所述鑽頭體端部設置有用於鑽進和取樣的切削刀頭，所述鑽頭體壁上靠近切削刀頭處設置有與空腔連通的旋流噴射孔，所述旋流噴射孔中心線與鑽頭體軸線在空間內相互交錯。進一步，所述旋流噴射孔中心線與鑽頭體鑽進方向形成5° 60°的夾角和切削刀頭切削麵形成30° 80°夾角。進一步，所述切削刀頭設置為3個或4個且均勻分布，所述旋流噴射孔中心線延長線穿過切削刀頭的側壁。進一步，所述切削刀頭的側壁設置為凹形曲面。進一步，所述鑽頭體內空腔處安裝有環形噴射器，環形噴射器與鑽頭體內壁之間形成環形內腔。進一步，所述環形噴射器包括依次螺紋連接的第一管體、中間管體和第二管體，所述第一管體端部設置有與取樣口連通的喇叭口形進料口，所述中間管體上與第一管體連接的端部處設置有與進料口連通的喇叭口形迴風腔，所述第二管體上設置有與喇叭口形迴風腔連通的出料口，所述第一管體上設置有連通環形內腔和迴風腔的迴風噴射孔。進一步，所述第一管體端部外壁與鑽頭體螺紋密封連接，所述第二管體末端設置有密封槽和設在該密封槽內的密封圈。本發明的有益效果在於:[0013]1.本實用新型旋風式噴射鑽頭通過設置有旋流噴射孔，該旋流噴射孔噴射出旋轉的壓縮空氣使煤屑壓入取樣口，達到快速、準確的進行取樣，且能夠節省取樣時間、提高取樣深度、提高煤礦取樣工作效率和安全性，降低瓦斯災害事故；2.本實用新型旋風式噴射鑽頭通過設置有環形噴射器，通過該環形噴射器在取樣時產生抽吸效果，可以提高取樣速度；3.本實用新型旋風式噴射鑽頭通過設置旋流噴射孔和環形噴射器後，該鑽頭取樣深度可以達到100米以上，取樣速度能夠提高到500g/min，取樣時間減少到2分鐘左右。

圖1為本實用新型旋風式噴射鑽頭的剖視圖；圖2為本實用新型旋風式噴射鑽頭中環形噴射器的剖視圖。附圖標記:1_鑽頭體；2_切削刀頭；3_環形噴射器；4_旋流噴射孔；5_取樣口 ；6-環形空腔；7_迴風噴射孔；8_第一管段；9_中間管段；10-第二管段；11-進料口； 12-出料口； 13-迴風腔；14-密封圈。
具體實施方式
下面將結合附圖，對本實用新型的優選實施例進行詳細的描述。如圖1所示為本實用新型旋風式噴射鑽頭的剖視圖，本實用新型旋風式噴射鑽頭包括設有空腔的鑽頭體1，在所述鑽頭體I端部中間設置有與該空腔連通的取樣口 5，所述鑽頭體I端部設置有用於鑽進和取樣的切削刀頭2，所述鑽頭體I壁上靠近切削刀頭2處設置有與空腔連通的旋流噴射孔4，所述旋流噴射孔4中心線與鑽頭體I軸線在空間內相互交錯，本實施例旋風式噴射鑽頭是通過配合雙壁鑽杆和鑽機等設備使用。正常鑽進時，鑽機帶動旋風式噴射鑽頭向前鑽進，切削刀頭2破碎煤巖，旋流噴射孔4和取樣口 5同時噴射壓縮空氣進行鑽進排渣，實現鑽孔，其中旋流噴射孔4噴射出壓縮空氣是旋轉狀態。取樣時，旋流噴射孔4繼續噴射出旋轉的壓縮空氣，取樣口 5停止噴射壓縮空氣而採用抽氣狀態，通過切削刀頭2破碎下的煤屑在旋流噴射孔4噴出壓縮空氣的旋流作用和取樣口 5的抽吸作用下被壓入取樣口 5內，並通過雙壁鑽杆快速輸送至孔口。進一步,所述旋流噴射孔中心線4與鑽頭體I鑽進方向形成5° 60°的夾角和切削刀頭2切削麵形成30° 80°夾角。進一步，所述切削刀頭2設置為3個或4個且均勻分布，所述旋流噴射孔4中心線延長線穿過切削刀頭2的側壁，所述切削刀頭2的側壁表面設置為凹形曲面，本實施例優選的所述旋流噴射孔4設置為3個或4個，通過旋流噴射孔4噴射出旋轉的的壓縮空氣在切削刀頭2的側壁的作用下，旋轉的範圍更大，將更多的煤屑壓入至取樣口 5。進一步，所述鑽頭體I內空腔處安裝有環形噴射器3，環形噴射器3與鑽頭體I內壁之間形成環形內腔6，壓縮空氣通過環形內腔6後由旋流噴射孔4噴射出，通過設有環形噴射器3，被壓入取樣口 5的煤屑被吸入環形噴射器3通道內，本實施例中環形噴射器3在取樣時可以產生較好抽吸效果，提高取樣速度，且通過旋流噴射孔4和環形噴射器3的組合可以實現雙壁鑽杆內氣流控制和固氣比控制，實現煤層快速取樣的目的，相比較現有的巖心管取樣、螺旋鑽進孔口接煤粉、常規的壓風引射取樣等，該結構簡單且取樣工藝簡單。如圖2所示為本實用新型旋風式噴射鑽頭中環形噴射器的剖視圖，所述環形噴射器3包括依次螺紋連接的第一管體8、中間管體9和第二管體10，所述第一管體8端部設置有與取樣口 5連通的喇叭口形進料口 11，所述中間管體9上與第一管體8連接的端部處設置有與進料口 11連通的喇叭口形迴風腔13，所述第二管體10上設置有與喇叭口形迴風腔13連通的出料口 12，所述第一管體8壁上設置有連通環形內腔6和迴風腔13的迴風噴射孔7，優選的迴風噴射孔7均布設置在第一管體8壁上，所述第一管體8端部外壁與鑽頭體I螺紋密封連接，所述第二管體末端設置有密封槽和設在該密封槽內的密封圈14，在取料時，壓縮空氣一部分通過環形內腔6後由旋流噴射孔4噴射出，另一部分通過迴風噴射孔7進入喇叭口形迴風腔12，在壓縮空氣和喇叭口形迴風腔13作用下，使環形噴射器3進料口
11產生抽吸效果，從而使煤粉通過出料口 12進入雙壁鑽杆內管，並輸送至孔口，實現快速取樣，本實施例可以通過環形噴射器3的迴風噴射孔7調節合理固氣比。最後說明的是，以上優選實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，儘管通過上述優選實施例已經對本實用新型進行了詳細的描述，但本領域技術人員應當理解，可以在形式上和細節上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本實用新型權利要求書所限定的範圍。
權利要求1.一種旋風式噴射鑽頭，包括設有空腔的鑽頭體，在所述鑽頭體端部中間設置有與該空腔連通的取樣口，所述鑽頭體端部設置有用於鑽進和取樣的切削刀頭，其特徵在於:所述鑽頭體壁上靠近切削刀頭處設置有與空腔連通的旋流噴射孔，所述旋流噴射孔中心線與鑽頭體軸線在空間內相互交錯。
2.如權利要求1所述的旋風式噴射鑽頭，其特徵在於:所述旋流噴射孔中心線與鑽頭體鑽進方向形成5° 60°的夾角和切削刀頭切削麵形成30° 80°夾角。
3.如權利要求1或2所述的旋風式噴射鑽頭，其特徵在於:所述切削刀頭設置為3個或4個且均勻分布，所述旋流噴射孔中心線延長線穿過切削刀頭的側壁。
4.如權利要求3所述的旋風式噴射鑽頭，其特徵在於:所述切削刀頭的側壁設置為凹形曲面。
5.如權利要求1、2或4任一項所述的旋風式噴射鑽頭，其特徵在於:所述鑽頭體內空腔處安裝有環形噴射器。
6.如權利要求5所述的旋風式噴射鑽頭，其特徵在於:所述環形噴射器包括依次螺紋連接的第一管體、中間管體和第二管體，所述第一管體端部設置有與取樣口連通的喇叭口形進料口，所述中間管體上與第一管體連接的端部處設置有與進料口連通的喇叭口形迴風腔，所述第二管體上設置有與喇叭口形迴風腔連通的出料口，所述第一管體上設置有連通環形內腔和迴風腔的迴風噴射孔。
7.如權利要求6所述的旋風式噴射鑽頭，其特徵在於:所述第一管體端部外壁與鑽頭體螺紋密封連接，所述第二管體末端設置有密封槽和設在該密封槽內的密封圈。
專利摘要本實用新型公開一種旋風式噴射鑽頭，該鑽頭包括設有空腔的鑽頭體，在所述鑽頭體端部中間設置有與該空腔連通的取樣口，所述鑽頭體端部設置有用於鑽進和取樣的切削刀頭，所述鑽頭體壁上靠近切削刀頭處設置有與空腔連通的旋流噴射孔，所述旋流噴射孔中心線與鑽頭體軸線在空間內相互交錯，本實用新型旋風式噴射鑽頭通過噴射出旋轉的壓縮空氣使煤屑壓入取樣通道，達到快速、準確的進行取樣，且能夠節省取樣時間，取樣時間減少到2～5分鐘左右，提高取樣深度達到100米以上、提高煤礦取樣工作效率和安全性，降低瓦斯災害事故。
文檔編號E21B10/00GK203050511SQ20132005500
公開日2013年7月10日 申請日期2013年1月31日 優先權日2013年1月31日
發明者胡千庭, 文光才, 隆清明, 王藝樹, 康建寧, 鄒銀輝, 韓承強, 李秋林, 李建功, 雷紅豔, 呂貴春, 劉勝, 牟景珊 申請人:中煤科工集團重慶研究院