專利名稱：正壓噴射螺旋取樣鉆頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種取樣鉆頭，特別涉及一種用于深孔煤層的取樣鉆頭。
背景技術(shù)：
目前煤礦瓦斯災(zāi)害治理以區(qū)域防治為主、局部措施為補(bǔ)充，區(qū)域瓦斯參數(shù)的快速 測(cè)定技術(shù)成為急需解決的問(wèn)題，因而深孔取樣是需要解決的首要問(wèn)題。目前深層瓦斯的取 樣方式主要有巖心管取樣、螺旋鉆進(jìn)孔口接煤粉、壓風(fēng)引射取樣等，這些取樣方法都存在 工藝復(fù)雜、取樣時(shí)間長(zhǎng)和不能定點(diǎn)取樣的問(wèn)題，嚴(yán)重阻礙了煤層開(kāi)采的生產(chǎn)效力，制約著生 產(chǎn)力的發(fā)展。針對(duì)上述不足，需要研發(fā)一種新的深孔瓦斯取樣鉆頭，使其能夠快速、準(zhǔn)確的進(jìn)行 取樣，而且工藝簡(jiǎn)單，操作方便。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種正壓噴射螺旋取樣鉆頭，配合雙壁鉆桿、鉆機(jī) 等實(shí)現(xiàn)深煤層的快速、準(zhǔn)確定位取樣；而且工藝簡(jiǎn)單，操作方便。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種正壓噴射螺旋取樣鉆頭，自前向 后依次包括取樣鉆頭、螺旋泵、噴射器和接頭外套筒；所述螺旋泵包括轉(zhuǎn)子和定子，轉(zhuǎn)子前 端與取樣鉆頭固定連接，定子前端設(shè)置有擴(kuò)孔鉆頭；所述螺旋泵的轉(zhuǎn)子和定子均與接頭外 套筒前端固定連接，噴射器設(shè)置在接頭外套筒內(nèi)，螺旋泵與噴射器的中心通孔相連通，噴射 器與接頭外套筒的管壁之間形成環(huán)形通道I，噴射器的中心通孔與環(huán)形通道I之間設(shè)置有 氣體噴射孔。進(jìn)一步，所述噴射器為環(huán)形噴嘴噴射器，環(huán)形噴嘴噴射器包括管體，管體的管壁上 設(shè)置有用于回風(fēng)的噴射孔；
進(jìn)一步，所述螺旋泵為自前向后螺距逐漸變大的變距螺旋泵； 進(jìn)一步，所述取樣鉆頭為兩葉合金鉆頭。本發(fā)明的有益效果是采用本發(fā)明的正壓噴射螺旋取樣鉆頭，配合雙壁鉆桿和鉆 機(jī)等設(shè)備使用，具體連接方式為將接頭外套筒的尾端與雙壁鉆桿連接，環(huán)形通道I與雙壁 鉆桿的環(huán)形氣道相連通，雙壁鉆桿的中心通孔與噴嘴噴射器的中心通孔相連通；通過(guò)對(duì)雙 壁鉆桿進(jìn)行進(jìn)風(fēng)控制煤粉的出口通道，取樣過(guò)程中，前端取樣鉆頭削落的煤粉通過(guò)螺旋泵 送入到噴射器的前端，在噴射器的回風(fēng)作用下，噴射器靠近前端鉆頭一側(cè)的空腔位置產(chǎn)生 負(fù)壓，利用負(fù)壓將前端空腔內(nèi)煤粉噴射進(jìn)入雙壁鉆桿的中心通道，煤粉被送入雙壁鉆桿的 內(nèi)管后，在回風(fēng)的作用下迅速被送出。采用正壓噴射螺旋取樣鉆頭的“螺旋泵一噴射器”想 配合的形式送料，能夠滿足煤層深部取樣要求；同時(shí)，螺旋泵和噴射器的有機(jī)組合，可以通 過(guò)控制螺旋泵的送料速度、噴射器的中心通孔的大小以及壓風(fēng)速度，實(shí)現(xiàn)小直徑鉆孔煤層 取樣風(fēng)流控制和鉆桿內(nèi)部合理固氣比的配合，使取樣過(guò)程連貫性好，方便快捷；而且，正常 鉆進(jìn)過(guò)程中根據(jù)需要，通過(guò)對(duì)雙壁鉆桿的進(jìn)風(fēng)控制，隨時(shí)進(jìn)行取樣，實(shí)現(xiàn)了任意定位和準(zhǔn)確定位；另外，采用該鉆頭在取樣過(guò)程中不需要封堵鉆孔口，大大簡(jiǎn)化了取樣工序。如圖說(shuō)明
下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)剖視圖； 圖2為本發(fā)明的環(huán)形噴嘴噴射器的結(jié)構(gòu)剖視圖。
具體實(shí)施例方式圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)剖視圖；圖2為本發(fā)明的環(huán)形噴嘴噴射器的結(jié)構(gòu)剖視圖。如 圖所示，一種正壓噴射螺旋取樣鉆頭，自前向后依次包括取樣鉆頭1、螺旋泵2、噴射器3和 接頭外套筒4 ；所述螺旋泵包括轉(zhuǎn)子21和定子22，轉(zhuǎn)子21前端與取樣鉆頭1固定連接，定 子22前端設(shè)置有擴(kuò)孔鉆頭22a ；螺旋泵的轉(zhuǎn)子21和定子22均與接頭外套筒4前端固定連 接，噴射器3設(shè)置在接頭外套筒4內(nèi)，螺旋泵2與噴射器的中心通孔相連通，噴射器與接頭 外套筒的管壁之間形成環(huán)形通道I 5，噴射器的中心通孔與環(huán)形通道I 5之間設(shè)置有氣體 噴射孔。采用本發(fā)明的正壓噴射螺旋取樣鉆頭進(jìn)行取樣的具體方法為配合雙壁鉆桿和鉆 機(jī)等設(shè)備使用，具體連接方式為將接頭外套筒4的尾端與雙壁鉆桿連接，環(huán)形通道I 5與 雙壁鉆桿的環(huán)形氣道相連通，雙壁鉆桿的中心通孔與噴嘴噴射器的中心通孔相連通；通過(guò) 對(duì)雙壁鉆桿進(jìn)行進(jìn)風(fēng)控制煤粉的出口通道。正常鉆進(jìn)時(shí)，鉆機(jī)帶動(dòng)正壓噴射螺旋取樣鉆頭向前鉆進(jìn)，壓風(fēng)雙壁鉆桿的中心通 道，然后經(jīng)過(guò)環(huán)形噴嘴噴射器的中心通孔，最后進(jìn)入螺旋泵后將取樣鉆頭切削的煤粉從鉆 桿與鉆孔壁環(huán)形空間內(nèi)吹出。取樣時(shí)，取樣鉆頭1對(duì)煤體進(jìn)行切削得到煤粉，鉆機(jī)帶動(dòng)正壓噴射螺旋取樣鉆頭 正常鉆進(jìn)，壓風(fēng)由雙壁鉆桿的環(huán)形通道進(jìn)入環(huán)形通道I 5，最后經(jīng)過(guò)噴射孔32后進(jìn)入雙壁 鉆桿的中心通道形成回風(fēng)，此時(shí)噴射器3靠近前端鉆頭一側(cè)的內(nèi)腔形成負(fù)壓，煤粉由螺旋 泵輸送至噴射器3的前端空腔后，在負(fù)壓的牽引下進(jìn)入雙壁鉆桿的中心通道，最后在回風(fēng) 的作用下吹入固氣分離器進(jìn)行固氣分離，完成快速取樣。采用正壓噴射螺旋取樣鉆頭的“螺旋泵一噴射器”想配合的形式送料，能夠滿足煤 層深部取樣要求；同時(shí)，螺旋泵和噴射器的有機(jī)組合，可以通過(guò)控制螺旋泵的送料速度、噴 射器的中心通孔的大小以及壓風(fēng)速度，實(shí)現(xiàn)小直徑鉆孔煤層取樣風(fēng)流控制和鉆桿內(nèi)部合理 固氣比的配合，使取樣過(guò)程連貫性好，方便快捷；而且，正常鉆進(jìn)過(guò)程中根據(jù)需要，通過(guò)對(duì)雙 壁鉆桿的進(jìn)風(fēng)控制，隨時(shí)進(jìn)行取樣，實(shí)現(xiàn)了任意定位和準(zhǔn)確定位；另外，采用該鉆頭在取樣 過(guò)程中不需要封堵鉆孔口，大大簡(jiǎn)化了取樣工序。本實(shí)施例中，所述噴射器3為環(huán)形噴嘴噴射器3，如圖2所示，環(huán)形噴嘴噴射器3包 括管體31，管體31的管壁上設(shè)置有用于回風(fēng)的噴射孔32，具體為圓周方向均布。采用環(huán)形 噴嘴噴射器設(shè)計(jì)，相比中心噴嘴噴射器而言，由于從外側(cè)環(huán)形空腔向噴射孔進(jìn)風(fēng)，能夠?yàn)閲?射器預(yù)留更大的中心通孔空間，增大環(huán)形噴嘴噴射器中心通孔的直徑，從而增大煤粉進(jìn)入 雙壁鉆桿中心通道的通過(guò)面積，減少摩擦阻力；同時(shí)通過(guò)噴射孔的回風(fēng)作用，可以消除吹向 取樣鉆頭的壓風(fēng)，當(dāng)噴射器失效時(shí)可以減少吹向取樣鉆頭的壓風(fēng)，有助于煤粉的順利取出。本實(shí)施例中，所述螺旋泵2為自前向后螺距逐漸變大的變距螺旋泵。變距螺旋泵結(jié)構(gòu)不僅能夠?qū)⒉糠秩鱼@頭切削下的煤屑擠壓結(jié)實(shí)后抵消壓風(fēng)反向吹出煤粉，還能將煤 粉定量的供給環(huán)形噴嘴噴射器，避免造成螺旋泵送料過(guò)量而導(dǎo)致的噴射器堵塞的現(xiàn)象，從 而影響工作效率。本實(shí)施例中，所述取樣鉆頭1為兩葉合金鉆頭。兩葉合金鉆頭的結(jié)構(gòu)能夠減少在 取樣過(guò)程中因摩擦產(chǎn)生的熱量，從而保存所取樣品的完好性。最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較 佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技 術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本 發(fā)明的權(quán)要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
一種正壓噴射螺旋取樣鉆頭，其特征在于自前向后依次包括取樣鉆頭(1)、螺旋泵(2)、噴射器(3)和接頭外套筒(4)；所述螺旋泵包括轉(zhuǎn)子(21)和定子(22)，轉(zhuǎn)子(21)前端與取樣鉆頭(1)固定連接，定子(22)前端設(shè)置有擴(kuò)孔鉆頭(22a)；所述螺旋泵的轉(zhuǎn)子(21)和定子(22)均與接頭外套筒(4)前端固定連接，噴射器(3)設(shè)置在接頭外套筒(4)內(nèi)，螺旋泵(2)與噴射器的中心通孔相連通，噴射器與接頭外套筒的管壁之間形成環(huán)形通道Ⅰ(5)，噴射器的中心通孔與環(huán)形通道Ⅰ(5)之間設(shè)置有氣體噴射孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正壓噴射螺旋取樣鉆頭，其特征在于所述噴射器(3)為環(huán)形 噴嘴噴射器(3)，環(huán)形噴嘴噴射器(3)包括管體(31)，管體(31)的管壁上設(shè)置有用于回風(fēng)的 噴射孔(32)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的正壓噴射螺旋取樣鉆頭，其特征在于所述螺旋泵(2)為自前 向后螺距逐漸變大的變距螺旋泵。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的正壓噴射螺旋取樣鉆頭，其特征在于所述取樣鉆頭(1)為兩 葉合金鉆頭。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種正壓噴射螺旋取樣鉆頭，自前向后依次包括取樣鉆頭、螺旋泵、噴射器和接頭外套筒；采用正壓噴射螺旋取樣鉆頭的“螺旋泵—噴射器”相配合的形式送料，能夠滿足煤層深部取樣要求；同時(shí)，螺旋泵和噴射器的有機(jī)組合，可以通過(guò)控制螺旋泵的送料速度、噴射器的噴射孔的大小以及壓風(fēng)風(fēng)壓，實(shí)現(xiàn)小直徑鉆孔煤層取樣風(fēng)流控制和鉆桿內(nèi)部合理固氣比的配合，使取樣過(guò)程連貫性好，防止物料堵塞鉆桿，方便快捷；而且，正常鉆進(jìn)過(guò)程中根據(jù)需要，通過(guò)對(duì)雙壁鉆桿的進(jìn)風(fēng)控制，隨時(shí)進(jìn)行取樣，實(shí)現(xiàn)了任意定位和準(zhǔn)確定位。
文檔編號(hào)E21B10/44GK101963043SQ20101051158
公開(kāi)日2011年2月2日 申請(qǐng)日期2010年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月19日
發(fā)明者任文賢, 劉勝, 呂貴春, 吳教琨, 康建寧, 張慶華, 張淑同, 文光才, 李秋林, 王藝樹(shù), 生凱凱, 鄒銀輝, 隆清明, 雷紅艷, 韓承強(qiáng) 申請(qǐng)人:煤炭科學(xué)研究總院重慶研究院