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)：
目前煤礦瓦斯災害治理以區(qū)域防治為主、局部措施為補充，區(qū)域瓦斯參數(shù)的快速 測定技術(shù)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。目前深層瓦斯的取 樣方式主要有巖心管取樣、螺旋鉆進孔口接煤粉、壓風引射取樣等，這些取樣方法都存在 工藝復雜、取樣時間長和不能定點取樣的問題，嚴重阻礙了煤層開采的生產(chǎn)效力，制約著生 產(chǎn)力的發(fā)展。針對上述不足，需要研發(fā)一種新的深孔瓦斯取樣鉆頭，使其能夠快速、準確的進行 取樣，而且工藝簡單，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 等實現(xiàn)深煤層的快速、準確定位取樣；而且工藝簡單，操作方便。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(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)置有用于回風的噴射孔；
進一步，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；通過對雙 壁鉆桿進行進風控制煤粉的出口通道，取樣過程中，前端取樣鉆頭削落的煤粉通過螺旋泵 送入到噴射器的前端，在噴射器的回風作用下，噴射器靠近前端鉆頭一側(cè)的空腔位置產(chǎn)生 負壓，利用負壓將前端空腔內(nèi)煤粉噴射進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，螺旋泵和噴射器的有機組合，可以通 過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速度，實現(xiàn)小直徑鉆孔煤層 取樣風流控制和鉆桿內(nèi)部合理固氣比的配合，使取樣過程連貫性好，方便快捷；而且，正常 鉆進過程中根據(jù)需要，通過對雙壁鉆桿的進風控制，隨時進行取樣，實現(xiàn)了任意定位和準確定位；另外，采用該鉆頭在取樣過程中不需要封堵鉆孔口，大大簡化了取樣工序。如圖說明
下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細描述

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行取樣的具體方法為配合雙壁鉆桿和鉆 機等設(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 對雙壁鉆桿進行進風控制煤粉的出口通道。正常鉆進時，鉆機帶動正壓噴射螺旋取樣鉆頭向前鉆進，壓風雙壁鉆桿的中心通 道，然后經(jīng)過環(huán)形噴嘴噴射器的中心通孔，最后進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，取樣鉆頭1對煤體進行切削得到煤粉，鉆機帶動正壓噴射螺旋取樣鉆頭 正常鉆進，壓風由雙壁鉆桿的環(huán)形通道進入環(huán)形通道I 5，最后經(jīng)過噴射孔32后進入雙壁 鉆桿的中心通道形成回風，此時噴射器3靠近前端鉆頭一側(cè)的內(nèi)腔形成負壓，煤粉由螺旋 泵輸送至噴射器3的前端空腔后，在負壓的牽引下進入雙壁鉆桿的中心通道，最后在回風 的作用下吹入固氣分離器進行固氣分離，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，螺旋泵和噴射器的有機組合，可以通過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速度，實現(xiàn)小直徑鉆孔煤層取樣風流控制和鉆桿內(nèi)部合理 固氣比的配合，使取樣過程連貫性好，方便快捷；而且，正常鉆進過程中根據(jù)需要，通過對雙 壁鉆桿的進風控制，隨時進行取樣，實現(xiàn)了任意定位和準確定位；另外，采用該鉆頭在取樣 過程中不需要封堵鉆孔口，大大簡化了取樣工序。本實施例中，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，相比中心噴嘴噴射器而言，由于從外側(cè)環(huán)形空腔向噴射孔進風，能夠為噴 射器預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，從而增大煤粉進入 雙壁鉆桿中心通道的通過面積，減少摩擦阻力；同時通過噴射孔的回風作用，可以消除吹向 取樣鉆頭的壓風，當噴射器失效時可以減少吹向取樣鉆頭的壓風，有助于煤粉的順利取出。本實施例中，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)實后抵消壓風反向吹出煤粉，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量而導致的噴射器堵塞的現(xiàn)象，從 而影響工作效率。本實施例中，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。最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較 佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解，可以對本發(fā)明的技 術(shù)方案進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，其均應涵蓋在本 發(fā)明的權(quán)要求范圍當中。
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，螺旋泵和噴射器的有機組合，可以通過控制螺旋泵的送料速度、噴射器的噴射孔的大小以及壓風風壓，實現(xiàn)小直徑鉆孔煤層取樣風流控制和鉆桿內(nèi)部合理固氣比的配合，使取樣過程連貫性好，防止物料堵塞鉆桿，方便快捷；而且，正常鉆進過程中根據(jù)需要，通過對雙壁鉆桿的進風控制，隨時進行取樣，實現(xiàn)了任意定位和準確定位。
文檔編號E21B10/44GK101963043SQ20101051158
公開日2011年2月2日 申請日期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, 生凱凱, 鄒銀輝, 隆清明, 雷紅艷, 韓承強 申請人:煤炭科學研究總院重慶研究院