[發(fā)明專利]旋風(fēng)式噴射鉆頭

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310037786.X
• 申請(qǐng)日: 2013-01-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103075105A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡千庭;文光才;隆清明;王藝樹(shù);康建寧;鄒銀輝;韓承強(qiáng);李秋林;李建功;雷紅艷;呂貴春;劉勝;牟景珊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中煤科工集團(tuán)重慶研究院
• 主分類號(hào): E21B10/00
• 分類號(hào): E21B10/00
• 代理公司: 北京同恒源知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鉆頭領(lǐng)域，具體是涉及一種旋風(fēng)式噴射鉆頭。

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；現(xiàn)有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，這些取樣方法在取樣過(guò)程中其取樣時(shí)間普遍在30分鐘左右，而且取樣深度在30米左右。其主要原因在于鉆頭，使用這種普通鉆頭存在取樣速度慢和取樣深度淺，造成實(shí)際取樣工作中取樣時(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，且能夠節(jié)省取樣時(shí)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(zāi)害事故。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種旋風(fēng)式噴射鉆頭，該鉆頭通過(guò)噴射出旋轉(zhuǎn)的壓縮空氣使煤屑?jí)喝肴油ǖ溃_(dá)到快速、準(zhǔn)確的進(jìn)行取樣，且能夠節(jié)省取樣時(shí)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(zāi)害事故。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明旋風(fēng)式噴射鉆頭包括設(shè)有空腔的鉆頭體，在所述鉆頭體端部中間設(shè)置有與該空腔連通的取樣口，所述鉆頭體端部設(shè)置有用于鉆進(jìn)和取樣的切削刀頭，所述鉆頭體壁上靠近切削刀頭處設(shè)置有與空腔連通的旋流噴射孔，所述旋流噴射孔中心線與鉆頭體軸線在空間內(nèi)相互交錯(cuò)。

進(jìn)一步，所述旋流噴射孔中心線與鉆頭體鉆進(jìn)方向形成5°～60°的夾角和切削刀頭切削面形成30°～80°夾角。

進(jìn)一步，所述切削刀頭設(shè)置為3個(gè)或4個(gè)且均勻分布，所述旋流噴射孔中心線延長(zhǎng)線穿過(guò)切削刀頭的側(cè)壁。

進(jìn)一步，?所述切削刀頭的側(cè)壁設(shè)置為凹形曲面。

進(jìn)一步，所述鉆頭體內(nèi)空腔處安裝有環(huán)形噴射器，環(huán)形噴射器與鉆頭體內(nèi)壁之間形成環(huán)形內(nèi)腔。

進(jìn)一步，所述環(huán)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(shè)置有與取樣口連通的喇叭口形進(jìn)料口，所述中間管體上與第一管體連接的端部處設(shè)置有與進(jìn)料口連通的喇叭口形回風(fēng)腔，所述第二管體上設(shè)置有與喇叭口形回風(fēng)腔連通的出料口，所述第一管體上設(shè)置有連通環(huán)形內(nèi)腔和回風(fēng)腔的回風(fēng)噴射孔。

進(jìn)一步，所述第一管體端部外壁與鉆頭體螺紋密封連接，所述第二管體末端設(shè)置有密封槽和設(shè)在該密封槽內(nèi)的密封圈。

本發(fā)明的有益效果在于：

1.本發(fā)明旋風(fēng)式噴射鉆頭通過(guò)設(shè)置有旋流噴射孔，該旋流噴射孔噴射出旋轉(zhuǎn)的壓縮空氣使煤屑?jí)喝肴涌冢_(dá)到快速、準(zhǔn)確的進(jìn)行取樣，且能夠節(jié)省取樣時(shí)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(zāi)害事故；

2.本發(fā)明旋風(fēng)式噴射鉆頭通過(guò)設(shè)置有環(huán)形噴射器，通過(guò)該環(huán)形噴射器在取樣時(shí)產(chǎn)生抽吸效果，可以提高取樣速度；

3.本發(fā)明旋風(fēng)式噴射鉆頭通過(guò)設(shè)置旋流噴射孔和環(huán)形噴射器后，該鉆頭取樣深度可以達(dá)到100米以上，取樣速度能夠提高到500g/min，取樣時(shí)間減少到2分鐘左右。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明旋風(fēng)式噴射鉆頭的剖視圖；

圖2為本發(fā)明旋風(fēng)式噴射鉆頭中環(huán)形噴射器的剖視圖。

附圖標(biāo)記：1-鉆頭體；2-切削刀頭；3-環(huán)形噴射器；4-旋流噴射孔；5-取樣口；6-環(huán)形空腔；7-回風(fēng)噴射孔；8-第一管段；9-中間管段；10-第二管段；11-進(jìn)料口；12-出料口；?13-回風(fēng)腔；14-密封圈。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。

?如圖1所示為本發(fā)明旋風(fēng)式噴射鉆頭的剖視圖，本發(fā)明旋風(fēng)式噴射鉆頭包括設(shè)有空腔的鉆頭體1，在所述鉆頭體1端部中間設(shè)置有與該空腔連通的取樣口5，所述鉆頭體1端部設(shè)置有用于鉆進(jìn)和取樣的切削刀頭2，所述鉆頭體1壁上靠近切削刀頭2處設(shè)置有與空腔連通的旋流噴射孔4，所述旋流噴射孔4中心線與鉆頭體1軸線在空間內(nèi)相互交錯(cuò)，本實(shí)施例旋風(fēng)式噴射鉆頭是通過(guò)配合雙壁鉆桿和鉆機(jī)等設(shè)備使用。

正常鉆進(jìn)時(shí)，鉆機(jī)帶動(dòng)旋風(fēng)式噴射鉆頭向前鉆進(jìn)，切削刀頭2破碎煤巖，旋流噴射孔4和取樣口5同時(shí)噴射壓縮空氣進(jìn)行鉆進(jìn)排渣，實(shí)現(xiàn)鉆孔，其中旋流噴射孔4噴射出壓縮空氣是旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。

取樣時(shí)，旋流噴射孔4繼續(xù)噴射出旋轉(zhuǎn)的壓縮空氣，取樣口5停止噴射壓縮空氣而采用抽氣狀態(tài)，通過(guò)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(nèi)，并通過(guò)雙壁鉆桿快速輸送至孔口。