專利名稱：旋風(fēng)式噴射鉆頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于鉆頭領(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。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)間長和不能定點(diǎn)取樣的問題，嚴(yán)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(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，本實(shí)用新型的目的在于提供一種旋風(fēng)式噴射鉆頭，該鉆頭通過噴射出旋轉(zhuǎn)的壓縮空氣使煤屑壓入取樣通道，達(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，本實(shí)用新型旋風(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線穿過切削刀頭的側(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:[0013]1.本實(shí)用新型旋風(fēng)式噴射鉆頭通過設(shè)置有旋流噴射孔，該旋流噴射孔噴射出旋轉(zhuǎn)的壓縮空氣使煤屑壓入取樣口，達(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.本實(shí)用新型旋風(fēng)式噴射鉆頭通過設(shè)置有環(huán)形噴射器，通過該環(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.本實(shí)用新型旋風(fēng)式噴射鉆頭通過設(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。

圖1為本實(shí)用新型旋風(fēng)式噴射鉆頭的剖視圖；圖2為本實(shí)用新型旋風(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，對本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。如圖1所示為本實(shí)用新型旋風(fēng)式噴射鉆頭的剖視圖，本實(shí)用新型旋風(fēng)式噴射鉆頭包括設(shè)有空腔的鉆頭體1，在所述鉆頭體I端部中間設(shè)置有與該空腔連通的取樣口 5，所述鉆頭體I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I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I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)，并通過雙壁鉆桿快速輸送至孔口。進(jìn)一步,所述旋流噴射孔中心線4與鉆頭體I鉆進(jìn)方向形成5° 60°的夾角和切削刀頭2切削面形成30° 80°夾角。進(jìn)一步，所述切削刀頭2設(shè)置為3個(gè)或4個(gè)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(cè)壁，所述切削刀頭2的側(cè)壁表面設(shè)置為凹形曲面，本實(shí)施例優(yōu)選的所述旋流噴射孔4設(shè)置為3個(gè)或4個(gè)，通過旋流噴射孔4噴射出旋轉(zhuǎn)的的壓縮空氣在切削刀頭2的側(cè)壁的作用下，旋轉(zhuǎn)的范圍更大，將更多的煤屑壓入至取樣口 5。進(jìn)一步，所述鉆頭體I內(nèi)空腔處安裝有環(huán)形噴射器3，環(huán)形噴射器3與鉆頭體I內(nèi)壁之間形成環(huán)形內(nèi)腔6，壓縮空氣通過環(huán)形內(nèi)腔6后由旋流噴射孔4噴射出，通過設(shè)有環(huán)形噴射器3，被壓入取樣口 5的煤屑被吸入環(huán)形噴射器3通道內(nèi)，本實(shí)施例中環(huán)形噴射器3在取樣時(shí)可以產(chǎn)生較好抽吸效果，提高取樣速度，且通過旋流噴射孔4和環(huán)形噴射器3的組合可以實(shí)現(xiàn)雙壁鉆桿內(nèi)氣流控制和固氣比控制，實(shí)現(xiàn)煤層快速取樣的目的，相比較現(xiàn)有的巖心管取樣、螺旋鉆進(jìn)孔口接煤粉、常規(guī)的壓風(fēng)引射取樣等，該結(jié)構(gòu)簡單且取樣工藝簡單。如圖2所示為本實(shí)用新型旋風(fēng)式噴射鉆頭中環(huán)形噴射器的剖視圖，所述環(huán)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(shè)置有與取樣口 5連通的喇叭口形進(jìn)料口 11，所述中間管體9上與第一管體8連接的端部處設(shè)置有與進(jìn)料口 11連通的喇叭口形回風(fēng)腔13，所述第二管體10上設(shè)置有與喇叭口形回風(fēng)腔13連通的出料口 12，所述第一管體8壁上設(shè)置有連通環(huán)形內(nèi)腔6和回風(fēng)腔13的回風(fēng)噴射孔7，優(yōu)選的回風(fēng)噴射孔7均布設(shè)置在第一管體8壁上，所述第一管體8端部外壁與鉆頭體I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14，在取料時(shí)，壓縮空氣一部分通過環(huán)形內(nèi)腔6后由旋流噴射孔4噴射出，另一部分通過回風(fēng)噴射孔7進(jìn)入喇叭口形回風(fēng)腔12，在壓縮空氣和喇叭口形回風(fēng)腔13作用下，使環(huán)形噴射器3進(jìn)料口
11產(chǎn)生抽吸效果，從而使煤粉通過出料口 12進(jìn)入雙壁鉆桿內(nèi)管，并輸送至孔口，實(shí)現(xiàn)快速取樣，本實(shí)施例可以通過環(huán)形噴射器3的回風(fēng)噴射孔7調(diào)節(jié)合理固氣比。最后說明的是，以上優(yōu)選實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管通過上述優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)對本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本實(shí)用新型權(quán)利要求書所限定的范圍。
權(quán)利要求1.一種旋風(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，其特征在于: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)。
2.如權(quán)利要求1所述的旋風(fēng)式噴射鉆頭，其特征在于: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。
3.如權(quán)利要求1或2所述的旋風(fēng)式噴射鉆頭，其特征在于: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線穿過切削刀頭的側(cè)壁。
4.如權(quán)利要求3所述的旋風(fēng)式噴射鉆頭，其特征在于:所述切削刀頭的側(cè)壁設(shè)置為凹形曲面。
5.如權(quán)利要求1、2或4任一項(xiàng)所述的旋風(fēng)式噴射鉆頭，其特征在于:所述鉆頭體內(nèi)空腔處安裝有環(huán)形噴射器。
6.如權(quán)利要求5所述的旋風(fēng)式噴射鉆頭，其特征在于: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。
7.如權(quán)利要求6所述的旋風(fēng)式噴射鉆頭，其特征在于: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。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種旋風(fēng)式噴射鉆頭，該鉆頭包括設(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)，本實(shí)用新型旋風(fēng)式噴射鉆頭通過噴射出旋轉(zhuǎn)的壓縮空氣使煤屑壓入取樣通道，達(dá)到快速、準(zhǔn)確的進(jìn)行取樣，且能夠節(jié)省取樣時(shí)間，取樣時(shí)間減少到2～5分鐘左右，提高取樣深度達(dá)到100米以上、提高煤礦取樣工作效率和安全性，降低瓦斯災(zāi)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(yōu)先權(quán)日2013年1月31日
發(fā)明者胡千庭, 文光才, 隆清明, 王藝樹, 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 申請人:中煤科工集團(tuán)重慶研究院