CN114233226B - 一种矿用密封取芯钻具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种矿用密封取芯钻具,属于取芯钻具技术领域。该矿用密封取芯钻具包括:包括抽真空装置和抽气端头,抽真空装置连通抽气端头,抽气端头的端面设有压力传感器,压力传感器电性连接处理器,处理器电性连接蜂鸣器;转动轴内设有腔体,转动轴的一端螺纹连接抽真空组件的端部,压力传感器伸入腔体内,转动轴的另一端外壁固定连接钻头,腔体的内壁通过卡销与取样管卡接,且取样管和钻头位于转动轴的同一端,取样管远离压力传感器的端面设有管体开口;本矿用密封取芯钻具在采样的过程中,能够避免空气对样品的影响,而且在钻进取样的过程中即可完成对样品的密封,保证了样品的纯度,使得样品检测结果更加准确。

Description

一种矿用密封取芯钻具
技术领域
本发明涉及取芯钻具技术领域,具体涉及一种矿用密封取芯钻具。
背景技术
煤层瓦斯含量是指煤层内单位质量或单位体积的煤在自然条件下所含的瓦斯量;煤层瓦斯含量是矿井瓦斯灾害防治、煤层瓦斯预抽效果评估、煤层气资源评价和开发等相关领域的重要基础参数,尤其是突出煤层预抽煤层瓦斯后区域效果检验的主要参数之一;
目前,煤层井下瓦斯含量的测定,通常需要在煤层内部进行取样,再进行测定,但是在取样的过程中,现有的取样钻具密封性不好,无法保证取样的纯度,导致样品测量结果不准确。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的问题,提供一种矿用密封取芯钻具。
本发明提供了一种矿用密封取芯钻具,包括:包括抽真空装置和抽气端头,抽真空装置连通抽气端头,抽气端头的端面设有压力传感器,压力传感器电性连接处理器,处理器电性连接蜂鸣器;转动轴内设有腔体,转动轴的一端螺纹连接抽真空组件的端部,压力传感器伸入腔体内,转动轴的另一端外壁固定连接钻头,腔体的内壁通过卡销与取样管卡接,且取样管和钻头位于转动轴的同一端,取样管远离压力传感器的端面设有管体开口;阀体组件设置于转动轴的中部,用于封闭取样管。
较佳地,所述抽气端头内部设有抽气孔和针孔,所述抽气孔一端连通腔体,另一端连通针孔,所述针孔连通连接头,连接头固定在抽气端头上,针孔内插设有用于控制连接头通断的气针。
较佳地,所述阀体组件包括套管、齿条、齿轮和阀芯,套管套设在转动轴上,且套管的侧壁设有沿套管长度方向的长孔,长孔的侧壁固定连接齿条,齿条啮合齿轮,齿轮固定连接铰接轴的一端,铰接轴转动连接在转动轴的侧壁,铰接轴的另一端伸入腔体内,并且固定连接设置于腔体内的阀芯。
较佳地,所述阀芯内设有用于取样管穿过的穿孔。
较佳地,所述气针上套设有第一密封圈。
较佳地,所述铰接轴上套设有第二密封圈;所述阀芯的外周面上设有密封垫。
较佳地,所述齿轮与铰接轴通过键连接,铰接轴远离所述阀芯的端面设置有螺纹孔,螺纹孔螺纹连接螺钉,且螺钉的螺钉头端面能够完全覆盖键。
较佳地,所述针孔内穿设有密封管,密封管的一端面抵接针孔的底壁,密封管的另一端面设有凹面,所述凹面能够和气针的端部的球面抵接;所述密封管的外壁设有多个第三密封圈,第三密封圈紧贴针孔的内壁。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:本发明的矿用密封取芯钻具抽真空装置将腔体内的空气抽出,使得腔体内为负压,避免空气对样品产生影响;钻头钻进煤层进行取样过程中,钻头打碎周围的煤层,钻头轴线处的煤层成柱状进入腔体内,随着钻头的继续伸入,柱状煤层顶断卡销,柱状煤层和取样管向靠近压力传感器的方向移动,顶到压力传感器后,操作者关闭阀体组件,阀体组件将柱状煤层夹断,并封闭取样管,取出本矿用密封取芯钻具,即可完成采样过程,本矿用密封取芯钻具在采样的过程中,能够避免空气对样品的影响,而且在钻进取样的过程中即可完成对样品的密封,保证了样品的纯度,使得样品检测结果更加准确。
附图说明
图1为本发明的剖视图;
图2为本发明的抽气端头的局部放大图;
图3为本发明的铰接轴处的局部放大图。
附图标记说明:
1.抽气端头,11.压力传感器,12.抽气孔,13.针孔,14.连接头,15.气针,16.第一密封圈,17.密封管,18.第三密封圈,2.转动轴,21.腔体,22.钻头,23.取样管,24.卡销,31.套管,32.齿条,33.齿轮,34.阀芯,35.穿孔,36.螺钉,37.铰接轴,38.第二密封圈,39.键。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行详细描述,但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制;基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明提供的一种矿用密封取芯钻具,如图1包括:抽真空组件、转动轴2和阀体组件,抽真空组件包括抽真空装置和抽气端头1,抽真空装置连通抽气端头1,抽气端头1的端面设有压力传感器11,压力传感器11电性连接处理器,处理器电性连接蜂鸣器;转动轴2内设有腔体21,转动轴2的一端螺纹连接抽气端头1的端部,压力传感器11伸入腔体21内,转动轴2的另一端外壁固定连接钻头22,腔体21的内壁通过卡销24与取样管23卡接,且取样管23和钻头22位于转动轴2的同一端,取样管23远离压力传感器11的端面设有管体开口;阀体组件设置于转动轴2的中部,用于封闭取样管23。
选用单片机作为处理器,抽真空装置将腔体21内的空气抽出,使得腔体21内为负压,避免空气对样品产生影响,将本矿用密封取芯钻具的抽气端头1固定在钻机上,用于带动转动轴2旋转,钻头22钻进煤层进行取样,钻头22钻进的过程中,钻头22打碎周围的煤层,钻头22轴线处的煤层成柱状进入腔体21内,随着钻头22的继续伸入,柱状煤层顶断卡销24,柱状煤层和取样管23同时相对于钻头22向靠近压力传感器11的方向移动,直至取样管23抵接到压力传感器11,压力传感器11将压力信号发送给处理器,处理器控制蜂鸣器动作,操作者听到蜂鸣声后控制钻机停止继续钻进,此时操作者关闭阀体组件,阀体组件将柱状煤层夹断,并封闭取样管23,取出本矿用密封取芯钻具,即可完成采样过程,本矿用密封取芯钻具在采样的过程中,能够避免空气对样品的影响,而且在钻进取样的过程中即可完成对样品的密封,保证了样品的纯度,使得样品检测结果更加准确。
优选地,如图1-2所述抽气端头1内部设有抽气孔12和针孔13,所述抽气孔12一端连通腔体21,另一端连通针孔13,所述针孔13连通连接头14,连接头14固定在抽气端头1上,针孔13内插设有用于控制连接头14通断的气针15。
本矿用密封取芯钻具使用前,将气针15抽出一定距离,使得连接头14和腔体21连通,抽真空装置通过连接头14对腔体21进行抽真空,完成后,将气针15推入针孔13,连接头14和腔体21阻断,防止空气进入腔体21。
优选地,如图1-3所述阀体组件包括套管31、齿条32、齿轮33和阀芯34,套管31套设在转动轴2上,且套管31的侧壁设有沿套管31长度方向的长孔,长孔的侧壁固定连接齿条32,齿条32啮合齿轮33,齿轮33固定连接铰接轴37的一端,铰接轴37转动连接在转动轴2的侧壁,铰接轴37的另一端伸入腔体21内,并且固定连接设置于腔体21内的阀芯34。
向钻头22方向推动套管31,齿条32驱动齿轮33转动,进而齿轮33带动铰接轴37上的阀芯34转动,阀芯34关闭使得取样管23在腔体21内被密封。
优选地,如图1-3所述阀芯34内设有用于取样管23穿过的穿孔35。
穿孔35允许取样管23穿过后,阀芯34转动,同时将柱状煤层夹断,将取样管23密封在腔体21内。
优选地,所述气针15上套设有第一密封圈16;所述铰接轴37上套设有第二密封圈38;所述阀芯34的外周面上设有密封垫。
目的在于提高密封性。
优选地,如图1-3所述齿轮33与铰接轴37通过键39连接,铰接轴37远离所述阀芯34的端面设置有螺纹孔,螺纹孔螺纹连接螺钉36,且螺钉36的螺钉头端面能够完全覆盖键39。
目的在于防止键39滑脱。
优选地,如图1-3所述针孔13内穿设有密封管17,密封管17的一端面抵接针孔13的底壁,密封管17的另一端面设有凹面,所述凹面能够和气针15的端部的球面抵接;所述密封管17的外壁设有多个第三密封圈18,第三密封圈18紧贴针孔13的内壁。
目的在于气针15的端部顶进针孔13并抵接凹面时,实现机械封闭,防止连接头14的左右两侧漏气。
本发明的矿用密封取芯钻具的使用方法如下:
首先,将气针15抽出一定距离,使得连接头14和腔体21连通,抽真空装置连接连接头14对腔体21进行抽真空,完成后,将气针15推入针孔13,连接头14和腔体21阻断,防止空气进入腔体21;然后,将本矿用密封取芯钻具抽真空组件1固定在钻机上,用于带动转动轴2旋转,钻头22钻进煤层进行取样,钻头22钻进的过程中,钻头22打碎周围的煤层,钻头22轴线处的煤层成柱状进入腔体21内,随着钻头22的继续伸入,柱状煤层顶断卡销24,柱状煤层和取样管23同时相对于钻头22向靠近压力传感器11的方向移动,直至取样管23抵接到压力传感器11,压力传感器11将压力信号发送给处理器,处理器控制蜂鸣器动作,操作者听到蜂鸣声后控制钻机停止继续钻进;最后,操作者向钻头22方向推动套管31,齿条32驱动齿轮33转动,进而齿轮33带动铰接轴37上的阀芯34转动,阀芯34将柱状煤层夹断,将取样管23密封在腔体21内,取出本矿用密封取芯钻具即可完成取样。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种矿用密封取芯钻具,其特征在于,包括:
抽真空组件,包括抽真空装置和抽气端头(1),抽真空装置连通抽气端头(1),抽气端头(1)的端面设有压力传感器(11),压力传感器(11)电性连接处理器,处理器电性连接蜂鸣器;
转动轴(2),内设有腔体(21),转动轴(2)的一端螺纹连接抽气端头(1)的端部,压力传感器(11)伸入腔体(21)内,转动轴(2)的另一端外壁固定连接钻头(22),腔体(21)的内壁通过卡销(24)与取样管(23)卡接,且取样管(23)和钻头(22)位于转动轴(2)的同一端,取样管(23)远离压力传感器(11)的端面设有管体开口;
阀体组件,设置于转动轴(2)的中部,用于封闭取样管(23);所述阀体组件包括套管(31)、齿条(32)、齿轮(33)和阀芯(34),套管(31)套设在转动轴(2)上,且套管(31)的侧壁设有沿套管(31)长度方向的长孔,长孔的侧壁固定连接齿条(32),齿条(32)啮合齿轮(33),齿轮(33)固定连接铰接轴(37)的一端,铰接轴(37)转动连接在转动轴(2)的侧壁,铰接轴(37)的另一端伸入腔体(21)内,并且固定连接设置于腔体(21)内的阀芯(34)。
2.如权利要求1所述的矿用密封取芯钻具,其特征在于,所述抽气端头(1)内部设有抽气孔(12)和针孔(13),所述抽气孔(12)一端连通腔体(21),另一端连通针孔(13),所述针孔(13)连通连接头(14),连接头(14)固定在抽气端头(1)上,针孔(13)内插设有用于控制连接头(14)通断的气针(15)。
3.如权利要求1所述的矿用密封取芯钻具,其特征在于,所述阀芯(34)内设有用于取样管(23)穿过的穿孔(35)。
4.如权利要求2所述的矿用密封取芯钻具,其特征在于,所述气针(15)上套设有第一密封圈(16)。
5.如权利要求1所述的矿用密封取芯钻具,其特征在于,所述铰接轴(37)上套设有第二密封圈(38);所述阀芯(34)的外周面上设有密封垫。
6.如权利要求1所述的矿用密封取芯钻具,其特征在于,所述齿轮(33)与铰接轴(37)通过键(39)连接,铰接轴(37)远离所述阀芯(34)的端面设置有螺纹孔,螺纹孔螺纹连接螺钉(36),且螺钉(36)的螺钉头端面能够完全覆盖键(39)。
7.如权利要求2所述的矿用密封取芯钻具,其特征在于,所述针孔(13)内穿设有密封管(17),密封管(17)的一端面抵接针孔(13)的底壁,密封管(17)的另一端面设有凹面,所述凹面能够和气针(15)的端部的球面抵接;所述密封管(17)的外壁设有多个第三密封圈(18),第三密封圈(18)紧贴针孔(13)的内壁。
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