长距离密闭定向取芯装置的制作方法

1.本实用新型属于采矿技术领域，具体涉及一种长距离密闭定向取芯装置。


背景技术：

2.采矿过程中需要在抽采前和抽采后进行煤层瓦斯含量测定，测定过程均采用常规的岩芯管取芯的方法进行，限于井下瓦斯含量测定用煤芯暴露时间不得大于5分钟，矿井需要采取渐进式循环、短钻孔取芯进行瓦斯含量测试评价，目前最大的取样深度能达到120米左右，取样深度覆盖范围小，不仅不能满足更多的要求，还制约了巷道的掘进速度，导致现场抽-掘-采作业衔接紧张。


技术实现要素：

3.本实用新型实施例提供一种长距离密闭定向取芯装置，旨在解决现有煤芯取样深度较浅无法满足要求且影响巷道的掘进速度的技术问题。
4.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种长距离密闭定向取芯装置，包括：
5.外筒；
6.液压推动总成，设于所述外筒内，所述液压推动总成具有沿所述外筒轴向移动的驱动端；
7.内筒，一端固设于所述驱动端用于沿外筒轴向滑动，所述内筒上设有两个推动件；
8.取芯总成，设于所述内筒内，所述取芯总成包括沿所述内筒的轴向依次设置的第一球阀、取芯筒以及第二球阀，所述第一球阀对应其中一个所述推动件，所述第二球阀对应另一个所述推动件；以及
9.钻头，设于所述外筒靠近所述第二球阀的一端，所述钻头上形成用于样品通过的第一通道，所述第一通道对接于所述第二球阀；
10.所述推动件用于推动所述第一球阀或所述第二球阀的拨叉，以使所述第一球阀或所述第二球阀关闭。
11.在一种可能的实现方式中，所述长距离密闭定向取芯装置还包括设于所述外筒背向所述钻头的一端的投球器，所述投球器包括封堵球，所述液压推动总成包括：
12.压盖，设于所述投球器靠近所述内筒的一端，所述压盖上设有高压出水口；
13.连接体，设于所述压盖和所述第一球阀之间，所述连接体内设有连通所述压盖和所述第一球阀的第二通道，所述第二通道的内径小于所述封堵球的直径；以及
14.滑套，套设于所述压盖和所述连接体的外周，所述滑套与所述压盖之间通过插杆连接，所述滑套形成所述驱动端；
15.所述滑套的外周凸出设有抵接于所述外筒内周的封堵法兰，所述封堵法兰位于所述高压出水口背向所述投球器的一侧，所述封堵法兰、所述投球器以及所述外筒围合形成密闭腔体。
16.在一种可能的实现方式中，所述投球器上设有用于所述封堵球进入的第三通道，所述第三通道沿靠近所述内筒的方向直径逐渐减小。
17.在一种可能的实现方式中，所述封堵法兰的外周设有环形的密封槽，所述滑套还包括设于所述密封槽内的第一密封圈，所述第一密封圈凸出于所述滑套的外周面抵接于所述外筒的内周面。
18.在一种可能的实现方式中，所述连接体内还设有位于所述第二通道背向所述内筒一端的导滑槽，所述导滑槽的直径沿朝向所述内筒的方向逐渐减小，所述导滑槽的最大内径等于所述压盖的内径。
19.在一种可能的实现方式中，所述内筒包括沿所述外筒轴向依次设置的筒体和推套，所述筒体外周设有供所述第一球阀上拨叉伸出的第一通槽，所述第一通槽的内壁凸出形成有抵接于所述第一球阀上拨叉的推动件，所述推套形成抵接于所述第二球阀上拨叉的推动件。
20.在一种可能的实现方式中，所述推套朝向所述钻头的一轴端凸出形成有适应于所述取芯筒外周面的推板，所述推板形成抵接于所述第二球阀上拨叉的推动件。
21.在一种可能的实现方式中，所述取芯总成还包括设于所述第二球阀外周的连接头，所述连接头上设有供所述第二球阀上拨叉伸出的第二通槽，所述第二通槽朝向所述推板开口，并与所述推板滑动配合。
22.在一种可能的实现方式中，所述投球器与所述外筒螺纹配合，所述投球器的外周设有抵接于所述外筒的第二密封圈，所述第二密封圈位于所述投球器上外螺纹背向所述内筒的一侧。
23.在一种可能的实现方式中，所述钻头与所述外筒螺纹配合。
24.本技术实施例中，与现有技术相比，在具体使用过程中，将本实施例安装在钻机上，钻机带动外筒旋转，钻头在地下进行钻进实现打孔，在打孔的过程中，物料通过钻头、第二球阀进入取芯筒内，打孔完毕后，开启液压推动总成，液压推动总成带动内筒移动，使得内筒上的推动件推动第一球阀和第二球阀上的拨叉，关闭第一球阀和第二球阀，取芯筒的两端实现封闭，抽出外筒，将取芯筒拆除得到样品。本实用新型实施例通过在内筒的内部设置取芯总成，取芯总成的两端设置第一球阀和第二球阀，完成取芯筒内气压与外界气压的阻断，有利于在长距离钻进的时候减少压力的影响，满足较长距离的钻进过程，提高适用范围，提高了掘进速度。
附图说明
25.图1为本实用新型实施例提供的长距离密闭定向取芯装置的主视结构示意图；
26.图2为沿图1中a-a线的剖视结构示意图；
27.图3为图2中b部放大结构示意图；
28.图4为本实用新型实施例采用的内筒及取芯总成的主视结构示意图。
29.附图标记说明：
30.10-外筒；
31.20-液压推动总成；21-压盖；211-高压出水口；22-连接体；221-第二通道；222-导滑槽；23-滑套；24-插杆；25-第一密封圈；
32.30-内筒；31-推动件；32-筒体；321-第一通槽；33-推套；34-推板；35-连接头；351-第二通槽；
33.40-取芯总成；41-第一球阀；42-取芯筒；43-第二球阀；
34.50-钻头；
35.60-投球器；61-封堵球；62-第三通道；63-第二密封圈。
具体实施方式
36.为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
37.请一并参阅图1至图4，现对本实用新型提供的长距离密闭定向取芯装置进行说明。所述长距离密闭定向取芯装置，包括外筒10、液压推动总成20、内筒30、取芯总成40以及钻头50，液压推动总成20设于外筒10内，液压推动总成20具有沿外筒10轴向移动的驱动端；内筒30一端固设于驱动端用于沿外筒轴向滑动，内筒30上设有两个推动件31；取芯总成40设于内筒30内，取芯总成40包括沿内筒30的轴向依次设置的第一球阀41、取芯筒42以及第二球阀43，第一球阀41对应其中一个推动件31，第二球阀43对应另一个推动件31；钻头50设于外筒10靠近第二球阀43的一端，钻头50上形成用于样品通过的第一通道，第一通道对接于第二球阀；推动件31用于推动第一球阀41或第二球阀43的拨叉，以使第一球阀41或第二球阀43关闭。
38.需要说明的是，第一球阀41和第二球阀43均可采用不锈钢高压球阀dn6。
39.本实施例提供的长距离密闭定向取芯装置，与现有技术相比，在具体使用过程中，将本实施例安装在钻机上，钻机带动外筒10旋转，钻头50在地下进行钻进实现打孔，在打孔的过程中，物料通过钻头50、第二球阀43进入取芯筒42内，打孔完毕后，开启液压推动总成20，液压推动总成20带动内筒30沿靠近钻头50的方向移动，使得内筒30上的推动件31推动第一球阀41和第二球阀43上的拨叉，关闭第一球阀41和第二球阀43，取芯筒42的两端实现封闭，抽出外筒10，将取芯筒42拆除得到样品。本实用新型实施例通过在内筒30的内部设置取芯总成40，取芯总成40的两端设置第一球阀41和第二球阀43，完成取芯筒42内气压与外界气压的阻断，有利于在长距离钻进的时候减少压力的影响，满足较长距离的钻进过程，提高适用范围，提高了掘进速度。
40.在一些实施例中，上述液压推动总成20的一种具体实施方式可以采用如图2所示结构。参见图2，长距离密闭定向取芯装置还包括设于外筒10背向钻头50的一端的投球器60，投球器60包括封堵球61，液压推动总成20包括压盖21、连接体22以及滑套23，压盖21设于投球器60靠近内筒30的一端，压盖21上设有高压出水口211；连接体22设于压盖21和第一球阀41之间，连接体22内设有连通压盖21和第一球阀41的第二通道221，第二通道221的内径小于封堵球61的直径；滑套23套设于压盖21和连接体22的外周，滑套23与压盖21之间通过插杆24连接，滑套23形成驱动端；滑套23的外周凸出设有抵接于外筒10内周的封堵法兰，封堵法兰位于高压出水口211背向投球器60的一侧，封堵法兰、投球器60以及外筒10围合形成封闭腔体。封闭腔体实际是压盖23的外周、外筒10的内周、封堵法兰、投球器60围成的空间。
41.具体实施时，取芯钻进过程中，钻头50钻取煤样，取芯筒42收集煤样，达到取芯长度后停钻，由长距离密闭定向取芯装置和水鞭连接处投入封堵球61，泥浆泵加压将封堵球61送至连接体22内封堵连接体22，随着泥浆泵的持续加压，高压水通过高压出水口211进入封闭腔体（即压盖21外周面、外筒10内周面之间的空间）内，由于滑套23套设在压盖21的外周，高压水在压盖21的外周持续挤压滑套23，得滑套23与压盖21之间的插杆24折断，滑套23在高压水的挤压下朝向钻头50方向滑动，滑套23滑动的过程中带动内筒30滑动，内筒30上的推动件31实现第一球阀41和第二球阀43的关闭，关闭泥浆泵，然后取出取芯筒42即可。该结构通过高压水使得滑套23与压盖21之间的插杆24折断，从而实现滑套23的滑动，保证了取芯筒42两端的第一球阀41和第二球阀43关闭的准确性，提高取芯筒42内样品的完好程度。
42.需要说明的是，插杆24的轴向垂直于滑套23的轴向，插杆24的一端插接于滑套23上，另一端插接于压盖21，当封闭腔体内的压力持续增高时，由于压盖21对接的是取芯总成40，取芯总成40是无法滑动的，但是内筒30套设在取芯总成40的外周具有滑动空间，因此高压水在压盖21的外周推动滑套23带动内筒30沿靠近钻头50的方向滑动，滑套23给予插杆24剪切力，使得插杆24被剪断。
43.具体地，封堵球61可以使用橡胶球，弹性更大，封堵效果更好。
44.在一些实施例中，上述投球器60的一种改进实施方式可以采用如图2所示结构。参见图2，投球器60上设有用于封堵球61进入的第三通道62，第三通道62沿靠近内筒30的方向直径逐渐减小。当封堵球61进入第三通道62后，在第三通道62内径的变化趋势下，使得封堵球61可以顺利沿第三通道62进入连接体22内，防止封堵球61卡住影响取芯筒42两端第一球阀41和第二球阀43的关闭。
45.在一些实施例中，上述滑套23的一种改进实施方式可以采用如图2至图4所示结构。参见图2至图4，封堵法兰的外周设有环形的密封槽，滑套23还包括设于密封槽内的第一密封圈25，第一密封圈25凸出于滑套23的外周面抵接于外筒10的内周面。通过设置密封圈，提高滑套23在滑动过程中与外筒10之间的密封性，防止高压水进入外筒10和内筒30之间导致封闭腔体内的压力不足无法折断插杆24。
46.在一些实施例中，上述连接体22的一种改进实施方式可以采用如图2至图3所示结构。参见图2至图3，连接体22内还设有位于第二通道221背向内筒30一端的导滑槽222，导滑槽222的直径沿朝向内筒30的方向逐渐减小，导滑槽222的最大内径等于压盖21的内径。当封堵球61沿压盖21的内孔到达连接体22的时候，首先进入导滑槽222，由于封堵球61为橡胶球，橡胶球在导滑槽222内滑动逐渐挤压橡胶球，使得橡胶球卡在导滑槽222内，保证橡胶球封堵后与连接体22同轴，进而提高封堵效果，防止高压水进入影响封闭腔体内的压力。
47.在一些实施例中，上述内筒30的一种具体实施方式可以采用如图2及图4所示结构。参见图2及图4，内筒30包括沿外筒10轴向依次设置的筒体32和推套33，筒体32外周设有供第一球阀41上拨叉伸出的第一通槽321，第一通槽321的内壁凸出形成有抵接于第一球阀41上拨叉的推动件31，推套33形成抵接于第二球阀43上拨叉的推动件31。第一球阀41关闭的时候，其上的拨叉被推动件31推动旋转，通过设置第一通槽321，方便留出第一球阀41上拨叉的转动空间，并且通过筒体32上第一通槽321内壁自身凸出的推动件31进行拨动，即对应第一球阀41的推动件31与筒体32一体成型，结构简单，内筒30的移动即实现第一球阀41
的关闭，同步性较好。
48.在一些实施例中，上述推套33的一种改进实施方式可以采用如图2及图4所示结构。参见图2及图4，推套33朝向钻头50的一轴端凸出形成有适应于取芯筒42外周面的推板34，推板34形成抵接于第二球阀43上拨叉的推动件31。第二球阀43设于筒体32和钻头50之间，由于钻头50的直径较大（需要与外筒10相适应），通过在内筒30的端部设置推套33，可以适应筒体32与钻头50的对接，且推套33上的推板34直接驱动第二球阀43上的拨叉。
49.在一些实施例中，上述取芯总成40的一种改进实施方式可以采用如图2及图4所示结构。参见图2及图4，取芯总成40还包括设于第二球阀43外周的连接头35，连接头35上设有供第二球阀43上拨叉伸出的第二通槽351，第二通槽351朝向推板34开口，并与推板34滑动配合。连接头35连接取芯筒42和钻头50，第二球阀43固定在连接头35上，通过推板34与第二通槽351的滑动配合，实现对推板34的导向，保证内筒30带动推板34移动的时候可以准确拨动第二球阀43上的拨叉，提高滑动过程中的稳定性。
50.在一些实施例中，上述投球器60的一种改进实施方式可以采用如图2至图4所示结构。参见图2至图4，投球器60与外筒10螺纹配合，投球器60的外周设有抵接于外筒10的第二密封圈63，第二密封圈63位于投球器60上外螺纹背向内筒30的一侧。投球器60与外筒10螺纹配合，方便拆卸更换以及维修；两者螺纹配合，则外筒10上设有内螺纹，投球器60设有对应内螺纹的外螺纹，在外螺纹的一侧设置第二密封圈63，提高密封效果，保证封闭腔体内的压力，防止高压水冲出。
51.在一些实施例中，上述钻头50的一种改进实施方式可以采用如图2所示结构。参见图2，钻头50与外筒10螺纹配合。钻头50在掘进的过程中为主要损耗件，钻头50与外筒10的螺纹配合，方便钻头50的单独更换，相比于钻头50与外筒10一体成型的结构使用过程成本更低。
52.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。