一种能实现水平钻喷一体的单管喷头装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种能实现水平钻喷一体的单管喷头装置，包括喷头体、单向阀组件和钻头体。喷头体上设置有相对高差的两个喷嘴，用于喷射清水和泥浆。所述的单向阀组件设置在喷头体的下端，通过锥扣与喷头体连接，单向阀组件下端与钻头体相连。单向阀组件包括单向阀和阀套，单向阀通过锥面配合设置在阀套的上端中央孔中，单向阀用于控制钻头体中流体的通断。本实用新型专利技术改善了现有装置在旋喷注浆施工中需要两次下钻、提钻的复杂工序，创造出了通过一次下钻、提钻就能完成一次旋喷全过程的新工艺。

A single pipe sprinkler device capable of realizing horizontal drilling and injection

【技术实现步骤摘要】
一种能实现水平钻喷一体的单管喷头装置
本技术涉及高压旋喷注浆
，属于一种能实现水平钻喷一体的单管喷头装置。
技术介绍
水平旋喷工法是在常规旋喷注浆技术基础上发展起来的一种新的施工技术。水平旋喷工法在国外已成功地应用于各种软弱地层的预支护中，但在我国该技术的应用还处于起步阶段。现有旋喷注浆施工的工艺主要包括两个步骤，步骤一：如图1所示，使用水平定向钻机先打预导孔，该过程流量小，压力低，单向阀处于打开状态，液体从钻头体中心孔流出，润滑冷却钻头；步骤二：如图2所示，待预导孔打设到设计长度后回撤钻杆，更换为没有中心孔的钻头组件，将钻头旋入预定深度，开始旋喷，该过程流入钻杆的泥浆只需要从两个喷嘴组件中射出，不允许泥浆从钻头射出，因此需要堵住钻头体的中心孔，此处采用实心钻头组件。现有旋喷注浆施工工法打设一个旋喷桩，需要两次下钻、提钻，导致了整个施工工艺的复杂程度大大提高，不但耗时费力，而且在经济方面也不划算。
技术实现思路
为了解决上述问题，本技术提供了一种能实现水平钻喷一体的单管喷头装置，使用该装置后，完成整个旋喷过程只需一次下钻和提钻就能完成，施工效率明显提高。为了实现上述目的，本技术采用以下技术方案来实现：一种能实现水平钻喷一体的单管喷头装置，包括喷头体、单向阀组件和钻头体，所述的单向阀组件包括单向阀和阀套，所述的单向阀通过锥面配合设置在阀套的上端中央孔中，单向阀组件置于与喷头体和钻头体之间，用于控制钻头体中流体的通断。作为本设计的一种优选技术方案，所述的单向阀包括阀芯、阀座、弹簧和螺母，阀座上端中央有圆柱型空腔，空腔顶端内棱角采用倒圆角制造圆弧光面，该光面与阀芯顶盖的下端锥面配合，控制钻头体中心孔中流体的通断；阀座的底部中央设置有通孔，阀芯穿过弹簧之后再穿过阀座底部的通孔，所述的阀芯底部设置有螺纹柱，所述的螺纹柱与螺母配合连接，通过改变螺母和螺纹柱的旋合长度调节单向阀的初始过流面积以及弹簧的预压力。当通过喷头体中心孔的流量较小时，阀芯上部压缩弹簧的力度小，单向阀处于打开状态，流体可以通过；当通过喷头体中心孔的流体压力较大时，阀芯上部压缩弹簧的力度大，单向阀处于闭合状态，此时通过喷头体的流体只能从喷嘴射出，完成旋喷。作为本设计的一种优选技术方案，所述的阀套上端中心具有莫氏号的锥度，方便和单向阀配合,上端外部通过锥扣与喷头体连接，所述阀套的下端中心为圆柱孔，孔径稍小于阀座小径，方便专用工具通过其中拆卸单向阀，下端外部通过锥扣和钻头体相连。工作时，先将低压水注入喷头体中心孔中,进入喷头体的水流分别通过三个方向流出，其中两路从喷嘴流出，一路通过单向阀的环状间隙流向钻头体的中央空心柱(此时流量小，单向阀处于打开状态)，再通过钻头体顶端的出水口流出，冷却钻头，同时向里施钻打设预导孔，该过程不需要太高的压力，只需保证一定的注水流量，达到润滑冷却钻头的作用即可，该工艺可以降低钻头的磨损速度，防止钻头温度过高而烧钻。待钻头旋至设计深度后，其他条件不变，增大注水流量，压力值升高，至喷头体内的单向阀关闭为止(5～20MPa)。用高压水关闭单向阀的好处是：不会使水泥浆通过单向阀，避免了弹簧因泥浆凝结而失效，进而导致单向阀不能关闭，影响旋喷的进行；密封面也会因为有残留的水泥而密封不严，在瞬间高压浆的作用下冲坏单向阀。单向阀关闭瞬间，过流面积变小，压力剧增，水流从两边的喷嘴喷出，将注浆泵的吸浆口切换到泥浆池，继续增大流量，待压力值到设计压力(约35MPa)，开始旋转回撤钻杆，在回撤钻杆的同时，将配制好的水泥浆液通过喷嘴喷射到土体中。本方案的优点主要体现在：相比现有技术，本技术可以解决现有装置在旋喷注浆施工中需要两次下钻、提钻，存在施工复杂程度高、耗时费力等难题，实现了钻孔旋喷一次成型的功能，具有结构简单，造价低廉，施工效率高等优点。附图说明下面结合附图和实施例对本技术进一步说明。图1是现有旋喷注浆施工打预导孔时定向钻机机头结构图；图2是现有旋喷注浆施工时旋喷水泥浆液时定向钻机机头结构图；图3是本技术装置在单向阀打开时的立体结构示意图；图4是本技术装置在单向阀关闭时的立体结构示意图；图5是本技术装置中单向阀组件的立体结构示意图；图6是本技术装置中单向阀的立体结构示意图。具体实施例为了使本技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本技术。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。如图3至图6所示，一种能实现水平钻喷一体的单管喷头装置，包括空心的钻头体3，空心的喷头体1，喷头体1上设置喷嘴4，喷头体1中注入时水泥浆液时，水泥浆液通过喷嘴4喷射到土体中，所述的喷头体1与钻头体3之间设置有单向阀组件2，所述的单向阀组件2包括单向阀21和阀套22，所述的单向阀21通过锥面配合设置在阀套22的上端中央孔中，阀套22用于与喷头体1和钻头体3连接，单向阀21用于控制钻头体3中流体的通断。作为本设计的一种优选技术方案，所述的单向阀21包括阀芯211、阀座212、弹簧213和螺母214，所述的阀座212上端有圆柱型空腔，阀座212的底部中央设置有通孔，所述的阀芯211套装在阀座212底部的通孔中，所述的阀芯211与阀座212的圆柱型空腔之间设置有弹簧213，所述的阀芯211下端设置有螺纹，所述阀芯211的底端螺纹配合有螺母214，螺母214与阀芯211通过底端螺纹连接，喷头体1中央的空心柱中流体压力较小时，阀芯211上部压缩弹簧213的力度小，阀芯211与阀座212的圆柱型空腔之间形成环状间隙，流体可以通过；喷头体1中央的空心柱中流体压力较大时，阀芯211上部压缩弹簧213的力度大，阀芯211与阀座212的圆柱型空腔之间密闭，流体无法通过。工作时，如图3所示，先将低压水通过导流器入口注入喷头体1中央的空心柱中,此时单向阀处于打开状态，进入喷头体1的水流分别通过三个方向流出，其中两路从喷嘴4流出，一路通过单向阀21的环状间隙流向钻头体3的中央空心柱(此时流量小，压力低，单向阀处于打开状态)，再通过钻头体3顶端的出水口流出，冷却钻头体3，同时向里施钻打设预导孔，该过程不需要太高的压力，只需保证一定的注水流量，达到润滑冷却钻头的作用，该方法可以降低钻头的磨损速度，防止钻头温度过高而烧钻。待钻头旋至设计深度后，其他条件不变，增大注水流量，压力值升高至喷头体1内的单向阀21关闭为止(5～20MPa)。高压水关闭单向阀，和水泥浆比较而言，用水的好处是：不会使水泥浆固结集聚在单向阀内，避免了弹簧因泥浆凝结而失效，失效的结果是弹簧不能压缩到设计压缩量，单向阀21不能关闭，压力达不到旋喷值，影响旋喷效果；密封面也不会因为有残留的水泥而密封不严，在瞬间高压浆的作用下冲坏单向阀。如图4所示，单向阀21关闭后，水流从两边的喷嘴流出，将注浆泵的吸浆口切换到泥浆池，继续增大流量，待压力值到设计压力(约35MPa)，开始旋转回撤钻杆，在回撤钻杆的同时，将配制好的水泥浆液通过喷嘴4喷射到土体中。以上显示和描述了本技术的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述的只是说明本实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能实现水平钻喷一体的单管喷头装置，包括喷头体(1)、单向阀组件(2)和钻头体(3)，喷头体(1)上设置两个喷嘴(4)，其特征在于：所述的喷头体(1)与钻头体(3)之间设置有单向阀组件(2)，所述的单向阀组件(2)包括单向阀(21)和阀套(22)，所述的单向阀(21)通过锥面配合设置在阀套(22)的上端中央孔中。

【技术特征摘要】
1.一种能实现水平钻喷一体的单管喷头装置，包括喷头体(1)、单向阀组件(2)和钻头体(3)，喷头体(1)上设置两个喷嘴(4)，其特征在于：所述的喷头体(1)与钻头体(3)之间设置有单向阀组件(2)，所述的单向阀组件(2)包括单向阀(21)和阀套(22)，所述的单向阀(21)通过锥面配合设置在阀套(22)的上端中央孔中。2.根据权利要求1所述的一种能实现水平钻喷一体的单管喷头装置，其特征在于：所述的单向阀(21)包括阀芯(211)、阀座(212)、弹簧(213)和螺母(214)，阀座(212)上端中央有圆柱型空腔，空腔顶端内棱角采用倒圆角制造圆弧光面，该光面与阀芯(21...

【专利技术属性】
技术研发人员：党晓龙，刘海如，方勇，张晓兵，
申请(专利权)人：陕西西探地质装备有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西,61