高低压流体自动切换装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种高低压流体自动切换装置，包括通过螺纹连接同轴安装在高压射流割缝器和钻杆之间的高压切换器；高压切换器包括切换器本体、阀芯和阻尼弹簧。本实用新型专利技术在进行低压水打钻时，高压射流孔始终处于封堵的关闭状态；当钻孔成型后，开启高压水，高压水推动阀芯克服阻尼弹簧的弹力向前移动，前锥形头与阀芯安装部的锥面结构贴紧配合处于封堵高压切换器的阶梯通孔的状态，高压水经高压射流孔喷出，进而可以切割煤体或进行冲孔，安装及拆卸方便，且能够避免在钻进过程中因煤岩颗粒进入而导致的密封性失效问题，特别适用于煤矿井下采用高压水射流技术对煤体进行卸压增透作业。

High and low pressure fluid automatic switching device

【技术实现步骤摘要】
高低压流体自动切换装置
本技术涉及一种高低压流体自动切换装置，具体是一种适用于高压水射流割缝过程中对钻进低压供水和割缝高压供水进行自动切换的装置，属于煤矿瓦斯灾害防治领域。
技术介绍
高压水射流技术在近几年在国际上兴起的一门高科技清洗技术，主要用于清洗、切割和破碎，具有成本低、质量好、速度快、无环境污染、无金属腐蚀、应用面广等优点。高压水射流技术在煤矿井下的应用通常是为了实现高压水力割缝或冲孔，在煤矿瓦斯灾害防治方面，通常是利用高压水射流技术对煤体进行卸压增透，提高其透气性，进而提高瓦斯抽采率，改善矿井安全生产状况。由于适用于煤层钻孔的井下用普通空心钻头只能通过低压水工作，主要用于钻进过程中对钻头进行降温和排出煤渣。当需要进行高压水射流作业时，通常是先利用低压供水钻头在煤层内施工钻孔后退出全部钻杆，再安装高压水射流钻头送入钻孔内进行作业，工序非常繁琐。为避免上述的因退出钻杆、切换钻头的复杂工序，实现高、低压水自动切换，现有技术中出现高低压出水采用同一个通道的高低压切换空心钻头，该类高低压切换钻头通常是将切换装置集成在钻头内部、或者邻近钻头的转接钻杆内部，虽然可以实现简化操作工序，但依然存在钻进过程中煤岩颗粒容易进入通道内而导致密封性失效的问题；另外，由于钻头和钻杆是损耗部件、经常需要更换，而高低压切换部件集成在钻头或钻杆内部的方式会造成需用专用工具进行拆装，更换拆装操作复杂。
技术实现思路
针对上述问题，本技术提供一种高低压流体自动切换装置，安装及拆卸方便，且能够避免在钻进过程中因煤岩颗粒进入而导致的密封性失效问题，特别适用于煤矿井下采用高压水射流技术对煤体进行卸压增透作业。为实现上述目的，本高低压流体自动切换装置包括均是空心管状结构的高压射流割缝器和钻杆，还包括同轴安装在高压射流割缝器和钻杆之间的高压切换器；所述的高压射流割缝器的内孔前端自后向前依次设有小径段、锥面段和大径段，小径段通过前大后小的锥面段与大径段连通，锥面段上设有沿径向方向贯穿高压射流割缝器管壁的高压射流孔；所述的高压切换器包括切换器本体、阀芯和阻尼弹簧；切换器本体的轴心位置设有沿其轴向方向贯穿切换器本体的阶梯通孔，阶梯通孔的后部是阀芯安装部，阀芯安装部的前端设有前小后大的锥面结构；阶梯轴结构的阀芯同轴设置在切换器本体的阀芯安装部内，阀芯包括后锥形头、阀芯本体和前锥形头，后锥形头设置在阀芯的后端，后锥形头与高压射流割缝器的锥面段锥度尺寸配合、且后锥形头的大径端的外径尺寸大于阀芯本体的外径尺寸，前锥形头设置在阀芯的前端，前锥形头与阀芯安装部的锥面结构锥度尺寸配合，阀芯上还设有轴向穿入后锥形头的后端面、并径向贯穿阀芯本体的导流孔；阻尼弹簧设置在阀芯安装部内，阻尼弹簧的前端顶靠在切换器本体上、后端顶靠在阀芯上。作为本技术的进一步改进方案，阀芯安装部的后端也设有前小后大的锥面结构，阀芯上对应阀芯安装部后端的锥面结构的位置固定设有与阀芯安装部后端的锥面结构配合的锥面凸环。作为本技术的进一步改进方案，阻尼弹簧的后端顶靠在锥面凸环的前端面上。作为本技术的进一步改进方案，高压切换器的阶梯通孔的前端是前大后小的锥形孔。作为本技术的一种实施方式，高压切换器的切换器本体的前端和高压射流割缝器的前端均设有外螺纹结构，高压切换器的切换器本体的后端和钻杆的后端均设有配合的内螺纹结构。作为本技术的进一步改进方案，高压射流孔沿高压射流割缝器的周向方向均布设置为多个。与现有技术相比，本高低压流体自动切换装置通过同轴安装在高压射流割缝器和钻杆之间的高压切换器进行高低压流体自动切换，阀芯和阻尼弹簧在安装过程中便于装入和拆卸，而且便于清洗，使用卸钻杆的工具就可以进行拆卸；另外，将高压射流孔设置在对应后锥形头的高压射流割缝器锥面段上，可使高压射流孔在正常打钻过程中一直处于被后锥形头封堵的密闭状态，可防止煤岩颗粒进入高压射流孔内部；同时，阀芯无论在高压供水阶段还是低压供水阶段，均处于密封状态，可避免因高低压切换而造成的煤岩颗粒进入高压射流孔，从而避免了高压密封因颗粒的进入导致密封失效，特别适用于煤矿井下采用高压水射流技术对煤体进行卸压增透作业。附图说明图1是本技术的结构示意图。图中：1、高压切换器，2、高压射流割缝器，3、钻杆，4、后锥形头，5、前锥形头，6、阻尼弹簧，7、导流孔，8、锥面凸环，9、高压射流孔。具体实施方式下面结合附图对本技术做进一步说明(以下以图1的右侧方向为前方进行描述)。如图1所示，本高低压流体自动切换装置包括通过螺纹连接同轴安装在高压射流割缝器2和钻杆3之间的高压切换器1，高压射流割缝器2和钻杆3均是空心管状结构。所述的高压射流割缝器2的内孔前端自后向前依次设有小径段、锥面段和大径段，小径段通过前大后小的锥面段与大径段连通，锥面段上设有沿径向方向贯穿高压射流割缝器2管壁的高压射流孔9，高压射流孔9沿高压射流割缝器2的周向方向均布设置为多个。所述的高压切换器1包括切换器本体、阀芯和阻尼弹簧6；切换器本体的轴心位置设有沿其轴向方向贯穿切换器本体的阶梯通孔，阶梯通孔的后部是阀芯安装部，阀芯安装部的前端设有前小后大的锥面结构；阶梯轴结构的阀芯同轴设置在切换器本体的阀芯安装部内，阀芯包括后锥形头4、阀芯本体和前锥形头5，后锥形头4设置在阀芯的后端，后锥形头4与高压射流割缝器2的锥面段锥度尺寸配合、且后锥形头4的大径端的外径尺寸大于阀芯本体的外径尺寸，前锥形头5设置在阀芯的前端，前锥形头5与阀芯安装部的锥面结构锥度尺寸配合，阀芯上还设有轴向穿入后锥形头4的后端面、并径向贯穿阀芯本体的导流孔7；阻尼弹簧6设置在阀芯安装部内，阻尼弹簧6的前端顶靠在切换器本体上、后端顶靠在阀芯上。本高低压流体自动切换装置在安装时，先将高压切换器1的前端通过螺纹安装在钻杆3的后端上，再将阻尼弹簧6置入阀芯安装部内，将阀芯穿入阻尼弹簧6内后将高压射流割缝器2的前端通过螺纹安装在高压切换器1的后端上，高压射流割缝器2拧入高压切换器1的过程中压紧阻尼弹簧6、并使后锥形头4与高压射流割缝器2的锥面段贴紧配合处于封堵高压射流孔9的状态，此时前锥形头5与阀芯安装部的锥面结构处于分离的通道导通状态。在进行低压水打钻时，低压水依次经高压射流割缝器2的内孔、导流孔7、高压切换器1的阶梯通孔进入钻杆3，此时高压射流孔9始终处于封堵的关闭状态，能够避免在钻进过程中因煤岩颗粒进入而导致的密封性失效问题；当钻孔成型后，开启高压水，高压水经高压射流割缝器2的内孔进入，由于后锥形头4的后端面面积大于导流孔7的面积，因此产生压力差，随着压力的不断升高，高压水推动阀芯克服阻尼弹簧6的弹力向前移动，后锥形头4即脱离高压射流割缝器2的锥面段使高压射流孔9处于与高压射流割缝器2的小径段导通的状态、同时前锥形头5与阀芯安装部的锥面结构贴紧配合处于封堵高压切换器1的阶梯通孔的状态，高压水经高压射流孔9喷出，进而可以切割煤体或进行冲孔。为了实现阀本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高低压流体自动切换装置，包括均是空心管状结构的高压射流割缝器(2)和钻杆(3)，其特征在于，还包括同轴安装在高压射流割缝器(2)和钻杆(3)之间的高压切换器(1)；/n所述的高压射流割缝器(2)的内孔前端自后向前依次设有小径段、锥面段和大径段，小径段通过前大后小的锥面段与大径段连通，锥面段上设有沿径向方向贯穿高压射流割缝器(2)管壁的高压射流孔(9)；/n所述的高压切换器(1)包括切换器本体、阀芯和阻尼弹簧(6)；切换器本体的轴心位置设有沿其轴向方向贯穿切换器本体的阶梯通孔，阶梯通孔的后部是阀芯安装部，阀芯安装部的前端设有前小后大的锥面结构；阶梯轴结构的阀芯同轴设置在切换器本体的阀芯安装部内，阀芯包括后锥形头(4)、阀芯本体和前锥形头(5)，后锥形头(4)设置在阀芯的后端，后锥形头(4)与高压射流割缝器(2)的锥面段锥度尺寸配合、且后锥形头(4)的大径端的外径尺寸大于阀芯本体的外径尺寸，前锥形头(5)设置在阀芯的前端，前锥形头(5)与阀芯安装部的锥面结构锥度尺寸配合，阀芯上还设有轴向穿入后锥形头(4)的后端面、并径向贯穿阀芯本体的导流孔(7)；阻尼弹簧(6)设置在阀芯安装部内，阻尼弹簧(6)的前端顶靠在切换器本体上、后端顶靠在阀芯上。/n...

【技术特征摘要】
1.一种高低压流体自动切换装置，包括均是空心管状结构的高压射流割缝器(2)和钻杆(3)，其特征在于，还包括同轴安装在高压射流割缝器(2)和钻杆(3)之间的高压切换器(1)；
所述的高压射流割缝器(2)的内孔前端自后向前依次设有小径段、锥面段和大径段，小径段通过前大后小的锥面段与大径段连通，锥面段上设有沿径向方向贯穿高压射流割缝器(2)管壁的高压射流孔(9)；
所述的高压切换器(1)包括切换器本体、阀芯和阻尼弹簧(6)；切换器本体的轴心位置设有沿其轴向方向贯穿切换器本体的阶梯通孔，阶梯通孔的后部是阀芯安装部，阀芯安装部的前端设有前小后大的锥面结构；阶梯轴结构的阀芯同轴设置在切换器本体的阀芯安装部内，阀芯包括后锥形头(4)、阀芯本体和前锥形头(5)，后锥形头(4)设置在阀芯的后端，后锥形头(4)与高压射流割缝器(2)的锥面段锥度尺寸配合、且后锥形头(4)的大径端的外径尺寸大于阀芯本体的外径尺寸，前锥形头(5)设置在阀芯的前端，前锥形头(5)与阀芯安装部的锥面结构锥度尺寸配合，阀芯上还设有轴向穿入后锥形头(4)的后端面、并径向贯穿阀芯本体的导流孔(7)；阻尼弹簧(6...

【专利技术属性】
技术研发人员：史红邈，朱传杰，黄勇，张永斌，叶川，周建伟，王广帅，侯松风，杨晓国，徐宁，李明发，郝小刚，裴露辉，李洁，任海涛，王赞，
申请(专利权)人：山西潞安集团余吾煤业有限责任公司，中国矿业大学，
类型：新型
国别省市：山西;14