一种定量配风泡沫除尘装置、空气钻进系统及钻进工艺制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种定量配风泡沫除尘装置、空气钻进系统及钻进工艺，定量配风泡沫除尘装置包括：套设的第一管体和第二管体，形成环空间隙，且一端开放；在开放端，第一管体的管壁内嵌设连通的轴向通道和径向通道，且径向通道与所述的环空间隙连通；在开放端，第二管体上设置定量配风结构，限定定量风进入环空间隙；非开放端的第一管体的管壁上设置与环空间隙连通的泡沫出口。本发明专利技术的方案实现了空气钻进过程中，在孔底产尘点、在含尘气流从环空返回孔口的过程中的持续捕尘、除尘功能。通过定量配风的泡沫除尘装置，实现了在不同风量及风压下均能稳定高效的生成泡沫。均能稳定高效的生成泡沫。均能稳定高效的生成泡沫。

【技术实现步骤摘要】
一种定量配风泡沫除尘装置、空气钻进系统及钻进工艺


[0001]本专利技术涉及煤矿井下钻探工程领域，具体涉及一种定量配风泡沫除尘装置、空气钻进系统及钻进工艺。

技术介绍

[0002]随着我国煤矿向深部开采，高瓦斯碎软煤层比例越来越大。在碎软煤层钻进中，空气钻进具有对排渣效率高，有利于孔壁稳定等优势，提高了钻孔深度和成孔率，是目前碎软煤层的主要钻进方法。空气钻进时，最大缺点是煤尘出孔口后速度高、粒度小、扩散快，污染严重，难以控制，因此，孔口集尘和除尘难度大。泡沫具有润滑减阻、捕尘排粉效果好、环境污染小等优点，在潮湿、水敏性强以及不稳定地层中排粉具有独特优越性。空气钻进时，定量配风的泡沫除尘装置，在不同风量及风压下均能稳定高效的生成泡沫，可在孔底产尘点、在含尘气流从环空返回孔口的过程中，与细微颗粒煤尘结合变成较大颗粒煤尘，起到持续捕尘的作用，降低了孔口除尘难度，利于钻探工作的持续进行，并避免了对井下作业人员的生命健康造成威胁。因此，对于空气钻进中的泡沫除尘技术及相应装置的研究有着现实需求。

技术实现思路

[0003]本专利技术解决空气钻进时，煤尘出孔口后速度高、扩散快、粒度小，污染严重，难以控制，孔口集尘和除尘难度大，并容易对井下作业人员的生命健康造成威胁的问题，提供一种定量配风泡沫除尘装置、空气钻进系统及钻进工艺，实现对空气钻进时在孔底产尘点、在含尘气流从环空返回孔口的过程中的持续捕尘，降低孔口除尘难度。
[0004]为解决上述问题，本专利技术采取的技术方案为：
[0005]一种定量配风泡沫除尘装置，包括：套设的第一管体和第二管体，形成环空间隙，且一端开放；在开放端，第一管体的管壁内嵌设连通的轴向通道和径向通道，且径向通道与所述的环空间隙连通；在开放端，第二管体上设置定量配风结构，限定定量风进入环空间隙；非开放端的第一管体的管壁上设置与环空间隙连通的泡沫出口。
[0006]可选的，所述的定量配风结构包括：卡设在第一管体开放端内的限面环；套设在第二管体开放端依次设置挡风板和弹簧；所述限面环的内径由开放端渐小，所述的挡风板在限面环的环空空间内来回移动。
[0007]可选的，在所述的挡风板的前端贴设轴挡圈；在所述的第二管体的管壁上设置轴向导槽，所述的挡风板卡接轴向导槽。
[0008]可选的，在所述的定量配风结构后端的第二管体外设置螺旋叶片。
[0009]可选的，在所述的环空间隙的封闭端依次设置一级发泡器和二级发泡器。
[0010]可选的，在所述的第一管体的开放端轴接设置转接头。
[0011]一种空气钻进系统，设置依次连接的钻头、定量配风泡沫除尘装置、空气螺杆马达、下无磁钻杆、探管电池筒、上无磁钻杆、螺旋钻杆和水便；所述的定量配风泡沫除尘装置
为本专利技术任一所述的定量配风泡沫除尘装置；所述的水便分别连接供风组件和供泡沫组件。
[0012]可选的，所述的供风组件设置高压胶管、第一流量计、压风管路和空压机。
[0013]可选的，所述的供泡沫组件设置泡沫液管路、第二流量计和泡沫液泵。
[0014]一种空气钻进工艺，采用本专利技术任一所述的空气钻进系统实现，包括：第一步：依次连接钻头、定量配风泡沫除尘装置、空气螺杆马达、下无磁钻杆、探管电池筒、上无磁钻杆和螺旋钻杆；
[0015]第二步：将连接好的螺旋钻杆通过水便的空气接入口与高压胶管和压风管路连接至空压机，水便端设置泄压阀，高压胶管与压风管路间设置第一流量计与截止阀；同时通过水便的泡沫液接入口与泡沫液管路连接至泡沫液泵，第二流量计设置在泡沫液管路与泡沫液泵之间；
[0016]第三步：打开空压机供风，压缩风经过压风管路、截止阀、第一流量计、高压胶管、水便、螺旋钻杆、上无磁钻杆、探管电池筒、下无磁钻杆和空气螺杆马达后，在定量配风泡沫除尘装置内，将少部分定量风分配到环空间隙用于产生泡沫，其余风经钻头排出用于携渣；
[0017]第四步：打开泡沫液泵注入泡沫液，泡沫液经过第二流量计、泡沫液管路、水便、螺旋钻杆、上无磁钻杆、探管电池筒、下无磁钻杆和空气螺杆马达后，通过环形槽、轴向通道和径向通道进入环空间隙内，泡沫液与流入的定量风混合后沿螺旋叶片实现气液混合，气液混合体再经过一级发泡器和二级发泡器后，由泡沫出口流出。
[0018]本专利技术的有益效果：
[0019](1)实现了空气钻进过程中，在孔底产尘点、在含尘气流从环空返回孔口的过程中的持续捕尘、除尘功能。
[0020](2)通过定量配风的泡沫除尘装置，实现了在不同风量及风压下均能稳定高效的生成泡沫。
[0021](3)随着钻进深度的增加，泡沫对含尘气流的持续捕尘时间越长，捕尘效果越好。
[0022](4)降低了孔口除尘难度，利于工作的持续进行，并避免了对井下作业人员的生命健康造成威胁。
附图说明
[0023]图1是本专利技术的空气钻进系统组成示意图；
[0024]图2是定量配风泡沫除尘装置结构示意图；
[0025]图3是图2中第一管体结构剖视图；
[0026]图4是图2中的第二管体的结构示意图；
[0027]图5是图4的剖视图；
[0028]图6是图2中的转接头结构示意图；
[0029]图7是图1中的水便结构示意图；
[0030]图8是定量配风原理公式推导图；
[0031]1‑
钻头、2
‑
定量配风泡沫除尘装置、3
‑
空气螺杆马达、4
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下无磁钻杆、5
‑
探管电池筒、6
‑
上无磁钻杆、7
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螺旋钻杆、8
‑
水便、9
‑
泄压阀、10
‑
高压胶管、11
‑
第一流量计、12
‑
截止阀、13
‑
压风管路、14
‑
空压机、15
‑
泡沫液管路、16
‑
第二流量计、17
‑
泡沫液泵；
[0032]21
‑
第一管体、211
‑
轴向通道、212
‑
径向通道、213
‑
泡沫出口、214
‑
第一管体公扣、215
‑
环形槽、216
‑
台阶面、217
‑
第一管体母扣；
[0033]22
‑
第二管体、221
‑
轴挡圈、222
‑
挡风板、223
‑
弹簧、224
‑
螺旋叶片、225
‑
轴向导槽、226
‑
第二管体公扣、227
‑
第二管体母扣、228
‑
挡风板安装槽、229
‑
第二管体进风通道；
[0034]23
‑
限面环、24...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种定量配风泡沫除尘装置，其特征在于，包括：套设的第一管体(21)和第二管体(22)，形成环空间隙，且一端开放；在开放端，第一管体(21)的管壁内嵌设连通的轴向通道(211)和径向通道(212)，且径向通道(212)与所述的环空间隙连通；在开放端，第二管体(22)上设置定量配风结构，限定定量风进入环空间隙；非开放端的第一管体(21)的管壁上设置与环空间隙连通的泡沫出口(213)。2.根据权利要求1所述的定量配风泡沫除尘装置，其特征在于，所述的定量配风结构包括：卡设在第一管体(21)开放端内的限面环(23)；套设在第二管体(22)开放端依次设置挡风板(222)和弹簧(223)；所述限面环(23)的内径由开放端渐小，所述的挡风板(222)在限面环(23)的环空空间内来回移动。3.根据权利要求2所述的定量配风泡沫除尘装置，其特征在于，在所述的挡风板(222)的前端贴设轴挡圈(221)；在所述的第二管体(22)的管壁上设置轴向导槽(225)，所述的挡风板(222)卡接轴向导槽(225)。4.根据权利要求1或2所述的定量配风泡沫除尘装置，其特征在于，在所述的定量配风结构后端的第二管体(22)外设置螺旋叶片(224)。5.根据权利要求1或2所述的定量配风泡沫除尘装置，其特征在于，在所述的环空间隙的封闭端依次设置一级发泡器(24)和二级发泡器(25)。6.根据权利要求1或2所述的定量配风泡沫除尘装置，其特征在于，在所述的第一管体(21)的开放端轴接设置转接头(26)。7.一种空气钻进系统，其特征在于，设置依次连接的钻头(1)、定量配风泡沫除尘装置(2)、空气螺杆马达(3)、下无磁钻杆(4)、探管电池筒(5)、上无磁钻杆(6)、螺旋钻杆(7)和水便(8)；所述的定量配风泡沫除尘装置(2)为权利要求1
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6任一所述的定量配风泡沫除尘装置(2)；所述的水便(8)分别连接供风组件和供泡沫组件。8.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：张金宝，魏宏超，姚宁平，金新，张阳阳，聂超，王超，叶嗣暄，
申请(专利权)人：中煤科工西安研究院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：