一种水力扩孔系统的制作方法
【专利摘要】一种水力扩孔系统，包括高压钻杆、钻头和供水装置，所述钻头包括钻头本体、高低压切换喷嘴和密封连接段，钻头本体和密封连接段通过高低压切换喷嘴连接在一起，且密封连接段与驱动钻头工作的钻机上的高压钻杆连接，高压钻杆与供水装置连接，高低压切换喷嘴包括其内开设有与冷却水连通的通孔I的喷头体，喷头体的两端分别与钻头本体和密封连接段连接，喷头体的通孔I内安装有一个在水压作用下自动切换通孔I与高压出水孔和低压出水孔中连通关系的喷嘴滑阀。本实用新型可以实现低压水和高压水双通道，不需要拔出更换钻杆以及钻头即可实现，通过高低压切换喷嘴可以实现通入高、低压水的切换。
【专利说明】一种水力扩孔系统
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种水利扩孔装置，尤其是涉及一种水力扩孔系统。
【背景技术】
[0002] 根据矿井瓦斯治理规划，采用现有抽放瓦斯的措施，钻孔中的瓦斯浓度往往达不 到预期效果，主要是因为煤层透气性差，通过实验研究提出了水力冲孔的施工要领、水力冲 孔及其消突机理，研究表明，采用底板岩巷穿层钻孔与水力冲孔区域消突措施，可有效消除 突出应力，大幅度的增加煤层的透气性，保障了工作面的安全高效回采。
[0003] 而采取水压冲孔时，需要不断更换钻杆钻头，因为开始要通入低压水采用钻头钻 孔，然后通入高压水进行扩孔，然而扩孔时必须采用通高压水的钻杆，更换相当麻烦而且需 要两套装置。 实用新型内容
[0004] 本实用新型的目的是为解决通过水压扩孔时，需要更换钻杆及钻头的问题，提供 一种水力扩孔系统，本实用新型可以实现低压水和高压水双通道，不需要拔出更换钻杆以 及钻头即可实现，通过高低压切换喷嘴在水压作用下推动滑阀运动，可以实现通入高、低压 水的切换，当通入低压水时，此时弹簧的预紧力大于水压对滑阀的作用力此时，滑阀与喷嘴 体的沉孔构成的腔体可以与通入的低压水接通，在通入低压水时，实现了高压水通孔和低 压水通孔均可以通水，在通入高压水时，由于水压对滑阀的作用力大于弹簧的预紧力，此时 弹簧被压紧，滑阀与喷嘴体的沉孔构成的腔体被密封，此时只有高压通水孔可以通水，从而 实现了高压水和低压水的自动切换，而且不需要拔出更换钻头即可实现，同时设置的供水 装置可以调节水压，通过水压转换装置上的开关可以控制供水为高压水或者低压水。
[0005] 本实用新型为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：
[0006] -种水力扩孔系统，包括高压钻杆、钻头和供水装置，所述钻头包括钻头本体、高 低压切换喷嘴和密封连接段，钻头本体和密封连接段通过高低压切换喷嘴连接在一起，且 密封连接段与驱动钻头工作的钻机上的高压钻杆连接，高压钻杆与供水装置连接，钻头本 体上开设有通入低压冷却水的低压水孔，高低压切换喷嘴包括其内开设有与冷却水连通的 通孔I的喷头体，喷头体的两端分别与钻头本体和密封连接段连接，喷头体上开设有垂直 其中心线分布的高压出水孔，高压出水孔和低压出水孔均与通孔I连通，喷头体的通孔I内 安装有有一个在水压作用下自动切换通孔I与高压出水孔和低压出水孔中连通关系的喷 嘴滑阀。
[0007] 喷嘴滑阀包括喷嘴体、弹簧、滑阀和喷嘴压盖，所述的喷嘴体为开设有沉孔的圆柱 体，且沉孔总深度小于喷嘴体的长度，沉孔的小孔段与高压出水孔连通，其小孔段四周开设 有一端与低压出水孔连通另一端与沉孔的大孔段连通的通孔II，所述的滑阀为一个两头直 径小中间直径大的变径轴，且轴的中间开设有沿其轴向的通孔III，其中直径小的一端上还 开设有沿其直径方向的通孔IV，通孔IV与其轴向通孔III连通，滑阀滑动设置在喷嘴体上 的沉孔内且开设有通孔IV的一端伸入沉孔的小孔内，弹簧安装在沉孔的小孔内并支撑滑 阀使得滑阀的大直径的一端与沉孔的大孔底部构成腔体，且通孔IV和通孔II均与腔体连 通，滑阀通过固定在其另一端上的喷嘴压盖将其卡设在喷嘴体内。
[0008] 所述的供水装置包括水源、电机、水泵和水压转换装置，电机驱动水泵工作，水泵 的入水口通过入水管与水源连接，水泵的出水口通过出水管与水压转换装置的入口连接， 水压转换装置的出口通过水管连接在高压钻杆上。
[0009] 所述的弹簧的预紧力小于高压冷却水对喷嘴滑阀的冲力。
[0010] 所述的高压出水孔内安装有高压喷嘴，且高压喷嘴的出水方向与喷嘴滑阀的中轴 线呈30° -50°夹角。
[0011] 所述的滑阀的大直径的与沉孔的大孔底部构成腔体的一端上安装有密封垫片。
[0012] 所述的高压钻杆，包括复数段内部为中空结构的杆体，包括所述的杆体包括钻孔 段、位于钻孔段两端的连接头和连接座，所述连接头包括外壁上设置有锥螺纹的锥螺纹接 头和将锥螺纹接头连接至钻孔段上的密封段I，连接座包括开设有锥螺纹孔的锥螺纹座和 与密封段I配合的密封段II，所述的密封段I包括开设在杆体上的凹槽和安装在凹槽内的 密封圈，所述的密封段II为内壁光滑且恰好与密封圈构成密封配合的光洁面。
[0013] 所述的杆体内开设有沿其长度方向贯通的冷却孔。
[0014] 所述的杆体上开设有排屑槽且排屑槽为U型槽。
[0015] 本实用新型的有益效果是：本实用新型可以实现低压水和高压水双通道，不需要 拔出更换钻杆以及钻头即可实现，通过高低压切换喷嘴可以实现通入高、低压水的切换，当 通入低压水时，此时弹簧的预紧力大于水压对滑阀的作用力此时，滑阀与喷嘴体的沉孔构 成的腔体可以与通入的低压水接通，在通入低压水时，实现了高压水通孔和低压水通孔均 可以通水，在通入高压水时，由于水压对滑阀的作用力大于弹簧的预紧力，此时弹簧被压 紧，滑阀与喷嘴体的沉孔构成的腔体被密封，此时只有高压通水孔可以通水，从而实现了高 压水和低压水的自动切换，而且不需要拔出更换钻头即可实现，同时设置的供水装置可以 调节水压，通过水压转换装置上的开关可以控制供水为高压水或者低于水。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 图1为本实用新型的结构简图。
[0017] 图2为本实用新型中钻头的结构示意图。
[0018] 图3为本实用新型中滑阀的结构示意图。
[0019] 图4为本实用新型中喷嘴体的结构示意图。
[0020] 图5为本实用新型中高压钻杆的结构示意图。
[0021] 图6为本实用新型中高压钻杆的配合安装示意图。
[0022] 图示标记：1、密封连接段；2、喷头体；201、通孔I ;3、高压喷嘴；4、钻头本体；5、低 压水孔；6、弹簧；7、高压出水孔；8、喷嘴体；801、通孔II ;9、密封垫片；10、滑阀；1001、通孔 III ;11、喷嘴压盖；12、通孔IV ;13、高压钻杆；1301、密封段II ;1302、锥螺纹座；1303、钻孔 段；1304、锥螺纹接头；1305、密封段I ; 1306、冷却孔；14、水源；15、入水管；16、电机；17、水 压转换装置；18、水管；19、水泵。
【具体实施方式】
[0023] 图中所示，【具体实施方式】如下：
[0024] -种水力扩孔系统，包括高压钻杆13、钻头和供水装置，所述钻头包括钻头本体 4、高低压切换喷嘴和密封连接段1，钻头本体4和密封连接段1通过高低压切换喷嘴连接在 一起，且密封连接段1与驱动钻头工作的钻机上的高压钻杆13连接，高压钻杆13与供水装 置连接，钻头本体4上开设有通入低压冷却水的低压水孔5,高低压切换喷嘴包括其内开设 有与冷却水连通的通孔1201的喷头体2,喷头体2的两端分别与钻头本体4和密封连接段 1连接，喷头体2上开设有垂直其中心线分布的高压出水孔7,高压出水孔7和低压出水孔 5均与通孔1201连通，喷头体2的通孔1201内安装有有一个在水压作用下自动切换通孔I 与高压出水孔7和低压出水孔5中连通关系的喷嘴滑阀。
[0025] 喷嘴滑阀包括喷嘴体8、弹簧6、滑阀10和喷嘴压盖11，所述的喷嘴体8为开设有 沉孔的圆柱体，且沉孔总深度小于喷嘴体8的长度，沉孔的小孔段与高压出水孔7连通，其 小孔段四周开设有一端与低压出水孔5连通另一端与沉孔的大孔段连通的通孔11801，所 述的滑阀10为一个两头直径小中间直径大的变径轴，且轴的中间开设有沿其轴向的通孔 1111001，其中直径小的一端上还开设有沿其直径方向的通孔IV12,通孔IV12与其轴向通 孔III1001连通，滑阀10滑动设置在喷嘴体8上的沉孔内且开设有通孔IV12的一端伸入 沉孔的小孔内，弹簧6安装在沉孔的小孔内并支撑滑阀10使得滑阀10的大直径的一端与 沉孔的大孔底部构成腔体，且通孔IV12和通孔II801均与腔体连通，滑阀10通过固定在其 另一端上的喷嘴压盖11将其卡设在喷嘴体8内。
[0026] 所述的供水装置包括水源14、电机16、水泵19和水压转换装置17,电机16驱动水 泵19工作，水泵19的入水口通过入水管15与水源14连接，水泵19的出水口通过出水管 与水压转换装置17的入口连接，水压转换装置17的出口通过水管18连接在高压钻杆13 上。
[0027] 所述的弹簧6的预紧力小于高压冷却水对喷嘴滑阀的冲力。
[0028] 所述的高压出水孔7内安装有高压喷嘴3,且高压喷嘴3的出水方向与喷嘴滑阀的 中轴线呈30° -50°夹角。
[0029] 所述的滑阀10的大直径的与沉孔的大孔底部构成腔体的一端上安装有密封垫片 9〇
[0030] 所述的高压钻杆13,包括复数段内部为中空结构的杆体，包括所述的杆体包括钻 孔段1303、位于钻孔段1303两端的连接头和连接座，所述连接头包括外壁上设置有锥螺纹 的锥螺纹接头1304和将锥螺纹接头1304连接至钻孔段1303上的密封段11305,连接座包 括开设有锥螺纹孔的锥螺纹座1302和与密封段11305配合的密封段111301，所述的密封段 11305包括开设在杆体上的凹槽和安装在凹槽内的密封圈，所述的密封段II1301为内壁光 滑且恰好与密封圈构成密封配合的光洁面。
[0031] 所述的杆体内开设有沿其长度方向贯通的冷却孔1306。
[0032] 所述的杆体上开设有排屑槽且排屑槽为U型槽。
[0033] 本实用新型所列举的技术方案和实施方式并非是限制，与本实用新型所列举的技 术方案和实施方式等同或者效果相同方案都在本实用新型所保护的范围内。
【权利要求】
1. 一种水力扩孔系统，包括高压钻杆（13)、钻头和供水装置，其特征在于：所述钻头包 括钻头本体（4)、高低压切换喷嘴和密封连接段（1)，钻头本体（4)和密封连接段（1)通过 高低压切换喷嘴连接在一起，且密封连接段（1)与驱动钻头工作的钻机上的高压钻杆（13) 连接，高压钻杆（13)与供水装置连接，钻头本体（4)上开设有通入低压冷却水的低压水孔 (5)，高低压切换喷嘴包括其内开设有与冷却水连通的通孔I (201)的喷头体（2)，喷头体 (2)的两端分别与钻头本体（4)和密封连接段（1)连接，喷头体（2)上开设有垂直其中心线 分布的高压出水孔（7)，高压出水孔（7)和低压出水孔（5)均与通孔I (201)连通，喷头体 (2)的通孔I (201)内安装有一个在水压作用下自动切换通孔I (201)与高压出水孔（7) 和低压出水孔（5)中连通关系的喷嘴滑阀。
2. 根据权利要求1所述的一种水力扩孔系统，其特征在于：喷嘴滑阀包括喷嘴体（8)、 弹簧（6)、滑阀（10)和喷嘴压盖（11)，所述的喷嘴体（8)为开设有沉孔的圆柱体，且沉孔总 深度小于喷嘴体（8)的长度，沉孔的小孔段与高压出水孔（7)连通，其小孔段四周开设有一 端与低压出水孔（5)连通另一端与沉孔的大孔段连通的通孔II (801)，所述的滑阀（10)为 一个两头直径小中间直径大的变径轴，且轴的中间开设有沿其轴向的通孔III (1001)，其 中直径小的一端上还开设有沿其直径方向的通孔IV (12)，通孔IV (12)与其轴向通孔III (1001)连通，滑阀（10)滑动设置在喷嘴体（8)上的沉孔内且开设有通孔IV (12)的一端伸 入沉孔的小孔内，弹簧（6)安装在沉孔的小孔内并支撑滑阀（10)使得滑阀（10)的大直径 的一端与沉孔的大孔底部构成腔体，且通孔IV (12)和通孔II (801)均与腔体连通，滑阀 (10)通过固定在其另一端上的喷嘴压盖（11)将其卡设在喷嘴体（8)内。
3. 根据权利要求1所述的一种水力扩孔系统，其特征在于：所述的供水装置包括水源 (14)、电机（16)、水泵（19)和水压转换装置（17)，电机（16)驱动水泵（19)工作，水泵（19) 的入水口通过入水管（15)与水源（14)连接，水泵（19)的出水口通过出水管与水压转换装 置（17)的入口连接，水压转换装置（17)的出口通过水管（18)连接在高压钻杆（13)上。
4. 根据权利要求2所述的一种水力扩孔系统，其特征在于：所述的弹簧（6)的预紧力小 于高压冷却水对喷嘴滑阀的冲力。
5. 根据权利要求1所述的一种水力扩孔系统，其特征在于：所述的高压出水孔（7)内安 装有高压喷嘴（3)，且高压喷嘴（3)的出水方向与喷嘴滑阀的中轴线呈30° -50°夹角。
6. 根据权利要求1所述的一种水力扩孔系统，其特征在于：所述的滑阀（10)的大直径 的与沉孔的大孔底部构成腔体的一端上安装有密封垫片（9)。
7. 根据权利要求1所述的一种水力扩孔系统，其特征在于：所述的高压钻杆（13)，包括 复数段内部为中空结构的杆体，包括所述的杆体包括钻孔段（1303)、位于钻孔段（1303)两 端的连接头和连接座，所述连接头包括外壁上设置有锥螺纹的锥螺纹接头（1304)和将锥螺 纹接头（1304)连接至钻孔段（1303)上的密封段I (1305)，连接座包括开设有锥螺纹孔的 锥螺纹座（1302)和与密封段I (1305)配合的密封段II (1301)，所述的密封段I (1305) 包括开设在杆体上的凹槽和安装在凹槽内的密封圈，所述的密封段II (1301)为内壁光滑 且恰好与密封圈构成密封配合的光洁面。
8. 根据权利要求7所述的一种水力扩孔系统，其特征在于：所述的杆体内开设有沿其 长度方向贯通的冷却孔（1306)。
9. 根据权利要求7所述的一种水力扩孔系统，其特征在于：所述的杆体上开设有排屑 槽且排屑槽为U型槽。
【文档编号】E21B7/18GK203867461SQ201420302623
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年6月9日 优先权日:2014年6月9日
【发明者】朱亚, 金少波 申请人:平顶山市安泰华矿用安全设备制造有限公司