一种深孔取样虹吸钻头的制作方法

本实用新型属于深孔钻头技术领域，具体涉及一种深孔取样虹吸钻头。

背景技术：

目前煤矿瓦斯灾害治理以区域防治为主、局部措施为补充，区域瓦斯参数的快速测定技术成为急需解决的问题，因而深孔取样是需要解决的首要问题。法在取样过程中其取样时间普遍在30分钟左右，而且取样深度在30米左右。其主要原因在于钻头，普通钻头存在取样速度慢和取样深度浅，造成实际取样工作中取样时间长和不能定点取样的问题，严重阻碍了煤层开采的生产效力，制约着生产力的发展。

中国专利201811251281.2公开了一种准确测定煤层瓦斯含量的取样装置，包括钻杆接头、收集筒和取样筒，钻杆接头的右端套接有端盖，端盖的右端套接有收集筒，收集筒与导向密封套套接，导向密封套内滑动套接有取样筒，导向密封套的内壁和取样筒的外壁开键槽，且键槽之间通过导向键滑动连接钻杆接头、收集筒和取样筒，取样筒的右端螺纹连接有钻头，钻头包括内部设有空腔的钻头体及设置在钻头体内的中空环形喷射器，钻头体一端由内至外分别设有内层、中层及外层切削刀头；该钻头由于设置了三层刀头，因而制作工艺复杂，成本较高。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术的不足而提供一种使用了两层刀头降低成本且钻取效率高的深孔取样虹吸钻头。

本实用新型的技术方案如下：

一种深孔取样虹吸钻头，所述钻头包括内部设有空腔的钻头主体，所述钻头主体的钻取端上设置有与所述空腔连通的月牙形的取样口以及围绕所述取样口布设的内刀头组，所述钻取端的外周均匀布置由若干个外刀头组成的外刀头组；所述取样口包括从钻取端的中心向外设置的内弯弧线、外弯弧线以及将内弯弧线和外弯弧线封闭的半圆线，所述内弯弧线、外弯弧线的圆心与钻取端的中心重合，所述内刀头组由设置在取样口半圆线一侧的第一内刀头、设置在内弯弧线一侧的第二内刀头和设置在外弯弧线一侧第三内刀头组成，所述第一内刀头、第二内刀头、第三内刀头非均匀布置且各个内刀头的切削轨迹的范围不重叠，所述内刀头组和所述外刀头组的切削轨迹的范围完全覆盖所述钻取端端面的表面范围。

进一步的，所述钻头主体上靠近所述钻取端处设置有与空腔连通的喷射孔，所述喷射孔的中心线与钻头的钻进方向交错。

进一步的，所述外刀头的高度大于所述内刀头组的高度。

进一步的，所述取样口对应的圆心角α为125～135度。

进一步的，所述第三内刀头的中心点至取样口的对称轴线的角度β为25～35度。

进一步的，所述取样口的宽度为10～13mm。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过设置两层钻头，外刀头的高度小于内刀头组的高度，使得外刀头能够对钻孔底部孔壁有支撑作用，防止孔壁突然塌陷大量煤屑堵塞取样口，外刀头的主体由于高于钻取端因而能够为切削下的煤屑提供固定的容纳空间，在内刀头组的作用下，将煤屑继续破坏为粒径均一、符合取样粒径要求的煤屑，从而能够保证取样过程中稳定、持续、粒径均一的煤屑量；相比于传统的钻头，本实用新型独特的内刀头组的设计能够达到与多层内刀切削刀头同等或更高效率的切削效果，提高了钻进效率和取样效率。

第三内刀头、第一内刀头、第二内刀头从外向内非均匀分布的目的是保证钻头的重心与钻头的旋转轴线重合，保证钻进时钻头的平衡推进，相比于传统钻头中成排设置内切削刀头，本实用新型在保证煤样切削面积完全覆盖钻取端的条件下节省了内刀头的数量，从而节省了钻头的成本；同时，由于各个内刀头间交错设置，因而各内刀头间有较大的空隙，从而有利于各种大小的煤样能够在容纳空间中自由活动从而使内刀头组对各粒径煤样进行的充分切削；各内刀头间有较大的空隙和月牙形的取样口也利于煤样的进入。

附图说明

图1为本实用新型实施例主视结构示意图。

图2为图1中沿a-a方向的剖面示意图。

图3为图2中沿b方向的结构示意图。

图4为本实用新型实施例的内刀头组的位置示意图。

图5为本实用新型实施例的内刀头和外刀头的切削轨迹示意图。

图中，第一内刀头1、第二内刀头2、第三内刀头3、喷射孔5、取样口6、钻头主体7、钻取端8、外刀头10、空腔11。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1至图5所示，一种深孔取样虹吸钻头，钻头包括内部设有空腔11的钻头主体7，钻头主体7的一端为钻取端8，钻取端8上设置有与空腔11连通的月牙形的取样口6以及围绕取样口6布设的内刀头组，钻取端8的外周均匀布置由若干个外刀头10组成的外刀头组；取样口6包括从钻取端8的中心向外设置的内弯弧线、外弯弧线以及将内弯弧线和外弯弧线封闭的半圆线，内弯弧线、外弯弧线的圆心与钻取端8的中心重合，内刀头组由设置在取样口6半圆线一侧的第一内刀头1、设置在内弯弧线一侧的第二内刀头2和设置在外弯弧线一侧第三内刀头组成，第一内刀头1、第二内刀头2、第三内刀头3非均匀布置且各个内刀头的切削轨迹的范围不重叠。

为了便于描述，在不需要将内刀头组中的第一内刀头1、第二内刀头2、第三内刀头3进行区分情况下，将第一内刀头1、第二内刀头2、第三内刀头3用内刀头进行表示。

优选的，如图1、图2所示，钻头主体7上靠近钻取端8处设置有与空腔11连通的喷射孔5，喷射孔5的中心线与钻头的钻进方向交错；具体的，喷射孔5的中心线与钻头的钻进方向呈15～40度的夹角，优选的，喷射孔5的中心线与钻头的钻进方向为28度。

优选的，外刀头10的高度大于内刀头组的高度，外刀头10的外侧壁为与钻取端8同心的曲面。

优选的，如图1、图4所示，取样口6对应的圆心角α为125～135度，以保证煤屑的进样效率，优选的，取样口6对应的圆心角α为125度。

具体的，如图1、图4所示，第三内刀头3的中心点至取样口6的对称轴线的角度β为25～35度，优选的，第三内刀头3的中心点至取样口6的对称轴线的角度β为75度。

具体的，取样口6的宽度为10～13mm，优选的为12mm。

具体的，第一刀头体1的外径为14～18mm，优选的为16mm；钻头主体7的钻取端8的外径为70～80mm，优选的为76mm。

具体的，第一内刀头1、第二内刀头2、第三内刀头3的切削面上设置有内复合片，外刀头10的切削面上设置有外复合片，内复合片和外复合片均为钻头领域的金刚石复合片，此外，也可直接在刀头上烧结聚晶金刚石层。

参照图4，具一个具体的实例，为了便于描述，以图1和图4中所示钻头的位置画正交参照线x和y，其中参照线x与取样口6的对称轴线重合，则，第一内刀头1至参照线y的距离l1＝6.3mm、第一内刀头1至参照线x的距离l2＝18.9mm，第二内刀头2至参照线y的距离l3＝10.6mm、第二内刀头2至参照线x的距离l4＝2.7mm，第三内刀头3至参照线y的距离l5＝8.4mm、第三内刀头3至参照线x的距离l6＝27.2mm。

图5为本实用新型内刀头和外刀头的切削轨迹示意图，参照图5，图5中的矩形表示内刀头和外刀头上的金刚石复合片，金刚石复合片的旋转轨迹即为内刀头和外刀头的切削轨迹，图中的虚线圆圈表示内刀头和外刀头的切削轨迹范围，虚线圆圈从外向内依次为外刀头10的切削轨迹、第三内刀头3的切削轨迹、第一内刀头1的切削轨迹、第二内刀头2的切削轨迹，从图5中可以明确的看出，内刀头的切削轨迹的范围不重叠，内刀头组和外刀头组的切削轨迹的范围完全覆盖钻取端8端面的表面范围。

本专利的使用时，可以与中国专利201822040062.1中的一种用于取样钻头的引射机构或其他本领域现有技术中的环形喷射装置配合使用，本安装有引射机构的钻头在取样时，在引射机构的作用在空腔中形成抽吸作用，使煤屑压入取样口从而达到快速、准确取样的目的。

尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。