一种非对称截面螺旋刻槽钻杆的制作方法

本实用新型属于煤矿瓦斯抽采钻孔技术领域，尤其涉及一种适用于松软煤层、突出煤层瓦斯抽采钻孔钻进的非对称截面螺旋刻槽钻杆。

背景技术：

矿井瓦斯治理是煤矿安全生产的前提条件，布置瓦斯抽采钻孔是矿井瓦斯防治的常用措施。目前，国内普遍采用的钻杆有以下三种：一种是靠风力或水力排渣的光面钻杆，一种是靠机械动力排渣的螺旋钻杆，一种是靠涡流松透和风力排渣的三棱钻杆。上述三类钻杆在松软煤层钻进过程中存在一下缺陷：光面钻杆在松软煤层钻进过程中，排渣能力弱，容易发生钻孔堵塞；螺旋钻杆在松软煤层钻进过程中，塌孔或孔壁明显收缩的区域处，容易出现卡钻、掉钻现象；三棱钻杆虽然在高速转动下引起涡流流动，形成排渣通道，但由于该钻杆涡流形成的排渣通道小，排渣能力弱，钻孔塌孔时，容易出现卡钻现象。因此，需要设计一种排渣能力尽可能大的新型钻杆，钻孔塌孔时，能及时疏通排渣通道。

技术实现要素：

本实用新型为解决现有技术中的不足，结合上述钻杆在实际应用中的优缺点，根据非对称截面刚体高速转动下引起强力的涡流流动和螺纹刻槽辅助排渣降温的原理，提供一种排渣能力强、成孔效果好、钻进效率高、钻进深度深的非对称截面螺旋刻槽钻杆。

为达到上述目的，采用以下技术方案。

一种非对称截面螺旋刻槽钻杆，包括中空直杆状的钻杆体，钻杆体内部的空腔为注流通道，所述钻杆体的外圆柱面上设有以圆柱螺旋状沿钻杆体轴向上升的螺旋凹槽，所述钻杆体的外圆柱面上设有平行于其轴向的多条涡流槽，所述涡流槽横截面轮廓为具有共同端点的两条线段，两条线段之间的夹角为45°～120°。

为提高钻杆使用寿命和切屑效果，可在钻杆体表面进行抗高温耐磨处理。

所述钻杆体一端部的外圆柱面上设有外螺纹，另一端部的内圆柱面上设有内螺纹，所述外螺纹可与内螺纹相互配合。

所述螺旋凹槽的截面形状矩形、三角形。

所述涡流槽彼此之间的间距相同。

所述涡流槽设有两个、三个或四个。

为避免钻杆划伤操作人员，所述涡流槽与钻杆体外圆柱面通过圆角进行过渡；为防止涡流槽两直线相交处煤渣堆积不易清理，两直线之间也通过圆滑曲线过渡。

采用上述结构，根据非对称截面刚体高速转动下引起强力的涡流流动和螺纹刻槽辅助排渣降温的原理，非对称截面螺旋刻槽钻杆在煤体钻孔内旋转时，钻杆体外圆柱面上的涡流槽内会形成排渣通道（涡流区），有利于钻孔排渣。同时，钻杆体表面布置的螺纹凹槽具有碎渣和辅助排渣降温的效果。气流或水流从钻杆体内的注流通道进入，携带煤渣从钻杆体和煤壁壁之间的排渣通道排出，钻孔出现塌孔时，钻杆体外侧的涡流槽一方面具有松透煤渣的作用，另一方面形成涡流排渣通道，钻杆与煤渣之间的作用力得到释放，再结合钻杆体外侧螺旋凹槽的碎渣和辅助排渣的作用，钻杆的排渣能力提高，不易出现卡钻现象，有利于提高钻进效率和钻进深度。

钻杆体外表车削加工有一条或多条正螺旋凹槽，钻杆体轴向铣削加工有多条涡流槽。螺旋凹槽具有切削孔壁凸出煤体降低钻进阻力和辅助排渣散热的作用；涡流槽使钻杆高速旋转中，在涡流槽处形成涡流通道，一方面形成的涡流具有松透煤渣的作用，另一方面形成的涡流通道能有利于煤渣向孔外排出。采用上述结构，钻杆的排渣能力大幅度提高，经现场试验测试：本实用新型提供的非对称截面螺旋刻槽钻杆的排渣效率相对比光面钻杆、刻槽钻杆和三棱钻杆能提高55%以上。

本实用新型利用非对称截面刚体在高速转动下引起强力的涡流流动和螺纹刻槽辅助排渣降温的原理，在煤层钻进过程中，具有排渣能力强、钻孔效率高、钻孔深度深的优势，值得在煤矿企业推广应用。

附图说明

图1是实施例1的主视图；

图2是图1的剖面图；

图3是图1的左视图；

图4是图1中沿A-A方向的截面图；

图5是实施例2的主视图；

图6是图5的左视图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

请参阅图1。本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图1、图2、图3、图4所示，实施例1为一种非对称截面螺旋刻槽钻杆，包括中空直杆状的钻杆体6，钻杆体6内部的空腔为注流通道3，所述钻杆体6的外圆柱面上设有以圆柱螺旋状沿钻杆体6轴向上升的螺旋凹槽2，所述钻杆体6的外圆柱面上设有平行于其轴向的多条涡流槽1，所述涡流槽1横截面轮廓为具有共同端点的两条线段，两条线段之间的夹角为45°～120°。

为提高钻杆使用寿命和切屑效果，可在钻杆体6表面进行抗高温耐磨处理。

所述钻杆体6一端部的外圆柱面上设有外螺纹4，另一端部的内圆柱面上设有内螺纹5，所述外螺纹4可与内螺纹5相互配合。

所述螺旋凹槽的截面形状矩形、三角形。

所述涡流槽1彼此之间的间距相同。

所述涡流槽1设有三个。

如图5、图6所示，实施例2与实施例1的区别在于：其钻杆体6上的涡流槽1设有四个。

为避免钻杆划伤操作人员，所述涡流槽1与钻杆体6外圆柱面通过圆角进行过渡；为防止涡流槽1两直线相交处煤渣堆积不易清理，两直线之间也通过圆滑曲线过渡。

采用上述结构，根据非对称截面刚体高速转动下引起强力的涡流流动和螺纹刻槽辅助排渣降温的原理，非对称截面螺旋刻槽钻杆在煤体钻孔内旋转时，钻杆体6外圆柱面上的涡流槽1内会形成排渣通道（涡流区），有利于钻孔排渣。同时，钻杆体6表面布置的螺纹凹槽具有碎渣和辅助排渣降温的效果。气流或水流从钻杆体6内的注流通道3进入，携带煤渣从钻杆体6和煤壁壁之间的排渣通道排出，钻孔出现塌孔时，钻杆体6外侧的涡流槽1一方面具有松透煤渣的作用，另一方面形成涡流排渣通道，钻杆与煤渣之间的作用力得到释放，再结合钻杆体6外侧螺旋凹槽2的碎渣和辅助排渣的作用，钻杆的排渣能力提高，不易出现卡钻现象，有利于提高钻进效率和钻进深度。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。