一种随钻定点密闭取心用钻头
阅读说明：本技术 一种随钻定点密闭取心用钻头 (Drill bit for drilling fixed-point airtight coring ) 是由 张朋 王传留 田宏杰 龙威成 高晓亮 赵继展 居培 伍涛 于 2021-09-07 设计创作，主要内容包括：本发明公开的一种随钻定点密闭取心钻头,设置中空式钻头体,中空式钻头体端部径向间设多个切削翼；沿所述的切削翼间隙,在所述的中空式钻头体上径向挖设铰接通槽,所述的铰接通槽内铰接设置密闭式活动翼；由切削翼端贯穿,于所述的中空式钻头体轴心设置取芯孔。本发明提供的随钻密闭取心钻头,在正常钻进状态时,密闭式活动翼处于闭合状态,能够有效封堵钻头的取芯孔,避免煤渣进入密闭取心装置,待钻进到取心位置后,触动密闭取心装置推进机构,顶开密闭式活动翼,打开取芯孔,确保煤样顺利进入密闭取心装置内,完成随钻密闭取心工作。本发明解决了目前密闭取心装置取样时二次起下钻的问题,节省了工作时间,提高了取心效率。(The invention discloses a drill bit capable of performing fixed-point closed coring while drilling, which is provided with a hollow drill bit body, wherein a plurality of cutting wings are arranged at the end part of the hollow drill bit body in the radial direction; along the cutting wing gap, a hinged through groove is radially dug in the hollow drill body, and a closed movable wing is hinged in the hinged through groove; the cutting wing end penetrates through the hollow drill bit body, and a core taking hole is formed in the axis of the hollow drill bit body. According to the drill bit for closed coring while drilling, provided by the invention, when the drill bit is in a normal drilling state, the closed movable wings are in a closed state, so that the coring hole of the drill bit can be effectively blocked, coal slag is prevented from entering the closed coring device, after the drill bit is drilled to a coring position, the pushing mechanism of the closed coring device is triggered, the closed movable wings are pushed open, the coring hole is opened, a coal sample is ensured to smoothly enter the closed coring device, and the closed coring while drilling work is completed. The invention solves the problem of secondary tripping when the existing closed coring device samples, saves the working time and improves the coring efficiency.)
技术领域
本发明属于煤矿瓦斯治理的安全技术领域，主要用于煤层瓦斯抽采、瓦斯防突、瓦斯治理时煤层检测时煤样的提取，具体涉及一种随钻定点密闭取心用钻头。
背景技术
对煤层进行瓦斯含量监测需要在指定区域进行煤层取样工作，目前煤层取样的方法一般有两种技术方案，一种技术方案是在钻进时在孔口采集返出的煤渣，该技术方案中，在孔口采集返出的煤渣，由于煤渣在返出的过程中和返出孔口后一直处于暴露状态，而且钻进过程中冲洗介质的冲刷作用会进一步破坏煤体的原状性，导致收集到的煤样与原始状态的煤样有很大不同，导致实测的煤层瓦斯含量数据与实际大有出入，影响瓦斯含量监测的准确性；另一种技术方案是钻进到煤层后提钻更换钻具后在进行独立取样，该技术方案中，钻孔施工到位后需要进行二次起下钻，施工工序复杂，增大了施工劳动强度。专利CN201410739874.9介绍了一种地面钻井煤层气、岩层气含量测试密闭取心装置，配套专利CN202010980185.2公开的密闭取心钻头，通过带有可打开的密闭取心器，最大程度上保证了取样煤体的原状性，大大改善了煤层瓦斯含量的测量精度，该装置解决了煤样真实性的技术问题，但该装置在应用时必须在钻进指定煤层后提钻，二次下入取样器进行取样，导致施工工序复杂，辅助作业时间长，工人劳动强度大。为了更好地实现煤层定点快速取样，本发明提出了一种随钻定点密闭取心钻头的技术方案。
发明内容
针对现有取煤样技术存在的技术问题，本发明提供了一种随钻定点密闭取心用钻头。
为了实现上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种随钻定点密闭取心用钻头，设置中空式钻头体，中空式钻头体端部径向间设多个切削翼；沿所述的切削翼间隙，在所述的中空式钻头体上径向挖设铰接通槽，所述的铰接通槽内铰接设置密闭式活动翼；由切削翼端贯穿，于所述的中空式钻头体轴心设置取芯孔；所述的密闭式活动翼封闭取芯孔。
可选的，所述的密闭式活动翼设置活动翼本体，沿活动翼本体侧向延伸设置封闭体，所述的封闭体为环拱形构件；所述的封闭体封闭取芯孔。
可选的，在所述的活动翼本体上固设第二切削齿。
可选的，所述的切削翼包括邻设的第一切削齿和保径齿。
可选的，相邻的切削翼间还设置水道，所述的水道沿中空式钻头体的轴向延伸。
可选的，在所述的中空式钻头体内还设置定位弹卡；定位弹卡于轴向限位密闭式活动翼。
可选的，在所述的中空式钻头体上开设多个排泄通槽；排泄通槽与所述的切削翼同位。
可选的，所述的中空式钻头体的轴心设置取芯孔，所述的取芯孔由切削翼延伸至密闭式活动翼下方；密闭式活动翼的密封面积大于或等于取芯孔的径向面面积。
可选的，在所述的中空式钻头体内设置取芯筒，所述的取芯筒的筒径等于或小于取芯孔的孔径。
可选的，在所述的取芯筒上还设置密闭阀。
通过上述发明内容，本发明能够实现的技术效果为：
本发明提供的随钻密闭取心钻头通过上部钻具推动可活动式刀翼的张开闭合，进行钻进状态和取心状态的切换，实现了钻进、取心“一趟钻”，解决了现有密闭取心施工重复起下钻的难题。本发明具有操作工艺简便，施工省时省力的技术特点，对保障煤矿安全生产具有积极意义，具有推广价值。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的
具体实施方式
一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1为本发明的随钻密闭取心钻头结构示意图；
图2为本发明的密闭式活动翼结构示意图；
图3为本发明的随钻密闭取心钻头于铰接通槽处纵向剖视的结构图(密闭钻进状态)；
图4为本发明的随钻密闭取心钻头于铰接通槽处纵向剖视的结构图(取心钻进状态)；
图5为本发明的随钻密闭取心钻头于水道处的纵向剖视图；
图中各标号表示为：
1-中空式钻头体、11-铰接通槽、12-排泄通槽、13-水道、14-第一切削齿、15-取芯孔、16-保径齿、17-环道；2-密闭式活动翼、21-活动翼本体、211-铰接孔、22-封闭体、23-第二切削齿；3-定位弹卡、4-铰接轴、5-取芯筒、6-密闭阀。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
结合图1-5，本发明随钻定点密闭取心用钻头，设置中空式钻头体1，中空式钻头体1端部径向间设多个切削翼；沿切削翼间隙，在中空式钻头体1上径向挖设铰接通槽11，铰接通槽11内铰接设置密闭式活动翼2；由切削翼端贯穿，于中空式钻头体1轴心设置取芯孔15；密闭式活动翼2封闭取芯孔15。具体的，设置中空式钻头体1，中空式钻头体1顶部设计有多个切削翼，沿顶部径向间隔设置，切削翼上镶焊有第一切削齿14和保径齿16；与切削翼同面，中空式钻头体1中心设置有取心用的取芯孔15；相邻切削翼之间设有水道13，在切削翼所在面的下部，中空式钻头体1上设置有若干铰接通槽11和排泄通槽12，铰接通槽11和排泄通槽12交错相间分布，铰接通槽11设计有铰接机构和定位机构，密闭式活动翼2通过铰接机构固定在铰接通槽11内，并可绕铰接机构转动，铰接一端顶部设计有定位弹卡3，避免自由状态下密闭式活动翼2误张开。在取芯孔15内设计有用于放置密闭式活动翼2收起的环道17，密闭式活动翼2顶部设置有第二切削齿23，两侧面设置有封闭体22，在密闭式活动翼2下方的中空式钻头体1内，封闭体22主要用于封闭取芯孔15，以保证钻进过程中的取芯孔15处于密闭状态。
在本公开的实施例中，密闭式活动翼2设置活动翼本体21，沿活动翼本体21侧向延伸设置封闭体22，封闭体22为环拱形构件；封闭体22封闭取芯孔15。密闭式活动翼2顶端设置有第二切削齿23，第二切削齿23通过镶焊的方式固定在切削翼上，密闭式活动翼2一端设计有铰接孔211，两侧设置有封闭体22，封闭体22为拱形结构，拱形结构最大直径大于取芯孔15孔径，密闭式活动翼2闭合时，封闭体22能够完全封堵取芯孔15。密闭式活动翼2加工时注意，密闭式活动翼2顶端设置有第二切削齿23，第二切削齿23通过镶焊的方式固定在切削翼齿窝上，镶焊方式可以为钎焊也可以为其他焊接方式，封闭体22与活动翼本体21可以为一体结构也可以为分体结构。
在本公开的实施例中，切削翼分布在钻头顶部，切削翼数量为4组，第一切削齿14通过镶焊的方式固定在切削翼上，第一切削齿14布置时确保钻头内外均有出露，第一切削齿14出露量0.5～1mm；第一切削齿14首选金刚石复合片，亦可以为硬质合金或其他超硬材料，切削齿形状可以为圆形、圆弧形、多边形等，保径齿16可以为硬质合金也可以为聚晶材质，其形状为圆形、长条形等。第一切削齿14设计一定的出露量，可以确保正常钻进时具有高效的钻进速度，保径切削齿16的设计可以确保钻头钻进时不缩径，提高钻头寿命的同时，确保钻孔质量。
在本公开的实施例中，在中空式钻头体1内还设置定位弹卡3；定位弹卡3于轴向限位密闭式活动翼2。具体的，铰接通槽11设置在两组切削翼之间，位于切削翼偏下位置，铰接通槽11为非贯通式通槽，铰接通槽11侧壁加工有铰接定位孔和定位限位孔，定位限位孔位于铰接定位孔上方，其中铰接定位孔用于安装定位销轴，固定密闭式活动翼2，定位限位孔用于安装定位弹卡3，限制固定密闭式活动翼2自由状态下误张开。
在本公开的实施例中，排泄通槽12，排泄通槽12为2组，位于切削翼正下方，排泄通槽12与17环道下缘平齐并贯通，辅助排泄煤渣。
在本公开的实施例中，环道17位于中空式钻头体1中部位置，环道17的直径大于密闭式活动翼2收起所需要的最大直径。
在本公开的实施例中，相邻的切削翼间还设置水道13，水道13沿中空式钻头体1的轴向延伸。水道13与铰接通槽11交错分布，水道13为腰孔结构，连接取芯筒5后，水道13与取芯孔15不连通。
在本公开的实施例中，中空式钻头体1的轴心设置取芯孔15，取芯孔15由切削翼延伸至密闭式活动翼2下方；密闭式活动翼2的密封面积大于或等于取芯孔15的径向面面积。取芯孔15与取芯筒5进行匹配，取芯孔15的孔径略小于取芯筒5的取样端直径，直径尺寸差在1～2mm；在本发明中切削齿材料可以为PDC、硬质合金等切削材料。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。
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