螺旋式捕捉器的制作方法

專利名稱：螺旋式捕捉器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于煤炭開采技術領域，特別涉及對順層煤層的在施工過程中，對鉆孔內噴出的瓦斯和壓風排粉粉塵進行有效收集處理，防止施鉆出現瓦斯超限和粉塵危害人員身體健康的煤礦專用設備。
背景技術：
煤礦瓦斯、粉塵事故是井下的重大災害之一，若發生瓦斯、粉塵事故，不僅會嚴重破壞生產環境，而且會造成人員傷亡，給人民、企業、國家造成巨大的損失，因此，消除瓦斯超限和粉塵是預防瓦斯、粉塵事故的前提條件，也是礦井安全生產的重要保障之一。由于地質沉積作用，煤層中積壓了大量的瓦斯等有毒有害氣體，為了實現安全采掘，通常情況下，采掘前首先要布置專用瓦斯抽采坑道，采用坑道鉆機施工抽采鉆孔提前實施瓦斯抽采，待抽采達標后，方能開始采掘煤炭。然而在施工抽采鉆孔過程中，特別是許多礦井進入深部水平后，煤層瓦斯含量、壓カ都將增大，施鉆噴孔、甚至鉆孔延時噴孔造成的瓦斯超限不安全問題，鉆孔垮孔問題也越來越突出，為了克服垮孔和瓦斯超限問題，不得不采取壓風排粉施工エ藝，然而粉塵危害又成了新的難題。針對煤層開采過程中出現的上述情況，本申請人于2011年09月14日提交的申請號為CN201110271271. 7，名稱為“瓦斯粉塵斂集器”的中國發明專利申請公開的技術方案即是為了解決在坑道內施工抽采鉆孔過程中鉆孔內噴出的瓦斯造成瓦斯超限或采用壓風排粉施工エ藝粉塵危害問題，本技術方案中，由于鉆桿鉆探到煤層時，其工作空間被該發明申請的封孔組件、斂集組件和底座組件組成的密閉空間包裹住，特別是將加入外部的水或氣壓后，封孔組件的封孔組件徑向膨脹進一歩的保持了鉆桿工作空間的密閉性，因此鉆桿エ作過程中產生的廢渣、煤層中的瓦斯氣體均被斂集并在外部注入大量防塵水的情況下形成水氣渣充分混合體進入外部的分離裝置進ー步處理和分離；因此避免了鉆孔內噴出的瓦斯或鉆渣、粉塵進入坑道造成瓦斯超限或工作環境持續惡化。但是，中國發明專利申請CN201110271271. 7在施工過程中，必須大量使用水作為消除粉塵的エ藝必備條件，并且由于瓦斯粉塵斂集器與鉆桿之間的密封結構，只能使用平鉆(鉆桿的外圓周為光滑圓筒狀)。對于中國發明專利申請CN201110271271.7提供的方案，一方面由于使用平鉆，鉆頭對氣渣的攜帯能力不強，必須借助外部輸入的水以增強氣渣的攜帯能力和粉塵處理能力。但是，對于煤層中的ー種特殊煤層結構如順層煤層，如圖I所示，煤層在巖層中的排列是水平向下，因此如果在鉆采過程中使用水，水會浸入到煤層的底部，造成位于底層的煤層不易開采或造成透水事故，因此中國發明專利申請CN201110271271.7提供的方案不再適用；并且在生產過程中如果使用水還會增加成本和帶來環境污染。在現有技術中，并沒有針對這一嚴重問題的專用于順層煤層的鉆孔瓦斯、粉塵處理設備，因此施鉆過程中大量瓦斯、粉塵仍然會被釋放在巷道及回風系統中，造成嚴重的瓦斯超限、粉塵超標安全隱患。

實用新型內容本實用新型的目的是為了解決在坑道內施工抽采鉆孔過程中現有的瓦斯粉塵斂集器抽采能力較弱并且生產過程中大量使用水的不足，提出了螺旋式捕捉器。本實用新型的技術方案是螺旋式捕捉器，包括依次連接的封孔組件、斂集組件和底座組件，所述封孔組件、斂集組件和底座組件為中空結構用以容納鉆桿；其特征在干，所述底座組件包括底座、六角螺栓、密封圈、六角螺母、螺旋鉆桿、所述底座和底座安裝板之間夾著ー圈密封圈，所述底座和固定在斂集組件的變徑鋼筒端部的底座安裝板通過六角螺栓和六角螺母螺栓連接在一起；所述螺旋鉆桿的外圓周上包裹有ー筒狀的鉆桿密封套，所述鉆桿密封套粘接在成 圓筒狀的密封套殼的內壁中，所述密封套殼的外壁呈階梯狀的圓柱形，所述密封套殼的較小口徑的圓柱段穿過底座進入底座的內側，所述密封套殼的較大口徑的圓柱段在階梯處卡接在底座的外側，所述密封套殼的較大口徑的圓柱段的外壁包裹有呈圓筒狀的固定安裝筒、所述固定安裝筒的側壁具有頂絲安裝孔用以安裝頂絲；所述固定安裝筒的端部螺栓連接安裝有呈圓環狀并可供螺旋鉆桿通過的端蓋；所述鉆桿密封套的內壁具有周期性分布并與螺旋鉆桿上螺紋的螺距相同的螺旋狀頂凸起和螺旋狀底凸起，所述螺旋狀頂凸起與螺旋鉆桿上螺紋的牙頂呈過盈配合，所述螺旋狀底凸起與螺旋鉆桿上螺紋的牙底呈過盈配合。本實用新型的有益效果是由于螺旋鉆桿的外圓周具有螺旋，故而在螺旋鉆桿鉆孔時對于施鉆過程中產生的氣渣具有增強的攜帯能力，并且由于本實用新型的鉆桿密封套內壁具有與螺旋鉆桿的螺紋相匹配的螺紋，因此可以實現對螺旋鉆桿良好的密封，因此在螺旋鉆桿增強后的攜帯能力下，可以不需要注入外部的水源即可實現較強的煤層氣、水、渣的捕捉；因此避免了鉆孔內噴出的瓦斯或鉆渣、粉塵進入坑道造成瓦斯超限或工作環境持續惡化。

圖I是本實用新型的順層煤層的開采示意圖。圖2是本實用新型的螺旋式捕捉器徑向上的剖視圖。圖3是本實用新型的螺旋式捕捉器端部的安裝結構示意圖。附圖標記說明底座I、底座安裝板11、六角螺栓2、密封圈3、六角螺母4、開關板
5、六角螺栓6、限位板7、擋圈8、備用輸出管9、變徑鋼筒10、限位圈11、捕捉器法蘭盤12、封孔組件13、第一輸出管14、限位圈15、鉆桿密封套16、密封套殼161、頂絲17、頂絲安裝孔171、端蓋18、端蓋安裝筒181、六角螺栓19、彈簧墊圈20、平墊圈21、巖層91、順層煤層92、螺旋鉆桿93。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施實例對本實用新型做進ー步的說明。如圖I和圖2所示，螺旋式捕捉器，包括依次連接的封孔組件、斂集組件和底座組件，所述封孔組件、斂集組件和底座組件為中空結構用以容納鉆桿；本實施例的封孔組件13的結構與本申請人之前提出的中國發明專利申請CN201110271271. 7中對應的“封孔組件”結構相同，作為現有技術，因此不再詳細描述。替換的，本實施例中的封孔組件13也可以采用其他公知結構的“封孔組件”，只要能夠保證該公知結構的“封孔組件”能夠起到與本實施例中的封孔組件13相同的作用并且能夠與斂集組件穩固的連接即可，這ー實施過程對于本領域的普通技術人員來說也是公知的，因此不再詳細描述。本實施例的斂集組件包括內部中空圓柱形外徑呈階梯狀變化的變徑鋼筒10、底座安裝板11、開關板5、六角螺栓6、限位板7、擋圈8、備用輸出管9、限位圈11和捕捉器法蘭盤12 ;所述變徑鋼筒10的一端固定安裝有一呈圓環狀的底座安裝板11，所述底座安裝板
11上具有螺栓孔；所述變徑鋼筒10的另一端固定安裝有一呈圓環狀的捕捉器法蘭盤12，所 述斂集組件通過捕捉器法蘭盤12與封孔組件13螺栓連接在一起；所述斂集組件的變徑鋼筒10的側壁具有一第一輸出管14用于及時輸出收集好的廢渣、粉塵和瓦斯氣體，所述第一輸出管14的出ロ處具有一限位圈15 ;所述斂集組件的變徑鋼筒10的側壁還具有一備用輸出管9用于在第一輸出管14不能充分滿足輸出量的要求時開啟備用輸出管9，所述備用輸出管9的側壁上安裝有開關板5、六角螺栓6、限位板7和擋圈8，所述開關板5活動插入備用輸出管9的側壁并可開啟或關閉備用輸出管9，所述限位板7固定安裝于備用輸出管9的外壁用于限制開關板5的活動位置，所述擋圈8呈圓環狀并固定安裝于備用輸出管9的內壁用于配合開關板5的關閉備用輸出管9，所述六角螺栓6穿過限位板7與開關板5接觸，用于松開或固定開關板5。本實施例的斂集組件的結構與本申請人之前提出的中國發明專利申請CN201110271271. 7中對應的“斂集組件”結構類似，因此可以參考現有技術做出對該“斂集組件”的改進，因此不再詳細描述。替換的，本實施例中的斂集組件也可以采用其他公知結構的“斂集組件”，只要能夠保證該公知結構的“斂集組件”能夠起到與本實施例中的斂集組件相同的作用并且能夠與封孔組件13和底座組件穩固的連接即可，這ー實施過程對于本領域的普通技術人員來說也是公知的，因此不再詳細描述。本實施例的底座組件包括底座I、六角螺栓2、密封圈3、六角螺母4、螺旋鉆桿93、所述底座I和底座安裝板11之間夾著ー圈密封圈3，所述底座I和底座安裝板11通過六角螺栓2和六角螺母4螺栓連接在一起；所述螺旋鉆桿93的外圓周上包裹有ー筒狀的鉆桿密封套16，所述鉆桿密封套16粘接在成圓筒狀的密封套殼161的內壁中，所述密封套殼161的外壁呈階梯狀的圓柱形，所述密封套殼161的較小口徑的圓柱段穿過底座I進入底座I的內側，所述密封套殼161的較大口徑的圓柱段在階梯處卡接在底座I的外側，所述密封套殼161的較大口徑的圓柱段的外壁包裹有呈圓筒狀的固定安裝筒181、所述固定安裝筒181的側壁具有頂絲安裝孔171用以安裝頂絲17 ;頂絲17用以調整鉆桿密封套16與螺旋鉆桿93配合的松緊程度；所述固定安裝筒181的端部螺栓連接安裝有呈圓環狀可供螺旋鉆桿93通過的端蓋18 ；所述固定安裝筒181和端蓋18通過六角螺栓19、彈簧墊圈20、平墊圈21組成的螺栓連接結構實現兩者之間具體的螺栓連接結構。所述鉆桿密封套16的內壁具有周期性分布并與螺旋鉆桿93上螺紋的螺距相同的螺旋狀頂凸起161和螺旋狀底凸起162，所述螺旋狀頂凸起161與螺旋鉆桿93上螺紋的牙頂931呈過盈配合，所述螺旋狀底凸起與螺旋鉆桿93上螺紋的牙底932呈過盈配合；所述鉆桿密封套16與螺旋鉆桿93良好配合既保證了螺旋鉆桿93旋轉時的密封性，又防止了螺旋鉆桿93的帶有刃ロ的螺紋切割壞鉆桿密封套16 ；上述底座I、底座安裝板11、開關板5、限位板7、擋圈8、端蓋18、端蓋安裝筒181采用可采用Q235普通碳素結構鋼；六角螺栓2采用M8X30型號的螺栓；密封圏3采用橡膠材料；六角螺母4采用M8型號的螺母；備用輸出管9、變徑鋼筒10采用相應孔徑的鋼管；限位圈11和限位圈15采用小8的鋼筋；鉆桿密封套16采用橡膠材料，優選氟橡膠材料；密封套殼161采用鋼套材料；頂絲17采用M8X25型號；六角螺栓19采用M8X25型號。上述個部件的具體材料只是為了證明本實施例的可實施性，并不能理解為對本實用新型方案的限制，只要是能夠實現本實用新型的連接關系并能維持一定時間正常運行的材料，均可以采用。本實施實例中，封孔組件、斂集組件和底座組件連接部位處還可以嵌入密封圈以保持連接部位的密封性。本實施例中，封孔組件、斂集組件和底座組件之間通過螺栓連接方式固定連接，當然，也可以采用其他如焊接或鉚接的方式將三者連接，為了輕便安裝，螺栓連接方式為優選方案。本實施例的螺旋式捕捉器的工作過程和原理是工作開始吋，首先將螺旋式捕捉器的封孔組件放入提前施工好的鉆孔中，從螺旋鉆桿的中心輸入外部的高壓氣體到螺旋鉆桿的鉆頭處，所述封孔組件在水或氣壓的作用下徑向膨脹后與鉆孔緊密配合，一方面使得鉆孔內部形成密閉空間，防止鉆孔時瓦斯和粉塵的外泄；另一方面可以將螺旋式捕捉器懸置固定在鉆孔內，其原理類似膨脹螺栓。然后，放入螺旋鉆桿，螺旋鉆桿工作工程中，不斷產生的鉆渣、煤層中的瓦斯氣體以及少量水均被封孔器組件收集到斂集組件中，在斂集組件通過螺旋鉆桿中心的孔注入大量的高壓氣體后在鉆頭處氣流反轉形成水氣渣充分混合體后物體，通過第一輸出管14進入外部的分離裝置進ー步處理和分離，因此避免了瓦斯或鉆渣、粉塵進入坑道造成瓦斯超限或工作環境的惡化。由于地質沉積作用，煤層中積壓了大量的瓦斯等有毒有害氣體，為了實現安全采掘，通常情況下，采掘前首先在采煤工作面運輸或回風巷采用坑道鉆機施工順層抽采鉆孔提前實施瓦斯抽采，待抽采達標后，方能開始采掘煤炭。然而在施工順層抽采鉆孔過程中，特別是許多礦井進入深部水平后，煤層瓦斯含量、壓カ都將增大，施鉆噴孔、甚至鉆孔延時噴孔造成的瓦斯超限不安全問題，鉆孔垮孔問題也越來越突出，為了克服垮孔和瓦斯超限問題，不得不采取螺旋螺旋鉆桿加壓風排粉施工エ藝，然而粉塵危害、螺旋鉆桿的有效密封問題又成了新的技術難題，本實用新型申請的主要創新點就是有效解決了螺旋鉆桿的有效密封問題。本實施例中采用螺旋鉆桿主要是為了増加螺旋鉆桿鉆孔時對于產生的氣渣可以具有增強的攜帯能力，但是螺旋鉆桿的密封處理比較困難，因此采用了本實施例的特殊的密封結構，由于增加了粉塵和煤渣的攜帯能力，因此可以不必注入水體就可充分的實現。本領域的普通技術人員將會意識到，這里所述的實施例是為了幫助讀者理解本實用新型的原理，應被理解為本實用新型的保護范圍并不局限于這樣的特別陳述和實施例。本領域的普通技術人員可以根據本實用新型公開的這些技術啟示做出各種不脫離本實用新型實質的其它各種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本實用新型的保護范圍內。
權利要求1.螺旋式捕捉器，包括依次連接的封孔組件、斂集組件和底座組件，所述封孔組件、斂集組件和底座組件為中空結構用以容納鉆桿；其特征在于， 所述底座組件包括底座(I)、六角螺栓(2)、密封圈(3)、六角螺母(4)、螺旋鉆桿(93)、所述底座(I)和底座安裝板(11)之間夾著ー圈密封圈(3),所述底座(I)和固定在斂集組件的變徑鋼筒(10)端部的底座安裝板(11)通過六角螺栓(2)和六角螺母(4)螺栓連接在一起; 所述螺旋鉆桿(93)的外圓周上包裹有ー筒狀的鉆桿密封套(16)，所述鉆桿密封套(16)粘接在成圓筒狀的密封套殼(161)的內壁中，所述密封套殼(161)的外壁呈階梯狀的圓柱形，所述密封套殼(161)的較小口徑的圓柱段穿過底座(I)進入底座(I)的內側，所述密封套殼(161)的較大口徑的圓柱段在階梯處卡接在底座(I)的外側，所述密封套殼(161)的較大口徑的圓柱段的外壁包裹有呈圓筒狀的固定安裝筒(181)、所述固定安裝筒(181)的側壁具有頂絲安裝孔(171)用以安裝頂絲(17);所述固定安裝筒(181)的端部螺栓連接安裝有呈圓環狀并可供螺旋鉆桿(93)通過的端蓋(18)。
2.根據權利要求I所述的螺旋式捕捉器，其特征在于，所述鉆桿密封套(16)的內壁具有周期性分布并與螺旋鉆桿(93)上螺紋的螺距相同的螺旋狀頂凸起(161)和螺旋狀底凸起(162)，所述螺旋狀頂凸起(161)與螺旋鉆桿(93)上螺紋的牙頂(931)呈過盈配合，所述螺旋狀底凸起與螺旋鉆桿(93)上螺紋的牙底(932)呈過盈配合。
專利摘要本實用新型涉及螺旋式捕捉器，包括依次連接的封孔組件、斂集組件和底座組件，所述封孔組件、斂集組件和底座組件為中空結構用以容納鉆桿；所述鉆桿密封套的內壁具有周期性分布并與螺旋鉆桿上螺紋的螺距相同的螺旋狀頂凸起和螺旋狀底凸起，所述螺旋狀頂凸起與螺旋鉆桿上螺紋的牙頂呈過盈配合，所述螺旋狀底凸起與螺旋鉆桿上螺紋的牙底呈過盈配合。本實用新型的有益效果是由于螺旋鉆桿的外圓周具有螺旋，故而在螺旋鉆桿鉆孔時對于施鉆過程中產生的氣渣具有增強的攜帶能力，并且由于本實用新型的鉆桿密封套內壁具有與螺旋鉆桿的螺紋相匹配的螺紋，因此可以實現對螺旋鉆桿良好的密封。
文檔編號E21B21/00GK202560297SQ20122017584
公開日2012年11月28日 申請日期2012年4月23日 優先權日2012年4月23日
發明者趙林, 蔣和財, 鄭偉, 胡光東 申請人:成都晟鑫機電設備有限公司