一种用于空气钻进的孔口密封除尘装置的制作方法

1.本发明涉及一种用于空气钻进的孔口密封除尘装置，可用于矿山地质勘探、采空区治理、矿山爆破等技术领域。


背景技术：

2.空气钻进技术是以压缩空气为循环冲洗介质的钻进方法。空气钻进技术以其钻进效率高、设备使用成本低、空气循环流速快、钻孔质量好等优点，受到了广大钻探人员高度关注。目前该技术已广泛应用于油气钻井、煤层气井、地热钻井、矿山地质勘探及水文钻探等领域，取得了显著的经济效益。
3.在压缩空气的循环作用下，大量的岩屑经钻杆与孔壁间的环状间隙上返，这些岩屑从孔口直接排出或喷出，喷出的岩屑进入大气中，严重污染了工作环境，并造成了钻机污染，严重影响了设备的使用寿命和工作效率，对现场工作人员的身体健康造成威胁。
4.在开展矿山地质勘探过程中，岩样采取率的高低和岩样的完整程度对于掌握岩层的地质状况、地下矿产资源的储存位置及储量至关重要。在钻进过程中，岩样在压缩空气的循环作用下从孔底上返，速度非常高，孔口若无所述密封除尘装置，岩样从孔口直接排出，无法获取完整的岩样，破碎的岩样不能真实反应矿区地层和矿产的组成，难以满足矿山地质勘探的需求。
5.cn110230481a公开了一种地质钻探孔口密封装置，可以保持孔口操作环境干净，方便孔口操作人员工作，避免孔内岩粉、杂质等直接排出孔口，降低对周围环境产生污染；cn207673307u公开了一种用于空气钻进的回转式钻孔孔口密封装置，通过回转式密封避免了密封材料的磨损，使密封效果更好，利用夹紧弹簧提供夹紧力能根据阻力大小实时调整，最大限度地降低对钻杆的阻力，更换不同规格的密封半圆滑块可满足不同规格钻杆的要求。
6.上述密封装置采取封堵孔口的方式进行密封，没有除尘装置，由于上返气体的速度非常高，且所携带的粉尘量大，仅凭封堵的方式，只能阻隔少部分的岩粉灰尘，高速气体所携带大部分灰尘通过密封装置间隙向大气泄露；当钻进时间较长时，密封装置中累积的岩粉灰尘量大，极易堵塞孔口。综上所述，为了从根源上消除岩粉灰尘对环境造成的影响，本发明提供一种孔口密封除尘装置，达到绿色钻探的目的。


技术实现要素：

7.本发明所要解决的技术问题是：为了克服现有密封装置的缺点，提供一种用于空气钻进的孔口密封除尘装置，其密封除尘效果明显，适用范围广。
8.一种用于空气钻进的孔口密封除尘装置，包括钻杆、孔口管、气流连接胶管、密封圆管、密封盘根、密封垫、固定螺栓、密封盖、水箱、出水管、球阀、喷嘴、除尘室、侧部开口、固定螺栓、取样箱、橡胶板及铁板。所述密封盖为两个，两个密封盖对称设置在钻杆两侧；所述密封盖与密封圆管通过固定螺栓连接，在密封盖与密封圆管之间设置有密封垫；所述气流
连接胶管一端与孔口管连接，另一端与除尘室连接。
9.所述密封圆管靠近钻杆的两端粘贴有密封盘根，密封圆管内部分层依次充填珍珠棉、橡胶，海绵等弹性材料。
10.所述水箱位于除尘室上方，水箱侧壁设置有出水管，出水管与喷嘴之间设置有球阀；所述喷嘴与出水管相连并安装在除尘室顶板；所述除尘室侧壁设置有侧部开口。
11.取样箱设置在橡胶板迎风侧。
12.本发明的有益效果：
13.密封盖与密封圆管通过固定螺栓连接，密封圆管内部所充填的弹性材料受到挤压作用，抱紧旋转的钻杆，实现了装置的密封；橡胶板与直立的铁板通过固定螺栓连接，铁板与除尘室底板焊接，具有冲击力的岩样经橡胶板的缓冲阻隔作用后，坠落至取样箱中；上返气体在橡胶板的缓冲作用下速度大幅度降低；水箱中的水通过重力作用从喷嘴喷出，经缓冲作用后速度大幅度降低的气体在水流的冲刷下雾化，从除尘室侧部开口排出，实现了对上返气体中粉尘的净化作用。
附图说明
14.图1为本发明的结构示意图。
15.图中：1
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钻杆；2
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孔口管；3
‑
气流连接胶管；4
‑
密封圆管；5
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密封盘根；6
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密封垫；7
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固定螺栓；8
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密封盖；9
‑
水箱；10
‑
出水管；11
‑
球阀；12
‑
喷嘴；13
‑
除尘室；14
‑
侧部开口；15
‑
固定螺栓；16
‑
取样箱；17
‑
橡胶板；18
‑
铁板。
具体实施方式
16.如图1所示，一种用于空气钻进的孔口密封除尘装置，包括钻杆1、孔口管2、气流连接胶管3、密封圆管4、密封盘根5、密封垫6、固定螺栓7、密封盖8、水箱9、出水管10、球阀11、喷嘴12、除尘室13、侧部开口14、固定螺栓15、取样箱16、橡胶板17及铁板18；密封盖8为两个，两个密封盖8对称设置在钻杆1两侧；密封盖8与密封圆管4通过固定螺栓7连接；密封盖8与密封圆管4之间设置有密封垫6；气流连接胶管3一端与孔口管2连接，另一端与除尘室13连接；
17.密封圆管4靠近钻杆1侧贴有密封盘根5；密封圆管4内部分层依次充填珍珠绵、橡胶、海绵等弹性材料，并保证密封圆管4内没有空隙。在珍珠棉、橡胶、海绵等弹性材料的挤压作用下，使密封盘根5与钻杆1紧贴在一起，抱住回转的钻杆1，使钻杆1既能上下移动又能与密封盘根5保持贴紧状态，保证密封效果。
18.所述水箱9位于除尘室13上方，水箱9侧壁设置有出水管10，出水管10与喷嘴12之间设置有球阀11；除尘室13上方安装8个喷嘴并与出水管10相连，所属喷嘴12安装在除尘室13顶板；所述除尘室13侧壁设置有侧部开口14，经缓冲后的气流吹至喷嘴12下方，在水流的冲刷作用下，气流中的粉尘雾化，使相对洁净的气体从侧部开口14排出。
19.所述橡胶板17与直立的铁板18通过固定螺栓15连接，铁板18与除尘室13底部焊接；所述取样箱16设置在橡胶板17迎风侧；具有冲击力的岩样经橡胶板17缓冲阻隔作用后坠落至取样箱16中。
20.本发明的工作过程：
21.如图1所示，将海绵、橡胶等弹性材料充填至密封圆管4中，并保证密封圆管4内没有间隙，通过挤压作用使密封盘根5贴紧钻杆，再将密封盖8与密封圆管4采用螺栓连接。当进行钻进工作时，在珍珠棉、橡胶、海绵等弹性材料的挤压作用下，密封圆管4中的弹性材料抱紧旋转的钻杆1，使钻杆1既能上下移动又能与密封盘根5保持贴紧状态，实现密封功能，在钻具回转冲击作用下破碎的岩样、粉尘从孔底随气流排出，进入气流连接胶管3，气流上返速度非常高，高速气流夹带岩样通过气流连接胶管3排至橡胶板17侧面，岩样经橡胶板17缓冲阻隔作用后坠落至除尘室13底部取样箱16内，实现了岩样的完整收集。经橡胶板17阻隔作用后上返气流风速大幅度降低，使水流可大面积雾化上返气体；所述铁板18与除尘室13底板焊接，铁板18起到固定橡胶板17的作用；转动球阀11，水箱9中的水由于重力作用从喷嘴12喷出，雾化上返气体，实现除尘功能，经雾化处理后的气体从侧部开口14排至大气中，大大降低了粉尘对环境造成的污染，达到了绿色钻探的目的。若需改变钻杆1的规格，只需更换密封圆管和密封盖的规格，便可实现密封除尘功能，本发明适用于不同规格的钻杆，便于现场应用。

技术特征：
1.一种用于空气钻进的孔口密封除尘装置，其特征在于：包括钻杆(1)、孔口管(2)、气流连接胶管(3)、密封圆管(4)、密封盘根(5)、密封垫(6)、固定螺栓(7)、密封盖(8)、水箱(9)、出水管(10)、球阀(11)、喷嘴(12)、除尘室(13)、侧部开口(14)、固定螺栓(15)、取样箱(16)、橡胶板(17)及铁板(18)；密封盖(8)为两个，两个密封盖(8)对称设置在钻杆(1)两侧；密封盖(8)与密封圆管(4)通过固定螺栓(7)连接，在密封盖(8)与密封圆管(4)之间设置有密封垫(6)；气流连接胶管(3)一端与孔口管(2)连接，另一端与除尘室(13)连接；所述密封圆管(4)靠近钻杆的两端粘贴有密封盘根(5)，密封圆管(4)内部分层依次充填珍珠棉、橡胶和海绵；所述水箱(9)位于除尘室(13)上方，水箱(9)侧壁设置有出水管(10)，出水管(10)与喷嘴(12)之间设置有球阀(11)；喷嘴(12)与出水管(10)相连并安装在除尘室(13)顶板；除尘室(13)侧壁设置有侧部开口(14)；所述橡胶板(17)与直立的铁板(18)通过固定螺栓(15)连接，铁板(18)与除尘室(13)底板焊接；所述取样箱(16)设置在橡胶板(17)迎风侧。
技术总结
一种用于空气钻进的孔口密封除尘装置，包括钻杆、孔口管、气流连接胶管、密封圆管、密封盘根、密封垫、固定螺栓、密封盖、水箱、出水管、球阀、喷嘴、除尘室、侧部开口、固定螺栓、取样箱、橡胶板及铁板。所述密封盖为两个，两个密封盖对称设置在钻杆两侧；密封盖与密封圆管通过固定螺栓连接，在密封盖与密封圆管之间设置有密封垫；气流连接胶管一端与孔口管连接，另一端与除尘室连接；密封圆管靠近钻杆的两端粘贴有密封盘根，密封圆管内部分层依次充填珍珠棉、橡胶，海绵等弹性材料，实现了装置的密封，密封除尘效果明显。水箱中的水通过重力作用从喷嘴喷出，雾化的水，从除尘室侧部开口排出，实现了对上返气体中粉尘的净化作用。现了对上返气体中粉尘的净化作用。现了对上返气体中粉尘的净化作用。


技术研发人员：王茂森 韦昭杰
受保护的技术使用者：吉林大学
技术研发日：2021.04.07
技术公布日：2021/6/29