非对称异型截面钻杆.pdf

本发明公开了一种非对称异型截面钻杆，由中空的杆体和连接件组成，杆体和连接件可拆卸连接，所述杆体在轴向方向上设有数目大于等于二条、小于等于八条的凸棱，凸棱外表面为以杆体中轴线为圆心的圆弧面，凸棱一侧与杆体形成长条形凹槽。本发明设计合理、结构简单，根据异型截面刚体在松散煤渣中旋转引起旋涡流动的原理，不易出现吸钻、卡钻的现象，安全可靠，极大地提高排渣效果，有利于提高钻孔深度，缩短钻孔时间，提高工作效率并且成孔率高，值得在煤矿企业推广应用。

1、  非对称异型截面钻杆，由中空的杆体和连接件组成，杆体和连接件可拆卸连接，其特征在于：所述杆体在轴向方向上设有数目大于等于二条、小于等于八条的凸棱，凸棱外表面为以杆体中轴线为圆心的圆弧面，凸棱一侧与杆体形成长条形凹槽。

2、  根据权利要求1所述的非对称异型截面钻杆，其特征在于：所述凸棱数目大于等于三条、小于等于六条，凸棱另一侧与杆体平面、弧面或曲面平滑过渡，杆体内部空腔截面为与其外部结构相似的形状。

3、  根据权利要求2所述的非对称异型截面钻杆，其特征在于：所述连接件包括凸连接件和凹连接件，凸连接件包括左、中、右三段，左段外部结构与杆体内部空腔结构相同并与杆体插接配合，中段外部结构与杆体外部结构相同，右段为圆锥形外螺纹结构；凹连接件包括两段，一段外部结构与杆体外部结构相同，该段内部空腔为与凸连接件右段螺接配合的内圆锥螺纹结构，另一段外部结构与杆体内部空腔结构相同并与杆体插接配合。

4、  根据权利要求2所述的非对称异型截面钻杆，其特征在于：所述杆体内部空腔为圆柱形，空腔两端设有外大内小的锥形螺纹。

5、  根据权利要求4所述的非对称异型截面钻杆，其特征在于：所述连接件包括两端为可与杆体两端内部空腔螺接的锥形螺纹结构，中间部分的外部结构与杆体外部结构相同。

非对称异型截面钻杆
技术领域
本发明属于煤矿井下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的非对称异型截面钻杆。
背景技术
井下瓦斯抽采钻孔分煤层钻孔和岩石钻孔，普遍采用的钻杆有两种，一种是靠钻机旋转动力排渣的螺旋钻杆(机械排渣钻杆)，一种是靠流体排渣的光面圆钻杆(流体排渣钻杆，流体包括气流和水流)。岩石钻孔施工时一般采用光面圆钻杆，配套采用水力排渣；煤层钻孔施工时可采用光面圆钻杆，也可采用螺旋钻杆。上述两种钻杆在松软煤层钻孔施工时均存在缺陷，主要表现在：光面圆钻杆在松软煤层中施工钻孔时容易出现排渣系统堵塞，难以实现深孔钻进；螺旋钻杆在松软煤层钻孔中施工效率低，经常出现吸钻、卡钻现象，也难以实现深孔钻进。
另外，已公开的中国专利发明“突出煤层扒孔降温钻具及其钻进方法”，专利公开号为CN101131069A，采用在光面圆钻杆刻螺旋槽或焊接平置钢板的两种办法，在松软煤层中打钻具有一定效果，但打钻深度仍然不令人满意。中国专利CN01267191.6公开的“软煤层高瓦斯深孔钻机用钻杆”和中国专利CN200720306879.8公开的“圆弧形凸棱瓦斯抽放钻杆”将钻杆截面形状改成棱状，实施的对称三棱状钻杆在松软煤层打钻也取得了一定效果，但在使用效果和打钻深度仍达不到理想状态。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的不足之处，根据异型截面刚体在松散煤渣中旋转引起旋涡流动的原理，提供一种钻孔效果好、打钻深度深、施工效率高的用于松软煤层钻进的非对称异型截面钻杆。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：非对称异型截面钻杆，由中空的杆体和连接件组成，杆体和连接件可拆卸连接，所述杆体在轴向方向上设有数目大于等于二条、小于等于八条的凸棱，凸棱外表面为以杆体中轴线为圆心的圆弧面，凸棱一侧与杆体形成长条形凹槽。
所述凸棱数目大于等于三条、小于等于六条，凸棱另一侧与杆体平面、弧面或曲面平滑过渡，杆体内部空腔截面为与其外部结构相似的形状。，
所述连接件包括凸连接件和凹连接件，凸连接件包括左、中、右三段，左段外部结构与杆体内部空腔结构相同并与杆体插接配合，中段外部结构与杆体外部结构相同，右段为圆锥形外螺纹结构；凹连接件包括两段，一段外部结构与杆体外部结构相同，该段内部空腔为与凸连接件右段螺接配合的内圆锥螺纹结构，另一段外部结构与杆体内部空腔结构相同并与杆体插接配合。
所述杆体内部空腔为圆柱形，空腔两端设有外大内小的锥形螺纹。
所述连接件包括两端为可与杆体两端内部空腔螺接的锥形螺纹结构，中间部分的外部结构与杆体外部结构相同。
采用上述结构，根据异型截面刚体在松散煤渣中旋转引起沿刚体轴向旋涡流动的原理，钻杆在高速钻孔被松散钻渣埋没时，可在钻杆周围的若干个凹槽内形成可以让排渣气流通过的排渣通道(旋涡区)，气流或水流通过内孔送入，煤渣通过排渣通道排出，减小钻杆的旋转阻力，不易出现吸钻、卡钻的现象，安全可靠，极大地提高排渣效果，有利于提高钻孔深度，缩短钻孔时间，提高工作效率并且成孔率高，值得在煤矿企业推广应用。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1的右视图；
图3是具有四条凸棱钻杆实施例二的结构示意图；
图4是图3的右视图；
图5是具有四条凸棱钻杆实施例三的结构示意图；
图6是图5的右视图；
图7是具有四条凸棱钻杆实施例四的结构示意图；
图8是图7的右视图；
图9是具有四条凸棱钻杆实施例五的结构示意图；
图10是图9的右视图；
图11是具有四条凸棱钻杆实施例六的结构示意图；
图12是图11的右视图；
图13是具有三条凸棱钻杆实施例一的结构示意图；
图14是图13的右视图；
图15是具有三条凸棱钻杆实施例二的结构示意图；
图16是图15的右视图；
图17是具有三条凸棱钻杆实施例三的结构示意图；
图18是图17的右视图；
图19是具有四条凸棱连接件实施例一的结构示意图；
图18是图17的右视图；
图21是具有四条凸棱连接件实施例二的结构示意图；
图22是图21的右视图；
图23是具有四条凸棱连接件实施例二凸连接件的结构示意图；
图24是图23的右视图；
图25是具有四条凸棱连接件实施例二凹连接件的结构示意图；
图26是图25的右视图。
具体实施方式
如图1、图2和图21～26所示，本发明的非对称异型截面钻杆，由中空的杆体1和连接件2组成，连接件2包括凸连接件3和凹连接件4，杆体1和连接件2可拆卸连接，杆体1在轴向方向上设有四条凸棱5，四条凸棱5沿圆周面均匀分布，凸棱5外表面为以杆体1中轴线为圆心的圆弧面，凸棱5一侧与杆体1平面平滑过渡，另一侧与杆体1形成长条形凹槽6，杆体1内部空腔与其外部结构相似。凸连接件3包括左、中、右三段，左段7外部结构与杆体1内部空腔结构相同并与杆体1插接配合，中段8外部结构与杆体1外部结构相同，右段9为圆锥形外螺纹结构，凹连接件4包括两段，一段外部结构与杆体外部结构相同，该段内部空腔为与凸连接件3右段螺接配合的内圆锥螺纹结构，另一段外部结构与杆体1内部空腔结构相同并与杆体1插接配合。
如图3、图4、图5、图6所示，与图1所示的杆体1不同之处在于凸棱5的外部结构形状，凸棱5一侧与杆体1弧面或曲面平滑过渡，另一侧与杆体1形成长条形凹槽6。这种杆体1与图21、22所示的连接件2配合使用。
如图7、图8所示，与图1所示的杆体1不同之处在于内部空腔为圆柱形，两端为内螺纹锥形结构。
如图9、图10所示，与如图3、图4所示的杆体1不同之处在于内部空腔为圆柱形，两端为内螺纹锥形结构。
如图11、图12所示，与如图5、图6所示的杆体1不同之处在于内部空腔为圆柱形，两端为内螺纹锥形结构。
如图13、图14所示，杆体1在轴向方向上设有三条凸棱5，三条凸棱5沿圆周面均匀分布，凸棱5外表面为以杆体1中轴线为圆心的圆弧面，凸棱5一侧与杆体1平面平滑过渡，另一侧与杆体1形成长条形凹槽6，杆体1内部空腔与其外部结构相似。这种杆体1对应的连接件与具有三条凸棱5的图21、22所示的连接件2配合使用。
如图15、图16、图17和图18所示，与图13、14所示的杆体1不同之处在于凸棱5的外部结构形状，凸棱5一侧与杆体1弧面或曲面平滑过渡，另一侧与杆体1形成长条形凹槽6。这种杆体1对应的连接件与具有三条凸棱5的图21、22所示的连接件2配合使用。
如图19、图20所示，连接件2包括两端为锥形螺纹结构，可与图7～12所示的杆体1两端内部空腔螺接，中间部分的外部结构与杆体1外部结构相同。
图13～图18所示的具有三条凸棱5的杆体的内部空腔形状可以是圆柱状，这种杆体1与图19、20所示的结构形式相同的具有三条凸棱5连接件2配合使用。