钻孔时的泥浆循环净化系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及土木工程中钻孔施工领域，具体讲是一种钻孔时的泥浆循环净化系统。
【背景技术】
[0002]钻杆成孔时，需要大量的泥浆，泥浆主要起到护壁、冷却钻头、带走钻渣和软化土体的作用。泥浆可以预先制备并存放在造浆池内，钻杆钻进时栗送泥浆到钻孔中，当然，如果是在粘性土层钻进时，也可以直接注水生成泥浆，减少预制泥浆的量，以节省成本。
[0003]当然，要利用泥浆的黏性带走钻渣，就需要采用泥浆循环净化系统使得泥浆循环起来。现有技术的泥浆循环净化系统包括中空的钻杆、出浆管、带滤网的泥浆箱、以及除砂器。钻杆底端为入浆口而上端为出浆口，钻杆上固定有与钻杆的内腔连通的进气管，进气管向钻杆内腔吹气形成气泡，使得钻杆内腔与充满泥浆的钻孔产生压差，导致钻孔内的泥浆经入浆口进入钻杆内腔并从出浆口排出，为泥浆循环净化系统提供动力。钻杆的出浆口与出浆管入口连通，出浆管出口位于泥浆箱的滤网的上方，泥浆经滤网过滤掉较大颗粒后流入泥浆箱，泥浆箱的出口经输浆管与除砂器连接。
[0004]除砂器包括旋流器、电动机、传动机构、筛网和机架，旋流器上部为一个中空的圆筒体，下部为与圆筒体连通的倒锥体，圆筒体和倒锥体闭合成工作筒体，旋流器的入口与圆筒体成切线方向且旋流器入口与输浆管出口连通，旋流器顶部设有溢浆口，溢浆口经第一回浆管与钻孔连通，倒锥体底端为出砂口，电动机经传动机构控制筛网往复振动，出砂口位于筛网上方，筛网下方设有与钻孔连通的第二回浆管。
[0005]上述泥浆循环净化系统的工作原理为:钻孔中的泥浆经钻杆向上进入出浆管，再经过滤网第一次过滤，将大颗粒钻渣过滤掉，然后经泥浆箱进入输浆管，再经输浆管沿着切向进入旋流器的工作筒体，进入工作筒体的泥浆在离心力作用下实现分级，即较大颗粒的钻渣被抛向工作筒体的筒壁并旋转向下从出砂口排出，与一部分的泥浆经过筛网过滤后进入第二回浆管，最终返回钻孔，而钻渣少的一部分较纯的泥浆随二次上旋涡流从顶部的溢浆口排出，经第一回浆管返回到钻孔中。
[0006]上述现有技术的泥浆循环净化系统存在以下弊端:一、该循环净化系统工作时，除砂器的电动机不停工作驱动筛网摆动，其能耗比较大;二、也是更关键的一点是，该系统净化除渣效率低，从出砂口排出的泥浆即便是经过了筛网的再次筛选，仍然存在相当一部分的小钻渣无法除尽，该部分钻渣又重新循环回了钻孔，所以，钻孔过程中，往往需要将泥浆循环多次才能达到清孔的需求。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型要解决的技术问题是，提供一种能降低能耗、提高清孔除渣效率的钻孔时的泥浆循环净化系统。
[0008]本实用新型的技术解决方案是，提供一种钻孔时的泥浆循环净化系统，它包括中空的钻杆、出浆管和带滤网的泥浆箱;钻杆底端为入浆口而上端为出浆口，钻杆上固定有与钻杆的内腔连通的进气管，钻杆的出浆口与出浆管入口连通，出浆管出口位于泥浆箱的滤网的上方;该系统还包括沉淀箱和旋流器；
[0009]旋流器由上部的中空圆筒体、下部的中空倒锥体和底部的倒锥漏斗构成，相互连通的圆筒体和倒锥体构成工作筒体，旋流器入口与工作筒体成切线方向，旋流器顶部设有溢浆口，工作筒体底部为出砂口，出砂口周边固定有上法兰盘，倒锥漏斗顶端固定有下法兰盘，上法兰盘和下法兰盘螺接，上法兰盘和下法兰盘的中心孔的孔壁均为锥面，上法兰盘的中心孔孔壁、下法兰盘的中心孔孔壁、倒锥体的内锥面、倒锥漏斗的内锥面均位于同一个锥面上；
[0010]泥浆箱的出口经第一输浆管与沉淀箱的入口连通，沉淀箱的第一出口经第二输浆管与旋流器入口连通，旋流器的溢浆口经第一回浆管与钻孔连通，旋流器的倒锥漏斗底端固定一根出砂管，出砂管上设有第一流量调节阀。
[0011]利用本实用新型的泥浆循环净化系统的方法，其步骤包括:
[0012]a、钻杆下钻时，向钻孔栗送泥浆；
[0013]b、经进气管对钻杆内腔吹气形成气泡，使得钻杆内腔与充满泥浆的钻孔产生压差，导致钻孔内泥浆经钻杆的入浆口和出浆口进入出浆管；
[0014]C、泥浆从出浆管排出，经滤网过滤掉大颗粒钻渣，并流入泥浆箱内，再经第一输浆管进入沉淀箱，沉淀掉较大颗粒，然后经第二输浆管进入旋流器；
[0015]d、旋流器内的泥浆在离心力作用下实现分级，大部分钻渣被抛向工作筒体的筒壁并旋转向下经出砂口、倒锥漏斗和出砂管彻底排出泥浆循环，而钻渣少的一部分较纯的泥浆从顶部的溢浆口排出，经第一回浆管返回到钻孔中。
[0016]采用以上结构的钻孔时的泥浆循环净化系统与现有技术相比，具有以下优点。
[0017]—、该系统省略了现有技术除砂器的电动机、传动结构和筛网，简化了结构，降低了造价，更降低了系统运行的能耗;二、该技术方案创造性地提出，将原来从旋流器的出砂口排出并经过筛网过滤但仍然无法除尽的这部分泥浆直接排出循环系统，这样，这部分泥浆不再回流到钻孔，大幅度提高了净化除渣的效率;三、虽然会从出砂口流失掉一部分泥浆，但由于在出砂口增加了一个倒锥漏斗，实现了将口缩小的作用，降低了泥浆的流失量，使得实际上经出砂口流失的泥浆量保持在一个经济上能接受的合理范围内；而且，正是由于增加了倒锥漏斗，在缩口的同时增大了二次旋涡流的反作用力，加速了更纯的泥浆从溢浆口流出的过程，加快了泥浆循环的速度，进一步提高了净化效率;三、增设了一个沉淀箱，能够发挥自然沉淀作用，多增加了一级过滤，使得该系统的除渣效果更理想。四、由于倒锥漏斗底端固定一根出砂管，出砂管上设有第一流量调节阀，这样，可以调节该阀体的开度，一旦泥浆中钻渣不多的时候，可以将开度减小，降低泥浆流失，避免浪费泥浆。五、上法兰盘和下法兰盘的中心孔的孔壁均为锥面，上法兰盘的中心孔孔壁、下法兰盘的中心孔孔壁、倒锥体的内锥面、倒锥漏斗的内锥面均位于同一个锥面上，这样的设计能保证泥浆的顺利下落，避免出现泥浆堆积的死角。
[0018]作为改进，该系统还包括第二回浆管，第二回浆管入口与沉淀箱的第二出口连通，第二回浆管出口与钻孔连通，第二回浆管上设有第二流量调节阀;这样，万一出现旋流器能效不足，导致钻孔内泥浆液面下降的情况，可以打开第二流量调节阀，根据泥浆液面高度调控直接从沉淀箱中回流的泥浆的量，避免需要大幅度补充泥浆，节约经济成本。
【附图说明】
[0019]图1是本实用新型钻孔时的泥浆循环净化系统的结构示意图。
[0020]图2是本实用新型钻孔时的泥浆循环净化系统的旋流器的放大侧剖视结构示意图。
[0021]图中所示1、钻杆，2、出浆管，3、滤网，4、泥浆箱，5、进气管，6、沉淀箱，7、旋流器，7.1、圆筒体，7.2、倒锥体，7.3、倒锥漏斗，7.4、溢浆口，7.5、出砂口，8、上法兰盘，9、下法兰盘，10、第一输浆管，11、第二输浆管，12、第一回浆管，13、第二回浆管，14、钻孔，15、第二流量调节阀，16、钻头，17、泥浆栗，18、造浆池，19、出砂管，20、第一流量调节阀。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。
[0023]如图1、图2所示，本实用新型钻孔时的泥浆循环净化系统，它包括中空的钻杆1、出浆管2、带滤网3的泥浆箱4、沉淀箱6和旋流器7。钻杆I底端为入浆口而上端为出浆口，钻杆I上固定有与钻杆I的内腔连通的进气管5，具体的说，钻杆I的底部设有钻头16，钻头16上设母扣而钻杆I上设公扣，钻头16与钻杆I公母配合拧紧连接，入浆口设置在钻杆I的钻头16的底部，而进气管5穿过钻杆I的公扣与钻杆I内腔连通。当然，该进气管5经一个动静密封环与一个空压机连通，更具体的说，进气管5与动环连通确保进气管5能随着钻杆I旋转，而静环与空压机连通。
[0024]钻杆I的出浆口与出浆管2入口连通，出浆管2出口被泥浆箱4上的支架固定在泥浆箱4的滤网3的上方。
[0025]旋流器7由上部的中空圆筒体7.1、下部的中空倒锥体7.2和底部的倒锥漏斗7.3构成，相互连通的圆筒体7.1和倒锥体7.2构成工作筒体，旋流器7入口与工作筒体成切线方向，旋流器7顶部设有溢浆口 7.4，工作筒体底部即倒锥体7.2底部为出砂口 7.5，出砂口 7.5周边固定有上法兰盘8，倒锥漏斗7.3顶端固定有下法兰盘9，上法兰盘8和下法兰盘9螺接，上法兰盘8和下法兰盘9的中心孔的孔壁均为锥面。上法兰盘8的中心孔孔壁、下法兰盘9的中心孔孔壁、倒锥体7.2的内锥面、倒锥漏斗7.3的内锥面均位于同一个锥面上。上述设计是为了便于钻渣顺利下滑排出倒锥漏斗7.3。
[0026]泥浆箱4的出口经第一输浆管10与沉淀箱6的入口连通，沉淀箱6的第一出口经第二输浆管11与旋流器7入口连通，旋流器7的溢浆口 7.4经第一回浆管12与钻孔14连通，旋流器7的倒锥漏斗7.3底端固定一根出砂管19，出砂管19上设有第一流量调节阀20，出砂管19底端为排渣口。
[0027]该系统还包括第二回浆管13，第二回浆管13入口与沉淀箱6的第二出口连通，第二回浆管13出口与钻孔14连通，第二回浆管13上设有第二流量调节阀15。
[0028]利用本实用新型钻孔时的泥浆循环净化系统的方法，其步骤如下。
[0029]a、钻杆I下钻时，向钻孔14栗送泥浆;具体的说，是利用泥浆栗17将造浆池18中预制的泥浆送入钻孔14内。
[0030]b、经进气管5对钻杆I内腔吹气形成气泡，使得钻杆I内腔与充满泥浆的钻孔14产生压差，导致钻孔14内泥浆经入浆口进入钻杆I的内腔再经出浆口排出钻杆I的内腔从而进入出楽管2。
[0031]C、泥浆从出浆管2出口排出，经滤网3过滤掉大颗粒钻渣，并流入泥浆箱4内，即一级净化，该步骤过滤掉大于20mm的钻渣颗粒。再经第一输楽管10进入沉淀箱6，沉淀掉较大颗粒，即二级净化，沉掉掉0.25_?20_的钻渣颗粒。然后经第二输浆管11进入旋流器7。当然，当钻孔14内的泥浆液面下降后，可打开第二回浆管13的第二流量调节阀15，使得沉淀箱6中的一部分泥浆不经旋流器7直接回流到钻孔14内。
[0032]d、旋流器7内的泥浆在离心力作用下实现分级，大部分钻渣被抛向工作筒体的筒壁并旋转向下经出砂口 7.5、倒锥漏斗7.3和出砂管19彻底排出泥浆循环，当然，也会有少部分的泥浆跟着钻渣一起排出循环，但由于出砂口7.5被倒锥漏斗7.3缩小，所以流失的泥浆的量实质上不多，经济上能够承受。而钻渣少的一部分较纯的泥浆从顶部的溢浆口 7.4排出，经第一回浆管12返回到钻孔14中。即三极净化，该步骤中，能排出小于0.25mm的钻渣颗粒。
【主权项】
1.一种钻孔时的泥浆循环净化系统，它包括中空的钻杆(I)、出浆管(2)和带滤网(3)的泥浆箱(4);钻杆(I)底端为入浆口而上端为出浆口，钻杆(I)上固定有与钻杆(I)的内腔连通的进气管(5)，钻杆(I)的出浆口与出浆管(2)入口连通，出浆管(2)出口位于泥浆箱(4)的滤网(3)的上方;其特征在于:该系统还包括沉淀箱(6)和旋流器(7); 旋流器(7)由上部的中空圆筒体(7.1)、下部的中空倒锥体(7.2)和底部的倒锥漏斗(7.3)构成，相互连通的圆筒体(7.1)和倒锥体(7.2)构成工作筒体，旋流器(7)入口与工作筒体成切线方向，旋流器(7)顶部设有溢浆口( 7.4)，工作筒体底部为出砂口( 7.5)，出砂口(7.5)周边固定有上法兰盘(8)，倒锥漏斗(7.3)顶端固定有下法兰盘(9)，上法兰盘(8)和下法兰盘(9)螺接，上法兰盘(8)和下法兰盘(9)的中心孔的孔壁均为锥面，上法兰盘(8)的中心孔孔壁、下法兰盘(9)的中心孔孔壁、倒锥体(7.2)的内锥面、倒锥漏斗(7.3)的内锥面均位于同一个锥面上； 泥浆箱(4)的出口经第一输浆管(I O)与沉淀箱(6)的入口连通，沉淀箱(6)的第一出口经第二输浆管(11)与旋流器(7)入口连通，旋流器(7)的溢浆口(7.4)经第一回浆管(12)与钻孔(14)连通，旋流器(7)的倒锥漏斗(7.3)底端固定一根出砂管(19)，出砂管(19)上设有第一流量调节阀(20)。2.根据权利要求1所述的钻孔时的泥浆循环净化系统，其特征在于:该系统还包括第二回浆管(13)，第二回浆管(13)入口与沉淀箱(6)的第二出口连通，第二回浆管(13)出口与钻孔(14)连通，第二回浆管(13)上设有第二流量调节阀(15)。
【专利摘要】本实用新型公开了一种钻孔时的泥浆循环净化系统，该系统的旋流器(7)由圆筒体(7.1)、倒锥体(7.2)和倒锥漏斗(7.3)构成，倒锥体(7.2)底部的出砂口(7.5)经上法兰盘(8)和下法兰盘(9)与倒锥漏斗(7.3)螺接，旋流器(7)的倒锥漏斗(7.3)底端固定一根出砂管(19)，出砂管(19)上设有第一流量调节阀(20)。该净化系统能降低能耗、提高清孔除渣效率。
【IPC分类】E21B21/06
【公开号】CN205387918
【申请号】CN201620232594
【发明人】胡国斌, 谢慧兵, 徐新战, 王金山, 马强, 卫俊近, 王海波, 龙志强
【申请人】宁波易通建设有限公司
【公开日】2016年7月20日
【申请日】2016年3月24日