一种大电流传输同轴线式钻杆的制作方法

本实用新型属于煤炭生产安全领域，具体涉及一种大电流传输同轴线式钻杆。

背景技术：

煤矿瓦斯治理需要不断提高储层的渗透性，以深孔预裂松动爆破和二氧化碳压裂为代表的动力学措施因单次释放能量巨大，易引起钻孔、巷道的安全问题。近年来，以液电效应、金属丝电爆炸以及金属丝电爆炸驱动含能混合物为代表的冲击波产生技术，在煤层增透作业中需要给钻孔注水，而松软、构造煤层不仅难以成孔，而且注水会引起塌孔。针对钻孔和增透作业中不宜注水的煤层，宜采用无需向煤层直接注水且能产生冲击波的作业设备，而这样的作业设备，其需要采用一种与煤层钻孔相适应的能够传输脉冲大电流的钻杆。尽管现有的煤层钻孔技术中已采用中心通缆式钻杆，但其只是为了实现定向钻孔时钻机与孔底马达和定向设备间的数据传输，而并不能传输脉冲大电流。因此，急需一种适用于产生冲击波作业设备并实现大电流传输的钻杆，本实用新型正是基于这样的出发点而设计。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种传输大电流的同轴线式钻杆，旨在解决采用不用向煤层注水且能产生冲击波的作业设备要在煤层钻孔中能够传输大电流的技术难题。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种大电流传输同轴线式钻杆，包括钻杆体、内导体、绝缘层、支撑环、弹性挡圈和大电流无感接触器，所述钻杆体采用煤矿钻孔用中心通缆式钻杆的钻杆体，所述钻杆体的两端为内外螺纹可连接结构，所述钻杆体内设置有内导体，所述内导体与钻杆体构成同轴式结构，所述绝缘层位于内导体外侧一周，所述绝缘层、钻杆体之间为环空结构，所述钻杆体的内部前端、后端分别设置有置于内导体与钻杆体之间的支撑环，所述支撑环套设于内导体之上，并且支撑环的内侧设置有与支撑环相接触安装在钻杆体所开槽中的弹性挡圈，所述支撑环的表面上开设有通孔，所述内导体的一端外部设有公护套，所述内导体的另一端外部设有母护套，所述公护套、母护套分别位于钻杆体内支撑环的外侧一边，所述公护套的内部设有大电流无感接触器。

进一步，所述大电流传输同轴线式钻杆在相互连接时，通过钻杆体两端的内外螺纹结构进行连接；两个钻杆体之间在连接后，其中一个钻杆体的公护套嵌套于另一相连的钻杆体的母护套之中，并且相互连接的大电流传输同轴线式钻杆的内导体之间通过大电流无感接触器相接触连接。

进一步，所述公护套的外侧开有密封槽，钻杆体之间连接后，公护套与母护套之间通过密封槽上安装密封圈实现密封连接。

进一步，所述大电流无感接触器包括弹簧、两端的电极盘和中间的金属软线构成，两端的两个所述电极盘由金属软线穿过弹簧连接，所述弹簧的两端分别与两端的电极盘相连接。

进一步，所述金属软线的线径不大于3mm。

进一步，两端的电极盘采用刀口形式与大电流传输同轴线式钻杆的内导体实现线接触，接触电阻小于300mΩ。

进一步，所述通孔为均匀开设在支撑环表面上的腰型孔，每个所述支撑环上的腰型孔的数量为3-5个。

进一步，每个所述钻杆体的标准长度为3m。

进一步，所述大电流传输同轴线式钻杆的钻杆体的半径为73mm，特征阻抗小于40欧姆，通流能力大于10kA。

进一步，每根所述钻杆体的内部设置一段或两段内导体，当每根钻杆体的内部设置两段内导体时，两段内导体之间在处于钻杆体的中部位置通过中心接头螺纹连接。

本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型提供了一种大电流传输同轴线式钻杆，结构简单，容易实现，能够在煤层钻孔中实现脉冲大电流的传输，并可应用于无需向钻孔直接注水且能产生冲击波的作业设备中。

附图说明

图1是本实用新型一种大电流传输同轴线式钻杆的结构示意图；

图2是图1中支撑环4的端面结构示意图；

图3是图1中大电流无感接触器1的结构示意图。

图中，1、大电流无感接触器，1-1、弹簧，1-2、电极盘，1-3、金属软线，2、通孔，3、钻杆体，4、支撑环，5、弹性挡圈，6、绝缘层，7、内导体，8、公护套，9、母护套，10、中心接头，11、密封槽。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。

如图1-3所示，一种大电流传输同轴线式钻杆，包括钻杆体3、内导体7、绝缘层6、支撑环4、弹性挡圈5和大电流无感接触器1。该大电流传输同轴线式钻杆由煤矿用中心通缆式钻杆改造而来，具体的，如图1所示，其中，钻杆体3采用煤矿钻孔用中心通缆式钻杆的钻杆体，钻杆体3的两端为内外螺纹可连接结构，这样就能将两个或多个钻杆体3通过两端的内外螺纹结构连接成一体，从而延长钻杆的长度，方便钻孔过程中应用。其中，钻杆体3内设置有内导体7，主要起到大电流的传导作用，内导体7与钻杆体3构成同轴式结构，内导体7的外表面镀银，提高其导电性能，绝缘层6位于内导体7外侧一周，绝缘层6、钻杆体3之间为环空结构，由于绝缘层6的存在，使得该环空结构不会产生漏电，从而可利用该环空机构来进行水体的传输，钻杆体3的内部前端、后端分别设置有置于内导体7与钻杆体3之间的支撑环4，支撑环4起到支撑的作用，并采用绝缘材料制成，将内导体7稳定的支撑于钻杆体3之中，从而可保持钻杆体3与内导体7同轴，在本实施例中，内导体7的截面为圆形，整体呈长的柱状，内导体7的直径和绝缘层6厚度可根据所要求的工作电压和特征阻抗确定，支撑环4套设于内导体7之上，并且支撑环4的内侧设置有与支撑环4相接触安装在钻杆体3所开槽中的弹性挡圈5，从而进一步加强支撑环4的支撑作用，保持内导体7稳定置于钻杆体3内部，保证二者同轴性，同时，支撑环4的表面上开设有通孔2，开设通孔能够使得支撑环4在起到支撑的作用同时进行过水的需要，内导体7的一端外部设有公护套8，内导体7的另一端外部设有母护套9，公护套8、母护套9分别位于钻杆体3内支撑环4的外侧一边，公护套8的内部设有大电流无感接触器1。

大电流传输同轴线式钻杆在相互连接时，通过钻杆体3两端的内外螺纹结构进行连接；两个钻杆体3之间在连接后，其中一个钻杆体3的公护套8嵌套于另一相连的钻杆体3的母护套9之中，并且相互连接的大电流传输同轴线式钻杆的内导体7之间通过大电流无感接触器1相接触连接。

公护套8的外侧开有密封槽11，钻杆体3之间连接后，公护套8与母护套9之间通过密封槽11上安装密封圈实现密封连接，用密封圈能够实现两根钻杆接续时的水密封，可方便用于钻杆连接后通过绝缘层6、钻杆体3之间的环空来进行水传输。

图3示出了本实用新型实施例中大电流无感接触器1的结构，如图3所示，大电流无感接触器1包括弹簧1-1、两端的电极盘1-2和中间的金属软线1-3构成，两端的两个电极盘1-2由金属软线1-3穿过弹簧1-1连接，弹簧1-1的两端分别与两端的电极盘1-2相连接。其中，金属软线1-3的线径不大于3mm。两端的电极盘1-2采用刀口形式与大电流传输同轴线式钻杆的内导体实现线接触，接触电阻小于300mΩ。

如图2所示，通孔2为均匀开设在支撑环4表面上的腰型孔，每个支撑环4上的腰型孔的数量为3-5个。在本实施例中，每个支撑环4表面上开有4个腰型孔，水可从腰型孔和内导体的绝缘层与钻杆体之间的环空流过。

每个钻杆体3的标准长度为3m。大电流传输同轴线式钻杆的钻杆体3的半径为73mm，特征阻抗小于40欧姆，通流能力大于10kA。

每根钻杆体3的内部设置一段或两段内导体7，当每根钻杆体3的内部设置两段内导体7时，相应的，绝缘层也为两段，如图1所示，两段内导体7之间在处于钻杆体3的中部位置通过中心接头10螺纹连接。

本实用新型实施例提供的大电流传输同轴线式钻杆在使用时，两根大电流传输同轴线式钻杆的外壳体由螺纹连接后，即两根本实用新型同轴线式钻杆的钻杆体通过端部内外螺纹结构连接，大电流无感接触器放置在大电流传输同轴线式钻杆的公护套中，两根钻杆连接时，内导体压缩弹簧，使两侧的电极盘与钻杆的内导体顶紧，顶紧力取决于弹簧的弹性，在弹簧弹力的做用下，减小两根钻杆内导体间的接触电阻。弹簧中间穿过一根金属软线连接两个电极盘，所要传到的大电流从金属软线流过，回避了弹簧的电感性质，金属软线的线径由所要传导的电流大小决定。钻杆体内的内导体压缩大电流无感连接器实现电连接，通过弹簧的弹力减小大电流无感连接器与大电流传输同轴线式钻杆的内导体的接触电阻，可以提高通流能力。

利用本实用新型实施例的大电流传输同轴线式钻杆在煤层钻孔中进行冲击波作业时，可利用该大电流传输同轴线式钻杆与能够产生高压脉冲电流的脉冲产生设备通过高压电缆相连，将此大电流传输同轴线式钻杆作为煤层钻孔时的推送工具，在大电流传输同轴线式钻杆的下端部连接能量转换器并连接可注水膨胀的水囊，可利用该大电流传输同轴线式钻杆将能量转换器推送到钻孔中的作业区域，同时又能利用该大电流传输同轴线式钻杆将产生的脉冲大电流传输到能量转换器中，水囊可通过大电流传输同轴线式钻杆的钻杆体与绝缘层之间的环空来向水囊充水，水囊膨胀并与煤层紧贴后开始工作，可通过能量转换器将电能转换为冲击波能量，作用到膨胀后的水囊，这样就能够避免传统方式中的向不宜注水的煤层直接注水而导致塌孔的问题发生，从而实现松软、构造煤层中的钻孔在不用注水的情况下产生强脉冲冲击波并与煤层相互作用，也就实现了不用向煤层直接注水同时采用冲击波向煤层作业的目的。由于本实用新型大电流传输同轴线式钻杆的重点不在于如何进行干式冲击波向煤层作业(即无需注水进行煤层冲击波作业)，而在于采用这样的大电流传输同轴线式钻杆能够进行大电流传输，所以对利用本实用新型的大电流传输同轴线式钻杆在煤层钻孔中进行冲击波作业的说明做了合适而充分说明，关于干式冲击波向煤层作业的设备申请人同日进行了另行专利申请。

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。