[发明专利]弹簧滚珠解锁悬挂机构、弹卡机构、取芯装置及使用方法

说明书

本发明涉及弹簧滚珠解锁悬挂机构、弹卡机构、取芯装置及使用方法，包括中心杆、内管和悬挂环装置，悬挂环装置包括上悬挂环、下悬挂环、悬挂环滚珠和悬挂环弹簧；所述上悬挂环和内管均套装在所述中心杆外，内管上端与上悬挂环固接；下悬挂环套在内管外，下悬挂环通过悬挂环弹簧与上悬挂环连接，内管上有用于装悬挂环滚珠的第一通孔，悬挂环滚珠的直径大于第一通孔的深度。本申请通过可解锁的滚珠来实现内管与中心杆在轴向方向的相对运动限制与解锁，可避免在取芯器下放过程中，内管总成与中心杆发生相对于运动，利于保证取芯工作的顺利进行；本申请的弹卡机构，可同时实现保压取芯中取芯器内管总成与外管的轴向定位及取芯器下放。

技术领域

本发明涉及地层勘探技术领域，尤其涉及弹簧滚珠解锁悬挂机构、弹卡机构、取芯装置及使用方法。

背景技术

我国既是煤炭生产大国，也是煤炭消费大国，煤炭是我国重要的基础能源和原料。当前高瓦斯矿井开采整体趋于盲目状态，而煤与瓦斯突出是我国煤矿频发且危害最为严重的事故，是赋存在煤层裂隙或孔洞中的高压瓦斯由于煤壁或岩壁被揭穿而向巷道突然喷出的现象，能在短时间内向巷道喷出大量瓦斯及碎煤，破坏巷道内的设施和风流状态，直接危害人的生命安全，而且由于瓦斯具有爆炸性，极易诱发瓦斯爆炸等继发性灾害事故的发生，造成更大的人员伤亡和财产损失。

按照煤矿安全规划，到 2020 年全国煤矿死亡人数下降15%以上、煤矿百万吨死亡率下降15％以上，煤矿安全生产形势实现根本好转。要保障煤炭安全高效开采，其重点和难点仍然是煤矿瓦斯灾害防治。然而，煤层瓦斯含量通常采用地面煤层气含量测定、地勘瓦斯含量测定、矿井井下煤层钻孔取芯等方法进行测定，由于煤层瓦斯含量测试条件和测试方法等区别，上述煤层瓦斯含量测试结果往往差异较大精度不高，普遍存在估算损失，对煤矿开采的指导意义有限。

原位保压取芯可减少瓦斯损失，可提高测试的准确性。现有的保压取芯装置通常采用启动剪销来实现中心杆与取芯器的初步固定如中国专利文献CN201920310321公开的一种取芯钻机自动启停机构，当取芯器由中心杆放入井下后，通入钻井液，该启动剪销在一定液压剪切力作用下可被拉断，此时，内管总成方可相对于中心杆轴向运动。但是，在取芯器的下放过程中，由于取芯器自重也可能造成启动剪销被拉断，内管总成与中心杆发生相对于运动，从而导致取芯工作无法进行。

发明内容

本申请为了解决上述技术问题提供弹簧滚珠解锁悬挂机构、弹卡机构、取芯装置及使用方法，该机构能够更加稳定的实现中心杆初始轴向运动的约束。

本申请通过下述技术方案实现：

一种弹簧滚珠解锁悬挂机构，包括中心杆、内管和悬挂环装置，所述悬挂环装置包括上悬挂环、下悬挂环、悬挂环滚珠和悬挂环弹簧；

所述上悬挂环和内管均套装在所述中心杆外，内管上端与上悬挂环固接；

下悬挂环套在内管外，下悬挂环通过悬挂环弹簧与上悬挂环连接，所述内管上有用于装悬挂环滚珠的第一通孔，悬挂环滚珠装于所述第一通孔中，悬挂环滚珠的直径大于第一通孔的深度；

所述中心杆外壁有用于适配悬挂环滚珠凸出部分的第二环形槽，在下悬挂环内壁有用于适配悬挂环滚珠凸出部分的第四环形槽，在所述悬挂环弹簧的作用下，所述下悬挂环的第四环形槽向下越过所述悬挂环滚珠，此时的下悬挂环将悬挂环滚珠限制在中心杆的第二环形槽和所述第一通孔中；

当下悬挂环相对于上悬挂环向上运动至所述第四环形槽与所述悬挂环滚珠相对时，若此时中心杆与内管发生轴向相对运动，悬挂环滚珠能够从所述第二环形槽内滑出并进入所述第四环形槽中。

其中，悬挂环弹簧为一螺旋弹簧，悬挂环弹簧套在内管外；

或者，悬挂环弹簧围绕内管等间隔设有至少两个。

进一步的，下悬挂环下端有用于限制上悬挂环相对于下悬挂环向下移动的凸台。

进一步的，所述上悬挂环下端有与所述悬挂环弹簧适配的弹簧孔，悬挂环弹簧装于与所述弹簧孔中。优选地，悬挂环滚珠周向等间隔设有至少两个。