專利名稱：極地冰層下取巖樣的回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種鉆進(jìn)取樣裝置，特別涉及一種極地冰層下取巖樣的回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)
>J-U ρ α裝直。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的冰層下基巖取樣的鉆進(jìn)裝置多為鎧裝電纜懸掛電動(dòng)鉆機(jī)，靠鉆機(jī)自重加壓，回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)取樣?？朔@具工作的反轉(zhuǎn)矩的反扭裝置是在鉆具的上部安裝多個(gè)支撐刀，支撐刀在彈簧力作用下總是向外張開，張開后的支撐刀直徑稍大于鉆孔直徑，工作時(shí)在孔口下放鉆具時(shí)支撐刀刃切入冰層，通常在已有冰孔幾千米下取巖心，支撐刀在冰層中一直下 滑到孔底接觸基巖后開始鉆進(jìn)工作。一是鉆機(jī)滑行時(shí)支撐刀與冰層間有運(yùn)動(dòng)阻力，增加功耗，上升、下降速度慢、費(fèi)時(shí)，取樣效率低；并減少了自重加壓鉆進(jìn)的鉆壓值；更主要的是支撐刀刃切入冰層深度很小，當(dāng)鉆進(jìn)轉(zhuǎn)矩增大時(shí)，反扭裝置工作不可靠，會(huì)造成鉆具自轉(zhuǎn)，失去支撐無(wú)法工作。當(dāng)前，在國(guó)內(nèi)外安全可靠的反扭裝置成為冰層下基巖取樣電動(dòng)鉆機(jī)最重要也是最難解決的關(guān)鍵技術(shù)之一。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種帶有螺桿支撐的反扭機(jī)構(gòu)及圓柱導(dǎo)向的極地冰層下取巖樣的回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)裝置。本實(shí)用新型是由懸掛裝置、導(dǎo)向裝置、反扭裝置、配重、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、巖屑收集系統(tǒng)和鉆頭裝置構(gòu)成，其中的懸掛裝置包括有鎧裝電纜和接線盒，導(dǎo)向裝置是由導(dǎo)向桿和導(dǎo)向架組成，反扭裝置是由電動(dòng)機(jī)、第一減速器、二套圓錐齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、螺桿和螺孔組成，配重是由配重塊構(gòu)成，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是由主電動(dòng)機(jī)、第二減速器、輸出軸、第三減速器和水泵組成，巖屑收集系統(tǒng)是由巖屑室構(gòu)成，鉆頭裝置是由短管、巖心管和鉆頭組成，懸掛裝置、導(dǎo)向裝置、反扭裝置、配重、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、巖屑收集系統(tǒng)和鉆頭裝置從上至下依次聯(lián)接設(shè)置，本實(shí)用新型的實(shí)用新型點(diǎn)是，在鉆進(jìn)裝置中設(shè)置了導(dǎo)向裝置和反扭裝置，接線盒的下端縱向設(shè)置有等角分布的三根導(dǎo)向桿，三根導(dǎo)向桿滑動(dòng)穿設(shè)在導(dǎo)向架中，三根導(dǎo)向桿的下端依次聯(lián)接配重、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、巖屑收集系統(tǒng)和鉆頭裝置，反扭裝置設(shè)置在導(dǎo)向架上，電動(dòng)機(jī)的輸出軸與下方的第一減速器聯(lián)接，圓錐齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是由主動(dòng)圓錐齒輪和三個(gè)等角分布的被動(dòng)圓錐齒輪組成，主動(dòng)圓錐齒輪與三個(gè)被動(dòng)圓錐齒輪嚙合，第一減速器的輸出軸與下方的主動(dòng)圓錐齒輪聯(lián)接，被動(dòng)圓錐齒輪通過(guò)軸承座設(shè)置在導(dǎo)向架內(nèi)部，被動(dòng)圓錐齒輪的中心為通孔，通孔的內(nèi)壁開設(shè)有滑槽，螺桿的后段光桿穿設(shè)在被動(dòng)圓錐齒輪的通孔中，螺桿的后段光桿上固定有導(dǎo)向塊，該導(dǎo)向塊位于滑槽中，與通孔相對(duì)應(yīng)的導(dǎo)向架外壁上開設(shè)有螺孔，螺桿的前段螺紋段旋設(shè)在螺孔中，螺桿的前端具有錐尖。反扭裝置的工作原理是電動(dòng)機(jī)通過(guò)第一減速器帶動(dòng)圓錐齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)，被動(dòng)圓錐齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，螺桿在轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)向外移動(dòng)，六個(gè)螺桿的錐尖旋進(jìn)冰層中；當(dāng)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，螺桿向內(nèi)移動(dòng)，六個(gè)螺桿的錐尖旋出冰層。[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)原理是鉆機(jī)不鉆進(jìn)時(shí)，反扭裝置的螺桿縮回在導(dǎo)向架內(nèi)，鉆機(jī)無(wú)阻力在冰孔中自由下滑到孔底，接觸到巖層面后，由導(dǎo)向架上的螺桿將鉆機(jī)支撐在冰孔壁上，用來(lái)承受鉆進(jìn)工作的反轉(zhuǎn)矩。鎧裝電纜懸掛導(dǎo)向桿，導(dǎo)向桿連接下部鉆具，工作時(shí)導(dǎo)向桿在固定的導(dǎo)向架上靠鉆機(jī)自重向下滑動(dòng)作給進(jìn)工作。本實(shí)用新型的有益效果本實(shí)用新型的反扭裝置承受了大轉(zhuǎn)矩，安全可靠，不會(huì)造成鉆具反轉(zhuǎn)，使支撐失效；可以無(wú)阻力地在冰孔中下放或提升鉆具節(jié)省功耗，節(jié)省時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率；鉆機(jī)在導(dǎo)向架上滑動(dòng)工作，鉆孔導(dǎo)向性好，防止孔斜，成孔質(zhì)量高。

圖I是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型之導(dǎo)向裝置和反扭裝置的布置示意圖。圖3是本實(shí)用新型的反扭裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖I所示，本實(shí)施例是由懸掛裝置A、導(dǎo)向裝置B、反扭裝置C、配重D、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)E、巖屑收集系統(tǒng)F和鉆頭裝置G構(gòu)成，其中的懸掛裝置A包括有鎧裝電纜I和接線盒2 ;如圖2和圖3所示，導(dǎo)向裝置B是由導(dǎo)向桿3和導(dǎo)向架4組成，反扭裝置C是由電動(dòng)機(jī)5、第一減速器6、二套圓錐齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)7、螺桿8和螺孔9組成，配重D是由配重塊10構(gòu)成，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)E是由主電動(dòng)機(jī)11、第二減速器12、輸出軸13、第三減速器14和水泵15組成，巖屑收集系統(tǒng)F是由巖屑室16構(gòu)成，鉆頭裝置G是由短管17、巖心管18和鉆頭19組成，懸掛裝置A、導(dǎo)向裝置B、反扭裝置C、配重D、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)E、巖屑收集系統(tǒng)F和鉆頭裝置G從上至下依次聯(lián)接設(shè)置，本實(shí)用新型的實(shí)用新型點(diǎn)是，在鉆進(jìn)裝置中設(shè)置了導(dǎo)向裝置B和反扭裝置C，接線盒2的下端縱向設(shè)置有等角分布的三根導(dǎo)向桿3，三根導(dǎo)向桿3滑動(dòng)穿設(shè)在導(dǎo)向架4中，三根導(dǎo)向桿3的下端依次聯(lián)接配重D、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)E、巖屑收集系統(tǒng)F和鉆頭裝置G，反扭裝置C設(shè)置在導(dǎo)向架4上，電動(dòng)機(jī)5的輸出軸與下方的第一減速器6聯(lián)接，圓錐齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)7是由主動(dòng)圓錐齒輪71和三個(gè)等角分布的被動(dòng)圓錐齒輪72組成，主動(dòng)圓錐齒輪71與三個(gè)被動(dòng)圓錐齒輪72嚙合，第一減速器6的輸出軸61與下方的主動(dòng)圓錐齒輪71聯(lián)接，被動(dòng)圓錐齒輪72通過(guò)軸承座73設(shè)置在導(dǎo)向架4內(nèi)部，被動(dòng)圓錐齒輪72的中心為通孔74，通孔74的內(nèi)壁開設(shè)有滑槽75，螺桿8的后段光桿穿設(shè)在被動(dòng)圓錐齒輪72的通孔74中，螺桿8的后段光桿上固定有導(dǎo)向塊81，該導(dǎo)向塊81位于滑槽75中，與通孔74相對(duì)應(yīng)的導(dǎo)向架外壁41上開設(shè)有螺孔9，螺桿8的前段螺紋段旋設(shè)在螺孔9中，螺桿8的前端具有錐尖82。反扭裝置C的工作原理是配合圖I、圖2和圖3所不，電動(dòng)機(jī)5通過(guò)第一減速器6帶動(dòng)圓錐齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)7轉(zhuǎn)動(dòng)，被動(dòng)圓錐齒輪72轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)螺桿8轉(zhuǎn)動(dòng)，螺桿8在轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)向外移動(dòng)，六個(gè)螺桿8的錐尖82旋進(jìn)冰層中；當(dāng)電動(dòng)機(jī)5反轉(zhuǎn)時(shí)，螺桿8向內(nèi)移動(dòng)，六個(gè)螺桿8的錐尖82旋出冰層。本實(shí)用新型的技術(shù)原理是鉆機(jī)不鉆進(jìn)時(shí)，反扭裝置C的螺桿8縮回在導(dǎo)向架4內(nèi)，鉆機(jī)無(wú)阻力在冰孔中自由下滑到孔底，接觸到巖層面后，由導(dǎo)向架4上的螺桿8將鉆機(jī)支撐在冰孔壁上，用來(lái)承受鉆進(jìn)工作的反轉(zhuǎn)矩。鎧裝電纜I懸掛導(dǎo)向桿3，導(dǎo)向桿3連接下部鉆具，工作時(shí)導(dǎo)向桿3在固定的導(dǎo)向架上靠鉆機(jī)自重向下滑動(dòng)作給進(jìn)工作。[0014]本實(shí)用新型的工作過(guò)程是I、將裝配好的電動(dòng)鉆機(jī)穿過(guò)已有冰孔的冰層，下放到孔底，接觸巖層面。2、導(dǎo)向架下表面已接觸到配重塊上表面，開動(dòng)反扭裝置C電動(dòng)機(jī)5，使反扭裝置C的上、下六個(gè)螺桿8穿過(guò)冰層，使導(dǎo)向架4固定在冰面上。3、反扭裝置C電動(dòng)機(jī)停。4、開動(dòng)主電動(dòng)機(jī)11，水泵15和鉆頭裝置G工作。5、鉆進(jìn)到導(dǎo)向桿3走一個(gè)行程后，主電動(dòng)機(jī)11停。6、反扭裝置C電動(dòng)機(jī)5反向開動(dòng)，六個(gè)螺桿8從冰層中退出，縮回到導(dǎo)向架4內(nèi)。7、提升鎧裝電纜I帶起鉆具從冰孔中直到地面，完成取樣工作。·[0022]8、第二次取樣時(shí)，在地面接上短管17，短管17長(zhǎng)與導(dǎo)向桿3行程長(zhǎng)度相等。9、反復(fù)進(jìn)行上述步驟，使鉆進(jìn)取樣到規(guī)定的深度。
權(quán)利要求1.一種極地冰層下取巖樣的回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)裝置，其包括有懸掛裝置(A)、配重(D)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(E)、巖屑收集系統(tǒng)(F)和鉆頭裝置(G)，其中的懸掛裝置(A)包括有鎧裝電纜(I)和接線盒(2)，配重(D)是由配重塊(10)構(gòu)成，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(E)是由主電動(dòng)機(jī)(11)、第二減速器(12)、輸出軸(13)、第三減速器(14)和水泵(15)組成，巖屑收集系統(tǒng)(F)是由巖屑室(16)構(gòu)成，鉆頭裝置(G)是由短管(17)、巖心管(18)和鉆頭(19)組成，其特征在于還包括有導(dǎo)向裝置(B)和反扭裝置(C)，導(dǎo)向裝置(B)是由導(dǎo)向桿(3)和導(dǎo)向架(4)組成，反扭裝置(C)是由電動(dòng)機(jī)(5)、第一減速器(6)、二套圓錐齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(7)、螺桿(8)和螺孔(9)組成，接線盒(2)的下端縱向設(shè)置有等角分布的三根導(dǎo)向桿(3)，三根導(dǎo)向桿(3)滑動(dòng)穿設(shè)在導(dǎo)向架(4)中，三根導(dǎo)向桿(3)的下端依次聯(lián)接配重(D)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(E)、巖屑收集系統(tǒng)(F)和鉆頭裝置(G),反扭裝置(C)設(shè)置在導(dǎo)向架(4)上，電動(dòng)機(jī)(5)的輸出軸與下方的第一減速器(6)聯(lián)接，圓錐齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(7)是由主動(dòng)圓錐齒輪(71)和三個(gè)等角分布的被動(dòng)圓錐齒輪(72)組成，主動(dòng)圓錐齒輪(71)與三個(gè)被動(dòng)圓錐齒輪(72)嚙合，第一減速器(6)的輸出軸(61)與下方的主動(dòng)圓錐齒輪(71)聯(lián)接，被動(dòng)圓錐齒輪(72 )通過(guò)軸承座(73 )設(shè)置在導(dǎo)向架(4 )內(nèi)部，被動(dòng)圓錐齒輪(72)的中心為通孔(74)，通孔(74)的內(nèi)壁開設(shè)有滑槽(75)，螺桿(8)的后段光桿穿設(shè)在被動(dòng)圓錐齒輪(72)的通孔(74)中，螺桿(8)的后段光桿上固定有導(dǎo)向塊(81)，該導(dǎo)向塊(81)位于滑槽(75 )中，與通孔(74 )相對(duì)應(yīng)的導(dǎo)向架外壁(41)上開設(shè)有螺孔(9 )，螺桿(8)的前段螺紋段旋設(shè)在螺孔(9)中，螺桿(8)的前端具有錐尖(82)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種極地冰層下取巖樣的回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)裝置，是由懸掛裝置、導(dǎo)向裝置、反扭裝置、配重、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、巖屑收集系統(tǒng)和鉆頭裝置構(gòu)成，導(dǎo)向裝置是由導(dǎo)向桿和導(dǎo)向架組成，反扭裝置是由電動(dòng)機(jī)、第一減速器、二套圓錐齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、螺桿和螺孔組成；鉆機(jī)不鉆進(jìn)時(shí)，本實(shí)用新型之反扭裝置的螺桿縮回在導(dǎo)向架內(nèi)，鉆機(jī)無(wú)阻力在冰孔中自由下滑到孔底，接觸到巖層面后，由導(dǎo)向架上的螺桿將鉆機(jī)支撐在冰孔壁上，用來(lái)承受鉆進(jìn)工作的反轉(zhuǎn)矩；本實(shí)用新型的反扭裝置承受了大轉(zhuǎn)矩，安全可靠，不會(huì)造成鉆具反轉(zhuǎn)，使支撐失效；可以無(wú)阻力地在冰孔中下放或提升鉆具節(jié)省功耗，節(jié)省時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率；鉆機(jī)在導(dǎo)向架上滑動(dòng)工作，鉆孔導(dǎo)向性好，防止孔斜，成孔質(zhì)量高。
文檔編號(hào)E21B4/04GK202578496SQ20122022742
公開日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月21日
發(fā)明者孫友宏, 塔達(dá)拉伊, 曹品魯, 鄭治川, 張楠, 高科, 劉婧, 薛軍 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)