本实用新型专利技术公开了一种毛刷增速式加速形成冰阀的冰封取芯机构，属于砂岩铀矿钻具技术领域，包括岩心管、冰封取芯机构外管、钻头体、制冷剂流通孔道、冰阀管、蒸发腔、绝热保温层、密封圈、阻热接头、毛刷和毛刷环，岩心管与冰阀管的内、外管连接，冰阀管外管上留有制冷剂流通孔道，经过毛细管节流后的低温、低压液态制冷剂进入蒸发腔进行蒸发制冷，毛刷和毛刷环配合并固定在冰阀管以及阻热接头底部，保证钻进过程中岩心可以顺利进入岩心管中，并通过毛刷装置阻碍由于温度变化产生的自然对流，减弱冰阀管处竖直向的冷量损失，加速冰阀管处冰阀的生成。生成。生成。
【技术实现步骤摘要】
毛刷增速式加速形成冰阀的冰封取芯机构
[0001]本技术涉及砂岩铀矿钻具
，尤其是涉及一种毛刷增速式加速形成冰阀的冰封取芯机构。
技术介绍
[0002]砂岩铀矿多数为泥质砂砾岩、砂岩地层，胶结程度一般较差，甚至一些砂砾岩、砂岩地层十分松散在钻进取心过程中岩心易被冲洗液冲蚀，造成岩心采取率低的问题；在弱胶结的砂层，卵砾石岩层和漂石层应用时，岩心松散破碎，采用现有的岩心卡取方式难以避免岩心掉落，造成取心率不高，保取心较难。目前冰阀具有良好的密封性能且生成原理简单，开始逐渐取代传统机械取心装置，但由于冰阀的生成受热力影响较为明显，冷量损失过多会导致冰阀生长发育缓慢，在井底作业时间加长，增加井下事故风险。
技术实现思路
[0003]针对普通冰阀生成装置冰阀生长速度慢、受环境影响大、未完全冻结时岩心易脱落等问题，本技术的目的在于提供了一种新型可用于解决普通冰阀生成装置冰阀生长速度慢、受环境影响大、未完全冻结时岩心易脱落等问题的毛刷增速式加速形成冰阀的冰封取芯机构。
[0004]为实现上述目的，本技术是通过以下技术方案实现的：毛刷增速式加速形成冰阀的冰封取芯机构，包括岩心管、冰封取芯机构外管和钻头体，冰封取芯机构外管与钻头体同轴且螺纹连接，钻头体的工作端设置有钻头齿，钻头体的内部开设有水射流孔，其特征在于，所述冰封取芯机构还包括：铜管孔道、第一毛细孔道、第二毛细孔道、冰阀管外管、绝热保温层、冰阀管内管、阻热接头、毛刷和毛刷环，所述冰阀管外管与岩心管同轴设置，并且其与岩心管的下端螺纹连接，同时冰阀管外管与冰阀管内管同轴同心设置，冰阀管外管和冰阀管内管通过密封圈进行配合，所述冰阀管外管与冰阀管内管共同组成冰阀管，二者之间的环状空隙为蒸发腔，冰阀管外管上设置有两组不同的孔道，第一组孔道为第一毛细孔道，第一毛细孔道与蒸发腔连通；第二组孔道由铜管孔道和位于铜管孔道下方的第二毛细孔道组成，铜管孔道的直径大于第二毛细孔道的直径，铜管孔道、第二毛细孔道与蒸发腔顺次连通；所述绝热保温层包覆在冰阀管外管的外部；所述阻热接头用于连接冰阀管与钻头体，阻热接头、冰阀管外管、冰阀管内管和钻头体同轴布置，且阻热接头与冰阀管外管螺纹连接，冰阀管外管和冰阀管内管的底部紧密抵靠在阻热接头内部的台阶上；所述毛刷与毛刷环通过压实进行紧密配合形成毛刷装置，且毛刷装置整体呈圆环形，毛刷装置与钻头体同轴布置。
[0005]进一步，所述铜管孔道的直径为2mm～4mm，使得铜管孔道与制冷系统管路适配，确保制冷剂流通顺利。
[0006]进一步，所述第一毛细孔道和第二毛细孔道的直径相等，直径为0.5mm～1.5mm，确保毛细管路顺利进入毛细孔道，保护装置内部的毛细管路，第一毛细孔道和第二毛细孔道
经过电火花加工保证精度。
[0007]进一步，所述第一毛细孔道的外边缘与蒸发腔的外边缘处在同一条直线上；所述铜管孔道的外边缘、第二毛细孔道的外边缘和蒸发腔的外边缘处在同一条直线上，从而缩小径向尺寸，确保制冷过程中制冷剂的流通不受到阻碍，减少由于过流断面积的变化引起的流程损失。
[0008]进一步，所述冰阀管外管的内壁和冰阀管内管的外壁上具有环形槽，且环形槽螺距为6mm～10mm。保证制冷剂在循环过程中充分蒸发，防止由于液态制冷剂蒸发不完全导致的制冷效果差、冰阀生长不均匀。同时可以利用向心力作用将冷冻油等靠近冰阀管外壁一侧，靠近冰阀管内壁侧的制冷剂可以蒸发更充分，提高制冷效率。
[0009]进一步，所述绝热保温层采用气凝胶隔热材料层，厚度为1.5mm～2mm，绝热保温层厚度过低无法起到阻止冷量损失的作用，而厚度过高亦无法继续提高保温能力，且会增加径向尺寸，不利于组装。
[0010]进一步，所述密封圈分布在蒸发腔上下两侧，且对称布置。
[0011]进一步，所述毛刷环呈圆环形结构，在毛刷环的内壁沿周向设置有用于容置毛刷根部的环槽，毛刷的根部与毛刷环通过压实进行紧密配合，毛刷的尖部为自由端。
[0012]进一步，所述钻头体、阻热接头、冰阀管内管以及毛刷环的内径保持一致，配合间隙小保证了岩心顺利进入岩心管，不会出现卡堵或是岩心无法进入。
[0013]进一步，所述毛刷环厚度为5mm，所述毛刷厚度为2.5mm～3mm，毛刷环厚度基本与阻热接头和钻头之间的空隙一致，后续需利用二者之间的力将毛刷与毛刷环之间进行压实，起到加速冰阀生成的作用。
[0014]通过上述设计方案，本技术可以带来如下有益效果：本技术可以加速冰阀的形成，能够有效解决普通冰阀生成装置冰阀生长速度慢、受环境影响大、未完全冻结时岩心易脱落等问题，从而减少井下作业的时间，提高井下作业效益。
[0015]进一步的有益效果为：
[0016]1、本技术的绝热保温层采用气凝胶隔热材料，设置厚度为1.5mm～2mm，保证了在冰阀生成过程中冷量向外部散失减少，避免了冰封取芯机构外管与井壁之间产生冻结的现象。
[0017]2、本技术钻头体、阻热接头、冰阀管内管以及毛刷环的内径保持一致，配合间隙小保证了岩心顺利进入岩心管，不会出现卡堵或是岩心无法进入。
[0018]3、本技术毛刷环与毛刷之间采用压入式结构，可以更换不同长度、材质的毛刷满足不同需求。
[0019]4、本技术毛细孔道经过电火花加工保证精度，制冷剂采用R134a，受环境影响小，系统稳定性高。
[0020]5、本技术阻热接头和毛刷环均采用不锈钢材质，导热系数低，避免冷量传递导致阻热接头和毛刷环处结冰，导致冷量损失。
附图说明
[0021]以下结合附图进一步解释本技术的原理和特征，构成本申请的一部分，所列举的具体实施方案只用于帮助理解本技术，并非用于限定本技术的范围，在附图
中：
[0022]图1是本技术毛刷增速式加速形成冰阀的冰封取芯机构的结构示意图。
[0023]图中各标记如下：1
‑
岩心管，2
‑
冰封取芯机构外管，3
‑
铜管孔道，4
‑
第一毛细孔道，5
‑
第二毛细孔道，6
‑
冰阀管外管，7
‑
蒸发腔，8
‑
绝热保温层，9
‑
密封圈，10
‑
冰阀管内管，11
‑
阻热接头，12
‑
钻头体，13
‑
毛刷，14
‑
毛刷环，15
‑
水射流孔，16
‑
钻头齿。
具体实施方式
[0024]为了更清楚地说明本技术，下面结合优选实施例和附图对本技术做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本技术的保护范围。在本技术的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.毛刷增速式加速形成冰阀的冰封取芯机构，包括岩心管(1)、冰封取芯机构外管(2)和钻头体(12)，冰封取芯机构外管(2)与钻头体(12)同轴且螺纹连接，钻头体(12)的工作端设置有钻头齿(16)，钻头体(12)的内部开设有水射流孔(15)，其特征在于，所述冰封取芯机构还包括：铜管孔道(3)、第一毛细孔道(4)、第二毛细孔道(5)、冰阀管外管(6)、绝热保温层(8)、冰阀管内管(10)、阻热接头(11)、毛刷(13)和毛刷环(14)，所述冰阀管外管(6)与岩心管(1)同轴设置，并且其与岩心管(1)的下端螺纹连接，同时冰阀管外管(6)与冰阀管内管(10)同轴同心设置，冰阀管外管(6)和冰阀管内管(10)通过密封圈(9)进行配合，所述冰阀管外管(6)与冰阀管内管(10)共同组成冰阀管，二者之间的环状空隙为蒸发腔(7)，冰阀管外管(6)上设置有两组不同的孔道，第一组孔道为第一毛细孔道(4)，第一毛细孔道(4)与蒸发腔(7)连通；第二组孔道由铜管孔道(3)和位于铜管孔道(3)下方的第二毛细孔道(5)组成，铜管孔道(3)的直径大于第二毛细孔道(5)的直径，铜管孔道(3)、第二毛细孔道(5)与蒸发腔(7)顺次连通；所述绝热保温层(8)包覆在冰阀管外管(6)的外部；所述阻热接头(11)用于连接冰阀管与钻头体(12)，阻热接头(11)、冰阀管外管(6)、冰阀管内管(10)和钻头体(12)同轴布置，且阻热接头(11)与冰阀管外管(6)螺纹连接，冰阀管外管(6)和冰阀管内管(10)的底部紧密抵靠在阻热接头(11)内部的台阶上；所述毛刷(13)与毛刷环(14)通过压实进行紧密配合形成毛刷装置，且毛刷装置整体呈圆环形，毛刷装置与钻头体(12)同轴布置。2.根据权利要求1所述的毛刷增速式加速形成冰阀...
【专利技术属性】
技术研发人员：宗绪永，李柏军，董文楠，邹润，郭超，廉墨客，彭枧明，黄朝阳，
申请(专利权)人：核工业二四零研究所，
类型：新型
国别省市：
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