一种月基极端环境随钻成膜保真取芯装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及岩石钻探技术领域，具体公开了一种月基极端环境随钻成膜保真取芯装置，包括设置有安装腔的取芯钻头、同轴设置且套装在安装腔内的取芯筒、套装在取芯筒内且与取芯筒之间形成环形腔的内隔层、套装在环形腔内的内衬套筒、套装在内衬套筒内且用于岩芯覆膜的覆膜机构、以及与内衬套筒底部铰接且用于对岩芯底部密封的密封装置；所述取芯筒与取芯钻头转动连接；所述覆膜机构与内衬套筒传动配合且用于控制内衬套筒沿其轴向移动。本发明专利技术能在月球极端低温，真空环境中实现对岩芯的随钻成膜，通过膜层保护岩芯内部赋存物质信息与层理结构，保证月球岩芯维持原始真实状态。保证月球岩芯维持原始真实状态。保证月球岩芯维持原始真实状态。

【技术实现步骤摘要】
一种月基极端环境随钻成膜保真取芯装置


[0001]本专利技术涉及岩石钻探
，更具体地讲，涉及一种月基极端环境随钻成膜保真取芯装置。

技术介绍

[0002]月壤月岩中拥有丰富的资源、能源，获取准确反映月球信息的岩芯样本具有重大科学意义，能为月球资源准确勘探评估，建设月球基地，月球演化科学探索提供指导。但受限于月球极端低温、真空极端环境与取芯时外界机械扰动等因素，获取的“普通岩芯”严重失真，岩芯内可挥发性气体散失，难以真实反映月球原位地质层序结构、物理力学特性和物质资源丰度等，造成月基取芯的科学意义降低。因此，需要开发月基随钻保真取芯技术。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种月基极端环境随钻成膜保真取芯装置；能在月球极端低温，真空环境中实现对岩芯的随钻成膜，通过膜层保护岩芯内部赋存物质信息与层理结构，保证月球岩芯维持原始真实状态。
[0004]本专利技术解决技术问题所采用的解决方案是：
[0005]一种月基极端环境随钻成膜保真取芯装置，包括设置有安装腔的取芯钻头、同轴设置且套装在安装腔内的取芯筒、套装在取芯筒内且与取芯筒之间形成环形腔的内隔层、套装在环形腔内的内衬套筒、套装在内衬套筒内且用于岩芯覆膜的覆膜机构、以及与内衬套筒底部铰接且用于对岩芯底部密封的密封装置；所述取芯筒与取芯钻头转动连接；所述覆膜机构与内衬套筒传动配合且用于控制内衬套筒沿其轴向移动。
[0006]取芯时，将整个装置垂直放置在月基表面，控制取芯钻头进行取芯，在取芯过程中覆膜机构将对岩芯的外侧面和顶面进行覆膜，对外侧面和顶面进行保护，取芯结束后，将岩芯折断，并整个装置及岩芯上提，在此过程中取芯钻头将带动取芯筒向下运动，覆膜机构将与内衬套筒传动，并驱动内衬套筒向下运动，使得密封装置对于岩芯的底部进行保护和密封；完成后，整个岩芯的表面将被覆膜，通过覆膜保护岩芯内部赋存物质信息与层理结构，保证月球岩芯维持原始真实状态。
[0007]在一些可能的实施方式中，为了有效的对于岩芯外侧面的覆膜；
[0008]所述覆膜机构包括套装在内衬套筒内且与取芯筒顶部连接的内隔层、套装在内衬套筒内且与内隔层连通形成成膜材料腔的侧面覆膜层、与取芯钻头同轴设置且位于成膜腔内的中心杆、以及位于成膜腔内的传动膜材料；
[0009]所述中心杆沿取芯钻头的轴向设置且与成膜腔滑动配合且其远离密封装置的一端贯穿取芯筒；
[0010]在一些可能的实施方式中，
[0011]所述成膜材料腔的内径与岩芯的外径大小一致。
[0012]在一些可能的实施方式中，为了使得中心杆能够与侧面覆膜层和传动膜材料的配
合实现对于岩芯外侧的覆膜；
[0013]所述中心杆包括位于成膜材料腔内的岩芯活塞、与岩芯活塞同轴连接且另外一端穿过取芯钻头的滑动轴，所述成膜材料设置在岩芯活塞上方。
[0014]在一些可能的实施方式中，为了有效的实现覆膜机构能够有效的对内衬套筒施加向下的作用力；
[0015]所述内隔层的顶部设置使得成膜材料对于内衬套筒施加向下作用力的U型通道；所述U型通道与成膜材料腔连通。
[0016]在一些可能的实施方式中，
[0017]所述内衬套筒的顶部与取芯筒的顶部之间形成环形腔体，所述U型通道与环形腔体连通；
[0018]在岩芯取样完成后，成膜材料腔内的传动膜材料受取芯钻头向下挤压将穿过U型通道并向内衬套筒施加向下的作用力，在该作用力下密封装置将对于岩芯的底部密封。
[0019]在一些可能的实施方式中，
[0020]所述侧面覆膜层呈筒状结构，其壁厚与内隔层的壁厚一致；两者相互靠近一侧相互抵接。
[0021]在一些可能的实施方式中，
[0022]在安装腔的顶部内侧设置有防转轴承，所述取芯筒顶部与防转轴承连接；所述取芯筒与安装腔的内侧面之间存在间隙。
[0023]在一些可能的实施方式中，
[0024]所述密封装置包括多组沿内衬套筒周向均匀设置且一端分别与内衬套筒底部铰接的密封瓣、以及设置在密封瓣上的底部成膜膜层。
[0025]在一些可能的实施方式中，
[0026]所述侧面覆膜层、传动膜材料、底部成膜膜层的材质相同，均采用粘弹性高分子材料制成。
[0027]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
[0028]本专利技术通过覆膜机构、侧面覆膜层以及密封装置的配合能够有效的实现对于岩芯外表面的覆膜；在岩芯的所有表面都形成一体化、均匀无缝隙、完整密封的膜材，膜材发挥其阻隔特性，有效阻挡岩芯的的气体物质挥发，保护岩芯内的原始物质信息，提高取芯价值；
[0029]本专利技术中通过粘弹性高分子材料来制成侧面覆膜层、传动膜材料、底部成膜膜层，使得岩体外侧的覆膜具有良好的自愈合、自成型以及阻隔性能；有效保护月基岩石的原始层理和力学特性。
[0030]本专利技术在取芯过程中，粘弹性高分子材料还将分散取芯钻头所产生的热量，提高取芯钻头的钻进寿命，防止钻头过早损坏。
附图说明
[0031]图1为本专利技术的剖面结构示意图；
[0032]图2为本专利技术中岩芯取样完成后，密封装置未进行岩芯底部封闭时的剖面结构示意图；
[0033]图3为本专利技术中，密封装置将岩芯底部封闭后的剖面结构示意图；
[0034]图4为图1中A处的放大示意图；
[0035]图5为图2中B处的放大示意图；
[0036]图6为图3中C处的放大示意图；
[0037]图7为本专利技术中内衬套筒、侧面覆膜层、密封装置、底部成膜膜层取芯时的的连接关系示意图；
[0038]图8为本专利技术中内衬套筒、侧面覆膜层、密封装置、底部成膜膜层在密封装置将内衬套筒封闭时的连接关系示意图；
[0039]其中：1、中心杆；2、取芯钻头；3、防转轴承；4、取芯筒；5、传动膜材料；6、内衬套筒；7、侧面覆膜层；8、密封装置；9、底部成膜膜层；10、顶部覆膜膜层；11、岩芯；12、内隔层；13、岩芯活塞；14、滑动轴。
具体实施方式
[0040]在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。本申请所提及的"第一"、"第二"以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，"一个"或者"一"等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。在本申请实施中，“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个或两个以上。例如，多个定位柱是指两个或两个以上的定位柱。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种月基极端环境随钻成膜保真取芯装置，其特征在于，包括设置有安装腔的取芯钻头、同轴设置且套装在安装腔内的取芯筒、套装在取芯筒内且与取芯筒之间形成环形腔的内隔层、套装在环形腔内的内衬套筒、套装在内衬套筒内且用于岩芯覆膜的覆膜机构、以及与内衬套筒底部铰接且用于对岩芯底部密封的密封装置；所述取芯筒与取芯钻头转动连接；所述覆膜机构与内衬套筒传动配合且用于控制内衬套筒沿其轴向移动。2.根据权利要求1所述的一种月基极端环境随钻成膜保真取芯装置，其特征在于，所述覆膜机构包括套装在内衬套筒内且与取芯筒顶部连接的内隔层、套装在内衬套筒内且与内隔层连通形成成膜材料腔的侧面覆膜层、与取芯钻头同轴设置且位于成膜腔内的中心杆、以及位于成膜腔内的传动膜材料；所述中心杆沿取芯钻头的轴向设置且与成膜腔滑动配合且其远离密封装置的一端贯穿取芯筒。3.根据权利要求2所述的一种月基极端环境随钻成膜保真取芯装置，其特征在于；所述成膜材料腔的内径与岩芯的外径大小一致。4.根据权利要求2所述的一种月基极端环境随钻成膜保真取芯装置，其特征在于，所述中心杆包括位于成膜材料腔内的岩芯活塞、与岩芯活塞同轴连接且另外一端穿过取芯钻头的滑动轴，所述成膜材料设置在岩芯活塞上方。5.根据权利要求2所述的一种月基极端环境随钻成膜保真取芯装置，其特征在于，所述内隔层的顶部设置使得...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘涛，吴一凡，赵治宇，朱亮宇，杨东升，莫定强，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：