机械切削-热融-热水喷射一体式多工艺冰层钻进系统技术方案

本发明专利技术公开了一种机械切削

【技术实现步骤摘要】
机械切削
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热融
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热水喷射一体式多工艺冰层钻进系统


[0001]本专利技术涉及冰层钻进领域，具体地，涉及一种集机械切削钻进、热融钻进和热水喷射钻进等多种工艺为一体的冰层钻进系统。

技术介绍

[0002]冰川在地球的南北两极和中纬度的高海拔山区广泛发育，约占地球陆地面积的10％左右。冰川中蕴藏着历史时期的重要气候信息。开展冰川学调查，探索冰川中蕴藏的气候密码对揭示冰川演化规律、预测全球气候变化等均有十分重要的意义。钻探是冰川研究中的重要技术手段，在冰川学调查中得到了广泛使用。目前，常用的冰层钻探方法有机械切削钻进、热融钻进和热水喷射钻进。冰川中的冰层结构十分复杂，既有松散的粒雪层、极易破碎的“脆冰层”，也有温度较高的“暖冰层”。此外，冰层中还可能包含火山灰、冰川漂砾等固体颗粒。加之冰川地处偏远位置，自然环境恶劣。因此，开展冰川钻探十分困难。现有的冰层钻探方法大多使用单一的钻探工艺进行钻进，但是这些单一的钻探工艺无法适应多种类型的复杂冰层结构，而这往往引起冰层钻探效率的降低，甚至导致钻探任务的失败。

技术实现思路

[0003]针对现有冰层钻进系统工艺单一，无法适应多种类型复杂冰层结构的难题，本专利技术的目的是提出了一种集机械切削钻进、热融钻进和热水喷射钻进等多种工艺为一体的冰层钻进系统，适应复杂冰层结构，对提高冰层钻进效率和开展冰川研究具有重要意义。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如下的技术方案：机械切削
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热融
‑r/>热水喷射一体式多工艺冰层钻进系统，该钻进系统由电缆终端、反扭装置、热水循环系统、电机驱动舱和钻头系统构成；所述电缆终端上部与铠装电缆连接在一起，电缆终端下部通过电缆终端连接件与反扭装置上部连接；所述反扭装置的下部与热水循环系统连接；所述热水循环系统下方通过内六角螺钉与电机驱动舱连接在一起，电机驱动舱通过空心轴下部的螺纹与钻头系统连接在一起；
[0005]其中，电缆终端包括橡胶套、终端盖、内管、黄铜斜堆、垫子、堵头、插座、插销、插头和电缆接头，橡胶套穿过终端盖并与终端盖紧密贴合；黄铜斜堆为中间具有通孔的圆台，黄铜斜堆的小头端与橡胶套紧密贴合，黄铜斜堆侧壁与内管紧密贴合；垫子下方与黄铜斜堆的大头端紧密贴合；堵头安置在垫子和插座之间；插座与进入电缆终端的铠装电缆的电线连接，插头通过插销与插座连接在一起，同时插头与电缆接头连接导通，电缆接头下方连接有电源线，且该电源线穿过反扭装置的空心管通孔后向下延伸依次经过热水循环系统、电机驱动舱和钻头系统；当插销受力超过其承受范围时，插销自动断裂以回收铠装电缆；
[0006]其中，反扭装置包括反扭装置上连接件、调节螺母、连接板、空心管、板簧片、连接片和反扭装置下连接件，反扭装置上连接件和反扭装置下连接件分别设置在空心管两端，三者同轴连接，空心管具有外螺纹，调节螺母通过螺纹副与空心管旋合在一起，连接板套设在空心管外部，并位于调节螺母下方，在调节螺母的挤压下连接板能够沿空心管外表面螺
纹下移；板簧片上方通过带孔圆柱销与连接板连接在一起，板簧片下方通过螺栓与连接片连接在一起；反扭装置下连接件通过螺纹副与后壳体第二端盖连接；
[0007]其中，热水循环系统包括后壳体和设置在后壳体内部的吸水管路、水泵、旋转接头、热水器和出水管路，吸水管路的两端分别连接水泵的出水口和热水器的进水口；出水管路的两端分别连接旋转接头的入口和热水器的出水口；旋转接头的出口通过螺纹副与电机驱动舱中的空心轴连接在一起；后壳体的两端分别连接有后壳体第二端盖和后壳体第一端盖，三者形成一个封闭的空间；经空心管穿出的线缆传输至热水循环系统时分为两条支路，水泵与线缆其中一条支路连接以供电，线缆另一条支路在进入热水循环系统后仍然通过后壳体预留导线通孔向电机驱动舱传递；在该线缆传递到热水器所在位置时，线缆引出另外一条支路与热水器连接；
[0008]其中，电机驱动舱包括空心电机、前壳体、温度传感器、保险丝座、电气滑环、空心轴、前壳体端盖、水密接插件、上导线隔板、第一绝缘六角铜柱、下导线隔板和第二绝缘六角铜柱，前壳体端盖通过螺旋副与前壳体旋合在一起，并且二者密封连接；空心电机通过平键与空心轴相配合，并且空心电机与上述线缆引出支路相连接，此时线缆继续沿前壳体预留导线通孔向下传递；上导线隔板上插设有温度传感器和水密接插件，水密接插件的输入端与通过前壳体侧壁传输进入的线缆连接，水密接插件的输出端通过导线与钻头系统中加热棒连接，温度传感器的信号输出端与通过前壳体侧壁传输进入的线缆连接，温度传感器的信号输入端与钻头基体紧密接触用以测量钻头系统中钻头基体的温度，上导线隔板侧壁开有螺纹孔通过一组螺钉与前壳体连接；保险丝座通过螺钉与下导线隔板侧壁开有的螺纹孔连接，同时保险丝座上端与铠装电缆电线相连接；下导线隔板上方通过第一绝缘六角铜柱与上导线隔板连接；空心轴上安装有电气滑环；电气滑环的定子通过第二绝缘六角铜柱与下导线隔板连接，电气滑环的进线端与保险丝座连接，电气滑环的转子与空心轴紧密配合在一起，电气滑环转子出线端与钻头系统中的加热棒连接；
[0009]其中，钻头系统包括喷嘴、切削刃、加热棒和钻头基体，钻头基体为一圆台，外表面设有螺旋切削刃，内部有阶梯型的内孔，钻头基体内部开有用于插设加热棒的孔并且该孔的中心轴与圆台母线平行；切削刃通过螺纹副旋合进入钻头基体中，空心轴将喷嘴压紧，并且下端带有螺纹的空心轴旋合进入钻头基体空腔，空心轴与钻头基体之间安装有O型密封圈；加热棒插设至钻头基体的底部位置处，钻头基体与前壳体之间安装有动密封圈。
[0010]进一步，所述橡胶套和终端盖之间设置有垫圈，且垫圈并被二者压实。
[0011]进一步，所述电缆终端还包括电缆终端护套，电缆终端护套上端插入终端盖中，当铠装电缆的电线插设进入插座中以后，利用铠装电缆拉力使电缆终端护套与终端盖紧密贴合。
[0012]进一步，所述反扭装置上连接件中间具有贯穿孔，贯穿孔上部分为螺纹孔，与电缆终端连接件通过螺纹副连接在一起，贯穿孔的下部分为通孔，孔壁上开有沿直径方向的螺纹孔，通过螺钉与空心管连接。
[0013]进一步，所述电缆终端还包括连接管，连接管与位于其下方的反扭装置上连接件同轴相连。
[0014]进一步，所述水泵通过水泵连接件连接到后壳体上；所述热水器通过热水器连接件连接到后壳体上。
[0015]进一步，所述后壳体第一端盖通过螺纹副与后壳体旋合在一起，后壳体第一端盖、前壳体端盖和空心电机，三者通过螺钉紧密连接在一起，并采用螺栓密封垫圈和密封胶进行密封。
[0016]进一步，所述水泵连接件为一中心开有圆孔的圆柱体，并在该圆柱体上端面开有均布的螺纹孔，通过螺钉将水泵连接件与水泵连接且固定在一起，水泵连接件侧面开有螺纹孔，通过螺钉将水泵连接件与后壳体连接起来。
[0017]进一步，所述热水器连接件为一中心开有圆孔的圆柱体，并在该圆柱体上端面开有均布的螺纹孔，通过螺钉将热水器连接件与热水器连接且固定在一起，热水器连接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.机械切削
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热融
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热水喷射一体式多工艺冰层钻进系统，其特征在于，该钻进系统由电缆终端、反扭装置、热水循环系统、电机驱动舱和钻头系统构成；所述电缆终端上部与铠装电缆连接在一起，电缆终端下部通过电缆终端连接件(49)与反扭装置上部连接；所述反扭装置的下部与热水循环系统连接；所述热水循环系统下方通过内六角螺钉(41)与电机驱动舱连接在一起，电机驱动舱通过空心轴(33)下部的螺纹与钻头系统连接在一起；其中，电缆终端包括橡胶套(1)、终端盖(3)、内管(4)、黄铜斜堆(5)、垫子(6)、堵头(7)、插座(9)、插销(10)、插头(11)和电缆接头(13)，橡胶套(1)穿过终端盖(3)并与终端盖(3)紧密贴合；黄铜斜堆(5)为中间具有通孔的圆台，黄铜斜堆(5)的小头端与橡胶套(1)紧密贴合，黄铜斜堆(5)侧壁与内管(4)紧密贴合；垫子(6)下方与黄铜斜堆(5)的大头端紧密贴合；堵头(7)安置在垫子(6)和插座(9)之间；插座(9)与进入电缆终端的铠装电缆的电线连接，插头(11)通过插销(10)与插座(9)连接在一起，同时插头(11)与电缆接头(13)连接导通，电缆接头(13)下方连接有线缆，且该线缆穿过反扭装置的空心管(17)通孔后向下延伸依次经过热水循环系统、电机驱动舱和钻头系统并在热水循环系统、电机驱动舱和钻头系统分别引出其所需的供电线缆与信号线，当插销(10)受力超过其承受范围时，插销(10)自动断裂以回收铠装电缆；其中，反扭装置包括反扭装置上连接件(14)、调节螺母(15)、连接板(16)、空心管(17)、板簧片(18)、连接片(19)和反扭装置下连接件(20)，反扭装置上连接件(14)和反扭装置下连接件(20)分别设置在空心管(17)两端，三者同轴连接，空心管(17)具有外螺纹，调节螺母(15)通过螺纹副与空心管(17)旋合在一起，连接板(16)套设在空心管(17)外部，并位于调节螺母(15)下方，在调节螺母(15)的挤压下连接板(16)能够沿空心管(17)外表面螺纹下移；板簧片(18)上方通过带孔圆柱销与连接板(16)连接在一起，板簧片(18)下方通过螺栓与连接片(19)连接在一起；反扭装置下连接件(20)通过螺纹副与后壳体第二端盖(21)连接；其中，热水循环系统包括后壳体(24)和设置在后壳体(24)内部的吸水管路(22)、水泵(25)、旋转接头(26)、热水器(38)和出水管路(39)，吸水管路(22)的两端分别连接水泵(25)的出水口和热水器(38)的进水口；出水管路(39)的两端分别连接旋转接头(26)的入口和热水器(38)的出水口；旋转接头(26)的出口通过螺纹副与电机驱动舱中的空心轴(33)连接在一起；后壳体(24)的两端分别连接有后壳体第二端盖(21)和后壳体第一端盖(27)，三者形成一个封闭的空间；经空心管(17)穿出的线缆传输至热水循环系统时分为两条支路，水泵(25)与线缆其中一条支路连接，线缆另一条支路在进入热水循环系统后继续通过后壳体(24)预留导线通孔向电机驱动舱传递；在该线缆传递到热水器(38)所在位置时，线缆引出与热水器(38)连接的支路，并通过该支路与热水器(38)连接；其中，电机驱动舱包括空心电机(28)、前壳体(29)、温度传感器(30)、保险丝座(31)、电气滑环(32)、空心轴(33)、前壳体端盖(40)、水密接插件(42)、上导线隔板(43)、第一绝缘六角铜柱(44)、下导线隔板(45)和第二绝缘六角铜柱(50)，前壳体端盖(40)通过螺旋副与前壳体(29)旋合在一起，并且二者密封连接；空心电机(28)通过平键与空心轴(33)相配合，并且空心电机(28)与传递至电机驱动舱的线缆引出的支路相连接，此时线缆继续沿前壳体(29)预留导线通孔向下传递；在上导线隔板(43)上插设有温度传感器(30)和水密接插件(42)，水密接插件(42)的输入端与通过前壳体(29)侧壁进入的线缆连接，水密接插件(42)
的输出端通过导线与钻头系统中加热棒(47)连接，温度传感器(30)的信号输出端与通过附着在线缆外部进入的信号线连接，温度传感器(30)的信号输入端与钻头基体(48)紧密接触用以测量钻头基体(48)的温度，上导线隔板(43)侧壁开有螺纹孔并通过一组螺钉与前壳体(29)连接；保险丝座(31)通过螺钉与下导线隔板(45)侧壁开有的螺纹孔连接，同时保险丝座(31)上端与铠装电缆电线相连接；下导线隔板...

【专利技术属性】
技术研发人员：来兴文，李冰，孙友宏，李亚洲，冶宇霆，汪月，王超，李小冰，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：发明
国别省市：