[發(fā)明專利]極地冰層下取巖樣的回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)裝置

有效

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• 申請日: 2012-05-21
• 公開（公告）號(hào): CN102661121A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫友宏;塔達(dá)拉伊;曹品魯;鄭治川;張楠;高科;劉婧;薛軍
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): E21B4/04
• 分類號(hào): E21B4/04;E21B25/00
• 代理公司: 長春市四環(huán)專利事務(wù)所 22103
• 代理人: 張建成

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鉆進(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)裝置。

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。克服鉆具工作的反轉(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)，失去支撐無法工作。當(dāng)前，在國內(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。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明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。

本發(fā)明是由懸掛裝置、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，本發(fā)明的發(fā)明點(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。

本發(fā)明的技術(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。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明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。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明之導(dǎo)向裝置和反扭裝置的布置示意圖。

圖3是本發(fā)明的反扭裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式