[實(shí)用新型]適用于軟—硬鉆進(jìn)對象的取心鉆頭

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320824379.9
• 申請日: 2013-12-12
• 公開（公告）號: CN203769664U
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周琴;劉寶林;胡遠(yuǎn)彪;朱燕鷗;張蔚;呂建國;何錄忠
• 申請（專利權(quán)）人: 中國地質(zhì)大學(xué)（北京）
• 主分類號: E21B10/62
• 分類號: E21B10/62;E21B10/00;E21B10/43
• 代理公司: 北京同輝知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11357
• 代理人: 劉洪勛

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于太空鉆探領(lǐng)域，涉及在太空環(huán)境下，利用取心鉆頭進(jìn)行月球表面鉆進(jìn)取心，以獲取原樣月壤的鉆頭結(jié)構(gòu)。特別是在復(fù)雜月壤，包括軟、硬鉆進(jìn)對象條件下的取心鉆頭。?

背景技術(shù)

在現(xiàn)有技術(shù)中，探月工程中無人月球采樣返回是認(rèn)識月球的關(guān)鍵一步，通過對采回月壤的分析，可以在月表環(huán)境、地質(zhì)構(gòu)造、月表礦物成分、月球基地選址等眾多科研方向上取得突破。取心鉆頭是月表鉆探所需要的重要工具之一,它對能否順利實(shí)現(xiàn)月壤采樣起到關(guān)鍵作用。?

月球表面除了極少數(shù)非常陡峭的山脈、撞擊坑和火山通道的峭壁處可能有基巖出露處，其余部分大都覆蓋著一層厚度不等的月壤，也就是說月球表面不僅有松散的月壤，還有少量的月巖。月壤又表現(xiàn)為松散、緊實(shí)等不同的特點(diǎn)，而且隨著深度的增加其密實(shí)度增加。因此月球表面月壤的強(qiáng)度變化范圍很大，從松散的月壤到堅(jiān)固的未風(fēng)化玄武巖之間都有發(fā)現(xiàn)，給月球表面的鉆探取樣技術(shù)提出了很高的挑戰(zhàn)。?

由于月壤本身的復(fù)雜性，在進(jìn)行月壤鉆進(jìn)時(shí)，可能遇見月巖，因此用于的鉆頭必須要能夠適用于軟、硬不同特性的鉆進(jìn)對象，從松散的月壤到堅(jiān)硬的月巖，要有極強(qiáng)的鉆進(jìn)對象適應(yīng)性，這對取心鉆頭設(shè)計(jì)提出了很高的挑戰(zhàn)。地球鉆探及鉆探工程施工所采用的取心鉆頭均是基于巖石可鉆性等級進(jìn)行設(shè)計(jì)，可鉆性級別不同，所采用的鉆頭材料不同，鉆頭結(jié)構(gòu)也不相同，目前還沒有能夠同時(shí)適用于松散土壤和堅(jiān)硬巖石的取心鉆頭。?

目前對月壤的認(rèn)識有限，月壤的可鉆性尚不明確，也給取心鉆頭設(shè)計(jì)帶來了難度。?

實(shí)用新型內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種適用于松散?月壤和月巖的取心鉆頭結(jié)構(gòu)，能夠滿足復(fù)雜月壤的鉆進(jìn)取心要求，保證采樣工作的順利進(jìn)行。?

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種適用于軟—硬鉆進(jìn)對象的取心鉆頭，包括鉆頭基體和設(shè)置在鉆頭基體下方的錐狀頭，所述鉆頭基體為空心圓筒狀，在所述鉆頭上端設(shè)有鉆桿連接部，所述錐狀頭開口內(nèi)徑小于所述鉆頭基體空心圓筒的內(nèi)徑，在所述鉆頭基體外表面設(shè)置有外螺旋，在所述錐狀頭的斜面和底面開槽，在所述槽內(nèi)安裝有相應(yīng)形狀的切削具，所述切削具通過鉚釘鉸接在所述槽內(nèi)，所述鉚釘和所述切削具上的孔之間設(shè)置有限制切削具初始位置的限位件，所述限位件與所述槽底之間具有所述切削具與所述槽之間設(shè)置有耐高溫彈性墊塊。?

優(yōu)選地，所述切削具與所述錐狀頭的錐面形狀配合，所述切削具的下端向所述錐狀頭開口延伸并伸入所述開口范圍內(nèi)，所述切削具下端突出所述錐狀頭端部至少2mm。?

優(yōu)選地，所述耐高溫彈性墊塊為橡膠墊塊，所述橡膠墊塊設(shè)置在所述槽底，所述橡膠墊塊與所述槽底粘接。?

優(yōu)選地，所述切削具上端外邊角為銳角，所述切削具與所述鉆頭基體軸向之間具有夾角。?

優(yōu)選地，所述切削具外邊角的角度為30°-60°。?

優(yōu)選地，所述切削具上端與所述外螺旋連接。?

優(yōu)選地，所述切削具為3-4個(gè)，對應(yīng)的外螺旋也為3-4個(gè)。?

優(yōu)選地，在所述錐狀頭的斜面上開有錐面螺旋槽，所述錐面螺旋槽連通兩條外螺旋之間的空間，所述螺旋槽與所述切削具傾斜方向一致。?

優(yōu)選地，所述切削具外邊角外徑大于所述外螺旋外徑。?

本實(shí)用新型提供的適用于軟—硬鉆進(jìn)對象的取心鉆頭適應(yīng)能力強(qiáng)，能夠應(yīng)對月壤取心鉆進(jìn)時(shí)頻頻變化的軟硬工況，不需更換鉆頭，保證采樣工作的順利進(jìn)行；螺旋槽、外螺紋和切削具之間的設(shè)置形式可以實(shí)現(xiàn)排粉順暢，切削熱和摩擦熱量通過鉆屑排出孔底，有效減低熱功耗；為了提高切削效率，可以通過調(diào)整橡膠墊塊的尺寸來使切削刃具有不同的切削角。?

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型適用于軟—硬鉆進(jìn)對象的取心鉆頭遇到巖石時(shí)呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖；?

圖2為本實(shí)用新型適用于軟—硬鉆進(jìn)對象的取心鉆頭遇到月壤時(shí)呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖；?

圖3為本實(shí)用新型適用于軟—硬鉆進(jìn)對象的取心鉆頭的結(jié)構(gòu)示意圖；?

圖4為本實(shí)用新型適用于軟—硬鉆進(jìn)對象的取心鉆頭的端面結(jié)構(gòu)示意圖；?

圖5為本實(shí)用新型適用于軟—硬鉆進(jìn)對象的取心鉆頭的鉚釘和切削具之間限位件的結(jié)構(gòu)示意圖。?

圖中；1-鉆頭機(jī)體，2-錐狀頭，3-切削具，4-外螺旋，5-螺旋槽，6-鉚釘，7-耐高溫彈性墊塊，8-凸緣?

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說明：?