[發明專利]一種海底巖芯取樣微型鉆機

在審

• 申請號: 202010097625.X
• 申請日: 2020-02-18
• 公開（公告）號: CN111058770A
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發明（設計）人: 金永平;劉亮;彭佑多;萬步炎;龔俊;顏健
• 申請（專利權）人: 湖南科技大學
• 主分類號: E21B7/12
• 分類號: E21B7/12;E21B25/18;E21B25/10
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務所(普通合伙) 43108
• 代理人: 烏景瑞

本發明公開了一種海底巖芯取樣微型鉆機，包括動力頭、減速箱、緊急拋棄裝置及鉆具；減速箱的頂板上安裝有給水接頭和動力頭，動力頭的輸出軸與減速箱的輸入軸相連，所述的減速箱的輸出軸設有中心孔，中心孔與給水接頭的進水孔連通，減速箱的輸出軸與主軸連接。本發明結構簡單緊湊、體積小、可靠性高，其能傳動大扭矩，機械手持，應急拋棄鉆具；保證潛水器安全，降低故障維護的成本。

技術領域

本發明涉及一種海底巖芯取樣微型鉆機。

背景技術

利用鉆探取樣裝備對海底固體礦產資源進行鉆探取樣,是分析海底固體礦產資源礦體成分和品位的重要技術手段，隨著如“蛟龍號”載人潛水器、“深海勇士號”載人潛水器、“海馬號”ROV等海洋裝備的研制并廣泛應用于海底資源勘查之中，研制載人潛水器/ROV配套海底巖芯取樣鉆機，滿足海底固體礦產資源特別是賦存在海底表層的錳結核、富鈷結殼等礦產資源鉆探的迫切需求。

專利ZL200420036284.1公開了一種深海載人潛水器淺孔取芯器，該取芯器主要由液壓鉆進動力頭、鉆進動力頭角度調整裝置、補償與穩桿裝置、拋棄取芯器裝置、卡鉆事故丟棄鉆具裝置等部分構成，具有良好的工作可靠性、穩定性和安全性。并且當取芯出現卡鉆等破壞性故障時，利用拋棄裝置可丟棄取芯器或其部件，以保證潛水器和人能安全返回。然而，該取芯器整體結構復雜、執行機構多、操控點多、操控難度較大、且必須固定安裝在潛水器上，使得在每次進行海底固體礦產資源取芯作業前，必須先操控載人潛水器靠近待取芯點，由于海底固體礦產資源在海底存現凸凹不平的分布狀態，當載人潛水器過于靠近待取芯點，將給載人潛水器帶來很大的安全隱憂。與此同時，由于該取芯器固定安裝在潛水器，并且只能通過前后調角油缸和左右擺動油缸來調整鉆探角度，使得可調整的鉆探角度范圍較小。

目前，潛水器/ROV上均配備有作業機械手，利用作業機械手抓取作業工具開展海底固體礦產資源鉆探取樣作業，不僅可以有效解決潛水器/ROV過于靠近待取芯點，對潛水器/ROV帶來的安全隱憂，同時還可以利用作業機械手的靈活性，實現不同鉆探角度的靈活調整。為了克服現有深海載人潛水器淺孔取芯器技術存在的不足，亟待研制一種可以利用潛水器/ROV作業機械手把持的，結構簡單、操作方便、鉆探角度可隨作業機械手靈活調整的，且緊急情況下可快速拋棄鉆具的海底巖芯取樣微型鉆機。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供一種結構簡單、操作方便，緊急情況下可丟棄鉆具的海底巖芯取樣微型鉆機。

1. 本發明采用的技術方案是：一種海底巖芯取樣微型鉆機，包括動力頭、減速箱、緊急拋棄裝置及鉆具；其特征在于：減速箱的頂板上安裝有給水接頭和動力頭，動力頭的輸出軸與減速箱的輸入軸相連；所述的減速箱的輸出軸設有中心孔，中心孔與給水接頭的進水孔連通；

緊急拋棄裝置包括殼體、固定環、主軸、棄軸活塞及鋼珠卡套；殼體安裝在減速箱上，主軸通過軸承安裝于殼體內，主軸為管狀結構，輸出軸軸的下端與主軸內孔的上端通過鍵連接；主軸內孔的下端通過鍵與可拋棄連接軸上端連接；主軸的下端處設有多個鋼珠孔，多個鋼珠孔位于同一水平面內，每個鋼珠孔內分別設有一個鋼珠；所述的鋼珠卡套和固定環套設在主軸外側，鋼珠卡套對應于鋼珠孔設置，鋼珠卡套內孔的下部為楔形，能將鋼珠向主軸中心擠壓，固定環位于鋼珠卡套上方；所述的拋棄連接軸對應于鋼珠孔設有凸臺，凸臺的上端和下端為球形，中部為圓柱形；多個鋼珠能夠支撐拋棄連接軸的凸臺；所述的棄軸活塞套在鋼珠卡套和固定環外側，棄軸活塞內孔設有兩個臺階面，鋼珠卡套和固定環的上端分別設有凸緣，通過鋼珠卡套和固定環上端的凸緣分別支撐在棄軸活塞內孔的兩個臺階面上；棄軸活塞內孔內設有彈簧卡環，彈簧卡環位于固定環上端處；所述的棄軸活塞的外圈上中部與殼體的內孔配合，棄軸活塞的外圈的兩端直徑小于中部直徑；棄軸活塞的外圈的兩端分別與殼體的內孔圍成兩個油液腔隙，兩個油液腔隙分別與殼體上的兩個進油口連通。

上述的海底巖芯取樣微型鉆機中，所述的拋棄連接軸的下端設有與鉆具連接的螺紋，可拋棄連接軸下部套有轉速傳感器。