[發明專利]螺桿式動力鉆桿模擬實驗臺架裝置及實驗方法

在審

• 申請號: 202111163345.5
• 申請日: 2021-09-30
• 公開（公告）號: CN113808470A
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 肖能齊;趙鵬;雷振;胡家梁;江金輝;陳艷杰
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: G09B25/00
• 分類號: G09B25/00;G09B23/40;G01M99/00
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 成鋼

1.一種螺桿式動力鉆桿模擬實驗臺架裝置，其特征在于：包括繩架（4），所述的繩架（4）上穿設有一根鉆桿，鉆桿包括花鍵桿（9），花鍵桿（9）上端軸連接有第一驅動電機（1），花鍵桿（9）下端鍵連接有光桿（10），光桿（10）的下部外壁上設有螺旋形成螺旋桿（11），螺旋桿（11）的下端裝設有鉆頭（12）；

所述的繩架（4）兩側設有耳板，兩個耳板底面上分別設有一個拉力傳感器（3），拉力傳感器（3）的上端與耳板底面之間固定，拉力傳感器（3）的下端連接有拉繩（5），拉繩（5）一端與拉力傳感器（3）下端連接，另一端纏繞設置在定滑輪（7）上，定滑輪（7）固定設置在第二驅動電機（8）驅動軸上。

2.根據權利要求1所述的一種螺桿式動力鉆桿模擬實驗臺架裝置，其特征在于：所述的鉆桿設置在實驗臺架正上方，實驗臺架由多個實驗臺架隔層（6）堆疊組成；

單個所述的實驗臺架隔層（6）為抽屜式結構，實驗臺架隔層（6）的頂面開口，底面為伸縮隔板（14），伸縮隔板（14）能夠由實驗臺架隔層（6）的一側抽出；

所述的伸縮隔板（14）活動方向所對應的實驗臺架隔層（6）的側壁為可拆擋板（13），可拆擋板（13）通過豎向抽推實現拆卸安裝。

3.根據權利要求1所述的一種螺桿式動力鉆桿模擬實驗臺架裝置，其特征在于：所述的拉力傳感器（3）下端連接點位于定滑輪（7）一側豎直切線的正上方，使拉繩（5）始終保持豎直狀態。

4.根據權利要求1所述的一種螺桿式動力鉆桿模擬實驗臺架裝置，其特征在于：多個所述的實驗臺架隔層（6）由上至下分別填充不同的巖層模擬體。

5.基于權利要求1-3任意一項所述的一種螺桿式動力鉆桿模擬實驗臺架裝置的實驗方法，其特征在于包括以下步驟：

1）在不同的實驗臺架隔層（6）內裝填不同的巖層模擬體，并堆疊放置多個實驗臺架隔層（6）；

2）啟動第一驅動電機（1），第一驅動電機（1）驅動鉆桿實現轉動；

3）啟動兩個第二驅動電機（8），第二驅動電機（8）向下拉緊并帶動繩架（4）下移，使鉆桿在實驗臺架上進行鉆設模擬；

4）當鉆設深度達到目標層時，停止第一驅動電機（1）與第二驅動電機（8），記錄兩個拉力傳感器（3）所輸出的拉力信號。

6.根據權利要求5所述的一種螺桿式動力鉆桿模擬實驗臺架裝置的實驗方法，其特征在于：所述的步驟1）中，多個實驗臺架隔層（6）堆疊組裝完畢后，手動抽出伸縮隔板（14）并形成完整的巖層模擬體。

7.根據權利要求5所述的一種螺桿式動力鉆桿模擬實驗臺架裝置的實驗方法，其特征在于：所述的繩架（4）、定滑輪（7）以及第二驅動電機（8）設置在同一機架上，繩架（4）活動設置在機架上且能夠在豎直方向上移動，定滑輪（7）與第二驅動電機（8）固定設置在機架上。