[發(fā)明專利]激光機械聯(lián)合鉆具及激光機械聯(lián)合鉆進破巖試驗系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210722496.8
• 申請日: 2022-06-24
• 公開（公告）號: CN115142793B
• 公開（公告）日: 2023-08-25
• 發(fā)明（設計）人: 劉斌;張波;石少帥;徐彬;黃新杰;李彪
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: E21B7/15
• 分類號: E21B7/15;E21B47/00;E21B21/00;E21B21/16
• 代理公司: 北京世衡知識產權代理事務所(普通合伙) 11686
• 代理人: 肖淑芳

1.一種激光機械聯(lián)合鉆具，其特征在于，包括：

鉆管，所述鉆管的端部設置有鉆頭，所述鉆頭上設置有通光孔，所述鉆管包括內管和外管，所述鉆頭連接在所述外管的端部，所述內管設置于所述外管內，內管不旋轉，外管旋轉以帶動鉆頭完成鉆孔工作；

激光機構，所述激光機構包括激光器、激光頭和光纖，所述激光頭連接在所述內管靠近所述鉆頭的一端，所述光纖經由所述內管連接所述激光頭和所述激光器，所述激光器設置于鉆桿外；

防護機構，所述防護機構設置在所述內管和所述外管之間，且所述防護機構設置為單向開啟以使所述激光機構和所述通光孔連通；

液體清潔機構，所述液體清潔機構設置于鉆管內并設置成向所述激光機構噴射液體；

氣體清潔機構，所述氣體清潔機構設置于鉆管內并設置成向所述激光機構噴射氣體；

其中，所述防護機構包括：

推管，所述推管設置在所述內管和所述外管之間；

單向擋片，所述單向擋片設置在所述推管靠近所述鉆頭的一端并呈密封狀態(tài)，所述單向擋片設置為跟隨所述推管向遠離鉆頭的方向移動單向開啟以使所述激光頭和所述通光孔連通；

其中，還包括減振機構，所述減振機構設置于所述推管和所述外管之間，所述減振機構包括至少兩個減振件，所述至少兩個減振件間隔均勻設置在所述推管和所述外管之間并套設在所述推管的外側，所述至少兩個減振件與所述外管之間設置有間隙。

2.根據權利要求1所述的激光機械聯(lián)合鉆具，其特征在于，所述液體清潔機構設置于所述推管和所述內管之間內并設置成向所述激光頭噴射液體，所述液體的噴射方向與所述激光頭的激光的傳輸方向不共線，所述氣體清潔機構設置于所述鉆管內并設置成向所述激光頭噴射氣體，所述氣體的噴射方向與所述激光頭的激光的傳輸方向不共線。

3.根據權利要求2所述的激光機械聯(lián)合鉆具，其特征在于，所述液體清潔機構包括：

水箱，所述水箱用于盛放液體；

增壓液體噴嘴，所述增壓液體噴嘴通過增壓液管與所述水箱連接，所述增壓液體噴嘴的噴射方向與所述激光頭的激光的傳輸方向不共線；

水泵，所述水泵設置成用于驅使所述水箱中的水流動至所述增壓液體噴嘴處。

4.根據權利要求3所述的激光機械聯(lián)合鉆具，其特征在于，所述氣體清潔機構包括：

氣泵；

增壓氣體噴嘴，所述增壓氣體噴嘴通過增壓氣管與所述氣泵連接，所述增壓氣管設置于所述內管和所述推管之間，所述增壓氣體噴嘴的噴射方向與所述激光頭的激光的傳輸方向不共線；

氣管，所述氣管設置于所述內管內，且一端與所述氣泵連接，另一端朝向所述激光頭。

5.根據權利要求4所述的激光機械聯(lián)合鉆具，其特征在于，所述激光機械聯(lián)合鉆具還包括冷卻水管，所述冷卻水管設置于所述內管內并與所述水箱連接，所述冷卻水管設置成用于冷卻所述激光頭，所述水泵還設置成用于驅使所述水箱中的液體流動至所述冷卻水管。

6.根據權利要求3所述的激光機械聯(lián)合鉆具，其特征在于，所述激光機械聯(lián)合鉆具內還設置有排渣水管，所述排渣水管穿過所述減振機構并與所述水箱連通，所述排渣水管的出水端靠近所述通光孔設置，所述水泵還設置成用于驅使所述水箱中的液體流動至所述排渣水管并攜帶巖屑排出。

7.一種激光機械聯(lián)合鉆進破巖試驗系統(tǒng)，其特征在于，包括權利要求1-6任一項所述的激光機械聯(lián)合鉆具，還包括：

驅動裝置；

激光機械聯(lián)合鉆具，所述激光機械聯(lián)合鉆具連接在所述驅動裝置的驅動端上；

夾持裝置，所述夾持裝置設置成用于固定巖樣；

導向裝置，所述導向裝置位于所述夾持裝置與所述激光機械聯(lián)合鉆具之間并與所述激光機械聯(lián)合鉆具限位配合；

調整裝置，所述激光機械聯(lián)合鉆具和所述導向裝置均連接在所述調整裝置上，所述調整裝置設置成用于改變所述激光機械聯(lián)合鉆具相對所述夾持裝置的位置。