[发明专利]极地冰层下取岩样的回转钻进装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种钻进取样装置，特别涉及一种极地冰层下取岩样的回转钻进装置。

背景技术

现有的冰层下基岩取样的钻进装置多为铠装电缆悬挂电动钻机，靠钻机自重加压，回转钻进取样。克服钻具工作的反转矩的反扭装置是在钻具的上部安装多个支撑刀，支撑刀在弹簧力作用下总是向外张开，张开后的支撑刀直径稍大于钻孔直径，工作时在孔口下放钻具时支撑刀刃切入冰层，通常在已有冰孔几千米下取岩心，支撑刀在冰层中一直下滑到孔底接触基岩后开始钻进工作。一是钻机滑行时支撑刀与冰层间有运动阻力，增加功耗，上升、下降速度慢、费时，取样效率低；并减少了自重加压钻进的钻压值；更主要的是支撑刀刃切入冰层深度很小，当钻进转矩增大时，反扭装置工作不可靠，会造成钻具自转，失去支撑无法工作。当前，在国内外安全可靠的反扭装置成为冰层下基岩取样电动钻机最重要也是最难解决的关键技术之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种带有螺杆支撑的反扭机构及圆柱导向的极地冰层下取岩样的回转钻进装置。

本发明是由悬挂装置、导向装置、反扭装置、配重、驱动系统、岩屑收集系统和钻头装置构成，其中的悬挂装置包括有铠装电缆和接线盒，导向装置是由导向杆和导向架组成，反扭装置是由电动机、第一减速器、二套圆锥齿轮传动机构、螺杆和螺孔组成，配重是由配重块构成，驱动系统是由主电动机、第二减速器、输出轴、第三减速器和水泵组成，岩屑收集系统是由岩屑室构成，钻头装置是由短管、岩心管和钻头组成，悬挂装置、导向装置、反扭装置、配重、驱动系统、岩屑收集系统和钻头装置从上至下依次联接设置，本发明的发明点是，在钻进装置中设置了导向装置和反扭装置，接线盒的下端纵向设置有等角分布的三根导向杆，三根导向杆滑动穿设在导向架中，三根导向杆的下端依次联接配重、驱动系统、岩屑收集系统和钻头装置，反扭装置设置在导向架上，电动机的输出轴与下方的第一减速器联接，圆锥齿轮传动机构是由主动圆锥齿轮和三个等角分布的被动圆锥齿轮组成，主动圆锥齿轮与三个被动圆锥齿轮啮合，第一减速器的输出轴与下方的主动圆锥齿轮联接，被动圆锥齿轮通过轴承座设置在导向架内部，被动圆锥齿轮的中心为通孔，通孔的内壁开设有滑槽，螺杆的后段光杆穿设在被动圆锥齿轮的通孔中，螺杆的后段光杆上固定有导向块，该导向块位于滑槽中，与通孔相对应的导向架外壁上开设有螺孔，螺杆的前段螺纹段旋设在螺孔中，螺杆的前端具有锥尖。

反扭装置的工作原理是：电动机通过第一减速器带动圆锥齿轮传动机构转动，被动圆锥齿轮转动时，带动螺杆转动，螺杆在转动的同时向外移动，六个螺杆的锥尖旋进冰层中；当电动机反转时，螺杆向内移动，六个螺杆的锥尖旋出冰层。

本发明的技术原理是：钻机不钻进时，反扭装置的螺杆缩回在导向架内，钻机无阻力在冰孔中自由下滑到孔底，接触到岩层面后，由导向架上的螺杆将钻机支撑在冰孔壁上，用来承受钻进工作的反转矩。铠装电缆悬挂导向杆，导向杆连接下部钻具，工作时导向杆在固定的导向架上靠钻机自重向下滑动作给进工作。

本发明的有益效果：本发明的反扭装置承受了大转矩，安全可靠，不会造成钻具反转，使支撑失效；可以无阻力地在冰孔中下放或提升钻具节省功耗，节省时间，提高了生产效率；钻机在导向架上滑动工作，钻孔导向性好，防止孔斜，成孔质量高。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明之导向装置和反扭装置的布置示意图。

图3是本发明的反扭装置结构示意图。

具体实施方式