[发明专利]一种海底岩芯取样微型钻机

说明书

本发明公开了一种海底岩芯取样微型钻机，包括动力头、减速箱、紧急抛弃装置及钻具；减速箱的顶板上安装有给水接头和动力头，动力头的输出轴与减速箱的输入轴相连，所述的减速箱的输出轴设有中心孔，中心孔与给水接头的进水孔连通，减速箱的输出轴与主轴连接。本发明结构简单紧凑、体积小、可靠性高，其能传动大扭矩，机械手持，应急抛弃钻具；保证潜水器安全，降低故障维护的成本。

技术领域

本发明涉及一种海底岩芯取样微型钻机。

背景技术

利用钻探取样装备对海底固体矿产资源进行钻探取样,是分析海底固体矿产资源矿体成分和品位的重要技术手段，随着如“蛟龙号”载人潜水器、“深海勇士号”载人潜水器、“海马号”ROV等海洋装备的研制并广泛应用于海底资源勘查之中，研制载人潜水器/ROV配套海底岩芯取样钻机，满足海底固体矿产资源特别是赋存在海底表层的锰结核、富钴结壳等矿产资源钻探的迫切需求。

专利ZL200420036284.1公开了一种深海载人潜水器浅孔取芯器，该取芯器主要由液压钻进动力头、钻进动力头角度调整装置、补偿与稳杆装置、抛弃取芯器装置、卡钻事故丢弃钻具装置等部分构成，具有良好的工作可靠性、稳定性和安全性。并且当取芯出现卡钻等破坏性故障时，利用抛弃装置可丢弃取芯器或其部件，以保证潜水器和人能安全返回。然而，该取芯器整体结构复杂、执行机构多、操控点多、操控难度较大、且必须固定安装在潜水器上，使得在每次进行海底固体矿产资源取芯作业前，必须先操控载人潜水器靠近待取芯点，由于海底固体矿产资源在海底存现凸凹不平的分布状态，当载人潜水器过于靠近待取芯点，将给载人潜水器带来很大的安全隐忧。与此同时，由于该取芯器固定安装在潜水器，并且只能通过前后调角油缸和左右摆动油缸来调整钻探角度，使得可调整的钻探角度范围较小。

目前，潜水器/ROV上均配备有作业机械手，利用作业机械手抓取作业工具开展海底固体矿产资源钻探取样作业，不仅可以有效解决潜水器/ROV过于靠近待取芯点，对潜水器/ROV带来的安全隐忧，同时还可以利用作业机械手的灵活性，实现不同钻探角度的灵活调整。为了克服现有深海载人潜水器浅孔取芯器技术存在的不足，亟待研制一种可以利用潜水器/ROV作业机械手把持的，结构简单、操作方便、钻探角度可随作业机械手灵活调整的，且紧急情况下可快速抛弃钻具的海底岩芯取样微型钻机。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单、操作方便，紧急情况下可丢弃钻具的海底岩芯取样微型钻机。

1. 本发明采用的技术方案是：一种海底岩芯取样微型钻机，包括动力头、减速箱、紧急抛弃装置及钻具；其特征在于：减速箱的顶板上安装有给水接头和动力头，动力头的输出轴与减速箱的输入轴相连；所述的减速箱的输出轴设有中心孔，中心孔与给水接头的进水孔连通；

紧急抛弃装置包括壳体、固定环、主轴、弃轴活塞及钢珠卡套；壳体安装在减速箱上，主轴通过轴承安装于壳体内，主轴为管状结构，输出轴轴的下端与主轴内孔的上端通过键连接；主轴内孔的下端通过键与可抛弃连接轴上端连接；主轴的下端处设有多个钢珠孔，多个钢珠孔位于同一水平面内，每个钢珠孔内分别设有一个钢珠；所述的钢珠卡套和固定环套设在主轴外侧，钢珠卡套对应于钢珠孔设置，钢珠卡套内孔的下部为楔形，能将钢珠向主轴中心挤压，固定环位于钢珠卡套上方；所述的抛弃连接轴对应于钢珠孔设有凸台，凸台的上端和下端为球形，中部为圆柱形；多个钢珠能够支撑抛弃连接轴的凸台；所述的弃轴活塞套在钢珠卡套和固定环外侧，弃轴活塞内孔设有两个台阶面，钢珠卡套和固定环的上端分别设有凸缘，通过钢珠卡套和固定环上端的凸缘分别支撑在弃轴活塞内孔的两个台阶面上；弃轴活塞内孔内设有弹簧卡环，弹簧卡环位于固定环上端处；所述的弃轴活塞的外圈上中部与壳体的内孔配合，弃轴活塞的外圈的两端直径小于中部直径；弃轴活塞的外圈的两端分别与壳体的内孔围成两个油液腔隙，两个油液腔隙分别与壳体上的两个进油口连通。

上述的海底岩芯取样微型钻机中，所述的抛弃连接轴的下端设有与钻具连接的螺纹，可抛弃连接轴下部套有转速传感器。