[发明专利]一种用于深井、超深井的共振取芯工具

权利要求书

1.一种用于深井、超深井的共振取芯工具，其特征在于：这种用于深井、超深井的共振取芯工具包括上接头、内岩芯筒组件、外岩芯筒组件、磁致伸缩装置、下推块、岩芯爪、取芯钻头；外岩芯筒组件上端螺纹连接上接头，外岩芯筒组件下端与取芯钻头螺纹连接，岩芯爪位于取芯钻头内腔且与取芯钻头螺纹连接，取芯钻头沿周向分布的钻井液通道与钻头水眼相通；内岩芯筒组件位于外岩芯组件内腔，内岩芯筒组件下端坐在取芯钻头上端口处，内岩芯筒组件上端与下推块螺纹连接，磁致伸缩装置的非导磁输出杆插入并抵于下推块上；磁致伸缩装置包括驱动线圈、磁致伸缩材料、非导磁输出杆，磁致伸缩装置具有轴向中心通孔，轴向中心通孔上端与上接头相通，轴向中心通孔下端与内岩芯筒组件内腔相通，磁致伸缩材料的形变推动非导磁输出杆，非导磁输出杆推动下推块向下运动；内岩芯筒组件外壁的滑块位于外岩芯筒组件内壁的限位滑槽内，下推块带动内岩芯筒做轴向运动，同时外岩芯筒组件转动时带动内岩芯筒组件做周向旋转转动；取芯钻头在外岩芯筒组件和内岩芯筒组件的共同作用下实现共振切削岩石；岩芯进入内岩芯筒组件后岩芯爪卡紧岩芯，并割取岩芯，实现共振高效取芯。

2.根据权利要求1所述的用于深井、超深井的共振取芯工具，其特征在于：所述的内岩芯筒组件由多节内岩芯筒从上到下依次螺纹连接构成；外岩芯筒组件由多节外岩芯筒从上到下依次螺纹连接构成。

3.根据权利要求2所述的用于深井、超深井的共振取芯工具，其特征在于：所述的磁致伸缩装置还包括非导磁端盖、上导磁端盖、下导磁端盖、导磁块、导磁内壁、非导磁外壳、预紧碟簧组和调节块，非导磁端盖为具有内环台的筒体，上导磁端盖、下导磁端盖、导磁内壁和绝缘管构成了封闭的环形腔，环形腔位于非导磁端盖的内环台上，驱动线圈绕在绝缘管外，导磁块和磁致伸缩材料位于绝缘管内，非导磁输出杆为具有中心孔的圆柱体，非导磁输出杆上端顶在磁致伸缩材料下端口处，非导磁输出杆下端从非导磁外壳下端口伸出，非导磁外壳下端口处设置调节块，预紧碟簧组环绕在非导磁输出杆外并位于非导磁输出杆凸台与调节块之间；上导磁端盖、下导磁端盖、驱动线圈、磁致伸缩材料、导磁块和导磁内壁组成了闭合磁路。

4.根据权利要求3所述的用于深井、超深井的共振取芯工具，其特征在于：所述的预紧碟簧组与非磁致输出杆之间润滑并且两者之间留有间隙，非磁致输出杆的硬度大于碟簧片的硬度，预紧碟簧组与调节块组成的预压机构提供适当的预压力，提高轴向磁致伸缩应变与机电转换效率。

5.根据权利要求4所述的用于深井、超深井的共振取芯工具，其特征在于：所述的驱动线圈外侧设计有散热片。

6.根据权利要求5所述的用于深井、超深井的共振取芯工具，其特征在于：所述的磁致伸缩材料的长度决定磁致伸缩装置的最大位移，磁致伸缩材料的直径决定磁致伸缩装置最大输出力。

7.根据权利要求6所述的用于深井、超深井的共振取芯工具，其特征在于：所述的岩芯爪为自锁式岩芯爪，岩芯爪内径略小于内岩芯筒组件的内径，岩芯爪设计有向上的爪齿，爪齿为锥面，保证岩芯能顺利进入内岩芯筒的同时又能卡紧岩芯，割取岩芯，防止掉芯。