專利名稱：冰川鉆探用熱水鉆的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種冰川鉆探用熱水鉆。
目前，國外為勘探冰川，特別是在南極格陵蘭進(jìn)行科學(xué)考察，廣泛使用鉆探技術(shù)；鉆探用的鉆機(jī)按工作原理可分為機(jī)械式、電熱式、噴(蒸)汽式、噴(熱)水式等。前兩種鉆機(jī)可用于鉆取冰芯，但這兩種鉆機(jī)鉆進(jìn)速度慢、設(shè)備笨重、價(jià)格昂貴。噴氣式鉆機(jī)鉆進(jìn)速度快，但其工作范圍限于淺鉆，而且操作不慎、易引起爆炸。噴水鉆不能取冰芯，但鉆進(jìn)快、安全、成本低、且可深鉆、廣泛使用。目前國內(nèi)對(duì)鉆探冰芯用的鉆機(jī)也有過研究，如中科院蘭州冰川凍土研究所1982年研究的冰川—1型熱水鉆，其結(jié)構(gòu)是由一個(gè)火管立式鍋爐，以丙烷為燃料，并含有水泵和汽油驅(qū)動(dòng)機(jī)，該鉆機(jī)的最深記錄僅為110米，且成本高。
本實(shí)用新型的目的是為了提供一種鉆進(jìn)深、速度快、燃料消耗少、保溫性好、鉆桿垂直度可自動(dòng)報(bào)警、清砂處理方便、重量小、成本低、安全、可靠的冰川鉆探用熱水鉆。
本實(shí)用新型的目的可通過如下措施來實(shí)現(xiàn)一種冰川鉆探用熱水鉆，含有水箱、主、副加熱器；水箱內(nèi)的水經(jīng)主加熱器加熱后內(nèi)的水經(jīng)主加熱器加熱后，再進(jìn)入副加熱器；熱水從副加熱器經(jīng)輸液管進(jìn)入鉆桿；輸液管為耐壓膠管，在膠管外套有保溫管；鉆桿是由內(nèi)外兩層金屬管組成，在兩層金屬管之間填充有金屬顆料和隔熱材料；在鉆桿的上端套有鋼絲吊環(huán)和水銀環(huán)形四向開關(guān)；水銀環(huán)形四向開關(guān)是由上座、探頭、隔板、下座組成；上、下座均為圓柱形，在其兩中心線徑向?qū)ΨQ位置的壁上均設(shè)有內(nèi)孔，上、下座通過隔板將其分隔連接，在下座的內(nèi)孔內(nèi)裝有水銀，探頭從上座通過隔板插入下座內(nèi)與水銀面相觸；探頭輸出的信號(hào)與垂直報(bào)警電路相連；另在鉆桿的下端連有鉆頭；鉆頭分為鉆進(jìn)鉆頭和清砂鉆頭；鉆進(jìn)鉆頭內(nèi)孔為變徑增壓的通孔，在鉆頭的噴咀處的孔徑最?。磺迳般@頭為盲孔，在鉆頭上與其軸線成45°夾角的側(cè)壁設(shè)有一噴咀通孔。
本實(shí)用新型相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)1、本實(shí)用新型由于采用二級(jí)加熱系統(tǒng)，可根據(jù)鉆深對(duì)熱水溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)、實(shí)現(xiàn)全火、半火、主副加熱等功能，使水溫最高可達(dá)沸點(diǎn)、工作溫度一般可達(dá)60—70℃，且加熱器結(jié)構(gòu)簡單，所用燃料為石油液化氣和汽油、原料來源豐富、購買方便。
2、本實(shí)用新型的輸液管為耐壓膠管，在其外套有保溫套，可減少熱能在膠管中的損耗，使經(jīng)過輸送的水至噴咀處仍可達(dá)65—67℃。
3、本實(shí)用新型的鉆桿與鉆頭為分離件，鉆桿在內(nèi)外兩層金屬管之間填充有金屬顆粒和隔熱材料，填充金屬顆?？煽朔谏羁字休斠汗艿母×霸阢@孔中起垂直導(dǎo)向作用，填充隔熱材料便于保溫。
4、本實(shí)用新型的鉆頭分為鉆進(jìn)鉆頭和清砂鉆頭，鉆進(jìn)鉆頭內(nèi)孔為變徑增壓通孔，鉆頭噴咀處的孔徑最小，而壓力最大，使出口射流可達(dá)10—14米/秒左右；清砂鉆頭則在其側(cè)壁設(shè)有噴咀，當(dāng)在鉆進(jìn)時(shí)遇到沉砂、小石過多影響鉆進(jìn)速度時(shí)，可換清砂鉆頭，在主孔旁打45°斜冰穴，讓砂、石排入斜冰穴，以減少主孔沉砂加快鉆進(jìn)速度。
5、本實(shí)用新型在鉆桿上端套有水銀環(huán)形四向開關(guān)，當(dāng)鉆桿傾斜一定角度時(shí)，開關(guān)內(nèi)的探頭輸出信號(hào)至垂直報(bào)警電路而發(fā)生報(bào)警信號(hào)，可糾正鉆桿偏斜，控制四個(gè)方位的垂直，使每100米長的鉆桿垂直偏差不超過3米；另在鉆桿末端還套有鋼絲吊環(huán)用于牽引鉆桿。
6、本實(shí)用新型的鉆深可達(dá)200米、鉆速可達(dá)1米/分、結(jié)構(gòu)簡單、重量小、造價(jià)低、安全、可靠。
本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)由以下附圖給出


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意
圖1—水箱2—主加熱器3—副加熱器4—輸液管 5—鋼絲吊環(huán)6—水銀環(huán)形四向開關(guān)7—鉆桿8—鉆頭圖2是輸液管結(jié)構(gòu)示意圖圖3是鉆桿結(jié)構(gòu)示意圖圖4是鉆進(jìn)鉆頭結(jié)構(gòu)示意圖9—鉆進(jìn)鉆頭圖5是清砂鉆頭結(jié)構(gòu)示意
圖10—清砂鉆頭圖6是水銀環(huán)形四向開關(guān)結(jié)構(gòu)示意
圖11—上座 12—探頭 13—隔板 14—下座本實(shí)用新型還將結(jié)合附
圖1、2、3、4、5、6實(shí)施例作進(jìn)一步詳述參照
圖1、一種冰川鉆探用熱水鉆，含有水箱(1)、主、副加熱器(2)(3)；水箱(1)內(nèi)的水經(jīng)主加熱器(2)加熱后，再進(jìn)入副加熱器(3)；熱水從副加熱器(3)經(jīng)輸液管(4)進(jìn)入鉆桿(7)；參照?qǐng)D2、輸液管(4)為耐壓膠管，在膠管外套有丁腈橡膠保溫套；參照?qǐng)D3、鉆桿(7)是由內(nèi)外兩層不銹鋼管組成，在兩層不銹鋼管之間填充有φ3mm的鋼粒或鉛粒和石蠟；在鉆桿(7)的上端套有鋼絲吊環(huán)(5)和水銀環(huán)形四向開關(guān)(6)；參照?qǐng)D6、水銀環(huán)形四向開關(guān)(6)是由上座(11)、探頭(12)、隔板(13)、下座(14)組成；上、下座(11)(14)均為圓柱形，在其兩中心線徑向?qū)ΨQ位置的壁上均設(shè)有內(nèi)孔，上、下座(11)(14)通過隔板(13)將其分隔連接，在下座(14)的內(nèi)孔內(nèi)裝有水銀，探頭(12)從上座(11)通過隔板(12)插入下座(14)內(nèi)與水銀面相觸；探頭(12)輸出的信號(hào)與垂直報(bào)警電路相連；另在鉆桿(7)的下端連有鉆頭(8)；鉆頭(8)分為鉆進(jìn)鉆頭(9)和清砂鉆頭(10)；參照?qǐng)D4、鉆進(jìn)鉆頭(9)內(nèi)孔為變徑增壓的通孔，在鉆頭的噴咀處的孔徑最?。粎⒄?qǐng)D5、清砂鉆頭(10)為盲孔，在鉆頭上與其軸線成45°夾角的側(cè)壁設(shè)有一噴咀通孔。
權(quán)利要求1.種冰川鉆探用熱水鉆，含有水箱(1)、主、副加熱器(2)(3)；其特征是水箱(1)內(nèi)的水經(jīng)主加熱器(2)加熱后，再進(jìn)入副加熱器(3)；熱水從副加熱器(3)經(jīng)輸液管(4)進(jìn)入鉆桿(7)；在鉆桿(7)的上端套有鋼絲吊環(huán)(5)和水銀環(huán)形四向開關(guān)(6)；在鉆桿(7)的下端連有鉆頭(8)。
2.如權(quán)利要求1所述的冰川鉆探用熱水鉆，其特征是輸液管(4)為耐壓膠管，在膠管外套有保溫套。
3.如權(quán)利要求1所述的冰川鉆探用熱水鉆，其特征是鉆桿(7)是由內(nèi)外兩層金屬管組成，在兩層金屬管之間填充有金屬顆料和隔熱材料。
4.如權(quán)利要求1所述的冰川鉆探用熱水鉆，其特征是鉆頭(8)分為鉆進(jìn)鉆頭(9)和清砂鉆頭(10)；鉆進(jìn)鉆頭(9)內(nèi)孔為變徑增壓的通孔，在鉆頭的噴咀處的孔徑最?。磺迳般@頭(10)為盲孔，在鉆頭上與其軸線成45°夾角的側(cè)壁設(shè)有一噴咀通孔。
5.如權(quán)利要求1所述的冰川鉆探用熱水鉆，其特征是水銀環(huán)形四向開關(guān)(6)是由上座(11)、探頭(12)、隔板(13)、下座(14)組成；上、下座(11)(14)均為圓柱形，在其兩中心線徑向?qū)ΨQ位置的壁上均設(shè)有內(nèi)孔，上、下座(11)(14)通過隔板(13)將其分隔連接，在下座(14)的內(nèi)孔內(nèi)裝有水銀，探頭(12)從上座(11)通過隔板(12)插入下座(14)內(nèi)與水銀面相觸；探頭(12)輸出的信號(hào)與垂直報(bào)警電路相連。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種冰川鉆探用熱水鉆，含有水箱、主、副加熱器等；水箱內(nèi)的水經(jīng)主加熱器加熱后，再進(jìn)入副加熱器；熱水從副加熱器經(jīng)輸液管進(jìn)入鉆桿；在鉆桿的上端套有鋼絲吊環(huán)和水銀環(huán)形四向開關(guān)；在鉆桿的下端連有鉆頭；該鉆機(jī)鉆進(jìn)深、速度快、燃料消耗少、保溫性好、鉆桿垂直度可自動(dòng)報(bào)警、清砂處理方便、重量小、成本低、安全、可靠。
文檔編號(hào)E21B7/14GK2224272SQ9423125
公開日1996年4月10日 申請(qǐng)日期1994年12月24日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月24日
發(fā)明者王茂海, 沈穎, 李綱, 黃茂桓 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院蘭州冰川凍土研究所