一种针对月球松散无水环境的钻进碎岩提取岩芯的装置

本发明涉及岩土工程，具体涉及一种针对月球松散无水环境的钻进碎岩提取岩芯的装置。

背景技术：

1、岩芯钻探是指钻进中刻取并取出岩芯，用以研究地下地质情况的钻探方法，岩芯钻探通常都是回转钻进，利用钻探机械，以各种方式切削、磨削、破碎岩石，使钻头不断向岩层深部钻进并刻取岩芯，钻进时可根据岩层特点、取芯要求，合理选择取芯钻具。常用的钻具有单动双管钻具、单动三层管钻具、单动双管半合管钻具、接头型喷射式反循环钻具、绳索取芯钻具和套钻法取芯等。

2、但是现有的装置在钻取岩芯之后存在钻头扭矩过大，岩屑必须通过冲洗介质携带的问题，并且在功率受限且无法适用冲洗介质的特殊条件下无法正常取芯。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术存在的问题提供一种针对月球松散无水环境的钻进碎岩提取岩芯的装置。

2、本发明采用的技术方案是：一种针对月球松散无水环境的钻进碎岩提取岩芯的装置，包括用于钻进碎岩的钻头、设置于钻头上方并与其连接的岩屑仓、用于提供动力的动力装置和用于钻进过程中进行铺管的铺管装置；

3、钻头包括中空椎体结构的第一钻头部和位于其上方与其连接的中空第二钻头部；第一钻头部上端内部与第二钻头部连接处设置回转体；回转体为环形结构，外表面设置有多个依次连接的弧状凸出部；弧状凸出部部对应位置均设置有与其接触的切削具；回转体转动带动切削具沿回转体法向方向伸缩运动；

4、第一钻头部对应弧状凸出部位置设置有限制其转动角度的卡接部；第一钻头部上设置有多个第一岩屑导槽，第二钻头部上设置有第二岩屑导槽；钻进过程中岩屑依次通过第一岩屑导槽、第二岩屑导槽进入设置于钻头上方的岩屑仓；

5、还包括钻杆，钻杆依次穿过中空结构的岩屑仓和钻头上部；钻杆内下部设置有用于提取岩芯的取芯内管。

6、进一步的，所述第一岩屑导槽在第一钻头部外表面从第一钻头部下端面螺旋延伸至上端面；第二岩屑导槽在第二钻头部外表面从第二钻头部下端面螺旋上升至上端面，形成螺纹状结构。

7、进一步的，所述第一钻头部外表面为阶梯状结构。

8、进一步的，所述铺管装置包括套设于钻杆外的铺管本体；铺管本体为内部中空结构，上表面设置有用于下放软管的凹槽；铺管本体侧面设置有可伸出的铺管伸出件，铺管本体对应位置设置有用于铺管伸出件的通道；铺管本体下部设置有用于推动铺管伸出件伸出的分动件；分动件包括用于推动铺管伸出件的推动部和连接部；铺管本体下端面设置有通过动力装置带动其转动的底座，连接部设置于底座上。

9、进一步的，还包括多个用于探测地层信息的传感器，传感器连接到控制装置；控制装置实时显示测量到的信息。

10、进一步的，所述取芯内管包括内管壳体，内管壳体上方设置有用于将其提升的卡接部；内管壳体内下部设置有固定进入取芯内管岩芯的卡簧。

11、进一步的，还包括用于提升取芯内管的提引器，提引器上设置有与卡接部配合的凹槽。

12、进一步的，所述切削具为l型的本体，包括竖向设置的第一切削部和与其垂直的连接端；第一切削部上设置有与连接端同向设置的圆柱状第二切削部。

13、进一步的，所述提引器上设置有测量其与卡接部之间距离的霍尔传感器，霍尔传感器连接控制装置。

14、进一步的，所述岩屑仓包括中空结构圆筒状岩屑仓壳体，岩屑仓壳体内设置有岩屑仓内筒；岩屑仓内筒和靠近岩屑仓壳体表面设置有螺旋状的第三岩屑导槽；岩屑仓内筒通过动力装置带动其转动；岩屑仓内筒和岩屑仓壳体之间设置有岩屑仓轴承；还包括用于提取岩屑仓的岩屑仓提引器

15、本发明的有益效果是：

16、（1）本发明使用时通过回转体推动，切削具伸出，回转体转动到一定角度通过卡接部卡接固定；通过回转体带动钻头整体转动进行切削作业；回收时，电机反转切削具缩回，将钻头回收，便于回收利用；

17、（2）本发明可以实现在钻岩过程中同时进行铺管，适用于深部探测；

18、（3）本发明可以将岩屑从钻头通过岩屑导槽导入岩屑仓内，岩屑仓内的岩屑积满之后，通过提引器可以将岩屑仓提起进行处理；

19、（4）本发明设置有用于探测地层信息的传感器，可以在钻芯过程中进行探测地层信息。

技术特征：

1.一种针对月球松散无水环境的钻进碎岩提取岩芯的装置，其特征在于，包括用于钻进碎岩的钻头（1）、设置于钻头（1）上方并与其连接的岩屑仓（9）、用于提供动力的动力装置和用于钻进过程中进行铺管的铺管装置（7）；

2.根据权利要求1所述的一种针对月球松散无水环境的钻进碎岩提取岩芯的装置，其特征在于，所述第一岩屑导槽（103）在第一钻头部（101）外表面从第一钻头部（101）下端面螺旋延伸至上端面；第二岩屑导槽（106）在第二钻头部（102）外表面从第二钻头部（102）下端面螺旋上升至上端面，形成螺纹状结构。

3.根据权利要求2所述的一种针对月球松散无水环境的钻进碎岩提取岩芯的装置，其特征在于，所述第一钻头部（101）外表面为阶梯状结构。

4.根据权利要求1所述的一种针对月球松散无水环境的钻进碎岩提取岩芯的装置，其特征在于，所述铺管装置（7）包括套设于钻杆（8）外的铺管本体（701）；铺管本体（701）为内部中空结构，上表面设置有用于下放软管的凹槽（702）；铺管本体（701）侧面设置有可伸出的铺管伸出件，铺管本体（701）对应位置设置有用于铺管伸出件的通道（703）；铺管本体（701）下部设置有用于推动铺管伸出件伸出的分动件（705）；分动件（705）包括用于推动铺管伸出件的推动部和连接部；铺管本体（701）下端面设置有通过动力装置带动其转动的底座（704），连接部设置于底座（704）上。

5.根据权利要求4所述的一种针对月球松散无水环境的钻进碎岩提取岩芯的装置，其特征在于，还包括多个用于探测地层信息的传感器（5），传感器（5）连接到控制装置；控制装置实时显示测量到的信息。

6.根据权利要求1所述的一种针对月球松散无水环境的钻进碎岩提取岩芯的装置，其特征在于，所述取芯内管（11）包括内管壳体（1101），内管壳体（1101）上方设置有用于将其提升的卡接部（1103）；内管壳体（1101）内下部设置有固定进入取芯内管（11）岩芯的卡簧（1102）。

7.根据权利要求6所述的一种针对月球松散无水环境的钻进碎岩提取岩芯的装置，其特征在于，还包括用于提升取芯内管（11）的提引器（13），提引器（13）上设置有与卡接部（1103）配合的凹槽。

8.根据权利要求1所述的一种针对月球松散无水环境的钻进碎岩提取岩芯的装置，其特征在于，所述切削具（105）为l型的本体，包括竖向设置的第一切削部和与其垂直的连接端；第一切削部上设置有与连接端同向设置的圆柱状第二切削部。

9.根据权利要求7所述的一种针对月球松散无水环境的钻进碎岩提取岩芯的装置，其特征在于，所述提引器（13）上设置有测量其与卡接部（1103）之间距离的霍尔传感器，霍尔传感器连接控制装置。

10.根据权利要求1所述的一种针对月球松散无水环境的钻进碎岩提取岩芯的装置，其特征在于，所述岩屑仓（9）包括中空结构圆筒状岩屑仓壳体（901），岩屑仓壳体（901）内设置有岩屑仓内筒（902）；岩屑仓内筒（902）和靠近岩屑仓壳体（901）表面设置有螺旋状的第三岩屑导槽；岩屑仓内筒（902）通过动力装置带动其转动；岩屑仓内筒（902）和岩屑仓壳体（901）之间设置有岩屑仓轴承；还包括用于提取岩屑仓（9）的岩屑仓提引器。

技术总结
本发明涉及岩土工程技术领域，公开了一种针对月球松散无水环境的钻进碎岩提取岩芯的装置，包括用于钻进碎岩的钻头、设置于钻头上方并与其连接的岩屑仓、用于提供动力的动力装置和用于钻进过程中进行铺管的铺管装置；钻头包括中空椎体结构的第一钻头部和位于其上方与其连接的中空第二钻头部；第一钻头部上端内部与第二钻头部连接处设置回转体；第一钻头部上设置有多个第一岩屑导槽，第二钻头部上设置有第二岩屑导槽；还包括钻杆，钻杆依次穿过中空结构的岩屑仓和钻头上部；钻杆内下部设置有用于提取岩芯的取芯内管；本发明钻进效率高，钻头便于切削碎岩，携带岩屑，并且设备便于回收。

技术研发人员：李谦,陈嘉豪,曾小龙,李俊萍,谢兰兰,刘君豪,熊秀丽
受保护的技术使用者：成都理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23