一種用於冰川鑽探的多層立體刀面鑽頭的製作方法
2023-06-03 21:30:16 2
一種用於冰川鑽探的多層立體刀面鑽頭的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種用於冰川鑽探多層立體刀面鑽頭，其特徵是：鑽頭與上層刀頭連接，上層刀頭居於鑽身內，鑽身呈筒體，筒體下部有三位刀頭和鑽身底部螺旋觸面，三位刀頭與鑽身底部螺旋觸面之間的夾角為45°，三位刀頭在筒體底部呈120°等距間隔。下層刀頭位於筒體內下部與筒壁連接，並與筒壁呈135°夾角，下層刀頭所在平面與上層刀頭所在平面相互交錯。本發明設計鑽身底部螺旋觸面提高了鑽孔作業的穩定性和安全性，上層刀頭與下層刀頭加強了鑽頭的使用壽命及破石碎冰能力，加之圓筒鑽身保證了碎冰的垂直向上的抽離能力及鑽孔孔徑。
【專利說明】—種用於冰川鑽探的多層立體刀面鑽頭
【技術領域】
[0001]本發明屬於汽油冰川花杆鑽的鑽頭，是冰川物質平衡野觀測作業點布設中使用的儀器配件，屬於機械領域。
【背景技術】
[0002]冰川/冰蓋作為氣候變化的指示器，儲存了全球淡水資源的75%，是氣候變化及乾旱區水文水資源研究的關注熱點，具有重要的科學價值和社會意義。作為描述冰川特徵和衡量冰川變化最基本的物理量，冰川物質平衡是聯繫大氣圈-冰凍圈-水圈相互作用的關鍵要素。研究物質平衡變化及其與氣候、水文間的關係亦成為最為當前氣候、海洋、冰凍圈等學科關注的熱點領域，也是國際「氣候與冰凍圈研究計劃」(CliC)、「全球變化與陸地生態計劃」(LUCC)及中「國際冰川協會」(IGS)優先考慮的關鍵科學問題之一。花杆法是冰川學中物質平衡測量最傳統、最基本的方法，也是最耗時、耗力、耗人的野外環節。在冰川上均勻布設和補充花杆，特別是對於半定位、定位監測的冰川，能高效、快捷且較少人參與的布置多根深度在3m左右(對於一般冰川而言，年消融量〈3000mm.w.e.a)的花杆，是連續、均勻獲取冰)11物質平衡的關鍵所在。
[0003]目前，在山地冰川上多使用產生高壓水蒸氣的蒸汽鑽鑽取花杆孔。這種高壓水蒸氣的蒸汽鑽存在負重大、操作時間長、操作人員多，危險性較高等一些不足。汽油冰川鑽的發明，有效的克服了上述的不足。然而，這些鑽的設計本身還存在一定問題，有待改進優化。例如其強勁的汽油動力，在冰面這樣粗糙度較低的界面上垂直鑽取，其安全性有待提升；此夕卜，冰體中存在的碎石也有可能成為阻滯冰孔鑽取的不利因素。因此，研製一種安全性高、能夠破碎巖石、鑽取強度大的鑽頭很有必要。
[0004]
【發明內容】
[0005]針對現有技術存在的缺陷，本發明的目的在於提供一種用於冰川鑽探的多層立體刀面鑽頭。該鑽頭在用於冰孔鑽取作業時具有安全、穩定、破碎巖石能力強的特點。
[0006]本發明的目的是通過以下技術方案來實現:
一種用於冰川鑽探的多層立體刀面鑽頭，主要包括:鑽頭與鑽杆的銜接處、鑽身、三位刀頭、鑽身底部螺旋觸面、上層刀頭和下層刀頭。鑽頭與鑽杆的銜接處與上層刀頭連接，上層刀頭居於鑽身內，鑽身呈筒體，筒體下部有三位刀頭和鑽身底部螺旋觸面，三位刀頭與鑽身底部螺旋觸面之間的夾角為45°，三位刀頭在筒體底部呈120°等距間隔。下層刀頭居於筒體內下部與筒壁連接，並與筒壁呈135°夾角，下層刀頭所在平面與上層刀頭所在平面相互交錯。
[0007]與現有技術相比，本發明具有如下優點:
1、三位刀頭採用高強度鋼軌硬質合金材質製作，提升了破碎巖石的能力。該三位刀頭在筒體底面以120°等間距分布，保證了光滑面鑽孔作業的穩定性和安全性。 2、三位刀頭與螺旋觸面呈45°夾角，從力學角度最大程度傳遞了垂直鑽取作用力。
[0008]3、圓筒鑽身設計保證鑽孔的孔徑，同時增強了碎冰的抽離能力。
[0009]4、圓筒鑽身內部的下層刀頭與上層刀頭交錯設計，一方面實現了一定空間內的多碎冰觸面，另一方面，也保證了下層鑽刀毀壞的情形下上層刀頭繼續破冰。圓筒鑽身、上層刀頭和下層刀頭相互配合，增強了碎冰在垂直向方向上的抽離能力。
[0010]5、本發明提高冰川鑽探的效率，為氣候變化及乾旱區水文水資源研究提供了器械支撐。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1是本發明的鑽身示意圖。
[0012]圖2是圖1中A-A的俯視圖。
[0013]圖3是圖1中B-B的仰視圖。
[0014]圖4是圖1中側視圖。
[0015]圖5是鑽頭與鑽杆連接圖。
[0016]圖中:1、鑽頭；2、鑽身；3、三位刀頭；4、鑽身底部螺旋觸面；5、上層刀頭；6、下層刀頭。
【具體實施方式】
[0017]下面，結合附圖，對本發明的技術方案再作進一步的說明:
如圖1-5所示，一種用於冰川鑽探的多層立體刀面鑽頭，主要包括:鑽頭與鑽杆的銜接處1、鑽身2、三位刀頭3、鑽身底部螺旋觸面4、上層刀頭5和下層刀頭6。鑽頭與鑽杆的銜接處I與上層刀頭5連接，上層刀頭5置放於鑽身2內，鑽身2呈筒體，筒體下部由三位刀頭3和鑽身底部螺旋觸面4圍成。三位刀頭3與鑽身底部螺旋觸面4之間的夾角為45°，三位刀頭3在筒體底部呈120°等距間隔。下層刀頭6位於筒體內下部與筒壁連接，並與筒壁呈135°夾角，下層刀頭6所在平面與上層刀頭5所在平面相互交錯。
[0018]在鑽取過程中，鑽頭與鑽杆連接，鑽身2底部的三位刀頭3接觸雪冰面，鑽身底部螺旋觸面4沿旋轉方向，接觸雪冰面，內置下層刀頭6和內置上層刀頭5先後觸冰破冰，同時在旋轉的過程中有效地將碎冰攜帶抽離出鑽身2，並沿螺旋鑽杆抽離。上層刀頭5 ;下層刀頭6採用高強度鋼軌硬質合金材質製作，在鑽取過程中有效處理遭遇碎石的突發情況。
【權利要求】
1.一種用於冰川鑽探的多層立體刀面鑽頭，主要包括:鑽頭與鑽杆的銜接處(I)、鑽身(2)、三位刀頭(3)、鑽身底部螺旋觸面(4)、上層刀頭(5)和下層刀頭(6);其特徵是:鑽頭與鑽杆的銜接處(I)與上層刀頭(5)連接，上層刀頭(5)居於鑽身(2)內，鑽身(2)呈筒體，筒體下部有三位刀頭(3)和鑽身底部螺旋觸面(4)，三位刀頭(3)與鑽身底部螺旋觸面(4)之間的夾角為45°，三位刀頭(3)在筒體底部呈120°等距間隔，下層刀頭(6)居於筒體內下部與筒壁連接，並與筒壁呈135°夾角，下層刀頭(6)所在平面與上層刀頭(5)所在平面相互交錯。
【文檔編號】E21B10/00GK104234629SQ201310244196
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年6月20日 優先權日:2013年6月20日
【發明者】杜文濤, 秦翔, 劉宇碩, 朱榮 申請人:中國科學院寒區旱區環境與工程研究所