CN103867127A

CN103867127A - 薄壁管式蒸汽钻机

Info

Publication number: CN103867127A
Application number: CN201410064578.3A
Authority: CN
Inventors: 王士猛; 谢爱红; 效存德; 秦翔
Original assignee: Cold and Arid Regions Environmental and Engineering Research Institute of CAS
Current assignee: Cold and Arid Regions Environmental and Engineering Research Institute of CAS
Priority date: 2014-02-26
Filing date: 2014-02-26
Publication date: 2014-06-18

Abstract

本发明公开一种薄壁管式蒸汽钻机，其结构特征是内胆由支架固定在钻机外筒上，其下方为燃烧室，燃烧室底部装有防风罩，钻机外筒外裹有保温外套，并连有背带；内胆上部连有带安全阀注水管盖及压力表，蒸汽出口管一端连接带安全阀注水管盖，另一端通过蒸汽阀门与高压保温橡胶管、钻管和蒸汽喷嘴依序连接；内胆下端布置有加热炉头，加热炉头通过带调节阀的高山气管与气瓶连接，其附属设备之间均由快速接头连接，本发明携带方便、操作简单、安全可靠，可在野外条件下进行花杆孔、温度孔的钻取工作，为监测冰川变化提供必要的技术保障。

Description

薄壁管式蒸汽钻机

技术领域

本发明属于一种薄壁管式蒸汽钻机，适用于高海拔区域无表碛或表碛较薄的冰川区域进行花杆洞、20米内温度孔的钻取。

背景技术

物质平衡是冰川表面积累量与消融量的代数和，反映了冰川表面单位面积上相对于上一个冰川物质平衡年末冰面的平均升降变化状况，是量化冰川对气候变化响应的重要参数之一；花杆法是目前进行物质平衡观测的重要手段之一。多年的实践证明，蒸汽钻机是在无表碛或表碛较薄的冰面上固定花杆的切实有效地工具，为高海拔区域试验研究发挥重要的作用。

目前使用的蒸汽钻机为火管式蒸汽钻机，存在装置笨重、体积大、加热时间长、热效率低、对冰川环境污染较大、且存在一定地安全隐患，限制了其使用的场合和范围，同时极大的限制了高海拔区域的相关科研工作。

发明内容

为了减轻高海拔区域野外使用者的工作强度、增加高山工作人员的安全系数以及提高野外的工作效率，本发明的目的旨在提供一种薄壁管式蒸汽钻机。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种薄壁管式蒸汽钻机，是由背带、保温外套、压力表、带安全阀注水管盖、蒸汽出口管、通气口、通风管、蒸汽阀门、高压保温橡胶管、钻管、蒸汽喷嘴、支架、钻机外筒、内胆、薄壁管、加热炉头、燃烧室、带调节阀的高山气管、气瓶、防风罩、炉头调节架组成。钻机外筒外裹有保温外套，并连有背带，内胆上部连有带安全阀注水管盖及压力表，蒸汽出口管一端连接带安全阀注水管盖，另一端通过蒸汽阀门与高压保温橡胶管、钻管和蒸汽喷嘴依序连接。所述的内胆由支架固定在钻机外筒上，内胆内部设置通风管，内胆下方焊接薄壁管，薄壁管下方为加热炉头和炉头调节架，整个内胆、薄壁管、加热炉头和炉头调节架置于燃烧室中，燃烧室底部装有防风罩，加热炉头通过带调节阀的高山气管和气瓶连接。

本发明的优点和产生的有益效果是:

1、由不锈钢材料制造，其强度更高，是一种比热容更高的压力容器。内胆的设计极大的减小了蒸汽钻机的单体重量；蒸汽钻机由原来的15.85kg减轻为10kg，这样对于工作在高海拔区域的科研人员而言，单件减轻了近1/3（5.85kg）的负荷，这就极大提高了蒸汽钻机的实际使用价值。

2、内胆直接由两个封头拼接而成，采用全焊透的焊接方式，安全性得到大幅提升；内胆下方的薄壁管增大了内胆的受热面积（约为原来款式的50倍），内胆内设的通风管增加了烟气的上抽力，并且在其上升的过程中，把内胆内的水进行加热，可实现快速、高效产生蒸汽的目的。

3、内胆底部设置的加热炉头由7个小的炉头组成，火力均匀，既确保了燃料的充分燃烧，又使其热量利用达到了最大效率，同时减轻了附属配件的重量；原来的加热设备大多采用汽油喷灯、煤气罐、汽油炉子，改进后的蒸汽钻机7个小炉头采用环形布置，加热薄壁管，使薄壁管受热面积更充分，不仅燃烧效率高，燃烧功率大（13.3kw），单位重量燃料的燃烧值高，对冰川环境污染较小。

4、改进防护措施，注水口上改为带安全阀的注水管盖；在内胆蒸汽压超过设定的安全气压后，安全阀将启动，确保设备的安全运行；同时内胆材料改为不锈钢后，即使偶尔出现干烧现象，内胆不会爆炸，为蒸汽钻机的安全运转增设了双保险。

5、采用的高压保温橡胶管最大程度地降低了热辐射，增加了蒸汽钻机的热值利用率，提高了钻机高山作业的效率。

6、本发明结构简单，操作方便，安全可靠，效率高，体积小，可广泛适用于高海拔冰川环境。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图1中：1—背带，2—保温外套，3—压力表，4—带安全阀注水管盖，5—蒸汽出口管，6—通气口，7—通风管，8—蒸汽阀门，9—高压保温橡胶管，10—钻管，11—蒸汽喷嘴，12—支架，13—钻机外筒，14—薄壁管式内胆，15—薄壁管，16—加热炉头，17—燃烧室，18—带调节阀的高山气管，19—气瓶，20—防风罩，21—炉头调节架。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本发明再做进一步详细说明：

如图1所示，一种薄壁管式蒸汽钻机，是由背带1、保温外套2、压力表3、带安全阀注水管盖4、蒸汽出口管5、通气口6、通风管7、蒸汽阀门8、高压保温橡胶管9、钻管10、蒸汽喷嘴11、支架12、钻机外筒13、内胆14、薄壁管15、加热炉头16、燃烧室17、带调节阀的高山气管18、气瓶19、防风罩20、炉头调节架21组成。内胆14由支架12固定在钻机外筒13上，内胆14内部设置通风管7，内胆14下方焊接薄壁管15，薄壁管15下方为加热炉头16和炉头调节架21，整个内胆14、薄壁管15、加热炉头16和炉头调节架21置于燃烧室17中，燃烧室17底部装有防风罩20，加热炉头16通过带调节阀的高山气管18与气瓶19连接，其调节阀通过调节气瓶19的出气量，达到调节加热炉头16功率的目的，以确保炉头的充分燃烧。钻机外筒13外裹有保温外套2，并连有背带1，内胆14上部连有带安全阀注水管盖4及压力表3，蒸汽出口管5一端连接带安全阀注水管盖4，另一端通过蒸汽阀门8与高压保温橡胶管9、钻管10蒸汽喷嘴11依序连接。

钻机在使用过程中，先将内胆14、高压保温橡胶管9、钻管10、蒸汽喷嘴11、带调节阀的高山气管18及气瓶19运至需要打花杆孔或温度孔的位置后，逐件连接起来。打开带安全阀注水管盖4后往内胆14中加入约4升水，然后重新盖上带安全阀注水管盖4，检查各阀门的状态确认安全后，开启高山气管上的调节阀，开始时不要把阀门开的太大，加热炉头21开始点火，待火焰燃烧正常后逐渐加大调节阀的阀门，对内胆14加热。此后要随时关注压力表3的显示，当压力表3到达工作压力1Mpa时，开启蒸汽阀门8，蒸汽通过蒸汽喷嘴11喷射而出，在冰上逐渐融化出一个冰孔，在此过程中，根据压力显示，随时调整高山气管上调节阀，调整加热炉头16的火焰大小，根据测量工作的要求确定冰孔深度，到达设计深度后，从冰孔中拔出钻管10，关闭高山气管上的调节阀，待无蒸汽喷出后，关闭蒸汽阀门7，蒸汽钻停止工作，最大设计钻头钻孔深度将达到20m。

全天工作结束后，应把内胆14的水全部从注水孔中排出，以防剩余水在内胆内结冰，损坏内胆14。

Claims

1.一种薄壁管式蒸汽钻机，是由背带（1）、保温外套（2）、压力表（3）、带安全阀注水管盖（4）、蒸汽出口管（5）、通气口（6）、通风管（7）、蒸汽阀门（8）、高压保温橡胶管（9）、钻管（10）、蒸汽喷嘴（11）、支架（12）、钻机外筒（13）、内胆（14）、薄壁管（15）、加热炉头（16）、燃烧室（17）、带调节阀的高山气管（18）、气瓶（19）、防风罩（20）、炉头调节架（21）组成，钻机外筒（13）外裹有保温外套（2），并连有背带（1），内胆（14）上部连有带安全阀注水管盖（4）及压力表（3），蒸汽出口管（5）一端连接带安全阀注水管盖（4），另一端通过蒸汽阀门（8）与高压保温橡胶管（9）、钻管（10）和蒸汽喷嘴（11）依序连接，其特征是所述的内胆（14）由支架（12）固定在钻机外筒（13）上，内胆（14）内部设置通风管（7），内胆（14）下方焊接薄壁管（15），薄壁管（15）下方为加热炉头（16）和炉头调节架（21），整个内胆（14）、薄壁管（15）、加热炉头（16）和炉头调节架（21）置于燃烧室（17）中，燃烧室（17）底部装有防风罩（20），加热炉头（16）通过带调节阀的高山气管（18）与气瓶（19）连接。