CN104405289B - 用于冰雪层钻进的热熔钻头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于冰雪层钻进的热熔钻头，包括有壳体、两个四通分流器、水泵和动力机，其中壳体上绕设有第一热循环管、第二热循环管和第三热循环管，第一热循环管绕设在壳体的上部，第二热循环管绕设在壳体的中部，第三热循环管绕设在壳体的下部，第一四通分流器的一端连通有高温液体输入管，第一四通分流器的另一端分别连通有第一高温液体输出管、第二高温液体输出管和第三高温液体输出管，有益效果：由于采用了热熔钻头为热水钻进行开孔钻进，并抽取了融化的水作为热水钻的原料，节约了成本，提高了能源利用率，具有极高的应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种热熔钻头，特别涉及一种用于冰雪层钻进的热熔钻头。
背景技术
目前，热熔钻进是南极冰层热力钻井技术的重要组成部分。在南极冰层进行的热水钻进是通过用热水将冰熔化的方式进行钻进。在钻进过程中同时会将融化的水抽出来以增加热能利用率。但是在表层钻进过程中，地表的疏松和裂隙会导致热水钻的热水发生漏失。同时，在传统的热水钻过程中，需要预备大量的水来制备热水，非常不便。寻常的开孔作业都是通过机械钻，但是在南极表层的疏松冰层中，采用机械钻进时能量消耗大且能量利用率不高。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的热水钻在进行钻进过程中热水容易漏失而导致的能量消耗比较大的问题而提供的一种用于冰雪层钻进的热熔钻头。
本发明提供的用于冰雪层钻进的热熔钻头包括有壳体、两个四通分流器、水泵和动力机，其中壳体上绕设有第一热循环管、第二热循环管和第三热循环管，第一热循环管绕设在壳体的上部，第二热循环管绕设在壳体的中部，第三热循环管绕设在壳体的下部，第一四通分流器的一端连通有高温液体输入管，第一四通分流器的另一端分别连通有第一高温液体输出管、第二高温液体输出管和第三高温液体输出管，其中第一高温液体输出管的出口端与第一热循环管相连通，第二高温液体输出管的出口端与第二热循环管相连通，第三高温液体输出管的出口端与第三热循环管相连通，第三热循环管的下端连接有输液管，输液管的下端与设在壳体底部的回流箱连接，第二四通分流器的一端连通有高温液体输出管，第二四通分流器的另一端分别连通有第一高温液体回流管、第二高温液体回流管和第三高温液体回流管，其中第一高温液体回流管的进口端与第一热循环管相连通，第二高温液体回流管的进口端与第二热循环管相连通，第三高温液体回流管的进口端与壳体底部的回流箱相连通，第一四通分流器和第二四通分流器之间形成有三条高温液体循环管路，第一条高温液体循环管路为第一高温液体输出管、第一热循环管和第一高温液体回流管所形成的循环管路，第二条高温液体循环管路为第二高温液体输出管、第二热循环管和第二高温液体回流管所形成的循环管路，第三条高温液体循环管路为第三高温液体输出管、第三热循环管、输液管、回流箱和第三高温液体回流管所形成的循环管路，壳体内设有数道支撑架，水泵和动力机设在壳体的内腔中并穿设在支撑架上，动力机连接在水泵的下端，水泵的顶端连通有融化水输出管，壳体的顶端设有顶盖，顶盖上设有防护罩，壳体的底部设有钻头保护罩。
第一热循环管、第二热循环管和第三热循环管为铜管。
顶盖设在支撑座上，支撑座为台阶型。
本发明的工作原理：
钻头进行工作时，高温液体从高温液体输入管流入第一四通分流器，高温液体从第一四通分流器将分成三股：第一股高温液体从第一高温液体输出管、第一热循环管和第一高温液体回流管回流到第二四通分流器内，第二股高温液体从第二高温液体输出管、第二热循环管和第二高温液体回流管回流到第二四通分流器内，第三股高温液体从第三高温液体输出管、第三热循环管、输液管、回流箱和第三高温液体回流管回流到第二四通分流器内，三股高温液体将在第二四通分流器内合流并从高温液体输出管流出。在这一过程中，高温液体将会加热第一热循环管、第二热循环管、第三热循环管、壳体、回流箱和钻头保护罩；而第一热循环管、第二热循环管、第三热循环管、回流箱和钻头保护罩的高温将熔化外部的冰雪。冰雪融化后所得的水将在动力机、水泵的作用下，从融化水输出管流出。
本发明的有益效果：
本发明专利主要利用高温液体流经三条热循环管和壳体底部回流箱时会加热传热到外部，并因此融化钻进部位的冰雪。冰雪融化的水被融化水输出管，水泵、动力机组成的抽水系统抽出，并作为冰层的热水钻所需的原料储备。由于采用了热熔钻头为热水钻进行开孔钻进，并抽取了融化的水作为热水钻的原料，节约了成本，提高了能源利用率，具有极高的应用价值。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
1、壳体2、水泵3、动力机4、第一四通分流器
5、第二四通分流器6、第一热循环管7、第二热循环管
8、第三热循环管9、高温液体输入管10、第一高温液体输出管
11、第二高温液体输出管12、第三高温液体输出管13、输液管
14、回流箱15、高温液体输出管20、第一高温液体回流管
21、第二高温液体回流管22、第三高温液体回流管23、支撑架
24、融化水输出管25、顶盖26、防护罩27、钻头保护罩
28、支撑座。
具体实施方式
请参阅图1所示：
本发明提供的用于冰雪层钻进的热熔钻头包括有壳体1、两个四通分流器、水泵2和动力机3，其中壳体1上绕设有第一热循环管6、第二热循环管7和第三热循环管8，第一热循环管6绕设在壳体1的上部，第二热循环管7绕设在壳体1的中部，第三热循环管8绕设在壳体1的下部，第一四通分流器4的一端连通有高温液体输入管9，第一四通分流器4的另一端分别连通有第一高温液体输出管10、第二高温液体输出管11和第三高温液体输出管12，其中第一高温液体输出管10的出口端与第一热循环管6相连通，第二高温液体输出管11的出口端与第二热循环管7相连通，第三高温液体输出管12的出口端与第三热循环管8相连通，第三热循环管8的下端连接有输液管13，输液管13的下端与设在壳体1底部的回流箱14连接，第二四通分流器5的一端连通有高温液体输出管15，第二四通分流器5的另一端分别连通有第一高温液体回流管20、第二高温液体回流管21和第三高温液体回流管22，其中第一高温液体回流管20的进口端与第一热循环管6相连通，第二高温液体回流管21的进口端与第二热循环管7相连通，第三高温液体回流管22的进口端与壳体1底部的回流箱14相连通，第一四通分流器4和第二四通分流器5之间形成有三条高温液体循环管路，第一条高温液体循环管路为第一高温液体输出管10、第一热循环管6和第一高温液体回流管20所形成的循环管路，第二条高温液体循环管路为第二高温液体输出管11、第二热循环管7和第二高温液体回流管21所形成的循环管路，第三条高温液体循环管路为第三高温液体输出管12、第三热循环管8、输液管13、回流箱14和第三高温液体回流管22所形成的循环管路，壳体1内设有三道支撑架23，水泵2和动力机3设在壳体1的内腔中并穿设在支撑架23上，动力机3连接在水泵2的下端，水泵2的顶端连通有融化水输出管24，壳体1的顶端设有顶盖25，顶盖25上设有防护罩26，壳体1的底部设有钻头保护罩27。
第一热循环管6、第二热循环管7和第三热循环管8为铜管。
顶盖25设在支撑座28上，支撑座28为台阶型。
本发明的工作原理：
钻头进行工作时，高温液体从高温液体输入管9流入第一四通分流器4，高温液体从第一四通分流器4中将分成三股：第一股高温液体从第一高温液体输出管10、第一热循环管6和第一高温液体回流管20回流到第二四通分流器5内，第二股高温液体从第二高温液体输出管11、第二热循环管7和第二高温液体回流管21回流到第二四通分流器5内，第三股高温液体从第三高温液体输出管12、第三热循环管8、输液管13、回流箱14和第三高温液体回流管22回流到第二四通分流器5内，三股高温液体将在第二四通分流器5内合流并从高温液体输出管15流出。在这一过程中，高温液体将会加热第一热循环管6、第二热循环管7、第三热循环管8、壳体1、回流箱14和钻头保护罩27；而第一热循环管6、第二热循环管7、第三热循环管8、回流箱14和钻头保护罩27的高温将熔化外部的冰雪。冰雪融化后所得的水将在动力机3、水泵2的作用下，从融化水输出管24流出。
Claims (3)
1.一种用于冰雪层钻进的热熔钻头，其特征在于：包括有壳体、两个四通分流器、水泵和动力机，其中壳体上绕设有第一热循环管、第二热循环管和第三热循环管，第一热循环管绕设在壳体的上部，第二热循环管绕设在壳体的中部，第三热循环管绕设在壳体的下部，第一四通分流器的一端连通有高温液体输入管，第一四通分流器的另一端分别连通有第一高温液体输出管、第二高温液体输出管和第三高温液体输出管，其中第一高温液体输出管的出口端与第一热循环管相连通，第二高温液体输出管的出口端与第二热循环管相连通，第三高温液体输出管的出口端与第三热循环管相连通，第三热循环管的下端连接有输液管，输液管的下端与设在壳体底部的回流箱连接，第二四通分流器的一端连通有高温液体输出管，第二四通分流器的另一端分别连通有第一高温液体回流管、第二高温液体回流管和第三高温液体回流管，其中第一高温液体回流管的进口端与第一热循环管相连通，第二高温液体回流管的进口端与第二热循环管相连通，第三高温液体回流管的进口端与壳体底部的回流箱相连通，第一四通分流器和第二四通分流器之间形成有三条高温液体循环管路，第一条高温液体循环管路为第一高温液体输出管、第一热循环管和第一高温液体回流管所形成的循环管路，第二条高温液体循环管路为第二高温液体输出管、第二热循环管和第二高温液体回流管所形成的循环管路，第三条高温液体循环管路为第三高温液体输出管、第三热循环管、输液管、回流箱和第三高温液体回流管所形成的循环管路，壳体内设有数道支撑架，水泵和动力机设在壳体的内腔中并穿设在支撑架上，动力机连接在水泵的下端，水泵的顶端连通有融化水输出管，壳体的顶端设有顶盖，顶盖上设有防护罩，壳体的底部设有钻头保护罩。
2.根据权利要求1所述的用于冰雪层钻进的热熔钻头，其特征在于：所述的第一热循环管、第二热循环管和第三热循环管为铜管。
3.根据权利要求1所述的用于冰雪层钻进的热熔钻头，其特征在于：所述的顶盖设在支撑座上，支撑座为台阶型。
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