CN104533296A - 一种用于开采可燃冰的钻头 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于开采可燃冰的钻头，其包括钻头本体、切削部分和排削部分；钻头本体包括中空连接管，设置在连接管一端的外壁，连接管贯穿外壁，设置在外壁内的连接管一端的底板，以及一内壁；切削部分包括若干设置在外壁上的第一切削刀片，若干设置在外壁底端的第二切削刀片，以及若干设置在内壁上的第三切削刀片；排削部分包括若干开设在底板上的第一通孔，若干开设在底板上方的连接管管壁上的第二通孔，以及可移动地插设在连接管内的中空连接件。本发明能够实现海底表层可燃冰的高效、大规模破碎以及全部收集和输送，可广泛用于海底表层可燃冰开采领域。

Description

一种用于开采可燃冰的钻头
技术领域
本发明涉及一种钻头，特别涉及一种用于开采可燃冰的钻头。
背景技术
目前已经探明，海底可燃冰的储量极其丰富，世界各国都在探索如何开采。海底表层可燃冰的开采相对较易，因此是优先开采的对象。目前，对于海底表层可燃冰的开采拟采用固态流化开采方式，即将固体的可燃冰藏破碎成细小颗粒，并以流化方式输送至钻采平台。
设计高效且实用的开采工具是实现可燃冰藏商业开采的关键步骤之一。其中，第一个核心科学问题就是采用什么方式安全破碎海底表层的可燃冰藏，目前，对于海底破岩的现有可参照的采掘机械主要有以下几种方式：1、海底探测与采矿机械，这一类机械是以海底探矿取样为目的，或者只是在海底表面少量获取贵重矿藏为目的，其采用的装置主要有链斗式采矿装置、气压式采矿装置和水泵式采矿装置。这类机械由于采矿量太小，因此并不适用海底可燃冰藏的大规模采掘。2、海上钻井机械，这一类机械是利用钻头破碎海底岩石以形成井眼，并将取芯岩样或岩屑运移到海上平台。这类机械的最大优点是由于采用了钻井隔水管，使得整个操作过程安全可靠，但是，由于取样量非常有限，所以也不适合海底可燃冰藏的大规模开采。3、海底开沟机械，这一类机械的目的只是在海底开挖出一个沟槽以便铺设管道或者各种缆线，其开沟机械工作方式主要有管道犁式开沟法、铰吸式开沟法和冲射式开沟法等。海底开沟机械虽然开挖量比较大，但考虑到采掘面安全问题,这类机械也不能直接借用过来用以开采可燃冰。另外,其开挖的泥土或岩石被直接卸入海底的其他部位，不需要运输到海面，而采掘出的可燃冰要求必须密闭安全的输送到海上平台的容器内。因此，要想进行海底表层可燃冰藏的直接、大规模、高效且安全地采掘，亟待研究一种全新的海底可燃冰藏破碎采掘装置。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种用于开采可燃冰的钻头，以实现海底表层可燃冰的高效、大规模破碎以及全部收集和输送。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种用于开采可燃冰的钻头，其特征在于：其包括钻头本体、切削部分和排削部分；所述钻头本体包括中空连接管，设置在所述连接管一端的外壁，所述连接管贯穿所述外壁，设置在所述外壁内的所述连接管一端的底板，以及一内壁；所述切削部分包括若干设置在所述外壁上的第一切削刀片，若干设置在所述外壁底端的第二切削刀片，以及若干设置在所述内壁上的第三切削刀片；所述排削部分包括若干开设在所述底板上的第一通孔，若干开设在所述底板上方的所述连接管管壁上的第二通孔，以及可移动地插设在所述连接管内的中空连接件。
所述连接管、所述外壁、所述底板和所述内壁一体设置；所述外壁为半球形结构，所述内壁为设置在所述底板的外边缘与所述外壁底部内壁之间的圆台状结构。
所述第一切削刀片包括若干沿所述外壁的轴向等间距设置在其上的外刀翼，以及若干镶嵌在每一所述外刀翼上的外齿。
所述底板的中心设置有尖齿，沿所述底板的径向等间距设置若干直刀翼，每一所述直刀翼上均镶嵌若干圆形齿。
所述第三切削刀片包括设置在每一所述直刀翼末端和所述内壁底端之间的所述内壁上的螺旋刀翼，每一所述螺旋刀翼均镶嵌有若干圆形齿。
所述钻头本体的底端均匀设置若干凸台，相邻所述凸台之间形成若干凹槽，每一所述凸台上均设置所述第二切削刀片，所述第二切削刀片包括若干梯形齿和圆形齿。
所述连接件为花键，所述连接管内壁开设有若干与所述花键配合的花键槽。
所述外刀翼、所述直刀翼和所述螺旋刀翼均为四个。
所述第一通孔为四个，所述第二通孔为六个。
本发明由于采用以上技术方案，其达到的技术效果为：1、由于本发明的外壁、内壁、底端以及底板上均设置有切削齿，且能够通过驱动花键开启或者关闭另一通孔，从而既可以沿竖向破碎可燃冰，又可以沿横向破碎可燃冰，而且经破碎的可燃冰均能通过不同的方式输送至连接管，经由连接管输送至钻井平台，因此能够有效实现海底可燃冰的高效和大规模的破碎、收集以及运输。2、由于本发明相邻直刀翼之间的底板上均开设有通孔，因此，能够保证钻头在运行过程中的受力均衡，从而提高钻头的功能稳定性。3、由于本发明底端均匀设置若干凸台，相邻凸台之间形成若干凹槽，每一凸台上均设置若干梯形齿和圆形齿，因此，能够实现本发明在下钻时的全面覆盖开采，从而提高开采效率。4、由于本发明在工作过程中，海水能够进入本发明的内腔，因此，不仅能够有效冷却钻头，而且在海水的冲击作用下，能够提高排削效果。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的俯视示意图；
图3是本发明的仰视示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明涉及的一种用于开采可燃冰的钻头包括一钻头本体、切削部分和排削部分。其中，钻头本体包括其内壁开设有花键槽3的连接管2，与连接管2一体设置的半球形外壁7，连接管2贯穿外壁7，一体设置在连接管2底部的底板5，以及一体设置在底板5外边缘与外壁7底部内壁之间的圆台状内壁9。
如图1～图3所示，切削部分包括若干沿外壁7的轴向等间距设置在其上的外刀翼11，若干镶嵌在每一外刀翼11上的外齿12。一设置在底板5中心的尖齿6，若干沿底板5的径向等间距设置在其上的直刀翼13，若干镶嵌在每一直刀翼13上的圆形齿14。若干设置在每一直刀翼13末端和内壁9底端之间的螺旋刀翼10，若干镶嵌在每一螺旋刀翼10上的圆形齿8。钻头本体的底端均匀设置若干凸台16，相邻凸台16之间形成若干凹槽15，每一凸台16上均设置若干梯形齿17和圆形齿17'。
排削部分包括开设在相邻直刀翼13之间底板5上的通孔18，若干开设在底板5上方连接管2管壁上的另一通孔4，以及同轴插设在连接管2上的中空花键1。
在一个优选的实施例中，外刀翼11、直刀翼13和螺旋刀翼10均为四个。
在一个优选的实施例中，通孔18为四个，另一通孔4为六个。
下面详细说明本发明的使用方法：
当沿竖直方向开采可燃冰时，花键1沿花键槽3下移至底板5，花键1将另一通孔4全部覆盖，启动钻头，开采物经螺旋刀翼10和其上的圆形齿8、以及底部的梯形齿17和圆形齿17'破碎，并通过通孔18和中空花键1进入连接管2。
当沿横向开采可燃冰时，驱动花键1上移，打开另一通孔4，可燃冰经外刀翼11破碎，并通过另一通孔4和中空花键1进入连接管2。
本发明还可用于河道清淤、采砂等工作。
上述实施方式旨在举例说明本发明可为本领域专业技术人员实现或使用，对上述实施方式进行修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，故本发明包括但不限于上述实施方式，任何符合本权利要求书或说明书描述，符合与本文所公开的原理和新颖性、创造性特点的方法、工艺、产品，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于开采可燃冰的钻头，其特征在于：其包括钻头本体、切削部分和排削部分；所述钻头本体包括中空连接管，设置在所述连接管一端的外壁，所述连接管贯穿所述外壁，设置在所述外壁内的所述连接管一端的底板，以及一内壁；所述切削部分包括若干设置在所述外壁上的第一切削刀片，若干设置在所述外壁底端的第二切削刀片，以及若干设置在所述内壁上的第三切削刀片；所述排削部分包括若干开设在所述底板上的第一通孔，若干开设在所述底板上方的所述连接管管壁上的第二通孔，以及可移动地插设在所述连接管内的中空连接件。
2.如权利要求1所述的用于开采可燃冰的钻头，其特征在于：所述连接管、所述外壁、所述底板和所述内壁一体设置；所述外壁为半球形结构，所述内壁为设置在所述底板的外边缘与所述外壁底部内壁之间的圆台状结构。
3.如权利要求1所述的用于开采可燃冰的钻头，其特征在于：所述第一切削刀片包括若干沿所述外壁的轴向等间距设置在其上的外刀翼，以及若干镶嵌在每一所述外刀翼上的外齿。
4.如权利要求1或2或3所述的用于开采可燃冰的钻头，其特征在于：所述底板的中心设置有尖齿，沿所述底板的径向等间距设置若干直刀翼，每一所述直刀翼上均镶嵌若干圆形齿。
5.如权利要求4所述的用于开采可燃冰的钻头，其特征在于：所述第三切削刀片包括设置在每一所述直刀翼末端和所述内壁底端之间的所述内壁上的螺旋刀翼，每一所述螺旋刀翼均镶嵌有若干圆形齿。
6.如权利要求1或2或3所述的用于开采可燃冰的钻头，其特征在于：所述钻头本体的底端均匀设置若干凸台，相邻所述凸台之间形成若干凹槽，每一所述凸台上均设置所述第二切削刀片，所述第二切削刀片包括若干梯形齿和圆形齿。
7.如权利要求1或2或3所述的用于开采可燃冰的钻头，其特征在于：所述连接件为花键，所述连接管内壁开设有若干与所述花键配合的花键槽。
8.如权利要求5所述的用于开采可燃冰的钻头，其特征在于：所述外刀翼、所述直刀翼和所述螺旋刀翼均为四个。
9.如权利要求1或2或3所述的用于开采可燃冰的钻头，其特征在于：所述第一通孔为四个，所述第二通孔为六个。
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