CN111119738A - 潜水器用便携式海底多点位保真取芯钻机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种潜水器用便携式海底多点位保真取芯钻机，包括动力头、减速箱、紧急抛弃装置、钻具及岩芯保真装置；其特征是：减速箱的顶板上安装有给水接头和动力头，动力头的输出轴与减速箱的输入轴相连，所述的减速箱的输出轴设有中心孔，中心孔与给水接头的进水孔连通；减速箱的输出轴连接紧急抛弃装置，所述的岩芯保真装置能够对钻具钻取的岩芯进行保真存储。本发明结构简单紧凑、体积小、可靠性高，其能传动大扭矩，机械手持，应急抛弃钻具；保证潜水器安全，降低故障维护的成本。本发明取芯后岩芯保存于保温筒内，并通过压力补偿器Ⅱ进行压力补偿，从而实现对海底表层岩层的保真多点位取芯。
Description
技术领域
本发明涉及一种潜水器用便携式海底多点位保真取芯钻机。
背景技术
利用钻探取样装备对海底固体矿产资源进行钻探取样,是分析海底固体矿产资源矿体成分和品位的基础，随着如“蛟龙号”载人潜水器、“深海勇士号”载人潜水器、无人潜水器等海洋装备的研制并广泛应用于海底资源勘查之中，研制潜水器配套海底岩芯取样钻机，满足海底固体矿产资源特别是赋存在海底表层的锰结核、富钴结壳等矿产资源钻探的迫切需求。专利ZL20042 0036284.1公开了一种深海载人潜水器浅孔取芯器，该取芯器主要由液压钻进动力头、钻进动力头角度调整装置、补偿与稳杆装置、抛弃取芯器装置、卡钻事故丢弃钻具装置等部分构成，具有良好的工作可靠性、稳定性和安全性。并且当取芯出现卡钻等破坏性故障时，利用抛弃装置可丢弃取芯器或其部件，以保证潜水器和人能安全返回。然而，该取芯器整体结构复杂、执行机构多、操控点多、操控难度较大、且必须固定安装在潜水器上，使得在每次进行海底固体矿产资源取芯作业前，必须先操控载人潜水器靠近待取芯点，由于海底固体矿产资源在海底存现凸凹不平的分布状态，当载人潜水器过于靠近待取芯点，将给载人潜水器带来很大的安全隐忧。与此同时，由于该取芯器固定安装在潜水器，只能通过前后调角油缸和左右摆动油缸来调整钻探角度，使得可调整的钻探角度范围较小，且未提供多次取芯、岩芯保真（保压保温）机构及保真方法。ZL200420036287.5公开了这一种深海自动更换岩芯内管多点取芯钻机，该钻机包括框架式机架、脐带缆吊放装置、自动更换岩芯内管的换内管机构、全液压动力系统、机身倾角调节机构、钻进取芯机构等部分组成，该钻机可多次换内管取芯、能适应海底地形变化、工作稳定，发生卡钻事故时可安全逃生。但钻机体积硕大、结构复杂，通过机架底板的钻机支腿的伸缩调节机身倾角的方式，无法完全适应较为复杂的海底地形，且未提供岩芯保真功能。
目前，潜水器上均配备有作业机械手，利用作业机械手抓取作业工具开展海底固体矿产资源钻探取样作业，不仅可以有效解决潜水器过于靠近待取芯点，对潜水器/ROV带来的安全隐忧，同时还可以利用作业机械手的灵活性，实现不同钻探角度的灵活调整。为了克服现有潜水器浅孔取芯器技术存在的不足，防止上浮过程中上层海水对原味岩芯的污染、嗜压嗜温微生物的死亡以及单次取芯带来的高成本和低效率，高效获取高质量的原味岩芯，亟待研制一种可以利用潜水器作业机械手把持的，结构简单、操作方便、钻探角度可随作业机械手灵活调整的，且紧急情况下可快速抛弃钻具的海底保真取芯钻机。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单、操作方便，紧急情况下可丢弃钻具，降低故障成本的潜水器用便携式海底多点位保真取芯钻机。
本发明采用的技术方案是：一种潜水器用便携式海底多点位保真取芯钻机，包括动力头、减速箱、紧急抛弃装置、钻具及岩芯保真装置；减速箱的顶板上安装有给水接头和动力头，动力头的输出轴与减速箱的输入轴相连，所述的减速箱的输出轴设有中心孔，中心孔与给水接头的进水孔连通；
紧急抛弃装置包括壳体、固定环、主轴、弃轴活塞及钢珠卡套；壳体安装在减速箱上，主轴通过轴承安装于壳体内，主轴为管状结构，减速箱的输出轴的下端与主轴内孔的上端通过键连接；主轴内孔的下端通过键与钻具的可抛弃连接轴的上端连接；主轴的下端处设有多个钢珠孔，多个钢珠孔位于同一水平面内，每个钢珠孔内分别设有一个钢珠；所述的钢珠卡套和固定环套设在主轴外侧，钢珠卡套对应于钢珠孔设置，钢珠卡套内孔的下部为楔形，能将钢珠向主轴中心挤压，固定环位于钢珠卡套上方；所述的可抛弃连接轴对应于钢珠孔设有凸台，凸台的上端和下端为球形，中部为圆柱形；多个钢珠能够支撑可抛弃连接轴的凸台；所述的弃轴活塞套在钢珠卡套和固定环外侧，弃轴活塞内孔设有两个台阶面，钢珠卡套和固定环的上端分别设有凸缘，通过钢珠卡套和固定环上端的凸缘分别支撑在弃轴活塞内孔的两个台阶面上；弃轴活塞内孔内设有弹簧卡环，弹簧卡环位于固定环上端处；所述的弃轴活塞的外圈上中部与壳体的内孔配合，弃轴活塞的外圈的两端直径小于中部直径；弃轴活塞的外圈的两端分别与壳体的内孔围成两个油液腔隙，两个油液腔隙分别与壳体上的两个进油口连通；所述的岩芯保真装置能够对钻具钻取的岩芯保真。
上述的潜水器用便携式海底多点位保真取芯钻机中，所述的钻具包括可抛弃连接轴、钻管和花瓣结构；可抛弃连接轴上设有外螺纹，可抛弃连接轴通过外螺纹与岩芯保真装置螺接，可抛弃连接轴下端连接有钻管，钻管底部为金刚石环形钻头，花瓣结构固定在钻管内部;可抛弃连接轴中部套有转速传感器；可抛弃连接轴的内孔中安装有压阀。。
上述的潜水器用便携式海底多点位保真取芯钻机中，所述的压阀包括阀芯、给水压杆、弹簧和压阀固定环；所述的可抛弃连接轴上设有阀芯孔和压杆孔，阀芯孔和压杆孔沿着可抛弃连接轴轴线方向设置，阀芯孔和压杆孔连通，阀芯孔内设有阀芯和压阀固定环，阀芯与压阀固定环之间设有弹簧，阀芯能堵住压杆孔，阀芯连接有给水压杆，给水压杆从压杆孔伸出。
上述的潜水器用便携式海底多点位保真取芯钻机中，所述的可抛弃连接轴底部焊有滤网，滤孔轴线与可抛弃连接轴的轴线平行，滤孔直径小于压杆直径。
上述的潜水器用便携式海底多点位保真取芯钻机中，还包括压力补偿器Ⅰ，压力补偿器Ⅰ固定安装在减速箱的侧壁上；压力补偿器Ⅰ包括压力补偿筒、端盖、活塞及弹簧；所述的压力补偿筒下端开口，压力补偿筒下端开口处设有端盖，压力补偿筒下端处侧壁上设有海水入口；压力补偿筒内设有活塞，活塞与端盖之间通过弹簧连接；所述的压力补偿筒顶部设有两个压力补偿阀，一个压力补偿阀连接进油管，进油管上设单向阀，另一压力补偿阀连接出油管的一端，所述的减速箱的顶板上设有一个压力补偿阀，出油管的另一端与减速箱上的压力补偿阀连接。
上述的潜水器用便携式海底多点位保真取芯钻机中，所述的端盖的顶面上设有支柱，弹簧套在支柱上。
上述的潜水器用便携式海底多点位保真取芯钻机中，还包括把手，所述的把手固定安装在减速箱的侧壁上;上述的潜水器用便携式海底多点位保真取芯钻机中，所述的紧急抛弃装置的壳体包括弃轴油缸和下盖，所述的弃轴油缸为管状结构，弃轴油缸内孔下部直径大于上部直径，弃轴油缸内孔下部设有活塞套，活塞套与弃轴油缸内孔之间设有密封圈；弃轴油缸的上端和下端分别设有连接法兰，弃轴油缸的上端通过螺栓与减速箱的底板连接，弃轴油缸上端的连接法兰与减速箱的底板之间设有密封垫所述的下盖通过螺栓与弃轴油缸下端的连接法兰连接，下盖与弃轴油缸下端的连接法兰之间设有密封垫；下盖的中心处设有供可抛弃连接轴穿过的中心孔，下盖的中心孔与可抛弃连接轴之间设有油封。
上述的潜水器用便携式海底多点位保真取芯钻机中，所述的岩芯保真装置包括保温筒和压力补偿器Ⅱ，保温筒的中心孔为阶梯孔，阶梯孔的台阶面上安装有密封圈，保温筒内孔顶部设有内螺纹，用于与可抛弃连接轴上的外螺纹螺接；保温筒内壁设有保温层；取芯完成后，通过可抛弃连接轴的凸缘上的外螺纹，将钻具与保温筒螺接，钻管将保存于保温筒内。所述压力补偿器Ⅱ包括压力补偿筒、活塞、补偿器端盖及充气阀；压力补偿筒一端开口，另一端通过高压管与保温筒中心孔底部连通；补偿器端盖固定在压力补偿筒开口处，补偿器端盖上设有与充气阀连通的连接孔；活塞置于压力补偿筒内，活塞与压力补偿筒内腔之间通过密封圈密封。
上述的潜水器用便携式海底多点位保真取芯钻机中，还包括置岩架，所述的置岩架包括上盘、下盘和多个立柱；上盘和下盘平行设置，上盘和下盘之间通过立柱固定连接；上盘上设有多组通孔，每组通孔包括两相互连通的通孔，下盘上布置有与上盘的多组通孔位置、尺寸相同的多组盲孔，每组盲孔包括两相互连通的盲孔，多套岩芯保真装置的保温筒和压力补偿器Ⅱ成组穿过上盘的多组通孔固定于下盘的多组盲孔内。
上述的潜水器用便携式海底多点位保真取芯钻机中，所述的给水接头顶部进水孔处设有进水接口，进水接口用于连接进水管。
上述的潜水器用便携式海底多点位保真取芯钻机中，所述的主轴中侧壁上设有一个钢珠孔，钢珠孔为变径通孔，钢珠孔的内端为锥形或球形，钢珠孔与主轴内孔侧壁贯通处的直径小于钢珠的直径。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明结构简单紧凑、体积小、可靠性高，其能传动大扭矩，机械手持，可实现多点位取芯、应急抛弃钻具；保证潜水器安全，降低故障维护的成本。本发明主要由动力头、减速箱、紧急抛弃装置、钻具及岩芯保真装置组成，极大地减小了钻机体积；钻机可由潜水器机械手握持，并根据海底地形变化进行多角度钻进取芯，非作业时可收放于指定位置；钻机动力头采用液压驱动，使钻机满足不同硬度岩石的钻进取芯；通过更换不同钻头，可实现海底取芯、钻孔等多种功能；设置置岩架，实现了钻机多点位取芯；所取岩芯保存于保温筒内，并通过压力补偿器Ⅱ进行压力补偿，实现对所取岩芯进行保真存储功能；发生卡钻事故时，可通过紧急抛弃装置将钻具抛弃，保证潜水器安全。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的压阀结构示意图。
图3为本发明的网板结构示意图。
图4为本发明的保真装置结构示意图。
图5为本发明的岩芯保真装置安装在置岩架的示意图。
图6为本发明的置岩架集满取芯后的钻具的状态图。
图中：1-把手，2-从动齿轮，3-减速箱，4-减速箱下盖，5-主轴，6-固定环，7-弃轴活塞，8-钢珠卡套，9-压阀，901-给水压杆，902-阀芯，903-压阀固定环，10-活塞套，11-弃轴油缸，12-钻管，13-进水管，14-进水接口，15-从动齿轮轴，16-给水接头，17-动力头，18-连接套，19-动力头输出轴，20-主动齿轮轴，21-活塞，22-支柱，23-弹簧，24-进油管，25-进油口，26-钢珠，27-下盖，28-转速传感器，29-可抛弃连接轴，30-密封圈，31-轴承，32-键，33-密封垫，34-弹簧卡环，35-油封，36-花瓣结构，37-网板，38-出油管，39-单向阀，40-压力补偿阀，41-压力补偿筒，42-海水入口，43-端盖，44-保温筒，45-充气阀，46-高压管，47-上盘，48-下盘。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1所示，本发明包括把手1、动力头17、减速箱3、紧急抛弃装置、钻具、岩芯保真装置及置岩架。所述的把手1固定于减速箱3的侧壁上，用于机械手夹持本发明。减速箱3顶板上安装有给水接头16和连接套18，减速箱3顶板与给水接头16之间设有密封垫，给水接头16上设有进水接口14，进水接口14用于与进水管13连接。所述的动力头17安装在连接套18上，动力头17的动力头输出轴19与主动齿轮轴20（减速箱3的输入轴）相连。主动齿轮轴20上下两端均通过轴承31-2安装在减速箱3顶板和底板上，连接套18采用螺栓固定在减速箱3顶板上，主动齿轮轴20位于减速箱3内部，主动齿轮轴20上设有主动齿轮。从动齿轮轴15（减速箱3的输出轴）的两端分别通过轴承31-1安装在减速箱3的顶板和底板上，从动齿轮轴15与主动齿轮轴20平行，从动齿轮轴15上设有从动齿轮2，主动齿轮与从动齿轮2啮合。所述的从动齿轮轴15设有中心孔，中心孔与给水接头16的进水孔连通。从动齿轮轴15上部与给水接头16之间通过密封圈30-1进行密封。
紧急抛弃装置包括壳体、固定环6、主轴5、弃轴活塞7、活塞套10及钢珠卡套8；所述的紧急抛弃装置的壳体包括弃轴油缸11和下盖27，所述的弃轴油缸11为管状结构，弃轴油缸11的上端和下端分别设有连接法兰，弃轴油缸11的上端通过螺栓与减速箱3的底板连接，弃轴油缸11上的连接法兰与减速箱3的底板之间设有密封垫31；所述的下盖27通过螺栓与弃轴油缸11下端的连接法兰连接，下盖27与弃轴油缸11下端的连接法兰之间设有密封垫；下盖的中心处设有供可抛弃连接轴29穿过的中心孔，下盖的中心孔与可抛弃连接轴29之间设有油封35。弃轴油缸11内孔下部直径大于上部直径，弃轴油缸11内孔下部设有活塞套10，活塞套10与弃轴油缸11内孔之间设有密封圈30-3。主轴5通过轴承31-3安装于弃轴油缸内，主轴5为管状结构，从动齿轮轴15的下端与主轴5内孔的上端通过键32-2连接。主轴5内孔的下端通过键32-3与可抛弃连接轴29上端连接；主轴5底板设置有固定连接的网板37。主轴5的下部处设有八个钢珠孔，八个钢珠孔位于同一水平面内，每个钢珠孔内分别设有一个钢珠26。所述的钢珠孔为变径通孔，钢珠孔的内端为锥形或球形，钢珠孔与主轴5内孔侧壁贯通处的直径小于钢珠26的直径。
所述的钢珠卡套8和固定环6套设在主轴5外侧，钢珠卡套8对应于钢珠孔设置，钢珠卡套8内孔的下部为楔形，能将钢珠26向主轴5中心挤压，固定环6位于钢珠卡套8上方；所述的可抛弃连接轴29对应于钢珠孔设有凸台，凸台的上端和下端为球形，中部为圆柱形，多个钢珠26能够支撑可抛弃连接轴29的凸台。所述的弃轴活塞7套在钢珠卡套8和固定环6外侧，弃轴活塞7内孔设有两个台阶面，钢珠卡套8和固定环6的上端分别设有凸缘，通过钢珠卡套8和固定环6上端的凸缘分别支撑在弃轴活塞7内孔的两个台阶面上；这样钢珠卡套8和固定环6能够随着弃轴活塞7上下移动，钢珠卡套8的向下移动，可以实现钢珠26向主轴5中心移动；钢珠卡套8的向上移动，可以实现可抛弃连接轴29插入时钢珠26外移。弃轴活塞7内孔内设有弹簧卡环32，弹簧卡环32位于固定环6上端处。所述的弃轴活塞7的外圈上中部与壳体的内孔配合，弃轴活塞7的外圈的两端直径小于中部直径；弃轴活塞7的外圈的两端分别与壳体的内孔围成两个油液腔隙，两个油液腔隙分别与壳体上的两个进油口25-1、25-2连通，两个进油口25-1、25-2分别连接进油管24-1、24-2。从进油口25-1进油，进油口25-2则会回油，实现弃轴活塞7的上移；从进油口25-2进油，进油口25-1则会回油，实现弃轴活塞7的下移。所述的钻具包括可抛弃连接轴29、钻管12和花瓣结构36；可抛弃连接轴29的凸缘上设有外螺纹，可抛弃连接轴29可通过凸缘上的外螺纹与岩芯保真装置的保温筒44螺接，可抛弃连接轴29的下端连接有钻管12，钻管12底部为金刚石环形钻头，花瓣结构36固定在钻管12内部。可抛弃连接轴29中部套有转速传感器28；可抛弃连接轴29的内孔中安装有压阀9。如图2所示，所述的压阀9包括阀芯902、给水压杆901、弹簧23-2和压阀固定环903；所述的可抛弃连接轴29上还设有阀芯孔和压杆孔，阀芯孔和压杆孔沿着可抛弃连接轴29的轴线方向设置，阀芯孔和压杆孔连通，阀芯孔内设有阀芯902和压阀固定环903，阀芯902与压阀固定环903之间设有弹簧23-2，阀芯902能堵住压杆孔，阀芯902连接有给水压杆901，给水压杆901从压杆孔伸出，给水压杆901上端能够与网板37接触；所述的网板37上均匀布置有大小相等的孔，孔径小于给水压杆901直径。
所述的压力补偿器Ⅰ固定安装在减速箱3的侧壁上；压力补偿器Ⅰ包括压力补偿筒41-1、端盖43-1、活塞21-1及弹簧23-1；所述的压力补偿筒41-1下端开口，压力补偿筒41-1下端开口处设有端盖43-1，压力补偿筒41-1下端处侧壁上设有海水入口42；压力补偿筒41-1内设有活塞21-1，活塞21-1与端盖43-1之间通过弹簧23-1连接。所述的端盖43-1的顶面上设有支柱22-1，弹簧23-1套装支柱22-1上。所述的压力补偿筒41-1顶部设有两个压力补偿阀40，一个压力补偿阀连接进油管，进油管上设单向阀39，另一压力补偿阀连接出油管38的一端，所述的减速箱3的顶板上设有一个压力补偿阀40，出油管38的另一端与减速箱3上的压力补偿阀40连接。
如图4所示，所述的岩芯保真装置包括保温筒44和压力补偿器Ⅱ，保温筒44的中心孔为阶梯孔，阶梯孔的台阶面上安装有密封圈30-1，保温筒44内孔顶部设有内螺纹，用于与可抛弃连接轴29的凸缘上的外螺纹螺接。保温筒44内壁设有保温层。取芯完成后，通过可抛弃连接轴29的凸缘上的外螺纹，将钻具与保温筒44螺接，钻管12将保存于保温筒44内。所述压力补偿器Ⅱ包括压力补偿筒41-2、活塞21-2、补偿器端盖43-2及充气阀45；压力补偿筒41-2的一端开口，另一端通过高压管46与保温筒44中心孔底部连通。补偿器端盖43-2固定在压力补偿筒41-2开口处，补偿器端盖43-2上设有与充气阀45连通的连接孔；活塞21-2置于压力补偿筒内41-2，活塞21-2与压力补偿筒41-2内腔之间通过密封圈30-2密封。
如图5所示，所述的置岩架包括上盘47、下盘48和多个立柱22-2；上盘47和下盘48平行设置，上盘47和下盘48之间通过立柱22-2固定连接；上盘47上设有多组通孔，每组通孔包括两相互连通的通孔。下盘48上布置有与上盘47的多组通孔位置、尺寸相同的多组盲孔，每组盲孔包括两相互连通的盲孔，多套岩芯保真装置的保温筒44和压力补偿器Ⅱ成组穿过上盘47的多组通孔固定于下盘48的多组盲孔内。
本发明使用时，操作过程如下：
1. 本发明下水之前，首先将多套岩芯保真装置的保温筒44和压力补偿器Ⅱ成组穿过置岩架的上盘47的一组相互连通的通孔，并将保温筒44和压力补偿器Ⅱ的底部下放至于下盘48的一组相互连通的盲孔内，使保温筒44和压力补偿器Ⅱ稳定安装在置岩架内。然后，分别通过可抛弃连接轴29凸缘上的外螺纹，将多根钻具分别与多套保温筒44螺接。最后，通过单向阀39向压力补偿器Ⅰ的压力补偿筒41-1顶部和活塞21-1之间的腔隙内预充油液，并通过充气阀45分别向所有的岩芯保真装置的压力补偿器Ⅱ的压力补偿筒41-2顶部和活塞21-2之间的腔隙内预充0.3倍海底取样点水深压力的氮气。
2. 从置岩架上的其中一个保温筒44上拧下一根钻具，将该钻具的可抛弃连接轴29上端插入主轴5内孔下端，通过钢珠卡套8、固定环6、多个钢珠26的配合，将钻具的可抛弃连接轴29紧固在主轴5内孔下端。与此同时，网板37将压迫压阀9的给水压杆901向下移动，从而使压阀9处于开启状态。
3. 本发明从海面随潜水器下潜到指定海底取样点的下潜过程中，海水在外界压力作用下通过海水入口42进入压力补偿器Ⅰ，推动活塞21-1上移，使压力补偿器Ⅰ内的油液进入减速箱3，保证减速箱3与海水压力平衡。
4. 潜水器到达指定海底取样点后，通过潜水器上的一只机械手夹持本发明的把手1调整至指定位置。动力头17通过减速箱3带动主轴5的转动，进而带动钻具的可抛弃连接轴29及其下方的钻管12转动。通过潜水器机械手的操控完成本发明钻进方向、角度的控制。通过进水管13、从动齿轮轴15和可抛弃连接轴29输送冲洗液，对钻孔进行冲洗。可抛弃连接轴29与主轴5之间除通过键32-3连接并传递扭矩外，还通过钢珠26轴向固定并传递轴向力。由弃轴活塞7、固定环6、钢珠卡套8、弹簧卡环34构成的环形弃轴活塞7组件在上下方向能够同步运动，但由于组件零件之间间隙的存在，主轴5的旋转运动不至于传递给环形弃轴活塞7；当环形弃轴活塞7组件处于图1所示位置时，8个钢珠26分别被钢珠卡套8限制在主轴5上的8个通孔内部，其一部分球体凸出于主轴5内壁且正好顶在插入主轴5中的可抛弃连接轴29的带斜面的台阶上，从而将可抛弃连接轴29固定在主轴5内，并可将轴向拉力传递给与可抛弃连接轴29相连的钻杆。随着钻机整体的下移，钻具深入海底岩层切取岩芯。
若钻进取芯过程中发生卡钻，首先操控紧急抛弃装置，从进油口25-2进油，迫使弃轴活塞7向上移动，并带动钢珠卡套8向上移动，使钢珠26外移，从而解除对可抛弃连接轴29紧固，使主轴5与可抛弃连接轴29脱离，完成钻具的抛弃。
5. 钻进取芯过程结束后，首先操控潜水器上的机械手将本发明整体上移，同时带出已取得的岩芯。然后，操控潜水器上的机械手将本发明移动至置岩架上已被取出钻具的那根保温筒44的上方，并通过可抛弃连接轴29凸缘上的外螺纹，将取得岩芯的钻具与已被取出钻具的那根保温筒44螺接，钻管12将保存于保温筒44内。待可抛弃连接轴29与保温筒44螺接完备，通过进油口25-2进油，迫使弃轴活塞7向上移动，并带动钢珠卡套8向上移动，使钢珠26外移，从而解除对可抛弃连接轴29紧固，使主轴5与可抛弃连接轴29脱离，完成单次取芯过程。
6. 操控潜水器上的另一只机械手从置岩架上的另一个保温筒44上拧下一根空的钻具，重复步骤2-5，直至所有空的钻具全部完成海底取芯，并分别螺接到置岩架上的保温筒44为止（如图6所示，为置岩架集满取芯后的钻具的状态图），从而完成对海底表层硬岩进行多点位保真取芯。
Claims (12)
1.一种潜水器用便携式海底多点位保真取芯钻机，包括动力头、减速箱、紧急抛弃装置、钻具及岩芯保真装置；其特征是：减速箱的顶板上安装有给水接头和动力头，动力头的输出轴与减速箱的输入轴相连，所述的减速箱的输出轴设有中心孔，中心孔与给水接头的进水孔连通；
紧急抛弃装置包括壳体、固定环、主轴、弃轴活塞及钢珠卡套；壳体安装在减速箱上，主轴通过轴承安装于壳体内，主轴为管状结构，减速箱的输出轴的下端与主轴内孔的上端通过键连接；主轴内孔的下端通过键与钻具的可抛弃连接轴的上端连接；主轴的下端处设有多个钢珠孔，多个钢珠孔位于同一水平面内，每个钢珠孔内分别设有一个钢珠；所述的钢珠卡套和固定环套设在主轴外侧，钢珠卡套对应于钢珠孔设置，钢珠卡套内孔的下部为楔形，能将钢珠向主轴中心挤压，固定环位于钢珠卡套上方；所述的可抛弃连接轴对应于钢珠孔设有凸台，凸台的上端和下端为球形，中部为圆柱形；多个钢珠能够支撑可抛弃连接轴的凸台；所述的弃轴活塞套在钢珠卡套和固定环外侧，弃轴活塞内孔设有两个台阶面，钢珠卡套和固定环的上端分别设有凸缘，通过钢珠卡套和固定环上端的凸缘分别支撑在弃轴活塞内孔的两个台阶面上；弃轴活塞内孔内设有弹簧卡环，弹簧卡环位于固定环上端处；所述的弃轴活塞的外圈上中部与壳体的内孔配合，弃轴活塞的外圈的两端直径小于中部直径；弃轴活塞的外圈的两端分别与壳体的内孔围成两个油液腔隙，两个油液腔隙分别与壳体上的两个进油口连通；所述的岩芯保真装置能够对钻具钻取的岩芯保真。
2.根据权利要求1所述的潜水器用便携式海底多点位保真取芯钻机，其特征是：所述的钻具包括可抛弃连接轴、钻管和花瓣结构；可抛弃连接轴上设有外螺纹，可抛弃连接轴通过外螺纹与岩芯保真装置螺接，可抛弃连接轴下端连接有钻管，钻管底部为金刚石环形钻头，花瓣结构固定在钻管内部;可抛弃连接轴中部套有转速传感器；可抛弃连接轴的内孔中安装有压阀。
3.根据权利要求2所述的潜水器用便携式海底多点位保真取芯钻机，其特征是：所述的压阀包括阀芯、给水压杆、弹簧和压阀固定环；所述的可抛弃连接轴上设有阀芯孔和压杆孔，阀芯孔和压杆孔沿着可抛弃连接轴轴线方向设置，阀芯孔和压杆孔连通，阀芯孔内设有阀芯和压阀固定环，阀芯与压阀固定环之间设有弹簧，阀芯能堵住压杆孔，阀芯连接有给水压杆，给水压杆从压杆孔伸出。
4.根据权利要求1所述的潜水器用便携式海底多点位保真取芯钻机，其特征是：所述的可抛弃连接轴底部焊有滤网，滤孔轴线与可抛弃连接轴的轴线平行，滤孔直径小于压杆直径。
5.根据权利要求1所述的潜水器用便携式海底多点位保真取芯钻机，其特征是：还包括压力补偿器Ⅰ，压力补偿器Ⅰ固定安装在减速箱的侧壁上；压力补偿器Ⅰ包括压力补偿筒、端盖、活塞及弹簧；所述的压力补偿筒下端开口，压力补偿筒下端开口处设有端盖，压力补偿筒下端处侧壁上设有海水入口；压力补偿筒内设有活塞，活塞与端盖之间通过弹簧连接；所述的压力补偿筒顶部设有两个压力补偿阀，一个压力补偿阀连接进油管，进油管上设单向阀，另一压力补偿阀连接出油管的一端，所述的减速箱的顶板上设有一个压力补偿阀，出油管的另一端与减速箱上的压力补偿阀连接。
6.根据权利要求5所述的潜水器用便携式海底多点位保真取芯钻机，其特征是：所述的端盖的顶面上设有支柱，弹簧套在支柱上。
7.根据权利要求1所述的潜水器用便携式海底多点位保真取芯钻机，其特征是：还包括把手，所述的把手固定安装在减速箱的侧壁上。
8.根据权利要求1所述的潜水器用便携式海底多点位保真取芯钻机，其特征是：所述的紧急抛弃装置的壳体包括弃轴油缸和下盖，所述的弃轴油缸为管状结构，弃轴油缸内孔下部直径大于上部直径，弃轴油缸内孔下部设有活塞套，活塞套与弃轴油缸内孔之间设有密封圈；弃轴油缸的上端和下端分别设有连接法兰，弃轴油缸的上端通过螺栓与减速箱的底板连接，弃轴油缸上端的连接法兰与减速箱的底板之间设有密封垫；所述的下盖通过螺栓与弃轴油缸下端的连接法兰连接，下盖与弃轴油缸下端的连接法兰之间设有密封垫；下盖的中心处设有供可抛弃连接轴穿过的中心孔，下盖的中心孔与可抛弃连接轴之间设有油封。
9.根据权利要求2所述的潜水器用便携式海底多点位保真取芯钻机，其特征是：所述的岩芯保真装置包括保温筒和压力补偿器Ⅱ，保温筒的中心孔为阶梯孔，阶梯孔的台阶面上安装有密封圈，保温筒内孔顶部设有内螺纹，用于与可抛弃连接轴上的外螺纹螺接；保温筒内壁设有保温层；取芯完成后，通过可抛弃连接轴的凸缘上的外螺纹，将钻具与保温筒螺接，钻管将保存于保温筒内；所述压力补偿器Ⅱ包括压力补偿筒、活塞、补偿器端盖及充气阀；压力补偿筒一端开口，另一端通过高压管与保温筒中心孔底部连通；补偿器端盖固定在压力补偿筒开口处，补偿器端盖上设有与充气阀连通的连接孔；活塞置于压力补偿筒内，活塞与压力补偿筒内腔之间通过密封圈密封。
10.根据权利要求1所述的潜水器用便携式海底多点位保真取芯钻机，其特征是：所述的置岩架包括上盘、下盘和多个立柱；上盘和下盘平行设置，上盘和下盘之间通过立柱固定连接；上盘上设有多组通孔，每组通孔包括两相互连通的通孔，下盘上布置有与上盘的多组通孔位置、尺寸相同的多组盲孔，每组盲孔包括两相互连通的盲孔，多套岩芯保真装置的保温筒和压力补偿器Ⅱ成组穿过上盘的多组通孔固定于下盘的多组盲孔内。
11.根据权利要求1所述的潜水器用便携式海底多点位保真取芯钻机，其特征是：所述的给水接头顶部进水孔处设有进水接口，进水接口用于连接进水管。
12.根据权利要求1所述的潜水器用便携式海底多点位保真取芯钻机，其特征是：所述的主轴中侧壁上设有一个钢珠孔，钢珠孔为变径通孔，钢珠孔的内端为锥形或球形，钢珠孔与主轴内孔侧壁贯通处的直径小于钢珠的直径。
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