CN116378564B - 机械切削-热融-热水喷射一体式多工艺冰层钻进系统 - Google Patents

机械切削-热融-热水喷射一体式多工艺冰层钻进系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种机械切削‑热融‑热水喷射一体式多工艺冰层钻进系统，属于冰层钻进领域，该钻进系统由电缆终端、反扭装置、热水循环系统、电机驱动舱和钻头系统五个子系统构成；电缆终端上部与铠装电缆连接，电缆终端下部与反扭装置上部连接；反扭装置的下部与热水循环系统连接；热水循环系统下方通过内六角螺钉与电机驱动舱连接在一起，电机驱动舱通过空心轴下方的螺纹与钻头系统连接。本发明提供的机械切削‑热融‑热水喷射一体化多工艺冰层钻进系统是将机械切削钻进工艺、热融钻进工艺和热水喷射钻进工艺集成在一套钻进系统里，可实现多种钻进工艺的自由切换，不但增强了钻进系统对冰层的适应性，而且提高了冰层的钻进效率。

Description

机械切削-热融-热水喷射一体式多工艺冰层钻进系统
技术领域
本发明涉及冰层钻进领域，具体地，涉及一种集机械切削钻进、热融钻进和热水喷射钻进等多种工艺为一体的冰层钻进系统。
背景技术
冰川在地球的南北两极和中纬度的高海拔山区广泛发育，约占地球陆地面积的10％左右。冰川中蕴藏着历史时期的重要气候信息。开展冰川学调查，探索冰川中蕴藏的气候密码对揭示冰川演化规律、预测全球气候变化等均有十分重要的意义。钻探是冰川研究中的重要技术手段，在冰川学调查中得到了广泛使用。目前，常用的冰层钻探方法有机械切削钻进、热融钻进和热水喷射钻进。冰川中的冰层结构十分复杂，既有松散的粒雪层、极易破碎的“脆冰层”，也有温度较高的“暖冰层”。此外，冰层中还可能包含火山灰、冰川漂砾等固体颗粒。加之冰川地处偏远位置，自然环境恶劣。因此，开展冰川钻探十分困难。现有的冰层钻探方法大多使用单一的钻探工艺进行钻进，但是这些单一的钻探工艺无法适应多种类型的复杂冰层结构，而这往往引起冰层钻探效率的降低，甚至导致钻探任务的失败。
发明内容
针对现有冰层钻进系统工艺单一，无法适应多种类型复杂冰层结构的难题，本发明的目的是提出了一种集机械切削钻进、热融钻进和热水喷射钻进等多种工艺为一体的冰层钻进系统，适应复杂冰层结构，对提高冰层钻进效率和开展冰川研究具有重要意义。
为实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案：机械切削-热融-热水喷射一体式多工艺冰层钻进系统，该钻进系统由电缆终端、反扭装置、热水循环系统、电机驱动舱和钻头系统构成；所述电缆终端上部与铠装电缆连接在一起，电缆终端下部通过电缆终端连接件与反扭装置上部连接；所述反扭装置的下部与热水循环系统连接；所述热水循环系统下方通过内六角螺钉与电机驱动舱连接在一起，电机驱动舱通过空心轴下部的螺纹与钻头系统连接在一起；
其中，电缆终端包括橡胶套、终端盖、内管、黄铜斜堆、垫子、堵头、插座、插销、插头和电缆接头，橡胶套穿过终端盖并与终端盖紧密贴合；黄铜斜堆为中间具有通孔的圆台，黄铜斜堆的小头端与橡胶套紧密贴合，黄铜斜堆侧壁与内管紧密贴合；垫子与黄铜斜堆的大头端紧密贴合；堵头安置在垫子和插座之间；插座与进入电缆终端的铠装电缆的电线连接，插头通过插销与插座连接在一起，同时插头与电缆接头连接导通，电缆接头下方连接有电源线，且该电源线穿过反扭装置的空心管通孔后向下延伸依次经过热水循环系统、电机驱动舱和钻头系统；当插销受力超过其承受范围时，插销自动断裂以回收铠装电缆；
其中，反扭装置包括反扭装置上连接件、调节螺母、连接板、空心管、板簧片、连接片和反扭装置下连接件，反扭装置上连接件和反扭装置下连接件分别设置在空心管两端，三者同轴连接，空心管具有外螺纹，调节螺母通过螺纹副与空心管旋合在一起，连接板套设在空心管外部，并位于调节螺母下方，在调节螺母的挤压下连接板能够沿空心管外表面螺纹下移；板簧片上方通过带孔圆柱销与连接板连接在一起，板簧片下方通过螺栓与连接片连接在一起；反扭装置下连接件通过螺纹副与后壳体第二端盖连接；
其中，热水循环系统包括后壳体和设置在后壳体内部的吸水管路、水泵、旋转接头、热水器和出水管路，吸水管路的两端分别连接水泵的出水口和热水器的进水口；出水管路的两端分别连接旋转接头的入口和热水器的出水口；旋转接头的出口通过螺纹副与电机驱动舱中的空心轴连接在一起；后壳体的两端分别连接有后壳体第二端盖和后壳体第一端盖，三者形成一个封闭的空间；经空心管穿出的线缆传输至热水循环系统时分为两条支路，水泵与线缆其中一条支路连接以供电，线缆另一条支路在进入热水循环系统后仍然通过后壳体预留导线通孔向电机驱动舱传递；在该线缆传递到热水器所在位置时，线缆引出另外一条支路与热水器连接；
其中，电机驱动舱包括空心电机、前壳体、温度传感器、保险丝座、电气滑环、空心轴、前壳体端盖、水密接插件、上导线隔板、第一绝缘六角铜柱、下导线隔板和第二绝缘六角铜柱，前壳体端盖通过螺旋副与前壳体旋合在一起，并且二者密封连接；空心电机通过平键与空心轴相配合，并且空心电机与上述线缆引出支路相连接，此时线缆继续沿前壳体预留导线通孔向下传递；上导线隔板上插设有温度传感器和水密接插件，水密接插件的输入端与通过前壳体侧壁传输进入的线缆连接，水密接插件的输出端通过导线与钻头系统中加热棒连接，温度传感器的信号输出端与通过前壳体侧壁传输进入的线缆连接，温度传感器的信号输入端与钻头基体紧密接触用以测量钻头系统中钻头基体的温度，上导线隔板侧壁开有螺纹孔通过一组螺钉与前壳体连接；保险丝座通过螺钉与下导线隔板侧壁开有的螺纹孔连接，同时保险丝座上端与铠装电缆电线相连接；下导线隔板上方通过第一绝缘六角铜柱与上导线隔板连接；空心轴上安装有电气滑环；电气滑环的定子通过第二绝缘六角铜柱与下导线隔板连接，电气滑环的进线端与保险丝座连接，电气滑环的转子与空心轴紧密配合在一起，电气滑环转子出线端与钻头系统中的加热棒连接；
其中，钻头系统包括喷嘴、切削刃、加热棒和钻头基体，钻头基体为一圆台，外表面设有螺旋切削刃，内部有阶梯型的内孔，钻头基体内部开有用于插设加热棒的孔并且该孔的中心轴与圆台母线平行；切削刃通过螺纹副旋合进入钻头基体中，空心轴将喷嘴压紧，并且下端带有螺纹的空心轴旋合进入钻头基体空腔，空心轴与钻头基体之间安装有O型密封圈；加热棒插设至钻头基体的底部位置处，钻头基体与前壳体之间安装有动密封圈。
进一步，所述橡胶套和终端盖之间设置有垫圈，且垫圈并被二者压实。
进一步，所述电缆终端还包括电缆终端护套，电缆终端护套上端插入终端盖中，当铠装电缆的电线插设进入插座中以后，利用铠装电缆拉力使电缆终端护套与终端盖紧密贴合。
进一步，所述反扭装置上连接件中间具有贯穿孔，贯穿孔上部分为螺纹孔，与电缆终端连接件通过螺纹副连接在一起，贯穿孔的下部分为通孔，孔壁上开有沿直径方向的螺纹孔，通过螺钉与空心管连接。
进一步，所述电缆终端还包括连接管，连接管与位于其下方的反扭装置上连接件同轴相连。
进一步，所述水泵通过水泵连接件连接到后壳体上；所述热水器通过热水器连接件连接到后壳体上。
进一步，所述后壳体第一端盖通过螺纹副与后壳体旋合在一起，后壳体第一端盖、前壳体端盖和空心电机，三者通过螺钉紧密连接在一起，并采用螺栓密封垫圈和密封胶进行密封。
进一步，所述水泵连接件为一中心开有圆孔的圆柱体，并在该圆柱体上端面开有均布的螺纹孔，通过螺钉将水泵连接件与水泵连接且固定在一起，水泵连接件侧面开有螺纹孔，通过螺钉将水泵连接件与后壳体连接起来。
进一步，所述热水器连接件为一中心开有圆孔的圆柱体，并在该圆柱体上端面开有均布的螺纹孔，通过螺钉将热水器连接件与热水器连接且固定在一起，热水器连接件侧面开有螺纹孔，通过螺钉将热水器连接件与后壳体连接起来。
进一步，所述第一绝缘六角铜柱带有螺纹的一端与下导线隔板旋接，另外一端带有螺纹孔，该螺纹孔适用适配的螺栓穿过第一绝缘六角铜柱用以防止上导线隔板和下导线隔板之间发生短路。
通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：本发明提供的一种机械切削-热融-热水喷射一体化多工艺冰层钻进系统解决了现有冰层钻进系统工艺单一，无法适应多种类型复杂冰层结构的难题。本发明提供的机械切削-热融-热水喷射一体化多工艺冰层钻进系统是将机械切削钻进工艺、热融钻进工艺和热水喷射钻进工艺集成在一套钻进系统里，可实现多种钻进工艺的自由切换，不但增强了钻进系统对冰层的适应性，而且提高了冰层的钻进效率。对促进冰层钻探技术和冰川学研究的发展具有重要作用。
附图说明
图1为机械切削-热融-热水喷射一体式多工艺冰层钻进系统的外观结构示意图；
图2为机械切削-热融-热水喷射一体式多工艺冰层钻进系统的剖视结构示意图；
图3为电缆终端剖视结构示意图；
图4为反扭装置剖视结构示意图；
图5为热水循环系统剖视结构示意图；
图6为电机驱动舱剖视结构示意图；
图7为钻头系统剖视结构示意图；
图8为图6的局部放大图。
附图标记说明：1-橡胶套；2-垫圈；3-终端盖；4-内管；5-黄铜斜锥；6-垫子；7-堵头；8-电缆终端护套；9-插座；10-插销；11-插头；12-连接管；13-电缆接头；14-反扭装置上连接件；15-调节螺母；16-连接板；17-空心管；18-板簧片；19-连接片；20-反扭装置下连接件；21-后壳体第二端盖；22-吸水管路；23-水泵连接件；24-后壳体；25-水泵；26-旋转接头；27-后壳体第一端盖；28-空心电机；29-前壳体；30-温度传感器；31-保险丝座；32-电气滑环；33-空心轴；34-O型密封圈；35-喷嘴；36-切削刃；37-热水器连接件；38-热水器；39-出水管路；40-前壳体端盖；41-内六角螺钉；42-水密接插件；43-上导线隔板；44-第一绝缘六角铜柱；45-下导线隔板；46-动密封圈；47-加热棒；48-钻头基体；49-电缆终端连接件；50-第二绝缘六角铜柱。
具体实施方式
为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。
请参阅图1至图8所示，一种机械切削-热融-热水喷射一体式多工艺冰层钻进系统，其由电缆终端、反扭装置、热水循环系统、电机驱动舱和钻头系统五个子系统构成。其中，电缆终端上部与铠装电缆连接在一起，电缆终端下部通过电缆终端连接件49与反扭装置上部连接；具体电缆终端与反扭装置可采用螺纹连接或者螺钉连接的方式连接，为达到简化结构和方便安装的目的，所以本发明采用了在电缆终端连接件49上增加螺纹，电缆终端下部通过电缆终端连接件49与反扭装置上部螺纹连接；反扭装置下部通过反扭装置下连接件20与热水循环系统的后壳体第二端盖21连接在一起，该处反扭装置下连接件20采用阶梯形管，并通过在该阶梯形管管壁上增加外螺纹的方式与后壳体第二端盖21进行连接，但并不限制于此，亦可采用阶梯形管管壁周围螺栓连接，但是螺纹副连接结构较为简单且安装方便，故本发明中采用螺纹副连接。热水循环系统下方通过内六角螺钉41与电机驱动舱连接在一起，此处安装时需要按照自下而上的顺序进行，若使用普通六角头螺栓连接，由于后壳体第一端盖27边沿部分的干扰，无法对其进行周向旋转拧卸，故采用内六角螺钉41连接，便于实现内六角螺钉41的周向旋转以起到拧卸的作用。电机驱动舱通过空心轴33下方的螺纹与钻头系统连接在一起。
机械切削-热融-热水喷射一体式多工艺冰层钻进系统所用供电线缆与信号线进入电缆终端，在经过电缆终端进入反扭装置，经过反扭装置的空心管17依次进入到后壳体24与前壳体29侧壁预留的导线通道，在经过各个子系统时分别引出其所需的供电线缆与信号线，从而实现为整个钻进系统供电与信号交换。其中，后壳体24用于安装热水循环系统，后壳体24起到连接热水器38与水泵25的作用，以钻头系统为参照，后壳体24属于系统后端，前壳体29属于系统前端，故以前后作为区分。前壳体29用以定位或者连接空心电机28。设置前后两个壳体的作用：①电机驱动舱含有空心电机28和温度传感器30等电子元器件，具有较高的密封要求，而热水循环系统由于其直接与水接触，无需密封，因此需要采用两个壳体针对性的满足连接要求以及特定的密封条件。②若仅采用一个壳体，由于壳体轴向尺寸较大不便于安装和拆卸，因此为使安装方便，采用前后两个壳体。③由于旋转接头26下端与空心轴33连接，而旋转接头26下端具备旋转功能，上端无旋转功能，只是与热水器38固定相接，针对这种工作特点，需要考虑旋转接头26下端与前端壳体之间的密封问题，所以将壳体分为前、后两个部分显得尤为重要。
所述电缆终端包括橡胶套1、垫圈2、终端盖3、内管4、黄铜斜堆5、垫子6、堵头7、电缆终端护套8、插座9、插销10、插头11、连接管12、电缆接头13和电缆终端连接件49。橡胶套1直径较小一端穿过终端盖3至橡胶套1另外一端与终端盖3紧密贴合。垫圈2被橡胶套1和终端盖3内部压实，黄铜斜堆5由黄铜制成，其结构为一中间有孔的圆台，黄铜斜堆5直径较小一端与橡胶套1紧密贴合，黄铜斜堆5侧壁与内管4紧密贴合，垫子6与黄铜斜堆5直径较大一端紧密贴合，堵头7安置于垫子6和插座9之间，插头11通过插销10与插座9连接在一起；电缆终端护套8上端插入终端盖3中但不与之固定，待铠装电缆的电线插设进入插座9中以后，利用铠装电缆拉力使电缆终端护套8与终端盖3紧密贴合。其中黄铜斜堆5用来分离铠装电缆电线与铁丝，垫子6被压缩时为堵头7和黄铜斜堆5提供轴向活动空间。堵头7用来隔绝铁丝向下传递，插座9用来将铠装电缆电线通入其中并与其连接为一体，插销10用来连接插座9和插头11，在受力过大时断裂以回收电缆；电缆接头13下方连接有线缆，且该线缆穿过反扭装置的空心管17通孔后向下延伸依次经过热水循环系统、电机驱动舱和钻头系统，在经过各个子系统时分别引出其所需的供电线缆与信号线，从而实现为整个钻进系统供电与信号交换。
将铠装电缆插设进入电缆终端上部并且与插座9连接为一体，铠装电缆由外部的钢丝和内部的电线组成，钢丝和电线在电缆终端被剥离开来，钢丝被黄铜斜堆5和内管4夹紧，钢丝到此截止，电线穿过黄铜斜堆5中心孔向下至插座9并与之连接。连接管12通过自身螺纹与反扭装置上连接件14连接在一起，并且将插销10插设到插头11和插座9重合的孔内，插头11与电缆接头13连接导通，从而使插销10在超过一定拉力下断裂以保证监测仪器到达目标深度或者发生卡钻事故时成功回收电缆。反扭装置上连接件14中间有一孔，上部分为螺纹孔，与电缆终端连接件49通过螺纹副连接在一起，下部分为通孔，孔壁上开有沿直径方向的螺纹孔，通过螺钉与空心管17连接。该反扭装置上连接件14上部分与电缆终端连接件49之间也可以采用螺钉连接或者其他连接方式，主要用以连接两系统和抵抗扭矩。
所述反扭装置包括反扭装置上连接件14、调节螺母15、连接板16、空心管17、板簧片18、连接片19和反扭装置下连接件20。反扭装置上连接件14与空心管17通过螺钉连接在一起，板簧片18上方通过带孔圆柱销与连接板16连接在一起，板簧片18下方通过螺栓与连接片19连接在一起。调节螺母15通过螺纹副与空心管17旋合在一起，在旋转调节螺母15时，调节螺母15挤压连接板16沿空心管17表面螺纹下移，即可实现调节反扭装置的开合以适应不同孔径下的钻进。反扭装置下连接件20通过螺钉与空心管17连接在一起。反扭装置下连接件20上部分为通孔，沿其轴向开有均布的螺纹孔，利用螺钉与空心管17连接，下部分为带有外螺纹的管状接头，通过螺纹副与热水循环系统中后壳体第二端盖21连接。
所述热水循环系统包括后壳体第二端盖21、吸水管路22、水泵连接件23、后壳体24、水泵25、旋转接头26、后壳体第一端盖27、热水器连接件37、热水器38和出水管路39。水泵连接件23为一中心开有圆孔的圆柱体，并在该圆柱体上端面开有均布的四个螺纹孔，通过螺钉将水泵连接件23与水泵25连接且固定在一起。水泵连接件23侧面开有六个螺纹孔，通过螺钉将水泵连接件23与后壳体24连接起来。此处将水泵连接件23与后壳体24设计为分离的两个零件主要是为了方便加工。热水器连接件37结构设计同水泵连接件23，吸水管路22两端分别连接水泵25的出水口和热水器38的进水口，水泵25、水泵连接件23和后壳体24三者通过一组螺钉连接在一起，热水器38、热水器连接件37和后壳体24三者通过一组螺钉连接在一起，出水管路39两端分别连接旋转接头26的入口和热水器38的出水口，旋转接头26的出口通过螺纹副与空心轴33连接在一起，后壳体第一端盖27通过自身螺纹与后壳体24旋合在一起。后壳体第一端盖27、前壳体端盖40和空心电机28三者通过螺钉紧密连接在一起，该处采用螺栓密封垫圈和密封胶进行密封。
热水循环系统中的水泵25用以将钻进系统周围的冰雪融水吸入其中，再将冰雪融水通过吸水管路22供入热水器38中加热，随后通过旋转接头26将水通入空心轴33中。
所述电机驱动舱包括空心电机28、前壳体29、温度传感器30、保险丝座31、电气滑环32、空心轴33、前壳体端盖40、内六角螺钉41、水密接插件42、上导线隔板43、第一绝缘六角铜柱44、下导线隔板45、动密封圈46和第二绝缘六角铜柱50。前壳体端盖40通过自身的螺纹与前壳体29旋合在一起，空心电机28通过平键与空心轴33相配合，上导线隔板43上插设有两个温度传感器30和一个水密接插件42，水密接插件42与钻头系统中加热棒47连接；上导线隔板43侧壁开有螺纹孔通过一组螺钉与前壳体29连接，保险丝座31通过螺钉与下导线隔板45侧壁开有的螺纹孔连接，下导线隔板45上方利用三个第一绝缘六角铜柱44与上导线隔板43连接，第一绝缘六角铜柱44带有螺纹的一端与下导线隔板45旋接，另外一端带有螺纹孔，适用适配的螺栓穿过第一绝缘六角铜柱44用以防止上导线隔板43和下导线隔板45之间发生短路。空心轴33上安装有电气滑环32，电气滑环32定子通过一个第二绝缘六角铜柱50与下导线隔板45连接，第二绝缘六角铜柱50用以防止上导线隔板43与电气滑环32之间发生短路。电气滑环32进线端与保险丝座31连接，电气滑环32转子与空心轴33紧密配合在一起，电气滑环32转子出线端与加热棒47连接，在空心轴33旋转时，电气滑环32转子随之旋转，电气滑环32定子固定不动，从而实现空心轴33旋转过程中的电力传输。
电机驱动舱中空心电机28为空心轴33提供旋转运动，温度传感器30用来监测钻头基体48表面的温度，水密接插件42用来给加热棒47供电，保险丝座31用来做保护组件，在加热棒47出现异常时熔断以保护电路。
钻头系统包括有O型密封圈34、喷嘴35、切削刃36、加热棒47和钻头基体48。本发明将机械切削技术中采用的切削刃36与热融钻进技术中的加热棒47加热技术整合在同一个钻头基体48。钻头基体48为一圆台，外表面有一螺旋切削刃36，内部有阶梯型的内孔，钻头基体48内部开有可插设加热棒47的孔，该孔的中心轴与圆台母线平行。切削刃36和钻头基体48的材质为铜质，切削刃36通过螺纹副旋合进入钻头基体48中，空心轴33将喷嘴35压紧，并且下端带有螺纹的空心轴33旋合进入钻头基体48空腔，空心轴33与钻头基体48之间安装有O型密封圈34，加热棒47插设到钻头基体48的底部位置处，钻头基体48与前壳体29之间安装有动密封圈46用以实现钻头基体48相对于前壳体29高速旋转过程中的动密封。
本发明的工作原理：
本发明可以实现多种钻进工艺，分别是机械切削钻进、热融钻进、热水喷射钻进和机械切削-热融复合钻进。
使用机械切削钻进工艺时，在地表利用调节螺母15调节好反扭装置中板簧片18的张开程度，然后将钻具下放至钻孔底部，利用铠装电缆经电缆终端对空心电机28进行供电使其产生回转动力。空心电机28通过空心轴33将回转动力传输至钻头基体48和切削刃36，带动其回转破冰，实现机械钻进；同时，反扭装置支撑在孔壁上，克服钻进过程中产生的扭矩，从而只使钻头基体48和切削刃36回转，其余部件均不发生回转。
使用热融钻进工艺时，铠装电缆经电缆终端对钻头基体48中的加热棒47供电。加热棒47产生的焦耳热传导至钻头基体48外表面和下部的切削刃36，即可融化与之接触的冰层，实现向下的钻进。热融钻进形成的钻孔往往略大于钻具直径。此时，反扭装置起到扶正器的作用，可降低钻具的倾斜程度。
使用热水喷射钻进工艺时，须首先利用热融钻进融化底部冰层产生融水，待钻孔内部的融水水位没过水泵25的吸水口后，再利用水泵25将钻进孔中的融水通过供水管路抽入热水器38中进行加热。加热后的融水通过空心轴33的中心通道从喷嘴35喷射而出，从而实现热水喷射钻进。
在机械切削-热融复合钻进工艺下，对空心电机28和加热棒47同时通入电流。在钻头基体48和切削刃36回转实现机械钻进的同时，利用加热棒47对钻头基体48加热，产生的热量将切削产生的冰屑融化，从而提高了钻进效率。

Claims (10)

1.机械切削-热融-热水喷射一体式多工艺冰层钻进系统，其特征在于，该钻进系统由电缆终端、反扭装置、热水循环系统、电机驱动舱和钻头系统构成；所述电缆终端上部与铠装电缆连接在一起，电缆终端下部通过电缆终端连接件(49)与反扭装置上部连接；所述反扭装置的下部与热水循环系统连接；所述热水循环系统下方通过内六角螺钉(41)与电机驱动舱连接在一起，电机驱动舱通过空心轴(33)下部的螺纹与钻头系统连接在一起；
其中，电缆终端包括橡胶套(1)、终端盖(3)、内管(4)、黄铜斜堆(5)、垫子(6)、堵头(7)、插座(9)、插销(10)、插头(11)和电缆接头(13)，橡胶套(1)穿过终端盖(3)并与终端盖(3)紧密贴合；黄铜斜堆(5)为中间具有通孔的圆台，黄铜斜堆(5)的小头端与橡胶套(1)紧密贴合，黄铜斜堆(5)侧壁与内管(4)紧密贴合；垫子(6)与黄铜斜堆(5)的大头端紧密贴合；堵头(7)安置在垫子(6)和插座(9)之间；插座(9)与进入电缆终端的铠装电缆的电线连接，插头(11)通过插销(10)与插座(9)连接在一起，同时插头(11)与电缆接头(13)连接导通，电缆接头(13)下方连接有线缆，且该线缆穿过反扭装置的空心管(17)通孔后向下延伸依次经过热水循环系统、电机驱动舱和钻头系统并在热水循环系统、电机驱动舱和钻头系统分别引出其所需的供电线缆与信号线，当插销(10)受力超过其承受范围时，插销(10)自动断裂以回收铠装电缆；
其中，反扭装置包括反扭装置上连接件(14)、调节螺母(15)、连接板(16)、空心管(17)、板簧片(18)、连接片(19)和反扭装置下连接件(20)，反扭装置上连接件(14)和反扭装置下连接件(20)分别设置在空心管(17)两端，三者同轴连接，空心管(17)具有外螺纹，调节螺母(15)通过螺纹副与空心管(17)旋合在一起，连接板(16)套设在空心管(17)外部，并位于调节螺母(15)下方，在调节螺母(15)的挤压下连接板(16)能够沿空心管(17)外表面螺纹下移；板簧片(18)上方通过带孔圆柱销与连接板(16)连接在一起，板簧片(18)下方通过螺栓与连接片(19)连接在一起；反扭装置下连接件(20)通过螺纹副与后壳体第二端盖(21)连接；
其中，热水循环系统包括后壳体(24)和设置在后壳体(24)内部的吸水管路(22)、水泵(25)、旋转接头(26)、热水器(38)和出水管路(39)，吸水管路(22)的两端分别连接水泵(25)的出水口和热水器(38)的进水口；出水管路(39)的两端分别连接旋转接头(26)的入口和热水器(38)的出水口；旋转接头(26)的出口通过螺纹副与电机驱动舱中的空心轴(33)连接在一起；后壳体(24)的两端分别连接有后壳体第二端盖(21)和后壳体第一端盖(27)，三者形成一个封闭的空间；经空心管(17)穿出的线缆传输至热水循环系统时分为两条支路，水泵(25)与线缆其中一条支路连接，线缆另一条支路在进入热水循环系统后继续通过后壳体(24)预留导线通孔向电机驱动舱传递；在该线缆传递到热水器(38)所在位置时，线缆引出与热水器(38)连接的支路，并通过该支路与热水器(38)连接；
其中，电机驱动舱包括空心电机(28)、前壳体(29)、温度传感器(30)、保险丝座(31)、电气滑环(32)、空心轴(33)、前壳体端盖(40)、水密接插件(42)、上导线隔板(43)、第一绝缘六角铜柱(44)、下导线隔板(45)和第二绝缘六角铜柱(50)，前壳体端盖(40)通过螺旋副与前壳体(29)旋合在一起，并且二者密封连接；空心电机(28)通过平键与空心轴(33)相配合，并且空心电机(28)与传递至电机驱动舱的线缆引出的支路相连接，此时线缆继续沿前壳体(29)预留导线通孔向下传递；在上导线隔板(43)上插设有温度传感器(30)和水密接插件(42)，水密接插件(42)的输入端与通过前壳体(29)侧壁进入的线缆连接，水密接插件(42)的输出端通过导线与钻头系统中加热棒(47)连接，温度传感器(30)的信号输出端与通过附着在线缆外部进入的信号线连接，温度传感器(30)的信号输入端与钻头基体(48)紧密接触用以测量钻头基体(48)的温度，上导线隔板(43)侧壁开有螺纹孔并通过一组螺钉与前壳体(29)连接；保险丝座(31)通过螺钉与下导线隔板(45)侧壁开有的螺纹孔连接，同时保险丝座(31)上端与铠装电缆电线相连接；下导线隔板(45)上方通过第一绝缘六角铜柱(44)与上导线隔板(43)连接；空心轴(33)上安装有电气滑环(32)；电气滑环(32)的定子通过第二绝缘六角铜柱(50)与下导线隔板(45)连接，电气滑环(32)的进线端与保险丝座(31)连接，电气滑环(32)的转子与空心轴(33)紧密配合在一起，电气滑环(32)转子出线端与钻头系统中的加热棒(47)连接；
其中，钻头系统包括喷嘴(35)、切削刃(36)、加热棒(47)和钻头基体(48)，钻头基体(48)为一圆台，外表面设有螺旋切削刃(36)，内部有阶梯型的内孔，钻头基体(48)内部开有用于插设加热棒(47)的孔并且该孔的中心轴与圆台母线平行；切削刃(36)通过螺纹副旋合进入钻头基体(48)中，空心轴(33)将喷嘴(35)压紧，并且下端带有螺纹的空心轴(33)旋合进入钻头基体(48)空腔，空心轴(33)与钻头基体(48)之间安装有O型密封圈(34)；加热棒(47)插设至钻头基体(48)的底部位置处，钻头基体(48)与前壳体(29)之间安装有动密封圈(46)。
2.根据权利要求1所述的机械切削-热融-热水喷射一体式多工艺冰层钻进系统，其特征在于：所述橡胶套(1)和终端盖(3)之间设置有垫圈(2)，并且垫圈(2)被二者压实。
3.根据权利要求1所述的机械切削-热融-热水喷射一体式多工艺冰层钻进系统，其特征在于：所述电缆终端还包括电缆终端护套(8)，电缆终端护套(8)上端插入终端盖(3)中，当铠装电缆的电线插设进入插座(9)中以后，利用铠装电缆拉力使电缆终端护套(8)与终端盖(3)紧密贴合。
4.根据权利要求1所述的机械切削-热融-热水喷射一体式多工艺冰层钻进系统，其特征在于：所述反扭装置上连接件(14)中间具有贯穿孔，贯穿孔上部分为螺纹孔，与电缆终端连接件(49)通过螺纹副连接在一起，贯穿孔的下部分为通孔，且通孔孔壁上开有沿直径方向的螺纹孔，通过螺钉与空心管(17)连接。
5.根据权利要求1所述的机械切削-热融-热水喷射一体式多工艺冰层钻进系统，其特征在于：所述电缆终端还包括连接管(12)，连接管(12)与位于其下方的反扭装置上连接件(14)同轴相连。
6.根据权利要求1所述的机械切削-热融-热水喷射一体式多工艺冰层钻进系统，其特征在于：所述水泵(25)通过水泵连接件(23)连接到后壳体(24)上；所述热水器(38)通过热水器连接件(37)连接到后壳体(24)上。
7.根据权利要求1所述的机械切削-热融-热水喷射一体式多工艺冰层钻进系统，其特征在于：所述后壳体第一端盖(27)通过螺纹副与后壳体(24)旋合在一起，后壳体第一端盖(27)、前壳体端盖(40)和空心电机(28)，三者通过螺钉紧密连接在一起，并采用螺栓密封垫圈和密封胶进行密封。
8.根据权利要求6所述的机械切削-热融-热水喷射一体式多工艺冰层钻进系统，其特征在于：所述水泵连接件(23)为一中心开有圆孔的圆柱体，并在该圆柱体上端面开有均布的螺纹孔，通过螺钉将水泵连接件(23)与水泵(25)连接且固定在一起，水泵连接件(23)侧面开有螺纹孔，通过螺钉将水泵连接件(23)与后壳体(24)连接起来。
9.根据权利要求6所述的机械切削-热融-热水喷射一体式多工艺冰层钻进系统，其特征在于：所述热水器连接件(37)为一中心开有圆孔的圆柱体，并在该圆柱体上端面开有均布的螺纹孔，通过螺钉将热水器连接件(37)与热水器(38)连接且固定在一起，热水器连接件(37)侧面开有螺纹孔，通过螺钉将热水器连接件(37)与后壳体(24)连接起来。
10.根据权利要求1所述的机械切削-热融-热水喷射一体式多工艺冰层钻进系统，其特征在于：所述第一绝缘六角铜柱(44)带有螺纹的一端与下导线隔板(45)旋接，另外一端带有螺纹孔，该螺纹孔适用适配的螺栓穿过第一绝缘六角铜柱(44)用以防止上导线隔板(43)和下导线隔板(45)之间发生短路。
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