[发明专利]具有破碎阻隔与排屑功能的钻探取心钻头

说明书

技术领域

本发明属于航空航天领域，涉及一种在航天空间环境下钻取月球表面土壤的钻具，特别是一种具有破碎阻隔与排屑功能的钻探取心钻头。

背景技术

航天航空是人类探索自然界的前沿工程，走向太空已成为科技强国必不可少的标志，探月工程是我国航天事业的一个中继阶段，踏出了我国对外星探索的第一步，此阶段的成果将为下一步外层空间探索提供宝贵经验，探月工程主要是通过遥测遥感和最终的登月来揭开月球环境的神秘面纱，登月后要针对月球展开一系列的科研项目，每个环节都非常重要，其中之一就是要获取月球表面物质标本，这就涉及到了月球表面钻探工具的研究开发。由于收月球真空环境影响，月壤导热率低以及钻进过程中无法使用切削液对钻具进行降温等因素，会导致钻进过程中钻头与月壤摩擦产生的热量无法散发，影响钻具破碎进尺效率和取心质量；并且月表土层结构复杂，月壤密度随深度变化无法确定，表层月壤中岩石分布随机，月壤颗粒相互交错机械强度大，都会导致钻进过程中切削具磨损严重、断裂或脱落、钻杆弯曲变形产生卡钻等现象；而且钻头内部还要加装取芯机构，所以必须对现有取心钻具结构进行重新设计，以满足其特殊要求。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种具有破碎阻隔与排屑功能的钻探取心钻头，满足月球特殊环境的要求，进行破碎、隔离与排屑，是采集工作可靠进行。

本发明所用的技术方案是一种具有破碎阻隔与排屑功能的钻探取心钻头，其特征在于包括钻头基体，钻头基体为空心圆筒状，上端设有钻杆连接部，下端径向内收形成隔离切割环，钻头基体内收形成的凸台面为斜面，在钻头基体内部其与隔离切割环间形成一取芯机构安置空间；钻头基体外表面连接有外螺旋，与隔离切割环外表面和斜面连接有周向均匀分布的切削具。

所述切削具下沿与隔离切割环下端沿平齐。

所述隔离切割环下端沿设有周向分布的环切齿，环切齿尖向下低于切削具。

所述环切齿穿过隔离切割环内表面伸到其内部。

所述外螺旋为一头，切削具中的一个均延伸到钻头基体外表面与该外螺旋起点连接。

所述外螺旋为两头，切削具为四个，其中不相邻的两个切削具延伸到钻头基体外表面与对应的外螺旋起点连接。

所述外螺旋头数与切削具数目相等，每个切削具均延伸到钻头基体外表面与对应的外螺旋起点连接。

所述斜面上相邻切削具间设有破碎凸起，破碎凸起处于钻头基体轴向外延展面的内部。

切削具最大点外径大于外螺旋外径。

本发明通过钻头基体下端内收在其内部形成取芯机构安置空间，用于安放取芯机构，在其下部形成的隔离切割环用于环切隔离内外月壤，钻头基体与隔离切割环间连接形成的凸台面为斜面，用于引导外部月壤沿外螺旋排出钻孔，有效减小摩擦发热，切削具附近空间大也有利于减少与月壤间的摩擦发热；本装置钻采时破碎、隔离、排屑效果好，这种结构也很好的解决了摩擦发热的问题，适用于月表钻探采样。

附图说明

图1为本发明实施例结构示意图。

图中标号名称：1钻头基体；2钻杆连接部；3隔离切割环；4斜面；5取芯机构安置空间；6外螺旋；7切削具；8环切齿。

具体实施方式

本发明实施例如图1所示，该具有破碎阻隔与排屑功能的钻探取心钻头设有空心圆筒状的钻头基体1，其上端设有钻杆连接部2，用于与钻杆连接，下端径向内收形成隔离切割环3，钻头基体1内收形成的凸台面为斜面4，在钻头基体1内部其与隔离切割环3间形成一取芯机构安置空间5，用于安置管状取芯机构；钻头基体1外表面连接有外螺旋6，与隔离切割环3外表面和斜面4连接有周向均匀分布的切削具7，外螺旋6与切削具7连接，切削具7下沿与隔离切割环3下端沿平齐；隔离切割环3下端沿设有周向分布的环切齿8；使用时钻杆与钻头基体1内对应取芯机构安置空间5安装有取芯封装机构，取芯封装机构与隔离切割环3上部无缝配合在一起，防止月壤碎屑进入其间，下钻时钻杆与钻头基体1回转，由环切齿8和隔离切割环3对月壤进行环切分离，隔离切割环3外部月壤在切削具7作用下破碎，沿隔离切割环外面、斜面和切削具7围成的导向槽进入外螺旋6排除钻孔，可有效减小摩擦发热；随着钻头下行隔离切割环3内的月壤进入取芯封装机构；本装置切削具附近空间大也有利于减少与月壤间的摩擦发热，再有本钻头表面均经硬化光滑处理，也大大的减少了摩擦发热；钻采时破碎、隔离、排屑效果好，这种结构还能一定程度的解决了摩擦发热的问题，适用于月表钻探采样。

本发明实施时可将环切齿8穿过隔离切割环3内表面伸到其内部，使进入隔离切割环3内的月壤直径小于隔离切割环3内径，有利于减小摩擦；还可以在斜面4上相邻切削具7间设置破碎凸起，回转给进中对外部排除钻孔的碎片进一步破碎，避免卡钻使排屑更顺畅。