[发明专利]液压驱动水下钻机钻头结构

说明书

本发明公开了一种液压驱动水下钻机钻头结构，包括同轴设置的岩心管、直通接头、卡簧和钻头，所述钻头为由钻头钢体和金刚石胎体经热压成型的一体式结构，所述卡簧为与倒圆锥面锥度一致的倒圆锥弹性管状结构，侧壁设有轴向开口，其安装在钻头钢体内，所述直通接头前端设有向内的环状凸台。本发明的钻头结构，钻头和卡簧的结构设计巧妙，简化了传统取芯中要用到卡簧、卡簧座、短接、扩孔器等诸多工具，在钻进过程中，能够有效减缓卡簧和卡簧座的磨损，延长使用寿命，防止岩芯表面损坏，在取芯过程中，卡簧座同时将整个卡簧向内挤压，使得卡簧紧紧卡住岩芯，有效防止卡簧随卡簧座一起向上运动，使钻、取岩芯一次操作即可完成。

技术领域

本发明涉及海洋勘探机械设备，具体涉及一种用于获取造礁珊瑚岩芯的液压驱动水下钻机钻头结构。

背景技术

造礁珊瑚又名造礁石珊瑚，主要分布于温暖、透明度高、贫营养的热带浅水海域。造礁珊瑚对环境变化非常敏感，其钙质骨骼中的同位素和元素组成，可用来重建高分辨率的海水温度、盐度、pH值、降雨量等信息，成为研究热带海洋气候变化，特别是当今最热门的全球变化、海洋酸化以及人类活动对气候环境影响最直接的载体。因此，造礁珊瑚岩芯样本的获取在海洋科学的研究与开发中具有至关重要的作用。

国内在海底勘探装备领域的研究起步较晚，近年来开始重视这方面的研究，目前，用于获取造礁珊瑚岩芯样本的液压驱动水下钻机，其自动化程度普遍不高，需要人工辅助工作，依赖性较强，钻机作业效率较低。目前，对于钻进结束后的岩芯取出，大部分都是采用绳索取芯方式，取芯过程较为复杂，取样过程要三次升降操作才能获取一回次的岩芯样，耗时耗力。而现有的卡簧取芯方式，在钻进过程中，卡簧与岩芯或岩芯管之间产生相互转动，卡簧容易磨损失效，同时，钻头在提升过程中，卡簧不能紧紧卡住岩芯，而随着钻头一起提升，导致无法卡断岩芯。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、卡断效果好的液压驱动水下钻机钻头结构，为科研人员提供高质量的造礁珊瑚岩芯样本，降低使用成本。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种液压驱动水下钻机钻头结构，包括同轴设置的岩心管、直通接头、卡簧和钻头，以钻头钻进方向为前，所述岩心管前端和直通接头后端螺纹连接，所述钻头为由后端的钻头钢体和前端的金刚石胎体经热压成型的一体式结构，所述钻头钢体后端内壁和直通接头前端螺纹连接，前端内壁设有倒圆锥面，所述倒圆锥面的最小内径大于金刚石胎体内径，最大内径为钻头钢体内壁孔径，所述卡簧为与倒圆锥面锥度一致的倒圆锥弹性管状结构，侧壁设有轴向开口，其安装在钻头钢体内，所述卡簧在挤压状态下的最小外径大于第一倒圆锥面的最小内径，且在胀开状态下的最大外径小于钻头钢体内壁孔径，所述卡簧内壁为带齿圆锥面，且在挤压状态下的最小内径略小于金刚石胎体内径，所述直通接头前端设有向内的环状凸台，所述环状凸台内径大于金刚石胎体内径且小于卡簧在挤压状态下的最大外径。

优选的，为便于岩芯卡入卡簧中，所述卡簧前端还设有内导锥。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

钻头和卡簧的结构设计巧妙，一体式结构的钻头设计，简化了传统取芯中要用到卡簧、卡簧座、短接、扩孔器等诸多工具，在钻进过程中，卡簧和钻头钢体接触部位很少，产生的摩擦小，有效减缓卡簧和钻头钢体的磨损，延长使用寿命，同时卡簧和岩芯之间只产生滑动，不会破坏岩芯的表面，保证岩芯形状规整。钻头钢体和卡簧具有锥度一致的倒圆锥面，在钻进结束提升钻具时，钻头钢体与岩芯同时作用将整个卡簧向钻头钢体底部挤压，使得卡簧紧紧卡住岩芯，从而可以方便地钻取和卡断岩芯，使钻、取岩芯一次操作即可完成。

附图说明

图1为本发明的钻头结构示意图；

附图标记说明：1-岩芯管，2-直通接头，3-卡簧，4-钻头，5-钻头钢体，6-金刚石胎体，7-倒圆锥面，8-环状凸台，9-轴向开口，10-内导锥。

具体实施方式