[发明专利]自给进热融与机械联合冰层钻进系统

权利要求书

1.自给进热融与机械联合冰层钻进系统，其特征在于，该钻进系统由上热融-机械钻进组件、升降储缆组件、孔壁上支撑组件、上给进组件、下给进组件、孔壁下支撑组件及下热融-机械钻进组件组成，

其中上热融-机械钻进组件包括线缆(1)、第一内钻头(2)、第一外钻头(3)、第一隔热套(4)、第一循环泵(5)、第一循环水管(6)、第一外钻头接头(7)、第一传扭轴(8)、第一回转电机(9)及第一限位固定螺母(10)，所述线缆(1)为由强电线和弱电线构成的铠装电缆，且强电线和弱电线间相互屏蔽；所述第一内钻头(2)由钻头体及设置在钻头体上的加热线圈、水流循环通道、导流槽和多个尖齿构成，钻头体的外形为圆锥形；所述第一外钻头(3)的外部形状与第一内钻头(2)的外部形状一致，第一外钻头(3)设置在第一内钻头(2)外部，二者构成第一钻头，第一外钻头(3)由钻头体及设置在钻头体上的加热线圈、导流槽、水道和多个尖齿构成，钻头体的外形为圆锥形，第一外钻头(3)的接口与第一外钻头接头(7)固定连接；所述第一循环泵(5)设置在第一外钻头接头(7)的空腔内，第一循环泵(5)通过第一循环水管(6)分别与第一内钻头(2)和第一外钻头(3)连接；所述第一外钻头接头(7)的一头与第一外钻头(3)固定连接，另一头与第一回转电机(9)固定连接，同时第一外钻头接头(7)内部具有用于安置第一循环泵(5)和第一循环水管(6)的空腔；所述第一传扭轴(8)上设置有与第一回转电机(9)滑动配合的滑键，同时第一传扭轴(8)与第一内钻头(2)固定连接；所述第一限位固定螺母(10)用于将第一传扭轴(8)固定在第一回转电机(9)的转子上；

其中升降储缆组件包括导缆随动件(11)、导缆随动内轴承(12)、导缆随动外轴承(13)、升降储缆仓(14)、升降丝杠电机(15)、升降储缆从动齿轮(16)、升降储缆主动齿轮(17)、升降储缆电机(18)、升降储缆导缆支撑(19)、缆线导轮(20)、升降丝杠电机仓(21)及分隔接头(22)，所述导缆随动件(11)上开设有两个供线缆(1)穿过的线缆孔，导缆随动件(11)的内径面与导缆随动内轴承(12)的外圈过盈配合，导缆随动件(11)的外径面与导缆随动外轴承(13)的内圈过盈配合；所述导缆随动内轴承(12)的内圈与导缆随动件(11)过盈配合，导缆随动内轴承(12)的外圈与升降储缆仓(14)过盈配合；所述导缆随动外轴承(13)的内圈与升降丝杠电机(15)的丝杠端部外径过盈配合，导缆随动外轴承(13)的外圈与导缆随动件(11)过盈配合；所述升降储缆仓(14)用于储存线缆(1)，升降储缆仓(14)的内壁上设置有与升降储缆从动齿轮(16)啮合配合的内齿；所述升降丝杠电机(15)的定子外壳固定在升降丝杠电机仓(21)上，升降丝杠电机(15)的丝杠端部与导缆随动件(11)过盈配合固定；所述升降储缆从动齿轮(16)与升降储缆主动齿轮(17)啮合连接；所述升降储缆主动齿轮(17)固定在升降储缆电机(18)的转子轴上；所述升降储缆电机(18)的定子外壳固定于升降储缆导缆支撑(19)上；所述升降储缆导缆支撑(19)为中空的圆柱形结构，升降储缆导缆支撑(19)上设置有两个缆线导轮轴，升降储缆导缆支撑(19)的内径与升降丝杠电机(15)的丝杠螺丝配合，升降储缆导缆支撑(19)的外径与升降储缆仓(14)的内壁间隙配合；所述缆线导轮(20)与设置在升降储缆导缆支撑(19)上的缆线导轮轴滑动配合，缆线导轮(20)数量为两个，且两个缆线导轮(20)分别与两个缆线导轮轴一一对应；两个缆线导轮(20)的外圆弧形形成供线缆(1)穿过的圆形空间；所述升降丝杠电机仓(21)用于固定升降丝杠电机(15)的定子壳体；所述分隔接头(22)用于连接升降丝杠电机仓(21)和孔壁上支撑增扭支撑(25)；

其中孔壁上支撑组件包括孔壁上支撑增扭防滑块(23)、孔壁上支撑增扭防滑伸缩件(24)、孔壁上支撑增扭支撑(25)、孔壁上支撑传压杆(26)、第二限位固定螺母(27)、孔壁上支撑驱动电机(28)、孔壁上支撑传扭轴(29)及孔壁上支撑接头(30)，所述孔壁上支撑增扭防滑块(23)与孔壁上支撑增扭支撑(25)沿径向光滑连接，孔壁上支撑增扭防滑块(23)的一面为凸圆弧面，孔壁上支撑增扭防滑块(23)的另一面为弧斜面，并在弧斜面上设置有燕尾键槽，弧斜面的倾斜角为锐角，燕尾键槽与设置在孔壁上支撑增扭防滑伸缩件(24)上的滑键滑动连接；所述孔壁上支撑增扭防滑伸缩件(24)上设置的锥形圆弧斜面，该锥形圆弧斜面与孔壁上支撑增扭防滑块(23)的弧斜面滑动接触，孔壁上支撑增扭防滑伸缩件(24)的接头与孔壁上支撑传压杆(26)固定连接，孔壁上支撑增扭防滑伸缩件(24)用于将来自于孔壁上支撑传压杆(26)的轴向力转化为对孔壁上支撑增扭防滑块(23)的径向力；所述孔壁上支撑增扭支撑(25)用于为孔壁上支撑增扭防滑块(23)提供径向移动通道，并限制孔壁上支撑增扭防滑块(23)的非径向移动；所述孔壁上支撑传压杆(26)与孔壁上支撑传扭轴(29)螺纹连接，同时孔壁上支撑传压杆(26)的一端与孔壁上支撑增扭防滑伸缩件(24)固定连接；所述第二限位固定螺母(27)用于将孔壁上支撑传扭轴(29)固定在孔壁上支撑驱动电机(28)的转子上；所述孔壁上支撑驱动电机(28)的定子两端分别与孔壁上支撑增扭支撑(25)和孔壁上支撑接头(30)固定连接；所述孔壁上支撑接头(30)用于连接孔壁上支撑驱动电机(28)和上给进伸缩导向套(31)；

其中上给进组件包括上给进伸缩导向套(31)、上给进伸缩传压杆(32)、上给进伸缩传扭轴(33)、第三限位固定螺母(34)、上给进电机(35)及上给进伸缩接头(36)，所述上给进伸缩导向套(31)的一端与孔壁上支撑接头(30)固定连接，另一端分别与上给进电机(35)的外壁和上给进伸缩接头(36)外壁为插入式滑动配合；所述上给进伸缩传压杆(32)与上给进伸缩传扭轴(33)螺纹连接，同时上给进伸缩传压杆(32)的一端与上给进伸缩导向套(31)的顶部固定连接；所述上给进电机(35)的定子一端与上给进伸缩导向套(31)插入式滑动配合，上给进电机(35)的定子另一端和上给进伸缩接头(36)固定连接；所述上给进伸缩接头(36)的一端与上给进电机(35)固定连接，上给进伸缩接头(36)的另一端与下给进伸缩导向套(37)固定连接；

其中下给进组件包括下给进伸缩导向套(37)、下给进伸缩传压杆(38)、下给进伸缩传扭轴(39)、第四限位固定螺母一(40)、下给进电机(41)及下给进伸缩接头(42)，所述下给进伸缩导向套(37)的一端与上给进伸缩接头(36)固定连接，另一端分别与下给进电机(41)的外壁和下给进伸缩接头(42)的外壁为插入式滑动配合；所述下给进伸缩传压杆(38)与下给进伸缩传扭轴(39)螺纹连接，同时下给进伸缩传压杆(38)的一端与下给进伸缩导向套(37)的顶部固定连接；所述下给进电机(41)的定子一端与下给进伸缩导向套(37)插入式滑动配合，下给进电机(41)的定子另一端与下给进伸缩接头(42)固定连接；所述下给进伸缩接头(42)的一端与下给进电机(41)固定连接，另一端与孔壁下支撑增扭防滑块(43)固定连接；

其中孔壁下支撑组件包括孔壁下支撑增扭防滑块(43)、孔壁下支撑增扭防滑伸缩件(44)、孔壁下支撑增扭支撑(45)、孔壁下支撑传压杆(46)、第四限位固定螺母二(47)、孔壁下支撑驱动电机(48)、孔壁下支撑传扭轴(49)及孔壁下支撑接头(50)，所述孔壁下支撑增扭防滑块(43)与孔壁下支撑增扭支撑(45)沿径向光滑连接，孔壁下支撑增扭防滑块(43)的一面为凸圆弧面，孔壁下支撑增扭防滑块(43)的另一面为弧斜面，并在弧斜面上设置有燕尾键槽，弧斜面的倾斜角为锐角，燕尾键槽与设置在孔壁下支撑增扭防滑伸缩件(44)上的滑键滑动连接；所述孔壁下支撑增扭防滑伸缩件(44)上设置有锥形圆弧斜面，该锥形圆弧斜面与孔壁下支撑增扭防滑块(43)的弧斜面滑动接触，孔壁下支撑增扭防滑伸缩件(44)的接头与孔壁下支撑传压杆(46)固定连接，孔壁下支撑增扭防滑伸缩件(44)用于将来自于孔壁下支撑传压杆(46)的轴向力转化为对孔壁下支撑增扭防滑块(43)的径向力；所述孔壁下支撑增扭支撑(45)用于为孔壁下支撑增扭防滑块(43)提供径向移动通道，并限制孔壁下支撑增扭防滑块(43)的非径向移动；所述孔壁下支撑传压杆(46)与孔壁下支撑传扭轴(49)螺纹连接，同时孔壁下支撑传压杆(46)与孔壁下支撑增扭防滑伸缩件(44)固定连接；所述第四限位固定螺母二(47)用来将孔壁下支撑传扭轴(49)固定在孔壁下支撑驱动电机(48)的转子上；所述孔壁下支撑驱动电机(48)的定子两端分别与孔壁下支撑增扭支撑(45)和孔壁下支撑接头(50)固定连接；所述孔壁下支撑接头(50)用于固定连接孔壁下支撑驱动电机(48)和第二回转电机(52)；

其中下热融-机械钻进组件包括第五限位固定螺母(51)、第二回转电机(52)、第二传扭轴(53)、第二外钻头接头(54)、第二循环泵(55)、第二循环水管(56)、第二外钻头(58)、第二内钻头(59)及真空取水容器(60)，所述第五限位固定螺母(51)用于将第二传扭轴(53)固定在第二回转电机(52)上；所述第二传扭轴(53)上设置有与第二回转电机(52)滑动配合的滑键，同时第二传扭轴(53)的一头与第二内钻头(59)固定连接；所述第二外钻头接头(54)内部具有用于安置第二循环泵(55)、第二循环水管(56)和真空取水容器(60)的空腔，第二外钻头接头(54)的一端与第二外钻头(58)固定连接，另一头与第二回转电机(52)固定连接；所述第二循环泵(55)设置在第二外钻头接头(54)的空腔内，第二循环泵(55)通过第二循环水管(56)分别与第二外钻头(58)和第二内钻头(59)连通；所述第二外钻头(58)的外部形状与第二内钻头(59)的外部形状一致，第二外钻头(58)设置在第二内钻头(59)外部，二者构成第二钻头，第二外钻头(58)包括钻头体及设置在钻头体上的加热线圈、导流槽、水道和多个尖齿，其中钻头体的外形为圆锥形，第二外钻头(58)的接口与第二外钻头接头(54)固定连接；所述第二内钻头(59)包括钻头体及设置在钻头体上的加热线圈、水流循环通道、导流槽和多个尖齿，第二内钻头(59)的接口与第二传扭轴(53)的一头固定连接；当整套系统钻穿冰层(61)，进入冰下湖后，所述真空取水容器(60)用于获取湖水，并随钻进系统返回至冰面。