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[发明专利]一种水压触发式冰层底部多点热水取芯钻具-CN201810248061.8有效
发明人：范晓鹏;王婷;达拉拉伊;杨阳;张楠;曹品鲁;王如生;刘安 -专利权人：吉林大学
申请日： 2018-03-24 - 公布日： 2023-09-19 - 主分类号： E21B25/00 文献下载
摘要：一种水压触发式冰层底部多点热水取芯钻具，包括热水管、钻具进水管、进水管扶正块、挡水帽、上外管、活塞缸体、密封圈、活塞、活塞杆、活塞杆扶正块、滑动支座、导正杆、弹簧、固定支座、钻头、卡断器销轴、卡断器、卡簧、卡簧固定螺钉、钻头连接螺钉、软管、转动销轴、支杆、冰芯管、顶杆、下外管及螺钉。本发明采用压力触发方式，使钻具到达孔底后，携带的三个冰芯管张开，并完成钻进采样，并可多次下放钻具进行多点采样，使得同一个钻孔的孔底采样量大大增加。本发明工作可靠，操作方便，与热水钻系统配合使用，在不增加地表设备情况下完成孔底多点多次采样，大大降低了施工成本，且整套钻具易损件少，使用寿命长。
一种水压触发冰层底部多点热水取芯钻具

[发明专利]一种可对冰孔内岩石碎屑进行随钻收集的热融钻进装置-CN202310382028.5在审
发明人：范晓鹏;宫达;张楠;王婷;洪嘉琳;王如生;李晨熠;邓志鹏;王宇 -专利权人：吉林大学
申请日： 2023-04-11 - 公布日： 2023-06-23 - 主分类号： G01N1/08 文献下载
摘要：本发明提出了一种可对冰孔内岩石碎屑进行随钻收集的热融钻进装置，属于极地冰盖钻探技术领域，包括外管、钻头体、防水电机、驱动螺杆、推杆、第一限位开关、第二限位开关、上盖、钻头体、隔热衬管、芯管、热水管、电热钻头和接头；芯管上移至上限位置时，电热钻头的斜面刚好全部进入隔热衬管内，并封堵隔热衬管内部通道；芯管下移至下限位置时，电热钻头的斜面刚好全部露出隔热衬管外，使隔热衬管内部通道打开。采用冰芯为岩石碎屑提供推力，使其进入芯管，并在电热钻头斜面作用下落入钻进装置内部，结构简单，且能够对冰芯内包裹的岩石碎屑进行收集，岩石碎屑收集效率高。
一种冰孔内岩石碎屑进行收集钻进装置

[发明专利]热水驱动自旋转冰层取芯钻进方法及装置-CN201710300548.1有效
发明人：范晓鹏;达拉拉伊;曹品鲁;张楠;王如生;王婷;刘刚;刘安 -专利权人：吉林大学
申请日： 2017-04-29 - 公布日： 2023-05-16 - 主分类号： E21B4/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种热水驱动自旋转冰层取芯钻进方法及装置，该方法是采用热水作为动力介质驱动孔底钻具回转进而完成取芯钻进，利用旋流喷射器原理，通过在钻头体内部设计引流通道，引导热水从钻头侧壁喷出，热水反作用力将驱动钻头进行回转，从而切削冰层完成钻进。装置包括热水管、电缆、电缆终端、触底检测机构、分水接头、上扶正器、电气舱、下扶正器、过渡管及下部双管钻具和自旋转钻头。本发明将旋流喷射器原理应用于孔底碎岩，可实现极地冰层快速取芯钻探；本发明采用热‑机械混合方式进行取样钻进，热水既为孔底钻具提供孔底动力，同时也将钻进产生的冰屑带离孔底并融化，提高了孔底动力钻具的寿命和钻进效率。
热水驱动旋转冰层钻进方法装置

[发明专利]基于热水钻孔的冰架底部冰层热熔取芯方法及取芯装置-CN201810248066.0有效
发明人：范晓鹏;达拉拉伊;孙友宏;曹品鲁;王如生;张楠;王婷;李枭;李亚洲 -专利权人：吉林大学
申请日： 2018-03-24 - 公布日： 2023-04-18 - 主分类号： E21B25/00 文献下载
摘要：一种基于热水钻孔的冰架底部冰层热熔取芯方法及取芯装置，取芯方法是基于已有热水钻孔进行设计，首先采用热水钻成孔，然后将钻具下入孔内，到达冰架底部后采用电驱动方式使取芯钻具张开，并通过热熔钻头自下而上完成热熔钻进和采样，通过电机可以控制取芯装置张开直径大小，从而实现在距离钻孔不同距离冰层取样钻进。取芯装置的结构是能收缩和张开。本发明能很好的完成冰架或冰层底部冰层取芯钻进，结构简单，采样量大。
基于热水钻孔底部冰层热熔取芯方法装置

[发明专利]极地积雪层快速钻进用空气旋喷钻头-CN201710300712.9有效
发明人：范晓鹏;达拉拉伊;张楠;曹品鲁;王如生;王婷;李星辰;李亚洲 -专利权人：吉林大学
申请日： 2017-04-29 - 公布日： 2023-04-07 - 主分类号： E21B10/43 文献下载
摘要：本发明公开了一种极地积雪层快速钻进用空气旋喷钻头，其变径接头上部与高压空气管路连接，变径接头下部与座体连接。旋转轴上部通过两套轴承与座体配合，两套轴承之间安装有轴承挡环对轴承进行限位。钻头体底部径向均布三个刀头，刀头通过螺钉固定在钻头体上，刀头外径略大于钻头直径，保证钻具可顺利向下钻进。钻头体内部设计有斜向上的旋喷通道和垂直向下的底喷通道，高压气体经由高压空气管路、旋转轴中心孔到达钻头体内部，并分别由旋喷通道和底喷通道喷出钻头外，由旋喷通道喷出的高压空气驱动钻头体进行回转，由底喷通道喷出的气体将钻进产生的冰屑带离孔底，并由钻头与孔壁环状间隙上返至地表。
极地积雪快速钻进气旋钻头

[发明专利]一种冰芯或岩心偏心卡断过程模拟装置及方法-CN202211720938.1在审
发明人： 王如生;崔志豪;吕欣雨;范晓鹏;宫达;洪嘉琳;张楠;王婷;杨阳 -专利权人：吉林大学
申请日： 2022-12-30 - 公布日： 2023-03-31 - 主分类号： G01N1/08 文献下载
摘要：本发明公开了一种冰芯或岩心偏心卡断过程模拟装置及方法，模拟装置包括有操作台、支架、电机和控制系统，其中支架和控制系统均装配在操作台上，电机设在支架的底座上，电机的输出轴连接有丝杠，丝杠的顶端枢接在支架顶端横板下方的端盖上，电机能够驱使丝杠转动，其方法为：步骤一、模拟装置组装；步骤二、使卡断器角度发生改变；步骤三、锁紧调节螺母；步骤四、使卡断器靠近冰芯或岩心；步骤五、传输给可编程逻辑控制器PLC；步骤六、卡断器继续匀速下降；步骤七、卡断力数据曲线在卡断力显示器上显示；步骤八、得出冰芯或岩心质量。有益效果：能够为极地冰层和冰下基岩层反循环连续取心钻具设计以及现场冰芯或岩心自动等长卡断提供依据。
一种岩心偏心过程模拟装置方法

[发明专利]极地冰层热水取芯钻进方法及装置-CN201710300737.9有效
发明人：杨阳;范晓鹏;达拉拉伊;曹品鲁;张楠;王如生;刘安;李枭 -专利权人：吉林大学
申请日： 2017-04-29 - 公布日： 2023-03-31 - 主分类号： E21B7/15 文献下载
摘要：本发明公开了一种极地冰层热水取芯钻进方法及装置，装置包括热水管、电缆、电缆终端、触底检测机构、分水接头、上反扭装置、电气舱、下反扭装置、螺杆马达及下部双管钻具和钻头。方法是采用热水作为动力介质驱动孔底钻具回转进而完成取芯钻进，热水采用管路输送至孔底钻具，同时采用电缆为钻具内传感器及通讯模块进行供电，并实现地表对孔内钻进参数的监测；冰层切削钻头通过回转切削向下钻进，避免了热水钻全孔钻进对冰芯质量的影响，同时切削产生的冰屑被热水带离孔底，并在向上运输过程中融化；在钻具上方设计反扭装置，防止上部钻具在钻头切削冰层时发生转动，同时反扭装置支撑在孔壁上，有利于保证钻具在较小倾角下稳定钻进。
极地冰层热水钻进方法装置

[发明专利]极地冰下基岩热水取芯钻进方法及装置-CN201710300564.0有效
发明人：杨阳;达拉拉伊;范晓鹏;曹品鲁;张楠;王如生;宫达;刘刚;刘安;李枭 -专利权人：吉林大学
申请日： 2017-04-29 - 公布日： 2023-03-21 - 主分类号： E21B7/15 文献下载
摘要：本发明公开了一种极地冰下基岩热水取芯钻进方法及装置，装置包括热水管、电缆、电缆终端、触底检测机构、分水接头、反扭装置、电气舱、岩屑管、螺杆马达及下部双管钻具和钻头；方法是采用热水作为动力介质驱动孔底钻具回转进而完成基岩取芯钻进，热水采用管路输送至孔底钻具，同时采用电缆为钻具内传感器及通讯模块进行供电，并实现地表对孔内钻进参数的监测；岩石钻进钻头通过回转磨削向下钻进，同时钻进产生的岩屑被热水带离孔底，并沿钻具与孔壁环状间隙上返；本发明很好地解决了极地冰下基岩快速取芯钻探技术难题，通过与热水钻相结合，可快速钻穿冰盖到达冰下基岩界面，并更换基岩热水取芯钻具完成岩心取样钻进。
极地基岩热水钻进方法装置

[发明专利]一种可对极地冰层离子成分随钻测量的热融钻具-CN202210755126.4有效
发明人：范晓鹏;李晨熠;王秋雯;帕维尔达拉拉伊;张楠;宫达;王如生;洪嘉琳;魏贤哲;王宇 -专利权人：吉林大学
申请日： 2022-06-30 - 公布日： 2023-03-21 - 主分类号： E21B7/00 文献下载
摘要：一种可对极地冰层离子成分随钻测量的热融钻具，属于极地冰层钻探领域，主要包括上钻头、环形钻头、下钻头、离子色谱仪和测控单元，测控单元用于向离子色谱仪供电，并向离子色谱仪发送指令信息以控制其工作，还用于向上钻头、环形钻头和下钻头中的加热棒供电，本发明的钻具可在不停钻的情况下连续对冰层融水进行离子成分随钻测量，数据获取便捷，并减少了冰芯样品存储、转运环节，节省了人力物力成本。采用内锥形的下钻头可使孔底融水优先进入离子色谱分析仪，保证数据获取的真实性。采用环形钻头和下钻头两个钻头向下钻进，环形钻头主要形成台阶钻孔，实现钻具的悬吊，大大提高了钻具的垂直钻进性能，保证可有效获取冰盖垂直剖面的离子含量数据。
一种极地冰层离子成分测量热融钻具

[发明专利]一种可长期布放的浅层冰封湖原位采样和观测装置-CN202210643797.1有效
发明人：范晓鹏;李晨熠;王秋雯;宫达;张楠;王如生;洪嘉琳 -专利权人：吉林大学
申请日： 2022-06-09 - 公布日： 2023-02-28 - 主分类号： E21B7/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种可长期布放的浅层冰封湖原位采样和观测装置，属于冰封湖环境勘探领域，所述装置包括地表供电与控制系统、水泵、三通阀、导正架和运载钻具，所述水泵通过管路与运载钻具上的第一管接头相连，并在管路上连接有三通阀；所述地表供电与控制系统通过线缆与运载钻具上的第一水密接头相连；所述导正架的内孔直径与运载钻具的外径相匹配；与现有技术相比，本发明提供的一种可长期布放的浅层冰封湖原位采样和观测装置可在一次钻孔的情况下构建长期的湖水采样通道，并可对不同深度的湖水进行采样，大大提高了湖水采样效率，降低了人力物力成本。
一种长期冰封原位采样观测装置

[发明专利]一种孔用耐压柱状直线振动器-CN202010742182.5有效
发明人：宫达;范晓鹏;李冰;李亚洲;帕维尔达拉拉伊;刘安;刘昀忱;杨阳;王婷;王如生 -专利权人：吉林大学
申请日： 2020-07-29 - 公布日： 2022-12-27 - 主分类号： H02K7/065 文献下载
摘要：本发明公开了一种孔用耐压柱状直线振动器，包括有压力舱体、电机和振动装置，其中电机和振动装置设在压力舱体内，电机与振动装置相连接并驱使振动装置进行振动。压力舱体的顶盖上端面上装配有上法兰，压力舱体的顶盖上螺接有水密接头，水密接头内通过的电缆与电机相连接并为电机提供电力，压力舱体的上端与顶盖底面之间设置有第一径向密封圈进行压力舱体上端的密封，压力舱体的底面装配有下法兰，压力舱体的底端与压力舱体的底盖上端面之间设置有第二径向密封圈进行压力舱体下端的密封。有益效果：性能稳定，不易损坏。本发明能够通过调节转速、配重块来改变振动器的振动频率及激振力，操作方便。可搭载于各种钻具或取样器之上。
一种耐压柱状直线振动器

[发明专利]一种大埋深极地冰下湖快速清洁取样探测装置与方法-CN202211244081.0在审
发明人：范晓鹏;孙友宏;帕维尔达拉拉伊;宫达;王婷;张楠;王如生;洪嘉琳;陈艳吉;刘昀忱;杨阳;韩博 -专利权人：吉林大学
申请日： 2022-10-12 - 公布日： 2022-12-23 - 主分类号： E21B7/00 文献下载
摘要：本发明提出了一种大埋深极地冰下湖快速清洁取样探测装置与方法，属于属于极地钻探领域，装置包括热水钻进系统、铠装电缆滑轮、铠装电缆、铠装电缆绞车和冰下湖取样探测器，冰下湖取样探测器包括中继舱和热融探测器，中继舱内设置有线缆卷筒装置用于控制柔性电缆的自动收放，柔性电缆与热融探测器连接；方法采用清洁热水钻技术完成冰下湖上方冰盖的快速钻探，为后续下方热融探测器提供可用的钻孔通道，在热融探测器钻入冰下湖前和从冰下湖提出后，均采用孔内制冷方式使钻孔孔内融水冻结，从而有效的隔离了热水钻孔和冰下湖水，避免了热水钻孔内热水对冰下湖水的污染，尽可能地降低了向冰下湖内引入污染源的可能性。
一种大埋深极地冰下湖快速清洁取样探测装置方法

[发明专利]冰层机械取芯钻进过程模拟装置及方法-CN202210112743.2有效
发明人： 王如生;吕欣雨;宫达;王晓峰;范晓鹏;张楠;洪嘉琳;陈艳吉;刘昀忱 -专利权人：吉林大学
申请日： 2022-01-29 - 公布日： 2022-11-01 - 主分类号： E21B25/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种冰层机械取芯钻进过程模拟装置及方法，模拟装置包括有架体、移动架、电机和钻头，其中移动架通过滑套连接在架体的两个滑杆上，移动架能够沿滑杆进行上下滑动，移动架上放置有冰样，钻头对应移动架上的冰样进行设置，其方法为：步骤一：将切削具安装在钻头上；步骤二：使移动架沿滑杆进行自由下滑；步骤三：使钻压从零逐次增加；步骤四：进行冰层取芯切削钻进；步骤五：完全释放移动架；步骤六：记录下遮光板经过两个光电门计时器的时间段；步骤七：将取芯钻进获得的冰芯从钻杆中取出；步骤八：得到不同工况下产生的冰屑粒度。有益效果：得出不同工况下最优的钻进参数组合，能够为极地冰层取芯钻具设计以及现场钻进提供依据。
冰层机械钻进过程模拟装置方法

[发明专利]一种基于液态金属的极地粒雪层垂钻热融钻头-CN202111530109.2有效
发明人：范晓鹏;李晨熠;宫达;张楠;王如生;武威 -专利权人：吉林大学
申请日： 2021-12-15 - 公布日： 2022-08-09 - 主分类号： E21B7/00 文献下载
摘要：本发明提出了一种基于液态金属的极地粒雪层垂钻热融钻头，属于钻探机具领域，包括供电电缆、上盖、绝热环套、融冰球体、短加热棒、长加热棒、发热铜芯和液态金属腔，发热铜芯与融冰球体为同心设置，两者之间安装有耐高温密封圈；发热铜芯、融冰球体和耐高温密封圈共同形成液态金属腔，液态金属腔内填充有液态金属，且液态金属填充高度小于融冰球体的半径；本发明采用具有高导热性的液态金属作为传热介质，利用流态金属的流动性和重力实现钻头传热方向控制，使钻头在钻进中始终自动保持向下垂直钻进，将大大降低极地粒雪层热融钻孔发生孔斜的可能性，提高钻探靶区命中率，同时可降低提钻过程中钻头发生卡钻的概率，具有广泛的应用前景。
一种基于液态金属极地粒雪层垂钻热融钻头

[实用新型]一种便携式米面食品原料检测装置-CN202220445788.7有效
发明人：陈武杰;王如生 -专利权人：安徽厨人缘食品有限公司
申请日： 2022-03-03 - 公布日： 2022-07-26 - 主分类号： G01N1/10 文献下载
摘要：本申请涉及检测技术领域，且公开了一种便携式米面食品原料检测装置，包括检测箱和固定盘，固定盘固定连接在检测箱内底壁的中部且固定盘顶端的中部开设有限位槽，限位槽的内部活动插接有检测筒，检测箱内底壁其中的一个边角处设置有测量机构。本方案通过拨动匚形滑动块带动标杆上下移动，标杆在移动过程中，其一端与刻度盘上印刻的与事先计算好的取样量值相同的刻度值处于同一水平线上，接着松开活动栓，活动栓上设有的第一弹簧给橡胶块施加一个顶力，使得橡胶块的一侧与限位杆的一侧紧密贴合，之后便可向检测筒中注入米面食品原料，使得米面食品原料的顶端面与标杆处于同一水平线上，这样便可完成对米面食品原料的取样。
一种便携式米面食品原料检测装置

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