一種用于冰川鉆探的多層立體刀面鉆頭的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于冰川鉆探多層立體刀面鉆頭，其特征是：鉆頭與上層刀頭連接，上層刀頭居于鉆身內(nèi)，鉆身呈筒體，筒體下部有三位刀頭和鉆身底部螺旋觸面，三位刀頭與鉆身底部螺旋觸面之間的夾角為45°，三位刀頭在筒體底部呈120°等距間隔。下層刀頭位于筒體內(nèi)下部與筒壁連接，并與筒壁呈135°夾角，下層刀頭所在平面與上層刀頭所在平面相互交錯。本發(fā)明設(shè)計鉆身底部螺旋觸面提高了鉆孔作業(yè)的穩(wěn)定性和安全性，上層刀頭與下層刀頭加強了鉆頭的使用壽命及破石碎冰能力，加之圓筒鉆身保證了碎冰的垂直向上的抽離能力及鉆孔孔徑。
【專利說明】—種用于冰川鉆探的多層立體刀面鉆頭

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于汽油冰川花桿鉆的鉆頭，是冰川物質(zhì)平衡野觀測作業(yè)點布設(shè)中使用的儀器配件，屬于機(jī)械領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]冰川/冰蓋作為氣候變化的指示器，儲存了全球淡水資源的75%，是氣候變化及干旱區(qū)水文水資源研究的關(guān)注熱點，具有重要的科學(xué)價值和社會意義。作為描述冰川特征和衡量冰川變化最基本的物理量，冰川物質(zhì)平衡是聯(lián)系大氣圈-冰凍圈-水圈相互作用的關(guān)鍵要素。研究物質(zhì)平衡變化及其與氣候、水文間的關(guān)系亦成為最為當(dāng)前氣候、海洋、冰凍圈等學(xué)科關(guān)注的熱點領(lǐng)域，也是國際“氣候與冰凍圈研究計劃”(CliC)、“全球變化與陸地生態(tài)計劃”(LUCC)及中“國際冰川協(xié)會”(IGS)優(yōu)先考慮的關(guān)鍵科學(xué)問題之一。花桿法是冰川學(xué)中物質(zhì)平衡測量最傳統(tǒng)、最基本的方法，也是最耗時、耗力、耗人的野外環(huán)節(jié)。在冰川上均勻布設(shè)和補充花桿，特別是對于半定位、定位監(jiān)測的冰川，能高效、快捷且較少人參與的布置多根深度在3m左右(對于一般冰川而言，年消融量〈3000mm.w.e.a)的花桿，是連續(xù)、均勻獲取冰)11物質(zhì)平衡的關(guān)鍵所在。
[0003]目前，在山地冰川上多使用產(chǎn)生高壓水蒸氣的蒸汽鉆鉆取花桿孔。這種高壓水蒸氣的蒸汽鉆存在負(fù)重大、操作時間長、操作人員多，危險性較高等一些不足。汽油冰川鉆的發(fā)明，有效的克服了上述的不足。然而，這些鉆的設(shè)計本身還存在一定問題，有待改進(jìn)優(yōu)化。例如其強勁的汽油動力，在冰面這樣粗糙度較低的界面上垂直鉆取，其安全性有待提升；此夕卜，冰體中存在的碎石也有可能成為阻滯冰孔鉆取的不利因素。因此，研制一種安全性高、能夠破碎巖石、鉆取強度大的鉆頭很有必要。
[0004]


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種用于冰川鉆探的多層立體刀面鉆頭。該鉆頭在用于冰孔鉆取作業(yè)時具有安全、穩(wěn)定、破碎巖石能力強的特點。
[0006]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
一種用于冰川鉆探的多層立體刀面鉆頭，主要包括:鉆頭與鉆桿的銜接處、鉆身、三位刀頭、鉆身底部螺旋觸面、上層刀頭和下層刀頭。鉆頭與鉆桿的銜接處與上層刀頭連接，上層刀頭居于鉆身內(nèi)，鉆身呈筒體，筒體下部有三位刀頭和鉆身底部螺旋觸面，三位刀頭與鉆身底部螺旋觸面之間的夾角為45°，三位刀頭在筒體底部呈120°等距間隔。下層刀頭居于筒體內(nèi)下部與筒壁連接，并與筒壁呈135°夾角，下層刀頭所在平面與上層刀頭所在平面相互交錯。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
1、三位刀頭采用高強度鋼軌硬質(zhì)合金材質(zhì)制作，提升了破碎巖石的能力。該三位刀頭在筒體底面以120°等間距分布，保證了光滑面鉆孔作業(yè)的穩(wěn)定性和安全性。 2、三位刀頭與螺旋觸面呈45°夾角，從力學(xué)角度最大程度傳遞了垂直鉆取作用力。
[0008]3、圓筒鉆身設(shè)計保證鉆孔的孔徑，同時增強了碎冰的抽離能力。
[0009]4、圓筒鉆身內(nèi)部的下層刀頭與上層刀頭交錯設(shè)計，一方面實現(xiàn)了一定空間內(nèi)的多碎冰觸面，另一方面，也保證了下層鉆刀毀壞的情形下上層刀頭繼續(xù)破冰。圓筒鉆身、上層刀頭和下層刀頭相互配合，增強了碎冰在垂直向方向上的抽離能力。
[0010]5、本發(fā)明提高冰川鉆探的效率，為氣候變化及干旱區(qū)水文水資源研究提供了器械支撐。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明的鉆身示意圖。
[0012]圖2是圖1中A-A的俯視圖。
[0013]圖3是圖1中B-B的仰視圖。
[0014]圖4是圖1中側(cè)視圖。
[0015]圖5是鉆頭與鉆桿連接圖。
[0016]圖中:1、鉆頭；2、鉆身；3、三位刀頭；4、鉆身底部螺旋觸面；5、上層刀頭；6、下層刀頭。

【具體實施方式】
[0017]下面，結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案再作進(jìn)一步的說明:
如圖1-5所示，一種用于冰川鉆探的多層立體刀面鉆頭，主要包括:鉆頭與鉆桿的銜接處1、鉆身2、三位刀頭3、鉆身底部螺旋觸面4、上層刀頭5和下層刀頭6。鉆頭與鉆桿的銜接處I與上層刀頭5連接，上層刀頭5置放于鉆身2內(nèi)，鉆身2呈筒體，筒體下部由三位刀頭3和鉆身底部螺旋觸面4圍成。三位刀頭3與鉆身底部螺旋觸面4之間的夾角為45°，三位刀頭3在筒體底部呈120°等距間隔。下層刀頭6位于筒體內(nèi)下部與筒壁連接，并與筒壁呈135°夾角，下層刀頭6所在平面與上層刀頭5所在平面相互交錯。
[0018]在鉆取過程中，鉆頭與鉆桿連接，鉆身2底部的三位刀頭3接觸雪冰面，鉆身底部螺旋觸面4沿旋轉(zhuǎn)方向，接觸雪冰面，內(nèi)置下層刀頭6和內(nèi)置上層刀頭5先后觸冰破冰，同時在旋轉(zhuǎn)的過程中有效地將碎冰攜帶抽離出鉆身2，并沿螺旋鉆桿抽離。上層刀頭5 ;下層刀頭6采用高強度鋼軌硬質(zhì)合金材質(zhì)制作，在鉆取過程中有效處理遭遇碎石的突發(fā)情況。
【權(quán)利要求】
1.一種用于冰川鉆探的多層立體刀面鉆頭，主要包括:鉆頭與鉆桿的銜接處(I)、鉆身(2)、三位刀頭(3)、鉆身底部螺旋觸面(4)、上層刀頭(5)和下層刀頭(6);其特征是:鉆頭與鉆桿的銜接處(I)與上層刀頭(5)連接，上層刀頭(5)居于鉆身(2)內(nèi)，鉆身(2)呈筒體，筒體下部有三位刀頭(3)和鉆身底部螺旋觸面(4)，三位刀頭(3)與鉆身底部螺旋觸面(4)之間的夾角為45°，三位刀頭(3)在筒體底部呈120°等距間隔，下層刀頭(6)居于筒體內(nèi)下部與筒壁連接，并與筒壁呈135°夾角，下層刀頭(6)所在平面與上層刀頭(5)所在平面相互交錯。
【文檔編號】E21B10/00GK104234629SQ201310244196
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月20日
【發(fā)明者】杜文濤, 秦翔, 劉宇碩, 朱榮 申請人:中國科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所