本發(fā)明涉及極地深部冰層鉆進(jìn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有連續(xù)震動(dòng)功能的極地深部冰層鉆進(jìn)冰屑打撈筒。

背景技術(shù)：

冰芯樣品不僅包含著冰川年齡及其形成過程等信息，還是目前唯一記錄相應(yīng)年代溫度和溫室氣體的載體，由此開辟了一條恢復(fù)古氣候和古環(huán)境的新途徑，冰芯也因此被譽(yù)為“氣候史書”。在鉆取冰芯的過程中，鉆孔內(nèi)剩余冰屑的多少是影響鉆取冰芯效率的重要因素。當(dāng)進(jìn)入深部冰層鉆進(jìn)時(shí)，每隔幾個(gè)鉆進(jìn)回次就需要對(duì)鉆孔內(nèi)殘留的冰屑進(jìn)行打撈。常見的重力式冰屑筒在打撈冰屑的過程中效率很低，通常需要多個(gè)回次進(jìn)行打撈冰屑。當(dāng)進(jìn)入深部冰層鉆進(jìn)時(shí)，這種多回次打撈冰屑的情況會(huì)嚴(yán)重影響整個(gè)鉆取冰芯的進(jìn)度。

因此，有必要設(shè)計(jì)一種新的冰屑打撈筒快速有效的清理孔內(nèi)冰屑，提高鉆取冰芯的效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是如何最高效率的打撈起深部冰層鉆孔內(nèi)由于鉆取冰芯而產(chǎn)生的冰屑，本發(fā)明提供一種利用低頻震動(dòng)高效打撈鉆孔內(nèi)冰屑的極地深部冰層鉆進(jìn)冰屑打撈筒。

本發(fā)明包括有上部回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、上固定套、回轉(zhuǎn)盤、下固定套、運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換盤及冰屑收集筒；上固定套具有上固定套外螺紋和上固定套側(cè)面定位孔；回轉(zhuǎn)盤具有回轉(zhuǎn)盤連接軸孔、回轉(zhuǎn)盤上部軸和回轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)軸；下固定套具有下定位套側(cè)面定位孔、軸承臺(tái)階、彈簧定位軸、窗口和彈簧定位下槽；運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換盤具有冰屑管定位孔、運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換槽、運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換槽內(nèi)滑動(dòng)面和彈簧定位上槽，運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換槽內(nèi)是曲面抬升的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換槽內(nèi)滑動(dòng)面；

上部回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)通過固定銷與回轉(zhuǎn)盤連接，上固定套與上部回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)通過螺紋連接，上固定套下部通過螺釘與下定位套連接，下定位套通過軸承與回轉(zhuǎn)盤之間實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)分離，下定位套內(nèi)的凹槽用于軸承的限位，通過上定位套將軸承進(jìn)行固定，回轉(zhuǎn)盤的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸與運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換盤的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換槽內(nèi)滑道面相接觸，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換；冰屑收集筒與運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換盤通過冰屑管固定柱的固定螺母及冰屑管定位孔鎖緊為一體，冰屑收集筒筒壁上分布鉆井液流出孔；冰屑收集筒底部為單向板閥，單向板閥通過合葉實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，單向板閥通過內(nèi)部的臺(tái)階實(shí)現(xiàn)限位轉(zhuǎn)動(dòng)。

所述的上部回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)能夠調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，上部回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)具有反扭裝置，平衡回轉(zhuǎn)盤與運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換盤之間的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化所產(chǎn)生的反扭矩。

運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換盤與下定位套之間具有壓縮彈簧，壓縮彈簧置于彈簧定位軸上，壓縮彈簧上下面分別與彈簧定位上槽與彈簧定位下槽相接觸。

所述的上定位套與下定位套通過上固定套側(cè)面定位孔與下定位套側(cè)面定位孔之間的螺釘連接。

本發(fā)明的筒工作原理和過程如下所述：

1、上部回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)內(nèi)部的電機(jī)緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)啟動(dòng)回轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)。由于回轉(zhuǎn)盤下部的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸與運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換盤滑道槽內(nèi)的抬升滑道面緊密接觸，在回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸、運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化槽內(nèi)滑動(dòng)面以及共同作用下，回轉(zhuǎn)盤慢速的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)會(huì)轉(zhuǎn)換成運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換體低頻的上來回來震動(dòng)。冰屑收集筒與運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換盤通過固定螺母、冰屑管定位孔鎖緊為一體，因此會(huì)隨著上部回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的低速轉(zhuǎn)動(dòng)而低頻震動(dòng)。

2、回轉(zhuǎn)盤通過軸承與上定位套連接，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)分離。上定位套與上部回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)外管螺紋連接、上定位套與下定位套通過上固定套側(cè)面定位孔與下定位套側(cè)面定位孔之間的螺釘連接保證了冰屑管在整體震動(dòng)過程中產(chǎn)生的反扭矩能夠傳遞到上部回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的反扭裝置上，實(shí)現(xiàn)整體單一低頻震動(dòng)過程。

3、冰屑打撈筒底部的單向板閥能夠有效的收集鉆孔內(nèi)的冰屑，同時(shí)保證在低頻震動(dòng)的條件下，已收集的冰屑不會(huì)從底部露出。冰屑打撈筒筒壁的鉆井液流出孔用于將筒內(nèi)的鉆井液順利排出，減輕整個(gè)鉆具的回收提吊重量。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明能夠高效快速的打撈起深部冰層鉆孔內(nèi)由于多回次冰芯鉆進(jìn)而產(chǎn)生的冰屑，有效的減少了冰屑打撈的回次，為深部冰層鉆探純?nèi)⌒俱@進(jìn)贏得了時(shí)間，同時(shí)減少了孔內(nèi)事故的可能性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的上定位套示意圖。

圖3為本發(fā)明的回轉(zhuǎn)盤示意圖。

圖4為本發(fā)明的下定位套示意圖。

圖5為本發(fā)明的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換盤示意圖。

圖6為本發(fā)明的冰屑收集筒示意圖。

其中：1—上部回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；2—上固定套；3—回轉(zhuǎn)盤；4—軸承；5—回轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)軸；6—固定螺母；7—下固定套；8—運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換盤；9—壓縮彈簧；10—冰屑管固定柱；11—冰屑管上部通氣孔；12—冰屑管整體；13—鉆井液流出孔；14—單向板閥；21—上固定套外螺紋；22—上固定套側(cè)面定位孔；31—回轉(zhuǎn)盤連接軸孔；32—回轉(zhuǎn)盤上部軸；33—回轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)軸；71—下定位套側(cè)面定位孔；72—軸承臺(tái)階；73—彈簧定位軸；74—窗口；75—彈簧定位下槽；81—冰屑管定位孔；82—運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換槽；83—運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換槽內(nèi)滑動(dòng)面；84—彈簧定位上槽。

具體實(shí)施方式

請(qǐng)參閱圖1、圖2、圖3、圖4、圖5和圖6所示，本發(fā)明包括有上部回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)1、上固定套2、回轉(zhuǎn)盤3、下固定套7、運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換盤8及冰屑收集筒12；上固定套2具有上固定套外螺紋21和上固定套側(cè)面定位孔22；回轉(zhuǎn)盤3具有回轉(zhuǎn)盤連接軸孔31、回轉(zhuǎn)盤上部軸32和回轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)軸33；下固定套7具有下定位套側(cè)面定位孔71、軸承臺(tái)階72、彈簧定位軸73、窗口74和彈簧定位下槽75；運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換盤8具有冰屑管定位孔81、運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換槽82、運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換槽內(nèi)滑動(dòng)面83和彈簧定位上槽84，運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換槽82內(nèi)是曲面抬升的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換槽內(nèi)滑動(dòng)面83；

上部回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)1通過固定銷與回轉(zhuǎn)盤3連接，上固定套2與上部回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)1通過螺紋連接，上固定套2下部通過螺釘與下定位套7連接，下定位套7通過軸承4與回轉(zhuǎn)盤3之間實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)分離，下定位套7內(nèi)的凹槽用于軸承4的限位，通過上定位套2將軸承4進(jìn)行固定，回轉(zhuǎn)盤3的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸33與運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換盤8的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換槽內(nèi)滑道面83相接觸，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換；冰屑收集筒12與運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換盤8通過冰屑管固定柱10的固定螺母6及冰屑管定位孔81鎖緊為一體，冰屑收集筒12筒壁上分布鉆井液流出孔13；冰屑收集筒12底部為單向板閥14，單向板閥14通過內(nèi)部的臺(tái)階實(shí)現(xiàn)限位轉(zhuǎn)動(dòng)。

所述的上部回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)1能夠調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，上部回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)1具有反扭裝置，平衡回轉(zhuǎn)盤3與運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換盤之間8的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化所產(chǎn)生的反扭矩。

運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換盤8與下定位套7之間具有壓縮彈簧9，壓縮彈簧9置于彈簧定位軸73上，壓縮彈簧9上下面分別與彈簧定位上槽84與彈簧定位下槽75相接觸。

所述的上定位套2與下定位套7通過上固定套側(cè)面定位孔22與下定位套側(cè)面定位孔71之間的螺釘連接。

本實(shí)施例的工作原理和過程：

上部回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)1內(nèi)部的電機(jī)緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)啟動(dòng)回轉(zhuǎn)盤3轉(zhuǎn)動(dòng)，由于回轉(zhuǎn)盤3下部的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸33與運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換盤滑道槽內(nèi)抬升的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換槽內(nèi)滑道面83緊密接觸，在回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸33、運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換槽內(nèi)滑動(dòng)面83以及共同作用下，回轉(zhuǎn)盤3慢速的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)會(huì)轉(zhuǎn)換成運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換體低頻的上來回來震動(dòng)。冰屑收集筒12與運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換盤8通過固定螺母6、冰屑管定位孔81鎖緊為一體，因此會(huì)隨著上部回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)1的低速轉(zhuǎn)動(dòng)而低頻震動(dòng)。回轉(zhuǎn)盤3通過軸承4與上定位套2連接，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)分離。上定位套2與上部回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)1外管螺紋連接，上定位套2與下定位套7通過上固定套側(cè)面定位孔22與下定位套側(cè)面定位孔71之間的螺釘連接保證了冰屑管12在整體震動(dòng)過程中產(chǎn)生的反扭矩能夠傳遞到上部回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)1的反扭裝置上，實(shí)現(xiàn)整體單一低頻震動(dòng)過程。冰屑打撈筒底部的單向板閥14能夠有效的收集鉆孔內(nèi)的冰屑，同時(shí)保證在低頻震動(dòng)的條件下，已收集的冰屑不會(huì)從底部露出。冰屑打撈筒筒壁的鉆井液流出孔13用于將筒內(nèi)的鉆井液順利排出，減輕整個(gè)鉆具的回收提吊重量。