真空無水模擬微鉆實驗臺的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鉆探試驗領(lǐng)域，尤其涉及一種真空無水模擬微鉆實驗臺。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有技術(shù)中，外太空鉆進取樣是探索外太空資源分布重要手段之一，外太空資源的開發(fā)利用尤為重要。外太空鉆進與地球鉆進存在極大的差別。地球鉆進一般有鉆井液參與，主要追求鉆進速度和經(jīng)濟效益，對功耗要求不高。外太空環(huán)境的真空、無水等特殊環(huán)境，以及外太空取樣鉆進的低功耗限制對巖石鉆進取樣提出了很高的要求。目前的巖石鉆進模擬實驗大多是針對地表或模擬深井鉆井的，是在常溫或低溫條件下進行的，沒有用于模擬外太空環(huán)境的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點和不足，本發(fā)明的目的在于提供一種。
[0004]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0005]—種真空無水模擬微鉆實驗臺，包括真空腔室、鉆桿和巖樣夾持器，所述巖樣夾持器設(shè)置在真空腔室內(nèi)，所述鉆桿一端插入真空腔室內(nèi)，插入真空腔室內(nèi)的鉆桿一端安裝有鉆頭，所述鉆桿插入真空腔室的一端正對巖樣夾持器，所述真空腔室上供鉆桿插入的開口與鉆桿之間的空隙通過密封裝置密封。
[0006]優(yōu)選地，還包括鉆桿旋轉(zhuǎn)電機，所述鉆桿旋轉(zhuǎn)電機通過傳動裝置與鉆桿驅(qū)動連接。
[0007]優(yōu)選地，還包括渦輪鉆桿，所述渦輪鉆桿與鉆桿的軸線相互垂直設(shè)置，所述渦輪鉆桿驅(qū)動鉆桿垂直升降。
[0008]優(yōu)選地，還包括用于帶動巖樣夾持器旋轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)系統(tǒng)，所述回轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括回轉(zhuǎn)軸，所述回轉(zhuǎn)軸下端伸出真空倉，所述回轉(zhuǎn)軸與真空倉之間的空隙通過密封裝置密封，所述回轉(zhuǎn)軸下端通過錐齒輪傳動裝置連接驅(qū)動電機。
[0009]優(yōu)選地，還包括測量系統(tǒng)，所述測量系統(tǒng)包括處理器、溫度傳感器、扭矩傳感器和位移傳感器，所述扭矩傳感器和位移傳感器安裝在所述鉆桿上，所述溫度傳感器安裝在所述鉆頭上，所述溫度傳感器、扭矩傳感器和位移傳感器均和所述處理器通信連接。
[0010]優(yōu)選地，所述密封裝置為磁流體密封傳動裝置。
[0011 ] 優(yōu)選地，還包括真空栗，所述真空栗通過管道與真空腔室連通，在所述管道上安裝有壓力表。
[0012]優(yōu)選地，還包括過濾器，所述過濾器安裝在所述真空腔室與管道的連接處。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實施例至少具有以下優(yōu)點:
[0014]本發(fā)明公開的真空無水模擬微鉆實驗臺在地面模擬外太空的真空、無水鉆進條件，開展小尺寸鉆頭鉆進巖石試驗，通過對巖石碎巖效果、鉆進參數(shù)、鉆頭溫升等的數(shù)據(jù)采集，研究鉆頭在真空無水條件下的溫升特點，鉆進參數(shù)對鉆頭溫升和巖石鉆進取心的性能影響及關(guān)系，用于指導(dǎo)取心鉆頭結(jié)構(gòu)設(shè)計和鉆進參數(shù)選擇，提高取心效率和降低碎巖功耗提供依據(jù)。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明真空無水模擬微鉆實驗臺的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合圖1和實施例對本發(fā)明作進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍。
[0017]—種真空無水模擬微鉆實驗臺，包括真空腔室1、鉆桿2和巖樣夾持器3，所述巖樣夾持器3設(shè)置在真空腔室I內(nèi)，所述鉆桿2 —端插入真空腔室I內(nèi)，插入真空腔室I內(nèi)的鉆桿2 —端安裝有鉆頭4，所述鉆桿2插入真空腔室I的一端正對巖樣夾持器3，所述真空腔室I上供鉆桿2插入的開口與鉆桿2之間的空隙通過密封裝置密封。
[0018]還包括鉆桿旋轉(zhuǎn)電機6和渦輪鉆桿5，所述鉆桿旋轉(zhuǎn)電機6通過傳動裝置與鉆桿2驅(qū)動連接；所述渦輪鉆桿5與鉆桿2的軸線相互垂直設(shè)置，所述渦輪鉆桿5驅(qū)動鉆桿2垂直升降(在渦輪鉆桿5上安裝齒輪，在鉆桿2上安裝齒條，通過渦輪鉆桿5旋轉(zhuǎn)帶動鉆桿2的垂直起降)。真空試驗中常采用磁流體密封傳動裝置8作為密封，通過花鍵連接將轉(zhuǎn)矩傳遞到真空腔體I內(nèi)，實現(xiàn)鉆桿2的回轉(zhuǎn)運動。
[0019]還包括用于帶動巖樣夾持器3旋轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)系統(tǒng)，所述回轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括回轉(zhuǎn)軸7，所述回轉(zhuǎn)軸7下端伸出真空腔體1，所述回轉(zhuǎn)軸7與真空腔體I之間的空隙通過磁流體密封傳動裝置8密封，所述回轉(zhuǎn)軸7下端通過錐齒輪9傳動裝置連接驅(qū)動電機14。真空腔室I內(nèi)巖石夾持器帶動巖石可以實現(xiàn)回轉(zhuǎn)運動(巖石夾持器夾緊巖樣，由錐齒輪9帶動夾持器和巖樣一起回轉(zhuǎn))，這樣可以實現(xiàn)單一運動方式和復(fù)合運動方式下的不同鉆進狀態(tài)的監(jiān)測。
[0020]還包括測量系統(tǒng)，所述測量系統(tǒng)包括處理器、溫度傳感器13、扭矩傳感器和位移傳感器，所述扭矩傳感器和位移傳感器安裝在所述鉆桿2上，所述溫度傳感器13安裝在所述鉆頭4上，所述溫度傳感器13、扭矩傳感器和位移傳感器均和所述處理器通信連接。
[0021]還包括真空栗10，所述真空栗10通過管道與真空腔室I連通，在所述管道上安裝有壓力表12，在所述真空腔室I與管道的連接處安裝過濾器11。為保證真空栗10的清潔，以免巖粉對真空環(huán)境的污染而造成真空栗10損壞，必須加裝過濾器11。
[0022]真空無水模擬微鉆實驗臺在地面模擬外太空的真空、無水鉆進條件，開展小尺寸鉆頭4鉆進巖石試驗，通過對巖石碎巖效果、鉆進參數(shù)、鉆頭4溫升等的數(shù)據(jù)采集，研究鉆頭4在真空無水條件下的溫升特點，鉆進參數(shù)對鉆頭4溫升和巖石鉆進取心的性能影響及關(guān)系，用于指導(dǎo)取心鉆頭4結(jié)構(gòu)設(shè)計和鉆進參數(shù)選擇，提高取心效率和降低碎巖功耗提供依據(jù)。
[0023]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1.一種真空無水模擬微鉆實驗臺，其特征在于，包括真空腔室、鉆桿和巖樣夾持器，所述巖樣夾持器設(shè)置在真空腔室內(nèi)，所述鉆桿一端插入真空腔室內(nèi)，插入真空腔室內(nèi)的鉆桿一端安裝有鉆頭，所述鉆桿插入真空腔室的一端正對巖樣夾持器，所述真空腔室上供鉆桿插入的開口與鉆桿之間的空隙通過密封裝置密封。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空無水模擬微鉆實驗臺，其特征在于，還包括鉆桿旋轉(zhuǎn)電機，所述鉆桿旋轉(zhuǎn)電機通過傳動裝置與鉆桿驅(qū)動連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的真空無水模擬微鉆實驗臺，其特征在于，還包括渦輪鉆桿，所述渦輪鉆桿與鉆桿的軸線相互垂直設(shè)置，所述渦輪鉆桿驅(qū)動鉆桿垂直升降。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的真空無水模擬微鉆實驗臺，其特征在于，還包括用于帶動巖樣夾持器旋轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)系統(tǒng)，所述回轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括回轉(zhuǎn)軸，所述回轉(zhuǎn)軸下端伸出真空倉，所述回轉(zhuǎn)軸與真空倉之間的空隙通過密封裝置密封，所述回轉(zhuǎn)軸下端通過錐齒輪傳動裝置連接驅(qū)動電機。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的真空無水模擬微鉆實驗臺，其特征在于，還包括測量系統(tǒng)，所述測量系統(tǒng)包括處理器、溫度傳感器、扭矩傳感器和位移傳感器，所述扭矩傳感器和位移傳感器安裝在所述鉆桿上，所述溫度傳感器安裝在所述鉆頭上，所述溫度傳感器、扭矩傳感器和位移傳感器均和所述處理器通信連接。6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的真空無水模擬微鉆實驗臺，其特征在于，所述密封裝置為磁流體密封傳動裝置。7.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的真空無水模擬微鉆實驗臺，其特征在于，還包括真空栗，所述真空栗通過管道與真空腔室連通，在所述管道上安裝有壓力表。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的真空無水模擬微鉆實驗臺，其特征在于，海包括過濾器，所述過濾器安裝在所述真空腔室與管道的連接處。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種真空無水模擬微鉆實驗臺，包括真空腔室、鉆桿和巖樣夾持器，所述巖樣夾持器設(shè)置在真空腔室內(nèi)，所述鉆桿一端插入真空腔室內(nèi)，插入真空腔室內(nèi)的鉆桿一端安裝有鉆頭，所述鉆桿插入真空腔室的一端正對巖樣夾持器，所述真空腔室上供鉆桿插入的開口與鉆桿之間的空隙通過密封裝置密封。該實驗臺在地面模擬外太空的真空、無水鉆進條件，開展小尺寸鉆頭鉆進巖石試驗，通過對巖石碎巖效果、鉆進參數(shù)、鉆頭溫升等的數(shù)據(jù)采集，研究鉆頭在真空無水條件下的溫升特點，鉆進參數(shù)對鉆頭溫升和巖石鉆進取心的性能影響及關(guān)系，用于指導(dǎo)取心鉆頭結(jié)構(gòu)設(shè)計和鉆進參數(shù)選擇，提高取心效率和降低碎巖功耗提供依據(jù)。
【IPC分類】G01M99/00
【公開號】CN105158001
【申請?zhí)枴緾N201510519281
【發(fā)明人】周琴, 王瑜, 胡遠(yuǎn)彪, 劉寶林, 郭程, 鄭超, 王帥
【申請人】中國地質(zhì)大學(xué)（北京）
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年8月21日