本實用新型涉及一種取芯鉆頭，特別涉及一種用于極地冰雪鉆進的熱水取芯鉆頭。

背景技術(shù)：

當前，熱水鉆探技術(shù)作為海洋立體監(jiān)測的重要前提和基礎(chǔ)，符合《國家中長期科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020)》關(guān)于發(fā)展海洋環(huán)境立體監(jiān)測技術(shù)，特別是多功能、多參數(shù)和作業(yè)長期化的海洋綜合開發(fā)技術(shù)，以及異常環(huán)境條件下的傳感器技術(shù)，傳感器自動標定技術(shù)，海底信息傳輸技術(shù)等發(fā)展方向和要求。同時該技術(shù)也是“863計劃”海洋技術(shù)領(lǐng)域“十二五”戰(zhàn)略研究重點發(fā)展的技術(shù)方向之一。

當前，全球氣候變化對人類社會產(chǎn)生了深遠影響。我國作為人口大國和經(jīng)濟高速發(fā)展的大國，在應對全球氣候變化問題上正面臨著巨大壓力。從科學上闡明氣候變化機制，除需在我國本土范圍內(nèi)開展相關(guān)觀測外，兩極和大洋的觀測至關(guān)重要，極地和大洋分別以其全球冷源和廣袤性，在全球氣候系統(tǒng)中扮演著極其重要的角色。冰架是連接大洋和極地冰蓋的紐帶，對兩個系統(tǒng)均有重要的影響。冰架結(jié)構(gòu)和底部凍融過程將直接影響冰架穩(wěn)定性和運動狀態(tài)，從而對大陸冰蓋、大洋水團和環(huán)流產(chǎn)生重要影響。然而目前，全球氣候變化對冰架下海洋環(huán)流、冰架穩(wěn)定性及冰架底部凍融過程、冰蓋-冰架系統(tǒng)底部向海洋的物質(zhì)輸送等的影響尚不清楚?；诖?，南大洋科學委員會將南極冰架與海洋水團和環(huán)流的相互作用列入了科學前沿研究計劃，冰架-海洋相互作用研究成為全球變化研究的熱點問題。熱水鉆探技術(shù)是研究冰架-海洋相互作用的前提和基礎(chǔ)，其中鉆頭是鉆進系統(tǒng)的關(guān)鍵，也是整個熱水鉆技術(shù)系統(tǒng)的核心部分。過去投入使用的熱水鉆頭只能鉆進冰層，無法取芯，嚴重影響了相關(guān)工作的正常進行。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是為了解決以往熱水鉆頭取芯技術(shù)的不足而提供的一種用于極地冰雪鉆進的熱水取芯鉆頭。

本實用新型提供的用于極地冰雪鉆進的熱水取芯鉆頭包括有上輸水管、下輸水管、套管、上部噴嘴和取芯艙，其中上輸水管和下輸水管之間通過接頭相連接，接頭頂端上輸水管下部的側(cè)壁上開設(shè)有通水孔，接頭底部下輸水管的上部側(cè)壁上也開設(shè)有通水孔，上輸水管的下部和下輸水管的上部均裝配在套管內(nèi)，套管上部的內(nèi)側(cè)壁上開設(shè)有上連通槽，套管下部的內(nèi)側(cè)壁上開設(shè)有下連通槽，上部噴嘴套設(shè)在套管的上連通槽對應部位，上連通槽的側(cè)壁上開設(shè)有通孔與上部噴嘴的內(nèi)腔相連通，取芯艙的上端與下輸水管的下端相連接，下輸水管的內(nèi)腔與取芯艙外側(cè)的導流管相連通，導流管的下端取芯艙的底部設(shè)有下部噴嘴，下輸水管內(nèi)的水流能夠通過導流管輸送到下部噴嘴后被噴出。

上部噴嘴的上端裝配有連接管，連接管的上部設(shè)有觸發(fā)器，連接管與觸發(fā)器的連接處裝配有鎖止器，觸發(fā)器的上部還設(shè)置有鎖緊銷，觸發(fā)器的頂端設(shè)置有連接法蘭。

取芯艙的上端與下輸水管下端的連接處設(shè)有分流體，分流體的下部在取芯艙的外側(cè)壁上設(shè)有四個導流管，四個導流管的下端與下部噴嘴相連接，下輸水管內(nèi)的水流經(jīng)分流體后通過四個導流管進入到下部噴嘴后被噴出。

本實用新型的工作原理：

在熱水取芯鉆下降前，手動順時針旋轉(zhuǎn)觸發(fā)器，并且下拉打開鎖止器，使下輸水管下移到底部后上移觸發(fā)器并逆時針鎖緊，此時，上輸水管和下輸水管之間的接頭位于下連通槽內(nèi)，通過下連通槽使上輸水管和下輸水管相連通，這樣上輸水管內(nèi)的高壓熱水就會通過下輸水管與取芯艙之間的分流體進入到導流管流向下部噴嘴被噴出，使取芯艙順利割取冰芯。

取芯艙割取冰芯后，下輸水管受壓向上移動，鎖止器再次鎖緊，此時上輸水管和下輸水管之間的接頭位于上連通槽內(nèi)，此時，上輸水管內(nèi)的高壓熱水就會通過上連通槽側(cè)壁上的通孔流入到上部噴嘴被噴出，從而擴大冰井直徑，使鉆頭順利收回防止凍在井下。

本實用新型的有益效果：

本實用新型提供的熱水取芯鉆原理清晰、結(jié)構(gòu)簡單、拆裝方便，能夠有效解決下鉆過程出現(xiàn)的卡鉆現(xiàn)象，不僅能夠快速鉆進冰層，還能獲得冰芯樣品，是目前研究極地冰蓋及冰架的重要手段之一，對于南極鉆探以及極地研究有著極其重要的意義。

附圖說明

圖1為本實用新型所述鉆頭上部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實用新型所述鉆頭取芯狀態(tài)上部剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本實用新型所述鉆頭擴孔狀態(tài)上部剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本實用新型所述取芯艙結(jié)構(gòu)示意圖。

1、上輸水管 2、下輸水管 3、套管 4、上部噴嘴 5、取芯艙

6、接頭 7、通水孔 8、上連通槽 9、下連通槽 10、通孔

11、導流管 12、下部噴嘴 13、連接管 14、觸發(fā)器 15、鎖止器

16、鎖緊銷 17、連接法蘭 18、分流體。

具體實施方式

請參閱圖1、圖2、圖3和圖4所示：

本實用新型提供的用于極地冰雪鉆進的熱水取芯鉆頭包括有上輸水管1、下輸水管2、套管3、上部噴嘴4和取芯艙5，其中上輸水管1和下輸水管2之間通過接頭6相連接，接頭6頂端上輸水管1下部的側(cè)壁上開設(shè)有通水孔7，接頭6底部下輸水管2的上部側(cè)壁上也開設(shè)有通水7孔，上輸水管1的下部和下輸水管2的上部均裝配在套管3內(nèi)，套管3上部的內(nèi)側(cè)壁上開設(shè)有上連通槽8，套管3下部的內(nèi)側(cè)壁上開設(shè)有下連通槽9，上部噴嘴4套設(shè)在套管3的上連通槽8對應部位，上連通槽8的側(cè)壁上開設(shè)有通孔10與上部噴嘴4的內(nèi)腔相連通，取芯艙5的上端與下輸水管2的下端相連接，下輸水管2的內(nèi)腔與取芯艙5外側(cè)的導流管11相連通，導流管11的下端取芯艙5的底部設(shè)有下部噴嘴12，下輸水管2內(nèi)的水流能夠通過導流管11輸送到下部噴嘴12后被噴出。

上部噴嘴4的上端裝配有連接管13，連接管13的上部設(shè)有觸發(fā)器14，連接管13與觸發(fā)器14的連接處裝配有鎖止器15，觸發(fā)器14的上部還設(shè)置有鎖緊銷16，觸發(fā)器14的頂端設(shè)置有連接法蘭17。

取芯艙5的上端與下輸水管2下端的連接處設(shè)有分流體18，分流體18的下部在取芯艙5的外側(cè)壁上設(shè)有四個導流管11，四個導流管11的下端與下部噴嘴12相連接，下輸水管2內(nèi)的水流經(jīng)分流體18后通過四個導流管11進入到下部噴嘴12后被噴出。

本實用新型的工作原理：

在熱水取芯鉆下降前，手動順時針旋轉(zhuǎn)觸發(fā)器14，并且下拉打開鎖止器15，使下輸水管2下移到底部后上移觸發(fā)器14并逆時針鎖緊，此時，上輸水管1和下輸水管2之間的接頭6位于下連通槽9內(nèi)，通過下連通槽9使上輸水管1和下輸水管2相連通，這樣上輸水管1內(nèi)的高壓熱水就會通過下輸水管2與取芯艙5之間的分流體18進入到導流管11流向下部噴嘴12被噴出，使取芯艙5順利割取冰芯。

取芯艙5割取冰芯后，下輸水管2受壓向上移動，鎖止器15再次鎖緊，此時上輸水管1和下輸水管2之間的接頭6位于上連通槽8內(nèi)，此時，上輸水管1內(nèi)的高壓熱水就會通過上連通槽8側(cè)壁上的通孔10流入到上部噴嘴4被噴出，從而擴大冰井直徑，使鉆頭順利收回防止凍在井下。