[发明专利]用于冰雪层钻进的热熔钻头

说明书

技术领域

本发明涉及一种热熔钻头，特别涉及一种用于冰雪层钻进的热熔钻头。

背景技术

目前，热熔钻进是南极冰层热力钻井技术的重要组成部分。在南极冰层进行的热水钻进是通过用热水将冰熔化的方式进行钻进。在钻进过程中同时会将融化的水抽出来以增加热能利用率。但是在表层钻进过程中，地表的疏松和裂隙会导致热水钻的热水发生漏失。同时，在传统的热水钻过程中，需要预备大量的水来制备热水，非常不便。寻常的开孔作业都是通过机械钻，但是在南极表层的疏松冰层中，采用机械钻进时能量消耗大且能量利用率不高。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的热水钻在进行钻进过程中热水容易漏失而导致的能量消耗比较大的问题而提供的一种用于冰雪层钻进的热熔钻头。

本发明提供的用于冰雪层钻进的热熔钻头包括有壳体、两个四通分流器、水泵和动力机，其中壳体上绕设有第一热循环管、第二热循环管和第三热循环管，第一热循环管绕设在壳体的上部，第二热循环管绕设在壳体的中部，第三热循环管绕设在壳体的下部，第一四通分流器的一端连通有高温液体输入管，第一四通分流器的另一端分别连通有第一高温液体输出管、第二高温液体输出管和第三高温液体输出管，其中第一高温液体输出管的出口端与第一热循环管相连通，第二高温液体输出管的出口端与第二热循环管相连通，第三高温液体输出管的出口端与第三热循环管相连通，第三热循环管的下端连接有输液管，输液管的下端与设在壳体底部的回流箱连接，第二四通分流器的一端连通有高温液体输出管，第二四通分流器的另一端分别连通有第一高温液体回流管、第二高温液体回流管和第三高温液体回流管，其中第一高温液体回流管的进口端与第一热循环管相连通，第二高温液体回流管的进口端与第二热循环管相连通，第三高温液体回流管的进口端与壳体底部的回流箱相连通，第一四通分流器和第二四通分流器之间形成有三条高温液体循环管路，第一条高温液体循环管路为第一高温液体输出管、第一热循环管和第一高温液体回流管所形成的循环管路，第二条高温液体循环管路为第二高温液体输出管、第二热循环管和第二高温液体回流管所形成的循环管路，第三条高温液体循环管路为第三高温液体输出管、第三热循环管、输液管、回流箱和第三高温液体回流管所形成的循环管路，壳体内设有数道支撑架，水泵和动力机设在壳体的内腔中并穿设在支撑架上，动力机连接在水泵的下端，水泵的顶端连通有溶化水输出管，壳体的顶端设有顶盖，顶盖上设有防护罩，壳体的底部设有钻头保护罩。

第一热循环管、第二热循环管和第三热循环管为铜管。

顶盖设在支撑座上，支撑座为台阶型。

本发明的工作原理：

钻头进行工作时，高温液体从高温液体输入管流入第一四通分流器，高温液体从第一四通分流器将分成三股：第一股高温液体从第一高温液体输出管、第一热循环管和第一高温液体回流管回流到第二四通分流器内，第二股高温液体从第二高温液体输出管、第二热循环管和第二高温液体回流管回流到第二四通分流器内，第三股高温液体从第三高温液体输出管、第三热循环管、输液管、回流箱和第三高温液体回流管回流到第二四通分流器内，三股高温液体将在第二四通分流器内合流并从高温液体输出管流出。在这一过程中，高温液体将会加热第一热循环管、第二热循环管、第三热循环管、壳体、回流箱和钻头保护罩；而第一热循环管、第二热循环管、第三热循环管、回流箱和钻头保护罩的高温将熔化外部的冰雪。冰雪融化后所得的水将在动力机、水泵的作用下，从融化水输出管流出。

本发明的有益效果：

本发明专利主要利用高温液体流经三条热循环管和壳体底部回流箱时会加热传热到外部，并因此融化钻进部位的冰雪。冰雪融化的水被融化水输出管，水泵、动力机组成的抽水系统抽出，并作为冰层的热水钻所需的原料储备。由于采用了热熔钻头为热水钻进行开孔钻进，并抽取了融化的水作为热水钻的原料，节约了成本，提高了能源利用率，具有极高的应用价值。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

1、壳体  2、水泵  3、动力机  4、第一四通分流器

5、第二四通分流器  6、第一热循环管  7、第二热循环管

8、第三热循环管  9、高温液体输入管  10、第一高温液体输出管

11、第二高温液体输出管  12、第三高温液体输出管  13、输液管

14、回流箱  15、高温液体输出管  20、第一高温液体回流管

21、第二高温液体回流管  22、第三高温液体回流管  23、支撑架