[发明专利]一种土层蠕动式自平衡静压给进成孔系统

权利要求书

1.一种土层蠕动式自平衡静压给进成孔系统，其特征在于，包括：双静压钻头交替伸缩破泥成孔机构、蠕动式自加压给进机构、高频低幅旋振发生机构、探头仓及探头仓开合机构；

所述双静压钻头交替伸缩破泥成孔机构包括第二内钻头(27)、第二外钻头(25)、第二密封滑环(26)、第二钻头电动伸缩推杆(18)和第二钻头推杆支撑外壳(17)，第二内钻头(27)和第二外钻头(25)形成第二钻头，第二内钻头(27)为圆柱形和圆锥形的组合体，圆柱形位于圆锥形上方，并在圆柱形的外表面上沿轴向设置有凸起的限位连接键，第二内钻头(27)的顶部与第二钻头电动伸缩推杆(18)的推杆端通过销相连；第二钻头推杆支撑外壳(17)套设在第二钻头电动伸缩推杆(18)外部并与第二钻头电动伸缩推杆(18)的电机端连接，第二钻头推杆支撑外壳(17)的上方通过探头外壳(16)进行限位，下方与高频低幅旋振发生机构相连；第二钻头电动伸缩推杆(18)与地面控制端电联接，第二钻头电动伸缩推杆(18)的推杆端能够伸出或缩回第二钻头推杆支撑外壳(17)内部，第二钻头电动伸缩推杆(18)的推杆端伸出时，第二内钻头(27)超前于第二外钻头(25)设置，第二钻头电动伸缩推杆(18)的推杆端缩回时，第二内钻头(27)位于第二外钻头(25)内部；第二外钻头(25)为中空圆柱形和中空倒置圆台形的组合体，中空圆柱形位于中空倒置圆台形上方，中空圆柱形的内壁上设置有与所述限位连接键配合滑动连接的限位连接槽，中空倒置圆台形上开设有供第二内钻头(27)穿过的镂空结构，第二密封滑环(26)设置在第二内钻头(27)和第二外钻头(25)之间；

所述蠕动式自加压给进机构包括增阻机构、给进电动伸缩推杆(12)、给进推杆支撑外壳(11)和推进接头(13)，增阻机构的数量为两个，两个增阻机构一上一下设置，位于上方的增阻机构称为上增阻机构，位于下方的增阻机构称为下增阻机构，两个增阻机构均由增阻弹性保护套(5)、增阻限位块(6)、增阻调节件(7)、增阻支撑外壳(8)、增阻电动伸缩推杆(9)及增阻推杆支撑外壳(10)构成，增阻限位块(6)的数量至少两个，至少两个增阻限位块(6)等间隔均匀设置在增阻调节件(7)的外壁上，增阻限位块(6)朝向增阻调节件(7)的一侧设置有楔形块；增阻调节件(7)的上部为直径上小下大的圆台形结构，增阻调节件(7)朝向增阻限位块(6)的一侧设置有与所述楔形块楔形配合的楔形槽，增阻调节件(7)的底部与增阻电动伸缩推杆(9)的推杆端通过销连接，增阻电动伸缩推杆(9)与地面控制端电联接，增阻电动伸缩推杆(9)的推杆端向上推出时，推动增阻调节件(7)向上移动，增阻限位块(6)产生径向位移；增阻推杆支撑外壳(10)套设在增阻电动伸缩推杆(9)的外部并与增阻电动伸缩推杆(9)的电机端固定连接，增阻电动伸缩推杆(9)的推杆端能够伸出或缩回增阻推杆支撑外壳(10)内部，增阻推杆支撑外壳(10)的上部与增阻支撑外壳(8)相连，下部与给进推杆支撑外壳(11)相连；增阻支撑外壳(8)上开设有数量与增阻限位块(6)数量相同且一一对应的限位槽，用于防止增阻限位块(6)产生轴向移动；增阻限位块(6)的外部包裹有增阻弹性保护套(5)；增阻弹性保护套(5)的内表面设置有与增阻限位块(6)数量相同且一一对应的凹槽，增阻弹性保护套(5)随着增阻限位块(6)的径向移动而扩张或收缩；给进电动伸缩推杆(12)与地面控制端电联接，数量为两个，一个给进电动伸缩推杆(12)设置在两个增阻机构之间，称为第一给进电动伸缩推杆，另一个给进电动伸缩推杆(12)设置在下增阻机构与第二钻头之间，称为第二给进电动伸缩推杆，且第一给进电动伸缩推杆的行程和运动速度均为第二给进电动伸缩推杆的行程和运动速度的二倍；第一给进电动伸缩推杆的上方与上增阻机构中的增阻电动伸缩推杆(9)固定连接，第二给进电动伸缩推杆的上方与下增阻机构中的增阻电动伸缩推杆(9)固定连接，第一给进电动伸缩推杆和第二给进电动伸缩推杆的下方分别与各自对应的推进接头(13)相连，其中，与第一给进电动伸缩推杆连接的推进接头(13)称为第一推进接头，与第二给进电动伸缩推杆连接的推进接头(13)称为第二推进接头，第一推进接头与下增阻机构中的增阻支撑外壳(8)相连，第二推进接头与探头推杆支撑外壳(14)相连；给进推杆支撑外壳(11)的上方与增阻推杆支撑外壳(10)连接并与之一同移动，给进推杆支撑外壳(11)套设在两个给进电动伸缩推杆(12)及两个推进接头(13)外部；给进电动伸缩推杆(12)伸出时，推进接头(13)外露于给进推杆支撑外壳(11)，给进电动伸缩推杆(12)收回时，推进接头(13)位于给进推杆支撑外壳(11)内；

所述探头仓包括探头外壳(16)，探头外壳(16)为中空结构，探头外壳(16)的侧壁上开设有进气孔，内部设置有探测器；

所述探头仓开合机构包括探头推杆支撑外壳(14)和探头电动伸缩推杆(15)，探头电动伸缩推杆(15)与地面控制端电联接，探头电动伸缩推杆(15)位于探头外壳(16)上方，二者通过销进行连接，在静压钻进过程中，探头电动伸缩推杆(15)处于收回状态，探头电动伸缩推杆(15)和探头外壳(16)位于探头推杆支撑外壳(14)内部，此时探头仓开合机构对应关闭状态；在地层气体探测过程中，探头电动伸缩推杆(15)处于伸出状态，探头外壳(16)露于探头推杆支撑外壳(14)外部，设置在探头外壳(16)内部的探测器执行探测动作，此时探头仓开合机构对应打开状态；

所述高频低幅旋振发生机构包括旋振电机接头(19)、旋振电机(20)、推力轴承(28)、起振元件接头(21)、起振元件(22)、辅振滚柱(29)、辅振传振柱(30)、辅振支撑外壳(23)、辅振元件(31)及第一密封滑环(24)，旋振电机(20)为空心轴电机，旋振电机(20)与地面控制端电联接，旋振电机(20)的上方通过旋振电机接头(19)与第二钻头推杆支撑外壳(17)相连，旋振电机(20)的输出轴上连接有起振元件接头(21)；起振元件接头(21)内设置有起振元件(22)；推力轴承(28)安装在起振元件(22)上；起振元件(22)的底部呈波浪形结构；辅振元件(31)为顶部敞口的半封闭式壳体结构，辅振元件(31)的上表面设置有四个支撑脚，每个支撑脚的顶部两侧均为斜面，每个斜面对应一个与其配合的辅振传振柱(30)，且辅振传振柱(30)的斜面部与支撑脚的斜面滑动配合，辅振传振柱(30)为四棱柱和直角三棱柱的组合体，直角三棱柱固定在四棱柱的侧面上部，四棱柱和直角三棱柱的顶面平齐；每个辅振传振柱(30)的上方嵌设有一个辅振滚柱(29)；所述辅振滚柱(29)远离辅振传振柱(30)的一侧的形状与起振元件(22)的底部波浪形结构的波纹形状契合，位于同一支撑脚两侧的两个辅振滚柱(29)交替与起振元件(22)的底部呈波浪形结构接触；辅振支撑外壳(23)套设在辅振传振柱(30)及支撑脚外部，辅振支撑外壳(23)的上部与起振元件接头(21)连接，辅振支撑外壳(23)的下部与第二外钻头(25)连接；第一密封滑环(24)设置在辅振支撑外壳(23)和第二外钻头(25)之间。