用于冰川钻孔的蒸汽的制造方法
【专利摘要】本发明公开一种用于冰川钻孔的蒸汽机，其结构特征是翅片式内胆由支架固定，放置在燃烧室内，燃烧室底部装有防风罩，燃烧室外裹有保温外套，并连有背带；翅片式内胆上部连有带安全阀的注水管和压力表，蒸汽出口管一端连接带安全阀的注水管，另一端通过蒸汽阀门与高压保温橡胶管、钻管和蒸汽喷嘴依序连接；翅片式内胆下部置有加热炉头，加热炉头连接高山气管与调节阀和气瓶。其附属设备之间均由快速接头连接，安全、可靠、方便。本发明携带方便、操作简单、安全可靠，可在野外条件下进行花杆孔、温度孔的钻取工作，为监测冰川变化提供必要的技术保障。
【专利说明】用于冰川钻孔的蒸汽机
【技术领域】
[0001] 本发明属于一种用于冰川钻孔的蒸汽机，适用于高海拔区域无表碛或表碛较薄的 冰川区域进行花杆洞、20米内温度孔的钻取。
[0002]
【背景技术】
[0003] 物质平衡是冰川表面积累量与消融量的代数和，反映了冰川表面单位面积上相对 于上一个冰川物质平衡年末冰面的平均升降变化状况，是量化冰川对气候变化响应的重要 参数之一；花杆法是目前进行物质平衡观测的重要手段之一。多年的实践证明，蒸汽钻机是 在无表碛或表碛较薄的冰面上固定花杆的切实有效地工具，为高海拔区域试验研究发挥重 要的作用。
[0004] 目前使用的蒸汽钻机为火管式蒸汽钻机，水储存在火管之间，通过火管加热，由于 火管为铝材质，承压小，最大工作压力为4个大气压，钻深浅，满足不了温度孔的技术需求； 其次，存在装置笨重、体积大、加热时间长、热效率低、对冰川环境污染较大、且存在一定地 安全隐患，限制了其使用的场合和范围，同时极大的限制了高海拔区域的相关科研工作。
【发明内容】
[0005] 为了减轻高海拔区域野外使用者的工作强度、增加高山工作人员的安全系数以及 提高野外的工作效率，本发明的目的旨在提供一种方便、快速、高效、结构简单、体积小、安 全性高的用于冰川钻孔的蒸汽机。
[0006] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现： 一种用于冰川钻孔的蒸汽机，包括背带、保温外套、压力表、带安全阀的注水管、蒸汽出 口管、出气口、蒸汽阀门、高压保温橡胶管、钻管、蒸汽喷嘴、支架、翅片式内胆、加热炉头、燃 烧室、高山气管与调节阀、气瓶、防风罩。翅片式内胆由支架固定，放置在燃烧室内，燃烧室 底部装有防风罩，燃烧室外裹有保温外套，并连有背带；翅片式内胆上部连有带安全阀的注 水管和压力表，蒸汽出口管一端连接带安全阀的注水管，另一端通过蒸汽阀门与高压保温 橡胶管、钻管和蒸汽喷嘴依序连接；翅片式内胆下部置有调节螺杆支撑的加热炉头，加热炉 头连接高山气管与调节阀和气瓶。
[0007] 本发明的优点和产生的有益效果是： 1、翅片式内胆由不锈钢材料制造，其强度更高，可以制造出比热容更高的压力容器，极 大的减小了蒸汽钻机的单体重量；蒸汽钻机由原来的15. 85kg减轻为12kg,这样对于工作 在高海拔区域的科研人员而言，单件减轻了近1/4 (3.85kg)的负荷，这极大提高了蒸汽钻 机的实际使用价值。
[0008] 2、翅片式内胆直接由两个封头拼接而成，采用全焊透的焊接方式，安全性得到大 幅提升；内胆底部的翅片增大了内胆的受热面积，可实现快速、高效产生蒸汽的目的。
[0009] 3、内胆底部加热炉头，采用蜂窝状燃烧方式，炉头依靠调节螺杆上的螺栓上下调 节，集中火力对内胆进行加热，既确保了燃料的充分燃烧，又使其热量利用达到了最大效 率，同时减轻了附属配件的重量；原来的加热设备大多采用汽油喷灯、煤气罐、汽油炉子，改 进后的蒸汽钻机采用内置的高山气加热炉头，不仅燃烧效率高，而且附属的高山气罐重量 轻，单位重量燃料的燃烧值高，对冰川环境污染较小。
[0010] 4、改进防护措施，注水口上改为带安全阀的注水管盖；在内胆蒸汽压超过设定的 安全气压后，安全阀将启动，确保设备的安全运行；同时内胆材料改为不锈钢后，即使偶尔 出现干烧现象，内胆不会爆炸，为蒸汽钻机的安全运转增设了双保险。
[0011] 5、高压保温橡胶管最大程度地降低了热辐射，增加了蒸汽钻机的热值利用率，提 高了高山作业的效率。
[0012] 6、本发明结构简单，操作方便，安全可靠，效率高，体积小，可广泛适用于高海拔冰 川环境。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 图1为本发明结构示意图。
[0014] 图中：1一背带，2-保温外套，3-压力表，4一带安全阀的注水管，5-蒸汽出口 管，6-出气口，7-蒸汽阀门，8-高压保温橡胶管，9一钻管，10-蒸汽喷嘴，11 一支架，12- 翅片式内胆，13-加热炉头，14 一燃烧室，15-高山气管与调节阀，16-气瓶，17-防风罩， 18-调节螺杆。
【具体实施方式】
[0015] 下面结合附图，通过实施例对本发明做进一步详细说明： 如图1所示，一种用于冰川钻孔的蒸汽机，包括背带1、保温外套2、压力表3、带安全阀 的注水管4、蒸汽出口管5、出气口 6、蒸汽阀门7、高压保温橡胶管8、钻管9、蒸汽喷嘴10、支 架11、翅片式内胆12、加热炉头13、燃烧室14、高山气管与调节阀15、气瓶16、防风罩17， 翅片式内胆12 (Z1201220377469. 3)由支架11固定，放置在燃烧室14内。翅片式内胆12 由两个封头拼接而成；翅片置于内胆的底部，进水口和蒸汽出口、或为出水口分别位于内胆 的左右方。燃烧室14底部装有防风罩17,燃烧室14外裹有保温外套2,并连有背带1 ;翅 片式内胆12上部连有带安全阀的注水管4和压力表3,蒸汽出口管5 -端连接带安全阀的 注水管4,另一端通过蒸汽阀门7与高压保温橡胶管8、钻管9和蒸汽喷嘴10依序连接；翅 片式内胆12下部置有调节螺杆18支撑的加热炉头13,加热炉头13连接高山气管与调节阀 15和气瓶16。
[0016] 首先将翅片式内胆12、高压保温橡胶管8、钻管9、蒸汽喷嘴10、高山气管与调节阀 15及气瓶16运至需要打花杆孔的位置后，逐件连接起来。打开带安全阀注水管盖后往内 胆中加入约4. 5升水，然后重新盖上带安全阀注水管盖，检查各阀门的状态确认安全后，开 启高山气管与调节阀15与气瓶16,加热炉头13点火加热。此后要随时关注压力表3的显 示，当压力表3到达工作压力IMpa时，开启蒸汽阀门7,蒸汽通过蒸汽喷嘴10喷射而出，在 冰上逐渐融化出一个冰孔，在此过程中，根据压力显示，随时调整加热炉头13的火焰大小， 根据测量工作的要求确定冰孔深度，到达设计深度后，关闭蒸汽阀门7,蒸汽钻停止工作，最 大设计钻深将达到20m。
【权利要求】
1. 一种用于冰川钻孔的蒸汽机，是由背带（1)、保温外套（2)、压力表（3)、带安全阀注 水孔盖（4)、蒸汽出口管（5)、出气口（6)、蒸汽阀门（7)、高压保温橡胶管（8)、钻管（9)、蒸 汽喷嘴（10)、支架（11)、翅片式内胆（12)、加热炉头（13)、燃烧室（14)、高山气管与调节阀 (15)、气瓶（16)、防风罩（17)组成，其特征是翅片式内胆（12)由支架（11)固定，放置在燃烧 室（14)内，燃烧室（14)底部装有防风罩（17)，燃烧室（14)外裹有保温外套（2)，并连有背 带（1);翅片式内胆（12)上部连有带安全阀的注水管（4)和压力表（3)，蒸汽出口管（5) - 端连接带安全阀的注水管（4)，另一端通过蒸汽阀门（7)与高压保温橡胶管（8)、钻管（9)和 蒸汽喷嘴（10)依序连接；翅片式内胆（12)下部置有调节螺杆（18)支撑的加热炉头（13)， 加热炉头（13)连接高山气管与调节阀（15)和气瓶（16)。
【文档编号】E21B7/14GK104100203SQ201310125716
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2013年4月12日 优先权日:2013年4月12日
【发明者】王士猛, 谢爱红, 效存德, 秦翔 申请人:中国科学院寒区旱区环境与工程研究所