一种适用于月球钻探的阶梯式破岩取心钻头

本发明一种适用于月球钻探的阶梯式破岩取心钻头，属月球地质勘探钻具领域。

背景技术：

1、目前国内外使用的月球钻探取心钻头大多是镶嵌硬质合金的钻进钻头，使用硬质合金破碎月壤及岩体，该方法磨损严重、当触及更加坚硬的岩体时有断裂风险，且可能会产生体积过大的岩屑，受钻杆上螺旋排屑通道螺旋通道端口大小限制，岩屑无法第一时间进入排屑通道，会造成排屑通道堵塞，降低了排屑效率，因此，需要一种可以在月球低重力、真空、土壤成分未知条件下进行钻探的钻头，以便于进行钻探取心工作。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种适用于月球钻探的阶梯式破岩取心钻头，钻头胎体上的截齿主要用于在切削工作开始前破碎前方土体及可能存在的未知岩体，因为岩体的抗剪强度为抗压强度的1/8～1/12，故本发明钻头主要通过切削刃切削月壤前进钻头，再通过螺旋排屑通道运输岩屑，为钻头前进提供通畅通道，不仅提高了钻探取心效率，并且延长了钻头的使用寿命。

2、实现本发明的技术方案：

3、本发明由钻头胎体，切削刃，阶梯式切削刃，楔，截齿，截齿装配口，螺旋式排屑通道组成，所述切削刃对称镶焊在钻头胎体的前部，所述阶梯式切削刃对称分布在钻头胎体侧壁上，所述楔对称分布在钻头胎体侧壁上，用于固定阶梯式切削刃，所述截齿装配口对称分布在钻头胎体的前部与侧壁结合处，所述截齿装配在截齿装配口内，所述螺旋式排屑通道是沿钻头胎体外周壁螺旋式上升并与外周壁对应固接的两条螺旋槽，该两条螺旋槽的下端口与阶梯式切削刃下端对应连接，其上端口为岩屑排出口。

4、进一步地，所述切削刃与阶梯式切削刃在同一平面装配。

5、进一步地，所述切削刃与阶梯式切削刃均为6条。

6、进一步地，所述截齿与截齿装配口通过螺纹连接装配。

7、进一步地，所述截齿略高于切削刃，用于破碎岩体。

8、进一步地，所述截齿与截齿装配口每一个都均匀分布在两把切削刃之间。

9、进一步地，所述截齿可以随时更换。

10、当使用本发明进行钻探工作时，钻头前端截齿破碎前方土体，随着钻进切削刃所产生的岩屑进入阶梯式切削刃的切削范围，岩屑中体积过大的部分被阶梯式切削刃进一步削减体积，以便进入排屑通道，经过阶梯式切削刃进一步削减的岩屑沿着两条螺旋槽螺旋式逐步上升，并从其上端口排出钻头之外，而且钻头下端孔底产生的热量也随之排走，实际上排出的岩屑已成为排出孔底热量的冷却介质，从而达到高效率、岩屑排泄顺畅的目的，满足了月球钻探的需求。

11、本发明阶梯式破岩取心钻头，适用于低重力、无水、真空、土壤成分不明确的月球环境，本发明在钻头外圆周面上设计有六条阶梯式切削刃，钻头胎体前端切削刃切削过程中产生的碎屑通过阶梯式切削刃的进一步削减，可高效的排出，减少了岩屑堵塞排屑通道的概率，当使用本发明进行钻探取心工作时，产生的岩屑可顺畅的排出，利用岩屑作为冷却介质，排出切削过程产生的热量，提高了工作效率，延长了使用寿命。

技术特征：

1.一种适用于月球钻探的阶梯式破岩取心钻头，其特征在于：由钻头胎体，切削刃，阶梯式切削刃，楔，截齿，截齿装配口，螺旋式排屑通道组成，所述切削刃对称镶焊在钻头胎体的前部，所述阶梯式切削刃对称分布在钻头胎体侧壁上，所述楔对称分布在钻头胎体侧壁上，用于固定阶梯式切削刃，所述截齿装配口对称分布在钻头胎体的前部与侧壁结合处，所述截齿装配在截齿装配口内，所述螺旋式排屑通道是沿钻头胎体外周壁螺旋式上升并与外周壁对应固接的两条螺旋槽，该两条螺旋槽的下端口与阶梯式切削刃下端对应连接，其上端口为岩屑排出口。

2.如权利要求1所述的一种适用于月球钻探的阶梯式破岩取心钻头，其特征在于：所述切削刃与阶梯式切削刃在同一平面装配。

3.如权利要求2所述的一种适用于月球钻探的阶梯式破岩取心钻头，其特征在于：所述切削刃与阶梯式切削刃均为6条。

4.如权利要求1所述的一种适用于月球钻探的阶梯式破岩取心钻头，其特征在于：所述截齿与截齿装配口通过螺纹连接装配。

5.如权利要求4所述的一种适用于月球钻探的阶梯式破岩取心钻头，其特征在于：所述截齿略高于切削刃，用于破碎岩体。

6.如权利要求1所述的一种适用于月球钻探的阶梯式破岩取心钻头，其特征在于：所述截齿与截齿装配口每一个都均匀分布在两把切削刃之间。

7.如权利要求4所述的一种适用于月球钻探的阶梯式破岩取心钻头，其特征在于：所述截齿可以随时更换。

技术总结
本发明适用于月球钻探的阶梯式破岩取心钻头，其特征在于：由钻头胎体，切削刃，阶梯式切削刃，楔，截齿，截齿装配口，螺旋式排屑通道组成，所述切削刃对称镶焊在钻头胎体的前部，所述阶梯式切削刃分布在钻头胎体侧壁上，所述楔分布在钻头胎体侧壁上，用于固定阶梯式切削刃，所述截齿装配口分布在钻头胎体的前部，所述截齿装配在截齿装配口内，所述螺旋式排屑通道是沿钻头胎体外周壁螺旋式上升的两条螺旋槽，下端口与阶梯式切削刃下端连接，本发明进行钻探时，钻头前端截齿破碎土体，切削刃切削的岩屑进入阶梯式切削刃，大体积岩屑被阶梯式切削刃削减，进入排屑通道，经过阶梯式切削刃削减的岩屑沿着两条螺旋上升，并从其上端口排出钻头之外。

技术研发人员：刘金刚
受保护的技术使用者：湘潭大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15