一种可变直径的向上钻进热融钻头

1.本发明属于极地冰盖钻探技术领域，涉及一种热融钻头，尤其是涉及一种可变直径的向上钻进热融钻头。


背景技术：

2.可回收式热融探测器是进行极地冰下湖无污染钻进采样的重要技术手段，其具有上下两个热融钻头分别用于在向上和向下钻进时融化冰层实现钻进。向下钻进时，下热融钻头开启加热，同时探测器向外放出电缆，从而使探测器向下融冰钻进，探测器通过后的孔内融水将重新冻结封闭钻孔，探测器所处环境为一个封闭的孔内融腔。向上钻进时，则开启上热融钻头，同时探测器收缆向上融冰钻进，从而使探测器沿电缆重新返回地表。采用该技术钻进时，由于冰变成水体积缩小，因此孔内融腔上部会存在没有融水的干孔段，当向上钻进至干孔段后，热融钻头融冰形成的融水将沿钻具下流，无法进行有效扩孔，形成的孔径与钻头直径基本相同，而对于长几米的探测器，如果探测器和钻孔间隙太小则很容易发生卡钻事故。增大上热融钻头直径可以解决向上钻进的卡钻问题，但在向下钻进中，大直径的上热融钻头则容易造成卡钻。


技术实现要素：

3.本发明的目的是为了解决可回收式热融探测器在干孔段向上钻进中容易卡钻的问题，而提出了一种可变直径的向上钻进热融钻头，该钻头在向下钻进时直径与探测器相同，向上钻进时则可增大直径，从而形成大直径钻孔，解决了可回收式热融探测器在干孔段向上钻进中容易卡钻的问题。
4.本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种可变直径的向上钻进热融钻头，包括第一钻头体和设置在第一钻头体内部的加热棒，还包括花键杆、第一弹簧、滑套、第二弹簧、第二钻头体、连杆、第一固定块、第三弹簧、限位套、第四弹簧、第二固定块、外管、第三钻头体、支撑杆、第五弹簧和限位垫片；所述第一固定块和第二固定块位于外管内部且三者同轴设置，第一固定块和第二固定块中心加工有用于与花键杆配合的花键孔，花键杆相对于花键孔以不能相对转动、但是能在轴向上移动的方式布置；第一固定块上表面边缘设置有t形槽，同时第一固定块上表面还设置有环形凸台，环形凸台顶部设置有带有外斜面的台阶，该带有外斜面的台阶用于与第一钻头体底部的环形槽配合，在第一钻头体运动至下限位时对其进行锁定；所述花键杆螺纹连接在第一钻头体底部且二者同轴布置，花键杆的外部分别安装有两个滑套和一个限位套，滑套能够相对于花键杆自由滑动，限位套固定在花键杆固定位置上，两个滑套分别为上滑套和下滑套，上滑套和第一钻头体之间安装有第一弹簧，上滑套和下滑套之间安装有第二弹簧，下滑套和第一固定块之间安装有第三弹簧，限位套和第二固定块之间安装有第四弹簧；所述连杆分为连杆一和连杆二，连杆一设置在第二钻头体和下滑套之间，连杆一、第二钻头体和下滑套形成平行四边形连动机构，连杆二连接在第三钻头体和上滑套之间，连杆二、第三钻头体和上滑套形成平行四边形连动机构，
第二钻头体和第三钻头体始终处于竖直状态，上滑套和下滑套沿花键杆上下往复运动时，连杆一和连杆二分别带动第二钻头体和第三钻头体沿着竖直方向往复运动；所述第一钻头体外部整体形状为正锥形，并在第一钻头体底部位置设置有倒锥形台阶用于对第二钻头体和第三钻头体进行导正，第一钻头体底面上加工有带内台阶的环形槽；所述第二钻头体和第三钻头体交替布置，第二钻头体和第三钻头体上部为带有内外圆锥面的弧形块，下部为矩形截面的细长杆，第二钻头体的细长杆底部设置有用于与设置在第一固定块上的t形槽配合的t形台阶，第三钻头体的细长杆底部设置有用于与设置在支撑杆的t形槽配合的t形台阶，且所有t形台阶均能够在其对应的t形槽内自由滑动；第二钻头体的弧形块两端设置有从上到下增大的斜面，第三钻头体的弧形块两端设置有从上到下减小的斜面，当第二钻头体和第三钻头体移动至上限位时，第二钻头体和第三钻头体的斜面相互接触，并拼接成一个完整的环形；所述支撑杆整体为圆杆形，其下部插入第一固定块内并与第一固定块滑动配合，底部通过螺钉与限位垫片相连，支撑杆顶部和中部分别设置有第一台阶和第二台阶，其中第一台阶和第一固定块之间安装有第五弹簧，第二台阶用于对支撑杆进行下限位，限位垫片用于对支撑杆进行上限位；支撑杆顶部加工有t形槽。
5.进一步，所述第一钻头体中心设置有用于供电缆穿过的中心孔，且该中心孔顶部形状为内锥形。
6.进一步，所述花键杆的中心设置有用于供电缆穿过的通孔。
7.进一步，所述连杆一的一端通过第一销轴与第二钻头体铰接，另一端通过第二销轴与下滑套铰接，连杆一两端能够分别绕第一销轴和第二销轴自由转动；所述连杆二的一端通过第一销轴与第三钻头体铰接，另一端通过第二销轴与上滑套铰接，连杆二两端能够分别绕第一销轴和第二销轴自由转动。
8.进一步，沿第一固定块上表面所设置的环形凸台周向均布有从上到下贯通的矩形槽以为连杆的运动提供空间。
9.进一步，所述第二钻头体和第三钻头体数量均为三个。
10.进一步，所述第一固定块和第二固定块呈上下正对设置，第一固定块和第二固定块的边缘分别通过螺钉与外管内壁连接。
11.进一步，所述第一固定块的中心设置有用于安放第三弹簧的凹陷区域，且所述凹陷区域周围均布有用于供支撑杆穿过的通孔。
12.进一步，所述第一弹簧、第二弹簧、第三弹簧、第四弹簧和第五弹簧均为压缩弹簧。
13.通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：
14.1、本发明提供的一种可变直径的向上钻进热融钻头，在向下钻进时维持小直径，向上钻进时则增大直径，从而形成大直径钻孔，解决了可回收式热融探测器在干孔段向上钻进中容易卡钻的问题；
15.2、本发明采用钻头和冰层的相互作用力作为钻头直径增大的动力，并在钻头增大至最大直径时完成自锁，结构简单可靠；
16.3、本发明通过控制第二钻头体和第三钻头体的设置高度，使二者缩回和伸展运动在不同高度进行，避免了二者相互干涉，同时伸展后所有第二钻头体和第三钻头体能够拼接成完整环形，结构简单可靠。
附图说明
17.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本技术的一部分，本发明示意性实施例及其说明用于理解本发明，并不构成本发明的不当限定，在附图中：
18.图1为本发明提出的一种可变直径的向上钻进热融钻头剖视图；
19.图2为本发明提出的一种可变直径的向上钻进热融钻头增大直径后的外部示意图；
20.图3为本发明提出的一种可变直径的向上钻进热融钻头在小直径状态下的结构示意图；
21.图4为本发明提出的一种可变直径的向上钻进热融钻头在小直径状态下的外部示意图；
22.图5为本发明中第二钻头体结构示意图；
23.图6为本发明中第三钻头体结构示意图；
24.图7为本发明中第一固定块结构示意图。
25.图中各标记如下：1-第一钻头体；2-加热棒；3-花键杆；4-第一弹簧；5-滑套；6-第二弹簧；7-第二钻头体；8-第一销轴；9-连杆；10-第二销轴；11-第一固定块；12-第三弹簧；13-限位套；14-第四弹簧；15-第二固定块；16-外管；17-电缆；18-第三钻头体；19-支撑杆；20-第五弹簧；21-限位垫片；22-环形凸台。
具体实施方式
26.为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程和元件并没有详细叙述。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”仅用于描述目的，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”和“第五”的特征并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。
27.如图1至图7所示，一种可变直径的向上钻进热融钻头，包括第一钻头体1、加热棒2、花键杆3、第一弹簧4、滑套5、第二弹簧6、第二钻头体7、连杆9、第一固定块11、第三弹簧12、限位套13、第四弹簧14、第二固定块15、外管16、电缆17、第三钻头体18、支撑杆19、第五弹簧20和限位垫片21；所述第一固定块11和第二固定块15位于外管16内部且三者同轴设置，第一固定块11和第二固定块15呈上下正对布置，第一固定块11和第二固定块15的边缘分别通过螺钉与外管16内壁连接，第一固定块11和第二固定块15的中心加工有用于与花键杆3配合的花键孔，花键杆3能够沿所述花键孔上下滑动，但不能相对转动；第一固定块11中心设置有用于安放第三弹簧12的凹陷区域，且所述凹陷区域周围均布有用于供支撑杆19穿过的通孔，第一固定块11上表面边缘设置有三个均布的t形槽，三个t形槽分别用于对三个第二钻头体7底部t形台阶进行限位，同时第一固定块11上表面还设置有环形凸台22，环形凸台22中均布有六个从上到下贯通的矩形槽以为连杆9的运动提供空间，环形凸台22顶部设置有带有外斜面的台阶用于与第一钻头体1底部的环形槽配合，在第一钻头体1运动至下限位时对其进行锁定。
28.所述花键杆3通过螺纹连接在第一钻头体1底部且二者同轴布置，花键杆3的中心设置有用于供电缆17穿过的通孔，花键杆3外部分别安装有两个滑套5和一个限位套13，且两个滑套5和一个限位套13均与限位套13花键配合，滑套5能够在花键杆3上自由滑动，限位套13则固定在花键杆3固定位置上，两个滑套5分别为上滑套和下滑套，上滑套和第一钻头体1之间安装有第一弹簧4，上滑套和下滑套之间安装有第二弹簧6，下滑套和第一固定块11之间安装有第三弹簧12，限位套13和第二固定块15之间安装有第四弹簧14；每个所述滑套5中心设置有用于与花键杆3花键配合的花键孔，外部设置有三个均布的用于放置连杆9的矩形槽。连杆9分为两组，为方便描述，第一组称之为连杆一，第二组称之为连杆二，连杆一设置在第二钻头体7和下滑套之间，连杆一、第二钻头体7和下滑套形成平行四边形连动机构，连杆二连接在第三钻头体18和上滑套之间，连杆二、第三钻头体18和上滑套形成平行四边形连动机构，第二钻头体7和第三钻头体18始终处于竖直状态，上滑套和下滑套沿花键杆3上下往复运动时，连杆一和连杆二分别带动第二钻头体7和第三钻头体18沿着竖直方向往复运动。
29.所述第一钻头体1中心设置有用于供电缆17穿过的中心孔，该中心孔顶部形状为内锥形，以便冰层融水能够流入第一钻头体1的中心孔内对电缆17进行冷却，第一钻头体1内部设置有六到八个圆形沉孔用于安装加热棒2，第一钻头体1外部整体形状为正锥形，在第一钻头体1底部位置设置有倒锥形台阶用于对第二钻头体7和第三钻头体18进行导正，第一钻头体1底面上加工有带内台阶的环形槽，用于与第一固定块11的环形凸台22顶部带有外斜面的台阶进行配合。
30.所述第二钻头体7和第三钻头体18数量均为三个，第二钻头体7和第三钻头体18间隔交替布置，第二钻头体7和第三钻头体18上部为带有内外圆锥面的弧形块，下部为矩形截面的细长杆，细长杆下部设置有两个圆孔用于通过第一销轴8与连杆9相连接，第二钻头体7的细长杆底部设置有t形台阶用于与第一固定块11的t形槽配合，第三钻头体18的细长杆底部设置有t形台阶用于与支撑杆19的t形槽配合，所有t形台阶均能够在与各自对应的t形槽内自由滑动；第二钻头体7的弧形块两端设置有从上到下增大的斜面，第三钻头体18的弧形块两端设置有从上到下减小的斜面，当第二钻头体7和第三钻头体18移动至上限位时，第二钻头体7和第三钻头体18的斜面相互接触，并拼接成一个完整的环形。
31.所述支撑杆19整体为圆杆形，支撑杆19的下部插入在第一固定块11的通孔内且与通孔滑动配合，支撑杆19的底部通过螺钉与限位垫片21相连，支撑杆19的顶部和中部分别设置有第一台阶和第二台阶，其中第一台阶和第一固定块11之间安装有第五弹簧20，第二台阶用于对支撑杆19进行下限位，限位垫片21用于对支撑杆19进行上限位；支撑杆19顶部加工有t形槽用于与第三钻头体18底部的t形台阶配合。
32.所述第一弹簧4、第二弹簧6、第三弹簧12、第四弹簧14和第五弹簧20均为压缩弹簧。
33.每个所述第二钻头体7和第三钻头体18与各自对应的滑套5之间均连接有两个连杆9，从而利用平行四边形的运动特性，保证第二钻头体7和第三钻头体18均始终处于竖直状态。
34.在向下钻进时，所述第一钻头体1和花键杆3在第四弹簧14推力作用下，限位套13将与第一固定块11底面接触，从而对第一钻头体1和花键杆3位置进行上限位；同时与第二
钻头体7相连的下滑套在第三弹簧12的推力作用下向上移动，并通过连杆一带动第二钻头体7沿第一固定块11的t形槽向内滑动，直至第二钻头体7滑动至第一固定块11的t形槽的极限位置停止，从而限定第二钻头体7的最大缩回位置；与第三钻头体18相连的上滑套在第二弹簧6的推力作用下向上移动，并通过连杆二带动第三钻头体18沿支撑杆19的t形槽向内滑动，直至第三钻头体18滑动至支撑杆19的t形槽的极限位置停止，从而限定第三钻头体18的最大缩回位置；第二钻头体7和第三钻头体18缩回后的直径小于第一钻头体1和外管16的最大直径，防止形成台阶阻碍钻进。
35.在向上钻进时，所述第一钻头体1和花键杆3将在冰层压力作用下向下移动，并通过第一弹簧4推动与第三钻头体18相连的上滑套向下移动，此时由于支撑杆19在第五弹簧20的推力作用下保持不动，因此上滑套将通过连杆二推动第三钻头体18沿支撑杆19顶部t形槽向外滑动，当连杆二与支撑杆19顶面接触时，第三钻头体18伸展至最大直径，在此过程中，第二弹簧6也将推动与第二钻头体7相连的下滑套向下移动，从而通过连杆一推动第二钻头体7沿第一固定块11的t形槽向外滑动，直到连杆一与第一固定块11相接触后，第二钻头体7伸展至最大直径，此时由于支撑杆19并未移动，因此伸展至最大直径的第三钻头体18位于第二钻头体7上方，二者相互不干涉；当第一钻头体1继续向下移动时，第三钻头体18顶部内锥面将首先与第一钻头体1底部锥面相接触，并在第一钻头体1继续下移时，带动第三钻头体18和支撑杆19同时下行，并使第二钻头体7进入两个相邻第三钻头体18之间间隙，并与第一钻头体1底部锥面相接触，使第二钻头体7和第三钻头体18形成完整的环形；与此同时，第一固定块11的环形凸台22将与第一钻头体1底部环形槽接触，并在环形凸台22顶部设置的带有外斜面的台阶的导正作用下，通过发生形变进入第一钻头体1底部环形槽内，到第一钻头体1底部锥面与第二钻头体7和第三钻头体18均接触时，第一固定块11的环形凸台22将完全进入第一钻头体1的底部环形槽内，此时第一固定块11的环形凸台22带有外斜面的台阶通过形变伸入第一钻头体1底部环形凹槽的内台阶内，从而锁定第一钻头体1位置，保证即使整个热融钻头与冰层脱离接触，热融钻头仍可保持最大直径。
36.进一步，所述第一钻头体1、第二钻头体7和第三钻头体18均采用铜、铝合金等高导热系数金属制造，以提高融冰速率。
37.本发明的工作原理：
38.本发明提供的一种可变直径的向上钻进热融钻头在向下钻进时，由于第一钻头体1上方不与冰层接触，因此第一钻头体1和花键杆3将在第四弹簧14的推力作用下处于上限位，三个支撑杆19也在第五弹簧20的推力作用下处于上限位；与三个第二钻头体7相连的下滑套在第三弹簧12的推力作用下向上移动，并通过连杆二带动三个第二钻头体7分别沿第一固定块11的t形槽向内滑动，直至第二钻头体7与第一固定块11的t形槽一侧接触，使三个第二钻头体7缩回至最小直径位置；与三个第三钻头体18相连的上滑套在第二弹簧6的推力作用下向上移动，并通过连杆二带动三个第三钻头体18分别沿三个支撑杆19的t形槽向内滑动，直至第三钻头体18滑动至支撑杆19的t形槽的极限位置停止，从而使三个第三钻头体18缩回至最小直径位置；由于支撑杆19处于上限位，因此第三钻头体18所处高度高于第二钻头体7，因此第二钻头体7不干涉第三钻头体18的缩回；在此位置时，由于上部各部件最大外径均小于外管16直径，因此不会对向下钻进过程造成卡顿。
39.当本发明提供的一种可变直径的向上钻进热融钻头向上钻进时，第一钻头体1将
与冰层接触，此时由于加热棒2并未供电，因此第一钻头体1对冰层融化作用很小，因此当探测器整体上移时，第一钻头体1将在冰层推力作用下相对外管16向下移动，并通过第一弹簧4推动与第三钻头体18相连的上滑套向下移动，此时由于支撑杆19在第五弹簧20的推力作用下保持不动，因此上滑套将通过连杆二推动第三钻头体18沿支撑杆19顶部t形槽向外滑动，当连杆二与支撑杆19顶面接触时，第三钻头体18伸展至最大直径，在此过程中，第二弹簧6也将推动与第二钻头体7相连的下滑套向下移动，从而通过连杆一推动第二钻头体7沿第一固定块11的t形槽向外滑动，直到连杆一与第一固定块11相接触后，第二钻头体7伸展至最大直径，此时由于支撑杆19并未移动，因此伸展至最大直径的第三钻头体18仍位于第二钻头体7上方，二者的伸展运动互不干涉；当第一钻头体1相对外管16继续向下移动时，第三钻头体18顶部内锥面将首先与第一钻头体1底部锥面相接触，并在第一钻头体1继续下移时，带动第三钻头体18和支撑杆19同时下行，并使第二钻头体7进入第三钻头体18之间间隙，并与第一钻头体1底部锥面相接触，使第二钻头体7和第三钻头体18形成完整的环形；与此同时，第一固定块11的环形凸台22将与第一钻头体1底部环形槽接触，从而在环形凸台22顶部设置的带有外斜面的台阶的导正作用下，通过发生形变进入第一钻头体1底部环形槽内，到第一钻头体1底部锥面与第二钻头体7和第三钻头体18均接触时，第一固定块11的环形凸台22将完全进入第一钻头体1的底部环形槽内，此时第一固定块11的环形凸台22顶部设置的带有外斜面的台阶通过形变伸入第一钻头体1底部环形凹槽的内台阶内，从而锁定第一钻头体1位置，保证即使热融钻头与冰层脱离接触，热融钻头仍可保持最大直径。
40.此时开启加热棒2供电，热融钻头开始融冰钻进，位于第一钻头体1中心孔上方的冰层融水将流入第一钻头体1中心孔，并对电缆17进行冷却，防止电缆17因过热而损坏，位于第一钻头体1中心孔外侧的冰层融水将被第一钻头体1、第二钻头体7和第三钻头体18组合形成的锥面融化，从而使形成的钻孔直径大于外管16直径，保证探测器可安全顺利通过。

技术特征：
1.一种可变直径的向上钻进热融钻头，包括第一钻头体(1)和设置在第一钻头体(1)内部的加热棒(2)，其特征在于，还包括花键杆(3)、第一弹簧(4)、滑套(5)、第二弹簧(6)、第二钻头体(7)、连杆(9)、第一固定块(11)、第三弹簧(12)、限位套(13)、第四弹簧(14)、第二固定块(15)、外管(16)、第三钻头体(18)、支撑杆(19)、第五弹簧(20)和限位垫片(21)；所述第一固定块(11)和第二固定块(15)位于外管(16)内部且三者同轴设置，第一固定块(11)和第二固定块(15)中心加工有用于与花键杆(3)配合的花键孔，花键杆(3)相对于花键孔以不能相对转动、但是能在轴向上移动的方式布置；第一固定块(11)上表面边缘设置有t形槽，同时第一固定块(11)上表面还设置有环形凸台(22)，环形凸台(22)顶部设置有带有外斜面的台阶，该带有外斜面的台阶用于与第一钻头体(1)底部的环形槽配合，在第一钻头体(1)运动至下限位时对其进行锁定；所述花键杆(3)螺纹连接在第一钻头体(1)底部且二者同轴布置，花键杆(3)的外部分别安装有两个滑套(5)和一个限位套(13)，滑套(5)能够相对于花键杆(3)自由滑动，限位套(13)固定在花键杆(3)固定位置上，两个滑套(5)分别为上滑套和下滑套，上滑套和第一钻头体(1)之间安装有第一弹簧(4)，上滑套和下滑套之间安装有第二弹簧(6)，下滑套和第一固定块(11)之间安装有第三弹簧(12)，限位套(13)和第二固定块(15)之间安装有第四弹簧(14)；所述连杆(9)分为连杆一和连杆二，连杆一设置在第二钻头体(7)和下滑套之间，连杆一、第二钻头体(7)和下滑套形成平行四边形连动机构，连杆二连接在第三钻头体(18)和上滑套之间，连杆二、第三钻头体(18)和上滑套形成平行四边形连动机构，第二钻头体(7)和第三钻头体(18)始终处于竖直状态，上滑套和下滑套沿花键杆(3)上下往复运动时，连杆一和连杆二分别带动第二钻头体(7)和第三钻头体(18)沿着竖直方向往复运动；所述第一钻头体(1)外部整体形状为正锥形，并在第一钻头体(1)底部位置设置有倒锥形台阶用于对第二钻头体(7)和第三钻头体(18)进行导正，第一钻头体(1)底面上加工有带内台阶的环形槽；所述第二钻头体(7)和第三钻头体(18)交替布置，第二钻头体(7)和第三钻头体(18)上部为带有内外圆锥面的弧形块，下部为矩形截面的细长杆，第二钻头体(7)的细长杆底部设置有用于与第一固定块(11)上的t形槽配合的t形台阶，第三钻头体(18)的细长杆底部设置有用于与设置在支撑杆(19)的t形槽配合的t形台阶，且所有t形台阶均能够在其对应的t形槽内自由滑动；第二钻头体(7)的弧形块两端设置有从上到下增大的斜面，第三钻头体(18)的弧形块两端设置有从上到下减小的斜面，当第二钻头体(7)和第三钻头体(18)移动至上限位时，第二钻头体(7)和第三钻头体(18)的斜面相互接触，并拼接成一个完整的环形；所述支撑杆(19)整体为圆杆形，支撑杆(19)的下部插入第一固定块(11)并与其滑动配合，支撑杆(19)的底部通过螺钉与限位垫片(21)相连，支撑杆(19)顶部和中部分别设置有第一台阶和第二台阶，其中第一台阶和第一固定块(11)之间安装有第五弹簧(20)，第二台阶用于对支撑杆(19)进行下限位，限位垫片(21)用于对支撑杆(19)进行上限位；支撑杆(19)顶部加工有t形槽。2.根据权利要求1所述的可变直径的向上钻进热融钻头，其特征在于：所述第一钻头体(1)中心设置有用于供电缆(17)穿过的中心孔，且该中心孔顶部形状为内锥形。3.根据权利要求1所述的可变直径的向上钻进热融钻头，其特征在于：所述花键杆(3)的中心设置有用于供电缆(17)穿过的通孔。4.根据权利要求1所述的可变直径的向上钻进热融钻头，其特征在于：所述连杆一的一端通过第一销轴(8)与第二钻头体(7)铰接，另一端通过第二销轴(10)与下滑套铰接，连杆
一两端能够分别绕第一销轴(8)和第二销轴(10)自由转动；所述连杆二的一端通过第一销轴(8)与第三钻头体(18)铰接，另一端通过第二销轴(10)与上滑套铰接，连杆二两端能够分别绕第一销轴(8)和第二销轴(10)自由转动。5.根据权利要求1所述的可变直径的向上钻进热融钻头，其特征在于：沿沿第一固定块上表面所设置的环形凸台(22)周向均布有从上到下贯通的矩形槽以为连杆(9)的运动提供空间。6.根据权利要求1所述的可变直径的向上钻进热融钻头，其特征在于：所述第二钻头体(7)和第三钻头体(18)数量均为三个。7.根据权利要求1所述的可变直径的向上钻进热融钻头，其特征在于：所述第一固定块(11)和第二固定块(15)呈上下正对设置，第一固定块(11)和第二固定块(15)的边缘分别通过螺钉与外管(16)内壁连接。8.根据权利要求1所述的可变直径的向上钻进热融钻头，其特征在于：所述第一固定块(11)的中心设置有用于安放第三弹簧(12)的凹陷区域，且凹陷区域周围均布有用于供支撑杆(19)穿过的通孔。9.根据权利要求1所述的可变直径的向上钻进热融钻头，其特征在于：所述第一弹簧(4)、第二弹簧(6)、第三弹簧(12)、第四弹簧(14)和第五弹簧(20)均为压缩弹簧。

技术总结
本发明公开一种可变直径的向上钻进热融钻头，属于极地冰盖钻探技术领域，包括相互协同配合的第一钻头体、花键杆、第一弹簧、滑套、第二弹簧、第二钻头体、连杆、第一固定块、第三弹簧、限位套、第四弹簧、第二固定块、外管、第三钻头体、支撑杆、第五弹簧和限位垫片，在向下钻进时维持小直径，向上钻进时则可增大直径，从而形成大直径钻孔，解决了可回收式热融探测器在干孔段向上钻进中容易卡钻的问题；采用钻头和冰层的相互作用力作为钻头直径增大的动力，并在钻头增大至最大直径时可完成自锁；通过控制第二钻头体和第三钻头体的设置高度，使其缩回和伸展运动在不同高度进行，避免了二者相互干涉，同时伸展后能够拼接成完整环形，结构简单可靠。单可靠。单可靠。


技术研发人员：王婷 韩博 陈艳吉 刘昀忱 达拉拉伊 宫达 洪嘉琳
受保护的技术使用者：吉林大学
技术研发日：2023.05.05
技术公布日：2023/7/25