[發(fā)明專利]節(jié)能型孕鑲金剛石鉆頭制備的均溫加熱回轉(zhuǎn)裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110934822.7
• 申請日: 2021-08-16
• 公開（公告）號: CN113624014A
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高科;張宗正;趙研;王金龍;謝曉波
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號: F27B21/00
• 分類號: F27B21/00;F27B21/08;F27B21/14;F27D3/12;F27D19/00;F27D11/06
• 代理公司: 安徽濰達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 34166
• 代理人: 李英姿

節(jié)能型孕鑲金剛石鉆頭制備的均溫加熱回轉(zhuǎn)裝置，包括回轉(zhuǎn)固定支撐，回轉(zhuǎn)電機(jī)與回轉(zhuǎn)固定支撐連接，回轉(zhuǎn)電機(jī)回轉(zhuǎn)軸穿過回轉(zhuǎn)電機(jī)軸孔后與回轉(zhuǎn)電機(jī)傳扭孔連接，回轉(zhuǎn)平臺上依次同軸設(shè)有下隔熱承壓板、下石墨墊塊和鉆頭模具，保溫套套置在下石墨墊塊和鉆頭模具外部，且保溫套下端與下石墨墊塊外壁同軸間隙配合，保溫套上端設(shè)有加壓組件或保溫蓋，保溫套外部同軸設(shè)有感應(yīng)加熱線圈，本發(fā)明通過回轉(zhuǎn)電機(jī)回轉(zhuǎn)帶動各回轉(zhuǎn)部件可調(diào)速回轉(zhuǎn)，從而保證燒制過程中不會出現(xiàn)鉆頭“過燒”和“欠燒”的現(xiàn)象，使鉆頭的質(zhì)量始終保持穩(wěn)定狀態(tài)，同時減小電能的消耗，綠色環(huán)保。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鉆探/鉆井技術(shù)和粉末冶金領(lǐng)域，具體涉及一種節(jié)能型孕鑲金剛石鉆頭制備的均溫加熱回轉(zhuǎn)裝置。

背景技術(shù)

孕鑲金剛石鉆頭是鉆探/鉆井中必備工具之一，屬于消耗件，需求量巨大。目前國內(nèi)生產(chǎn)孕鑲金剛石鉆頭的主要方法有熱壓燒結(jié)法、無壓浸漬法和電鍍法等，其中熱壓燒結(jié)法和無壓浸漬法均為高溫?zé)Y(jié)。金剛石是鉆頭切削巖石的核心材料，高溫對其熱損傷非常大，因此，控制燒結(jié)溫度對于金剛石鉆頭質(zhì)量的影響至關(guān)重要。同時，孕鑲金剛石鉆頭的燒結(jié)溫度很高，需要在短時間內(nèi)升溫至設(shè)定溫度，并繼續(xù)保溫一段時間，如果不采用有效的保溫措施，則需要感應(yīng)線圈一直保持較大的功率，能量消耗很大。

現(xiàn)有的熱壓燒結(jié)法常采用中頻感應(yīng)加熱與壓力機(jī)加壓相結(jié)合的方式進(jìn)行燒結(jié)，由于中頻感應(yīng)線圈的周向非均勻性和鉆頭模具不能完全居中置入在線圈中，鉆頭模具的周向位置感應(yīng)磁力線不均勻而產(chǎn)生的感應(yīng)熱不均衡，導(dǎo)致模具周向受熱溫升誤差較大，而往往紅外測溫點(diǎn)設(shè)置在相對固定的單點(diǎn)位置，如此極易造成模具內(nèi)中金剛石和胎體在不同周向區(qū)域的溫度相差較大，通過實(shí)測溫差將會達(dá)到200℃，這將會出現(xiàn)鉆頭的過燒和欠燒現(xiàn)象，這是導(dǎo)致鉆頭的性能極不穩(wěn)定的主要因素之一。對于無壓浸漬法，常采用井式或箱式的電阻絲加熱的方法進(jìn)行燒結(jié)，但這種方法升溫較慢、用時較長、溫度更高，對單晶金剛石的性能影響很大，因此，無壓燒結(jié)法往往更適應(yīng)于后期鑲焊的PDC鉆頭胎體燒結(jié)。也有研究人員采用中頻感應(yīng)法加熱，但由于燒結(jié)溫度過高，出現(xiàn)“過燒”和“欠燒”的現(xiàn)象更加嚴(yán)重。中頻感應(yīng)法加熱往往采用的保溫措施是把感應(yīng)線圈包裹在保溫腔內(nèi)，使感應(yīng)線圈長時間處在高溫區(qū)。

為此，亟需發(fā)明一種能夠均溫加熱且節(jié)能的孕鑲金剛石鉆頭制備裝置，無論采用熱壓法還是無壓浸漬法，都能保證鉆頭不會出現(xiàn)“過燒”或“欠燒”的現(xiàn)象，使鉆頭的質(zhì)量始終保持穩(wěn)定狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是針對目前孕鑲金剛石鉆頭制備工藝存在的不足，提供一種節(jié)能型孕鑲金剛石鉆頭制備的均溫加熱回轉(zhuǎn)裝置。

節(jié)能型孕鑲金剛石鉆頭制備的均溫加熱回轉(zhuǎn)裝置，包括回轉(zhuǎn)固定支撐，所述的回轉(zhuǎn)固定支撐設(shè)有電源線孔、回轉(zhuǎn)軸承下槽、回轉(zhuǎn)電機(jī)固定孔和回轉(zhuǎn)電機(jī)軸孔，回轉(zhuǎn)軸承下槽與回轉(zhuǎn)軸承下圈連接；

所述回轉(zhuǎn)電機(jī)定子與回轉(zhuǎn)固定支撐連接，回轉(zhuǎn)電機(jī)回轉(zhuǎn)軸穿過回轉(zhuǎn)電機(jī)軸孔后與回轉(zhuǎn)軸承和回轉(zhuǎn)平臺的回轉(zhuǎn)電機(jī)傳扭孔連接，所述的回轉(zhuǎn)平臺上依次同軸設(shè)有下隔熱承壓板、下石墨墊塊和鉆頭模具，回轉(zhuǎn)電機(jī)回轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)帶動回轉(zhuǎn)平臺、下隔熱承壓板、下石墨墊塊和鉆頭模具部件同軸回轉(zhuǎn)；

所述的保溫套套置在下石墨墊塊和鉆頭模具外部，且保溫套下端與下石墨墊塊外壁同軸間隙配合，保溫套上端設(shè)有加壓組件或保溫蓋，所述的保溫套外部同軸設(shè)有感應(yīng)加熱線圈，感應(yīng)加熱線圈在磁感應(yīng)下發(fā)熱為鉆頭模具提供熱量。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明提出的一種節(jié)能型孕鑲金剛石鉆頭制備均溫加熱回轉(zhuǎn)裝置，通過回轉(zhuǎn)電機(jī)回轉(zhuǎn)帶動各回轉(zhuǎn)部件可調(diào)速回轉(zhuǎn)，可以有效解決由于中頻感應(yīng)線圈的周向非均勻性和鉆頭模具不能完全居中置入在線圈中，鉆頭模具的周向位置感應(yīng)磁力線不均勻而產(chǎn)生的感應(yīng)熱不均衡，導(dǎo)致鉆頭模具周向受熱溫升誤差較大的問題，從而保證燒制過程中不會出現(xiàn)鉆頭“過燒”和“欠燒”的現(xiàn)象，使鉆頭的質(zhì)量始終保持穩(wěn)定狀態(tài)；均溫加熱系統(tǒng)全部采用隔熱材料，加熱時能有效防止熱量的散失，可以減少85％以上的熱量損失，同時減小電能的消耗，綠色環(huán)保；本方面適用于無壓浸漬法燒制和熱壓法燒制，并可以在兩種方法間快速切換，簡單便捷。