(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210897354.5 (22)申请日 2022.07.28 (71)申请人 中国石油大 学(北京) 地址 102249 北京市昌平区府学路18号 (72)发明人 刘维　胡桂宇　高德利　 (74)专利代理 机构 北京三友知识产权代理有限 公司 11127 专利代理师 陈烨　韩嫚嫚 (51)Int.Cl. G01N 3/58(2006.01) G01N 3/22(2006.01) G01N 3/04(2006.01) G01N 3/02(2006.01) G01M 99/00(2011.01) (54)发明名称 PDC钻头齿 模拟切削实验 装置 (57)摘要 本发明公开了一种PDC钻头齿模拟切削实验 装置， 包括： 主体结构， 其包 括： 加载油缸筒体， 其 内形成围压腔， 其底端密封设置有围压注入接 口； 外围套设有加热套； 承压扶正筒， 密封设置在 加载油缸筒体顶端， 轴压加载机构， 包括密封固 定在承压筒内的轴压加载腔、 与轴压加载腔密封 接触且能相对移动的PDC活塞加载杆， PDC活塞加 载杆一端设置有检测组件和用于连接实验刀具， 检测组件包括单轴载荷传感器、 温度传感器； 承 载框架， 用于对主体结构保护固定； 筒体升降机 构， 通过承 载框架安装固定且用于带动围压腔轴 向移动； 样品装夹工具， 设置在围压腔内用于安 装岩心样品； 数据采集处理系统， 用于与检测组 件电性连接 。 本发明功能多样且丰富。 权利要求书2页 说明书10页 附图6页 CN 115290491 A 2022.11.04 CN 115290491 A 1.一种PDC钻头齿模拟切削实验 装置， 其特 征在于， 包括： 主体结构， 其包括： 中空的加载油 缸筒体， 所述加载油 缸筒体内形成围压腔， 所述加载 油缸筒体具有相对的顶端和底端； 所述底端密封设置有围压注入接口； 所述加载油缸筒体 的外围套设有加热套； 中空的承压扶正筒， 密封设置在所述加载油缸筒体顶端， 且背离所述 底端向上延伸； 轴压加载机构， 包括密封固定在所述承压筒内的轴压加载腔、 与所述轴压加 载腔密封接触且能相对移动的PD C活塞加载杆， 所述PDC活塞加载杆靠近所述围压注入接口 的一端设置有检测组件和用于连接实验刀具， 所述检测组件包括单轴载荷传感器、 温度传 感器； 承载框架， 设置在所述主体结构外围， 用于对所述主体结构保护固定； 筒体升降机构， 通过 所述承载框架安装固定且用于带动所述围压腔轴向移动； 样品装夹 工具， 设置在所述围压腔内用于安装岩心样品； 数据采集处 理系统， 用于与所述检测组件电性连接 。 2.如权利要求1所述的PDC钻头齿模拟切削实验装置， 其特征在于， 所述轴压加载机构 还包括： 能用于检测所述P DC活塞加载 杆轴向移动距离的磁致 位移传感器。 3.如权利要求2所述的PDC钻头齿模拟切削实验装置， 其特征在于， 所述实验刀具包括： 单齿切削刀具、 可钻性刀具， 所述检测组件还包括： 连接在所述单轴载荷传感器与所述单齿 切削刀具或可钻性刀具之间的三维力传感器或扭矩传感器。 4.如权利要求3所述的PDC钻头齿模拟切削实验装置， 其特征在于， 所述筒体升降机构 包括固定在所述承载框架上且与所述围压腔连接的筒体升降轨道， 与所述筒体升降轨道 连 接且用于提供驱动力的升降油缸， 所述围压腔可沿所述筒体升降轨道由所述升降油缸带动 进行轴向移动。 5.如权利要求4所述的PDC钻头齿模拟切削实验装置， 其特征在于， 所述承载框架包括： 通过紧固螺栓连接的顶盖、 底盖和围设在所述顶盖和底盖之间的围框， 所述升降油缸固定 在所述顶盖上。 6.如权利要求4所述的PDC钻头齿模拟切削实验装置， 其特征在于， 所述主体结构还包 括设置在所述加载油缸筒体底端的承压底盘， 所述承压底盘与所述围压腔之间密封接触， 所述承压底盘上安装有样品旋转机构， 所述样品旋转机构与所述样品装夹工具固定， 用于 带动所述岩心样品旋转。 7.如权利要求6所述的PDC钻头齿模拟切削实验装置， 其特征在于， 所述样品旋转机构 包括： 与所述样品装夹工具相固定的样品旋转盘， 用于驱动所述样品旋转盘转动的旋转盘 动力组件， 所述样品旋转盘与所述承压底盘之间安装有高速轴承。 8.如权利 要求7所述的PDC钻头齿模拟切削实验装置， 其特征在于， 所述PDC钻头齿模拟 切削实验 装置还包括导轨支架， 所述承压底盘安 放在所述 导轨支架上。 9.如权利要求8所述的PDC钻头齿模拟切削实验装置， 其特征在于， 所述承压底盘、 样品 装夹工具、 高速轴承、 旋转盘动力组件能整体相对所述 导轨支架移动。 10.如权利要求1所述的PDC钻头齿模拟切削实验装置， 其特征在于， 所述加载油缸筒体 上安装有两个与所述围压腔相连通且水平方位互成90 °的窗口； 其中一个窗口作为光源窗 口， 另一个作为观察窗口。 11.如权利要求3所述的PDC钻头齿模拟切削实验装置， 其特征在于， 所述承压扶正筒与权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115290491 A 2轴压加载机构之间设置有密封调节机构， 所述承压扶正筒的内壁设置有偏心调节部， 所述 密封调节机构能与所述承压 扶正筒相配合改变所述轴压加载机构的径向位置， 当所述密封调节机构相对所述偏心调节部处于第 一位置时， 所述轴压加载机构的轴 线 能与岩心样品的中心相正对， 当所述密封调节机构相对所述偏心调节部处于第二位置时， 所述轴压加载机构的轴线与岩心样品的中心相错 开。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115290491 A 3