本發(fā)明涉及工業(yè)鉆孔、切割、破碎技術(shù)領(lǐng)域中的微波加熱鉆頭裝置，其特征是利用微波對非導(dǎo)電性材料進(jìn)行鉆孔的設(shè)備，主要應(yīng)用于建筑、裝修、材料切割、巖石破碎以及礦山鉆井等對堅硬的非傳導(dǎo)材料進(jìn)行處理的行業(yè)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前，鉆孔、切割、破碎技術(shù)領(lǐng)域主要采用機(jī)械裝置，主要通過提高鉆頭的動能來實現(xiàn)，因此也往往具有噪聲、振動、粉塵等伴隨產(chǎn)物，效率低，對建筑工人、鉆井工程師、地質(zhì)勘探工作者人體有一定的危害。目前，國內(nèi)外還未見微波加熱鉆頭技術(shù)產(chǎn)品在建筑裝修領(lǐng)域現(xiàn)場應(yīng)用的文獻(xiàn)報道。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為克服傳統(tǒng)鉆頭切削裝置具有噪聲、振動、粉塵等不足，本實用新型發(fā)明的目的是為了發(fā)開一種更加安靜、平和、便捷的鉆頭，使得鉆孔、切割、破碎等作業(yè)時能減少噪聲、振動和粉塵等伴隨產(chǎn)物，更加高效。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下系列技術(shù)方案：

提供一種具有以下結(jié)構(gòu)的鉆頭：它包括微波發(fā)生器、微波適配器、矩形波導(dǎo)、矩形-同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)化器、同軸波導(dǎo)、近場能量匯聚器以及控制電路。其特征是微波發(fā)生器通過微波適配器與矩形波導(dǎo)連接，矩形-同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)化器連接矩形波導(dǎo)與同軸波導(dǎo)，近場能量匯聚器位于同軸波導(dǎo)末端，與待處理非導(dǎo)電性材料進(jìn)行接觸。

微波發(fā)生器由功率可調(diào)的供電系統(tǒng)供電。

同軸波導(dǎo)由外部導(dǎo)電殼、絕緣套筒組成。

近場能量匯聚器由外部導(dǎo)電殼、絕緣套筒、調(diào)諧反射鏡、絕緣支撐和電極針構(gòu)成，電極針位于同軸波導(dǎo)內(nèi)部中心，與同軸波導(dǎo)同軸。

電極針連接有旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)，該旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括單一電機(jī)或者電機(jī)與變速器結(jié)合的驅(qū)動機(jī)構(gòu)。

電極針本身也起到鉆頭的作用，在微波鉆處理材料過程中，在材料表面會發(fā)生快速的熱失控現(xiàn)象，產(chǎn)生一個局部熱點，鉆頭就會沿著熱點的方向進(jìn)行鉆進(jìn)。

電極針橫向尺寸小于微波的波長。

基于微波加熱的鉆頭屬于一種熱能鉆孔裝置，本發(fā)明的創(chuàng)新之處在于將微波能量通過近場能量匯聚器，集中于電極針周圍的區(qū)域，利用熱失控效應(yīng)，達(dá)到對非導(dǎo)電性材料進(jìn)行鉆孔或切削等作業(yè)。

本發(fā)明的新穎之處，就是利用了平時研究和工程應(yīng)用中不常涉及到的微波近場能量和熱失控效應(yīng)。由麥克斯韋電磁方程組可以解出，在近場區(qū)，電場矢量E、磁場矢量H相位差為90度。由波印廷定理可知，瞬時波印廷矢量為虛數(shù)，能量不發(fā)生輻射，因此會在近場區(qū)儲存能量，電磁場強(qiáng)度大。熱失控效應(yīng)所指的情況是，當(dāng)溫度增高時引發(fā)的變化使溫度更進(jìn)一步的增高，高溫的物體對微波又更好的吸收效果，也就是說，當(dāng)材料表面的某個局部溫度升高后，在微波的照射下，這部分材料會吸收大部分微波能量，導(dǎo)致溫度進(jìn)一步提高，產(chǎn)生惡性循環(huán)，因而導(dǎo)致某一種破壞性的結(jié)果。這是一種正回饋。

本實用新型的有益效果是，利用微波近場能量以及熱失控效應(yīng)，可以制備成相對簡單和便攜的鉆削工具，作為一種非接觸式的物理輔助破巖方法，不會給鉆頭帶來新的沖擊、磨損等附加損害，不會產(chǎn)生噪音以及粉塵，不需要高速旋轉(zhuǎn)的鉆頭，而且對作業(yè)材料進(jìn)行先期處理，降低鉆頭的工作難度，有效降低鉆進(jìn)過程中鉆柱的振動并且可以提高效率。因此大大降低了建筑裝修行業(yè)對施工時間的限制以及對施工人員的傷害。

附圖說明

圖1是微波加熱鉆頭的工作流程示意圖

圖2是微波加熱鉆頭的結(jié)構(gòu)示意圖

圖3是能量匯聚器結(jié)構(gòu)示意圖

圖中：

1微波發(fā)生器 2微波適配器 3矩形波導(dǎo)管

4矩形-同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器 5同軸波導(dǎo)管

6能量匯聚器 7電極針

8絕緣套筒 9外部導(dǎo)電殼

10調(diào)諧反射鏡 11絕緣支撐。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

如圖1、圖2和圖3所示：

本實用新型發(fā)明，它包括微波發(fā)生器1、微波適配器2、矩形波導(dǎo)管3，矩形-同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器4，同軸波導(dǎo)管5和能量匯聚器6。

基于上述實施例的微波加熱的鉆頭裝置進(jìn)一步包括：

能量匯聚器由外部導(dǎo)電殼9、絕緣套筒8、調(diào)諧反射鏡10、絕緣支撐11和電極針7。

參見附圖1和附圖2，微波發(fā)生器由外部控制電路供電，可變功率，微波發(fā)生器1產(chǎn)生微波，經(jīng)過微波適配器2，微波能量進(jìn)入矩形波導(dǎo)管3，

進(jìn)一步的，矩形波導(dǎo)管3將微波向前傳輸，降低微波能量損耗。

進(jìn)一步的，微波經(jīng)過矩形-同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器4，進(jìn)入同軸波導(dǎo)管5，微波由同軸波導(dǎo)管傳輸。

進(jìn)一步的，微波進(jìn)入能量匯聚器6，通過調(diào)節(jié)能量匯聚器中的協(xié)調(diào)反射鏡10，使得微波能量匯聚于電極針7處。

進(jìn)一步的，電極針7與待作業(yè)材料接觸，微波能量在接觸點表面下產(chǎn)生熱點，熱點溫度進(jìn)一步升高，發(fā)生熱失控，進(jìn)而將待作業(yè)材料融融。

進(jìn)一步的，電極針由驅(qū)動機(jī)構(gòu)推動先軸向前進(jìn)，進(jìn)而將材料穿透。

進(jìn)一步的，絕緣套筒8對外部導(dǎo)電殼9起支撐和固定作用。

進(jìn)一步的，絕緣支撐11對電極針7起支撐和固定作用。