CN110080686A - 一种聚晶金刚石潜孔钻头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚晶金刚石潜孔钻头，包括底座，所述底座的顶端中心位置设置有基体，所述基体的外壁顶端设置有壳体，所述壳体的顶端设置有基座，所述基座的顶端中心位置开设有呈前后对称的凹槽，两个所述凹槽的底端内侧均开设有通孔，所述通孔的内腔底端与扩压槽的内腔顶端相通，所述扩压槽的底端外侧沿周向开设有若干个内喷孔。该新型结构聚晶金刚石潜孔钻头，可充分发挥聚晶金刚石复合片的轴向抗冲击性，减小了聚晶金刚石复合片承受的剪切力，降低聚晶金刚石复合片出现崩齿及断齿的概率，并有效减少柱齿嵌入基体的深度，节约了柱齿材料，并且降低了聚晶金刚石复合片与基座之间的应力，避免齿孔受压开裂。

Description

一种聚晶金刚石潜孔钻头

技术领域

本发明涉及潜孔钻头技术领域，具体为一种聚晶金刚石潜孔钻头。

背景技术

潜孔钻头也叫做高风压潜孔钻头，目前采用的端面设计形式主要有四种，即端面凸面型，端面平面型，端面凹面型和端面深凹中心型，从而减小孔深对凿岩效率的影响，潜孔钻头的寿命主要取决于其柱齿的抗冲击能力和耐磨能力，柱齿一旦发生断裂或者磨损将直接或间接导致钻头报废，目前现有的潜孔钻头采用聚晶金刚石复合片过盈配合的方式固定在基体镶齿端面上，并且二者之间斜向设置，由于过盈配合的固定方式较为脆弱，且斜向设置增大了聚晶金刚石复合片的轴向接触面面积，导致聚晶金刚石复合片的轴向冲击力增大，进而影响钻头的使用寿命，提高了凿岩成本，延长了施工周期，因此为解决上述问题，需要设计一种聚晶金刚石潜孔钻头。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚晶金刚石潜孔钻头，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种聚晶金刚石潜孔钻头，包括底座，所述底座的外壁沿周向开设有若干个卡槽，所述底座的顶端中心位置设置有基体，所述基体的外壁顶端设置有壳体，所述壳体的外壁沿周向均开设有底喷槽，所述壳体的顶端设置有基座，所述基座的顶端焊接有若干个聚晶金刚石复合片，所述基座的内腔顶端开设有扩压槽，所述基座的顶端中心位置开设有呈前后对称的凹槽，两个所述凹槽的底端内侧均开设有通孔，所述通孔的内腔底端与扩压槽的内腔顶端相通，所述扩压槽的底端外侧沿周向开设有若干个内喷孔，所述内喷孔的内腔底端与底喷槽的内腔顶端相通，所述底座的内腔中心位置过盈配合有通管，所述通管的顶端贯穿基体的内腔并与扩压槽的内腔底端相通，所述基座的外壁沿周向开设有若干个竖槽。

优选的，所述聚晶金刚石复合片包括聚晶金刚石层和硬质合金底座；

所述硬质合金底座的底端与基座的顶端焊接，所述硬质合金底座的底端嵌入基座的顶端，且硬质合金底座嵌入基体基座的深度小于等于硬质合金底座的直径，所述硬质合金底座的顶端设置有聚晶金刚石层。

优选的，所述基座的顶端为平面，且聚晶金刚石复合片与基座的顶端垂直设置。

优选的，所述聚晶金刚石层的整体形状为半球型、圆锥型和旋转曲面体结构，且聚晶金刚石层和硬质合金底座的大小Φ2~Φ50，数量2~100个。

优选的，位于所述基座顶端最外侧的硬质合金底座的外壁延伸出基座的顶端，延伸部分尺寸介于0~5mm之间。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该新型结构聚晶金刚石潜孔钻头：

1、通过聚晶金刚石复合片采用聚晶金刚石层与硬质合金底座相结合来代替传统的硬质合金柱齿，提高了聚晶金刚石复合片的耐磨性、抗冲击性能和稳定性，可以根据不同的地层条件，决定潜孔钻头直径大小、复合齿的直径大小及数量，具有很好的效果，并且基座的端面使用平面结构，聚晶金刚石复合片垂直于基座镶齿端面，充分发挥了聚晶金刚石复合片的轴向抗冲击性，减小了聚晶金刚石复合片承受的剪切力，降低聚晶金刚石复合片出现崩齿及断齿的概率；

2、通过聚晶金刚石复合片与基座采用焊接的方式进行连接，相较于传统过盈配合，可有效减少柱齿嵌入基体的深度，节约了柱齿材料，并且降低了聚晶金刚石复合片与基座之间的应力，避免齿孔受压开裂，导致的柱齿脱落。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明的右侧剖视图；

图3为本发明的聚晶金刚石复合片正面剖视图。

图中：1、底座，2、卡槽，3、基体，4、壳体，5、底喷槽，6、基座，7、聚晶金刚石复合片，701、聚晶金刚石层，702、硬质合金底座，8、通管，9、扩压槽，10、通孔，11、内喷孔，12、凹槽，13、竖槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种聚晶金刚石潜孔钻头，包括底座1，底座1的外壁沿周向开设有若干个卡槽2，底座1的顶端中心位置设置有基体3，基体3的外壁顶端设置有壳体4，壳体4的外壁沿周向均开设有底喷槽5，壳体4的顶端设置有基座6，基座6的顶端焊接有若干个聚晶金刚石复合片7，可有效避免过盈配合所导致的聚晶金刚石复合片7嵌入基座6的深度过深的缺点，节约了聚晶金刚石复合片7的材料，并且降低了聚晶金刚石复合片7与基座6之间的应力，避免过盈配合所导致的齿孔受压开裂，进而造成柱齿脱落，基座6的内腔顶端开设有扩压槽9，基座6的顶端中心位置开设有呈前后对称的凹槽12，以使吹开的岩粉可沿凹槽12排出，以防止堵塞通孔10，两个凹槽12的底端内侧均开设有通孔10，通孔10的内腔底端与扩压槽9的内腔顶端相通，扩压槽9的底端外侧沿周向开设有若干个内喷孔11，内喷孔11的内腔底端与底喷槽5的内腔顶端相通，使部分气体可沿内喷孔11和底喷槽5排出，以将岩石粉从孔洞内吹出，底座1的内腔中心位置过盈配合有通管8，通管8的顶端贯穿基体3的内腔并与扩压槽9的内腔底端相通，基座6的外壁沿周向开设有若干个竖槽13。

聚晶金刚石复合片7包括聚晶金刚石层701和硬质合金底座702；

硬质合金底座702的底端与基座6的顶端焊接，硬质合金底座702的底端嵌入基座6的顶端，且硬质合金底座702嵌入基体基座6的深度小于等于硬质合金底座702的直径，在使聚晶金刚石复合片7更加坚固的同时，节约了材料，硬质合金底座702的顶端设置有聚晶金刚石层701。聚晶金刚石层701的整体形状为半球型、圆锥型和旋转曲面体结构，且聚晶金刚石层701和硬质合金底座702的大小Φ2~Φ50，数量2~100个，以提高了聚晶金刚石复合片7的耐磨性、抗冲击性能和稳定性。

基座6的顶端为平面，且聚晶金刚石复合片7与基座6的顶端垂直设置，充分发挥了聚晶金刚石复合片7的轴向抗冲击性，减小了聚晶金刚石复合片7承受的剪切力，降低聚晶金刚石复合片7出现崩齿及断齿的概率。位于基座6顶端最外侧的硬质合金底座702的外壁延伸出基座6的顶端，延伸部分尺寸介于0~5mm之间，对基体6外圆进行保护，防止基体6先于聚晶金刚石复合片7磨损。

其详细连接手段，为本领域公知技术，下述主要介绍工作原理以及过程，具体工作如下。

在潜孔钻头制作时，在直径为￠8mm~￠28mm的硬质合金底座702上面放入金刚石粉料和粘结剂，并一起放入六面顶压机中，经过高温高压烧结使其成厚度为0.1~5.0mm，直径为￠8mm~￠28mm的聚晶金刚石层701，在使用时，将底座1放置在潜孔钻机钻杆内，并将卡槽2与潜孔钻机钻杆卡接进行固定，将通管8与潜孔钻机钻杆的出风口相连接，在钻头工作时，潜孔钻机钻杆带动基体3进行转动，促使基体3通过基座6带动聚晶金刚石复合片7转动以将岩石破开，产生的石粉可沿竖槽13移动至钻头上方，潜孔钻机内产生的高压气体从通管8进入并由通孔10排出，以将钻头底端的岩粉吹开，实现高速推进，并使吹开的岩粉可沿凹槽12排出，以防止堵塞通孔10，部分气体可沿内喷孔11和底喷槽5排出，以将岩石粉从孔洞内吹出，由于聚晶金刚石复合片7垂直于基座6的顶端镶齿端面，减小了聚晶金刚石复合片7与岩石层的轴向接触面积，进而充分发挥了聚晶金刚石复合片7的轴向抗冲击性，减小了聚晶金刚石复合片7所承受的剪切力，降低聚晶金刚石复合片7出现崩齿及断齿的概率，相较于传统的过盈配合，聚晶金刚石复合片7与基座6焊接可有效避免过盈配合所导致的聚晶金刚石复合片7嵌入基座6的深度过深的缺点，节约了聚晶金刚石复合片7的材料，并且降低了聚晶金刚石复合片7与基座6之间的应力，避免过盈配合所导致的齿孔受压开裂，进而造成柱齿脱落。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“顶端”、“底端”、“顶部”、“中心”、“上”、“下”、“外”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作；同时除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“过盈配合”、“焊接”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种聚晶金刚石潜孔钻头，包括底座（1），其特征在于：所述底座（1）的外壁沿周向开设有若干个卡槽（2），所述底座（1）的顶端中心位置设置有基体（3），所述基体（3）的外壁顶端设置有壳体（4），所述壳体（4）的外壁沿周向均开设有底喷槽（5），所述壳体（4）的顶端设置有基座（6），所述基座（6）的顶端焊接有若干个聚晶金刚石复合片（7），所述基座（6）的内腔顶端开设有扩压槽（9），所述基座（6）的顶端中心位置开设有呈前后对称的凹槽（12），两个所述凹槽（12）的底端内侧均开设有通孔（10），所述通孔（10）的内腔底端与扩压槽（9）的内腔顶端相通，所述扩压槽（9）的底端外侧沿周向开设有若干个内喷孔（11），所述内喷孔（11）的内腔底端与底喷槽（5）的内腔顶端相通，所述底座（1）的内腔中心位置过盈配合有通管（8），所述通管（8）的顶端贯穿基体（3）的内腔并与扩压槽（9）的内腔底端相通，所述基座（6）的外壁沿周向开设有若干个竖槽（13）。

2.根据权利要求1所述的一种聚晶金刚石潜孔钻头，其特征在于：所述聚晶金刚石复合片（7）包括聚晶金刚石层（701）和硬质合金底座（702）；

所述硬质合金底座（702）的底端与基座（6）的顶端焊接，所述硬质合金底座（702）的底端嵌入基座（6）的顶端，且硬质合金底座（702）嵌入基体基座（6）的深度小于等于硬质合金底座（702）的直径，所述硬质合金底座（702）的顶端设置有聚晶金刚石层（701）。

3.根据权利要求1所述的一种聚晶金刚石潜孔钻头，其特征在于：所述基座（6）的顶端为平面，且聚晶金刚石复合片（7）与基座（6）的顶端垂直设置。

4.根据权利要求1所述的一种聚晶金刚石潜孔钻头，其特征在于：所述聚晶金刚石层（701）的整体形状为半球型、圆锥型和旋转曲面体结构，且聚晶金刚石层（701）和硬质合金底座（702）的大小Φ2~Φ50，数量2~100个。

5.根据权利要求2所述的一种聚晶金刚石潜孔钻头，其特征在于：位于所述基座（6）顶端最外侧的硬质合金底座（702）的外壁延伸出基座（6）的顶端，延伸部分尺寸介于0~5mm之间。