CN110331944B - 一种水雾冷却钻头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水雾冷却钻头，包括坯体，所述坯体上设有刀翼，所述刀翼与所述坯体一体成型，所述刀翼中设有开口向上的空槽体，还包括盖板，所述盖板设于所述空槽体的上端，所述盖板与所述刀翼密封连接，所述坯体中设有主水道、连接通道，所述连接通道的入口端与出口端分别与所述主水道、所述空槽体连通，所述刀翼的侧壁上设有副水眼，所述副水眼与所述空槽体连通，所述空槽体中设有水雾喷头，所述水雾喷头的进口和出口分别与所述连接通道、所述空槽体连通。本申请的PDC钻头冷却效果显著，钻井液形成喷雾后直接冷却刀翼，对刀翼上的聚晶金刚石起到了很好的保护作用，有利于延长聚晶金刚石的寿命，降低钻井成本。
Description
技术领域
本发明涉及机械加工设备领域，尤其涉及一种水雾冷却钻头。
背景技术
PDC钻头，又称聚晶金刚石钻头，是由石油钻井领域常用的钻头之一。PDC钻头包括坯体、刀翼、排屑槽，PDC钻头以刀翼上的聚晶金刚石片体作为切削刃对地层进行切削，切削过程中会产生大量热，因而PDC钻头上热量最高的地方是刀翼。聚晶金刚石再常温下具有高硬度的特性，但是温度超过380摄氏度后，其硬度开始下降，高温容易破坏聚晶金刚石的分子结构，从而导致PDC钻头失效。
PDC钻头的坯体底端设有水眼，坯体中设有水流道，水眼与水流道连通，水眼还可以设于排屑槽中。PDC钻头的冷却主要依靠水眼中的钻井液带走PDC钻头的热量。高压水从水眼中喷出，将钻井碎屑带出井外，同时，水从水流道中经过带走钻头的部分热量。但是，现有技术中，钻井液从坯体中部流向水眼，再与碎屑混合从排屑槽排出，该过程中钻井液与刀翼的接触很少，冷却效果并不好。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：现有技术中，钻井液对刀翼的接冷却效果不好的问题。
本发明解决其技术问题的解决方案是：
一种水雾冷却钻头，包括坯体，所述坯体上设有刀翼，所述刀翼与所述坯体一体成型，所述刀翼中设有开口向上的空槽体，还包括盖板，所述盖板设于所述空槽体的上端，所述盖板与所述刀翼密封连接，所述坯体中设有主水道、连接通道，所述连接通道的入口端与出口端分别与所述主水道、所述空槽体连通，所述刀翼的侧壁上设有副水眼，所述副水眼与所述空槽体连通，所述空槽体中设有水雾喷头，所述水雾喷头的进口和出口分别与所述连接通道、所述空槽体连通。
进一步地，所述水雾喷头包括壳体，所述壳体中设有分流锥，所述分流锥的顶点指向所述水雾喷头的出口。
可选地，所述坯体上还设有主水眼，所述主水眼与所述主水道连通。
可选地，所述空槽体的上部与所述连接通道连通，所述副水眼与所述空槽体的下部连通。
可选地，所述副水眼倾斜设置，所述副水眼的上端设于所述刀翼的侧壁的外表面上，所述副水眼的下端与所述空槽体连通。
进一步地，以PDC钻头的旋转方向为前方向，所述副水眼设于所述刀翼的后侧壁上。
可选地，所述盖板设于所述空槽体中，所述盖板的侧壁与所述空槽体的内壁连接。
可选地，所述盖板的侧面与空槽体的内壁焊接相连，所述盖板的上端面与所述刀翼焊接相连。
可选地，所述盖板包括本体，所述空槽体的上端设有限位台，所述本体的下侧面与所述限位台的上侧面抵接。
可选地，所述盖板还包括设于本体下方的凸台，所述凸台上设有密封圈安装槽，所述密封圈安装槽中设有密封圈，所述密封圈与所述空槽体的内壁抵接。
本发明的有益效果是：本申请的PDC钻头冷却效果显著，钻井液形成喷雾后直接冷却刀翼，对刀翼上的聚晶金刚石起到了很好的保护作用，有利于延长聚晶金刚石的寿命，降低钻井成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。
图1是本发明的正视图；
图2是本发明的坯体的俯视图；
图3是本发明的图1的A-A剖视图；
图4是本发明的图3的局部剖视图；
图5是本发明的立体图；
图6是本发明的盖板的示意图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少连接辅件，来组成更优的连接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
参照图1至图6，这是本发明的实施例，具体地：
一种水雾冷却钻头，包括坯体，所述坯体上设有刀翼，所述刀翼与所述坯体一体成型，所述刀翼中设有开口向上的空槽体1，还包括盖板2，所述盖板2设于所述空槽体1的上端，所述盖板2与所述刀翼密封连接，所述坯体中设有主水道3、连接通道11，所述连接通道11的入口端与出口端分别与所述主水道3、所述空槽体1连通，所述刀翼的侧壁上设有副水眼4，所述副水眼4与所述空槽体1连通，所述空槽体1中设有水雾喷头5，所述水雾喷头5的进口和出口分别与所述连接通道11、所述空槽体1连通。
主水道3中的钻井液流入空槽体1中，再从副水眼4流出，带走刀翼上的热量，从副水眼4流出的钻井液与钻井碎屑混合后从刀翼旁的排屑槽排出。与现有技术一样，刀翼与坯体一体成型，一般是铸造成型，成型刀翼与坯体时候为空槽体1制作砂芯或型芯，砂芯或型芯从空槽体1上方的开口中取出后，再将水雾喷头5的进口对准连接通道11的出口端，并将水雾喷头5固定在空槽体1的内侧壁上，优选是将将水雾喷头5焊接在空槽体1的内侧壁上，最后安装盖板2。
进一步地，所述水雾喷头5包括壳体50，所述壳体50中设有分流锥51，所述分流锥51的顶点指向所述水雾喷头5的出口。本申请的结构中，没有设置增压泵，因为随着钻头向下钻进，钻头表面积累的热量逐渐增加，而主水道3中的水压也逐渐增加，只要主水道3与连接通道11中的水压足够大，从水雾喷头5的出口喷出的水雾就会足够细，喷射面积足够大，起到较好的冷却效果。
一些实施例中，所述坯体上还设有主水眼，所述主水眼与所述主水道3连通。主水眼主要用于将碎屑带出井眼。
一些实施例中，所述空槽体1的上部与所述连接通道11连通，所述副水眼4与所述空槽体1的下部连通。如此设置，是为了将水雾喷头5安装在空槽体1的上部，从而可以从上往下喷射水雾，水雾在空槽体1的下部堆积形成水流，水流从从副水眼4流出到排屑槽中。
可选地，所述副水眼4倾斜设置，所述副水眼4的上端设于所述刀翼的侧壁的外表面上，所述副水眼4的下端与所述空槽体1连通。如此，钻井液从副水眼4流出时，流速方向具有向上的分速度和横向的分速度，向上的分速度与排屑槽中碎屑的流向一致，可以辅助排屑。
进一步地，以PDC钻头的旋转方向为前方向，所述副水眼4设于所述刀翼的后侧壁上。如此，钻井液在离心力的作用下具有向后流动的趋势，钻井液从副水眼4流出时，具有向上和向后的速度，与排屑槽中的碎屑的速度方向接近，有利于辅助碎屑排出。
一些实施例中，所述盖板2设于所述空槽体1中，所述盖板2的侧壁与所述空槽体1的内壁连接。盖板2设于空槽体1中，避免了盖板2受到井中碎屑与钻头旋转方向相反的剪切力，从而避免盖板2与空槽体1脱离连接，避免盖板2和空槽体1失效。
可选地，所述盖板2的侧面与空槽体1的内壁焊接相连
可选地，所述盖板2的上端面与所述刀翼焊接相连。在盖板2的上端面敷焊一层焊料，可以提高盖板2的耐摩擦能力。
可选地，所述盖板2包括本体，所述空槽体1的上端设有限位台，所述本体的下侧面与所述限位台的上侧面抵接，限位台方便对盖板2的高度进行定位。
进一步地，所述盖板2还包括设于本体下方的凸台，所述凸台上设有密封圈安装槽21，所述密封圈安装槽21中设有密封圈，所述密封圈与所述空槽体1的内壁抵接。
以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包括在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (9)
1.一种水雾冷却钻头，其特征在于：包括坯体，所述坯体上设有刀翼，所述刀翼与所述坯体一体成型，所述坯体、刀翼和空槽体（1）均经铸造成型，所述刀翼中设有开口向上的空槽体（1），还包括盖板（2），所述盖板（2）设于所述空槽体（1）的上端，所述盖板（2）与所述刀翼密封连接，所述坯体中设有主水道（3）、连接通道（11），所述连接通道（11）的入口端与出口端分别与所述主水道（3）、所述空槽体（1）连通，所述刀翼的侧壁上设有副水眼（4），所述副水眼（4）与所述空槽体（1）连通，所述空槽体（1）中设有水雾喷头（5），所述水雾喷头（5）的进口和出口分别与所述连接通道（11）、所述空槽体（1）连通，所述空槽体（1）的上部与所述连接通道（11）连通，所述副水眼（4）与所述空槽体（1）的下部连通。
2.根据权利要求1所述的一种水雾冷却钻头，其特征在于：所述水雾喷头（5）包括壳体（50），所述壳体（50）中设有分流锥（51），所述分流锥（51）的顶点指向所述水雾喷头（5）的出口。
3.根据权利要求1所述的一种水雾冷却钻头，其特征在于：所述坯体上还设有主水眼，所述主水眼与所述主水道（3）连通。
4.根据权利要求1所述的一种水雾冷却钻头，其特征在于：所述副水眼（4）倾斜设置，所述副水眼（4）的上端设于所述刀翼的侧壁的外表面上，所述副水眼（4）的下端与所述空槽体（1）连通。
5.根据权利要求4所述的一种水雾冷却钻头，其特征在于：以钻头的旋转方向为前方向，所述副水眼（4）设于所述刀翼的后侧壁上。
6.根据权利要求1所述的一种水雾冷却钻头，其特征在于：所述盖板（2）设于所述空槽体（1）中，所述盖板（2）的侧壁与所述空槽体（1）的内壁连接。
7.根据权利要求1所述的一种水雾冷却钻头，其特征在于：所述盖板（2）的侧面与空槽体（1）的内壁焊接相连，所述盖板（2）的上端面与所述刀翼焊接相连。
8.根据权利要求1所述的一种水雾冷却钻头，其特征在于：所述盖板（2）包括本体，所述空槽体（1）的上端设有限位台，所述本体的下侧面与所述限位台的上侧面抵接。
9.根据权利要求8所述的一种水雾冷却钻头，其特征在于：所述盖板（2）还包括设于本体下方的凸台，所述凸台上设有密封圈安装槽（21），所述密封圈安装槽（21）中设有密封圈，所述密封圈与所述空槽体（1）的内壁抵接。
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