CN112761532B - 一种具有循环切削功能的履带式等磨损pdc钻头 - Google Patents

Abstract

本发明一种具有循环切削功能的履带式等磨损PDC钻头主要由由钻头底座、钻头基体、履带传动结构、防尘板组成；所述钻头基体由刀翼基体、履带轮安装部件、支撑轴、排水管道组成；所述履带轮安装部件由履带轮轴和挡板组成，个数为m，m≥3；所述履带传动结构由切削齿、履带、履带轮、销轴组成；所述履带由矩形板、长销轴孔、镂空薄板、短销轴孔、V带、矩形块、U型凹槽和倾斜薄板组成；所述履带轮由圆柱体、通孔和V带槽组成；其优点在于：①切削齿采用履带传动，使每个切削齿的磨损几乎一致，大大节约了成本；②切削齿的数量增多，理论上在原本的使用寿命上可增加3倍。

Description

一种具有循环切削功能的履带式等磨损PDC钻头

技术领域

本发明一种具有循环切削功能的履带式等磨损PDC钻头，涉及地质钻探和石油勘探领域。

背景技术

PDC钻头广泛应用于油气勘探、煤炭、农业等钻井工程领域，其主要依靠复合片对地层进行刮切破碎岩石，在软到中硬地层钻井中得到了较好的推广与应用。

然而，PDC钻头在钻进软硬交错等复杂地层时，缺点尤为显著；PDC钻头在破岩过程中，由于受到岩石的反作用力，钻头上的切削齿发生磨损现象不可避免，但钻头上不同部位磨损的情况不同，往往是刀翼冠部和外锥的切削齿磨损最为严重，内锥的切削齿的磨损几乎可以忽略不计，造成内锥齿没有得到充分和有效的利用，缩短了钻头的使用寿命。

为了提高钻头的寿命，使各个切削齿都能得到有效的利用，提出了一种具有循环切削功能的履带式等磨损PDC钻头。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前PDC钻头各切削齿磨损不匀、利用不充分，钻头寿命短等问题，设计一种具有循环切削功能的履带式等磨损PDC钻头。

本发明一种具有循环切削功能的履带式等磨损PDC钻头主要由由钻头底座、钻头基体、履带传动结构、防尘板组成；

所述钻头基体由刀翼基体、履带轮安装部件、支撑轴、排水管道组成；

所述履带轮安装部件由履带轮轴和挡板组成，履带轮安装部件以椭圆状排布焊接在刀翼基体上，个数为m，m≥3；

所述履带传动结构由切削齿、履带、履带轮、销轴组成；

所述履带由矩形板、长销轴孔、镂空薄板、短销轴孔、V带、矩形块、U型凹槽和倾斜薄板组成；

所述履带轮由圆柱体、通孔和V带槽组成；

所述刀翼基体为L型镂空厚壁，n个刀翼基体呈圆形状排布在钻头基体上，n≥3；

所述履带传动结构由p个履带，q个履带轮，k根销轴组成，q≥3，p≥q，k≥p；

钻头基体焊接在钻头底座上，履带传动结构与钻头基体通过轴孔连接，防尘板焊接在钻头基体的支撑轴上，可以防止大块岩屑进入履带传动结构的内部。

所述钻头基体的履带轮安装部件以近似椭圆的轨迹焊接在刀翼基体的镂空区域，支撑轴焊接在履带轮安装部件轨迹的中心位置，排水管道连通喷嘴和刀翼基体，挡板与履带轮轴通过螺纹连接。

刀翼基体的镂空区域足够大，用以放置履带传动结构，履带轮装在履带轮安装部件的履带轮轴上，装好后将挡板旋紧在履带轮轴上，防止履带轮在工作过程中左右移动位移过大的问题，排水管道是将流向喷嘴的水引向刀翼基体，这样可以通过水流冲干净细小的岩屑。

所述履带传动结构的切削齿焊接在履带上，履带与履带轮通过摩擦连接，每个履带之间通过销轴连接，整个履带传动结构的履带通过销轴连接成椭圆状结构，安装在履带轮上，这样使整个履带传动结构内部会有一个初拉力，使履带与履带轮有足够大的摩擦力进行传动。

所述履带的矩形板的左右两边焊接有两块镂空薄板，长销轴孔和短销轴孔焊接在镂空薄板的两侧，V带通过热粘合剂粘合在矩形板的下方，倾斜薄板焊接在矩形板的上端，倾斜薄板的倾斜角度为10°～15°，为切削齿提供前倾角，矩形块在水平面上一定的角度焊接在倾斜薄板上方，为切削齿提供侧转角，V带的楔角为40°，矩形块上有一U型凹槽，用来安装切削齿。

所述履带轮的主体是圆柱体，圆柱体表面有V带槽，V带槽的槽角为36°，圆柱体中心有一通孔，履带轮通过通孔安装在钻头基体的履带轮安装部件上。

本发明一种具有循环切削功能的履带式等磨损PDC钻头，其优点在于：①切削齿采用履带传动，使每个切削齿的磨损几乎一致，大大节约了成本；②切削齿的数量增多，理论上在原本的使用寿命上可增加3倍。

附图说明

图1为所述一种具有循环切削功能的履带式等磨损PDC钻头的整体结构示意图。

图2为所述一种具有循环切削功能的履带式等磨损PDC钻头的钻头基体结构示意图。

图3为所述一种具有循环切削功能的履带式等磨损PDC钻头的履带轮安装部件整体结构示意图。

图4为所述一种具有循环切削功能的履带式等磨损PDC钻头的刀翼基体5的L型镂空厚壁整体结构示意图。

图5为所述一种具有循环切削功能的履带式等磨损PDC钻头的履带传动结构整体示意图。

图6为所述一种具有循环切削功能的履带式等磨损PDC钻头的履带整体结构示意图。

图7为所述一种具有循环切削功能的履带式等磨损PDC钻头的履带轮整体结构示意图。

图8为所述一种具有循环切削功能的履带式等磨损PDC钻头单个刀翼内部结构示意图。

图中：1.钻头底座；2.钻头基体；3.履带传动结构；4.防尘板；5.刀翼基体；6.履带轮安装部件；7.支撑轴；8.排水管道；9.履带轮轴；10.挡板；11.切削齿；12.履带；13.履带轮；14.销轴；15.矩形板；16.长销轴孔；17.镂空薄板；18.短销轴孔；19.V带；20.矩形块；21.U型凹槽；22.倾斜薄板；23.圆柱体；24.通孔；25.V带槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明：

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7和图8所示，本发明一种具有循环切削功能的履带式等磨损PDC钻头主要由钻头底座1、钻头基体2、履带传动结构3、防尘板4组成；

所述钻头基体2由刀翼基体5、履带轮安装部件6、支撑轴7、排水管道8组成；

所述履带轮安装部件6由履带轮轴9和挡板10组成，履带轮安装部件6以椭圆状排布焊接在刀翼基体5上，个数为m，m≥3；

所述履带传动结构3由切削齿11、履带12、履带轮13、销轴14组成；

所述履带12由矩形板15、长销轴孔16、镂空薄板17、短销轴孔18、V带19、矩形块20、U型凹槽21和倾斜薄板22组成；

所述履带轮13由圆柱体23、通孔24和V带槽25组成；

所述刀翼基体5为L型镂空厚壁，n个刀翼基体5呈圆形状排布在钻头基体2上，n≥3；

所述履带传动结构3由p个履带12，q个履带轮13，k根销轴14组成，q≥3，p≥q，k≥p；

钻头基体2焊接在钻头底座1上，履带传动结构3与钻头基体2通过轴孔连接，防尘板4焊接在钻头基体2的支撑轴7上，可以防止大块岩屑进入履带传动结构3的内部。

如图1、图2、图3、图4和图5所示，所述钻头基体2的履带轮安装部件6以近似椭圆的轨迹焊接在刀翼基体5的镂空区域，支撑轴7焊接在履带轮安装部件6轨迹的中心位置，排水管道8连通喷嘴和刀翼基体5，挡板10与履带轮轴9通过螺纹连接。

刀翼基体5的镂空区域足够大，用以放置履带传动结构3，履带轮13装在履带轮安装部件6的履带轮轴9上，装好后将挡板10旋紧在履带轮轴9上，防止履带轮13在工作过程中左右移动位移过大的问题，排水管道8是将流向喷嘴的水引向刀翼基体5，这样可以通过水流冲干净细小的岩屑。

如图5和、图6和图7所示，所述履带传动结构3的切削齿11焊接在履带12上，履带12与履带轮13通过摩擦连接，每个履带12之间通过销轴14连接，整个履带传动结构3的履带12通过销轴14连接成椭圆状结构，安装在履带轮13上，这样使整个履带传动结构3内部会有一个初拉力，使履带12与履带轮13有足够大的摩擦力进行传动。

如图6所示，所述履带12的矩形板15的左右两边焊接有两块镂空薄板17，长销轴孔16和短销轴孔18焊接在镂空薄板17的两侧，V带19通过热粘合剂粘合在矩形板15的下方，倾斜薄板22焊接在矩形板15的上端，倾斜薄板22的倾斜角度为10°～15°，为切削齿11提供前倾角，矩形块20在水平面上一定的角度焊接在倾斜薄板22上方，为切削齿11提供侧转角，V带19的楔角为40°，矩形块20上有一U型凹槽21，用来安装切削齿11。

如图7所示，所述履带轮13的主体是圆柱体23，圆柱体表面有V带槽25，V带槽25的槽角为36°，圆柱体23中心有一通孔24，履带轮13通过通孔24安装在钻头基体2的履带轮安装部件6上。

工作原理：

如图8所示，一定数量的履带12呈椭圆状安装在履带轮13上，则整个椭圆状的履带圈具有一定的初拉力，这个履带圈处于绷紧状态，具有一定侧转角的切削齿11在刮削岩石时会产生一个侧向力，侧向力产生一个与履带轮13相切的分力，这个分力推动着履带12绕着履带轮13转动，这样整个履带传动结构3在钻头旋转过程中就可以自己转动，从而每个切削齿11的磨损达到均匀，增长了钻头的使用寿命。

Claims (3)

1.一种具有循环切削功能的履带式等磨损PDC钻头,其主要特征由钻头底座(1)、钻头基体(2)、履带传动结构(3)、防尘板(4)组成；

所述钻头基体(2)由刀翼基体(5)、履带轮安装部件(6)、支撑轴(7)、排水管道(8)组成；

所述履带轮安装部件(6)由履带轮轴(9)和挡板(10)组成，履带轮安装部件(6)以椭圆状排布焊接在刀翼基体(5)上，个数为m，m≥3；

所述履带传动结构(3)由切削齿(11)、履带(12)、履带轮(13)、销轴(14)组成；

所述履带(12)由矩形板(15)、长销轴孔(16)、镂空薄板(17)、短销轴孔(18)、V带(19)、矩形块(20)、U型凹槽(21)和倾斜薄板(22)组成；

所述履带轮(13)由圆柱体(23)、通孔(24)和V带槽(25)组成；

所述刀翼基体(5)为L型镂空厚壁，n个刀翼基体(5)呈圆形状排布在钻头基体(2)上，n≥3；

所述履带传动结构(3)由p个履带(12)，q个履带轮(13)，k根销轴(14)组成，q≥3，p≥q，k≥p；

钻头基体(2)焊接在钻头底座(1)上，履带传动结构(3)与钻头基体(2)通过轴孔连接，防尘板(4)焊接在钻头基体(2)的支撑轴(7)上，可以防止大块岩屑进入履带传动结构(3)的内部。

所述履带(12)的矩形板(15)的左右两边焊接有两块镂空薄板(17)，长销轴孔(16)和短销轴孔(18)焊接在镂空薄板(17)的两侧，V带(19)通过热粘合剂粘合在矩形板(15)的下方，倾斜薄板(22)焊接在矩形板(15)的上端，倾斜薄板(22)的倾斜角度为10°～15°，为切削齿(11)提供前倾角，矩形块(20)在水平面上一定的角度焊接在倾斜薄板(22)上方，为切削齿(11)提供侧转角，V带(19)的楔角为40°，矩形块(20)上有一U型凹槽(21)，用来安装切削齿(11)。

所述履带轮(13)的主体是圆柱体(23)，圆柱体表面有V带槽(25)，V带槽(25)的槽角为36°，圆柱体(23)中心有一通孔(24)，履带轮(13)通过通孔(24)安装在钻头基体(2)的履带轮安装部件(6)上。

2.根据权利要求1所述一种具有循环切削功能的履带式等磨损PDC钻头，其特征在于所述钻头基体(2)的履带轮安装部件(6)以近似椭圆的轨迹焊接在刀翼基体(5)的镂空区域，支撑轴(7)焊接在履带轮安装部件(6)轨迹的中心位置，排水管道(8)连通喷嘴和刀翼基体(5)，挡板(10)与履带轮轴(9)通过螺纹连接。

刀翼基体(5)的镂空区域足够大，用以放置履带传动结构(3)，履带轮(13)装在履带轮安装部件(6)的履带轮轴(9)上，装好后将挡板(10)旋紧在履带轮轴(9)上，防止履带轮(13)在工作过程中左右移动位移过大的问题，排水管道(8)是将流向喷嘴的水引向刀翼基体(5)，通过水流冲干净细小的岩屑。

3.根据权利要求1所述一种具有循环切削功能的履带式等磨损PDC钻头，其特征在于所述履带传动结构(3)的切削齿(11)焊接在履带(12)上，履带(12)与履带轮(13)通过摩擦连接，每个履带(12)之间通过销轴(14)连接，整个履带传动结构(3)的履带(12)通过销轴(14)连接成椭圆状结构，安装在履带轮(13)上，这样使整个履带传动结构(3)内部会有一个初拉力，使履带(12)与履带轮(13)有足够大的摩擦力进行传动。

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