CN113389495A - 一种随钻打捞pdc金刚石钻头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种随钻打捞PDC金刚石钻头，属于钻头技术领域，包括带有多个径向滑槽的底座，径向滑槽中滑动安装有球形钻齿，球形钻齿在凸轮和弹簧的作用下在底座上滑动，球形钻齿上设有若干用于切削的复合片，球形钻齿上同轴固定安装有带有花键的齿轮，该随钻打捞PDC金刚石钻头内部设有在钻头轴向方向上滑动的环状板，环状板上设有多组固定杆和转动杆，固定杆和转动杆上均设有花键，用于控制位于钻头内部的第二外齿圈驱动特定的球形钻齿转动，该随钻打捞PDC金刚石钻头可在球形钻齿上复合片掉落时通过转动球形钻齿，转换工作面，无需立即更换球形钻齿，大大提高了工作效率。同时通过转动安装在壳体上的绞盘实现复合片的打捞，构思巧妙，节约成本。
Description
技术领域
本发明涉及钻头技术领域，特别涉及一种随钻打捞PDC金刚石钻头。
背景技术
将聚晶金刚石薄层附着粘结在硬质合金衬底上的复合材料称金刚石复合片，简称为PDC，金刚石复合片兼有金刚石聚晶的极高耐磨性和硬质合金的高抗冲击性，并且金刚石层能始终保持锐利的切削刃，因而在石油和地质钻探中的软至中硬地层使用，传统的PDC钻头上的复合片在钻进过程中全部参与钻进工作，对于一些硬质地层，极易对复合片产生损伤，甚至发生复合片掉落的情况，传统的钻头在此时需要立即更换钻头，进行钻头维修，否则会影响使用，更换钻头给施工带来了很大的不便，申请号为CN202011127823.2的发明专利公开了一种带有缓冲机构的PDC钻头，包括PDC复合片、中心轴、缓冲弹簧、固定螺栓、止推螺栓等。PDC复合片与中心轴通过焊接连接在一起；固定螺栓和止推螺栓通过螺纹与中心轴链接在一起；缓冲弹簧套于中心轴上，并固定于中心轴顶部台阶与固定螺栓之间。PDC复合片在切削地层因粘滑效应与井底岩石之间发生瞬时撞击时，PDC复合片依次推动中心轴、固定螺栓和止退螺栓往钻头本体安装槽内部运动，运动时中心轴与固定螺栓之间的缓冲弹簧被压缩，对PDC复合片与井底岩石之间的瞬时撞击起到缓冲作用，大幅降低瞬时作用力，避免PDC复合片发生崩损。该现有技术通过缓冲机构实现提高PDC钻头的寿命延长，但是无法解决在金刚石复合片发生崩损时如何不影响工作效率的技术问题，同时由于金刚石复合片成本高，该现有技术也无法实现对掉落的金刚石复合片进行自动打捞。因此，本发明提供了一种随钻打捞PDC金刚石钻头，在发生复合片掉落时，通过旋转球形钻齿，更换工作面，继续工作，无需更换钻头，同时可对掉落的复合片进行自动打捞回收，节约成本。
发明内容
针对上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种随钻打捞PDC金刚石钻头，包括底座，底座上固定安装有壳体，底座上圆周分布多个径向滑槽，多个径向滑槽内均滑动安装有一个球形钻齿，球形钻齿通过固定安装在壳体上的直径调整装置实现在底座上的径向滑动；所述的球形钻齿上方固定安装有钻齿齿轮，钻齿齿轮通过安装在凸台上的从动组件与第二外齿圈形成齿轮传动，钻齿齿轮上设有花键槽；凸台固定安装在底座上，第二外齿圈转动安装在凸台上，第二外齿圈与第一外齿圈通过连接柱固定连接，第一外齿圈转动安装在壳体上，壳体上设有用于限制第一外齿圈转动的锁紧装置，第一外齿圈上固定安装有第二转环。
所述壳体内部还设有环状板，所述的环状板与底座同轴，环状板在底座轴线方向上滑动，环状板上设有多组固定杆和转动杆，固定杆和转动杆的组数与球形钻齿数量相等，所述的固定杆固定安装在环状板上，转动杆转动安装在环状板上，固定杆和转动杆上均设有花键，每组固定杆与转动杆上花键距离环状板的高度各不相同。
进一步的，所述的从动组件包括固定安装在凸台上的安装架，所述的安装架上转动安装有第二从动齿轮和第一从动齿轮，第二从动齿轮与第一从动齿轮同轴，第二从动齿轮和第一从动齿轮上均设有花键槽，所述的钻齿齿轮与第一从动齿轮形成齿轮配合，第二从动齿轮与第二外齿圈形成齿轮配合，所述的转动杆升降运动用于控制第一从动齿轮和转动杆同轴转动，固定杆用于在第一从动齿轮和转动杆断开连接时，将钻齿齿轮卡死，防止钻齿齿轮转动。
进一步的，所述的环状板滑动安装在第二支杆上，第二支杆设置在固定安装在凸台上的安装板上，环状板与安装板之间设有与第二支杆同轴的第二弹簧，压板通过第一支杆固定安装在环状板上，所述的压板与凸台之间设有压板弹簧，壳体上转动安装有多个用于实现压板轴向固定的卡盘，卡盘上设有宽度大于等于压板厚度的卡槽。
进一步的，所述的锁紧装置包括固定安装在壳体上的滑轨，滑轨上滑动安装有卡板，所述的卡板上设有与所固定齿轮啮合的齿形结构，卡板固定安装在滑柱的一端，滑柱的另一端固定安装有固定块，滑轨上远离第一外齿圈的一端固定安装有导向板，滑柱滑动安装在导向板上，滑柱同时转动安装在导向板上，卡板与导向板之间固定安装有与滑柱同轴的第一弹簧，在导向板厚度方向上位于与第一外齿圈相对的导向板另一侧的位置上设有挡板，挡板固定安装在壳体上，挡板用于固定固定块。
进一步的，所述的球形钻齿转动安装在轴套内，钻齿齿轮转动安装在轴套上方，轴套固定安装在滑块上，滑块滑动安装在滑杆上，滑杆两端固定安装在转座上，转座固定安装在底座上，滑块与安装在靠近底座边部的转座之间设置有与滑杆同轴的第三弹簧，滑块上转动安装有滚轮，所述的直径调整装置通过推动滚轮实现球形钻齿在底座上的径向滑动。
进一步的，所述的直径调整装置包括转动安装在凸台上的凸轮圆盘，所述的凸轮圆盘上同轴固定安装有调整齿圈，调整齿圈与第二调整齿轮形成齿轮传动，所述的第二调整齿轮同轴固定安装在调整转轴的一端，调整转轴转动安装在安装板和壳体上，调整转轴的另一端同轴固定安装有第一调整齿轮，第一调整齿轮上固定安装有转盘和第一转环，壳体上还设有用于固定第一调整齿轮的锁紧装置。
进一步的，所述的壳体上还圆周均匀分布多个绞盘，所述的绞盘通过绞盘驱动装置转动安装在壳体上，绞盘驱动装置包括同轴固定安装在绞盘上的驱动齿轮，多个驱动齿轮与从动外齿圈形成齿轮配合，从动外齿圈转动安装在壳体上，所述的从动外齿圈与主动齿轮形成齿轮配合，主动齿轮同轴固定安装在电机的输出轴上。
进一步的，所述的壳体上方同轴固定安装有上盖，壳体的外侧同轴固定安装有打捞槽，打捞槽上设有若干沥水孔。
进一步的，所述的球形钻齿上设有若干切割复合片，切割复合片焊接或烧结安装在球形钻齿上，切割复合片的材质为金刚石。
进一步的，所述的底座内部设有通向绞盘的喷水口，水管穿过压板和凸台与第二弹簧连接。
本发明与现有技术相比的有益效果是：(1)本发明设置的球形钻齿能够在凸轮圆盘的作用下是实现在底座上的径向滑动，进而实现对钻进直径的调节；(2)本发明通过在钻头轴向上滑动的环状板以及安装在环状板上带有花键的固定杆和转动杆实现对多个球形钻齿的单独转动调节，进而使不同的复合片转动到工作面上，在发生复合片掉落时无需更换钻头，只需转动球形钻齿即可继续工作，工作效率高；(3)本发明设置的绞盘能够实现泥浆的搅动，通过打捞槽实现切割复合片的打捞，节约成本。
附图说明
图1图2为本发明整体结构示意图。
图3、图5、图7为本发明去除上盖后的结构示意图。
图4为本发明去除上盖和壳体后的结构示意图。
图6为本发明直径调整装置和锁紧装置的结构示意图。
图8本发明锁紧装置的结构示意图。
图9为图4除去绞盘和绞盘驱动装置的结构示意图。
图10为本发明环状板下部结构示意图。
图11为图4去除第二外齿圈及与第二外齿圈固定安装零件的结构示意图。
图12为本发明外壳内部和底座下方的结构示意图。
图13为图12剖面结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
实施例：一种随钻打捞PDC金刚石钻头，包括底座135，底座135上同轴固定安装有壳体103，壳体103外部同轴固定安装有打捞槽102，打捞槽102上设有若干沥水孔，壳体103上同轴固定安装有上盖101，壳体103上圆周分布三个绞盘106，绞盘106通过绞盘驱动装置107转动安装在壳体103上，绞盘驱动装置107包括同轴固定安装在绞盘106上的驱动齿轮109，驱动齿轮109与从动外齿圈112形成齿轮传动，从动外齿圈112转动安装在壳体103上，从动外齿圈112与主动齿轮110形成齿轮配合，主动齿轮110转动安装在壳体103上，主动齿轮110同轴固定安装在电机111的输出轴上，电机111固定安装在壳体103内部，启动电机111，电机111通过主动齿轮110带动从动外齿圈112转动，从动外齿圈112驱动三个绞盘106转动，实现对泥沙的搅动。
壳体103上还圆周均匀分布有三个球形钻齿104，球形钻齿104上设有若干切割复合片105，切割复合片105烧结安装在球形钻齿104上，切割复合片105为金刚石材质，球形钻齿104转动安装在轴套141上，球形钻齿104上端固定安装有钻齿齿轮140，钻齿齿轮140转动安装在轴套141上方，轴套141固定安装在滑块136上，滑块136滑动安装在滑杆137上，滑杆137固定安装在两端的转座139上，转座139固定安装在壳体103上，滑块136与位于壳体103边部的转座139之间安装有与滑杆137同轴的第三弹簧138，滚轮148转动安装在滑块136上，滚轮148与凸轮圆盘142侧面接触，凸轮圆盘142转动安装在凸台144上，凸台144固定安装在底座135上，凸轮圆盘142上同轴固定安装有调整齿圈128，直径调整装置113通过调整齿圈128驱动凸轮圆盘142转动，直径调整装置113包括第二调整齿轮134，第二调整齿轮134与调整齿圈128形成齿轮配合，第二调整齿轮134固定安装在调整转轴133的一端，调整转轴133转动安装在安装板129和壳体103上，安装板129固定安装在凸台144上，调整转轴133的另一端同轴固定安装有第一调整齿轮132，转盘131固定安装在第一调整齿轮132上，转盘131上固定安装有第一转环130，通过转动第一转环130带动调整转轴133转动，调整转轴133带动第二调整齿轮134转动，第二调整齿轮134转动驱动调整齿圈128带动凸轮圆盘142转动，凸轮圆盘142推动滚轮148进而驱动球形钻齿104在底座135的径向滑槽上滑动，实现钻进直径的调节。
壳体103上还固定安装有与第一调整齿轮132配合用于固定第一调整齿轮132的锁紧装置114，锁紧装置114包括固定安装在壳体103上的滑轨118，滑轨118上滑动安装有卡板115，卡板115上设有与第一调整齿轮132配合的齿形结构，卡板115固定安装在滑柱116的一端，滑柱116的另一端固定安装有固定块120，导向板119固定安装在滑轨118远离第一调整齿轮132的一端，滑柱116滑动安装在导向板119上，同时滑柱116转动安装在导向板119上，挡板121位于导向板119远离第一调整齿轮132的一侧，且挡板121固定安装在壳体103上，当需要调节钻进直径时向远离第一调整齿轮132的方向拉动固定块120，滑柱116在导向板119上滑动，同时第一弹簧117被压缩，将固定块120拉到挡板121的后侧后转动滑柱116，利用挡板121将固定块120卡住，此时卡板115上的齿形结构与第一调整齿轮132脱离，第一调整齿轮132实现自由转动，直径调整完后转动固定块120，将固定块120从挡板121上取下，在第一弹簧117的作用下卡板115回弹，将第一调整齿轮132卡住，限制第一调整齿轮132的转动，实现钻进直径的固定。
壳体103中包括三个圆周分布在凸台144上的安装板129，安装板129上固定安装有第二支杆126，环状板125滑动安装在第二支杆126上，第二弹簧127第一端固定安装在安装板129上，第二弹簧127第二端固定安装在环状板125上，第二弹簧127与第二支杆126同轴，压板123通过第一支杆124固定安装在环状板125上，压板弹簧145第一端固定安装在压板123上，压板弹簧145第二端固定安装在凸台144上，压板弹簧145与凸台144同轴，环状板125上安装有三组固定杆146和转动杆152，固定杆146固定安装在环状板125上，转动杆152转动安装在环状板125上，固定杆146和转动杆152上均设有花键147，三组固定杆146和转动杆152中花键147距离环状板125的高度各不相同，固定杆146与位于固定杆146下方的钻齿齿轮140同轴，凸台144上还圆周固定安装有三组从动组件143，从动组件143包括安装架151，安装架151固定安装在凸台144上，第一从动齿轮149与第二从动齿轮150分别转动安装在安装架151上，转动杆152与位于转动杆152下方的第一从动齿轮149和第二从动齿轮150同轴，钻齿齿轮140、第一从动齿轮149、第二从动齿轮150上均设有与花键147相契合的花键槽，钻齿齿轮140与第一从动齿轮149形成齿轮配合，第二从动齿轮150与第二外齿圈156形成齿轮配合，第一外齿圈154通过连接柱155固定安装在第二外齿圈156上，第一外齿圈154转动安装在壳体103上，第一外齿圈154与第二外齿圈156同轴，第二外齿圈156与凸台144同轴，第二转环153同轴固定安装在第一外齿圈154上，壳体103上转动安装有三个卡盘108，卡盘108上设有与压板123厚度相等的卡槽，三个卡盘108上的卡槽与壳体103之间的距离各不相同，卡盘108用于固定水管122，使用时，若发现钻头上有切割复合片105掉落的情况，打开上盖101，向下按压压板123，压板123带动环状板125向下移动，环状板125下移过程中会驱动固定杆146和转动杆152向下移动，同一组的固定杆146和转动杆152下移时，转动杆152上的花键区域贯穿第一从动齿轮149和第二从动齿轮150，固定杆146上的花键区域与钻齿齿轮140脱离，其余两组固定杆146和转动杆152上花键147的作用相反，固定杆146上的花键147位于钻齿齿轮140的花键槽内放置球形钻齿104转动，转动杆152上的花键槽不同时穿过第一从动齿轮149和第二从动齿轮150，调整好第二外齿圈156驱动特定球形钻齿104转动时使用卡盘108将水管122固定住，此时转动第二转环153，驱动第二外齿圈156转动，第二外齿圈156通过第二从动齿轮150驱动第一从动齿轮149转动，第一从动齿轮149带动钻齿齿轮140转动，实现某一个球形钻齿104的转动，该功能针对的是在球形钻齿104上切割复合片105掉落时，将球形钻齿104转过一定角度，无需立即维修，不影响钻头的使用，调整好之后利用壳体103上固定安装的另一组锁紧装置114将第一外齿圈154固定住，防止使用时球形钻齿104发生转动。
压板123和凸台144中间设有插入凸台144内部的水管122，凸台144内部设有与水管122相通的三个喷水口157，喷水口157用于将水管122中的水喷到绞盘106上，使用过程中该随钻打捞PDC金刚石钻头整体安装在动力源上实现转动，同时水管122通过喷水口157向绞盘106的位置注水，绞盘106转动将泥沙搅动起来，泥沙中掉落的切割复合片105就会被收集在打捞槽102中，钻进的同时实现随钻打捞的功能。
本发明不局限上述具体实施方式，所属技术领域的技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，做出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种随钻打捞PDC金刚石钻头，其特征在于：包括底座，底座上固定安装有壳体，底座上圆周分布多个径向滑槽，多个径向滑槽内均滑动安装有一个球形钻齿，球形钻齿通过固定安装在壳体上的直径调整装置实现在底座上的径向滑动；所述的球形钻齿上方固定安装有钻齿齿轮，钻齿齿轮通过安装在凸台上的从动组件与第二外齿圈形成齿轮传动，钻齿齿轮上设有花键槽；凸台固定安装在底座上，第二外齿圈转动安装在凸台上，第二外齿圈与第一外齿圈通过连接柱固定连接，第一外齿圈转动安装在壳体上，壳体上设有用于限制第一外齿圈转动的锁紧装置，第一外齿圈上固定安装有第二转环；
所述壳体内部还设有环状板，所述的环状板与底座同轴，环状板在底座轴线方向上滑动，环状板上设有多组固定杆和转动杆，固定杆和转动杆的组数与球形钻齿数量相等，所述的固定杆固定安装在环状板上，转动杆转动安装在环状板上，固定杆和转动杆上均设有花键，每组固定杆与转动杆上花键距离环状板的高度各不相同。
2.根据权利要求1所述的一种随钻打捞PDC金刚石钻头，其特征在于：所述的从动组件包括固定安装在凸台上的安装架，所述的安装架上转动安装有第二从动齿轮和第一从动齿轮，第二从动齿轮与第一从动齿轮同轴，第二从动齿轮和第一从动齿轮上均设有花键槽，所述的钻齿齿轮与第一从动齿轮形成齿轮配合，第二从动齿轮与第二外齿圈形成齿轮配合，所述的转动杆升降运动用于控制第一从动齿轮和转动杆同轴转动，固定杆用于在第一从动齿轮和转动杆断开连接时，将钻齿齿轮卡死，防止钻齿齿轮转动。
3.根据权利要求2所述的一种随钻打捞PDC金刚石钻头，其特征在于：所述的环状板滑动安装在第二支杆上，第二支杆设置在固定安装在凸台上的安装板上，环状板与安装板之间设有与第二支杆同轴的第二弹簧，压板通过第一支杆固定安装在环状板上，所述的压板与凸台之间设有压板弹簧，壳体上转动安装有多个用于实现压板轴向固定的卡盘，卡盘上设有宽度大于等于压板厚度的卡槽。
4.根据权利要求1所述的一种随钻打捞PDC金刚石钻头，其特征在于：所述的锁紧装置包括固定安装在壳体上的滑轨，滑轨上滑动安装有卡板，所述的卡板上设有与所固定齿轮啮合的齿形结构，卡板固定安装在滑柱的一端，滑柱的另一端固定安装有固定块，滑轨上远离第一外齿圈的一端固定安装有导向板，滑柱滑动安装在导向板上，滑柱同时转动安装在导向板上，卡板与导向板之间固定安装有与滑柱同轴的第一弹簧，在导向板厚度方向上位于与第一外齿圈相对的导向板另一侧的位置上设有挡板，挡板固定安装在壳体上，挡板用于固定固定块。
5.根据权利要求1所述的一种随钻打捞PDC金刚石钻头，其特征在于：所述的球形钻齿转动安装在轴套内，钻齿齿轮转动安装在轴套上方，轴套固定安装在滑块上，滑块滑动安装在滑杆上，滑杆两端固定安装在转座上，转座固定安装在底座上，滑块与安装在靠近底座边部的转座之间设置有与滑杆同轴的第三弹簧，滑块上转动安装有滚轮，所述的直径调整装置通过推动滚轮实现球形钻齿在底座上的径向滑动。
6.根据权利要求5所述的一种随钻打捞PDC金刚石钻头，其特征在于：所述的直径调整装置包括转动安装在凸台上的凸轮圆盘，所述的凸轮圆盘上同轴固定安装有调整齿圈，调整齿圈与第二调整齿轮形成齿轮传动，所述的第二调整齿轮同轴固定安装在调整转轴的一端，调整转轴转动安装在安装板和壳体上，调整转轴的另一端同轴固定安装有第一调整齿轮，第一调整齿轮上固定安装有转盘和第一转环，壳体上还设有用于固定第一调整齿轮的锁紧装置。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种随钻打捞PDC金刚石钻头，其特征在于：所述的壳体上还圆周均匀分布多个绞盘，所述的绞盘通过绞盘驱动装置转动安装在壳体上，绞盘驱动装置包括同轴固定安装在绞盘上的驱动齿轮，多个驱动齿轮与从动外齿圈形成齿轮配合，从动外齿圈转动安装在壳体上，所述的从动外齿圈与主动齿轮形成齿轮配合，主动齿轮同轴固定安装在电机的输出轴上。
8.根据权利要求7所述的一种随钻打捞PDC金刚石钻头，其特征在于：所述的壳体上方同轴固定安装有上盖，壳体的外侧同轴固定安装有打捞槽，打捞槽上设有若干沥水孔。
9.根据权利要求8所述的一种随钻打捞PDC金刚石钻头，其特征在于：所述的球形钻齿上设有若干切割复合片，切割复合片焊接或烧结安装在球形钻齿上，切割复合片的材质为金刚石。
10.根据权利要求9所述的一种随钻打捞PDC金刚石钻头，其特征在于：所述的底座内部设有通向绞盘的喷水口，水管穿过压板和凸台与第二弹簧连接。
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Denomination of invention: A type of PDC diamond drill bit for salvage while drilling Effective date of registration: 20231129 Granted publication date: 20220422 Pledgee: Weifang rural commercial bank Limited by Share Ltd. hi tech sub branch Pledgor: WEIFANG SHENGDE PETROLEUM MACHINERY MANUFACTURING CO.,LTD. Registration number: Y2023980068176 |
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