CN117967202A - 一种三牙轮钢镶混合钻头 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种三牙轮钢镶混合钻头，涉及石油天然气和采矿钻井掘进的钻头技术领域，三牙轮钢镶混合钻头包括接头和钻头体，所述接头与钻头体的一端固定连接，所述钻头体上设有牙掌、以及安装于牙掌的牙轮，所述牙掌设有水眼，所述牙轮上分布有钢镶复合切削齿，所述钢镶复合切削齿包括基台和沿基台高度方向镶装于基台之中的镶块。本发明采用基台与镶块相结合的思路，提出以具有钢齿特征的基台作为基体，在基台上沿高度方向纵向钻孔，并纵向镶入硬度高于基台的镶块，通过镶块与基台混合布置成钢镶复合切削齿，既增强了原有基台的切削能力、攻击性，又提高了切削齿的耐磨性以及三牙轮钻头整体强度和使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及石油天然气和采矿钻井掘进的钻头技术领域，具体为一种三牙轮钢镶混合钻头。
背景技术
牙轮钻头是石油天然气开发工程中的主要破岩工具，在工作时以冲击、压碎和剪切的方式破碎地层岩石，能够适用于软、中、硬的各种地层，尤其对复杂地层岩石钻进具有独特优势。牙轮钻头作为石油钻井中的常用工具，其性能的好坏对钻井的速度和成本影响很大。
现有的牙轮钻头至少包括一个牙轮和一个牙掌，使用较为广泛的牙轮钻头通常包括三个牙轮和三个牙掌。牙轮钻头主要分为钢齿牙轮钻头和镶齿牙轮钻头，钢齿牙轮钻头的切削齿由牙轮体经过铣削加工形成，镶齿牙轮钻头是在牙轮体上按照齿圈钻出齿孔，并在齿孔中镶入硬质合金齿作为切削齿，两者各有不足。
钢齿牙轮钻头受限于牙轮体材料，钢齿耐磨性较差，使用寿命较短。镶齿牙轮钻头在镶装切削齿过程中需要在牙轮体上钻孔，导致牙轮体轴承空间变小以及牙掌轴颈变小，使得牙轮钻头强度降低，例如公开号为CN105909175A，名称为“镶齿牙轮钻头”的发明专利中公开 “一种镶齿牙轮钻头，包括牙轮、牙掌、梯度硬质合金齿、定位钢球以及轴承密封圈；所述定位钢球设置在所述牙轮和牙掌的“R” 槽之间，所述轴承密封圈装在牙轮钻头牙掌与牙掌轴衔接根部的牙轮孔槽中，所述牙轮的外锥表面上设有安装孔，所述梯度硬质合金齿与所述安装孔过盈连接”。在该方案中安装孔设置于牙轮的外锥表面上，易导致牙轮体轴承空间变小，使牙轮钻头强度降低。因此，亟需一种能够兼具耐磨性、使用寿命的高强度牙轮钻头。
发明内容
本发明的目的在于提供一种三牙轮钢镶混合钻头，能够解决上述背景技术中提及的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种三牙轮钢镶混合钻头，包括接头和钻头体，所述接头与钻头体的一端固定连接，所述钻头体上设有牙掌、以及安装于牙掌的牙轮，所述牙掌设有水眼，所述牙轮上分布有钢镶复合切削齿，所述钢镶复合切削齿包括基台和沿基台高度方向镶装于基台之中的镶块。
作为优选方案，所述镶块的长度La满足关系La≤Hb，Hb为基台的高度。
作为优选方案，所述镶块根据基台所在牙轮内外排的分布位置具有不同的露出高度。
作为优选方案，所述镶块与内排的基台组成的钢镶复合切削齿中，所述镶块的顶端不高出于基台的顶部。
作为优选方案，所述镶块与外排的基台组成的钢镶复合切削齿中，所述镶块的顶端高出于基台的顶部。
作为优选方案，所述露出高度Ha满足关系0≤Ha≤0.4Hb，Hb为基台的高度。
作为优选方案，所述镶块露出于基台顶部的部分呈尖锥状或斧型。
作为优选方案，所述镶块露出于基台顶部部分的最大处横截面积大于镶入部分的横截面积。
作为优选方案，所述基台上镶装有一个或者多个镶块，所述镶块在单个基台上的总当量横截面积Sa满足关系0.6XbLb≤Sa≤XbLb，Lb为基台顶部长度，Xb为基台顶部宽度。
作为优选方案，所述镶块的硬度大于基台。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明采用硬质基台与镶块相结合的思路，提出以具有钢齿特征的基台作为基体，在基台上沿高度方向纵向钻孔，并纵向镶入硬度高于基台的镶块，通过镶块与基台混合布置成钢镶复合切削齿，既增强了原有基台的切削能力、攻击性，又提高了切削齿的耐磨性以及三牙轮钻头整体强度和使用寿命。
(2)本发明采用长条状镶块，并设计其长度不高于基台的高度，与基台纵向镶装复合，能够不破坏牙轮体结构，使得牙轮体有更多空间布置轴承，从而使得牙掌轴颈能够设计更大的尺寸，提高了牙掌轴颈的受载上限，使得三牙轮钻头的强度增加、不易损坏。
(3)本发明中，镶块根据基台所在牙轮内外排的分布位置设置不同的露出高度，能够使各钢镶复合切削齿之间更好的发挥协同破碎作用，防止相互之间发生干涉。
(4)外排基台中，镶块的露出部分最大处横截面积大于镶入部分横截面积，能够使得基台在去除少量材料的同时，镶装更多当量面积的镶块，在保证基台强度满足要求的同时，提升钢镶复合切削齿的耐磨性和使用寿命。
(5)本发明通过对镶块镶入基台上的总当量横截面积进行设计，使得基台材料去除量较少，进而使得基台作为基体镶装镶块所需的强度满足要求，提高复合切削齿的切削能力。
(6)在单个基台上镶有多颗镶块时，镶块在牙轮背锥投影方向上包络出尖锥状的轮廓外形，采用该结构能够使得复合切削齿具有较好的攻击性和破岩效率。
附图说明
图1为本发明实施例一中三牙轮钢镶混合钻头的结构示意图。
图2为本发明实施例一中三牙轮钢镶混合钻头的俯视示意图。
图3为本发明实施例中三牙轮钢镶混合钻头的牙轮钢镶复合切削齿剖视图。
图4为本发明实施例中三牙轮钢镶混合钻头的内排钢镶复合切削结构示意图。
图5为本发明实施例钟三牙轮钢镶混合钻头的非平面基台的结构示意图。
图6为本发明实施例中三牙轮钢镶混合钻头的外排钢镶复合切削结构示意图。
图7为本发明实施例二中三牙轮钢镶混合钻头的结构示意图。
图8为本发明实施例三中三牙轮钢镶混合钻头的结构示意图。
图9为本发明实施例中三牙轮钢镶混合钻头的外排复合切削齿镶块包络外形示意图。
图10为本发明实施例四中三牙轮钢镶混合钻头的结构示意图。
图11为本发明实施例中长条阶梯状镶块和基台配合的结构示意图。
图12为本发明实施例五中三牙轮钢镶混合钻头的结构示意图。
图中各个标号意义为：
1、接头；2、牙掌；3、牙轮；4、水眼；5、基台；6、镶块；7、钢镶复合切削齿。
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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1和图2所示，一种三牙轮钢镶混合钻头包括接头1和钻头体，接头1与钻头体的一端固定焊接，钻头体上设有牙掌2、以及安装于牙掌2上的牙轮3，牙掌2设有水眼4，牙轮3上分布有钢镶复合切削齿7，钢镶复合切削齿7绕牙轮3的轴线周向布置。
所述钢镶复合切削齿7包括基台5和镶装于基台5之中的镶块6，基台5为独立切削单元，其材料与牙轮3的材料一致，可以采用包括但不限于铁、低碳钢、高碳钢等材质。基台5与牙轮3为一体式结构，由牙轮3坯料直接加工而来，基台5相对于牙轮3具有突出高度，基台5顶部呈平面或非平面状，如图5所示，非平面状的基台5顶部由一段或多段直线、圆弧构成，基台5顶部宽度Xb为基台5顶部与侧面交点沿牙轮3背锥方向投影长度，基台5顶部长度Lb为基台5顶部与侧面交点垂直于牙轮3背锥方向投影长度。
镶块6的硬度应大于基台5的硬度，优选为复合硬质合金材料。钢镶复合切削齿7具体构造为，以基台5作为基体，镶块6镶装在基台5中，镶装的方式为，以基台5的高度为方向基准，沿基台5的高度方向钻孔，将镶块6沿孔纵向压入，形成钢镶复合切削结构。所述钻孔为光滑圆孔，钻孔深度受基台5高度限制，钻孔深度不超过基台5的高度，钻孔数量受基台5体积大小限制。镶块6外形为长条状，单颗基台5上镶装有多个镶块6，多个镶块6镶入基台5部分的总横截面积受到目标基台5的顶面长度与宽度限制。本发明通过设置钢镶复合切削齿7能够保留钢齿牙轮钻头的高切削效率，并通过复合硬质合金的镶块6增强切削齿的耐磨性，提升切削齿以及牙轮钻头的使用寿命。本发明所提供的钢镶混合特征不仅限于三牙轮钻头，还包括单牙轮、双牙轮等其他形式的牙轮钻头。
在同一个基台5上，所镶装的镶块6长度受到基台5高度的限制，镶块6长度La满足关系La≤Hb，Hb为基台5的高度。由于牙轮钻头在牙轮3与牙掌2的连接处有轴承结构，而轴承是牙轮钻头中非常容易受损的部件，轴承直径的大小直接影响着牙掌2上轴颈的强度，因此，在保证牙轮3整体结构尺寸不变的情况下，需要尽可能设计较大直径的轴承。本发明通过将镶块6的长度构造为小于等于基台5的高度，镶块6仅以基台5高度部分作为基体，而不破坏牙轮3结构，能够让牙轮3构造更多空间作为轴承空间，提升牙轮3的结构强度，提高牙轮钻头的使用寿命。如图3所示，若镶块6的长度La＞Hb，即镶块6的长度大于基台5的高度，易使镶块6嵌入牙轮3体内，导致牙轮3轴颈变小，强度变低。
参见图4和图6，镶块6在与基台5组成钢镶复合切削齿7时，镶块6根据基台5所在牙轮3内外排的分布位置具有不同的露出高度，露出高度Ha满足关系0≤Ha≤0.4Hb，Hb为基台5的齿高。若露出高度Ha＜0，则镶块6与基台5在顶部没有复合，此部分在工作过程中是基台5作为独立切削单元；若露出高度Ha＞0.4Hb，使得镶块6相对于基台5的露出高度过高，不仅在切削过程中长条状镶块6易损坏，还会使得不同牙轮3的钢镶复合切削齿7顶部相互干涉。
具体的，图4示出了一种三牙轮钢镶混合钻头的内排复合切削结构，该结构中，镶块6为长条柱状，镶块6在长度方向上与基台5组成钢镶复合切削齿7，镶块6在与内排基台5组成钢镶复合切削齿7时，镶块6相对于基台5顶部不具有露出高度，即镶块6的顶端不高出于基台5的顶部，该结构能够不改变内排基台5原有高度，从而避免不同牙轮3的内排基台5相互干涉。
如图6所示，镶块6在与外排基台5组成钢镶复合切削齿7时，由于外排齿不需要考虑不同牙轮3齿圈的啮合效果，则镶块6相对于基台5顶部可以具有露出高度Ha，满足关系Ha≤0.4Hb，Hb为基台5的高度。
图9为本发明中三牙轮钢镶混合钻头的外排钢镶复合切削齿7镶块6包络外形示意图。镶块6与外排基台5组成复合切削结构时，镶块6露出部分可以为尖锥状的外形，尖锥状结构能够增强钢镶复合切削齿7的攻击性，提升破碎效率，并进一步提升钢镶复合切削齿7的耐磨性和使用寿命。在单颗基台5上镶装有多颗镶块6时，镶块6露出部分在牙轮3背锥投影方向上，包络出尖锥状轮廓外形，该结构能够使镶块6与基台5更好的发挥协同破碎作用，钢镶复合切削齿7在接触岩石破碎的过程中，由切削齿尖端率先接触并破碎岩石，随着镶块6的磨损消耗，余下镶入基台5内部的镶块6再与基台5组成复合切削结构。采用尖锥状包络轮廓外形可以增加钢镶复合切削齿7的攻击性，提升切削齿的耐磨性及使用寿命。
如图11所示，镶块6还可以构造为长条阶梯状，该结构中，镶块6分为露出部分和镶入部分，镶入部分横截面为圆形，该结构利于在基台5上进行钻孔加工及利于镶块6镶装在基台5上，镶入部分其直径Da满足关系Da≤Xb，Xb为基台5顶部宽度，该特征能够使得镶块6在纵向压入基台5时更好的与基台5配合，防止镶块6脱离基台5。若直径Da＞Xb，则会降低基台5的强度，使得其在切削过程中易发生折断、崩坏等失效问题。进一步，镶块6的露出部分最大处横截面积大于镶入部分横截面积，该特征能够使得钢镶复合切削齿7中，基台5在去除少量材料的同时，镶装更多当量面积的镶块6，能够保证作为基座的基台5强度满足要求的同时，复合更大体积的镶块6，提升钢镶复合切削齿7的耐磨性和使用寿命。镶块6的露出部分可以构造为尖锥形，也可以构造为斧型，以提升钻头切削破碎岩石的效率。另一方面，在三牙轮钻头中，不同牙轮3上的基台5具有一定的交错啮合关系，使得不同牙轮3具有相互剔洗作用，能够防止牙轮钻头出现泥包现象，处于最外排的基台5不相互交错啮合，因此，长条阶梯状的镶块6主要与外排基台5组成钢镶复合切削齿7，用于增强外排基台5的切削攻击性，增强外排基台5的耐磨性，露出部分作为主要切削单元完成破碎作业，当露出部分损坏或磨损完毕之后，剩余的镶块6能够与基台5继续组成复合切削结构，以继续破碎作业，达到提高牙轮3基台5耐磨性，提升牙轮钻头使用寿命的目的。
再次参见图4，本发明的钢镶复合切削齿7结构中，所述基台5上镶装布置有一个或者多个镶块6，镶块6在单颗基台5上的总当量横截面积Sa满足关系0.6XbLb≤Sa≤XbLb，Lb为基台5顶部长度，Xb为基台5顶部宽度。该结构能够使得镶块6在基台5上布置的更加均匀，不会出现镶块6或基台5作为独立切削单元而使得基台5或镶块6过度磨损提前失效的情况，能够充分发挥镶块6和基台5协同破碎作用，即基台5提升破碎效率，镶块6提升基台5耐磨性、攻击性等。另外，通过控制单颗基台5上镶块6的总当量面积，能够减小基台5的材料去除量，使得基台5强度满足要求。若总当量横截面积Sa＜0.6 XbLb，基台5复合的镶块6过少，在切削过程中基台5较快磨损消耗，使得钢镶复合切削齿7的耐磨性和寿命不能达到要求；若总当量横截面积Sa＞XbLb，则使得基台5所需的材料去除量较大，镶块6镶入后，基台5的强度不能满足要求，导致基台5发生折断、崩坏等失效问题。
实施例一
如图1所示的一种三牙轮钢镶混合钻头，钻头直径Ds为114.3mm，其中钢镶复合切削齿7所使用的镶块6为长条柱状，镶块6截面为圆形；牙轮3内排基台5的高度Hb为5.5mm，镶块6与牙轮3内排基台5复合时，镶块6直径Da为1mm，镶块6长度La为5mm，镶块6相对于基台5露出高度Ha为0，基台5顶部宽度Xb为1.6mm，基台5顶部长度Lb为4.2mm，镶块6在单颗基台5上总当量横截面积Sa为4.7mm²；牙轮3外排基台5高度Hb为5.8mm，镶块6与牙轮3外排基台5复合时，其直径Da为2mm，镶块6长度La为5.5mm，镶块6相对于基台5露出高度Ha为1mm，镶块6露出部分外形为平顶型，基台5顶部宽度Xb为2.2mm，基台5顶部长度Lb为9mm，镶块6在单颗基台5上总当量横截面积Sa为15.7mm²。本实施例中所有基台5均复合有镶块6，外排钢镶复合切削齿7中镶块6露出部分为平顶型，在满足总当量横截面积的基础上，多颗镶块6在单颗基台5顶部视面沿长度方向多列排布。本实施例的有益效果在于，钻头中任意的基台5均得到强化，使得钢镶复合切削齿7从齿顶一直磨损至齿根，基台5的耐磨性得到极大的提高，从而提升牙轮钻头的使用寿命。
实施例二
如图7所示的一种三牙轮钢镶混合钻头，钻头直径Ds为114.3mm，其中钢镶复合切削齿7所使用的镶块6为长条柱状，镶块6截面为圆形；牙轮3内排基台5的高度Hb为5.5mm，镶块6与牙轮3内排基台5复合时，镶块6直径Da为1mm，镶块6长度La为5mm，镶块6相对于基台5露出高度Ha为0，基台5顶部宽度Xb为1.6mm，基台5顶部长度Lb为4.2mm，镶块6在单颗基台5上总当量横截面积Sa为4.7mm²；牙轮3外排基台5高度Hb为5.8mm，镶块6与牙轮3外排基台5复合时，其直径Da为2mm，镶块6长度La为5.5mm，镶块6相对于基台5露出高度Ha为1mm，镶块6露出部分外形为尖锥型，基台5顶部宽度Xb为2.2mm，基台5顶部长度Lb为9mm，镶块6在单颗基台5上总当量横截面积Sa为15.7mm²，多颗镶块6在单颗基台5顶部视面沿长度方向多列排布。本实施例与实施例一不同之处在于，牙轮3外排钢镶复合切削齿7中镶块6露出外形为尖锥型。本实施例的有益效果在于，镶块6尖锥状的露出外形可以提升钢镶复合切削齿7的切削能力，增强其攻击性。
实施例三
如图8所示的一种三牙轮钢镶混合钻头，钻头直径Ds为114.3mm，其中钢镶复合切削齿7所使用的镶块6为长条柱状，镶块6截面为圆形；牙轮3内排基台5高度Hb为6mm，镶块6与牙轮3内排基台5复合时，其直径Da为1mm，镶块6长度La为5.5mm，镶块6相对于基台5露出高度Ha为0，基台5顶部宽度Xb为1.6mm，基台5顶部长度Lb为4.2mm，镶块6在单颗基台5上总当量横截面积Sa为4.7mm²；牙轮3外排基台5高度Hb为6.5mm，镶块6与牙轮3外排基台5复合时，其直径Da为2mm，镶块6长度La为6mm，镶块6相对于基台5露出高度Ha为2mm，镶块6露出部分外形为尖锥型，基台5顶部宽度Xb为2.2mm，基台5顶部长度Lb为9mm，镶块6在单颗基台5上总当量横截面积Sa为18.8mm²，多颗镶块6在单颗基台5上露出部分在牙轮3背锥投影方向上包络出尖锥状轮廓外形，如图9所示。本实施例与上述实施例不同之处在于，外排钢镶复合切削齿7多颗镶块6在单颗基台5上按照尖锥包络外形排布。本实施例的有益效果在于尖锥状的包络外形能够增强钢镶复合切削齿7的攻击性，提升切削破碎岩石的效率。
实施例四
如图10所示的一种三牙轮钢镶混合钻头，钻头直径Ds为114.3mm，其中外排钢镶复合切削齿7所使用的镶块6为长条阶梯状，镶块6分为露出部分和镶入部分，镶入部分截面为圆形，露出部分最大处横截面面积大于镶入部分，露出部分外形呈尖锥状。牙轮3内排基台5高度Hb为5.5mm，镶块6与牙轮3内排基台5复合时，其直径Da为1mm，镶块6长度La为5mm，镶块6相对于基台5露出高度Ha为0，基台5顶部宽度Xb为1.6mm，基台5顶部长度Lb为4.2mm，镶块6在单颗基台5上总当量横截面积Sa为4.7mm²；牙轮3外排基台5高度Hb为5.8mm，镶块6与牙轮3外排基台5复合时，其镶入部分直径Da为1mm，镶块6长度La为5.5mm，镶块6相对于基台5露出高度Ha为2mm，镶块6露出部分外形为尖锥型，基台5顶部宽度Xb为2.2mm，基台5顶部长度Lb为9mm，镶块6在单颗基台5上总当量横截面积Sa为12.6mm²，多颗镶块6在单颗基台5顶部视面沿长度方向排布。本实施例与上述实施例不同之处在于镶块6为长条阶梯状，并将其分为镶入和露出两个部分，镶入部分最大处横截面面积小于露出部分，如图11所示。本实施例的有益效果在于，镶块6镶入部分截面积较小而露出部分截面积较大，可以在满足镶块6在单颗基台5上总当量横截面积要求的情况下，在基台5上钻取更小的孔，减少其材料的去除量，提高基体的强度，减小钢镶复合切削齿7发生折断、崩坏等失效的概率。
实施例五
如图12所示的一种三牙轮钢镶混合钻头，钻头直径Ds为114.3mm，其中外排钢镶复合切削齿7所使用的镶块6为长条阶梯状，镶块6分为露出部分和镶入部分，镶入部分截面为圆形，露出部分最大处横截面面积大于镶入部分，露出部分外形为斧型。牙轮3内排基台5高度Hb为5.5mm，镶块6与牙轮3内排基台5复合时，其直径Da为1mm，镶块6长度La为5mm，镶块6相对于基台5露出高度Ha为0，基台5顶部宽度Xb为1.6mm，基台5顶部长度Lb为4.2mm，镶块6在单颗基台5上总当量横截面积Sa为4.7mm²；牙轮3外排基台5高度Hb为5.8mm，镶块6与牙轮3外排基台5复合时，其镶入部分直径Da为1mm，镶块6长度La为5.5mm，镶块6相对于基台5露出高度Ha为2mm，镶块6露出部分外形为斧型，基台5顶部宽度Xb为2.2mm，基台5顶部长度Lb为9mm，镶块6在单颗基台5上总当量横截面积Sa为12.6mm²，多颗镶块6在单颗基台5顶部视面沿长度方向排布。本实施例与实施例四不同之处在于镶块6露出部分外形为斧型。本实施例的有益效果在于，提高基体的强度，减小钢镶复合切削齿7发生折断、崩坏等失效的概率，并且斧型的镶块6外形能够提升三牙轮钻头切削破碎岩石的效率。
对比例一
本对比例与实施例一的不同之处在于，牙轮3外排基台5高度Hb为5.8mm，镶块6与牙轮3外排基台5复合时，其直径Da为2mm，镶块6长度La为6.5mm，镶块6相对于基台5露出高度Ha为1mm。
对比例二
本对比例与实施例一的不同之处在于，内排基台5顶部宽度Xb为1.6mm，基台5顶部长度Lb为4.2mm，镶块6在单颗基台5上总当量横截面积Sa为3.8mm²；外排基台5顶部宽度Xb为2.2mm，基台5顶部长度Lb为9mm，镶块6在单颗基台5上总当量横截面积Sa为9.8mm²。
对实施例一至五、对比例一、二得到的钻头以及常规的钢齿牙轮钻头和镶齿牙轮钻头进行破岩试验，并对试验结果进行记录，可得到表1；表中对各项性能的优劣排序为：差＜较差<一般<较好<好。
表1 实施例一至五、对比例一、二以及常规钻头的特征、尺寸和试验结果评价表
结合表1的试验评价可以看出：
1）实施例一至五的钻头采用钢镶复合切削齿7，且镶块6的长度、露出高度以及镶块6在单颗基台5上的总当量横截面积Sa均设置在适宜的范围之内，其钻头同时具备良好的攻击性、破岩效果以及耐磨性，且综合性能优于常规的钢齿牙轮钻头或镶齿牙轮钻头。
2）实施例二至五中，镶块6露出部分的外形采用尖锥形或斧型，钻头的攻击性均优于实施例一的平顶型。
3）对比例一中，外排基台5中，镶块6的长度过长，易使镶块6嵌入牙轮3体内，占用牙轮3体内的轴承空间，并导致牙轮3轴颈变小，强度变低，耐磨性变差。
4）对比例二中，镶块6在单颗基台5上的总当量横截面积Sa设置过小，基台5复合的镶块6过少，在切削过程中基台5较快磨损消耗，使得钢镶复合切削齿7的耐磨性和寿命不能达到要求。
本发明所提供的钢镶复合切削方案不仅适用于牙轮钻头，还适用于盘刀、滚刀等破岩钻探工具。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种三牙轮钢镶混合钻头，包括接头和钻头体，其特征在于，所述接头与钻头体的一端固定连接，所述钻头体上设有牙掌、以及安装于牙掌的牙轮，所述牙掌设有水眼，所述牙轮上分布有钢镶复合切削齿，所述钢镶复合切削齿包括基台和沿基台高度方向镶装于基台之中的镶块。
2.根据权利要求1所述的三牙轮钢镶混合钻头，其特征在于，所述镶块的长度La满足关系La≤Hb，Hb为基台的高度。
3.根据权利要求1所述的三牙轮钢镶混合钻头，其特征在于，所述镶块根据基台所在牙轮内外排的分布位置具有不同的露出高度。
4.根据权利要求3所述的三牙轮钢镶混合钻头，其特征在于，所述镶块与内排的基台组成的钢镶复合切削齿中，所述镶块的顶端不高出于基台的顶部。
5.根据权利要求3所述的三牙轮钢镶混合钻头，其特征在于，所述镶块与外排的基台组成的钢镶复合切削齿中，所述镶块的顶端高出于基台的顶部。
6.根据权利要求3所述的三牙轮钢镶混合钻头，其特征在于，所述露出高度Ha满足关系0≤Ha≤0.4Hb，Hb为基台的高度。
7.根据权利要求5所述的三牙轮钢镶混合钻头，其特征在于，所述镶块露出于基台顶部的部分呈尖锥状或斧型。
8.根据权利要求5所述的三牙轮钢镶混合钻头，其特征在于，所述镶块露出于基台顶部部分的最大处横截面积大于镶入部分的横截面积。
9.根据权利要求1所述的三牙轮钢镶混合钻头，其特征在于，所述基台上镶装有一个或者多个镶块，所述镶块在单个基台上的总当量横截面积Sa满足关系0.6XbLb≤Sa≤XbLb，Lb为基台顶部长度，Xb为基台顶部宽度。
10.根据权利要求1所述的三牙轮钢镶混合钻头，其特征在于，所述镶块的硬度大于基台。
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