CN201225096Y - 新型内凹多翼组合齿金刚石复合片钻头 - Google Patents

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孙振亚
王青龙
黎明发
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Abstract

本实用新型涉及一种新型内凹多翼组合齿金刚石复合片钻头，将内凹多翼金刚石复合片(PDC)钻头的每个翼的主切削齿的外侧增设副切削齿和保径齿。本实用新型具有优良的抗冲击韧性和切削岩石的能力，并达到对软、中和硬岩层均具有良好的适应性和高效的钻进效率。

Description

新型内凹多翼组合齿金刚石复合片钻头
技术领域
本实用新型属于机械工程、地质勘探、矿山采掘、材料工程，具体涉及一种新型内凹多翼组合齿金刚石复合片钻头。
背景技术
目前煤矿瓦斯抽放和排水孔岩层钻孔主要采用传统的金刚石复合片(PDC)内凹三翼和四翼钻头，由于煤层硬度较软，PDC耐磨性远高于硬质合金，这种PDC钻头较之此前的硬质合金钻头具有显著的高效率和长寿命的特点。因此在煤系地层钻探和钻孔中得到较好的应用。
但随着钻孔深度加大和瓦斯地面预抽技术的应用，钻孔的地层更深也更为复杂，对一些硬岩层、抗压强度高岩层和软硬交错的复杂岩层，这种PDC钻头存在易崩刃、钻进慢、寿命短的缺陷。
发明内容
本实用新型的目的为了克服现有的PDC钻头存在易崩刃、钻进慢、寿命短的缺陷，而提供一种新型内凹多翼组合齿金刚石复合片钻头，从PDC切削齿材料和钻头磨削力学设计优化两个方面对现有的PDC钻头进行改进，本实用新型具有抗冲击韧性和切削岩石的能力，并达到对软、中和硬岩层均具有良好的适应性和高效的钻进效率。
本实用新型的技术方案为：
新型内凹多翼组合齿金刚石复合片钻头，将内凹多翼金刚石复合片(PDC)钻头的每个翼的主切削齿的外侧增设副切削齿。
每个翼的主切削齿选用1308PDC材料，且后倾角为5-22度，侧偏角为0-10度，主切削齿内侧并排平行排列2个辅助齿。
主切削齿、辅助齿为平面齿，副切削齿为锥形齿或半球形齿。
在每个翼的外侧下方增设1个保径齿，保径齿的材料选用1304规格半圆形PDC。
对三翼PDC钻头，每翼外侧增设3个锥形齿或半球形齿，材料选用0806PDC半球形齿或YG8～YG15系列的碳化钨合金锥形齿，锥形齿尺寸为直径8-13mm范围，顶面25-45°倒角，园锥面台阶高度1.5-3.5mm。
对直径大于113mm的4-5翼PDC钻头，每翼外侧增设4或5个锥形齿或半球形齿，材料选用0806 PDC半球形齿或YG8～YG15系列的碳化钨合金锥形齿，锥形齿尺寸为直径8-13mm范围，顶面25-45°倒角，园锥面台阶高度1.5-3.5mm。
本实用新型具有以下优点：1、选用特别设计的耐高温和抗冲击韧性强的1308 PDC金刚石复合片作为主切削齿，提高钻进硬地层如石英砂岩的切削效率和寿命。PDC材料的耐热温度不低于750～800℃，抗冲击强度为30焦耳冲击功大于350次。2、在每个翼的外侧边缘增添抗冲击性的副切削齿，不仅可以增加钻头外侧抗冲击力，还能起到钻孔保径，保护主切削齿，延长钻头寿命的功能。3、外侧边缘副切削齿采用硬质合金锥形齿或是半球形PDC齿为材料制作切削齿，具体可根据岩层的可钻性选用。4、每个翼外侧下方除了原有通常的2条硬质合金保径条外，增加了1个保径齿，材料为1304规格半圆形PDC，以加强侧翼的抗冲击性和保径能力。5、采用主副切削齿的组合式结构。主切削齿为平面齿，副切削齿为锥形齿或半球形齿，对三翼钻头，每翼外侧增添3个锥形齿或半球形齿。对更大直径如133mm及以上直径的四翼或五翼钻头则分别增加4或5个锥形齿或半球形齿。6、每翼的主切削齿选用抗冲击性优良的1308型PDC材料，后倾角范围5-22度，侧偏角范围0-10度，主切削齿内侧并排平行排列2个1308或1304 PDC辅助齿，辅助齿也为平面齿；主切削齿外侧每翼焊接一个锥形硬质合金齿或半球形PDC齿作为副切削齿，材料可选用0806 PDC半球齿或YG8-YG15系列的碳化钨合金锥形齿，锥形齿尺寸为直径8-13mm范围，顶面25-45度倒角，园锥面台阶高度1.5-4.5mm。
附图说明
图1为本实用新型的三翼钻头的侧视图。
图2为本实用新型的三翼钻头的另侧视图。
图3为本实用新型的三翼钻头的俯视图。
图4为本实用新型的三翼钻头的立体图。
具体实施方式
给合附图对本实用新型作进一步的描述。
如图1、图2、图3、图4所示，本实用新型将内凹三翼金刚石复合片(PDC)钻头的每个翼的主切削齿1的外侧增设副切削齿3，每个翼的主切削齿1选用1308PDC材料，且后倾角为17.5度，侧偏角为5.8度，主切削齿1内侧并排平行排列2个辅助齿5，主切削齿1、辅助齿5为平面齿，副切削齿3为半球形齿，也可选择锥形齿，在每个翼的外侧下方设有2条保径条2，在每个翼的外侧下方增设1个保径齿4，保径齿的材料选用1304规格半圆形PDC。
对三翼PDC钻头，每翼外侧增设3个半球形齿的副切削3，材料选用0806 PDC半球形齿，也可每翼外侧增设3个YG10的碳化钨合金锥形齿的副切削齿，锥形齿尺寸为直径10mm，顶面30度倒角，园锥面台阶高度2.0mm。

Claims (6)

1、新型内凹多翼组合齿金刚石复合片钻头，其特征在于：将内凹多翼金刚石复合片(PDC)钻头的每个翼的主切削齿的外侧增设副切削齿。
2、根据权利要求1所述的新型内凹多翼组合齿金刚石复合片钻头，其特征在于：每个翼的主切削齿选用1308PDC材料，且后倾角为5-22度，侧偏角为0-10度，主切削齿内侧并排平行排列2个辅助齿。
3、根据权利要求1所述的新型内凹多翼组合齿金刚石复合片钻头，其特征在于：主切削齿、辅助齿为平面齿，副切削齿为锥形齿或半球形齿。
4、根据权利要求1-3之一所述的新型内凹多翼组合齿金刚石复合片钻头，其特征在于：在每个翼的外侧下方增设1个保径齿，保径齿的材料选用1304规格半圆形PDC。
5、根据权利要求1-3之一所述的新型内凹多翼组合齿金刚石复合片钻头，其特征在于：对三翼PDC钻头，每翼外侧增设3个锥形齿或半球形齿，材料选用0806PDC半球形齿或YG8～YG15系列的碳化钨合金锥形齿，锥形齿尺寸为直径8-13mm范围，顶面25-45°倒角，园锥面台阶高度1.5-3.5mm。
6、根据权利要求1-3之一所述的新型内凹多翼组合齿金刚石复合片钻头，其特征在于：对直径大于113mm的4-5翼PDC钻头，每翼外侧增设4或5个锥形齿或半球形齿，材料选用0806PDC半球形齿或YG8～YG15系列的碳化钨合金锥形齿，锥形齿尺寸为直径8-13mm范围，顶面25-45°倒角，园锥面台阶高度1.5-4.5mm。
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