CN207795062U - 一种凸弧柱状孕镶齿 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出一种凸弧柱状孕镶齿，包括齿柱和齿冠，齿冠由中心凸起的弧形冠基和相对弧形冠基对称设置的两个楔面组成，两个楔面的外侧端向下倾斜设置，弧形冠基相对水平面呈一定夹角倾斜向上设置，齿柱由圆柱主体和侧向凸柱组成，侧向凸柱与弧形冠基的倾斜向上的一端相对应，弧形冠基的宽度由上往下递减。本实用新型多种破岩方式相结合，能有效提高切削效率。
Description
技术领域
本实用新型属于钻井金刚石钻头的技术领域，尤其涉及一种凸弧柱状孕镶齿。
背景技术
传统孕镶齿形状为圆柱状，孕镶齿竖向或者横向安装在钻头刀翼本体上，破岩主要以磨削方式破碎岩石，孕镶钻头的破岩方式限定了其岩石破碎效率，而针对相对较软地层中，对于有提速要求的，传统形状的孕镶齿在一定程度上限定了钻头的机械钻速。因为在相同压力情况下，齿的横截面面积越小，切削齿越利于吃入地层，岩石越容易破碎，因此，对于在相对较软并且有提速需求的地层破岩特点就是改进孕镶齿形状，提高破岩效率。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述存在的问题，提供一种凸弧柱状孕镶齿，不仅具有磨削岩石的作用，同时还具有剪切、犁削等共同作用破碎岩石，提高破岩效率。
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种凸弧柱状孕镶齿，其特征在于，包括齿柱和齿冠，所述齿冠由中心凸起的弧形冠基和相对弧形冠基对称设置的两个楔面组成，两个楔面的外侧端向下倾斜设置，弧形冠基相对水平面呈一定夹角倾斜向上设置，所述齿柱由圆柱主体和侧向凸柱组成，所述侧向凸柱与弧形冠基的倾斜向上的一端相对应，弧形冠基的宽度由上往下递减。
按上述方案，所述弧形冠基位于所述圆柱主体圆心处的宽度取值区间N＝1/(4d)～d/4mm，d为圆柱主体的直径；弧形冠基的倾斜夹角取值为α＝0°～35°。
按上述方案，所述两个楔面的夹角取值为e＝90°～160°。
按上述方案，所述侧向凸柱的横截面形状为圆弧形或梯形或椭圆弧形或圆弧与直线相切组成的形状或椭圆弧与直线相切组成的形状。
按上述方案，所述侧向凸柱横截面为圆弧与直线相切组成的形状时，相切的两直线的端部连线与截面中心距离取值为a1<d/2，圆弧顶端到两直线的端部连线距离取值为h>＝1+(d/2-a1)，d为所述圆柱主体的直径。
按上述方案，所述侧向凸柱的横截面形状为圆弧形时，其圆弧圆心点与截面中心距离取值为a2<d/2，d为圆柱主体的直径，圆弧顶端凸出高度取值为h，>＝1mm。
按上述方案，所述侧向凸柱的横截面形状为椭圆弧形或椭圆弧与直线相切组成的形状时，椭圆弧长短半轴交点与截面中心距离a3<d/2，d为圆柱主体的直径，长半轴取值为c>＝1+(d/2-a3)，椭圆弧顶部两侧半弧角θ1＝θ2。
按上述方案，所述侧向凸柱的横截面形状为梯形时，梯形下边距离截面中心距离a4<d/2，d为圆柱主体的直径，梯形高度h，，>＝1+(d/2-a4)，齿顶宽度取值为k＝1～4mm。
按上述方案，所述圆柱主体为阶梯柱状，阶梯处圆弧过渡处理。
本实用新型的有益效果是：提供一种凸弧柱状孕镶齿，通过齿顶部设置有凸起的弧形冠基和楔面，使孕镶齿与岩石相互作用时接触间隙相比于常规孕镶齿大，有利于岩屑的排除和孕镶齿的清洗和冷却，进而延长钻头使用寿命；在钻头极限布齿密度下，可以实现最大金刚石体积的覆盖，增强钻头耐磨性，延长其使用寿命；在工作时，其倾斜低处的一侧齿顶先接触岩石，当孕镶齿竖着放置在钻头刀翼本体上时，在相对较软的地层中，切削齿具有一定的剪切破岩方式，更利于岩石破碎，因而能有效提高钻头的破岩效率，当孕镶齿横着放置在钻头刀翼本体上时，切削齿在工作时，主要以剪切、犁削、磨削等方式破碎岩石，更能提高岩石破碎效率，提高在机械钻速。
附图说明
图1为本实用新型一个实施例的轴测图。
图2为本实用新型一个实施例的俯视图。
图3为本实用新型一个实施例的主视图。
图4为图2的A-A向视图。
图5为图3的B-B向视图。
图6为图3的C-C向视图。
图7为本实用新型一个实施例的侧向凸柱横截面为圆弧与直线相切组成的形状时的示意图。
图8为本实用新型一个实施例的侧向凸柱横截面为圆弧形状时的示意图。
图9为本实用新型一个实施例的侧向凸柱横截面为椭圆弧形状时的示意图。
图10为本实用新型一个实施例的侧向凸柱横截面为椭圆弧与直线相切组成的形状时的示意图。
图11为本实用新型一个实施例的侧向凸柱横截面为梯形时的示意图。
图12为本实用新型一个实施例的齿柱为阶梯柱状的轴测图。
其中：1.弧形冠基，2.楔面，3.侧向凸柱，4.圆柱主体。
具体实施方式
为更好地理解本实用新型，下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述。
如图1-图6所示，一种凸弧柱状孕镶齿，包括齿柱和齿冠，齿冠由中心凸起的弧形冠基1和相对弧形冠基对称设置的两个楔面2组成，两个楔面的外侧端向下倾斜设置，弧形冠基相对水平面呈一定夹角倾斜向上设置，齿柱由圆柱主体4和侧向凸柱3组成，侧向凸柱与弧形冠基的倾斜向上的一端相对应，弧形冠基的宽度由上往下递减。
弧形冠基位于圆柱主体圆心处的宽度取值区间N＝1/(4d)～d/4mm，d为圆柱主体的直径；弧形冠基的倾斜夹角取值为α＝0°～35°。
两个楔面的夹角取值为e＝90°～160°。
如图7-图11所示，侧向凸柱的横截面形状为圆弧形或梯形或椭圆弧形或圆弧与直线相切组成的形状或椭圆弧与直线相切组成的形状。
侧向凸柱横截面为圆弧与直线相切组成的形状时，相切的两直线的端部连线与截面中心距离取值为a1<d/2，圆弧顶端到两直线的端部连线距离取值为h>＝1+(d/2-a1)，d为圆柱主体的直径。
侧向凸柱的横截面形状为圆弧形时，其圆弧圆心点与截面中心距离取值为a2<d/2，d为圆柱主体的直径，圆弧顶端凸出高度取值为h，>＝1mm。
侧向凸柱的横截面形状为椭圆弧形或椭圆弧与直线相切组成的形状时，椭圆弧长短半轴交点与截面中心距离a3<d/2，d为圆柱主体的直径，长半轴取值为c>＝1+(d/2-a3)，椭圆弧顶部两侧半弧角θ1＝θ2。
侧向凸柱的横截面形状为梯形时，梯形下边距离截面中心距离a4<d/2，d为圆柱主体的直径，梯形高度h，，>＝1+(d/2-a4)，齿顶宽度取值为k＝1～4mm。
如图12所示，齿柱为阶梯柱状，阶梯处圆弧过渡处理，阶梯柱状孕镶齿需要竖向放置在钻头刀翼本体上。
实施例一
本实施例提供了一种凸弧柱状孕镶齿，它包括齿柱和齿冠，齿冠由凸起的弧形冠基和对应设置的两个楔面组成，其中，两个楔面均为倾斜平面，两个楔面上端与齿顶弧形冠基交汇，两楔面的夹角e为120°，楔面对称布置，齿顶形状是由通过齿柱中心的截面曲线沿着一定角度拉伸而成的曲面修剪齿柱而成，齿顶弧形面上宽下窄，弧形冠基位于圆柱主体圆心截面处的宽度值N为5mm，弧形冠基倾斜角度α为5°；齿柱是由侧向凸柱和圆柱主体相接构成，侧向凸柱是由形状为圆弧和直线组成的横截面拉伸而成，相切的两直线端部的连线与截面中心距离a1为4.5mm，顶部圆弧到两斜线端部连线距离h为3.38mm。
这种齿在工作时，孕镶齿倾斜低处的一侧齿顶先接触岩石，当孕镶齿竖着放置在钻头刀翼本体上时，在相对较软的地层中，切削齿具有一定的剪切破岩方式，更利于岩石破碎，因而能有效提高钻头的破岩效率，当孕镶齿横着放置在钻头刀翼本体上时，切削齿在工作时，主要以剪切、犁削、磨削等方式破碎岩石，更能提高岩石破碎效率，提高在机械钻速。通过齿顶部设置有凸起的弧形楔面，使孕镶齿与岩石相互作用时接触间隙相比于常规孕镶齿大，有利于岩屑的排除和孕镶齿的清洗和冷却，进而延长钻头使用寿命。
本实施例仅是本实用新型的较佳实施例而已，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改，等同变化或修饰，均落在本实用新型的保护范围内。
Claims (9)
1.一种凸弧柱状孕镶齿，其特征在于，包括齿柱和齿冠，所述齿冠由中心凸起的弧形冠基和相对弧形冠基对称设置的两个楔面组成，两个楔面的外侧端向下倾斜设置，弧形冠基相对水平面呈一定夹角倾斜向上设置，所述齿柱由圆柱主体和侧向凸柱组成，所述侧向凸柱与弧形冠基的倾斜向上的一端相对应，弧形冠基的宽度由上往下递减。
2.根据权利要求1所述的一种凸弧柱状孕镶齿，其特征在于，所述弧形冠基位于所述圆柱主体圆心处的宽度取值区间N＝1/(4d)～d/4mm，d为圆柱主体的直径；弧形冠基的倾斜夹角取值为α＝0°～35°。
3.根据权利要求2所述的一种凸弧柱状孕镶齿，其特征在于，所述两个楔面的夹角取值为e＝90°～160°。
4.根据权利要求1所述的一种凸弧柱状孕镶齿，其特征在于，所述侧向凸柱的横截面形状为圆弧形或梯形或椭圆弧形或圆弧与直线相切组成的形状或椭圆弧与直线相切组成的形状。
5.根据权利要求4所述的一种凸弧柱状孕镶齿，其特征在于，所述侧向凸柱横截面为圆弧与直线相切组成的形状时，相切的两直线的端部连线与截面中心距离取值为a1<d/2，圆弧顶端到两直线的端部连线距离取值为h>＝1+(d/2-a1)，d为所述圆柱主体的直径。
6.根据权利要求4所述的一种凸弧柱状孕镶齿，其特征在于，所述侧向凸柱的横截面形状为圆弧形时，其圆弧圆心点与截面中心距离取值为a2<d/2，d为圆柱主体的直径，圆弧顶端凸出高度取值为h’>＝1mm。
7.根据权利要求4所述的一种凸弧柱状孕镶齿，其特征在于，所述侧向凸柱的横截面形状为椭圆弧形或椭圆弧与直线相切组成的形状时，椭圆弧长短半轴交点与截面中心距离a3<d/2，d为圆柱主体的直径，长半轴取值为c>＝1+(d/2-a3)，椭圆弧顶部两侧半弧角θ1＝θ2。
8.根据权利要求4所述的一种凸弧柱状孕镶齿，其特征在于，所述侧向凸柱的横截面形状为梯形时，梯形下边距离截面中心距离a4<d/2，d为圆柱主体的直径，梯形高度h”>＝1+(d/2-a4)，齿顶宽度取值为k＝1～4mm。
9.根据权利要求1所述的一种凸弧柱状孕镶齿，其特征在于，所述圆柱主体为阶梯柱状，阶梯处圆弧过渡处理。
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| CN112539844A (zh) * | 2020-12-07 | 2021-03-23 | 深圳江行联加智能科技有限公司 | 一种便于安装部署的疫情防控监控设备 |
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