CN211342792U - 一种金刚石钻头齿 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了种金刚石钻头齿，包括:硬质合金的圆柱本体，所述圆柱本体的一端为安装部，另一端为工作部，所述工作部呈圆锥结构；金刚石复合层，所述金刚石复合层包括覆盖在所述工作部上的顶面部和侧面部，所述工作部的顶面设有至少一个凹陷部以使所述顶面部的厚度大于所述侧面部的厚度；导向体，包括导向部和导向过渡部，所述导向部为圆台回转体，所述导向部和所述安装部之间通过所述导向过渡部连接，所述导向过渡部连接在所述导向部直径相对大的一端，所述圆柱本体的回转轴线与所述导向部以及所述导向过渡部的轴线重合。提高钻头齿的结构强度，增加了钻头齿的使用寿命。

Description

一种金刚石钻头齿

技术领域

本实用新型涉及钻探机械设备技术领域，特别是涉及一种金刚石钻头齿。

背景技术

随着油气勘探开发的不断深入，浅层、易开发油气资源越来越少，在深部地层以及复杂地质条件下寻求油气资源正逐渐成为目前海陆勘探开发的重要工作。在深井和复杂地质条件下的油气钻探工作中，经常钻遇碳酸盐岩、火成岩和变质岩等难钻地层，其强度高，硬度大，可钻性差，研磨性强。

由于地下岩石的组成成分非常复杂且多变，经常含有很高比例的石英，或者非常致密，普通材料甚至硬质合金材料做成的切削元件在破碎岩石时都很容易磨损。人们尝试采取了不同方法来提高钻头齿的性能。目前高性能的钻头齿一般采用金刚石涂覆在钻头的表面，利用金刚石超强的硬度达到提高钻头齿的性能目的。

图1是一种目前比较常见的金刚石钻头齿，主要包括硬质合金本体100A和涂覆于硬质合金本体100A顶部的金刚石复合层200A，这种形状设计的钻头齿在使用过程中主要存在以下问题：

钻头齿的顶部位置为受磨损最严重的位置，但是由于钻头齿头部的金刚石复合层的厚度不够，容易导致其头部首先磨损，然后导致整个钻头齿失效。如果只是单方面地增加钻头齿头部的金刚石复合层厚度，则整个钻头齿的抗冲击韧性却会大大下降，影响到整个钻头齿的性能。

其次，现有技术的钻头齿为了提高锥形钻头齿的预破碎效率，通常钻头齿的锥形部分高度较高，其圆锥体与圆柱体结合部位成尖角，内部应力很大；且钻头齿安装在钻头体上时，圆锥体部分完全露出，当锥顶部位接触岩石、犁削岩石时，钻头齿受到很大的横向力，应力集中区往上的整个金刚石复合层很容易脱落，而导致整个钻头齿提前失效。

而且，由于现有技术的锥形钻头齿底面与柱面夹角成90°，在将锥形钻头齿压入到钻头体的齿孔时，齿孔孔壁容易损坏，因固齿力不足而导致钻头齿脱落。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种金刚石钻头齿，提高钻头齿的结构强度，增加钻头齿的使用寿命。

本实用新型所采用的技术方案是：一种金刚石钻头齿，包括:

硬质合金的圆柱本体，所述圆柱本体的一端为安装部，另一端为工作部，所述工作部呈圆锥结构；

金刚石复合层，所述金刚石复合层包括覆盖在所述工作部上的顶面部和侧面部，所述工作部的顶面设有至少一个凹陷部以使所述顶面部的厚度大于所述侧面部的厚度；

导向体，包括导向部和导向过渡部，所述导向部为圆台回转体，所述导向部和所述安装部之间通过所述导向过渡部连接，所述导向过渡部连接在所述导向部直径相对大的一端，所述圆柱本体的回转轴线与所述导向部以及所述导向过渡部的轴线重合。

进一步优化，所述导向过渡部与所述安装部以及所述导向部为圆滑连接。

进一步优化，所述圆柱本体的外表面沿所述圆柱本体的高度方向设置有多个锯齿状的凸起，所述凸起沿所述圆柱本体外表面的周向均匀分布。

进一步优化，所述工作部的外表面处形成有结合凹槽，所述侧面部的内表面处形成有能够与所述结合凹槽匹配的结合凸起。

进一步优化，所述结合凹槽为沿所述工作部的外表面设置的螺旋凹槽，所述结合凸起为与螺旋凹槽配合的螺旋凸起。

进一步优化，所述凹陷部包括两个凹槽，两个所述凹槽之间通过一段凸起的弧状部连接。

根据本实用新型实施例的金刚石钻头齿，至少具有如下有益效果：

本实用新型中增加金刚石钻头齿头部位置处金刚石复合层的厚度增加，这样就能有效避免由于复合齿顶部厚度不够而导致由于复合齿顶部首先磨损而使是复合齿提前失效的不足；

通过调整圆柱本体的头部结构，有效的避免钻头的应力集中区，从而解决由于因为存在应力集中而导致的复合齿提前失效的问题；

金刚石钻头齿的安装部位采用了导向体结构，在将金刚石钻头齿插入钻头齿孔时，能对金刚石钻头齿进行导向，避免了因为金刚石钻头齿对钻头齿孔孔壁的破坏，因固齿力不足而导致复合齿脱落。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为目前比较常见的金刚石钻头齿的结构示意图；

图2是本实用新型实施例金刚石钻头齿的结构示意图；

图3是是本实用新型实施例金刚石钻头齿的剖视图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

参照图2和图3所示的金刚石钻头齿，包括:

硬质合金的圆柱本体100，圆柱本体100的一端为安装部110，另一端为工作部120，工作部120呈圆锥结构；

金刚石复合层200，金刚石复合层200包括覆盖在工作部120上的顶面部210和侧面部220，工作部120的顶面设有至少一个凹陷部122以使顶面部210的厚度大于侧面部220的厚度；

导向体300，包括导向部310和导向过渡部320，导向部310为圆台回转体，导向部310和安装部110之间通过导向过渡部320连接，导向过渡部320连接在导向部310直径相对大的一端，圆柱本体100的回转轴线与导向部310以及导向过渡部320的轴线重合。

使用时，金刚石钻头齿在对地层进行破岩时，通过圆锥形的金刚石复合层200可有效地提高吃入地层的能力，并对刃前岩石产生直接的剪切破坏作用，进而有效地提高了破岩效率。

在本实施例中，金刚石钻头齿在对地层进行破岩时，其上的金刚石复合层200需要承受破岩时产生的冲击力，并将该冲击力传递至工作部120上，利用工作部120对金刚石复合层200起到支撑的作用，因此工作部120与金刚石复合层200之间会存在较大的应力。

本实用新型的工作部120和金刚石复合层200均为圆锥形结构，在金刚石钻头齿地层进行破岩时，金刚石复合层200所受到的冲击力可均匀地分散至工作部120上，从而有效地避免了金刚石复合层200与工作部120之间的应力过于集中，进而有效地避免了金刚石复合层200的碎裂。

本实用新型的金刚石钻头齿，其工作部120的顶部设有凹陷部122，从而达到增加了顶面部210处的金刚石复合层200的厚度，这样就能有效的避免由于顶面部210磨损严重而失效的问题。

同时，凹陷部122的设计，在增加顶面部210的厚度，有效的避开了应力集中区，凹陷部122与顶面部210相互配合使得二则的连接更紧密，抗冲击能力更强。

金刚石钻头齿的安装部110通过与导向体300连接，在将金刚石钻头齿插入钻头齿孔时，能对金刚石钻头齿进行导向，避免了因为金刚石钻头齿对钻头齿孔孔壁的破坏，防止因固齿力不足而导致金刚石钻头齿从钻头齿孔中脱落。

为使得金刚石钻头齿插入钻头齿孔时，进一步的提高导向作用，导向过渡部320与安装部110以及导向部310均为圆滑连接。

为防止复合齿在钻头齿孔内因受外力而旋转，圆柱本体100的外表面沿圆柱本体100的高度方向设置有多个锯齿状的凸起130，凸起130沿圆柱本体100外表面的周向均匀分布。

在将金刚石钻头齿插入钻头齿孔时，凸起130与钻头齿孔内周面上的凹槽配合装配在一起。可以防止圆柱本体100在受到外力出现旋转，使得金刚石钻头齿与钻头齿孔装配的更加稳固。

工作部120的外表面处形成有结合凹槽121，侧面部220的内表面处形成有能够与结合凹槽121匹配的结合凸起221。利用结合凹槽121和结合凸起221使侧面部220与工作部120之间的接触面形成非光滑接触面，从而可有效地减少应力在接触面上的集中，提高金刚石钻头齿的抗冲击性能。

在本实施例中，结合凹槽121为沿工作部120的外表面设置的螺旋凹槽，结合凸起221为与螺旋凹槽配合的螺旋凸起。采用螺旋凹槽具有易于加工的特点，同时螺旋凹槽可以使工作部120受力比较均匀。

在本实施例中，如图3所示，凹陷部122包括两个凹槽，两个凹槽之间通过一段凸起的弧状部连接。两个凹槽与顶面部210的金刚石复合材料形成一个互相配合的连接结构，使得金刚石复合层200与工作部120的连接更加紧密，减少金刚石复合层200脱落的可能。

当然，本实用新型并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (6)

1.一种金刚石钻头齿，其特征在于,包括:

硬质合金的圆柱本体(100)，所述圆柱本体(100)的一端为安装部(110)，另一端为工作部(120)，所述工作部(120)呈圆锥结构；

金刚石复合层(200)，所述金刚石复合层(200)包括覆盖在所述工作部(120)上的顶面部(210)和侧面部(220)，所述工作部(120)的顶面设有至少一个凹陷部(122)以使所述顶面部(210)的厚度大于所述侧面部(220)的厚度；

导向体(300)，包括导向部(310)和导向过渡部(320)，所述导向部(310)为圆台回转体，所述导向部(310)和所述安装部(110)之间通过所述导向过渡部(320)连接，所述导向过渡部(320)连接在所述导向部(310)直径相对大的一端，所述圆柱本体(100)的回转轴线与所述导向部(310)以及所述导向过渡部(320)的轴线重合。

2.根据权利要求1所述的金刚石钻头齿，其特征在于：所述导向过渡部(320)与所述安装部(110)以及所述导向部(310)为圆滑连接。

3.根据权利要求1或2所述的金刚石钻头齿，其特征在于：所述圆柱本体(100)的外表面沿所述圆柱本体(100)的高度方向设置有多个锯齿状的凸起(130)，所述凸起(130)沿所述圆柱本体(100)外表面的周向均匀分布。

4.根据权利要求1或2所述的金刚石钻头齿，其特征在于：所述工作部(120)的外表面处形成有结合凹槽(121)，所述侧面部(220)的内表面处形成有能够与所述结合凹槽(121)匹配的结合凸起(221)。

5.根据权利要求4所述的金刚石钻头齿，其特征在于：所述结合凹槽(121)为沿所述工作部(120)的外表面设置的螺旋凹槽，所述结合凸起(221)为与螺旋凹槽配合的螺旋凸起。

6.根据权利要求1或2所述的金刚石钻头齿，其特征在于：所述凹陷部(122)包括两个凹槽，两个所述凹槽之间通过一段凸起的弧状部连接。

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