CN211573407U - 具有高效切削齿的牙轮钻头 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及钻探工具技术领域，尤其涉及用于石油天然气、矿山工程、建筑基础工程施工、地质、水文以及非开挖施工等技术领域的破岩工具，尤其涉及一种具有高效切削齿的牙轮钻头，包括牙掌，牙轮以及牙轮上的高效切削齿，牙轮通过设置在牙掌下部的轴径与牙掌连接，并围绕所述牙掌轴径旋转，高效切削齿设置在牙轮的外表面。高效切削齿包括埋深于牙轮基体的齿根部分和用于切削的齿头部分，齿头部分呈上窄下宽的楔形形状，同时齿头的顶部均呈中间高两边低的形状，在齿厚方向设置至少有一个齿脊。本实用新型所述的高效切削齿齿头的顶部呈中间高两边低的形状，在与地层作用时齿头顶部单位面积上的压力大，更易切入地层，可提高破岩效率。

Description

具有高效切削齿的牙轮钻头

技术领域

本实用新型涉及用于石油天然气、矿山工程、建筑基础工程施工、地质、水文以及非开挖施工等技术领域的破岩工具，尤其涉及一种具有高效切削齿的牙轮钻头。

背景技术

牙轮钻头上的牙齿是破碎岩石，形成井筒的直接参与者，牙齿齿形结构的优劣直接影响着钻头的破岩效率。目前，市场上使用最多的是镶齿牙轮钻头。其齿形主要有楔形齿、勺型齿、锥球齿、球头齿、平头齿等类型，在实际应用中可根据不同的地层，选用不同齿形的牙轮钻头，以满足工况要求。

通常情况下，在软地层中牙轮钻头主要是以刮削的方式破碎岩石，故选用齿头顶部较宽的楔形齿和勺型齿较为适合；而在硬地层中牙轮钻头主要以冲击、压碎的方式破碎岩石，故选用齿头顶部较窄的锥球齿和球头齿较为适合。不过在一些弹塑性地层中，楔形齿和勺型齿的齿头顶部较宽很难切入地层；若选用锥球齿或球头齿，在钻压的作用下，牙齿较易切入地层，然而锥球齿或球头齿齿厚方向横截面积小，刮削面积也小，因此破岩效率也不高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种具有高效切削齿的牙轮钻头。

本实用新型为实现上述目的，采用以下技术方案：一种具有高效切削齿的牙轮钻头，包括牙掌，牙轮以及牙轮上的高效切削齿，所述的牙轮通过设置在牙掌下部的轴径与牙掌连接，并围绕所述牙掌轴径旋转，所述的高效切削齿设置在牙轮的外表面。其特征在于：所述的高效切削齿包括埋深于牙轮基体的齿根部分和用于切削的齿头部分，齿头部分呈上窄下宽的楔形形状，同时齿头的顶部均呈中间高两边低的形状，在齿厚方向设置至少有一个齿脊。

进一步地讲，齿头部分的顶部呈中间高两边低的锥体形状，并且锥体角度 80°≤α≤125°；顶部的中间区域的外表面为球面，并且球面半径不大于SR3。

进一步地讲，齿头部分的顶部呈中间高两边低的锥体形状，而且顶部的中间区域的外表面为弧形曲面或双曲拱形曲面。

进一步地讲，齿头部分的顶部呈中间高两边低的形状，并且其顶部外表面为弧形曲面或双曲拱形曲面。

进一步地讲，齿头部分的齿厚方向呈两边高中间低的形状，并且齿脊两侧分别为平面，平面的夹角110°≤β≤146°。

进一步地讲，齿头部分的齿厚方向呈两边高中间低的形状，设置至少一个齿脊，典型的为3个齿脊，而且齿脊间的空间区域以圆滑的曲面过渡。

本实用新型专利中所述的高效切削齿可采用硬质合金齿、聚晶金刚石复合齿、陶瓷齿、立方氮化硼齿中的一种。

本实用新型的有益效果是:1、现有技术的楔形齿的齿头顶部为直线形状，在切削地层时，由于作用长度和面积大，不易切入地层，因而破岩效率不高。本实用新型所述的高效切削齿齿头的顶部呈中间高两边低的形状，在与地层作用时齿头顶部单位面积上的压力大，更易切入地层，可提高破岩效率。

2、现有技术的楔形齿的齿厚方向均为平面，在井底刮削地层时的阻力较大。本实用新型所述的高效切削齿的齿厚方向至少设置一个齿脊，切削齿在刮削地层时，齿脊相对凸出而且面积较小，在相同刮削压力的作用的前提下单位面积的压力高，更容易破碎岩石。

3、本实用新型所述的高效切削齿的齿脊相对凸出，在切削完岩屑之后，岩屑不易堆积在齿前面，利于岩屑分流、排除。

4、由于齿脊的存在，也起到类似机械中加强筋的作用，提高了切削齿的抗冲击、抗崩裂的强度。

附图说明

图1为牙轮钻头的结构示意图

图2为牙轮钻头只安装2个牙轮的结构示意图

图3为一种齿头顶部为锥体形状，齿头顶部中间区域为球面的高效切削齿

图4为一种齿头顶部为锥体形状，齿头顶部中间区域为弧形曲面或双曲拱形面的高效切削齿

图5为图4齿脊方向视图

图6为一种齿顶顶部呈中间高两边低的形状，并且其外表面的形状为弧形曲面或双曲拱形曲面的高效切削齿

图中：1、牙掌，2、牙轮，3、高效切削齿，4、牙掌轴径,301、齿根部分，302、齿头部分，303、齿头顶部中间区域，304、齿脊，305、齿脊两侧平面， 306、齿头顶部。

具体实施方式

下面结合附图及较佳实施例详细说明本实用新型的具体实施方式。

实施例1：

如图1～5所示，一种具有高效切削齿的牙轮钻头，包括牙掌1，牙轮2以及牙轮上的高效切削齿3，所述的牙轮2通过设置在牙掌1下部的轴径4与牙掌1 连接，并围绕所述牙掌轴径4旋转。所述的高效切削齿3设置在牙轮2的外表面。所述的高效切削齿3包括埋深于牙轮基体的齿根部分301和用于切削的齿头部分302，齿头部分302呈上窄下宽的楔形形状，同时齿头302的顶部呈中间高两边低的锥体形状，并且锥体角度80°≤α≤125°，此锥体角度可根据不同的地层情况适当的调整，齿头顶部的中间区域303可以是球面、弧形曲面或者双曲拱形曲面。在齿厚方向的中间区域设置有一个齿脊304，齿脊304两侧分别设置一个平面305，两个平面之间的夹角110°≤β≤146°，此平面夹角也可根据不同的地层情况做适当的调整。

实施例2：

如图1、2、5和6图所示，本实例与实例1基本相同，所不同的就是：高效切削齿的齿头顶部呈中间两边低的形状，并且其顶部是弧形曲面或双曲拱形曲面306。

实施例3：

如图1、2所示，本实例与实例2基本相同，所不同的就是：高效切削齿的齿头的齿厚方向设置了三个齿脊304，并且齿脊304之间为曲面，而且齿脊304 凸出于曲面。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种具有高效切削齿的牙轮钻头，包括牙掌(1)，牙轮(2)以及牙轮上的高效切削齿(3)，所述的牙轮(2)通过设置在牙掌(1)下部的轴径(4)与牙掌(1)连接，并围绕所述牙掌轴径(4)旋转，所述的高效切削齿(3)设置在牙轮(2)的外表面，其特征在于：所述的高效切削齿(3)包括埋深于牙轮基体的齿根部分(301)和用于切削的齿头部分(302)，齿头部分(302)呈上窄下宽的楔形形状，同时齿头部分(302)的顶部均呈中间高两边低的形状，在齿厚方向设置至少有一个齿脊(304)。

2.如权利要求1所述的具有高效切削齿的牙轮钻头，其特征在于：所述齿头部分(302)的顶部呈中间高两边低的锥体形状，并且锥体角度80°≤α≤125°。

3.如权利要求1所述的具有高效切削齿的牙轮钻头，其特征在于：所述齿头部分(302)顶部的中间区域(303)的外表面为球面，并且球面半径不大于SR3。

4.如权利要求1所述的具有高效切削齿的牙轮钻头，其特征在于：所述齿头部分(302)顶部的中间区域(303)的外表面为弧形曲面或双曲拱形曲面。

5.如权利要求1所述的具有高效切削齿的牙轮钻头，其特征在于：所述齿头部分(302)的顶部(306)呈中间高两边低的形状，并且其外表面的形状为弧形曲面或双曲拱形曲面。

6.如权利要求1所述的具有高效切削齿的牙轮钻头，其特征在于：所述齿头部分(302)的齿厚方向呈两边高中间低的形状，并且齿脊(304)两侧分别为平面(305)，平面的夹角110°≤β≤146°。

7.如权利要求1所述的具有高效切削齿的牙轮钻头，其特征在于：所述齿头部分(302)的齿厚方向呈两边高中间低的形状，设置至少一个齿脊(304)，典型的为3个齿脊(304)，而且齿脊(304)间为曲面。

8.如权利要求1至7任意一项所述的具有高效切削齿的牙轮钻头，其特征在于：所述的高效切削齿(3)可选为硬质合金齿、聚晶金刚石复合齿、陶瓷齿、立方氮化硼齿中的一种。

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