CN213478234U - 一种钻头及金刚石复合片 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及金刚石钻头领域。本实用新型保护一种钻头及金刚石复合片，金刚石复合片包括硬质合金基体、金刚石层，金刚石层包括下切削层和设置在下切削层背向硬质合金基体一侧的上切削层，下切削层上背向硬质合金基体的端面设有下切削层通槽，下切削层通槽的槽口处形成有用于破碎岩屑的破碎刃，下切削层通槽沿着上切削刃层的边沿延伸。本实用新型的双层金刚石工作时，通过下切削层通槽槽口处的破碎刃能够对岩屑起到破碎作用，便于岩屑的排出，岩屑不容易在下切削层的端面上堆积，降低了上切削层对下切削层切削作用的影响，解决了目前金刚石复合片的上切削层对金刚石基层的切削作业影响较大的技术问题。

Description

一种钻头及金刚石复合片

技术领域

本实用新型涉及金刚石钻头领域。

背景技术

聚晶金刚石钻头依靠安装在钻体上的聚晶金刚石复合片（下称复合片）切削地层，复合片主要由硬质合金基体及设于硬质合金基体上的聚晶金刚石层组成，使用时在钻压和扭矩作用下克服地层应力吃入地层，地下岩层在复合片的作用下被剪切破碎，从而实现钻头的钻进。复合片一般包括硬质合金基体和聚晶金刚石层，二者通过高温结合在一起，复合片通过焊接或者压装的方式固定在钻体上，形成PCB钻头。

为了提高钻头的钻进效率，授权公告号为CN209942745U的中国专利公开了一种双层结构金刚石复合片，金刚石复合片包括硬质合金基体和金刚石复合层，金刚石复合层的端面上设置有凸台，凸台即上切削层，形成双层结构的金刚石复合层，相比单层的金刚石复合层，双层结构的金刚石复合层中，包括金刚石基层，金刚石基层即下切削层，金刚石基层背向硬质合金基体的端面边缘处形成下切削刃，凸台设置在金刚石基层上，凸台的两端形成上切削层刃齿，在上切削层上的上切削层刃齿进行切削时，下切削刃也同时进行切削，上切削层一端的上切削层刃齿磨损掉后，可以更换另一端的切削刃齿进行切削作业，保持较好的吃入性和攻击性。但是上切削层的设置也对下切削刃切削下来的岩屑造成阻力，岩屑容易在下切削层的端面上堆积，岩屑排出效率低，金刚石基层的散热性能下降，金刚石基层容易损坏，提高钻探成本，并且金刚石基层的吃入性变差，影响钻头的钻进效率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种金刚石复合片，用于解决目前金刚石复合片的上切削层对金刚石基层的切削作业影响较大的技术问题；

另外，本实用新型的目的还在于提供一种钻头，用于解决目前的钻头采用的具有多个上切削层刃齿的双层复合片造成的钻进效率低、生产成本高的技术问题。

本实用新型的金刚石复合片采用如下技术方案：

金刚石复合片包括：

硬质合金基体；

金刚石层，包括下切削层和设置在下切削层背向硬质合金基体一侧的上切削层，上切削层上设有上切削层刃齿，下切削层背向硬质合金基体端面的边缘形成下切削刃；

下切削层上背向硬质合金基体的端面设有下切削层通槽，下切削层通槽的槽口处形成有用于破碎岩屑的破碎刃，下切削层通槽沿着上切削刃层的边沿延伸，用于使下切削层通槽延伸方向与岩屑运动方向一致。

有益效果：本实用新型的双层金刚石工作时，通过下切削层通槽槽口处的破碎刃能够对岩屑起到破碎作用，便于岩屑的排出，岩屑不容易在下切削层的端面上堆积，从而提高了排屑能力，改善了复合片的散热性能，降低了上切削层对下切削层切削作用的影响，解决了目前金刚石复合片的上切削层对金刚石基层的切削作业影响较大的技术问题。

进一步的，同一个下切削层通槽在其延伸方向上的各处与上切削层边沿的最小距离均相等。使下切削层通槽在下切削层背向硬质合金基体的端面上布置的较为均匀。

进一步的，下切削层通槽设置多个，处于上切削层同一侧且相邻下切削层通槽的间距处处相等。下切削层通槽布置较为均匀，排屑能力较高。

进一步的，下切削层通槽设置多个，所述下切削层通槽为扩口槽，相邻的下切削层通槽之间形成所述破碎刃。通过扩口槽形成的破碎刃较为锋利，破碎效果较好。

进一步的，所述金刚石层具有对称平面。简化金刚石层的结构，便于加工。

进一步的，所述上切削层为四棱台，上切削层刃齿设置两个，两个上切削层刃齿均处于下切削层的边缘，所述下切削层通槽沿V形折线延伸。上切削层刃齿设置两个有利于保持金刚石复合片的吃入性。

进一步的，所述金刚石层为双层结构，上切削层为设置在下切削层上的凸台。双层金刚石层结构较为简单，加工成本低。

进一步的，所述上切削层与下切削层的连接处圆弧过渡。圆弧过渡不容易卡住岩屑，进一步减少岩屑堆积。

进一步的，所述下切削层通槽对称设置在上切削层的两侧。下切削层通槽对称设置，加工方便并且便于复合片与钻头的安装。

本实用新型钻头的技术方案：

钻头包括钻体和设置在钻体上的金刚石复合片，金刚石复合片包括：

硬质合金基体；

金刚石层，包括下切削层和设置在下切削层背向硬质合金基体一侧的上切削层，上切削层上设有上切削层刃齿，下切削层背向硬质合金基体端面的边缘形成下切削刃；

下切削层上背向硬质合金基体的端面设有下切削层通槽，下切削层通槽的槽口处形成有用于破碎岩屑的破碎刃，下切削层通槽沿着上切削刃层的边沿延伸，用于使下切削层通槽延伸方向与岩屑运动方向一致。

有益效果：本实用新型的双层金刚石工作时，通过下切削层通槽槽口处的破碎刃能够对岩屑起到破碎作用，便于岩屑的排出，岩屑不容易在下切削层的端面上堆积，从而提高了排屑能力，改善了复合片的散热性能，延长了金刚石层寿命，降低了上切削层对下切削层切削作用的影响，提高了钻头的钻进效率，解决了目前的钻头采用的目前的钻头采用双层复合片造成的钻进效率低、生产成本高的技术问题。

进一步的，同一个下切削层通槽在其延伸方向上的各处与上切削层边沿的最小距离均相等。使下切削层通槽在下切削层背向硬质合金基体的端面上布置的较为均匀。

进一步的，下切削层通槽设置多个，处于上切削层同一侧且相邻下切削层通槽的间距处处相等。下切削层通槽布置较为均匀，排屑能力较高。

进一步的，下切削层通槽设置多个，所述下切削层通槽为扩口槽，相邻的下切削层通槽之间形成所述破碎刃。通过扩口槽形成的破碎刃较为锋利，破碎效果较好。

进一步的，所述金刚石层具有对称平面。简化金刚石层的结构，便于加工。

进一步的，所述上切削层为四棱台，上切削层刃齿设置两个，两个上切削层刃齿均处于下切削层的边缘，所述下切削层通槽沿V形折线延伸。上切削层刃齿设置两个有利于保持金刚石复合片的吃入性。

进一步的，所述金刚石层为双层结构，上切削层为设置在下切削层上的凸台。双层金刚石层结构较为简单，加工成本低。

进一步的，所述上切削层与下切削层的连接处圆弧过渡。圆弧过渡不容易卡住岩屑，进一步减少岩屑堆积。

进一步的，所述下切削层通槽对称设置在上切削层的两侧。下切削层通槽对称设置，加工方便并且便于复合片与钻头的安装。

附图说明

图1是本实用新型金刚石复合片具体实施例1中的结构示意图；

图2是本实用新型金刚石复合片具体实施例1中的俯视图；

图3是图2中沿A-A的剖视图；

图4本实用新型金刚石复合片具体实施例1中的工作状态示意图；

图5是本实用新型金刚石复合片具体实施例2中的结构示意图；

图6是本实用新型金刚石复合片具体实施例2中的剖视图；

图1至图4中：1-硬质合金基体；2-金刚石层；21-下切削层；211-工作端面；212-下切削刃；213-下切削层通槽；22-上切削层；221-上切削层刃齿；222-上切削层侧面；

图5至图6中：22-上切削层；221-上切削层刃齿；213-下切削层通槽。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下结合实施例对本实用新型的特征和性能作进一步的详细描述。

本实用新型金刚石复合片的具体实施例1：

如图1至图3所示，金刚石复合片包括硬质合金基体1和金刚石层2，金刚石层2与硬质合金基体11结合。

金刚石层2由下切削层21和与下切削层21一体成型的上切削层22组成，上切削层为设置在下切削层上的凸台，上切削层22与下切削层21的连接处圆弧过渡，下切削层21具有与硬质合金基体1结合的基体结合面和工作端面211，工作端面211背向硬质合金基体1设置，工作端面211的边缘设置有下切削刃212，上切削层22设置在工作端面211上。下切削刃212处设置有倒角，减少崩刃，提高复合片的寿命。本实施例中倒角为45度倒角。其他实施例中，倒角可以是30度倒角、60度倒角等其他类型，当然倒角还可以是倒圆角。其他实施例中，下切削刃处可以不设置倒角，此时适用于较软的地层。

上切削层22上有上切削层刃齿221，上切削层刃齿221用于切削地层。本实施例中上切削层22为四棱台，四棱台相对的两个棱处均设置上切削层刃齿221，两个上切削层刃齿221均处于下切削层21的边缘位置，本实施例中上切削层22的截面为菱形，上切削层22的四个上切削层22侧面尺寸相同。

现有的金刚石复合片在使用时，由于上切削层22的阻挡作用，下切削刃212切削下来的岩屑容易在下切削层21背向硬质合金基体1的端面与上切削层22侧面的夹角处堆积，降低金刚石层2的散热效率。为了解决该问题，本实用新型工作端面211上设置有多个下切削层通槽213，下切削层通槽213沿着上切削层22的边沿延伸，下切削层通槽213的槽口处形成破碎刃，在钻头钻进时，破碎刃将岩屑二次破碎，形成小岩屑，便于岩屑的排出，岩屑不容易在下切削层21的端面上堆积，从而提高排屑能力。另外，钻进过程中，冷却液能够进入下切削层通槽213，改善下切削层21的冷却效果，同时冷却液进入下切削层通槽213后，利用冷却液的润湿作用，也减少岩屑的堆积。

本实施例中下切削层通槽213沿V形折线延伸，包括两个直线段，两个直线段分别与上切削层22上相邻的两个上切削层侧面222平行，切削层通槽在其延伸方向上的各处与上切削层边沿的最小距离均相等。本实施例中金刚石层具有两个对称平面，下切削层通槽213对称设置在上切削层的两侧，简化金刚石层的结构，便于复合片的安装。

如图4所示，本实用新型的双层金刚石复合层工作时，一个上切削层刃齿221在上，另一个上切削层刃齿221在下，在下的上切削层刃齿221切削地层时，下切削刃212也同时切削地层，下切削刃212和上切削层刃齿221切下来的岩屑运动到下切削层21的端面上时，下切削层通槽213对岩屑破碎，岩屑不容易卡在下切削层21的端面上，也就降低了岩屑在下切削层21端面堆积的可能性，进而提高了排屑的效率，改善了下切削刃212的切削效果，进一步提高了钻头的钻进效率，节省了钻进成本。

本实用新型金刚石复合片的具体实施例2，本实施例中金刚石复合片的结构与上述具体实施例的区别仅在于：

如图5和图6所示，本实施例中上切削层22为三棱台，且上切削层22仅设置一个上切削层刃齿221。上切削层22的两侧均设置有下切削层通槽213。下切削层通槽213为矩形直槽。其他实施例中，上切削层还可以是圆台或者出了三棱台和四棱台之外的多边形上切削层，当然上切削层的截面还可以使椭圆。

本实用新型金刚石复合片的具体实施例3，本实施例中金刚石复合片的结构与上述具体实施例的区别仅在于：

本实施例中，下切削层通槽为截面呈倒梯形的倒梯形槽，相邻的下切削层通槽之间形成破碎刃，破碎刃能够对撞击到下切削层工作端面上的岩屑起到破碎作用，有利于排屑并提高钻进效率。

本实用新型金刚石复合片的具体实施例4，本实施例中金刚石复合片的结构与上述具体实施例的区别仅在于：

本实施例中，各下切削层通槽并排间隔设置，其中下切削层通槽在其延伸方向上的各处距离上切削层侧面的最小距离均相等，相邻下切削层通槽之间的间距也处处相等。其他实施例中，下切削层通槽之间的间距可以不相等，其中两个下切削层通槽的间距小于其余相邻下切削层通槽的间距。其他实施例中，下切削层通槽也可以不平行。其他实施例中，下切削层通槽也可以是曲线型槽，曲线型槽沿曲线延伸。其他实施例中，下切削层通槽也可以设置一个。

本实用新型金刚石复合片的具体实施例5，本实施例中金刚石复合片的结构与上述具体实施例的区别仅在于：

本实施例中，上切削层刃齿设置在下切削层边缘的内侧，上切削层刃齿距离下切削层的工作端面边沿有一定的距离。

本实用新型金刚石复合片的具体实施例6，本实施例中金刚石复合片的结构与上述具体实施例的区别仅在于：

本实施例中上切削层与下切削层连接处为直角。

本实用新型金刚石复合片的具体实施例7，本实施例中金刚石复合片的结构与上述具体实施例的区别仅在于：

仅仅在上切削层的一侧设置下切削层通槽。

本实用新型金刚石复合片的具体实施例8，本实施例中金刚石复合片的结构与上述具体实施例的区别仅在于：

本实施例中，金刚石层为三层结构，其中相邻的两层中，一层为上切削层，另一层为下切削层，上切削层和下切削层的结构与上述实施例中的结构相同。

本实用新型钻头的具体实施例，钻头包括钻体和固定在钻体上的金刚石复合片，金刚石复合片的结构与上述任一具体实施例中所述的金刚石复合片的结构相同，具体不再赘述。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，本实用新型的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.金刚石复合片，包括：

硬质合金基体（1）；

金刚石层（2），包括下切削层（21）和设置在下切削层（21）背向硬质合金基体（1）一侧的上切削层（22），上切削层（22）上设有上切削层刃齿（221），下切削层（21）背向硬质合金基体（1）端面的边缘形成下切削刃（212）；

其特征在于，下切削层（21）上背向硬质合金基体（1）的端面设有下切削层通槽（213），下切削层通槽（213）的槽口处形成有用于破碎岩屑的破碎刃，下切削层通槽（213）沿着上切削刃层的边沿延伸，用于使下切削层通槽延伸方向与岩屑运动方向一致。

2.根据权利要求1所述的金刚石复合片，其特征在于，同一个下切削层通槽（213）在其延伸方向上的各处与上切削层边沿的最小距离均相等。

3.根据权利要求1或2所述的金刚石复合片，其特征在于，下切削层通槽（213）设置多个，处于上切削层（22）同一侧且相邻的两下切削层通槽（213）的间距处处相等。

4.根据权利要求1或2所述的金刚石复合片，其特征在于，下切削层通槽（213）设置多个，所述下切削层通槽（213）为扩口槽，相邻的下切削层通槽（213）之间形成所述破碎刃。

5.根据权利要求1或2所述的金刚石复合片，其特征在于，所述金刚石层（2）具有对称平面。

6.根据权利要求5所述的金刚石复合片，其特征在于，所述上切削层（22）为四棱台，上切削层刃齿（221）设置两个，两个上切削层刃齿（221）均处于下切削层（21）的边缘，所述下切削层通槽（213）沿V形折线延伸。

7.根据权利要求1或2所述的金刚石复合片，其特征在于，所述金刚石层（2）为双层结构，上切削层（22）为设置在下切削层上的凸台。

8.根据权利要求1或2所述的金刚石复合片，其特征在于，所述上切削层（22）与下切削层（21）的连接处圆弧过渡。

9.根据权利要求1或2所述的金刚石复合片，其特征在于，所述下切削层通槽（213）对称设置在上切削层（22）的两侧。

10.钻头，包括钻体和设置在钻体上的金刚石复合片，其特征在于，金刚石复合片为权利要求1-9任意一项所述的金刚石复合片。

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