CN218816247U - 一种钢镶混合齿排结构天井滚刀 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种钢镶混合齿排结构天井滚刀，包含滚轮体以及与其连接于一体的芯轴，滚轮体的外周至少设置有三排齿排，至少一排齿排上镶装硬质合金齿，形成钢齿齿排与镶装硬质合金齿齿排混合齿排布齿形式；钢齿齿排的牙齿为直钢齿、斜钢齿中的一种或两种结构布置，斜钢齿与滚轮母体中心轴线呈倾斜角度。外排采用镶齿布齿结构，可镶装较多数量的硬质合金齿，提高布齿密度，进而增强本齿圈的耐磨能力和抗冲击性能；钢镶混合齿排，钢齿的较高的出露高度不仅实现了井底全覆盖，还可以保证滚刀具有较高的机械钻速，提高钻进效率；钢齿齿排采用斜钢齿布齿形式，对排渣有利导向，利用刀盘旋转离心力作用，快速导向甩掉泥渣，防止泥苞包裹牙齿磨损基体。

Description

一种钢镶混合齿排结构天井滚刀

技术领域

本实用新型涉及一种钢镶混合齿排结构天井滚刀。

背景技术

天井钻机作为一种重要的矿山设备及水电站施工重要设备，在地下运输巷道、地质条件稳定的井筒施工中得到广泛应用，其主要是通过液压传动方式使液压马达获得回转扭矩，驱动钻具系统，带动钻杆及钻头旋转，同时，推进油缸在钻孔时施加钻头以推进力，而在扩孔时施加刀盘以反提力并作用在岩石上。天井滚刀作为机械开挖的重要破岩刀具，如何提高天井滚刀的破岩效率，尤其是软到中硬岩层滚刀的破岩效率，对提高矿山设备及水电站施工成本和缩短工期很重要。

目前天井滚刀是全钢齿布齿结构的滚刀，钢齿切削结构的为钢齿滚刀，钢齿牙齿表面敷焊有耐磨材料，每把滚刀包含多个牙齿齿排，位于滚刀大端最外侧的齿排为外齿排，位于滚刀小端最内侧的齿排为顶齿排，其余齿排为内齿排。

为提高破岩效率，各滚刀厂家通过改变切削齿的形状及布置，也取得一定效果。而全钢齿结构的滚刀，在大直径刀盘的情况下，外排齿所在的岩石破碎环带半径最大，岩石破碎体积均为滚刀最大部位，因此外排齿需要更大的旋转线速度才能磨碎，外加钢齿齿体布齿数有限，外排各齿需承受较大扭矩极易造成断齿，基体外侧虽焊敷焊层但耐磨性能不如硬质合金齿，易出现钢齿磨损过快和损坏，需频繁更换，钢齿滚刀的使用局限性较大。而全镶齿结构滚刀生产工艺较为复杂，导致生产周期较长、成本较高，同时镶齿的切削刃不够宽，不能快速有效的吃入地层，从而影响钻井的机械效率。

目前的钢齿滚刀已不能满足天井钻井的需求，需研发一种新型齿排结构天井滚刀。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种钢镶混合齿排结构天井滚刀,旨在解决外排齿不耐磨、易断齿、制作工艺复杂等问题。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

一种钢镶混合齿排结构天井滚刀，特点是：包含滚轮体以及与其连接于一体的芯轴，滚轮体的外周至少设置有三排齿排，至少一排齿排上镶装硬质合金齿，形成钢齿齿排与镶装硬质合金齿齿排混合齿排布齿形式。

进一步地，上述的一种钢镶混合齿排结构天井滚刀，其中，滚轮体的外排齿排和或内排齿排上镶装硬质合金齿。

进一步地，上述的一种钢镶混合齿排结构天井滚刀，其中，硬质合金齿的直径为2～50mm。

进一步地，上述的一种钢镶混合齿排结构天井滚刀，其中，滚轮体的钢齿齿排的牙齿为直钢齿、斜钢齿中的一种或两种结构布置。

进一步地，上述的一种钢镶混合齿排结构天井滚刀，其中，直钢齿与滚轮母体中心轴线夹角为0°，斜钢齿与滚轮母体中心轴线呈倾斜角度α，α角与钻杆的旋转方向同向，α为3°～87°。

进一步地，上述的一种钢镶混合齿排结构天井滚刀，其中，滚轮体的材质为低碳合金钢15MnNi4Mo、15CrNiMo、20CrNiMo或42CrMo。

进一步地，上述的一种钢镶混合齿排结构天井滚刀，其中，钢齿牙齿的表面设有耐磨敷焊层，所述耐磨敷焊层为全包耐磨敷焊层或半包耐磨敷焊层。

进一步地，上述的一种钢镶混合齿排结构天井滚刀，其中，滚轮体的外排齿排镶装硬质合金齿，内排齿排和顶排齿排为钢齿齿排，钢齿齿排为斜钢齿结构形式，斜钢齿与滚轮母体中心轴线呈±27°的倾斜角度。

本实用新型与现有技术相比具有显著的优点和有益效果，具体体现在以下方面：

①本实用新型天井滚刀的外排采用镶齿布齿结构，可镶装较多数量的硬质合金齿，提高布齿密度，进而增强本齿圈的耐磨能力和抗冲击性能；

②钢镶混合齿排，钢齿的较高的出露高度不仅实现了井底全覆盖，还可以保证滚刀具有较高的机械钻速，提高了钻进效率；

③钢齿齿排采用斜钢齿布齿形式，对排渣有利导向，利用刀盘旋转离心力的作用，快速导向甩掉泥渣，进而防止泥苞包裹压齿磨损基体，有效提高排渣通道面积，增强本齿圈的耐磨能力；

④钢镶混合齿排，保证耐磨性的同时，镶齿大大提高了韧性，避免天井滚刀外排齿不耐磨、易断齿等问题，提高破岩效率，制造工艺简单，有效降低成本，缩短加工周期。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型具体实施方式了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1：本实用新型的一种结构示意图；

图2：本实用新型的另一种结构示意图；

图3：斜钢齿倾斜角度的示意图；

图4：半包耐磨敷焊层的示意图；

图5：全包耐磨敷焊层的示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本实用新型的描述中，方位术语和次序术语等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1～2所示，一种钢镶混合齿排结构天井滚刀，包含滚轮体2以及与其连接于一体的芯轴1，滚轮体2的外周设置有三排齿排，大端最外侧的齿排为外排齿排，最内侧的齿排为顶排齿排，中间为内排齿排，外排齿排上全镶装硬质合金齿3，顶排齿排上为钢齿5，内排齿排上为钢齿4，形成钢齿齿排与镶装硬质合金齿齿排混合齿排布齿形式。

硬质合金齿3的直径为2～50mm。钢齿齿排的齿体由滚轮本体铣削而成，钢齿牙齿表面敷焊耐磨材料，形成牙齿的耐磨敷焊层，可采用半包敷耐磨敷焊层如图4，或者全包耐磨敷焊层如图5进行敷焊。顶排齿排和内排齿排的钢齿齿排的牙齿为直钢齿、斜钢齿中的一种或两种结构布置，直钢齿与滚轮母体中心轴线夹角为0°，斜钢齿与滚轮母体中心轴线呈倾斜角度α，α角与钻杆的旋转方向同向，α为3°～87°。滚轮体2的材质为低碳合金钢15MnNi4Mo、15CrNiMo、20CrNiMo或42CrMo。

具体设计时，根据钻进地层的需要，如图1，针对偏夹层地层的钻进需要，采用三排齿形式，外排设置镶齿齿排，内排和顶排均采用钢齿齿排；镶齿为常规形状的楔形硬质合金齿，外排设置的硬质合金齿齿数为36颗，内排和顶排钢齿齿数均为18颗；如图2，外排设置的硬质合金齿齿数为18颗，内排和顶排钢齿齿数均为18颗，镶嵌的硬质合金齿直径选取22.309mm规格。

如图3，滚轮体2的外排齿排镶装硬质合金齿3，内排齿排和顶排齿排为钢齿齿排，钢齿齿排为斜钢齿结构形式，斜钢齿与滚轮母体中心轴线呈±27°的倾斜角度，斜钢齿各齿排与滚轮母体中心轴线夹角α为27°；斜钢齿布置方式可以有效的提高排渣通道面积，进而增强本齿圈的耐磨能力。

综上所述，本实用新型天井滚刀的外排采用镶齿布齿结构，可以镶装较多数量的硬质合金齿，提高布齿密度，进而增强本齿圈的耐磨能力和抗冲击性能。

钢镶混合齿排，钢齿的较高的出露高度不仅实现了井底全覆盖，还可以保证滚刀具有较高的机械钻速，提高了钻进效率。

钢齿齿排采用斜钢齿布齿形式，对排渣有利导向，利用刀盘旋转离心力的作用，快速导向甩掉泥渣，进而防止泥苞包裹压齿磨损基体。

钢镶混合齿排，保证耐磨性的同时，镶齿大大提高了韧性，避免天井滚刀外排齿不耐磨、易断齿等问题，提高破岩效率，制造工艺简单，有效降低成本，缩短加工周期。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

上述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

需要说明的是，在本文中，诸如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。

Claims (8)

1.一种钢镶混合齿排结构天井滚刀，其特征在于：包含滚轮体(2)以及与其连接于一体的芯轴(1)，滚轮体(2)的外周至少设置有三排齿排，至少一排齿排上镶装硬质合金齿(3)，形成钢齿齿排与镶装硬质合金齿齿排混合齿排布齿形式。

2.根据权利要求1所述的一种钢镶混合齿排结构天井滚刀，其特征在于：滚轮体(2)的外排齿排和或内排齿排上镶装硬质合金齿(3)。

3.根据权利要求1或2所述的一种钢镶混合齿排结构天井滚刀，其特征在于：硬质合金齿的直径为2～50mm。

4.根据权利要求1所述的一种钢镶混合齿排结构天井滚刀，其特征在于：滚轮体(2)的钢齿齿排的牙齿为直钢齿、斜钢齿中的一种或两种结构布置。

5.根据权利要求4所述的一种钢镶混合齿排结构天井滚刀，其特征在于：直钢齿与滚轮母体中心轴线夹角为0°，斜钢齿与滚轮母体中心轴线呈倾斜角度α，α角与钻杆的旋转方向同向，α为3°～87°。

6.根据权利要求1所述的一种钢镶混合齿排结构天井滚刀，其特征在于：滚轮体(2)的材质为低碳合金钢15MnNi4Mo、15CrNiMo、20CrNiMo或42CrMo。

7.根据权利要求1所述的一种钢镶混合齿排结构天井滚刀，其特征在于：钢齿牙齿的表面设有耐磨敷焊层，所述耐磨敷焊层为全包耐磨敷焊层或半包耐磨敷焊层。

8.根据权利要求1所述的一种钢镶混合齿排结构天井滚刀，其特征在于：滚轮体(2)的外排齿排镶装硬质合金齿(3)，内排齿排和顶排齿排为钢齿齿排，钢齿齿排为斜钢齿结构形式，斜钢齿与滚轮母体中心轴线呈±27°的倾斜角度。

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