一種鉆井用牙盤金剛石鉆頭的制作方法
【專利摘要】一種鉆井用牙盤金剛石鉆頭，包括鉆頭體，鉆頭體端面設(shè)有偏離鉆頭體軸線的偏心支承柱，偏心支承柱上設(shè)有主牙盤軸頸，主牙盤可旋轉(zhuǎn)地支承在主牙盤軸頸上；在偏心支承柱上還設(shè)有至少一個(gè)副牙盤軸頸，副牙盤可旋轉(zhuǎn)地支承在副牙盤軸頸上。本發(fā)明提供的一種鉆井用牙盤金剛石鉆頭，進(jìn)一步均衡了各個(gè)切削齒的切削負(fù)荷，延長了本發(fā)明的整體使用壽命；增設(shè)的副牙盤也提高了本發(fā)明的切削效率。
【專利說明】一種鉆井用牙盤金剛石鉆頭
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鉆井用的金剛石鉆頭領(lǐng)域，特別是一種鉆井用牙盤金剛石鉆頭?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]現(xiàn)有的采礦鉆進(jìn)施工中，經(jīng)常采用牙盤鉆頭，例如中國專利文獻(xiàn)CN 103266855 A中所示的牙盤鉆頭，這種牙盤在運(yùn)行時(shí)，既隨著鉆頭體公轉(zhuǎn)，牙盤自身還繞著軸頸自轉(zhuǎn)，以切削破碎巖土。但是這種牙盤鉆頭更適用于鉆削半硬和柔軟的地層，在硬地層和研磨性強(qiáng)的地層中，易崩齒，部分切削齒例如切削孔外緣的切削齒磨損嚴(yán)重。
[0003]中國專利文獻(xiàn)200410013335.3，公開了一種錐形單牙盤鉆頭，采用了錐形單牙盤的結(jié)構(gòu)，可以使牙盤各部分牙齒的切削負(fù)荷合理分布，以減少牙齒的磨損，存在的問題是，牙盤端頭的切削量很小，主要的切削量還是集中在牙盤底部的牙齒上，即與孔的外緣位置接觸的牙齒磨損依然很高，影響了牙盤的使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種鉆井用牙盤金剛石鉆頭，可以進(jìn)一步延長牙盤的使用壽命，提高牙盤金剛石鉆頭的切削效率。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種鉆井用牙盤金剛石鉆頭，包括鉆頭體，鉆頭體端面設(shè)有偏離鉆頭體軸線的偏心支承柱，偏心支承柱上設(shè)有主牙盤軸頸，主牙盤可旋轉(zhuǎn)地支承在主牙盤軸頸上；
在偏心支承柱上還設(shè)有至少一個(gè)副牙盤軸頸，副牙盤可旋轉(zhuǎn)地支承在副牙盤軸頸上。
[0006]偏心支承柱上設(shè)有`一斜面，主牙盤軸頸固設(shè)在在斜面上；
主牙盤軸頸和副牙盤軸頸的軸線與水平面夾角為30-60°。
[0007]所述偏心支承柱的偏心距為1/4D± 1/10D，D為鉆頭體最大外接圓的直徑。
[0008]所述的主牙盤的布齒面在水平面上的投影寬度在1/2D1/4D之間。
[0009]主牙盤的布齒面成錐形、球形或球頭錐底形。
[0010]布齒面上的切削齒靠近頂端的齒形較小而靠近底端的齒形較大。
[0011]主牙盤的布齒面與鉆頭體軸線的平行線之間的夾角為廣30°。
[0012]所述的副牙盤軸頸為兩個(gè)，對(duì)稱布置在主牙盤軸頸的兩側(cè)；
副牙盤軸頸的軸線在水平面上的投影與主軸頸垂線之間的夾角為0-30°。
[0013]所述的副牙盤的副牙盤布齒面成錐形、球形或球頭錐底形。
[0014]在偏心支承柱的端頭設(shè)有弧形或錐形的布齒端，在布齒端設(shè)有多個(gè)切削齒。
[0015]本發(fā)明提供的一種鉆井用牙盤金剛石鉆頭，在單牙盤結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，采用了偏心支承柱和增設(shè)副牙盤的結(jié)構(gòu)，從而進(jìn)一步均衡了各個(gè)切削齒的切削負(fù)荷，延長了本發(fā)明的整體使用壽命；設(shè)置的副牙盤主要用于切削孔的外緣部位，由于鉆頭體旋轉(zhuǎn)時(shí)該處的線速度較高，增設(shè)的副牙盤使參與該處切削的切削齒數(shù)量在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上增加90%以上，因此也提高了本發(fā)明的切削效率。尤其是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)可以在偏心支承柱的端頭布齒端設(shè)置切削齒，從而結(jié)合固定齒式鉆頭金剛石和牙盤式金剛石鉆頭的優(yōu)點(diǎn)，適應(yīng)性更廣，且布齒端設(shè)置的切削齒與主牙盤端部切削齒的切削力可以形成一對(duì)均衡的力偶，這進(jìn)一步提高了主牙盤端部切削齒的切削效率。
【專利附圖】

【附圖說明】[0016]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為圖1的俯視示意圖。
[0018]圖3為圖2的A-A剖視示意圖。
[0019]圖中:鉆頭體1，偏心支承柱2，主牙盤軸頸3，切削齒4，主牙盤5，副牙盤6，副牙盤軸頸7，布齒面8，主軸頸垂線9，鉆頭體軸線的平行線10，副牙盤布齒面11，布齒端12。
【具體實(shí)施方式】
[0020]如圖廣3中，一種鉆井用牙盤金剛石鉆頭，包括鉆頭體I，鉆頭體I上設(shè)有用于連接的錐形螺紋部，還設(shè)有供液孔和排漿孔，鉆頭體I工作端面上設(shè)有偏離鉆頭體I軸線的偏心支承柱2，偏心支承柱2上設(shè)有主牙盤軸頸3，主牙盤5可旋轉(zhuǎn)地支承在主牙盤軸頸3上；
在偏心支承柱2上還設(shè)有至少一個(gè)副牙盤軸頸7，副牙盤6可旋轉(zhuǎn)地支承在副牙盤軸頸7上。由此結(jié)構(gòu)，在在單個(gè)主牙盤5結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，增加了至少一個(gè)副牙盤6，優(yōu)選的，在本例中增加了兩個(gè)副牙盤6，由增加的副牙盤6分擔(dān)了部分對(duì)于孔邊緣的切削任務(wù)，從而使更多的切削齒4參與對(duì)孔邊緣部位的切削，降低了單個(gè)切削齒4的磨損，提高了切削效率。
[0021]優(yōu)選的如圖1中，偏心支承柱2上設(shè)有一斜面，主牙盤軸頸3固設(shè)在在斜面上； 主牙盤軸頸3和副牙盤軸頸7的軸線與水平面夾角為30-60°。由此結(jié)構(gòu)，主牙盤5和
副牙盤6在隨著鉆頭體I公轉(zhuǎn)的同時(shí)，也實(shí)現(xiàn)自轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)牙盤上多個(gè)切削齒4的協(xié)同作業(yè)。
[0022]優(yōu)選的如圖1、2中，所述偏心支承柱2的偏心距h為1/4D±1/10D，D為鉆頭體I最大外接圓的直徑。所述的主牙盤5的布齒面8在水平面上的投影寬度c在1/2D1/4D之間。本例中，與現(xiàn)有技術(shù)中相比，縮短了主牙盤5的布齒面8在水平面上的投影寬度，以降低主牙盤5底部位置切削齒4的切削強(qiáng)度，如圖1中所示，對(duì)于主牙盤5而言，孔邊緣切削量最大的部分主要由主牙盤5端部，如圖1上左上方部位的切削齒4完成，而主牙盤5底部位置切削齒4則主要切削孔中心位置，并在旋轉(zhuǎn)到孔邊緣位置時(shí)用于實(shí)現(xiàn)擴(kuò)孔，這較大的降低了主牙盤5底部位置切削齒4的工作負(fù)荷，該降低的部分負(fù)荷由新增的副牙盤6上的切削齒去承擔(dān)，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)金鋼石鉆頭的工作負(fù)荷均衡，延長了使用壽命，且采用該結(jié)構(gòu)以后，也才具有足夠的空間位置去增設(shè)副牙盤6，并且也可以如后述的進(jìn)一步改進(jìn)中，在偏心支承柱2的端頭設(shè)置固定的切削齒4。
[0023]可選的方案中，主牙盤5的布齒面8成錐形、球形或球頭錐底形。本例中優(yōu)選的是球形，此處的球形是為了便于描述，其形狀為接近球形，而非幾何意義上的球形，設(shè)置成球形的目的在于，均衡端部切削齒和底部切削齒的工作負(fù)荷，將孔外緣部位的切削量進(jìn)行分擔(dān)，例如主牙盤5中位于端部的切削齒先成孔后，再由位于底部的切削齒擴(kuò)孔，而副牙盤6則同時(shí)參與孔中部和外緣的切削，尤其是外緣的切削，可以較大的分擔(dān)主牙盤5的切削量。[0024]優(yōu)選的如圖1中，布齒面8上的切削齒4靠近頂端的齒形較小而靠近底端的齒形較大。由此結(jié)構(gòu)，使切削量的分擔(dān)較為均衡。
[0025]優(yōu)選的結(jié)構(gòu)如圖1中，主牙盤5的布齒面8與鉆頭體軸線的平行線10之間的夾角為廣30°。由此結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)不同硬度的地層，當(dāng)硬度較高時(shí)，主牙盤5的布齒面8與鉆頭體軸線的平行線10之間的夾角應(yīng)較大,而硬度較低時(shí),則夾角可較小。
[0026]優(yōu)選的，如圖1、2中，所述的副牙盤軸頸7為兩個(gè)，對(duì)稱布置在主牙盤軸頸3的兩側(cè)；由此結(jié)構(gòu)，可以更好的分擔(dān)切削負(fù)荷。
[0027]優(yōu)選的如圖2中，副牙盤軸頸7的軸線在水平面上的投影與主軸頸垂線9之間的夾角為0-30°。此處的主軸頸垂線9是指，主牙盤軸頸3的軸線在水平面上投影的垂直線。由此結(jié)構(gòu)，也用于適應(yīng)不同硬度的地層，當(dāng)硬度較高時(shí)，夾角應(yīng)趨于增大，以產(chǎn)生更多的自轉(zhuǎn)，而硬度較小時(shí)，夾角應(yīng)趨于減小，以產(chǎn)生更少的自轉(zhuǎn)，增加切削效率。優(yōu)選的，副牙盤6上的切削齒應(yīng)趨于指向公轉(zhuǎn)方向，并向自轉(zhuǎn)方向偏轉(zhuǎn)，通常為確保強(qiáng)度，副牙盤軸頸7應(yīng)貫通副牙盤6較多的比例并可靠軸向定位，以克服沿軸向的切削分力。
[0028]可選的方案中，所述的副牙盤6的副牙盤布齒面11成錐形、球形或球頭錐底形。本例中，優(yōu)選采用球形副牙盤布齒面11。
[0029]進(jìn)一步優(yōu)選的如圖1中，在偏心支承柱2的端頭設(shè)有弧形或錐形的布齒端12，在布齒端12設(shè)有多個(gè)切削齒4。本發(fā)明的偏心支承柱2結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)還在于，可以在偏心支承柱的端頭布齒端設(shè)置切削齒，從而結(jié)合固定齒式金剛石鉆頭和牙盤式金剛石鉆頭的優(yōu)點(diǎn)，適應(yīng)性更廣，且布齒端設(shè)置的切削齒與主牙盤端部切削齒的切削力可以形成一對(duì)均衡的力偶，這進(jìn)一步提高了主牙 盤端部切削齒的切削效率。
[0030]經(jīng)在實(shí)際掘進(jìn)中測(cè)試，本發(fā)明中的各個(gè)切削齒4磨損程度基本一致，因此可以推出，各個(gè)切削齒4的切削負(fù)載較為均衡。在使用中未發(fā)現(xiàn)崩齒現(xiàn)象。
[0031]上述的實(shí)施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，而不應(yīng)視為對(duì)于本發(fā)明的限制，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求記載的技術(shù)方案，包括權(quán)利要求記載的技術(shù)方案中技術(shù)特征的等同替換方案為保護(hù)范圍。即在此范圍內(nèi)的等同替換改進(jìn)，也在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種鉆井用牙盤金剛石鉆頭，包括鉆頭體(1)，其特征是:鉆頭體(1)端面設(shè)有偏離鉆頭體(1)軸線的偏心支承柱(2)，偏心支承柱(2)上設(shè)有主牙盤軸頸(3)，主牙盤(5)可旋轉(zhuǎn)地支承在主牙盤軸頸(3)上； 在偏心支承柱(2)上還設(shè)有至少一個(gè)副牙盤軸頸(7)，副牙盤(6)可旋轉(zhuǎn)地支承在副牙盤軸頸(7)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉆井用牙盤金剛石鉆頭，其特征是:偏心支承柱(2)上設(shè)有一斜面，主牙盤軸頸(3)固設(shè)在在斜面上； 主牙盤軸頸(3)和副牙盤軸頸(7)的軸線與水平面夾角為30飛0°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種鉆井用牙盤金剛石鉆頭，其特征是:所述偏心支承柱(2)的偏心距(h)為1/4D±1/10D，D為鉆頭體(1)最大外接圓的直徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種鉆井用牙盤金剛石鉆頭，其特征是:所述的主牙盤(5)的布齒面(8 )在水平面上的投影寬度(c )在1/2D~3/4D之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種鉆井用牙盤金剛石鉆頭，其特征是:主牙盤(5)的布齒面(8)成錐形、球形或球頭錐底形。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種鉆井用牙盤金剛石鉆頭，其特征是:布齒面(8)上的切削齒(4)靠近頂端的齒形較小而靠近底端的齒形較大 。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的一種鉆井用牙盤金剛石鉆頭，其特征是:主牙盤(5)的布齒面(8)與鉆頭體軸線的平行線(10)之間的夾角為廣30°。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉆井用牙盤金剛石鉆頭，其特征是:所述的副牙盤軸頸(7)為兩個(gè)，對(duì)稱布置在主牙盤軸頸(3)的兩側(cè)； 副牙盤軸頸(7)的軸線在水平面上的投影與主軸頸垂線(9)之間的夾角為0-30°。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種鉆井用牙盤金剛石鉆頭，其特征是:所述的副牙盤(6)的副牙盤布齒面(11)成錐形、球形或球頭錐底形。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉆井用牙盤金剛石鉆頭，其特征是:在偏心支承柱(2)的端頭設(shè)有弧形或錐形的布齒端(12)，在布齒端(12)設(shè)有多個(gè)切削齒(4)。
【文檔編號(hào)】E21B10/43GK103711435SQ201410017030
【公開日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2014年1月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月15日
【發(fā)明者】劉健, 雷華東, 付正兵, 付正團(tuán), 傅紅兵, 姚遠(yuǎn), 余成龍, 杜陽, 劉文彬 申請(qǐng)人:宜昌神達(dá)石油機(jī)械有限公司