專利名稱：一種鋼齒牙輪鉆頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于石油、地質(zhì)等鉆探領(lǐng)域的鋼齒牙輪鉆頭。
背景技術(shù)：
牙輪鉆頭主要由牙輪和牙掌兩個部分組成。牙輪鉆頭通常分為鋼齒牙輪鉆頭和鑲齒牙輪 鉆頭兩種，鋼齒牙輪鉆頭也稱為銑齒牙輪鉆頭。鋼齒牙輪鉆頭的特點在于牙輪上的牙齒是直 接通過在牙輪上進行加工而形成，牙齒的截面形狀呈等腰梯形。為增強鋼齒牙輪的耐磨性可 在牙齒的齒面上敷焊硬質(zhì)材料耐磨層，以增加鋼齒牙輪鉆頭的鉆探速度和使用壽命。
在鉆探過程中，鋼齒牙輪的牙齒在鉆壓的作用下能夠?qū)Φ貙赢a(chǎn)生很高的接觸應(yīng)力用于破 碎巖石，然而，在很高的接觸應(yīng)力作用下，牙輪上的牙齒也很容易在鉆削過程中出現(xiàn)磨損甚 至斷裂的情況，尤其是當?shù)貙訋r性發(fā)生變化的情況下，會發(fā)生鉆壓波動，造成牙齒受力不勻， 導(dǎo)致牙齒從齒根處斷裂。此外，隨著現(xiàn)代鉆井技術(shù)的發(fā)展，對牙輪鉆頭的機械轉(zhuǎn)速和鉆壓提 出了更高的要求，而提高鉆壓和轉(zhuǎn)速意味著牙齒根部應(yīng)力增大，牙齒斷裂的幾率增大?，F(xiàn)有 鋼齒牙輪鉆頭的牙齒齒形截面呈等腰梯形，為左右對稱的結(jié)構(gòu)。增加齒根的寬度可以增強牙
齒齒根的強度，但這會使得齒尖角角度e變大，影響牙齒吃入底層的能力，從而影響牙輪鉆
頭鉆鑿性能和鉆井速度的提高。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足而提供一種能夠改善鋼 齒牙輪牙齒根部應(yīng)力，以提高牙輪鉆頭鉆鑿性能的鋼齒牙輪鉆頭。
本實用新型涉為解決上述提出的問題所采用的技術(shù)方案為包括有牙掌和鋼齒牙輪，牙 掌通過其下端的軸頸與鋼齒牙輪相連，所述的鋼齒牙輪外周布設(shè)有與牙輪一體的牙齒，其不 同之處在于所述的牙齒向鋼齒牙輪的鉆井時自轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)方向偏斜，使牙齒的橫截面構(gòu)成不等 邊梯形。
按上述方案，所述的牙齒的偏斜為牙齒的前側(cè)面和后側(cè)面均向鋼齒牙輪旋轉(zhuǎn)方向偏斜一 個角度，使牙齒的橫截面形成前側(cè)面邊短、后側(cè)面邊長的不等邊梯形。
按上述方案，所述的偏斜為牙齒前、后側(cè)面相對于等腰梯形結(jié)構(gòu)對稱的牙齒向鋼齒牙輪
的旋轉(zhuǎn)方向偏斜，偏斜的角度a為5。 20° 。
按上述方案，在所述牙齒的齒面敷焊硬質(zhì)材料耐磨層。 按上述方案，所述的鋼齒牙輪鉆頭為兩牙輪鉆頭或三牙輪鉆頭。本實用新型的有益效果在于i、通過鋼齒牙輪橫截面形狀的改變，在齒形角e不變的條
件下，能夠改善牙齒齒根的應(yīng)力，從而提高鋼齒牙輪的牙齒強度，增強其抗斷裂的能力；2、
由于鋼齒牙輪牙齒前面的齒角變小，提高了牙齒的尖銳性和吃入地層的能力，使牙輪的鉆鑿
切削性能進一步增強，也使牙輪鉆頭能夠承受較高的鉆壓和轉(zhuǎn)速，從而達到提高鋼齒牙輪鉆
頭的破巖效率。

圖1為本實用新型一個實施例的整體結(jié)構(gòu)立體圖。
圖2為本實用新型單個牙輪牙掌部分的局部剖視圖。
圖3為等腰梯形結(jié)構(gòu)對稱牙齒的橫截面結(jié)構(gòu)圖。
圖4為圖3中牙齒的斷裂示意圖。
圖5為本實用新型一個實施例中牙齒的橫截面結(jié)構(gòu)圖。
圖6為本實用新型一個實施例中牙齒表面敷焊了硬質(zhì)材料耐磨層的橫截面結(jié)構(gòu)圖。
圖7為本實用新型另一個實施例中牙齒的橫截面結(jié)構(gòu)圖。
圖8為本實用新型第三個實施例中牙齒的橫截面結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖進一步說明本實用新型的實施例，為一三牙輪鋼齒牙輪鉆頭，包括有三個 鋼齒牙輪2和三個牙掌1，三個牙掌上部焊接成一體，構(gòu)成鉆頭體，牙掌通過其下端的軸頸3 與鋼齒牙輪配合相連，鋼齒牙輪呈錐齒狀，在鋼齒牙輪外周布設(shè)有與牙輪一體的牙齒4，所 述的牙齒向鋼齒牙輪鉆井時自轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)方向偏斜，即牙齒的前側(cè)面7a和后側(cè)面7b均向鋼齒 牙輪旋轉(zhuǎn)方向R偏斜一個角度，使牙齒的橫截面形成前側(cè)面邊短、后側(cè)面邊長的不等邊梯形， 所述的偏斜為牙齒前、后側(cè)面相對于等腰梯形結(jié)構(gòu)對稱的牙齒向鋼齒牙輪的旋轉(zhuǎn)方向偏斜， 偏斜的角度a為15。，如圖5所示，牙齒的齒形角e為40。 50° ，此時牙齒前側(cè)面7a與 齒頂6間的夾角變小，與齒根5的夾角變大，而牙齒后側(cè)面7b與齒頂間的夾角加大，與齒根 5的夾角相應(yīng)變?。粸樵鰪婁擙X牙輪的耐磨性，可在牙齒的齒面上包括前、后側(cè)面和齒頂7、 端面8敷焊硬質(zhì)材料耐磨層9,如圖6所示。鋼齒牙輪上偏斜的牙齒可為部分偏斜或全部偏 斜。
本實用新型的第二個實施例如圖7所示，它與上一個實施例的主要不同之處在于牙齒前 側(cè)面7a與齒根5的聯(lián)接處為弧面，以進一步改善牙齒齒根的應(yīng)力狀況。
本實用新型的第三個實施例如圖8所示，它與上一個實施例的主要不同之處在于牙齒齒 形為側(cè)向弧形，即牙齒的前側(cè)面7a為內(nèi)凹的弧面，后側(cè)面7b為外凸的弧面，其它與第一個 實施例相同。這樣的齒形可增強鋼齒牙輪的刮削和吃入地層的性能，且便于巖屑的帶出。
權(quán)利要求1、一種鋼齒牙輪鉆頭，包括有牙掌和鋼齒牙輪，牙掌通過其下端的軸頸與鋼齒牙輪相連，所述的鋼齒牙輪外周布設(shè)有與牙輪一體的牙齒，其特征在于所述的牙齒向鋼齒牙輪鉆井時自轉(zhuǎn)的的旋轉(zhuǎn)方向偏斜，使牙齒的橫截面構(gòu)成不等邊梯形。
2、 按權(quán)利要求l所述的鋼齒牙輪鉆頭，其特征在于所述的牙齒的偏斜為牙齒的前側(cè)面和 后側(cè)面均向鋼齒牙輪旋轉(zhuǎn)方向偏斜一個角度，使牙齒的橫截面形成前側(cè)面邊短、后側(cè)面邊長 的不等邊梯形。
3、 按權(quán)利要求l或2所述的鋼齒牙輪鉆頭，其特征在于所述的偏斜為牙齒前、后側(cè)面相 對于等腰梯形結(jié)構(gòu)對稱的牙齒向鋼齒牙輪的旋轉(zhuǎn)方向偏斜，偏斜的角度a為5。 20° 。
4、 按權(quán)利要求l或2所述的鋼齒牙輪鉆頭，其特征在于所述的在所述牙齒的齒面敷焊硬 質(zhì)材料耐磨層。
5、 按權(quán)利要求l或2所述的鋼齒牙輪鉆頭，其特征在于所述的鋼齒牙輪鉆頭為兩牙輪鉆 頭或三牙輪鉆頭。
6、 按權(quán)利要求3所述的鋼齒牙輪鉆頭，其特征在于所述的牙齒前側(cè)面與齒根的聯(lián)接處為 弧面。
7、 按權(quán)利要求3所述的鋼齒牙輪鉆頭，其特征在于牙齒齒形為側(cè)向弧形，即牙齒的前側(cè) 面為內(nèi)凹的弧面，后側(cè)面為外凸的弧面。
8、 按權(quán)利要求3所述的鋼齒牙輪鉆頭，其特征在于鋼齒牙輪上偏斜的牙齒可為部分偏 斜或全部偏斜。
專利摘要本實用新型涉及一種用于石油、地質(zhì)等鉆探領(lǐng)域的鋼齒牙輪鉆頭。包括有牙掌和鋼齒牙輪，牙掌通過其下端的軸頸與鋼齒牙輪相連，所述的鋼齒牙輪外周布設(shè)有與牙輪一體的牙齒，其不同之處在于所述的牙齒向鋼齒牙輪的鉆井時自轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)方向偏斜，使牙齒的橫截面構(gòu)成不等邊梯形。本實用新型的有益效果在于1.通過鋼齒牙輪橫截面形狀的改變，在齒形角β不變的條件下，能夠改善牙齒齒根的應(yīng)力，從而提高鋼齒牙輪的牙齒強度，增強其抗斷裂的能力；2.由于鋼齒牙輪牙齒前面的齒角變小，提高了牙齒的尖銳性和吃入地層的能力，使牙輪的鉆鑿切削性能進一步增強，也使牙輪鉆頭能夠承受較高的鉆壓和轉(zhuǎn)速，從而達到提高鋼齒牙輪鉆頭的破巖效率。
文檔編號E21B10/16GK201292766SQ20082019302
公開日2009年8月19日 申請日期2008年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月26日
發(fā)明者蔡永忠 申請人:江漢石油鉆頭股份有限公司