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，鉆頭體端面設有偏離鉆頭體軸線的偏心支承柱，偏心支承柱上設有主牙盤軸頸，主牙盤可旋轉地支承在主牙盤軸頸上；在偏心支承柱上還設有至少一個副牙盤軸頸，副牙盤可旋轉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，進一步均衡了各個切削齒的切削負荷，延長了本發(fā)明的整體使用壽命；增設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
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鉆井用的金剛石鉆頭領域，特別是一種鉆井用牙盤金剛石鉆頭。【背景技術】
[0002]現(xiàn)有的采礦鉆進施工中，經(jīng)常采用牙盤鉆頭，例如中國專利文獻CN 103266855 A中所示的牙盤鉆頭，這種牙盤在運行時，既隨著鉆頭體公轉，牙盤自身還繞著軸頸自轉，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重。
[0003]中國專利文獻200410013335.3，公開了一種錐形單牙盤鉆頭，采用了錐形單牙盤的結構，可以使牙盤各部分牙齒的切削負荷合理分布，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)明所要解決的技術問題是提供一種鉆井用牙盤金剛石鉆頭，可以進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]為解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是:一種鉆井用牙盤金剛石鉆頭，包括鉆頭體，鉆頭體端面設有偏離鉆頭體軸線的偏心支承柱，偏心支承柱上設有主牙盤軸頸，主牙盤可旋轉地支承在主牙盤軸頸上；
在偏心支承柱上還設有至少一個副牙盤軸頸，副牙盤可旋轉地支承在副牙盤軸頸上。
[0006]偏心支承柱上設有`一斜面，主牙盤軸頸固設在在斜面上；
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，對稱布置在主牙盤軸頸的兩側；
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有弧形或錐形的布齒端，在布齒端設有多個切削齒。
[0015]本發(fā)明提供的一種鉆井用牙盤金剛石鉆頭，在單牙盤結構的基礎上，采用了偏心支承柱和增設副牙盤的結構，從而進一步均衡了各個切削齒的切削負荷，延長了本發(fā)明的整體使用壽命；設置的副牙盤主要用于切削孔的外緣部位，由于鉆頭體旋轉時該處的線速度較高，增設的副牙盤使參與該處切削的切削齒數(shù)量在現(xiàn)有技術的基礎上增加90%以上，因此也提高了本發(fā)明的切削效率。尤其是本發(fā)明的結構可以在偏心支承柱的端頭布齒端設置切削齒，從而結合固定齒式鉆頭金剛石和牙盤式金剛石鉆頭的優(yōu)點，適應性更廣，且布齒端設置的切削齒與主牙盤端部切削齒的切削力可以形成一對均衡的力偶，這進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]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明:
圖1為本發(fā)明的整體結構示意圖。
[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上設有用于連接的錐形螺紋部，還設有供液孔和排漿孔，鉆頭體I工作端面上設有偏離鉆頭體I軸線的偏心支承柱2，偏心支承柱2上設有主牙盤軸頸3，主牙盤5可旋轉地支承在主牙盤軸頸3上；
在偏心支承柱2上還設有至少一個副牙盤軸頸7，副牙盤6可旋轉地支承在副牙盤軸頸7上。由此結構，在在單個主牙盤5結構的基礎上，增加了至少一個副牙盤6，優(yōu)選的，在本例中增加了兩個副牙盤6，由增加的副牙盤6分擔了部分對于孔邊緣的切削任務，從而使更多的切削齒4參與對孔邊緣部位的切削，降低了單個切削齒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上設有一斜面，主牙盤軸頸3固設在在斜面上； 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°。由此結構，主牙盤5和
副牙盤6在隨著鉆頭體I公轉的同時，也實現(xiàn)自轉，從而實現(xiàn)牙盤上多個切削齒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的切削強度，如圖1中所示，對于主牙盤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，并在旋轉到孔邊緣位置時用于實現(xiàn)擴孔，這較大的降低了主牙盤5底部位置切削齒4的工作負荷，該降低的部分負荷由新增的副牙盤6上的切削齒去承擔，從而實現(xiàn)整個金鋼石鉆頭的工作負荷均衡，延長了使用壽命，且采用該結構以后，也才具有足夠的空間位置去增設副牙盤6，并且也可以如后述的進一步改進中，在偏心支承柱2的端頭設置固定的切削齒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荷，將孔外緣部位的切削量進行分擔，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孔，而副牙盤6則同時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。由此結構，使切削量的分擔較為均衡。
[0025]優(yōu)選的結構如圖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°。由此結構，以適應不同硬度的地層，當硬度較高時，主牙盤5的布齒面8與鉆頭體軸線的平行線10之間的夾角應較大,而硬度較低時,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，對稱布置在主牙盤軸頸3的兩側；由此結構，可以更好的分擔切削負荷。
[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。由此結構，也用于適應不同硬度的地層，當硬度較高時，夾角應趨于增大，以產(chǎn)生更多的自轉，而硬度較小時，夾角應趨于減小，以產(chǎn)生更少的自轉，增加切削效率。優(yōu)選的，副牙盤6上的切削齒應趨于指向公轉方向，并向自轉方向偏轉，通常為確保強度，副牙盤軸頸7應貫通副牙盤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]進一步優(yōu)選的如圖1中，在偏心支承柱2的端頭設有弧形或錐形的布齒端12，在布齒端12設有多個切削齒4。本發(fā)明的偏心支承柱2結構的優(yōu)勢還在于，可以在偏心支承柱的端頭布齒端設置切削齒，從而結合固定齒式金剛石鉆頭和牙盤式金剛石鉆頭的優(yōu)點，適應性更廣，且布齒端設置的切削齒與主牙盤端部切削齒的切削力可以形成一對均衡的力偶，這進一步提高了主牙 盤端部切削齒的切削效率。
[0030]經(jīng)在實際掘進中測試，本發(fā)明中的各個切削齒4磨損程度基本一致，因此可以推出，各個切削齒4的切削負載較為均衡。在使用中未發(fā)現(xiàn)崩齒現(xiàn)象。
[0031]上述的實施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選技術方案，而不應視為對于本發(fā)明的限制，本發(fā)明的保護范圍應以權利要求記載的技術方案，包括權利要求記載的技術方案中技術特征的等同替換方案為保護范圍。即在此范圍內(nèi)的等同替換改進，也在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
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)端面設有偏離鉆頭體(1)軸線的偏心支承柱(2)，偏心支承柱(2)上設有主牙盤軸頸(3)，主牙盤(5)可旋轉地支承在主牙盤軸頸(3)上； 在偏心支承柱(2)上還設有至少一個副牙盤軸頸(7)，副牙盤(6)可旋轉地支承在副牙盤軸頸(7)上。
2.根據(jù)權利要求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)上設有一斜面，主牙盤軸頸(3)固設在在斜面上； 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，對稱布置在主牙盤軸頸(3)的兩側； 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)的端頭設有弧形或錐形的布齒端(12)，在布齒端(12)設有多個切削齒(4)。
【文檔編號】E21B10/43GK103711435SQ201410017030
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2014年1月15日 優(yōu)先權日:2014年1月15日
【發(fā)明者】劉健, 雷華東, 付正兵, 付正團, 傅紅兵, 姚遠, 余成龍, 杜陽, 劉文彬 申請人:宜昌神達石油機械有限公司