专利名称：螺旋槽减磨牙轮钻头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种牙轮钻头，具体是一种在牙轮大跑道上设螺旋槽减磨的牙轮钻头，属于钻采工具领域。
背景技术：
石油是一种重要能源和优质化工原料，是关系国计民生的重要战略物资，石油工业是我国国民经济的重要基础产业。近年来，随着勘探开发难度的加大，油气生产费用不断提高，钻探业面临着如何采用新工艺、新技术、新设备来提高钻井速度，并降低钻井成本。侧钻水平井、大位移井、小井眼钻井、高效破岩钻井等诸多钻井新技术，应用的成功与否，在一定程度上依赖于钻头性能的好坏。从理论上来说，钻头在井底钻进的速度，与钻头破碎岩石的功率成正比，在相同情况下提高钻头的转速可获得较高的机械钻速。而在目前的实际钻井过程中，如果钻头转速增加，虽然机械钻速相应提高，但钻头寿命却显著下降，主要体现为轴承在高转速下发热量加大，温度上升较快，从而加快了轴承的磨损速度，致使钻头早期失效。如何能延长牙轮钻头轴承的寿命，提高作业安全系数，始终是牙轮钻头科研人员的的研究方向。现阶段牙轮钻头的轴承减磨方法主要有首先是牙轮内孔铣沟槽镶装银锰合金， 其缺点在于牙轮内腔需要铣削出大量的轴向沟槽，镶装银锰合金等减磨材料，但也同时会减少牙轮内腔的耐磨面积，轴向沟槽与滑动面的法线方向平行，轴承工作中对接触部分表面的剪切作用相当明显，钻头使用后期，加剧轴承寿命衰减。其次是在滑动副上刷镀贵重金属银、铟和铅等材料减磨；其缺点在于无法收敛轴承磨损时形成的磨粒，同时也无法解决轴承润滑脂的均勻分布问题。还有就是在轴承滑动副之间加装合金衬套进行减磨。虽然此结构有效的提高了钻头寿命，但是制造工艺复杂，加工成本高，还有极高的精度要求严重制约了产业化的发展。
实用新型内容本实用新型的目的就是为了提高牙轮钻头转速、延长轴承寿命、简化生产工艺、提高钻头性价比，降低油气生产成本，提高油气开采速度而设计一种螺旋槽减磨牙轮钻头。本实用新型是通过以下技术方案来实现牙掌上安装有牙轮，牙轮上开设有密封槽，钢球安装在牙轮与牙掌之间，密封圈安装在牙轮上的密封槽内，牙轮大跑道上开设有螺旋槽，螺旋槽的旋向是左旋或是右旋，螺旋槽的截面是圆弧形或矩形或倒转梯形，螺旋槽内镶装或熔焊减磨材料，牙轮上镶装用于破碎岩石的钻齿。本实用新型的效果在于在制造中简化了减磨工艺，节约了成本，适用范围广，实施容易，不受钻头直径的局限，有效的解决了牙轮钻头滑动轴承减磨和润滑缺陷，克服了滑动钻头不能高转速使用的难题，在几乎不增加成本和制造难度的情况下，有效的提高了钻头寿命，解决了滑动轴承钻头不能适宜高速钻进的难题。
附图1为本实用新型的主视结构示意图。附图2为本实用新型的右视结构示意图。附图3为本实用新型实施例一沿附图2的A-A向剖面示意图。附图4为本实用新型实施例二沿附图2的A-A向剖面示意图。附图5为本实用新型实施例三沿附图2的A-A向剖面示意图。附图标记说明如下牙轮1、密封槽2、牙轮大跑道3、螺旋槽4、钻齿5、牙掌6、密封圈7、钢球8。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型做进一步详细描述，但本实用新型并不局限于以下实施例实施例一在牙掌(6)上间隙配合安装有牙轮(1)，牙轮(1)上开设有密封槽(2)， 钢球(8)滚动安装在牙轮(1)和牙掌(6)之间，密封圈(7)径向压缩后安装在牙轮(1)上的密封槽O)内，牙轮大跑道C3)上开设有螺旋槽，螺旋槽的旋向是左旋，螺旋槽 (4)的截面是圆弧形，螺旋槽内熔焊紫铜合金，牙轮(1)上过盈配合镶装有用于破碎岩石的钻齿(5)。实施例二 在牙掌(6)上安装有牙轮(1)，牙轮(1)上开设有密封槽O)，钢球(8) 滚动安装在牙轮(1)和牙掌(6)之间，密封圈(7)安装在牙轮(1)上的密封槽O)内，牙轮大跑道C3)上开设有螺旋槽，螺旋槽(4)的旋向是右旋，螺旋槽(4)的截面是矩形，螺旋槽内冷压镶装银锰合金或紫铜合金，牙轮(1)上镶装有用于破碎岩石的钻齿(5)。实施例三在牙掌(6)上安装有牙轮(1)，牙轮⑴上开设有密封槽O)，钢球⑶ 滚动安装在牙轮(1)和牙掌(6)之间，密封圈(7)安装在牙轮(1)上的密封槽O)内，牙轮大跑道C3)上开设有螺旋槽，螺旋槽(4)的旋向是右旋，螺旋槽(4)的截面是倒转梯形， 螺旋槽内冷压镶装熔焊减磨材料，牙轮(1)上镶装有用于破碎岩石的钻齿(5)。本实用新型在使用时，螺旋槽内镶装或熔焊减磨材料其减磨作用可以100%覆盖轴承直径上的承压面，无盲区。减磨材料与牙轮大跑道渗碳淬硬层硬度相差较大，当牙轮经淬火后进行磨削加工时，螺旋槽内的减磨材料将形成一个低于母体0. 005-0. 02的凹槽，而这个螺旋凹槽将在钻头使用过程中，随着岩石对钻头的反作用力而产生高频振动，钻头脂在螺旋槽内产生流动动力，可以让轴承主受力面钻头脂油膜连续存在。解决了滑动钻头在使用过程中因重载极压的工况条件，造成原始油膜破坏而又无法自动修补的难题，另外随着钻头的进一步使用产生的磨粒也将挤入硬度较低的螺旋槽减磨合金内，同时研磨置换出的减磨金属粉末微粒，微粒充当了固体润滑的作用，会进一步增强轴承的润滑和抗磨损作用，这种收敛置换过程，也更有利于钻头工作中自转速度提高对钻头脂的输送能力。
权利要求1.螺旋槽减磨牙轮钻头，是在牙掌(6)上安装牙轮(1)所组成，其特征是在牙轮上开设有密封槽O)，钢球(8)安装在牙轮(1)与牙掌(6)之间，密封圈(7)安装在牙轮(1) 上的密封槽⑵内，牙轮大跑道⑶上开设有螺旋槽，螺旋槽⑷的旋向是左旋或是右旋，螺旋槽的截面是圆弧形或矩形或倒转梯形，螺旋槽内镶装或熔焊减磨材料，牙轮(1)上镶装用于破碎岩石的钻齿(5)。
2.根据权利要求1所述的螺旋槽减磨牙轮钻头，其特征是在牙掌(6)上间隙配合安装有牙轮(1)，密封圈(7 )径向压缩后安装在牙轮(1)上的密封槽(2 )内，螺旋槽(4 )的旋向是左旋，螺旋槽(4)内熔焊紫铜合金减磨材料。
3.根据权利要求1所述的螺旋槽减磨牙轮钻头，其特征是牙轮(1)上过盈配合镶装有用于破碎岩石的钻齿(5)。
专利摘要本实用新型公开了一种螺旋槽减磨牙轮钻头，其技术方案是在牙掌上安装有牙轮，牙轮上开设有密封槽，钢球安装在牙轮与牙掌之间，牙轮大跑道上开设有螺旋槽，螺旋槽内镶装或熔焊减磨材料，牙轮上镶装用于破碎岩石的钻齿。实用新型不受钻头直径的局限，有效的解决了牙轮钻头滑动轴承减磨和润滑缺陷，克服了滑动钻头不能高转速使用的难题，在几乎不增加成本和制造难度的情况下，有效的提高了钻头寿命，解决了滑动轴承钻头不能适宜高速钻进的难题，可广泛应用于石油、天然气、煤田、水文、地质勘探领域。
文档编号E21B10/12GK202215150SQ20112021519
公开日2012年5月9日 申请日期2011年6月24日 优先权日2011年6月24日
发明者刘新军, 尚明 申请人:三原石油钻头厂