一种空气锤钻头外圈弧型齿的制作方法

一种空气锤钻头外圈弧型齿的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种空气锤钻头外圈弧型齿，包括工作牙冠(1)和安装底部(2)，其特征是：所述的工作牙冠(1)设置有主工作牙冠(4)和副工作牙冠(3)，弧形曲线(6)位于主工作牙冠(4)与副工作牙冠(3)的交界处，主工作牙冠(4)的外轮廓线包括内缘(8)与弧形曲线(6)，副工作牙冠(3)的外轮廓线包括外缘(7)与弧形曲线(6)，内缘(8)与外缘(7)分别被前端(11)与后端(12)平分成两段，安装底部(2)是圆柱体结构，底部两边设计有斜面(5)，牙齿中心轴线(9)与圆柱体的中轴线重合。本实用具有克服现有球形齿、锥形齿存在的钻头边齿过度磨损，破坏效果不佳的缺陷。
【专利说明】一种空气锤钻头外圈弧型齿

【技术领域】
[0001]本实用新型涉及机械领域，特别是一种空气锤钻头外圈弧型齿。

【背景技术】
[0002]随着勘探开发越来越往深部硬质地层发展，空气冲旋钻井凭借其在深部硬质地层高机械钻速、保护储层、井斜控制良好、有效治理恶性井漏的技术特点，得到了越来越广泛的应用。空气锤钻头牙齿作为空气锤与岩石的直接接触部件，其性能的优劣直接影响冲旋钻井的破岩效率。
[0003]空气锤钻头镶嵌的硬质合金齿主要有球型齿和锥型齿两种:球型齿的冲击破岩能力一般，但耐磨性较好；锥型齿较球型齿冲击破岩性能强劲，但耐磨性相对较差，在硬质地层容易发生过度磨损甚至折断。
[0004]空气锤钻头的牙齿磨损主要是钻压作用下牙齿与岩石的径向切削损耗，由于外圈牙齿的移动距离比内圈牙齿的移动距离更大，所以空气锤钻头的外圈齿在保证破岩能力的同时也应具备极强的耐磨性。
[0005]现有的空气锤钻头外圈齿一般都是采用球型齿或锥型齿，两种齿型在耐磨性和冲击破岩性能上各有优势，但都不能满足外圈齿需耐磨性与破岩能力两者兼顾的技术要求，现有的球型、锥型外圈齿过度磨损、断裂经常发生，由此导致的起下钻频繁，严重影响钻井速度及钻井成本。因此急需研制一种新型的既耐磨又高效的外圈齿。
实用新型内容
[0006]为了克服现有技术的上述缺点，本实用新型的目的是克服现有球形齿、锥形齿存在的钻头边齿过度磨损，破坏效果不佳的缺陷，提供一种空气锤钻头外圈弧型齿。
[0007]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种空气锤钻头外圈弧型齿，包括工作牙冠和安装底部，其中:所述的工作牙冠设置有主工作牙冠和副工作牙冠，弧形曲线位于主工作牙冠与副工作牙冠的交界处，主工作牙冠的外轮廓线包括内缘与弧形曲线，副工作牙冠的外轮廓线包括外缘与弧形曲线，内缘与外缘分别被前端与后端平分成两段，安装底部是圆柱体结构，底部两边设计有斜面，牙齿中心轴线与圆柱体的中轴线重合。
[0008]作为本实用新型的进一步改进:所述的工作牙冠的前段和后端连接的直线与中心轴线相交形成中心平面A-A，在中心平面A-A上，工作牙冠的截面呈非对称的局部椭圆形面,与中心平面A-A垂直相交的平面上，工作牙冠的截面呈对称的局部圆形面。
[0009]作为本实用新型的进一步改进:所述的主工作牙冠的内缘从前端至弧型曲线一直逐渐上升，副工作牙冠的外缘从弧形曲线至后端一直平滑下降。
[0010]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:本实用新型集成了球型齿高耐磨性与锥型齿高冲击破岩性能的特点，镶嵌空气锤钻头外圈弧型齿的钻头，将具有高使用寿命、高钻进效率的特点。

【专利附图】

【附图说明】
[0011]图1为本实用新型的正视图。
[0012]图2为本实用新型的侧视图。
[0013]图3为本实用新型的俯视图。
[0014]图4为本实用新型A-A面的剖面视图。
[0015]图5为本实用新型B-B面的剖面视图。
[0016]图6为本实用新型C-C面的剖面视图。
[0017]图7为本实用新型D-D面的剖面视图。

【具体实施方式】
[0018]现结合【专利附图】

【附图说明】与实施例对本实用新型进一步说明:
[0019]参考图1、图2以及图3，一种空气锤钻头外圈弧型齿，包括工作牙冠1，和安装底部2，其中:所述的工作牙冠I设置有主工作牙冠4和副工作牙冠3，弧形曲线6位于主工作牙冠4与副工作牙冠3的交界处，主工作牙冠4的外轮廓线包括内缘8与弧形曲线6，副工作牙冠3的外轮廓线包括外缘7与弧形曲线6，内缘8与外缘7分别被前端11与后端12平分成两段，安装底部2是圆柱体结构，底部两边设计有斜面5，牙齿中心轴线9与圆柱体的中轴线重合。
[0020]作为本实用新型的进一步改进:所述的工作牙冠I的前段11和后端12连接的直线与中心轴线9相交形成中心平面A-A，在中心平面A-A上，工作牙冠I的截面呈非对称的椭圆形，与中心平面A-A垂直相交的平面上，工作牙冠I的截面呈对称的圆形。
[0021]所述的工作牙冠I的前段11和后端12连接的直线与中心轴线9相交形成中心平面A-A，在中心平面A-A上，工作牙冠I的截面呈非对称的局部椭圆形面,与中心平面A-A垂直相交的平面上，工作牙冠I的截面呈对称的局部圆形面。
[0022]所述的主工作牙冠4的内缘8从前端11至弧型曲线6 —直逐渐上升，副工作牙冠3的外缘7从弧形曲线6至后端12 —直平滑下降。
[0023]本实用新型的详细描述:
[0024]一种空气锤钻头外圈弧型齿由工作牙冠I和安装底部2组成，弧形曲线6位于主工作牙冠4与副工作牙冠3的交界处，相较于球型齿顶部轮廓面10，弧型硬质合金齿增大了主工作牙冠4的体积，减小了副工作牙冠3的体积。主工作牙冠4的外轮廓线包括内缘8与弧型曲线6，副工作牙冠3的外轮廓线包括外缘7与弧型曲线6，内缘8与外缘7分别被前端11与后端12平分成两段，内缘8的特征是从前端11至弧型曲线6 —直逐渐上升，外缘7的特征是从弧型曲线6至后端12 —直平滑下降。安装底部2是圆柱体结构，底部两边设计有斜面5。牙齿中心轴线9与圆柱体的中轴线重合，连接前端11与后端12的直线与中心轴线9相交形成中心平面A-A。在中心平面A-A上，工作牙冠I的截面特征呈非对称的局部椭圆形面，在与中心平面A-A垂直相交的任意平面内(如B-B，C-C, D-D)工作牙冠I的截面特征呈对称的球型。安装底部2是圆柱体结构，底部设计有斜面5，便于牙齿固定在最佳工作位置。
[0025]在牙齿回转切削时，主工作牙冠4贴合岩石，承受大部分的钻压与冲击切削反作用力，由于主工作牙冠4较同尺寸的球型齿顶部轮廓面10采用了增大体积的设计，且中心平面A-A垂直相交的任意平面内工作牙冠I的截面特征都呈对称的球型，因此其耐磨性要强于同尺寸的球齿及锥齿。副工作牙冠3较同尺寸的球型齿顶部轮廓面10采用了削减体积的设计，在中心平面A-A上工作牙冠I的截面特征呈非对称的弧型，轴向冲击岩石时，倾斜布置的弧型齿有类似于锥型齿的尖顶冲击破岩的效果，其破岩性能要强于同尺寸的球型齿，基本接近锥型齿。
[0026]综上所述，本领域的普通技术人员阅读本实用新型文件后，根据本实用新型的技术方案和技术构思无需创造性脑力劳动而作出其他各种相应的变换方案，均属于本实用新型所保护的范围。
【权利要求】
1.一种空气锤钻头外圈弧型齿，包括工作牙冠(I)和安装底部(2)，其特征是:所述的工作牙冠(I)设置有主工作牙冠(4)和副工作牙冠(3)，弧形曲线(6)位于主工作牙冠(4)与副工作牙冠⑶的交界处，主工作牙冠⑷的外轮廓线包括内缘⑶与弧形曲线(6)，副工作牙冠(3)的外轮廓线包括外缘(7)与弧形曲线(6)，内缘(8)与外缘(7)分别被前端(11)与后端(12)平分成两段，安装底部(2)是圆柱体结构，底部两边设计有斜面(5)，牙齿中心轴线(9)与圆柱体的中轴线重合。
2.根据权利要求1所述的一种空气锤钻头外圈弧型齿，其特征是:所述的工作牙冠(I)的前段(11)和后端(12)连接的直线与中心轴线(9)相交形成中心平面(A-A)，在中心平面(A-A)上，工作牙冠(I)的截面呈非对称的局部椭圆形面，与中心平面(A-A)垂直相交的平面上，工作牙冠(I)的截面呈对称的局部圆形面。
3.根据权利要求1所述的一种空气锤钻头外圈弧型齿，其特征是:所述的主工作牙冠(4)的内缘(8)从前端(11)至弧型曲线(6)—直逐渐上升，副工作牙冠(3)的外缘(7)从弧形曲线(6)至后端(12) —直平滑下降。
【文档编号】E21B10/46GK203835274SQ201320853012
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2013年12月23日 优先权日:2013年12月23日
【发明者】张 林, 罗衡, 沈理旭, 尹洪波, 毛炼, 蔡鹏
申请人:中海油安全技术服务有限公司