一种全新结构牙轮钻头的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及石油钻探行业中牙轮钻机用牙轮钻头，是一种全新结构的可更换式牙轮钻头。
【背景技术】
[0002]牙轮钻头是石油钻探行业使用最广泛的钻头，适用于从软到硬的各种地层。牙轮钻头通过牙轮座连接到牙轮滚筒上，工作时牙轮钻头先与岩石开挖面接触，在推力作用下紧压在岩面上，随着牙轮滚筒的旋转，牙轮钻头一方面绕牙轮滚筒中心轴公转，同时绕自身轴线自转，在推力和转矩共同作用下，牙轮钻头压入岩石，对岩石产生挤压、剪切、拉裂等综合作用，使岩石产生裂纹，随着牙轮滚筒的继续旋转，岩石碎片将脱离母体。牙轮钻头工作环境恶劣，往往在地下几千米甚至上万米，承受的压力非常巨大，特别是岩石抗压强度较高，对牙轮钻头的耐磨性、耐压性及冲击韧性要求非常高，在破岩过程中，牙轮钻头不仅承受很大的径向破岩力，同时又经受岩石中硬矿物质的剧烈磨损，严重的磨损降低了钻机的破岩速度，必须经常性地更换牙轮钻头，使得整机工作效率降低，掘进成本提高。因此研究出一种性能更稳定、使用寿命更长、具备可更换性的牙轮钻头迫在眉睫。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种性能稳定、结构合理、使用寿命更长的石油钻机机用牙轮钻头，以解决在地下施工过程中牙轮钻头承载压力过小、过早磨损、掘进效率低，进而造成牙轮滚筒报废的缺陷。
[0004]本发明是这样实现的:
一种全新结构牙轮钻头，主要由底座(I)、牙轮体(2)、内六角沉头螺钉(3)、锁紧端盖
(4)、压紧盖(5)、圆锥滚子轴承一(6)、O形密封圈一(7)、浮动油封(8)、圆锥滚子轴承二
(9)、O形密封圈二(10)、油塞(11)、丝堵一(12)、丝堵二(13)、内六角圆柱头螺钉(14)、牙轮座(15)、定位销(16)组成。其特征为，牙轮钻头具备可更换性；内部采用圆锥滚子轴承连接，启动扭矩可调；首创内外压力平衡装置；采用动密封与静密封双重密封结构；牙轮体上均布镶嵌有硬质合金柱，合金柱采用热镶方式压入。该牙轮钻头的工作原理是，牙轮钻头通过牙轮座连接到牙轮滚筒上，牙轮滚筒在推力作用下旋转掘进，牙轮滚筒工作时，牙轮钻头先与岩石开挖面接触，在推力作用下紧压在岩面上，随着牙轮滚筒的旋转，牙轮钻头一方面绕牙轮滚筒中心轴公转，同时绕自身轴线自转，在推力和转矩共同作用下，牙轮钻头压入岩石，对岩石将产生挤压、剪切、拉裂等综合作用，使岩石产生裂纹，随着牙轮滚筒的继续旋转，岩石碎片将脱离母体。
[0005]本发明与现有牙轮钻头相比，采用圆锥滚子轴承连接，轴向和径向承载力更强；首创内外压力平衡装置，可在地下承受超高的压强；采用动密封与静密封相结合的双重密封方式，密封能力提高了几倍；牙轮钻头采用螺钉连接，具备可更换性，节省了更换时间，提高了更换效率；牙轮体上热镶有硬质合金柱，适应岩性范围更广，整体性能更加稳定，使用寿命显著延长。
[0006]
【附图说明】
图1为本发明结构剖视图；
图2为本发明结构主视图；
附图中(I)为底座，(2)为牙轮体，(3)为内六角沉头螺钉，(4)为锁紧端盖，(5)为压紧盖，(6)为圆锥滚子轴承一，(7)为O形密封圈一，(8)为浮动油封，(9)为圆锥滚子轴承二，(10)为O形密封圈二，(11)为油塞，(12)为丝堵一，(13)为丝堵二，(14)为内六角圆柱头螺钉，(15)为牙轮座，(16)为定位销。
[0007]
【具体实施方式】
参照附图，一种全新结构牙轮钻头，主要由底座(I)、牙轮体(2)、内六角沉头螺钉(3)、锁紧端盖(4)、压紧盖(5)、圆锥滚子轴承一(6)、O形密封圈一(7)、浮动油封(8)、圆锥滚子轴承二(9)、O形密封圈二(10)、油塞(11)、丝堵一(12)、丝堵二(13)、内六角圆柱头螺钉
(14)、牙轮座(15)、定位销(16)组成。主要特点是牙轮钻头用螺钉连接在牙轮座上，拆卸时只讲牙轮钻头卸下既可，具备可更换性；内部采用圆锥滚子轴承连接，在轴向和径向上的承载力增强，采用压紧盖压紧轴承内圈，可以在一定范围内调整扭矩；首创内外压力平衡装置，在地底工作时，牙轮体轴腔内充满润滑脂，而油塞外端与牙轮钻头外部是相通的，夕卜部压力过大时，油塞向内滑动挤压润滑脂，润滑脂受到压强增大，即会向外部产生压力，达到内外压力平衡；采用动密封与静密封双重密封结构，密封性能显著提高；牙轮体上均布镶嵌有硬质合金柱，合金柱采用热镶方式压入，相比钎焊方式，合金柱避免加热产生应力变形，性能更稳定。
【主权项】
1.一种全新结构牙轮钻头，主要由底座(I)、牙轮体(2)、内六角沉头螺钉(3)、锁紧端盖(4)、压紧盖(5)、圆锥滚子轴承一(6)、O形密封圈一(7)、浮动油封(8)、圆锥滚子轴承二(9)、O形密封圈二(10)、油塞(11)、丝堵一(12)、丝堵二(13)、内六角圆柱头螺钉(14)、牙轮座(15)、定位销(16)组成，其特征为，牙轮钻头具备可更换性；内部采用圆锥滚子轴承连接，启动扭矩可调；首创内外压力平衡装置；采用动密封与静密封双重密封结构；牙轮体上均布镶嵌有硬质合金柱，合金柱采用热镶方式压入。
2.根据权利要求2所述的全新结构牙轮钻头，其特征在于:所述的牙轮钻头的工作原理是，牙轮钻头通过牙轮座连接到牙轮滚筒上，牙轮滚筒在推力作用下旋转掘进，牙轮滚筒工作时，牙轮钻头先与岩石开挖面接触，在推力作用下紧压在岩面上，随着牙轮滚筒的旋转，牙轮钻头一方面绕牙轮滚筒中心轴公转，同时绕自身轴线自转，在推力和转矩共同作用下，牙轮钻头压入岩石，对岩石将产生挤压、剪切、拉裂等综合作用，使岩石产生裂纹，随着牙轮滚筒的继续旋转，岩石碎片将脱离母体。
3.根据权利要求1所述的全新结构牙轮钻头，其特征在于:所述的牙轮钻头的工作方法是，通过圆锥滚子轴承一、圆锥滚子轴承二与底座连接，底座通过内六角圆柱头螺钉、定位销与牙轮座连接，牙轮座通过焊接方式焊接在牙轮滚筒筒壁上，O形密封圈一、浮动油封、丝堵二提供整个牙轮钻头的密封功能，内六角沉头螺钉、锁紧端盖、压紧盖将圆锥滚子轴承固定在底座上，丝堵一、O形密封圈二、油塞提供内外压力平衡功能。
【专利摘要】一种全新结构牙轮钻头，由底座、牙轮体、内六角沉头螺钉、锁紧端盖、压紧盖、圆锥滚子轴承一、O形密封圈一、浮动油封、圆锥滚子轴承二、O形密封圈二、油塞、丝堵一、丝堵二、内六角圆柱头螺钉、牙轮座、定位销组成，牙轮体上镶嵌硬质合金柱。这种全新结构的牙轮钻头可承受轴向与径向载荷，启动扭矩可调；双重密封方式，密封性能大幅提高；首创压力平衡装置，承压能力达到最强；牙轮钻头通过螺钉连接在牙轮座上，就具备了可更换性；牙轮体上镶嵌硬质合金柱，合金柱采用热镶方式压入，比普通钎焊连接强度高，性能也稳定。这种结构的牙轮钻头整体性能是普通的3-5倍，在掘进时可承受极高的压力和载荷，而且具备可更换性，性能更稳定，使用寿命更长。
【IPC分类】E21B10-25, E21B10-22, E21B10-08, E21B10-50
【公开号】CN104806167
【申请号】CN201410031377
【发明人】刘玉海, 刘继岩, 倪景文, 任延玲, 赵志刚, 门光环, 王立明, 王宏光, 雷传彪
【申请人】山东天工岩土工程设备有限公司
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2014年1月23日