专利名称：带有滚滑轴承的边齿保径扩孔器的制作方法
技术领域：
本发明属于地质钻进工具，尤其涉及一种带有滚滑轴承的边齿保径扩孔器。
背景技术：
扩孔器切削单元的主要结构是牙轮和牙掌部分，牙轮孔和牙掌轴所形成轴承的密封效果，直接影响扩孔器的使用寿命。技术人员通过改变扩孔器的结构，已经大大改善了轴承的密封性，例如去除牙掌掌背，牙轮组件用牙轮座替代掌背，不存在掌背和掌尖，就避免孔壁底部的岩屑和泥沙所造成的危害，间接保护了牙轮组件轴承的密封系统，但是由于牙轮与牙轮座之间存在着滑动摩擦，在牙轮高速运转的情况下，随着钻井压力的加入和地面对钻头的反作用力，使牙轮和牙轮座各个部位间产生极大的摩擦力，尤其是牙轮座的大轴与对应牙轮内孔间。目前，研发人员通过在大轴与牙轮内孔间增加一弹性浮动套以减小二者间的摩擦，但是弹性浮动套与二者间仍然是滑动摩擦，并没减小牙轮和牙轮座间的磨损，并且随着发热量不断加大，以致严重影响了扩孔器的使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术的不足，而提供种带有滚滑轴承的边齿保径扩孔器。通过将牙轮组件中的牙轮内孔和牙轮座的大轴之间的摩擦力由滑动摩擦改变为滑动和滚动摩擦，进而延长扩孔器的寿命。本发明为实现上述目的，采用以下技术方案一种带有滚滑轴承的边齿保径扩孔器，主要由扩孔器本体和包括牙轮座和牙轮的牙轮组件构成，所述牙轮座与扩孔器本体固接成整体，所述牙轮或压轮座上对应位置分别设有凹槽，所述锁凹槽闭合构成锁紧钢球跑道槽，锁紧钢球跑道槽中置有锁紧钢球，所述牙轮套装于牙轮座上，并通过锁紧钢球与牙轮座轴向锁紧，其特征是所述牙轮座的大轴通过滚滑轴承与牙轮内孔滑动配合，所述滚滑轴承包括弹性浮动套和滚柱，所述弹性浮动套套接在大轴上，所述弹性浮动套上下两端轴向均匀设有涨缩槽，所述滚柱置于涨缩槽中。所述扩孔器本体主要由两端设有钻杆接头螺纹的本体芯轴、环板、主板、前导向板、后导向板、径向水管、倾斜水管构成，所述前导向板、环板、主板、后导向板自前往后依次固接在本体芯轴上，所述主板上圆周上均匀设有不少于三个的牙轮座镶装孔，所述径向水管置于前导向板后方并径向贯穿本体芯轴，所述倾斜水管置于主板前侧的牙轮组件之间并径向贯穿本体芯轴，
所述径向水管和倾斜水管内镶装水眼或无中心孔的水堵。所述牙轮组件的牙轮上镶有硬质合金保径齿和硬质合金切削齿。所述牙轮座与牙轮之间构成轴承腔，其结合部设有密封圈。有益效果环形弹性浮动套在牙轮孔和牙掌轴之间形成浮动，其套内和套外各部分的相对运动速度相加等于牙轮和牙轮座之间的相对转动速度，各摩擦面之间相对运动速度减小一半，滚柱在其中滚动，使整体摩擦系数小，磨损轻，发热量低，轴承使用寿命延长，大大提高了扩孔器的使用寿命。采用的牙轮组件，其牙轮分为数级直径等级，在同一规格扩孔器本体的个体上，分别使用不同直径等级的牙轮组件，可完成不同直径级别的扩孔作业。
图I是本发明牙轮组件的结构 图2为本发明的整体结构；
图3是本发明的端面视 图4是本发明本体的结构 图5是本发明其中一组牙轮组件和部分本体的剖面图；
图6是本发明中水眼的结构 图7是弹性浮动套和滚柱组合结构示意图。图中11、本体芯轴，110、钻杆接头螺纹，12、前导向板，13、环板，14、主板，140、牙轮座镶装孔，15、后导向板，16、径向水管，17、倾斜水管，21、牙轮，210、牙轮内孔，211、保径齿，212、切削齿，213、锁紧钢球跑道槽，22、牙轮座，221、大轴，222、塞销孔，23、锁紧钢球，24、弹性浮动套，240、涨缩槽，25、轴承密封圈，26、塞销，27、滚柱，28、凹槽，31、水眼，32、水眼挡圈，32-1、挡圈槽，33密封圈，33-1、密封槽。
具体实施例方式下面结合附图及较佳实施例详细说明本发明的具体实施方式
。如图所示，一种带有滚滑轴承的边齿保径扩孔器，包括扩孔器本体和由牙轮21、牙轮座22构成的牙轮组件，所述扩孔器本体主要由两端设有钻杆接头螺纹110的本体芯轴11、环板13、主板14、前导向板12、后导向板15、径向水管16、倾斜水管17构成，所述前导向板、环板、主板、后导向板自前往后依次固接在本体芯轴上，所述主板上圆周上均匀分布不少于三个的牙轮座镶装孔140，所述径向水管置于前导向板后方并径向贯穿本体芯轴，所述倾斜水管置于主板前侧的牙轮组件之间并径向贯穿本体芯轴，所述牙轮座通过牙轮座镶装孔与扩孔器本体固接成整体。所述牙轮或压轮座上对应位置分别设有凹槽28，所述锁凹槽闭合构成锁紧钢球跑道槽213，锁紧钢球跑道槽中置有锁紧钢球23，所述牙轮套装于牙轮座上，并通过锁紧钢球与牙轮座轴向锁紧，所述牙轮座的大轴221通过滚滑轴承与牙轮内孔210滑动配合，所述滚滑轴承包括弹性浮动套24和滚柱27，所述弹性浮动套套接在大轴上，所述弹性浮动套上下两端轴向均匀设有涨缩槽240，所述滚柱置于涨缩槽中。当带有环形弹性浮动套的牙轮钻头钻进时，钻进压力和地面对钻头的反作用力施加在牙轮上，钻头的旋转使切入地层的牙轮切削齿对地层产生极大的摩擦力，使牙轮对牙轮座产生相对旋转，环形弹性浮动套和滚柱在牙轮与牙轮座之间浮动，使其相对旋转速度分成套内和套外两部分，各滑动面之间的相对旋转速度降低一半，滚柱为线性承载，滚动摩擦，摩擦系数小。环形弹性浮动套与滚柱的结合，优势互补。所述径向水管和倾斜水管内镶装水眼31或无中心孔的水堵。水眼为泥浆提供通路，用以清洗牙轮和携带岩屑排出作业孔。根据水力需要，可在部分水管内装置水堵，调整水力方向，使水力在扩孔作业中发挥其应有的作用。所述径向水管和倾斜水管顶部设有水眼挡圈32，所述挡圈槽32-1下方设有环形密封槽33-1，密封槽中置有密封圈33，密封圈套装在水眼或水堵外圆上。前导向板12由数件构成，钻进时申进导向孔，既起导向作用，又能稳定牙轮工作。环板13同时稳固前导向板12和径向水管16。后导向板15同样由数件构成，专为扩孔器倒进时作导向，同时稳固主板14和倾斜水管17。密封圈33装在各类水管预设的环形槽内，它在水管内壁与水眼或水堵外缘形成静密封，防止泥浆在其间泄漏。挡圈32装在水管顶部的挡圈槽内，用于固定水眼31或水堵。水眼为泥浆提供通路，用以清洗牙轮和携带岩屑排出作业孔。根据水力需要，可在部分水管内装置水堵，调整水力方向，使水力在扩孔作业中发挥其应有的作用。所述牙轮组件的牙轮21上镶有硬质合金保径齿211和硬质合金切削齿212，牙轮的内孔设有锁紧钢球跑道槽213，所述牙轮座上设有塞销孔222，所述塞销孔内装有锁紧钢球23及塞销26，塞销用来锁紧钢球，所述牙轮通过与锁紧钢球跑道槽触接的锁紧钢球与牙轮座22轴向连接。锁紧钢球为牙轮和牙轮座定位，牙轮座装入轮座孔后，再用电弧焊焊牢。所述牙轮座与牙轮之间构成轴承腔，其结合部设有轴承密封圈25。轴承密封圈为牙轮和牙轮座的轴承提供有润滑油脂存在的密封腔。本体芯轴是中心轴，其两端设置钻杆接头螺纹，根据需要可设置成公螺纹或母螺纹，用于作业时连接钻杆。牙轮轴线与扩孔器本体轴线平 行，因此牙轮的边齿是整体扩孔器的最大外径。牙轮边齿在牙轮的最大外径决定了扩孔直径。当牙轮组件由于磨损等原因失效后，可将牙轮座用电弧切割等方法脱离扩孔器本体后，重新焊好牙轮组件新品，继续使用，扩孔器本体可重复使用。切削齿是扩孔器的主要切削元件，而保径齿是对扩孔直径提供保障，并起到辅助切削作用。牙轮组件组装时，先装好弹性浮动套24，密封圈25，牙轮座22装入后，通过塞销孔222装入锁紧钢球23，塞销26装入塞销孔222并焊牢后，即锁定了锁紧钢球23在其跑道内。锁紧钢球23装入后，锁定了牙轮21与牙轮座22的轴向位置。密封圈25为牙轮和牙轮座构成的轴承腔提供密封作用，它将装有润滑油脂的轴承腔与外部泥浆隔开，保障轴承在良好润滑的条件下正常工作。保径齿在牙轮的最大直径决定了扩孔器的扩孔直径，改变保径齿在牙轮的最大直径便能改变扩孔直径，换言之，改变牙轮整体的最大直径，便能改变扩孔直径，因此，可做成不同直径等级的牙轮，利用同一本体，实现多级扩孔。输送管道孔是在较小直径预钻孔的基础上逐级扩钻而成的，当完成一级扩钻后，如果牙轮组件失效或基本失效，可拆下牙轮组件，继续使用现有扩孔器本体，装好并焊牢较大直径级别的牙轮，进行下一级扩孔作业。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。
权利要求
1.一种带有滚滑轴承的边齿保径扩孔器，主要由扩孔器本体和包括牙轮座和牙轮的牙轮组件构成，所述牙轮座与扩孔器本体固接成整体，所述牙轮或压轮座上对应位置分别设有凹槽，所述锁凹槽闭合构成锁紧钢球跑道槽，锁紧钢球跑道槽中置有锁紧钢球，所述牙轮套装于牙轮座上，并通过锁紧钢球与牙轮座轴向锁紧，其特征是所述牙轮座的大轴通过滚滑轴承与牙轮内孔滑动配合，所述滚滑轴承包括弹性浮动套和滚柱，所述弹性浮动套套接在大轴上，所述弹性浮动套上下两端轴向均匀设有涨缩槽，所述滚柱置于涨缩槽中。
2.根据权利要求I所述的带有滚滑轴承的边齿保径扩孔器，其特征是所述扩孔器本体主要由两端设有钻杆接头螺纹的本体芯轴、环板、主板、前导向板、后导向板、径向水管、倾斜水管构成，所述前导向板、环板、主板、后导向板自前往后依次固接在本体芯轴上，所述主板上圆周上均匀设有不少于三个的牙轮座镶装孔，所述径向水管置于前导向板后方并径向贯穿本体芯轴，所述倾斜水管置于主板前侧的牙轮组件之间并径向贯穿本体芯轴。
3.根据权利要求2所述的带有滚滑轴承的边齿保径扩孔器，其特征是所述径向水管和倾斜水管内镶装水眼或无中心孔的水堵。
4.根据权利要求I或2所述的带有滚滑轴承的边齿保径扩孔器，其特征是所述牙轮组件的牙轮上镶有硬质合金保径齿和硬质合金切削齿。
5.根据权利要求4所述的带有滚滑轴承的边齿保径扩孔器，其特征是所述牙轮座与牙轮之间构成轴承腔，其结合部设有密封圈。
全文摘要
本发明属于地质钻进工具，尤其涉及一种带有滚滑轴承的边齿保径扩孔器，主要由扩孔器本体和包括牙轮座和牙轮的牙轮组件构成，牙轮座与扩孔器本体固接成整体，牙轮或压轮座上对应位置分别设有凹槽，锁凹槽闭合构成锁紧钢球跑道槽，锁紧钢球跑道槽中置有锁紧钢球，牙轮套装于牙轮座上，并通过锁紧钢球与牙轮座轴向锁紧，其特征是牙轮座的大轴通过滚滑轴承与牙轮内孔滑动配合，滚滑轴承包括弹性浮动套和滚柱，弹性浮动套套接在大轴上，弹性浮动套上下两端轴向均匀设有涨缩槽，滚柱置于涨缩槽中。有益效果环形弹性浮动套在牙轮孔和牙掌轴之间形成浮动，滚柱在其中滚动，使整体摩擦系数小，磨损轻，大大提高了扩孔器的使用寿命。
文档编号E21B10/34GK102654031SQ20111005175
公开日2012年9月5日 申请日期2011年3月4日 优先权日2011年3月4日
发明者刘子洲 申请人:天津立林钻头有限公司