快速拆装式钻头装置的制作方法

本发明涉及一种快速拆装式钻头装置。

背景技术

在包括石油钻井等的工程钻探过程中，都需要对牙轮钻头轴承装置进行供油，以保证轴承装置具有一定量润滑油，确保牙轮钻头能够正常工作，且延长牙轮钻头的使用寿命。现有结构的牙轮钻头的注油装置由于其结构的原因，一般没有储油系统，其缺点在于工程牙轮钻头在工作中，润滑油脂的损耗而无法得到及时补充，影响其钻头的润滑效果，而之后针对这种润滑装置存在的问题而提出的一种润滑装置或润滑系统，同样由于其结构和注油方式的不尽合理，其注油装置虽然钻头内可能存在一定的储油，但是因其内润滑油没有压力或其所保有的压力不足以形成润滑油补充压力差，因而也就无法保证钻头的牙轮、轴承结构部位等润滑油的润滑压力，当钻头内的润滑油脂损耗后而无法得到及时有效的补充；其最终导致牙轮内轴承温度升高，橡胶密封件提前老化等，其必定降低牙轮钻头的使用寿命。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述现有技术存在的不足，提供一种快速拆装式钻头装置。该快速拆装式钻头装置结构简单、合理，能够确保钻头的包括轴承结构等部位使用过程中始终得到自动充分的润滑油补充，以至延长牙轮钻头的使用寿命，节约钻探成本。

本发明快速拆装式钻头装置的技术方案包括钻头本体，所述钻头本体通过一快装装置可拆卸式固定连接安装于相应的钻筒上。

所述快装装置包括快装座，所述钻头本体通过焊接或紧固连接件连接安装于所述快装座，所述快装座通过紧固连接件或焊接连接安装于所述钻筒。

所述快装装置还包括设于所述钻筒相应一端端面上的容置凹槽，快装装置的快装座经该容置凹槽通过焊接或紧固连接件连接安装于所述钻筒上。

所述容置凹槽的底壁面上设有一应力凹槽。

所述快装装置其快装座包括分别设有开环或闭环式容纳凹槽的开环或闭环套筒式快装座。

本快速拆装式钻头装置其牙轮钻头的润滑系统不仅结构简单、合理，而且易于加工制作；特别是本发明的润滑系统能够在一定程度上实施自动对牙轮钻头使用过程中的轴承结构进行自动自适应补充润滑油，对使用过程中润滑油的不断消耗进行连续自动压力自适应补充，以确保钻头牙轮、轴承结构部件等自始至终得到充分的润滑；进而，可以提高其安全运行性能和可靠性，延长牙轮钻头的使用寿命；同时，其牙轮与相应的轴承（轴颈）的密封件具有更好地耐磨性能和密封性能；并且，由于其连接结构和相应的连接方式方法的简单和合理性，其钻头的快装座通过焊接的方式连接于相应的钻桶的凹槽中，不仅连接稳定可靠，当牙轮出现问题或使用寿命已到，仅需通过紧固件（即螺栓或螺柱）即可方便快速自钻筒上拆卸更换牙轮钻头；可大幅度提高牙轮钻头的维护维修和更换安装速度和效率，简化其安装操作工序，提高安装效率。

附图说明

图1为本发明快速拆装式钻头装置一实施例结构示意图；图2为本发明快速拆装式钻头装置的钻头本体与相应的钻筒的连接结构示意图；图3为发明的牙轮钻头与快装座立体连接结构图；图4为本发明实施例2中的快装座与钻筒立体连接结构图；图5为图4中的快装座立体结构图；图6和图7分别为本发明实施例3中的钻筒和快装座结构示意图；图8为本发明实施例4中的快装座结构示意图。

具体实施方式

为能进一步了解本发明快速拆装式钻头装置的技术方案，藉由以下实施例结合附图对本发明快速拆装式钻头装置作进一步说明。

本发明的快速拆装式钻头装置包括钻头本体和相应的钻筒等，其钻头本体即为牙轮钻头，其牙轮钻头通过相应的快装装置与其钻筒安装固定连接。即，其牙轮钻头与相应的钻筒的连接结构和连接方式为：其钻头本体通过一快装装置可拆卸式固定安装连接于所述钻筒上。其通过该快装装置可快速、方便、牢固可靠地将牙轮钻头与相应的钻筒安装或拆卸。可快速实施牙轮钻头的更换或/和维护维修。以最大限度提高现场钻探等生产效率。

其快装装置（或为活动快装装置）包括一快装座、以及设置于钻筒13的相应一端壁面上的容置凹槽（其容置凹槽可为一缺口式容置凹槽）15等。所述快装座包括分别设有开环或闭环式容纳凹槽的开环或闭环套筒式快装座，或者包括分别设有开环或闭环式容纳凹槽的开环或闭环框架式快装座。

本发明其快装座的相对两侧壁面与钻筒的容置凹槽相连接的相应两侧壁面之间设置有耦合装置，其耦合装置包括设置于该两相连接面之间的凸凹壁面、或者还包括设置于该两相连接面的相应一侧或相对两侧边的棱角边倒角壁面；其凸凹壁面为矩形凹凸壁面、或小于90度的角形凹凸壁面。

如图1-3所示。本实施例的快速拆装式钻头装置包括钻头本体（即牙轮钻头），其钻头本体包括牙轮1、通过相应的牙掌轴颈16、相应的牙轮轴承结构等连接于牙轮的牙掌2，还包括相应的快装座9；钻头本体设有相应的润滑系统，其润滑系统包括设于钻头本体的储油腔3，连接于储油腔与牙掌轴颈、轴承结构（装置）等之间的油脂润滑通道12等。其储油腔3可以包括开设于牙掌上的一盲室或盲孔。其储油腔还连接有一注油口8。

其储油腔3设有自适应自力式蓄能器，其自适应自力式蓄能器包括设于储油腔的压盖的内侧的弹性式储能装置，以及设于弹性式储能装置与该压盖之间的弹性式供能装置。其压盖连接于储油腔。

其弹性式储能装置包括连接于储油腔3的橡胶波浪板式弹性储能件4，橡胶波浪板式弹性储能件4可通过其周边气密性连接于储油腔内周侧壁；弹性式供能装置包括固定连接于储油腔的相应内周侧壁或通过压盖压触于橡胶波浪板式弹性储能件4外侧的金属弹性供能膜片5，其金属弹性供能膜片呈内拱式可压触于橡胶波浪板式弹性储能件4的外壁面。其通过弹性式储能装置或其橡胶波浪板式弹性储能件的蓄油、以及与之相配合的弹性式供能装置或其金属弹性供能膜片蓄能（回弹）作用，利用在牙轮钻头运行对润滑油的不断消耗减少而压力随之减小的过程中，其压力差变化回弹而及时地为润滑部位进行压力补充供油。可以始终控制牙轮内轴承结构的温度保持在一个较低的状态，有效避免橡胶密封件等的提前老化，提高牙轮钻头的使用寿命。

其钻头本体的牙轮与牙掌轴颈或轴承装置之间的密封装置包括橡胶密封圈，其橡胶密封圈为一扁形氟化橡胶密封圈11。其应用氟化橡胶密封结构，通过在橡胶圈表面进行氟化处理，扁形氟化橡胶密封圈，其氟化橡胶密封圈11亦可为扁形、方形、椭圆形等形状，橡胶基材在表面进行氟化处理，其具有耐磨损、耐高温等优点。其扁形氟化橡胶密封圈的“扁形”为其形状呈长方形的横截面的四个角倒角呈弧形角、方形角而构成。

本例中其快装座9为开环套筒式快装座，其开环套筒式快装座的相应一端壁面上设有开环式容纳凹槽18。开环式容纳凹槽18由底壁面和三个连续侧壁面包围构成。开环式容纳凹槽18的敞开一侧对应于牙轮钻头的相应一侧（即牙掌的牙轮朝向面的背向）20，快装座9置于钻筒容置凹槽15内通过焊接固定于钻筒上。钻筒的容置凹槽15的底壁面设置有一条应力缝隙或应力凹槽26，应力凹槽26的宽度小于容置凹槽的相应的宽度。应力凹槽可对容置凹槽内的快装座起到一定应力夹紧作用。

其钻头本体通过其牙掌置于快装座9的开环式容纳凹槽18内分别通过螺钉10自相应一侧（内侧或外侧）以及底部可拆卸式安装连接于快装座9上。钻筒13的相应一端端壁面上绕其圆周方向开设有分别与各安装底对应连接的座若干容置凹槽15。

牙轮钻头与钻筒的安装连接方式为：各牙轮钻头分别牙轮朝内和牙轮朝外相互交替、通过相应的快装座连接固定安装于钻筒上，即：牙轮朝外的和牙轮朝内的牙轮钻头相互间隔连接固定安装于钻筒上。快装座以楔入式紧配合置于钻筒的相应的容置凹槽内，并以焊接等一次性（永久性）的连接固定方式固定连接于相应的钻筒上。通过应力凹槽26可使各快装座9于容置凹槽15内固定更容易、牢固，并在安装和使用过程中具有自夹紧作用。当牙轮钻头达到使用寿命后，只需要将紧固螺栓或螺钉松开后，可于钻筒上进行牙轮钻头的快速替换。快装座自其内外两侧边缘与钻筒容置凹槽相应两侧相互焊接。

在实施例2中，如图4和5所示，其快装座9内、外侧壁面呈与钻筒的相应内、外侧弧形壁面相对应的弧形27。其耦合装置包括分别设于快装座9相对两侧壁面的小于90度的凸出角形壁面22，以及设于相应钻筒的容置凹槽15的相对两侧壁面的小于90度的相应的凹陷角形壁面23；快装座与钻筒自该凸出角和凹陷角部经平头螺钉或沉孔螺栓10相互固定连接或者焊接。钻筒的容置凹槽的底壁面为平面壁面，其没有应力凹槽。本例其余结构和相应的安装连接方式方法可与上述实施例类同。

实施例3中，如图6和7所示，其耦合装置包括分别设于快装座9相对两侧壁面的呈横向的矩形凸起壁面21，以及相应的钻筒的容置凹槽15的相对两侧壁面的相应的矩形凹陷壁面24。本例其余结构和相应的安装连接方式方法可与上述实施例2类同。

实施例4中，如图8所示其耦合装置包括分别设于快装座9相对两侧与钻筒的容置凹槽相应两侧壁面连接的壁面的相对两侧边的棱角边倒角壁面28。其在钻筒的容置凹槽与快装座相对两侧的相互连接面之间分别形成v形缝隙，快装座与钻筒自该v形缝隙部焊接固定安装连接。其能够获得相对更牢固的连接。本例其余结构和相应的安装连接方式方法可与上述任一实施例类同。

实施例5中，所述快装座为闭环套筒式快装座，其通过四周侧壁和底壁构成的闭环套筒式容纳凹槽包套于牙轮钻头的牙掌相应端部；闭环套筒式快装座的闭环套筒式容纳凹槽的相应形状和大小与牙轮钻头的牙掌的与钻筒安装连接的一端的相应外部形状和大小相适应。本例其余结构和相应的安装连接方式方法可与上述任一实施例类同。

实施例6中，快装座为一开环框架式快装座，牙轮钻头通过开环框架式快装座的开环式容纳凹槽经螺栓与开环框架式快装座固定连接。本例其余结构和相应的安装连接方式方法可与上述任一实施例类同。

实施例7中，本发明的其弹性式储能装置的金属弹性供能膜片为一矩形或长方形形状，金属弹性供能膜片的一端连接于储油腔的相应一侧壁面或压盖的相应一侧部位，其另一端（自由端）压触于相应的弹性式储能装置。本例中其弹性式储能装置为一橡胶襄式或波纹桶式弹性储能件。其快装座为一贯通凹槽式快装座，钻头本体通过其牙掌对应于贯通凹槽插入式、并经相应的螺栓等与贯通凹槽式快装座固定连接。本例其余结构等可与上述任一实施例类同。