[实用新型]一种三牙轮钻头

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种三牙轮钻头，具体涉及一种具有爪尖和密封保护功能的三牙轮钻头。

背景技术

目前的三牙轮钻头通常只敷焊耐磨合金或镶嵌硬质合金齿来保护爪尖，并通过轮爪间隙密封来保护轴承密封，其特点是爪尖覆盖牙轮底面，经常使暴露的爪尖完全与井壁接触，且钻井液与轴承密封之间的通道是平面间隙。

随着钻井技术的不断发展，定向井、大位移井和丛式井广泛出现于钻井作业现场，加上螺杆、涡轮等高速井下动力钻具的应用，导致三牙轮钻头的工作环境更趋复杂，尤其是给三牙轮钻头带来了更大的侧向力，使得爪尖与井壁的摩擦加剧，尤其在井身结构相对复杂的非直井中，导致爪尖磨损剧烈，大量摩擦热传递到邻近的轴承密封，加速密封圈热老化，同时岩屑等深入间隙密封也较快，会加剧对轴承密封的磨损和腐蚀，从而导致轴承密封过早失效，降低钻头的使用寿命。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决上述技术问题而提供一种具有爪尖和密封保护功能的三牙轮钻头，该三牙轮钻头可延缓爪尖的磨损，最大限度地阻滞岩屑等杂质深入轮爪间隙密封，延长轴承密封的寿命，有效提高三牙轮钻头在钻井作业中的使用性能。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种三牙轮钻头，包括牙爪以及牙轮，所述牙轮上配置有破碎岩石用的切削齿，所述牙爪与所述牙轮通过由牙爪的轴颈与所述牙轮通过轴承副配合形成的轮爪装配在一起，所述轴承副空间通过轴承密封与外界隔离；所述牙轮的底面设有圆台形凹台，所述牙爪的爪尖外圆面陷于所述圆台形凹台中并被所述圆台形凹台完全包裹。

所述牙爪的爪尖外圆面、圆台形凹台与所述轴颈的轴根面一起形成一道圆台面间隙密封。

所述牙爪的爪尖的内侧圆弧中心与所述轴颈的轴根中心重合。

所述轴根中心是所述轴根面与所述轴颈的中心线的交点。

所述牙爪的爪尖外圆面是一段以所述牙爪的轴颈的中心线为中心的圆锥面。

本实用新型通过采用圆台形凹台包裹爪尖，减少爪尖与井壁间的接触，从而有效延缓爪尖磨损，也减少爪尖摩擦热和杂质对轴承密封的影响，延长密封寿命，最终提高钻头使用性能。

附图说明

图1所示为本实用新型提供的三牙轮钻头的结构示意图；

图2所示为本实用新型提供的三牙轮钻头的轮爪的剖面示意图；

图3所示为图3的局部放大结构示意图。

图中：1为牙爪，2为牙轮，3为轴颈中心线，4为切削齿，5为牙爪的爪尖，6为轴根中心，7为牙爪的轴颈，8为牙轮底面的圆台形凹台，9为牙轮的背锥，10为牙轮底面，11为牙爪的爪尖的外圆面，12为轴根面，13为轴承密封，14为储油系统，15为连接丝扣，16为喷射系统。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。

参见图1～3所示，一种三牙轮钻头，包括牙爪1、牙轮2，所述牙爪1与牙轮2通过由牙爪的轴颈7与牙轮2通过轴承副配合形成的轮爪装配在一起，并采用轴承密封13将轴承副空间与外界隔离；所述牙爪的爪尖5陷于设在牙轮底面10的圆台形凹台8中，使牙爪的爪尖的外圆面11完全被牙轮底面10的圆台形凹台8包裹。

由于牙爪的爪尖的外圆面11完全被牙轮底面10的圆台形凹台8包裹，从而对牙爪的爪尖形成有效保护，且牙爪的爪尖的面积缩小，其规径也相对减小，从而增大了牙爪的爪尖外侧表面与井壁间的距离。

所述牙爪1上还设有平衡压差和润滑轴承用的储油系统14、连接钻杆用的连接丝扣15以及维持钻井液循环用的喷射系统16。

所述牙爪的爪尖的外圆面11是一段以轴颈中心线3为中心的圆锥面，与牙轮底面10的圆台形凹台8、轴根面12一起构成一道圆台面间隙，使得钻头工作时能形成有效曲路密封，尤其在二止面副磨损的情况下效果更佳。

所述牙爪的爪尖5的内侧圆弧中心(轴根面12与牙爪的爪尖的外圆面11的交线的中心)与轴根中心6重合。

所述轴根中心6是轴根面12与轴颈中心线3的交点。

所述牙轮2的背锥9上配置有破碎岩石用的切削齿4，所述切削齿4为硬质合金齿或表面敷焊耐磨材料的钢齿。

本实用新型工作原理如下：

本实用新型钻头破碎岩石时，圆台形凹台8和牙轮的背锥9主动保护爪尖，减少爪尖与井壁的直接摩擦，且圆台面间隙形成曲路密封，增加岩屑等杂质深入间隙的难度，从而有效延缓爪尖磨损，减少爪尖摩擦热和杂质对轴承密封的影响，延长密封寿命，最终提高钻头使用性能。