[实用新型]一种宽顶加强齿

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于石油、地质钻探镶齿牙轮钻头或具有牙轮结构的钻头或破岩工具用的牙齿。

背景技术

钻头牙齿的结构是影响钻头钻进效率的关键因素之一。在现有技术中，镶齿牙轮钻头及具有牙轮结构的钻头常用的牙齿齿型(或“齿形”)有勺形齿、楔形齿、锥球齿、球形齿等。针对不同的地质条件，应使用不同齿型的牙齿(也可称切削齿)，以提高钻头对地层的适应性。

现有技术中，用于镶齿牙轮钻头或具有牙轮结构的钻头或破岩工具上的牙齿的下部齿柱部分为圆柱形，上部齿冠部分由下部圆柱向牙齿轴线逐渐收缩过渡，多为楔形或锥形，牙齿的齿顶宽度均明显小于下部齿柱部分的直径，以形成较尖锐的冲击头部。在矿山、油田钻头用硬质合金齿的中华人民共和国国家标准(GB/T2527-2008)中，规定的全部齿型中牙齿的两侧斜角均大于等于13°(如两侧斜角最小的楔型齿和勺形齿的斜角均大于等于13°，其他齿型的两侧斜角均明显大于13°)，牙齿的齿顶宽度小。牙轮钻头以冲击压碎方式破碎岩石，即牙齿通过对岩石的冲击、挤压和伴有少量的滑移刮切来破碎岩石，其缺点是能量利用率不高，破岩效率较低，且钻头工作过程中，轴承受到的冲击大，动载系数大。

针对硬地层钻进，本领域技术人员提出了一种大宽度硬质合金横镶牙齿(参考专利：一种盘式镶齿牙轮钻头，专利申请号：CN201310063619.2)。该牙齿的齿刃宽度大，齿刃尖锐易于侵入岩石，将其横向镶装到钻头的牙轮上，牙齿将以滚动碾压、劈裂的方式作用于井底岩石，以接近于静压的方式压碾、劈裂破岩，牙齿受的动载小，特别适合于硬脆性岩层的钻进。但其强度较低，工作时易出现断齿、碎齿现象。

发明内容

本实用新型的目的是为了有效提高现有较宽牙齿的强度，提供一种宽顶加强齿，这种牙齿具有齿刃宽度大强度高等优点。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种宽顶加强齿，包括齿柱和齿冠，其特征在于：所述齿冠呈扁楔形，齿冠在齿宽方向的两侧的斜角α₁和α₂的范围是0°≤α₁≤10°，0°≤α₂≤10°，且齿冠在齿厚方向的至少一个侧面设有加强筋。

本专利宽顶加强齿的主要参数有宽顶加强齿的齿高H、齿冠高度h、齿柱高度h’、加强筋顶端距齿顶的高度h₁、宽顶加强齿在齿厚方向的齿顶轮廓线的过渡半径R及齿冠在齿宽方向的两侧的斜角α₁和α₂(参考图1、图2所示)。

宽顶加强齿的齿高H是指宽顶加强齿的总高度，齿冠高度h是指宽顶加强齿冠部的高度，齿柱高度h’是指宽顶加强齿齿柱的高度，其中H＝h’+h。宽顶加强齿的齿宽是指宽顶加强齿的齿顶区域在垂直于宽顶加强齿轴线的平面内的最大横向尺寸，宽顶加强齿的齿厚是指宽顶加强齿齿顶区域在垂直于宽顶加强齿宽度方向上的最大横向尺寸。宽顶加强齿在齿厚方向的齿顶轮廓线的过渡半径R及齿冠在齿宽方向的两侧的斜角α₁和α₂是表征宽顶加强齿横向尺寸的两个重要参数。宽顶加强齿的齿顶轮廓线的过渡半径R越小，宽顶加强齿的厚度越小；宽顶加强齿两侧的斜角α₁和α₂越小，宽顶加强齿的宽度越大。宽顶加强齿宽度越大且厚度越小，宽顶加强齿越锋利，越容易吃入岩石，但也越容易发生强度失效。

冠顶位置线是指过宽顶加强齿在齿厚方向的齿顶轮廓线的中心点且沿齿高方向的线。齿柱的横截面的中心线是指过齿柱的横截面的几何中心且沿齿高方向的线。对于轴对称或旋转对称结构的齿柱，齿柱的横截面的中心线即是齿柱的中心轴线。