[实用新型]一种新型屋脊齿

说明书

本实用新型公开了一种新型屋脊齿，涉及石油天然气、矿山工程等钻探设备技术领域的聚晶金刚石切削元件，包括聚晶金刚石层和与之复合的基体，所述聚晶金刚石层的脊面两边设置有凸台。本实用新型通过改变聚晶金刚石层工作面结构，从而改变与岩石的接触宽度，提高聚晶金刚石层的耐磨性且增强复合片破碎岩石的工作面积，进而增加钻头寿命并提高破岩效率。

技术领域

本实用新型涉及石油天然气、矿山工程等钻探设备技术领域，是一种聚晶金刚石切削元件。

背景技术

聚晶金刚石复合片是油气钻探中破岩工具的切削元件，主要用于聚晶金刚石钻头（即PDC钻头），简称为复合片或PDC齿或切削齿。切削齿通常为圆柱体，由基底和聚晶金刚石层复合而成。聚晶金刚石层具有超强的硬度和耐磨性。因此，聚晶金刚石层的磨损速度低于基底的磨损速度，从而具有自锐性。聚晶金刚石复合片因其优越的破岩性能，作为切削齿在破岩工具行业得到大面积应用。

PDC钻头上所用的一般为圆形平面切削齿。聚晶金刚石层的外端面是主要的切削工作表面，称为切削工作面或者工作面。工作中，切削齿外缘先压入岩石，工作面再以剪切原理破岩。切削齿的齿刃轮廓指切削齿的工作面和侧面的交线，是影响切削齿吃入岩石的重要因素。对圆形平面齿而言，切削齿轮廓线的曲率越大，吃入地层的能力就越强，即切削齿的侵入能力随着圆形平面齿的直径减小而增大。但是直径减小直接导致切削齿的耐磨能力大幅降低，影响钻头寿命。

目前，已有各种异型齿来克服圆形平面齿的不足，其中屋脊齿性能较突出。屋脊齿的工作面为互成一定角度的两个面，与圆形平面齿相比，同直径的屋脊齿更易吃入地层，破岩时棱脊产生犁削作用，破岩效率更高。齿刃轮廓也大于圆形平面齿，耐磨性更高。但由于脊面的角度关系，外侧的厚度大幅降低，耐磨性反而减小，影响切削齿的寿命；如果脊面的角度过小，导致齿尖过于单薄，还会降低齿尖的强度，容易造成齿尖折断、崩齿等非正常失效。若是增大两个脊面的角度，能够改善外侧厚度不足的缺点，提高耐磨性，但是吃入岩石的能力降低。

从侵入能力来说，要求屋脊齿的齿顶角尽量小，保持齿尖的锐利程度。从耐磨性和切削齿寿命来说，要求屋脊齿的齿顶角尽量大，保持足够长的接触长度。本实用新型提出的一种新型屋脊齿，可以达到在满足切削齿侵入能力要求的同时，使切削齿的接触长度满足耐磨性寿命的要求。

发明内容

本实用新型的主要目的是在于提供一种新型结构的屋脊齿，以达到保证切削齿侵入地层的能力并提高耐磨性寿命的目的。

本实用新型的上述目的可采用下列技术方案来实现：

一种新型屋脊齿，包括聚晶金刚石层和与之复合的基体，所述聚晶金刚石层的两个脊面外侧设置有凸台。

作为选择，所述聚晶金刚石层脊面为相交的两个平面，两平面交于脊顶，脊面与凸台台面通过过渡圆过渡，过渡处为直接相交，过渡圆半径r 为0.1mm≤r≤4mm。

作为选择，所述的凸台设置在脊面外侧，凸台台面为平面。

作为选择，所述的凸台设置在脊面外侧，凸台台面为曲面。

作为选择，所述脊顶冠型为外凸圆弧或多段曲线。

作为选择，所述脊顶冠型为内凹圆弧或多段曲线。

作为选择，所述脊顶冠型为平直直线。

作为选择，所述脊面之间的角度（即齿顶角）90°≤β≤170°。

作为选择，所述凸台最小高度h占聚晶金刚石层厚度H的1/4到3/4。

作为进一步选择，所述凸台台面与基体底平面的平行面可以呈一定角度α，范围在-4°到4°之间。