[实用新型]可调节露齿高度的金刚石复合片

说明书

本实用新型公开了一种可调节露齿高度的金刚石复合片，包括齿套和齿芯，齿套设有盲孔，一端开口另一端封闭，所述的齿芯由齿体和齿冠构成，套装在齿套盲孔内并露出齿冠，在齿套盲孔底部安设有碟形弹簧，蝶形弹簧与齿芯的底端相配置。本实用新型用作PDC钻头切削齿时齿芯相对于齿套可沿着轴向移动、并可绕齿套轴线转动，当在钻头切削岩石的过程中切削载荷过大时，齿芯会进一步收缩到齿套内，钻头刀翼的露齿高度会降低，切削载荷降低，从而使复合片发生突变性破裂的几率减小，在切削岩石的过程中，由于齿芯绕齿套轴线旋转，齿冠与岩石接触的部位是不断变化的，齿冠的磨损将会减轻，从而进一步提高PDC钻头的钻进速度和进尺，并增强复合片的使用寿命。

技术领域

本实用新型涉及一种用于石油、天然气和地质钻井PDC钻头等工具上的金刚石复合片，具体涉及一种可调节露齿高度的金刚石复合片。

背景技术

聚晶金刚石复合片是钻井工具领域特别是PDC钻头的切削元件，传统复合片一般为圆柱形，是由厚度为2-3mm的金刚石复合层和硬质合金基体通过高温高压压制而成，一般通过钎焊或其它方式，与PDC钻头体形成固定连接。传统复合片与岩石接触并切削岩石时，切削刃长度长，切削阻力大，钻头上的扭矩大，当遇到不均质的岩石时，会引起钻头的钻压和扭矩大幅波动，从而引起钻头及钻柱产生剧烈的轴向振动和扭转振动，进而引起作为PDC钻头切削齿的复合片受到轴向冲击载荷和切向冲击载荷，导致复合片发生破裂。这种破裂并不是同时发生在同一钻头上的所有复合片上，而一般是多发于位于钻头肩部或鼻部的复合片上。由于岩石的不均质性是普遍性的，因此以传统复合片为切削元件的PDC钻头产生破裂也是普遍性的。

针对传统复合片易发生破裂的缺点，专利US9624731公开了一种侧向锁紧的切削齿，这种侧向锁紧的切削齿的旋转切削元件能绕轴线作360°旋转，切削齿的旋转切削元件上与岩石接触的部位是不断变化的，切削齿的同一部位冲击受到冲击载荷的频率大幅降低，切削齿发生破裂的几率有所降低，其耐磨性大幅度增强。切削齿受到冲击载荷而发生破裂的主要因素是冲击载荷的大小，不是冲击载荷的频率。由于这种切削齿的旋转切削元件不能调节露齿高度，当这种切削齿受到冲击载荷时，不能降低所收到的冲击载荷的大小，因而还是易发生破裂，从而很快失去切削功能。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足而提供一种可调节露齿高度的金刚石复合片，它能承受较大的切削冲击载荷，降低复合片突变性破裂的几率。

本实用新型为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：包括齿套和齿芯，齿套设有盲孔，一端开口另一端封闭，所述的齿芯由齿体和齿冠构成，套装在齿套盲孔内并露出齿冠，其特征在于在齿套盲孔底部安设有碟形弹簧，蝶形弹簧与齿芯的底端相配置。

按上述方案，所述的齿套盲孔下部设置直径较大的台阶孔，所述的齿芯下部安设环形卡簧，环形卡簧的外径与盲孔下部的台阶孔相配置，当齿芯和环形卡簧安装到位后蝶形弹簧处于预压缩状态。

按上述方案，所述的齿冠位于齿体的上端，且外径大于齿体外径。

按上述方案，所述的齿套和齿芯的径向截面均为圆形。

按上述方案，所述的齿芯可沿齿套盲孔轴向轴向压缩和回弹，最大压缩量S为1.0～5.0mm。

按上述方案，所述的齿芯外径为10～30mm，所述的齿冠外径大于齿芯外径2～6mm。

按上述方案，所述的齿体和部分齿冠由硬质合金制成，所述的齿冠的顶端有聚晶金刚石制成，构成金刚石复合层，所述的齿套由合金钢制成。