[实用新型]牙轮钻头

说明书

本实用新型提供了一种牙轮钻头，包括钻头体、牙掌、牙轮以及若干齿，其中，牙掌固定安装在钻头体上，其具有倾斜的安置面；牙轮设置为锥台体形，其通过轴承结构可旋转的设置在牙掌的安置面上；若干齿沿着牙轮的等分经线分布在牙轮的外壁上，以形成多组排齿，每一组排齿中均含有两个以上的齿，并且多组排齿所含有的齿的数量不完全相同。本实用新型能够使得牙轮的中心在其径向方向上产生较大的相对位移，具有碾压破岩效率高、牙轮使用寿命长的优点。

技术领域

本实用新型涉及工程机械技术领域，具体涉及一种能够使牙轮中心产生较大径向位移的牙轮钻头。

背景技术

钻头是钻井工程中用以破碎岩石、形成井筒的破岩工具；目前，岩石掘进所采用的牙轮源自对石油三牙轮钻头的布齿改造，即采取“满布齿(不漏岩布齿)”，其结构如图1所示，布齿原则是“布得开”、“压点(作业点)均匀”、“作业唇形不留大的岩脊”。

例如中国专利申请201010158245.9公开了一种牙轮钻头，包括：具有轴颈部分的钻头主体；能够相对于钻头主体旋转的锥形部分；位于锥形部分和轴颈部分之间的支承部分；以及设置在锥形部分和轴颈部分之间以密封支承部分的密封件，其中，锥形部分包括与井的侧壁接触的修整表面，并且金刚石复合材料优选广泛且平滑地设置在该修整表面上。

再例如中国专利申请200410013335.3公开了一种用于石油钻井和地质勘探领域的单牙轮钻头，包括有钻头体和牙轮，钻头体通过其下端偏置的牙掌轴颈与牙轮相连接，牙轮表面由一个主布齿面和至少一个副布齿面构成，所述的主布齿面为圆锥面或圆锥球面，所述的副布齿面为球面或圆锥台面，主、副布齿面上均镶装有牙齿。

上述现有技术中的均采用满布齿结构，主要利用牙轮上的切削齿对岩石的挤压刮切作用破岩，牙轮上的切削齿在井底以网状形式刮切岩石，随着对掘进作业效率的要求提高，满布齿结构已经很难满足使用需求，满布齿的结构方式存在的缺陷主要为：布齿无规律，造成作业过程中，无规律的齿无次序着地，碾压破岩效率低；在作业过程中，经常出现单个齿着地的现象，掘进过程重工不能施加过高的压力，导致掘进效率低，还容易发生断齿现象，牙轮的使用寿命短；多个牙轮同时作业时，无法处于相同的轨迹上，不同的作业轨迹影响施工效率以及牙轮的寿命。

基于此，本申请提出一种新型牙轮钻头，以大大提高掘进的效率。

实用新型内容

针对现有技术的缺陷，本实用新型提供了一种牙轮钻头，能够使得牙轮的中心在其径向方向上产生较大的相对位移，具有碾压破岩效率高、牙轮使用寿命长的优点。

本实用新型的具体技术方案为：

牙轮钻头，包括钻头体、牙掌、牙轮以及若干齿，其中，牙掌固定安装在钻头体上，其具有倾斜的安置面；牙轮设置为锥台体形，其通过轴承结构可旋转的设置在牙掌的安置面上；若干齿沿着牙轮的等分经线分布在牙轮的外壁上，以形成多组排齿，每一组排齿中均含有两个以上的齿，并且多组排齿所含有的齿的数量不完全相同。

本实用新型作为满布齿的改进型设计，在上述技术方案中，多组排齿布置在牙轮外壁的等分经线上，在牙轮滚动作业过程中，能够实现多组排齿之间次序的、规律的着地，优选的，每一组排齿内所含有的齿同时着地，以加强牙轮的承压能力，有利于提高掘进的加压力。

进一步的，本实用新型的牙轮上齿接触岩石与岩石互作用破岩时，在任何时刻至少存在两个以上的齿与岩石接触并产生作用力，避免了传统的满布齿牙轮在使用开始及使用过程中，存在单个齿着地而被施加较高的钻进加压力，出现的牙轮瞬间断齿、影响后续掘进的现象。

再进一步的，在本实用新型中的多组排齿次序着地过程中，牙轮的中心沿其径向方向产生位移，并且产生的沿切向分量方向的切削作用力用作刮切破岩，其产生的沿径向分量方向的冲击作用力用作对着地表明进行冲击破岩，经过冲击破岩后一方面可以提升刮切破岩的效率，另一方面可以降低齿的损坏，做到在提升破岩效率的同时，延长牙轮钻头的使用寿命。