[實用新型]高轉(zhuǎn)速耐高壓耐沖擊牙輪鉆頭

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201020198460.7
• 申請日: 2010-05-20
• 公開（公告）號: CN201679448U
• 公開（公告）日: 2010-12-22
• 發(fā)明（設計）人: 薛中學
• 申請（專利權）人: 天津立林鉆頭有限公司
• 主分類號: E21B10/22
• 分類號: E21B10/22
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司 12107
• 代理人: 王蘊華

技術領域

本實用新型涉及一種用于油田鉆井及地質(zhì)勘探的牙輪鉆頭，尤其涉及一種高轉(zhuǎn)速耐高壓耐沖擊牙輪鉆頭。

背景技術

目前在油田鉆井及地質(zhì)勘探領域廣泛使用牙輪鉆頭，如圖1所示，牙輪鉆頭主要由牙輪20和牙掌40兩部分組成，牙輪20通過滑動軸承或滾動軸承結構與牙掌接合。牙掌40設有大軸頸41和小軸頸42，牙輪20對應設有大軸孔21和小軸孔22，牙輪的大軸孔21和小軸孔22分別套裝在牙掌的大軸頸41和小軸頸42上，并通過在靠近大軸頸端部設置的一圈環(huán)軸鎖緊滾珠6將牙輪20鎖定在大軸頸41上，也即鎖定在牙掌40上。鎖緊滾珠6的圓環(huán)滾道60是由大軸頸41外側(cè)的圓環(huán)型半圓截面凹槽形成的軸頸滾珠半滾道和由牙輪大軸孔孔壁上對應設置的圓環(huán)型半圓截面凹槽形成的軸孔滾珠半滾道閉攏形成。牙輪和牙掌間設有橡膠密封圈30，牙輪20上鑲有合金齒10，牙輪鉆頭工作時，牙輪20圍繞牙掌大軸頸及小軸頸旋轉(zhuǎn)運動，使牙輪上的合金齒20輪流破巖進行油田鉆井或地質(zhì)勘探鉆孔。

在采用滑動軸承結構連接時，牙掌軸頸和牙輪軸孔直接接觸，接觸面積大，能承受很大的鉆井壓力，但在高轉(zhuǎn)速下牙掌軸頸和牙輪軸孔滑動摩擦加劇，產(chǎn)生高溫，使牙輪軸孔磨損變大，很快失效，因此滑動軸承不適合高轉(zhuǎn)速鉆井。圖1是現(xiàn)有采用滾動軸承結構及鎖緊滾珠結構的牙輪鉆頭的局部結構示意圖。如圖所示，在牙輪大軸孔21內(nèi)壁環(huán)周設有環(huán)形滾道90，牙掌的大軸頸41為圓滑的圓柱面，沒有環(huán)形滾道，所以滾道內(nèi)的一圈圓柱形滾柱50只是變滑動摩擦為滾動摩擦，解決了滑動摩擦的滑動磨損問題，適合高轉(zhuǎn)速，但沒有鎖緊功能，采用這種滾動軸承結構帶來的技術缺陷是：(1)由于在大軸頸41端部設有鎖緊滾珠6，因此占用了一定空間，使圓柱形滾柱50的長度受到限制，現(xiàn)有圓柱形滾柱的長度一般小于20mm；(2)圓柱形滾柱50減小了牙掌大軸頸41和牙輪大軸孔21的接觸面積；(3)圓柱形滾柱50的兩端面為平面，端面的銳棱邊沿容易產(chǎn)生應力集中；因此使現(xiàn)有采用滾動軸承連接方式的牙輪鉆頭的結構耐高壓，耐沖擊性能差，不適用于高壓深井鉆井作業(yè)。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的主要目的在于針對上述問題，對現(xiàn)有滾動軸承結構的牙輪鉆頭進行改進，提供一種高轉(zhuǎn)速耐高壓耐沖擊牙輪鉆頭。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種高轉(zhuǎn)速耐高壓耐沖擊牙輪鉆頭，包括牙輪、牙掌，牙掌設有大軸頸和小軸頸，牙輪對應設有大軸孔和小軸孔，牙輪的大軸孔和小軸孔分別套裝在牙掌的大軸頸和小軸頸上，并通過嵌裝于滾道中的滾柱與牙掌滾動摩擦連接，其特征在于在所述大軸頸外表面環(huán)周設有由寬度延伸至靠近大軸頸端部的軸頸圓環(huán)形凹槽形成的軸頸半滾道，在大軸孔孔壁上與軸頸半滾道對應設有由軸孔圓環(huán)形凹槽形成的軸孔半滾道，所述滾道由軸頸半滾道和軸孔半滾道閉合形成，所述滾柱為嵌裝于該滾道內(nèi)的加長型滾柱。

所述滾柱的兩端面為曲面，所述牙輪和牙掌上的圓環(huán)形凹槽的側(cè)壁為與所述曲面對應的曲面?zhèn)缺凇?/p>

所述滾柱設有貫穿柱體的空腔。

所述滾柱柱面母線是外凸對數(shù)曲線或弧線。

所述加長型滾柱的長度比現(xiàn)有滾柱延長10～15mm。

所述滾柱的材料為抗沖擊軸承鋼55SiMoVA。

本實用新型的有益效果是：本實用新型提供出一種高轉(zhuǎn)速耐高壓耐沖擊牙輪鉆頭，具體體現(xiàn)在：加長的滾柱同時具有承受鉆頭動載荷的滾動摩擦、鎖緊牙輪、改善潤滑條件等多種功能，滾柱受力面積加大，接觸點的壓強減小，使牙輪鉆頭能夠承受更大的載荷，且避免牙輪本體上薄弱部位的出現(xiàn)，結構更加強固；空腔滾柱增加了滾柱柔性，改善了系統(tǒng)潤滑，使鉆頭能適應震動沖擊，增大潤滑脂存儲空間，有利于軸承系統(tǒng)潤滑；滾柱端面為曲面，消除了滾柱兩端由于銳棱帶來的應力集中問題，同時改善了摩擦部位間的潤滑條件，也方便了滾柱的安裝；滾柱面母線采用外凸對數(shù)曲線或弧線，使偏載、過載現(xiàn)象大大減小，增加了滾柱承載能力，延長了軸承壽命；尤其，滾柱材料采用抗沖擊軸承鋼55SiMoVA，使其抗沖擊韌性顯著提高，本實用新型的載荷承受力是現(xiàn)有技術的1.6倍以上，適用于高壓深井鉆井作業(yè)。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有采用滾動軸承連接結構及鎖緊滾珠結構的牙輪鉆頭的局部結構示意圖；

圖2是本實用新型的整體剖面結構示意圖；

圖3是本實用新型的牙輪、牙掌連接部分的剖面結構示意圖；

圖4是本實用新型滾柱的剖面結構示意圖。