[發明專利]一種全新結構牙輪鉆頭

在審

• 申請號: 201410031377.3
• 申請日: 2014-01-23
• 公開（公告）號: CN104806167A
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: 劉玉海;劉繼巖;倪景文;任延玲;趙志剛;門光環;王立明;王宏光;雷傳彪
• 申請（專利權）人: 山東天工巖土工程設備有限公司
• 主分類號: E21B10/08
• 分類號: E21B10/08;E21B10/22;E21B10/25;E21B10/50
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及石油鉆探行業中牙輪鉆機用牙輪鉆頭，是一種全新結構的可更換式牙輪鉆頭。

背景技術

牙輪鉆頭是石油鉆探行業使用最廣泛的鉆頭，適用于從軟到硬的各種地層。牙輪鉆頭通過牙輪座連接到牙輪滾筒上，工作時牙輪鉆頭先與巖石開挖面接觸，在推力作用下緊壓在巖面上，隨著牙輪滾筒的旋轉，牙輪鉆頭一方面繞牙輪滾筒中心軸公轉，同時繞自身軸線自轉，在推力和轉矩共同作用下，牙輪鉆頭壓入巖石，對巖石產生擠壓、剪切、拉裂等綜合作用，使巖石產生裂紋，隨著牙輪滾筒的繼續旋轉，巖石碎片將脫離母體。牙輪鉆頭工作環境惡劣，往往在地下幾千米甚至上萬米，承受的壓力非常巨大，特別是巖石抗壓強度較高，對牙輪鉆頭的耐磨性、耐壓性及沖擊韌性要求非常高，在破巖過程中，牙輪鉆頭不僅承受很大的徑向破巖力，同時又經受巖石中硬礦物質的劇烈磨損，嚴重的磨損降低了鉆機的破巖速度，必須經常性地更換牙輪鉆頭，使得整機工作效率降低，掘進成本提高。因此研究出一種性能更穩定、使用壽命更長、具備可更換性的牙輪鉆頭迫在眉睫。

發明內容

本發明的目的在于提供一種性能穩定、結構合理、使用壽命更長的石油鉆機機用牙輪鉆頭，以解決在地下施工過程中牙輪鉆頭承載壓力過小、過早磨損、掘進效率低，進而造成牙輪滾筒報廢的缺陷。

本發明是這樣實現的：

一種全新結構牙輪鉆頭，主要由底座（1）、牙輪體（2）、內六角沉頭螺釘（3）、鎖緊端蓋（4）、壓緊蓋（5）、圓錐滾子軸承一（6）、O形密封圈一（7）、浮動油封（8）、圓錐滾子軸承二（9）、O形密封圈二（10）、油塞（11）、絲堵一（12）、絲堵二（13）、內六角圓柱頭螺釘（14）、牙輪座（15）、定位銷（16）組成。其特征為，牙輪鉆頭具備可更換性；內部采用圓錐滾子軸承連接，啟動扭矩可調；首創內外壓力平衡裝置；采用動密封與靜密封雙重密封結構；牙輪體上均布鑲嵌有硬質合金柱，合金柱采用熱鑲方式壓入。該牙輪鉆頭的工作原理是，牙輪鉆頭通過牙輪座連接到牙輪滾筒上，牙輪滾筒在推力作用下旋轉掘進，牙輪滾筒工作時，牙輪鉆頭先與巖石開挖面接觸，在推力作用下緊壓在巖面上，隨著牙輪滾筒的旋轉，牙輪鉆頭一方面繞牙輪滾筒中心軸公轉，同時繞自身軸線自轉，在推力和轉矩共同作用下，牙輪鉆頭壓入巖石，對巖石將產生擠壓、剪切、拉裂等綜合作用，使巖石產生裂紋，隨著牙輪滾筒的繼續旋轉，巖石碎片將脫離母體。

本發明與現有牙輪鉆頭相比，采用圓錐滾子軸承連接，軸向和徑向承載力更強；首創內外壓力平衡裝置，可在地下承受超高的壓強；采用動密封與靜密封相結合的雙重密封方式，密封能力提高了幾倍；牙輪鉆頭采用螺釘連接，具備可更換性，節省了更換時間，提高了更換效率；牙輪體上熱鑲有硬質合金柱，適應巖性范圍更廣，整體性能更加穩定，使用壽命顯著延長。

附圖說明

圖1為本發明結構剖視圖；

圖2為本發明結構主視圖；

附圖中（1）為底座，（2）為牙輪體，（3）為內六角沉頭螺釘，（4）為鎖緊端蓋，（5）為壓緊蓋，（6）為圓錐滾子軸承一，（7）為O形密封圈一，（8）為浮動油封，（9）為圓錐滾子軸承二，（10）為O形密封圈二，（11）為油塞，（12）為絲堵一，（13）為絲堵二，（14）為內六角圓柱頭螺釘，（15）為牙輪座，（16）為定位銷。

具體實施方式

參照附圖，一種全新結構牙輪鉆頭，主要由底座（1）、牙輪體（2）、內六角沉頭螺釘（3）、鎖緊端蓋（4）、壓緊蓋（5）、圓錐滾子軸承一（6）、O形密封圈一（7）、浮動油封（8）、圓錐滾子軸承二（9）、O形密封圈二（10）、油塞（11）、絲堵一（12）、絲堵二（13）、內六角圓柱頭螺釘（14）、牙輪座（15）、定位銷（16）組成。主要特點是牙輪鉆頭用螺釘連接在牙輪座上，拆卸時只講牙輪鉆頭卸下既可，具備可更換性；內部采用圓錐滾子軸承連接，在軸向和徑向上的承載力增強，采用壓緊蓋壓緊軸承內圈，可以在一定范圍內調整扭矩；首創內外壓力平衡裝置，在地底工作時，牙輪體軸腔內充滿潤滑脂，而油塞外端與牙輪鉆頭外部是相通的，外部壓力過大時，油塞向內滑動擠壓潤滑脂，潤滑脂受到壓強增大，即會向外部產生壓力，達到內外壓力平衡；采用動密封與靜密封雙重密封結構，密封性能顯著提高；牙輪體上均布鑲嵌有硬質合金柱，合金柱采用熱鑲方式壓入，相比釬焊方式，合金柱避免加熱產生應力變形，性能更穩定。