一種用於牙輪鑽頭的偏球齒的製作方法
2023-12-10 09:18:12
專利名稱：一種用於牙輪鑽頭的偏球齒的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及到一種用於石油、天然氣和地質鑽井的牙輪鑽頭合金切削齒，特別涉及到一種用於牙輪鑽頭外排齒的偏球齒。
背景技術：
在現有技術中，球頭齒是一種比較 常見的齒形，包括齒柱和半圓球面齒冠，齒冠的頂點位於半圓球面的中心與齒柱的中心軸線重合。球頭齒用作牙輪鑽頭的外排齒或主切削齒，主要鑽鑿硬或極硬地層。當球頭齒作用牙輪鑽頭的外排齒時，由於受球頭齒球面齒冠形狀的限制，所形成的保徑接觸面較小，削弱了牙輪鑽頭的保徑能力。為了增大牙輪鑽頭球頭齒的保徑接觸面，採用的方法是儘量將球頭齒向牙輪背錐面靠近，但外排齒孔與背錐面間的最小間距減小，將會降低了外排齒的固齒力，從而影響牙輪鑽頭的使用性能。
發明內容本實用新型所要解決的技術問題在於針對上述現有技術存在的不足而提供一種齒形結構更合理、可增大保徑接觸面的用於牙輪鑽頭的偏球齒。本實用新型為解決上述提出的技術問題所採用的技術方案為包括齒柱和齒冠兩部分，其特徵在於所述的齒冠表面是由兩條上弓正交的空間曲線和底圓形成的空間網格所構成的半球狀光順曲面，且齒冠頂點偏離齒柱中心軸線。按上述方案，所述的兩條上弓正交的空間曲線一條為正向空間曲線，另一條為側向空間曲線，所述的正向空間曲線由兩條不同曲率半徑的圓弧相切連接而成，所述的側向空間曲線由一條圓弧構成，正向空間曲線與側向空間曲線的交點為齒冠頂點。按上述方案，所述的正向空間曲線中曲率半徑較大的圓弧弧線較長。按上述方案，所述的齒冠頂偏離齒柱中心軸線距離為f 10mm。按上述方案，所述的正向空間曲線兩條不同曲率半徑圓弧的曲率半徑分別為Rl=8 12 mm和R2=4 6mm,所述的側向空間曲線的圓弧半徑為R3=6 9mm。按上述方案，所述的偏球齒由硬質合金製成，或由硬質合金與金剛石層複合而成。本實用新型用作牙輪鑽頭外排齒，鑲裝時將齒冠頂點偏向側靠近牙輪背錐面。本實用新型的有益效果在於1、由於齒冠頂點偏向側靠近牙輪背錐面，與普通球齒相比，能形成更大的保徑接觸面，增大了牙輪鑽頭的保徑能力；2、在形成相同保徑接觸面積的前提下，由於齒冠頂點偏向側靠近背錐面，增大了牙輪齒孔與牙輪背錐面的最小距離，提高了外排齒的固齒力；3、外排齒同時承擔切削井底和井壁的功能，牙齒受地層巖石的反作用力的作用點靠近齒冠偏向側，有利於提高外排齒的結構強度，改善外排齒的受力狀況。
圖I為現有球頭齒的主視圖。圖2為本實用新型一個實施例的主視圖。[0014]圖3為圖2的左視圖。圖4為圖2的三維視圖。圖5為圖4中的正向空間曲線圖示。圖6為圖4中的側向空間曲線圖示。圖7為現有球頭齒鑲裝在牙輪鑽頭外排齒孔示意圖。圖8為本實用新型鑲裝在牙輪鑽頭外排齒孔示意圖。圖9為現有球頭齒鑲裝在牙輪鑽頭外排齒孔示意圖。圖10為本實用新型鑲裝在牙輪鑽頭外排齒孔示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖進一步說明本實用新型的實施例。本實用新型的一個實施例如圖2至圖6所示，包括齒柱I和齒冠2兩部分，齒冠的表面是由兩條正交上弓的空間曲線和底圓8形成的空間網格所構成的半球狀光順曲面，且齒冠頂點3偏離齒齒柱中心軸線4。兩條上弓正交的空間曲線一條為正向空間曲線7，另一條為側向空間曲線6，正向空間曲線7由兩條半徑分別為Rl=9. 8mm和R2=4. 9mm的圓弧相切連接而成，齒冠頂點3沿正向空間曲線偏離齒柱中心軸線4的距離H=L 5mm ;側向空間曲線6是一段半徑R3=7. 3mm的圓弧。齒柱的直徑為15mm。當偏球齒9鑲裝在牙輪10上用作外排齒時，由於齒冠偏向側5靠近牙輪背錐面11，採用相同的磨背錐線12，在偏球齒9上磨出的保徑面面積比球頭齒磨出的保徑面面積更大(分別如圖7和圖8所示)，提高了牙輪鑽頭的保徑能力。當偏球齒9鑲裝在牙輪10上用作外排齒時，同樣由於齒冠偏向側5靠近牙輪背錐面11，當磨出相同的保徑面面積時，鑲裝偏球齒的齒孔與背錐面11間最小間距大於鑲裝球頭齒的齒孔與背錐面11間最小間距(分別如圖9和圖10所)。另外，由於牙輪鑽頭外排齒同承擔切削井底和井壁的功能，地層巖石對外排齒反作用力的作用點接近於偏球齒的齒冠偏向側5，有利於改善偏球齒的受力狀況。
權利要求1.一種用於牙輪鑽頭的偏球齒，包括齒柱和齒冠兩部分，其特徵在於所述的齒冠表面是由兩條上弓正交的空間曲線和底圓形成的空間網格所構成的半球狀光順曲面，且齒冠頂點偏離齒柱中心軸線。
2.按權利要求I所述的用於牙輪鑽頭的偏球齒，其特徵在於所述的兩條上弓正交的空間曲線一條為正向空間曲線，另一條為側向空間曲線，所述的正向空間曲線由兩條不同曲率半徑的圓弧相切連接而成，所述的側向空間曲線由一條圓弧構成，正向空間曲線與側向空間曲線的交點為齒冠頂點。
3.按權利要求2所述的用於牙輪鑽頭的偏球齒，其特徵在於所述的正向空間曲線中曲率半徑較大的圓弧弧線較長。
4.按權利要求I或2所述的用於牙輪鑽頭的偏球齒，其特徵在於所述的齒冠頂點偏離齒柱中心軸線距離為f 10mm。
5.按權利要求2所述的用於牙輪鑽頭的偏球齒，其特徵在於所述的正向空間曲線兩條不同曲率半徑圓弧的曲率半徑分別為Rl=8 12 mm和R2=r6mm，所述的側向空間曲線的圓弧半徑為R3=6 9mm。
6.按權利要求I或2所述的用於牙輪鑽頭的偏球齒，其特徵在於所述的偏球齒由硬質合金製成，或由硬質合金與金剛石層複合而成。
專利摘要本實用新型涉及一種用於石油、天然氣和地質鑽井的牙輪鑽頭偏球齒，特別涉及一種用於牙輪鑽頭外排齒的偏球齒。包括齒柱和齒冠兩部分，其特徵在於所述的齒冠表面是由兩條上弓正交的空間曲線和底圓形成的空間網格所構成的半球狀光順曲面，且齒冠頂點偏離齒柱中心軸線。本實用新型的有益效果在於1、由於齒冠偏向側靠近牙輪背錐面，能形成更大的保徑接觸面，增強使牙輪鑽頭保徑能力；2、在相同保徑接觸面積的前提下，能增大齒孔與牙輪背錐面的最小距離，提高外排齒的固齒力；3、外排齒同時承擔切削井底和井壁的功能，牙齒受地層巖石反作用力的作用點靠近齒冠偏向側，有利於改善外排齒的受力狀況。
文檔編號E21B10/16GK202578515SQ201220206000
公開日2012年12月5日 申請日期2012年5月9日 優先權日2012年5月9日
發明者程永, 陳東方, 樊孝兵, 宋滿華 申請人:江漢石油鑽頭股份有限公司