一種金剛石巖心鑽頭的製作方法
2023-05-09 13:30:21
專利名稱:一種金剛石巖心鑽頭的製作方法
本實用新型潑及一種地質鑽探用金剛石巖心鑽頭，特別適用於煤系軟硬互層巖石繩索取心鑽探。
已有同心園尖齒鑽頭，用於鑽進軟硬互層巖石有一定效果。但由於尖齒的金屬成份與胎體成份相同，且尖齒呈同心圓排列，對巖石的壓碎作用不明顯，至使尖齒的刃部易磨損，從而減少鑽頭壽命。該型鑽頭缺少付水路結構，不能適應軟地層鑽進時的排粉和冷卻胎體的要求。
本實用新型的任務是利用犁削和擠壓的綜合作用破碎彈塑性高及硬度相差懸殊的巖石，同時儘可能增加孔底破巖自由面，改進鑽頭結構和性能，以在鑽進過程中獲得穩定的高效、長壽命及低的材料消耗。
解決上述任務的方案是鑽頭切削部份採用交錯排列的、堅硬耐磨的三角形切削單元，其所含金屬成份與胎體不同，它與鑽頭胎體和鋼體一次燒結成型，鑽頭的冠部形狀為單階梯形，並在切削單元之間設置有主、付水路，從而增加破巖自由面，提高鑽進軟巖時的排粉和冷卻性能。
圖1為單階梯交錯齒主付水路金剛石巖心鑽頭的正剖視圖。
圖2為該鑽頭的俯視圖。
圖3為另一種形式的交錯齒金剛石巖心鑽頭。
圖4是圖3的俯視圖。
圖1中三角形切削單元(1)(2)採用特殊金屬材料與胎體金屬成份不同，及不同粒度的金剛石，金屬成份為YZWCCuNiZn＝403030；金剛石粒度比為(80－60目)(46－20目)＝31，而胎體金屬成份為YZWCCuNiZn＝304030，三角形切削單元斷面的頂角為55度，頂端呈半徑為1毫米的圓弧。一組切削單元(1)與另一組切削單元(2)在徑向互相交錯，其距離相差二分之一齒底寬，在軸向兩組切削單元有一高差(h)為0.5－1毫米。整個胎體冠部呈階梯形，兩臺階高度相差(H)為3－5毫米，臺階寬度(b)為胎體總寬度的二分之一。主水路(3)與付水路(4)按等距離在胎體上分布，付水路寬度為主水路的五分之一，主水路寬為8－10毫米。
堅硬耐磨的三角形切削單元(1)(2)，在鑽進軟地層時，以犁削作用為主，切削單元中不同於胎體成份的合金與其所包鑲的金剛石同時參與切削巖石；在鑽進硬地層時，三角形切削單元的根部壓碎巖石，形成粗大顆粒的巖粉不斷磨蝕合金，促使金剛石突露，克取巖石，從而保持高效。
胎體呈單階梯形，鑽進過程中使整個孔底呈單階齒狀，超前臺階掏槽破碎，第二臺階單邊擴槽破碎，即提高效率，又有利於防止孔斜。主付水路結構，可使胎體扇形塊中間部分充分冷卻和迅速排粉，有效地防止胎體中心部分早期拉槽，延長鑽頭壽命。
交錯齒排列，使鑽頭迴轉時一組切削單元(1)克取孔底巖石呈高低不平的齒狀，另一組切削單元(2)相繼克取凸起的尖齒形巖石，在孔底形成多個微小凹凸體，即形成多個自由面，產生粗大巖屑，有利於提高鑽探效率。
圖3是交錯齒金剛石巖心鑽頭的另一種型式，與圖1不同之處一組是三角形切削單元(1)，另一組是矩形切削具(2)，其后角為15－20度，前角為負10度，三角形切削單元刃角為55－75度，矩形切削刃與三角形切削單元軸向高度相差(h)為1毫米，矩形切削刃的寬度為14.75毫米，該型鑽頭不設置付水路。其兩組切削單元組成複合式鑽頭，既有三角形切削單元的犁削作用，又有矩形切削單元的刮削作用，適用於彈塑性較高的軟硬互層。
本實用新型經在煤系地層試用，在軟硬互層明顯的地層中鑽進，鑽進時效比同心圓尖齒鑽頭和常規鑽頭提高百分之四十至五十，每克拉金剛石進尺數提高百分之十五。
權利要求
1.一種金剛石巖心鑽頭，由金剛石切削單元、胎體和鋼體組成，其特徵在於金剛石切削單元含有不同粒度的金剛石，其金屬成份與胎體不同，整個胎體冠部呈單階梯形，且金剛石切削單元與胎體和鋼體一次燒結而成。
2.按權利要求
1所述的金剛石巖心鑽頭，其特徵在於金剛石切削單元含不同粒度的金剛石，其配比為(80－60目)(46－20目)＝31；所含金屬成份與胎體不同，配比為YZWCCuNiZn＝403030，胎體金屬成份為YZWCCuNiZn＝304030。
3.按權利要求
1和2所述的金剛石巖心鑽頭，其特徵在於金剛石切削單元斷面呈三角形，刃角為55度，切削單元之間設有主、付水路，付水路寬度為主水路寬度的五分之一，呈等距離分布，主水路寬度為8至10毫米。
4.按權利要求
3所述的金剛石巖心鑽頭，其特徵在於金剛石切削單元互相交錯排列，徑向方向呈相對應交錯，軸向相鄰切削單元有一高差為0.5－1毫米，整個胎體冠部呈單階梯形，兩個階梯面之間高差為3－5毫米，寬度各為胎體總寬度的二分之一。
5.按權利要求
1和2所述的金剛石巖心鑽頭，其特徵在於金剛石切削單元一組呈三角形，刃角為55－75度，一組矩形，矩形切削單元后角為15－20度，前角為負10度，唇面軸向高差為1毫米。
專利摘要
一種金剛石巖心鑽頭，特別適用於煤系軟硬互層巖石繩索取心鑽探。該鑽頭切削單元交錯排列，含有不同粒度的金剛石，其金屬成分與胎體不同，但一次燒結而成，整個鑽頭冠部呈單階梯狀，並在三角形切削單元鑽頭中設有主副水路。在煤系地層中鑽進，時效比同心圓尖齒鑽頭和常規鑽頭提高百分之四十至五十。每克拉金剛石進尺數提高百分之十五。
文檔編號E21B10/46GK86202204SQ86202204
公開日1987年3月4日 申請日期1986年4月21日
發明者趙爾信, 徐省盤, 趙加樹 申請人:地質礦產部探礦工程研究所導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan