CN114320168B - 超硬地层旋转导向专用钻头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及深度钻探技术领域，尤其涉及超硬地层旋转导向专用钻头，其包括连接体、工作主体和切削组件，工作主体与连接体的上端固定连接，切削组件与工作主体固定连接；切削组件包括切削块组和切削齿组，切削块组固定连接在工作主体外圆上，切削块组上设置有切削齿组。连接体内由上至下依次设置有导热腔、干冰功能室、导流口组以及散热孔组，导流口组内相对间隔设置有一号导流口以及二号导流口，散热孔组内相对间隔设置有一号散热网孔以及二号散热网孔。本发明解决现有技术中钻头高速使用过程中散热不及时以及面对超硬地层时钻削效果不好的问题。

Description

超硬地层旋转导向专用钻头

技术领域

本发明涉及深度钻探技术领域，具体涉及超硬地层旋转导向专用钻头。

背景技术

钻头是一种钻削工具，平常主要应用于坚硬块状、土地等进行的破拆作业，有时也会应用到实现延时精密模具的加工制造，现有技术中的钻头普遍适用环境较为单一，切削对象普遍为中等硬度，且钻头的高速旋转时产生的热量只能通过外加喷射冷却液进行，不能够实现高效快速冷却。

现已公开的专利的公开号为“CN101310090”、名称为《具有套管部件钻出能力的钻地钻头、用于所述钻地钻头的切削元件以及所述钻地钻头的使用方法》的中国发明专利，具体公开了钻头包括具有表面的钻头体，在所述表面上布置有两种不同类型的切削元件，但是未对切削超硬地层以及钻削过程的高温进行改进。

发明内容

本发明的目的在于提供超硬地层旋转导向专用钻头，解决现有技术中钻头高速使用过程中散热不及时以及面对超硬地层时钻削效果不好的问题。

本发明的目的通过以下述技术方案来实现，包括连接体、工作主体和切削组件，所述工作主体与所述连接体的上端固定连接，所述切削组件与所述工作主体固定连接；所述切削组件包括切削块组和切削齿组，所述切削块组固定连接在所述工作主体外圆上，所述切削块组上设置有所述切削齿组；所述连接体内由上至下依次设置有导热腔、干冰功能室、导流口组以及散热孔组，所述导流口组内相对间隔设置有一号导流口以及二号导流口，所述散热孔组内相对间隔设置有一号散热网孔以及二号散热网孔。

需要说明的是，通过设置的导热腔、干冰功能室、导流口组以及散热孔组，实现对钻头的自散热。

所述切削块组包括第一组和第二组，所述第一组内具有四个第一切削块，所述第二组内具有三个第二切削块，四个所述第一切削块间隔设置在所述工作主体外圆上，三个所述第二切削块分别位于相邻两个所述第一切削块之间；所述第一切削块和所述第二切削块均为条块状，且所述第一切削块和所述第二切削块的延伸方向均与所述工作主体的延伸方向相同；所述干冰功能室内设置有两条储液袋，两条所述储液袋呈螺旋状设置，且两条所述储液袋的两端分别与所述干冰功能室内壁的顶部和底部连接。

需要说明的是，通过储液袋实现多重散热。

所述一号导流口设置在所述一号散热网孔上方，所述二号导流口设置在所述二号散热网孔上方，所述散热孔组下方固定连接有用于连接紧固钻头的过渡块；所述一号导流口和所述二号导流口均设置有防漏网，所述防漏网的厚度为所述一号散热网孔厚度的十分之一。

需要说明的是，通过防漏网防止干冰块掉出。

所述切削齿组内设置有两排切削齿，每个所述第一切削块和每个所述第二切削块上均设置有两排所述切削齿；所述储液袋由弹性材料制作而成，且厚度为100nm。

需要说明的是，使用弹性材料制作储液袋，保证其不会破裂。

三个所述第一切削块远离所述连接体的一端均固定连接有两个加强齿；所述储液袋内盛装有冷却液体。

需要说明的是，通过在储液带内防止冷却液体实现循环降温。

所述工作主体远离所述连接体的一端具有倒圆角；所述第一切削块远离所述连接体一端的宽度均小于所述第一切削块靠近所述连接体一端的宽度；所述第二切削块远离所述连接体一端的宽度均小于所述第二切削块靠近所述连接体一端的宽度；所述防漏网的开孔率为95％，且所述防漏网的厚度为90nm；所述一号散热网孔和所述二号散热网孔的开孔率为83％。

需要说明的是，通过在防漏网上开孔保证气体的流动通畅。

所述工作主体远离所述连接体的一端端面上设置有若干喷嘴，所述喷嘴包括第一喷嘴和第二喷嘴，所述第一喷嘴的直径大于所述第二喷嘴的直径。所述第一喷嘴位于所述第二切削块的前端。

需要说明的是，设置不同直径的喷嘴实现不同工作场景的应用。

所述第一切削块和所述第二切削块上均设置有凸块，所述凸块位于所述工作主体外圆靠近所述连接体的一端，所述凸块的宽度与所述第一切削块的宽度相等，所述凸块的厚度大于所述第一切削块的厚度。所述凸块上设置有所述切削齿。

需要说明的是，通过凸块连接切削齿，增强切削齿的强度。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1冠部直线段超强侧向切削能力设计，比普通钻头更适应旋转导向对侧向切削能力的要求，同时热量的排热结构，可以辅助钻头热量降低；

2.双排齿设计，对于研磨性强的地层，提高钻头寿命一倍以上；

3.大小喷嘴组合设计，有效防止泥包，让岩屑快速高效冲离井底；

4.双倒划眼设计，有利于起下钻万一遇阻具有极强的倒划功能。

附图说明

图1是本发明的连接体示意图；

图2是本发明的钻头示意图之一；

图3是本发明的钻头示意图之二；

图4是本发明的钻头示意图之三。

图例说明：1-连接体；2-工作主体；3-第一喷嘴；4-第二喷嘴；5-第一切削块；6-第二切削块；7-凸块；8-切削齿；9-加强齿；11-导热腔；12-干冰功能室；13-一号导流口；14-一号散热网孔；15-过渡块；16-二号散热网孔；17-二号导流口；18-储液袋。

具体实施方式

请一并参考说明附图1-附图4，本实施例提供了超硬地层旋转导向专用钻头，该超硬地层旋转导向专用钻头主要用于解决现有技术中钻头高速使用过程中散热不及时以及面对超硬地层时钻削效果不好的问题，该超硬地层旋转导向专用钻头已经处于实际使用阶段。

本申请通过以下实施例进行，超硬地层旋转导向专用钻头，包括连接体1、工作主体2和切削组件，工作主体2与连接体1的上端固定连接，切削组件与工作主体2固定连接；切削组件包括切削块组和切削齿8组，切削块组固定连接在工作主体2外圆上，切削块组上设置有切削齿8组；

连接体1内由上至下依次设置有导热腔11、干冰功能室12、导流口组以及散热孔组，导流口组内相对间隔设置有一号导流口13以及二号导流口17，散热孔组内相对间隔设置有一号散热网孔14以及二号散热网孔16。

需要说明的是，通过设置的连接体1、工作主体2和切削组件实现对钻进与切削，再通过设置的导热腔11、干冰功能室12、导流口组以及散热孔组实现对整个钻头的自散热，具体的，通过干冰功能室12实现干冰的放置，在整个钻头工作的过程中其自身会产生大量的热量，而干冰在这时会由于升华吸热，从而使整个砖头的温度逐渐降低，并且干冰在升华之后变成气体，这些气体在钻头不断进行旋转的过程中从一号散热网孔14和二号散热网孔16被排出，且不会对整个钻头的工作造成影响，另一方面，由于干冰功能室12中的气体减小，则在气压的作用下，钻头外部的气体则会进去到干冰功能室12中，且在钻头不断旋转工作的过程中干冰功能室12内的气体也在不断的流动，进而实现多重降温的效果。

切削块组包括第一组和第二组，第一组内具有四个第一切削块5，第二组内具有三个第二切削块6，四个第一切削块5间隔设置在工作主体2外圆上，三个第二切削块6分别位于相邻两个第一切削块5之间；第一切削块5和第二切削块6均为条块状，且第一切削块5和第二切削块6的延伸方向均与工作主体2的延伸方向相同；

干冰功能室12内设置有两条储液袋18，两条储液袋18呈螺旋状设置，且两条储液袋18的两端分别与干冰功能室12内壁的顶部和底部连接。

需要说明的是，第一切削块5和第二切削块6间隔排布，且呈冠状结构，提高切削效果。另一方面，设置储液袋18，通过储液袋18实现对钻头产生热量的再次吸收，保证散热的有效性。

一号导流口13设置在一号散热网孔14上方，二号导流口17设置在二号散热网孔16上方，散热孔组下方固定连接有用于连接紧固钻头的过渡块15；一号导流口13和二号导流口17均设置有防漏网，防漏网的厚度为一号散热网孔14厚度的十分之一。需要说明的是，通过设置的一号散热网孔14和二号散热网孔16实现对干冰的阻挡，保证干冰不会散落且不会被浪费。设置的防漏网则从一号导流口13和二号导流口17处阻止干冰在钻头转动过程中掉出，同时防漏网的厚度相对于一号散热网孔14和二号散热网孔16很小，则能够保证气体的有效流出。

切削齿8组内设置有两排切削齿8，每个第一切削块5和每个第二切削块6上均设置有两排切削齿8；储液袋18由弹性材料制作而成，且厚度为100nm。

需要说明的是，通过设置两排切削齿8，能够有效提高钻头的使用寿命。同时，储液袋18通过弹性材料制作而成，则在钻头旋转的过程中，即使储液袋18发生旋转或者左右等方向的变形，也不会破裂导致其内的液体撒出。

三个第一切削块5远离连接体1的一端均固定连接有两个加强齿9；储液袋18内盛装有冷却液体。

需要说明的是，通过在储液袋18内盛装冷却液，根据不同的使用场景实用不同厚度的储液袋18，当钻头转动的速度达到储液袋18能够好在哪个张拉最大限度，则储液袋18产生撕裂，其内盛装的冷却液则从干冰功能室12流出到达切削齿8位置，对切削齿8进行降温。本实施例的另一种实施方式为，储液袋18内盛装的是水，而储液袋18的厚度与材料能够保证钻头达到最大转速时也不会破裂，该实施方式，能够使得储液袋18中的书被无限的循环使用。

工作主体2远离连接体1的一端具有倒圆角；第一切削块5远离连接体1一端的宽度均小于第一切削块5靠近连接体1一端的宽度；第二切削块6远离连接体1一端的宽度均小于第二切削块6靠近连接体1一端的宽度；防漏网的开孔率为95％，且防漏网的厚度为90nm；一号散热网孔14和二号散热网孔16的开孔率为83％。

需要说明的是，防漏网的厚度设置为90nm能够有效提高散热，同时开孔率为95％能够有效保证其气体的流通性；一号散热网孔14和二号散热网孔16的开孔率为83％，能够保证其对干冰的阻挡同时还能进行气体的流动。

工作主体2远离连接体1的一端端面上设置有若干喷嘴，喷嘴包括第一喷嘴3和第二喷嘴4，第一喷嘴3的直径大于第二喷嘴4的直径。

需要说明的是，通过设置直径不同的喷嘴，实现不同工作场景的液体喷出，有效防止泥包，能够让岩屑快速且高效的冲离井底。

第一喷嘴3位于第二切削块6的前端。需要说明的是，通过将直径较大的第一喷嘴3设置在最前方，实现对主要场景的快速喷洒。第一切削块5和第二切削块6上均设置有凸块7，凸块7位于工作主体2外圆靠近连接体1的一端，凸块7的宽度与第一切削块5的宽度相等，凸块7的厚度大于第一切削块5的厚度；凸块7上设置有切削齿8。

需要说明的是，通过凸块7实现对切削块的连接，同时还能够增强切削齿8的连接。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.超硬地层旋转导向专用钻头，其特征在于，包括：连接体（1）、工作主体(2)和切削组件，所述工作主体(2)与所述连接体（1）的上端固定连接，所述切削组件与所述工作主体(2)固定连接；所述切削组件包括切削块组和切削齿(8)组，所述切削块组固定连接在所述工作主体(2)外圆上，所述切削块组上设置有所述切削齿(8)组；

所述连接体（1）内由上至下依次设置有导热腔（11）、干冰功能室（12）、导流口组以及散热孔组，所述导流口组内相对间隔设置有一号导流口（13）以及二号导流口（17），所述散热孔组内相对间隔设置有一号散热网孔（14）以及二号散热网孔（16）；

所述干冰功能室（12）内设置有两条储液袋(18)，两条所述储液袋(18)呈螺旋状设置，且两条所述储液袋(18)的两端分别与所述干冰功能室（12）内壁的顶部和底部连接；所述一号导流口（13）设置在所述一号散热网孔（14）上方，所述二号导流口（17）设置在所述二号散热网孔（16）上方，所述散热孔组下方固定连接有用于连接紧固钻头的过渡块（15）；

所述一号导流口(13)和所述二号导流口（17）均设置有防漏网，所述防漏网的厚度为所述一号散热网孔(14)厚度的十分之一；所述储液袋(18)内盛装有冷却液体；

所述防漏网的开孔率为95%，且所述防漏网的厚度为90nm；

所述一号散热网孔（14）和所述二号散热网孔（16）的开孔率为83%；

通过在储液袋（18）内盛装冷却液，根据不同的使用场景使用不同厚度的储液袋（18），当钻头转动的速度达到储液袋（18）能够达到其张拉最大限度时，则储液袋（18）产生撕裂，其内盛装的冷却液则从干冰功能室（12）流出到达切削齿（8）位置，对切削齿（8）进行降温。

2.根据权利要求1所述的超硬地层旋转导向专用钻头，其特征在于，所述切削块组包括第一组和第二组，所述第一组内具有四个第一切削块(5)，所述第二组内具有三个第二切削块(6)，四个所述第一切削块(5)间隔设置在所述工作主体(2)外圆上，三个所述第二切削块(6)分别位于相邻两个所述第一切削块(5)之间；所述第一切削块(5)和所述第二切削块(6)均为条块状，且所述第一切削块(5)和所述第二切削块(6)的延伸方向均与所述工作主体(2)的延伸方向相同。

3.根据权利要求2所述的超硬地层旋转导向专用钻头，其特征在于，所述切削齿(8)组内设置有两排切削齿(8)，每个所述第一切削块(5)和每个所述第二切削块(6)上均设置有两排所述切削齿(8) ；所述储液袋(18)由弹性材料制作而成，且厚度为100nm。

4.根据权利要求2所述的超硬地层旋转导向专用钻头，其特征在于，三个所述第一切削块(5)远离所述连接体（1）的一端均固定连接有两个加强齿(9)。

5.根据权利要求2所述的超硬地层旋转导向专用钻头，其特征在于，所述工作主体(2)远离所述连接体（1）的一端具有倒圆角；所述第一切削块(5)远离所述连接体（1）一端的宽度均小于所述第一切削块(5)靠近所述连接体（1）一端的宽度；所述第二切削块(6)远离所述连接体（1）一端的宽度均小于所述第二切削块(6)靠近所述连接体（1）一端的宽度。

6.根据权利要求5所述的超硬地层旋转导向专用钻头，其特征在于，所述工作主体(2)远离所述连接体（1）的一端端面上设置有若干喷嘴，所述喷嘴包括第一喷嘴(3)和第二喷嘴(4)，所述第一喷嘴(3)的直径大于所述第二喷嘴(4)的直径。

7.根据权利要求6所述的超硬地层旋转导向专用钻头，其特征在于，所述第一喷嘴(3)位于所述第二切削块(6)的前端。

8.根据权利要求5所述的超硬地层旋转导向专用钻头，其特征在于，所述第一切削块(5)和所述第二切削块(6)上均设置有凸块(7)，所述凸块(7)位于所述工作主体(2)外圆靠近所述连接体（1）的一端，所述凸块(7)的宽度与所述第一切削块(5)的宽度相等，所述凸块(7)的厚度大于所述第一切削块(5)的厚度。

9.根据权利要求8所述的超硬地层旋转导向专用钻头，其特征在于，所述凸块(7)上设置有所述切削齿(8)。