CN114856453A - 一种带有快速拆装式喷嘴的pdc钻头 - Google Patents

Abstract

本发明属于钻井技术领域，具体涉及一种带有快速拆装式喷嘴的PDC钻头，包括：钻头本体，所述钻头本体内部开设有水道，所述水道的一端贯通至所述钻头本体的表面，以形成出水口；喷嘴，所述喷嘴安装于所述出水口；水道内壁上开设有第一限位槽和第二限位槽，所述第一限位槽沿所述水道的轴向设置，所述第二限位槽沿所述水道的周向设置，所述第一限位槽与所述第二限位槽连通；所述喷嘴的外壁上设有与所述第一限位槽配合的第一限位块，以及与所述第二限位槽配合的第二限位块，所述第一限位块沿所述喷嘴的轴向活动设置。本发明的快速拆装式喷嘴与钻头本体之间无需螺纹连接，能够避免喷嘴与钻头本体之间发生粘连，避免螺纹失效，便于喷嘴的安装和拆卸。

Description

一种带有快速拆装式喷嘴的PDC钻头

技术领域

本发明属于钻井技术领域，具体涉及一种带有快速拆装式喷嘴的PDC钻头。

背景技术

现有技术中PDC钻头的喷嘴一般直接通过螺纹连接方式安装在出水口，由于喷嘴存在不可避免的侵蚀和磨损，因此需要定期对喷头进行更换，但是由于现有技术将螺纹孔直接开设在了钻头本体上，而钻头长时间处于高压、污浊环境中，喷嘴与钻头本体之间容易出现粘连，导致螺纹失效，不利于废旧喷嘴的拆除，严重时甚至会导致整个钻头报废；另外，在喷嘴安装过程中，需要对钻头进行有效固定，装配过程繁琐。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种便于喷嘴安装和拆卸的带有快速拆装式喷嘴的PDC钻头。

为实现上述目的及其它相关目的，本发明提供了一种带有快速拆装式喷嘴的PDC钻头，包括：

钻头本体，所述钻头本体内部开设有水道，所述水道的一端贯通至所述钻头本体的表面，以形成出水口；

喷嘴，所述喷嘴安装于所述出水口；

所述水道内壁上开设有第一限位槽和第二限位槽，所述第一限位槽沿所述水道的轴向设置，所述第二限位槽沿所述水道的周向设置，所述第一限位槽与所述第二限位槽连通；

所述喷嘴的外壁上设有与所述第一限位槽配合的第一限位块，以及与所述第二限位槽配合的第二限位块，所述第一限位块沿所述喷嘴的轴向活动设置于工位一和工位二之间；在所述第二限位块已经通过所述第一限位槽插置于所述第二限位槽内的情况下，当所述第一限位块处于所述工位一时，所述第一限位块位于所述第一限位槽外端，且当所述第一限位块处于所述工位二时，所述第一限位块位于所述第一限位槽内。

在本发明的一可选实施例中，所述第一限位块与所述第二限位块之间设有联动机构，所述联动机构被装配为当已经处于所述第二限位槽内的所述第二限位块沿所述第二限位槽转动预设角度时，能够使所述第一限位块自所述工位一切换至所述工位二，并使所述第一限位块保持在所述工位二。

在本发明的一可选实施例中，所述联动机构包括滑套和压簧，所述滑套与所述喷嘴轴线活动、周向固定连接，所述第一限位块固定于所述滑套上，所述压簧被装配为其弹力能够驱使所述滑套向靠近所述第二限位块的方向运动；所述喷嘴的外壁上形成一弹性拨杆，所述第二限位块形成于所述弹性拨杆上，当所述第一限位块处于所述工位一时，所述弹性拨杆的端部与所述滑套的端部抵接，以使所述第一限位块保持在所述工位一；所述滑套的端面上设有缺口部，所述第二限位槽远离所述第一限位槽的一端设有坡口，当位于所述第二限位槽内的所述第二限位块自所述第一限位槽转动所述预设角度时，所述第二限位块与所述坡口相抵触，此时所述弹性拨杆受到所述坡口的挤压而产生沿喷嘴径向的形变，以使所述弹性拨杆的端部与所述滑套的端部脱离并落入所述缺口部内，此时所述滑套在所述压簧的作用下将处于所述工位一的所述第一限位块切换至所述工位二。

在本发明的一可选实施例中，所述喷嘴的外壁上设有花键，所述滑套的内壁上设有花键槽，所述花键与所述花键槽构成滑动配合。

在本发明的一可选实施例中，所述喷嘴远离所述出水口的一端设有凸柱，所述弹性拨杆形成于该凸柱上。

在本发明的一可选实施例中，其特征在于，所述滑套的外径与所述凸柱的外径一致，且二者与所述水道的内径一致。

在本发明的一可选实施例中，所述喷嘴的外端设有螺帽，所述螺帽与所述喷嘴螺纹连接，所述螺帽朝向所述滑套的一端设有延伸管，所述延伸管的端部设有外凸缘，所述外凸缘与所述滑套上设置的内凸缘挡接，当所述螺帽相对于所述喷嘴向外旋转时能够带动所述滑套向远离所述第二限位块的方向滑动，以使所述第一限位块回到所述工位一；所述螺帽的外端的中心孔内设有台阶部，所述台阶部与所述喷嘴的外端挡接。

在本发明的一可选实施例中，所述出水口设有沉台，所述滑套上设有环形挡板，当所述第一限位块处于所述工位二时，所述环形挡板与所述沉台的底面贴合。

在本发明的一可选实施例中，所述环形挡板上与所述沉台贴合的一侧设有密封圈。

在本发明的一可选实施例中，所述螺帽的外端设有十字槽。

本发明的技术效果在于：本发明的快速拆装式喷嘴与钻头本体之间无需螺纹连接，能够避免喷嘴与钻头本体之间发生粘连，避免螺纹失效；本发明利用第一限位块和第一限位槽的配合实现喷嘴与钻头本体之间的周向固定，并通过第二限位块和第二限位槽的配合实现喷嘴与钻头本体之间的轴向固定，连接结构可靠，同时本发明将第一限位块设置为活动式结构，便于喷嘴的安装和拆卸。

附图说明

图1是本发明的实施例所提供的带有快速拆装式喷嘴的PDC钻头的立体图；

图2是本发明的实施例所提供的带有快速拆装式喷嘴的PDC钻头的局部剖切立体图；

图3是本发明的实施例所提供的喷嘴的主视图；

图4是图3的A-A剖视图；

图5是图3的B-B剖视图；

图6是图4的C-C剖视图；

图7是图4的D-D剖视图；

图8是本发明的实施例所提供的喷嘴的立体图；

图9是本发明的实施例所提供的喷嘴其中一个视角的***图；

图10是本发明的实施例所提供的喷嘴另一视角的***图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

请参阅图1-10所示，一种带有快速拆装式喷嘴的PDC钻头，包括钻头本体10和喷嘴20；具体的，所述钻头本体10内部开设有水道11，所述水道11的一端贯通至所述钻头本体10的表面，以形成出水口，所述钻头本体10上还设有必要的刀翼和齿片；所述喷嘴20安装于所述出水口；所述水道11内壁上开设有第一限位槽111和第二限位槽112，所述第一限位槽111沿所述水道11的轴向设置，所述第二限位槽112沿所述水道11的周向设置，所述第一限位槽111与所述第二限位槽112连通；所述喷嘴20的外壁上设有与所述第一限位槽111配合的第一限位块21，以及与所述第二限位槽112配合的第二限位块22，所述第一限位块21沿所述喷嘴20的轴向活动设置于工位一和工位二之间；在所述第二限位块22已经通过所述第一限位槽111插置于所述第二限位槽112内的情况下，当所述第一限位块21处于所述工位一时，所述第一限位块21位于所述第一限位槽111外端，且当所述第一限位块21处于所述工位二时，所述第一限位块21位于所述第一限位槽111内。

本发明的快速拆装式喷嘴20与钻头本体10之间无需螺纹连接，能够避免喷嘴20与钻头本体10之间发生粘连，避免螺纹失效；本发明利用第一限位块21和第一限位槽111的配合实现喷嘴20与钻头本体10之间的周向固定，并通过第二限位块22和第二限位槽112的配合实现喷嘴20与钻头本体10之间的轴向固定，连接结构可靠，同时本发明将第一限位块21设置为活动式结构，便于喷嘴20的安装和拆卸。

请参阅图4-6、9、10所示，所述第一限位块21与所述第二限位块22之间设有联动机构，所述联动机构被装配为当已经处于所述第二限位槽112内的所述第二限位块22沿所述第二限位槽112转动预设角度时，能够使所述第一限位块21自所述工位一切换至所述工位二，并使所述第一限位块21保持在所述工位二。

具体的，所述联动机构包括滑套23和压簧24，所述滑套23与所述喷嘴20轴线活动、周向固定连接，所述第一限位块21固定于所述滑套23上，所述压簧24被装配为其弹力能够驱使所述滑套23向靠近所述第二限位块22的方向运动；所述喷嘴20的外壁上形成一弹性拨杆25，所述第二限位块22形成于所述弹性拨杆25上，当所述第一限位块21处于所述工位一时，所述弹性拨杆25的端部与所述滑套23的端部抵接，以使所述第一限位块21保持在所述工位一；所述滑套23的端面上设有缺口部231，所述第二限位槽112远离所述第一限位槽111的一端设有坡口113，当位于所述第二限位槽112内的所述第二限位块22自所述第一限位槽111转动所述预设角度时，所述第二限位块22与所述坡口113相抵触，此时所述弹性拨杆25受到所述坡口113的挤压而产生沿喷嘴20径向的形变，以使所述弹性拨杆25的端部与所述滑套23的端部脱离并落入所述缺口部231内，此时所述滑套23在所述压簧24的作用下将处于所述工位一的所述第一限位块21切换至所述工位二。

优选的，如图9、10所示，所述喷嘴20的外壁上设有花键，所述滑套23的内壁上设有花键槽，所述花键与所述花键槽构成滑动配合。

优选的，如图5、6、9、10所示，所述喷嘴20远离所述出水口的一端设有凸柱201，所述弹性拨杆25形成于该凸柱201上。

优选的，如图5、6所示，在本发明的一可选实施例中，所述滑套23的外径与所述凸柱201的外径一致，且二者与所述水道11的内径一致。

进一步的，如图5、6、9、10所示，所述喷嘴20的外端设有螺帽26，所述螺帽26与所述喷嘴20螺纹连接，所述螺帽26朝向所述滑套23的一端设有延伸管261，所述延伸管261的端部设有外凸缘262，所述外凸缘262与所述滑套23上设置的内凸缘233挡接，当所述螺帽26相对于所述喷嘴20向外旋转时能够带动所述滑套23向远离所述第二限位块22的方向滑动，以使所述第一限位块21回到所述工位一；所述螺帽26的外端的中心孔内设有台阶部263，所述台阶部263与所述喷嘴20的外端挡接。

优选的，如图2、5、6所示，所述出水口设有沉台，所述滑套23上设有环形挡板232，当所述第一限位块21处于所述工位二时，所述环形挡板232与所述沉台的底面贴合，所述环形挡板232上与所述沉台贴合的一侧例如可以设置密封圈图未示出。

进一步的，所述螺帽26的外端设有十字槽264，螺帽26的端部形状与传统喷嘴一致，以便使本发明的喷嘴20能够沿用传统喷嘴的拆卸工具。

本发明的具体拆装过程和原理如下：

喷嘴20未安装前，第一限位块21处于工位一，此时弹性拨杆25与滑套23的端面挡接，使第一限位块21保持在工位一，此时螺帽26与喷嘴20处于抵紧状态；喷嘴20安装过程中，首先将第二限位块22对准第一限位槽111，然后将喷嘴20***出水口内，直至第二限位块22到达第二限位槽112；然后转动喷嘴20，使第二限位块22到达图6所示状态，此时坡口113对弹性拨杆25造成挤压，从而使弹性拨杆25向内弯曲，弹性拨杆25的端部与滑套23的端部错开，此时滑套23失去支撑从而使滑套23在压簧24的作用下将第一限位块21切换至工位二，此时弹性拨杆25落入缺口部231内；需要说明的是，所述第一限位块21相对于第二限位块22沿周向错开一定角度，该角度与所述预设角度大致相当，因此当第二限位块22转动至图6所示状态时，所述第一限位块21刚好转动至与第一限位槽111对齐，又由于滑套23失去支撑，因此第一限位块21会在压簧24的作用下进入到第一限位槽111内，实现滑套23的周向固定，又由于滑套23与喷嘴20之间是周向固定的，因此也实现了喷嘴20的周向固定，进而阻止第二限位块22反向运动，确保喷嘴20与出水口之间可靠连接；喷嘴20拆卸时，反向转动所述螺帽26，此时由于喷嘴20被周向固定，因此螺帽26会逐渐向外旋转，与此同时，由于滑套23与螺帽26是滑动挡接的，因此滑套23会被螺帽26带着一起向外运动，直至第一限位块21从第一限位槽111内抽离，此时喷嘴20又变得可以自由转动，只需要将第二限位块22转动至与第一限位槽111对齐的位置，就可以将喷嘴20轻松拔出。

本发明的喷嘴20与钻头组件之间没有螺纹连接，避免了因螺纹腐蚀导致的粘连、失效问题，提高了拆装效率和钻头使用寿命，本发明中喷嘴20本身虽然具有螺纹结构，但喷嘴20一般选用铜制或其它耐腐蚀材料制成，螺纹耐用性较好，而且即使螺纹真的出现粘连、失效问题，也可以通过强制破拆的方式将螺帽26拆除，螺帽26拆除后，滑套23失去轴向约束，能够被轻松拆除，且这种破拆不会对钻头本身造成任何破坏。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种带有快速拆装式喷嘴的PDC钻头，其特征在于，包括：

钻头本体（10），所述钻头本体（10）内部开设有水道（11），所述水道（11）的一端贯通至所述钻头本体（10）的表面，以形成出水口；

喷嘴（20），所述喷嘴（20）安装于所述出水口；

所述水道（11）内壁上开设有第一限位槽（111）和第二限位槽（112），所述第一限位槽（111）沿所述水道（11）的轴向设置，所述第二限位槽（112）沿所述水道（11）的周向设置，所述第一限位槽（111）与所述第二限位槽（112）连通；

所述喷嘴（20）的外壁上设有与所述第一限位槽（111）配合的第一限位块（21），以及与所述第二限位槽（112）配合的第二限位块（22），所述第一限位块（21）沿所述喷嘴（20）的轴向活动设置于工位一和工位二之间；在所述第二限位块（22）已经通过所述第一限位槽（111）插置于所述第二限位槽（112）内的情况下，当所述第一限位块（21）处于所述工位一时，所述第一限位块（21）位于所述第一限位槽（111）外端，且当所述第一限位块（21）处于所述工位二时，所述第一限位块（21）位于所述第一限位槽（111）内。

2.根据权利要求1所述的带有快速拆装式喷嘴的PDC钻头，其特征在于，所述第一限位块（21）与所述第二限位块（22）之间设有联动机构，所述联动机构被装配为当已经处于所述第二限位槽（112）内的所述第二限位块（22）沿所述第二限位槽（112）转动预设角度时，能够使所述第一限位块（21）自所述工位一切换至所述工位二，并使所述第一限位块（21）保持在所述工位二。

3.根据权利要求2所述的带有快速拆装式喷嘴的PDC钻头，其特征在于，所述联动机构包括滑套（23）和压簧（24），所述滑套（23）与所述喷嘴（20）轴线活动、周向固定连接，所述第一限位块（21）固定于所述滑套（23）上，所述压簧（24）被装配为其弹力能够驱使所述滑套（23）向靠近所述第二限位块（22）的方向运动；所述喷嘴（20）的外壁上形成一弹性拨杆（25），所述第二限位块（22）形成于所述弹性拨杆（25）上，当所述第一限位块（21）处于所述工位一时，所述弹性拨杆（25）的端部与所述滑套（23）的端部抵接，以使所述第一限位块（21）保持在所述工位一；所述滑套（23）的端面上设有缺口部（231），所述第二限位槽（112）远离所述第一限位槽（111）的一端设有坡口（113），当位于所述第二限位槽（112）内的所述第二限位块（22）自所述第一限位槽（111）转动所述预设角度时，所述第二限位块（22）与所述坡口（113）相抵触，此时所述弹性拨杆（25）受到所述坡口（113）的挤压而产生沿喷嘴（20）径向的形变，以使所述弹性拨杆（25）的端部与所述滑套（23）的端部脱离并落入所述缺口部（231）内，此时所述滑套（23）在所述压簧（24）的作用下将处于所述工位一的所述第一限位块（21）切换至所述工位二。

4.根据权利要求3所述的带有快速拆装式喷嘴的PDC钻头，其特征在于，所述喷嘴（20）的外壁上设有花键，所述滑套（23）的内壁上设有花键槽，所述花键与所述花键槽构成滑动配合。

5.根据权利要求3所述的带有快速拆装式喷嘴的PDC钻头，其特征在于，所述喷嘴（20）远离所述出水口的一端设有凸柱（201），所述弹性拨杆（25）形成于该凸柱（201）上。

6.根据权利要求5所述的带有快速拆装式喷嘴的PDC钻头，其特征在于，所述滑套（23）的外径与所述凸柱（201）的外径一致，且二者与所述水道（11）的内径一致。

7.根据权利要求3所述的带有快速拆装式喷嘴的PDC钻头，其特征在于，所述喷嘴（20）的外端设有螺帽（26），所述螺帽（26）与所述喷嘴（20）螺纹连接，所述螺帽（26）朝向所述滑套（23）的一端设有延伸管（261），所述延伸管（261）的端部设有外凸缘（262），所述外凸缘（262）与所述滑套（23）上设置的内凸缘（233）挡接，当所述螺帽（26）相对于所述喷嘴（20）向外旋转时能够带动所述滑套（23）向远离所述第二限位块（22）的方向滑动，以使所述第一限位块（21）回到所述工位一；所述螺帽（26）的外端的中心孔内设有台阶部（263），所述台阶部（263）与所述喷嘴（20）的外端挡接。

8.根据权利要求3所述的带有快速拆装式喷嘴的PDC钻头，其特征在于，所述出水口设有沉台，所述滑套（23）上设有环形挡板（232），当所述第一限位块（21）处于所述工位二时，所述环形挡板（232）与所述沉台的底面贴合。

9.根据权利要求8所述的带有快速拆装式喷嘴的PDC钻头，其特征在于，所述环形挡板（232）上与所述沉台贴合的一侧设有密封圈。

10.根据权利要求7所述的带有快速拆装式喷嘴的PDC钻头，其特征在于，所述螺帽（26）的外端设有十字槽（264）。

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