CN202578515U - 一种用于牙轮钻头的偏球齿 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于石油、天然气和地质钻井的牙轮钻头偏球齿，特别涉及一种用于牙轮钻头外排齿的偏球齿。包括齿柱和齿冠两部分，其特征在于所述的齿冠表面是由两条上弓正交的空间曲线和底圆形成的空间网格所构成的半球状光顺曲面，且齿冠顶点偏离齿柱中心轴线。本实用新型的有益效果在于：1、由于齿冠偏向侧靠近牙轮背锥面，能形成更大的保径接触面，增强使牙轮钻头保径能力；2、在相同保径接触面积的前提下，能增大齿孔与牙轮背锥面的最小距离，提高外排齿的固齿力；3、外排齿同时承担切削井底和井壁的功能，牙齿受地层岩石反作用力的作用点靠近齿冠偏向侧，有利于改善外排齿的受力状况。
Description
技术领域
本实用新型涉及到一种用于石油、天然气和地质钻井的牙轮钻头合金切削齿，特别涉及到一种用于牙轮钻头外排齿的偏球齿。
背景技术
在现有技术中，球头齿是一种比较常见的齿形，包括齿柱和半圆球面齿冠，齿冠的顶点位于半圆球面的中心与齿柱的中心轴线重合。球头齿用作牙轮钻头的外排齿或主切削齿，主要钻凿硬或极硬地层。当球头齿作用牙轮钻头的外排齿时，由于受球头齿球面齿冠形状的限制，所形成的保径接触面较小，削弱了牙轮钻头的保径能力。为了增大牙轮钻头球头齿的保径接触面，采用的方法是尽量将球头齿向牙轮背锥面靠近，但外排齿孔与背锥面间的最小间距减小，将会降低了外排齿的固齿力，从而影响牙轮钻头的使用性能。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足而提供一种齿形结构更合理、可增大保径接触面的用于牙轮钻头的偏球齿。
本实用新型为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：
包括齿柱和齿冠两部分，其特征在于所述的齿冠表面是由两条上弓正交的空间曲线和底圆形成的空间网格所构成的半球状光顺曲面，且齿冠顶点偏离齿柱中心轴线。
按上述方案，所述的两条上弓正交的空间曲线一条为正向空间曲线，另一条为侧向空间曲线，所述的正向空间曲线由两条不同曲率半径的圆弧相切连接而成，所述的侧向空间曲线由一条圆弧构成，正向空间曲线与侧向空间曲线的交点为齿冠顶点。
按上述方案，所述的正向空间曲线中曲率半径较大的圆弧弧线较长。
按上述方案，所述的齿冠顶偏离齿柱中心轴线距离为1~10mm。
按上述方案，所述的正向空间曲线两条不同曲率半径圆弧的曲率半径分别为R1=8~12 mm和R2=4~6mm，所述的侧向空间曲线的圆弧半径为R3=6~9mm。
按上述方案，所述的偏球齿由硬质合金制成，或由硬质合金与金刚石层复合而成。
本实用新型用作牙轮钻头外排齿，镶装时将齿冠顶点偏向侧靠近牙轮背锥面。本实用新型的有益效果在于：1、由于齿冠顶点偏向侧靠近牙轮背锥面，与普通球齿相比，能形成更大的保径接触面，增大了牙轮钻头的保径能力；2、在形成相同保径接触面积的前提下，由于齿冠顶点偏向侧靠近背锥面，增大了牙轮齿孔与牙轮背锥面的最小距离，提高了外排齿的固齿力；3、外排齿同时承担切削井底和井壁的功能，牙齿受地层岩石的反作用力的作用点靠近齿冠偏向侧，有利于提高外排齿的结构强度，改善外排齿的受力状况。
附图说明
图1为现有球头齿的主视图。
图2为本实用新型一个实施例的主视图。
图3为图2的左视图。
图4为图2的三维视图。
图5为图4中的正向空间曲线图示。
图6为图4中的侧向空间曲线图示。
图7为现有球头齿镶装在牙轮钻头外排齿孔示意图。
图8为本实用新型镶装在牙轮钻头外排齿孔示意图。
图9为现有球头齿镶装在牙轮钻头外排齿孔示意图。
图10为本实用新型镶装在牙轮钻头外排齿孔示意图。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本实用新型的实施例。
本实用新型的一个实施例如图2至图6所示，包括齿柱1和齿冠2两部分，齿冠的表面是由两条正交上弓的空间曲线和底圆8形成的空间网格所构成的半球状光顺曲面，且齿冠顶点3偏离齿齿柱中心轴线4。两条上弓正交的空间曲线一条为正向空间曲线7，另一条为侧向空间曲线6，正向空间曲线7由两条半径分别为R1=9.8mm和R2=4.9mm的圆弧相切连接而成，齿冠顶点3沿正向空间曲线偏离齿柱中心轴线4的距离H=1.5mm；侧向空间曲线6是一段半径R3=7.3mm的圆弧。齿柱的直径为15mm。
当偏球齿9镶装在牙轮10上用作外排齿时，由于齿冠偏向侧5靠近牙轮背锥面11，采用相同的磨背锥线12，在偏球齿9上磨出的保径面面积比球头齿磨出的保径面面积更大（分别如图7和图8所示），提高了牙轮钻头的保径能力。
当偏球齿9镶装在牙轮10上用作外排齿时，同样由于齿冠偏向侧5靠近牙轮背锥面11，当磨出相同的保径面面积时，镶装偏球齿的齿孔与背锥面11间最小间距大于镶装球头齿的齿孔与背锥面11间最小间距（分别如图9和图10所 ）。
另外，由于牙轮钻头外排齿同承担切削井底和井壁的功能，地层岩石对外排齿反作用力的作用点接近于偏球齿的齿冠偏向侧5，有利于改善偏球齿的受力状况。
Claims (6)
1.一种用于牙轮钻头的偏球齿，包括齿柱和齿冠两部分，其特征在于所述的齿冠表面是由两条上弓正交的空间曲线和底圆形成的空间网格所构成的半球状光顺曲面，且齿冠顶点偏离齿柱中心轴线。
2. 按权利要求1所述的用于牙轮钻头的偏球齿，其特征在于所述的两条上弓正交的空间曲线一条为正向空间曲线，另一条为侧向空间曲线，所述的正向空间曲线由两条不同曲率半径的圆弧相切连接而成，所述的侧向空间曲线由一条圆弧构成，正向空间曲线与侧向空间曲线的交点为齿冠顶点。
3.按权利要求2所述的用于牙轮钻头的偏球齿，其特征在于所述的正向空间曲线中曲率半径较大的圆弧弧线较长。
4.按权利要求1或2所述的用于牙轮钻头的偏球齿，其特征在于所述的齿冠顶点偏离齿柱中心轴线距离为1~10mm。
5.按权利要求2所述的用于牙轮钻头的偏球齿，其特征在于所述的正向空间曲线两条不同曲率半径圆弧的曲率半径分别为R1=8~12 mm和R2=4~6mm，所述的侧向空间曲线的圆弧半径为R3=6~9mm。
6.按权利要求1或2所述的用于牙轮钻头的偏球齿，其特征在于所述的偏球齿由硬质合金制成，或由硬质合金与金刚石层复合而成。
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