螺旋楔形齿.pdf

本实用新型涉及到一种用于石油、天然气和地质钻井牙轮钻头以及矿山开采钎头等工具上的合金齿，具体涉及到一种螺旋楔形齿。它包括有齿体和齿冠，所述的齿冠由齿顶和两个楔面构成，其特征在于所述的楔面中至少有一个楔面是由齿体向齿顶逐渐过渡形成的螺旋楔面。本实用新型的有益效果在于：通过牙齿楔面的螺旋设置使得牙轮钻头在正常工作时，牙齿齿顶中心线垂直于齿顶中心线的中点O1在井底的合成滑移速度方向F1，并且任意垂直于齿体中心线的齿冠横截面的中心线始终垂直于该齿冠横截面中心点O2在井底的合成滑移速度方向F2，使得牙齿在井底的刮削面达到最大，从而最大限度地增大牙齿在井底的有效刮削面积，提高整个牙轮的破岩效率。

1、  一种螺旋楔形齿，包括有齿体(1)和齿冠(2)，所述的齿冠由齿顶(3)和两个楔面(4)构成，其特征在于所述的楔面中至少有一个楔面是由齿体向齿顶逐渐过渡形成的螺旋楔面。

2、  按权利要求1所述的螺旋楔形齿，其特征在于所述的两个楔面均为螺旋楔面，由齿体向齿顶逐渐过渡形成的螺旋楔面。

3、  按权利要求1或2所述的螺旋楔形齿，其特征在于所述的螺旋楔形齿镶装在牙轮上后，其齿顶中心线(6)的偏转角α₁为-85°至+85°。

4、  按权利要求3所述的螺旋楔形齿，其特征在于所述的螺旋楔形齿镶装在牙轮上后，其齿顶中心线(6)与齿顶中心线中点O₁在井底的合成滑移速度方向F₁垂直。

5、  按权利要求1或2所述的螺旋楔形齿，其特征在于所述的螺旋楔形齿镶装在牙轮上后，其任意垂直于齿体中心线(5)的齿冠截面的中心线(8)与该齿冠截面中心点在井底的合成滑移速度方向F₂始终垂直。

6、  按权利要求3所述的螺旋楔形齿，其特征在于所述的齿顶中心线(6)与齿冠底面的中心线O-O的偏转角α₁为50°。

螺旋楔形齿
技术领域
本实用新型涉及到一种用于石油、天然气和地质钻井牙轮钻头以及矿山开采钎头等工具上的合金齿，具体涉及到一种楔面为螺旋楔面的楔形齿。
背景技术
在现有技术中，由于牙轮钻头通常具有移轴、超顶和复锥的结构特点，当牙轮钻头正常钻进时，牙轮上的牙齿在井底会产生径向滑移与切向滑移。径向滑移速度是指牙齿沿牙轮轴线在井底投影方向上的滑移速度，切向滑移速度是与牙齿的轨迹圆相切的滑移速度，径向滑移速度与切向滑移速度的合成速度就是牙齿在井底的合成滑移速度。现有牙轮钻头牙齿齿顶中心线与牙轮锥体母线通常是平行的，这种结构的牙轮钻头因牙齿齿顶中心线与牙齿在井底的合成滑移速度方向不垂直，故牙齿在井底的有效刮削面积小，牙齿破碎岩石效率较低。
在中国专利ZL91214135.2中提到，在牙轮镶装牙齿时使齿顶中心线相对于牙轮锥体母线偏转一定的角度，保证三个牙轮各排齿圈上的牙齿齿顶中心线与牙齿齿顶在井底的合成滑移速度方向垂直，增大牙齿的有效刮削面积，提高牙齿的切削效率。该实用新型将牙齿齿冠相对于牙轮锥体母线整体偏转了一定的角度，其偏转角是以牙齿齿顶中心线作为计算依据的。对于齿顶以下、齿体以上的齿冠部位，由于所处的位置与齿顶中心线不同，由理论计算可知，其偏转角与齿顶中心线的偏转角也应该不相同。偏转角与齿冠高度的曲线关系如图1和图2所示。该专利以齿顶中心线的偏转作为整个齿冠的偏转，虽然部份增大牙齿的有效刮削面积，但仍没能最大限度的增大牙齿的有效刮削面积。
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了一种有效刮削面积大、切削效率更高的螺旋楔形齿。
本实用新型为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：包括有齿体1和齿冠2，所述的齿冠2由齿顶3和两个楔面4构成，其不同之处在于所述的楔面中至少有一个楔面是由齿体向齿顶逐渐过渡形成的螺旋楔面。
按上述方案，所述的两个楔面均为螺旋楔面，由齿体向齿顶逐渐过渡形成的螺旋楔面。
按上述方案，所述的螺旋楔形齿镶装在牙轮上后，其齿顶中心线6的偏转角α₁为-85°至+85°。
按上述方案，所述的螺旋楔形齿镶装在牙轮上后，其齿顶中心线6与齿顶中心线中点O₁在井底的合成滑移速度方向F₁垂直。
按上述方案，所述的螺旋楔形齿镶装在牙轮上后，其任意垂直于齿体中心线5的齿冠截面的中心线8与该齿冠截面中心点在井底的合成滑移速度方向F₂始终垂直。
本实用新型的有益效果在于：通过牙齿楔面的螺旋设置使得牙轮钻头在正常工作时，牙齿齿顶中心线垂直于齿顶中心线的中点O₁在井底的合成滑移速度方向F₁，并且任意垂直于齿体中心线的齿冠横截面的中心线始终垂直于该齿冠横截面中心点O₂在井底的合成滑移速度方向F₂，使得牙齿在井底的刮削面达到最大，从而最大限度地增大牙齿在井底的有效刮削面积，提高整个牙轮的破岩效率。
附图说明
图1为本实用新型一个实施例的主视图。
图2为图1的左视图。
图3为图1的俯视图。
图4为图1的立体图。
图5为图1中的A-A剖视图。
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，包括有一个圆柱形的齿体1，齿体上端设有齿冠2，齿冠由齿顶3和两个楔面4组成，两个楔面由齿体上端向齿顶逐渐收缩过渡形成的螺旋楔面。齿顶中心线6与齿冠底面的中心线O-O的偏转角α₁为50°(如附图3所示，顺时针旋转)，其齿顶中心线6与齿顶中心线的中点O₁在井底的合成滑移速度方向F₁垂直。垂直于齿体中心线5的任意齿冠截面7(如附图5所示)，该齿冠截面中心线8与齿冠底面的中心线O-O的偏转角α₂为35°，偏转角随齿高h的增加而增大，齿冠截面的中心线8与齿冠截面中心点O₂在井底的合成滑移速度方向F₂垂直。齿顶具有圆弧倒角两侧与楔面相衔接。当牙轮钻头正常工作时，螺旋楔形齿齿顶中心线6与齿顶中心线的中点O₁在井底的合成滑移速度方向F₁垂直，且任意垂直于齿体中心线5的齿冠截面的中心线8与该齿冠截面中心点O₂在井底的合成滑移速度方向F₂始终垂直。整个牙齿(包括齿体和齿冠)由合金材料或硬质合金材料制成。