用切边齿加密布齿密度的PDC钻头.pdf

一种用切边齿加密布齿密度的PDC钻头，它至少包括有不同直径和外形的PDC圆柱切边齿。这种切边齿是将现有不同直径的圆柱PDC齿用电火花线切割或激光切去一边或两边宽1～2毫米的边。这样切边齿的宽度可缩小1～4毫米，齿间距离可缩小2～4毫米，还可按刀片冠部抛物线弧外形，将2～3个切边齿或更多的切边齿挨着镶焊在一起，可以在一个刀片上局部加密布更多的齿，以满足PDC钻头局部加密布齿设计的要求。

1.  一种用切边齿加密布齿密度的PDC钻头，其特征在于，该钻头包括有不同直径的PDC圆柱切边齿，该齿沿圆柱的竖向切边使其横截面呈部分圆形并安装在钻头上。

2.  如权利要求1所述的钻头，其特征在于，竖向切边为双侧或单侧切边，切边的最大厚度为1～2毫米。

3.  如权利要求1或2所述的钻头，其特征在于，相邻切边齿的切边拼焊在一起后安装在钻头上。

用切边齿加密布齿密度的PDC钻头
技术领域
石油、煤田、地质和矿山等领域钻井用人造金刚石聚晶复合片钻头，通称PDC钻头。本实用新型涉及一种加密布齿PDC钻头，属于能源机械制造技术领域。
背景技术
一般石油、煤田、地质和矿山等领域使用的PDC钻头通常有不同抛物线弧形的几个刀片组成，在每个刀片上按一定距离以负前角镶焊不同直径的圆柱硬质合金PDC齿。由于不同部位PDC齿切削岩石的切削量和线速度不一样，特别是靠刀片抛物线圆弧外缘冠部的齿，容易首先磨损，为了平衡内外齿磨损速度尽可能一致，以达到提高钻速和延长钻头的寿命，一般设计PDC钻头时，外缘冠部齿的覆盖密度增加，使这部分的每个齿切削岩石的量减少，以达到延长这部位齿的耐磨性。为了增加钻头外缘冠部齿的覆盖密度，一般采用减小外缘冠部齿的镶装距离，因受齿间极限距离的限制，所以一定直径的复合片齿要增加外缘冠部齿的覆盖密度，减小每个齿的削切面积和体积，通常的做法是增加刀片的数量来增加外缘冠部齿的布齿数量和覆盖密度，或在不增加刀片数量的前提下先用小尺寸PDC齿增加外缘冠部的布齿数量和减少外缘齿的切削面积和体积，以达到减缓外缘冠部齿的磨损，但这样做的结果就会降低钻头的钻井速度，也有钻头厂采用不同直径大小齿混合镶装，以达到提高外缘冠部的布齿密度，但当小直径齿磨损后，就会影响钻头的钻速和整体钻头的寿命。如何合理的解决外缘冠部齿的布齿密度是PDC钻头设计和制造方面很关键的课题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对现有技术之不足，提供一种用切边齿加密PDC钻头布齿密度。该钻头包括有不同直径的PDC圆柱切边齿，该齿沿圆柱的竖向切边使其横截面呈部分圆形并安装在钻头上。竖向切边为双侧或单侧切边，切边的最大厚度为1～2毫米，切边的厚度不影响齿与欲钻物的接触面积。相邻切边齿的切边拼焊在一起后安装在钻头上，可以使钻头局部布齿加密。它的主要特点是将现有的不同直径圆柱PDC齿用电火花线切割或激光，按圆弧刀片上加密布齿的要求按齿直径大小，在圆柱齿的一边或两边各切去宽1～2毫米。这样齿的有效宽度可缩小1～4毫米，齿间的距离比常规齿可缩小2～4毫米，如原来Φ19的齿可按Φ16的齿距来镶装。更重要的是可按刀片外缘冠部抛物线弧形状，将2～3个切边齿或更多的切边齿按一定角度将圆柱齿一边或两边各切去1～4毫米，将这些切去边的齿紧挨着镶焊在一起，这样，会在一个刀片上局部加密更多的齿，按设计要求，采用上述方法可以满足PDC钻头任何合理设计加密布齿方案的要求。
综上所述，本实用新型技术具有如下优点：
本实用新型技术提供一种用切边齿来加密PDC钻头布齿密度。其优点是在不增加钻头刀片数量或缩小齿直径前提下来增加布齿的密度，通过改变圆柱PDC齿宽度和形状来缩小PDC齿间的镶装距离，达到加密布齿的目的，且不会太影响齿的焊接强度和刀片基体的强度。
本实用新型提供一种合理加密布齿的钻头，可以将按一定角度切去圆柱一侧或两侧圆柱边的两个、三个或更多的PDC齿在一个刀片上镶装焊在一起，可以更紧密的加密布齿，增加外缘冠部布齿的合理覆盖密度。
附图说明
图1为切边齿侧视图。
图2为单侧切边齿正视图。
图3为双侧切边齿正视图。
图4为两个单侧切边齿切边面拼焊正视图。
图5为两个双侧切边齿拼焊正视图。
图6为单侧和双侧切边齿混合拼焊正视图。
图7为安装切边齿的钻头正面示意图。
图8为现有技术中安装正常齿的钻头正面示意图。
图9和图10为切边齿拼焊后安装在钻头上的正面示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型技术做进一步详细说明。
如图1-6所示为本实用新型将现有不同尺寸圆柱PDC齿一边或二边用电火花线切割或激光切去宽1-2毫米的边，切边齿的有效宽度和齿间距离就可相应缩小2-4毫米，也可将切边齿按不同方案焊在一起。这样，在1个刀片的圆弧上就可以镶焊更多的齿。图7所示在一个刀片上切边齿镶装的数量和密度明显比图8所示未切边齿要密很多，钻头上各部位布齿密度的调节范围就更宽。就是可以将Φ19的齿二边切去1.5毫米，就可以按Φ16的齿的距离来布齿，其它直径的齿可以此类推。在制造方法上，对于胎体钻头制造模具没有什么特别，和不切边齿的模具一样加工，只是齿形略有改变。
图9和图10所示是将二个、三个或三个以上切边齿所切边的角度与刀片抛物线弧形相吻合，并镶焊在一起，则在一个刀片上可以布更多的齿，钻头不同部位齿的覆盖密度完全可以根据设计要求来加密，可以有利于提高钻速和增加PDC钻头的耐磨性。钻头也可以在一个刀片上某些部位镶装二排齿。
本实用新型技术通过各种方案的切边齿来加密PDC钻头布齿密度，为完善和优化PDC钻头设计新思路创造了有利条件。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型技术进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型技术的权利要求范围当中。