防止孔壁塑性變形的牙輪鉆頭牙齒制造技術(shù)

本實(shí)用新型專利技術(shù)公開(kāi)了一種防止孔壁塑性變形的牙輪鉆頭牙齒，包括齒柱和齒冠，齒柱包括圓柱形齒柱和變截面齒柱，變截面齒柱位于圓柱形齒柱和齒冠之間，變截面齒柱與圓柱形齒柱相接處形成臺(tái)階，牙齒以圓柱形齒柱的縱截面對(duì)稱。本實(shí)用新型專利技術(shù)牙輪鉆頭牙齒在不改變現(xiàn)有牙齒基本尺寸、牙齒加工工藝、鑲裝工藝、鑲齒過(guò)盈量的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)牙齒齒柱上部齒柱形狀進(jìn)行改進(jìn)，使得鉆井過(guò)程中牙齒受側(cè)向載荷作用時(shí)齒孔壁的受力狀態(tài)得到改善，避免齒孔壁材料塑性變形過(guò)大，可有效防止齒孔壁塑性變形，工作性能更加穩(wěn)定、可靠，從而提高牙齒的防掉能力。（*該技術(shù)在2024年保護(hù)過(guò)期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
防止孔壁塑性變形的牙輪鉆頭牙齒
本技術(shù)涉及一種用于石油、地質(zhì)或者其他地殼上鉆井的牙輪鉆頭用牙齒，尤其涉及一種防止孔壁塑性變形的牙輪鉆頭牙齒，屬于牙輪鉆頭
。
技術(shù)介紹
目前，牙輪鉆頭已有齒的形狀有楔形齒、球形齒和錐形齒等，無(wú)論哪種牙齒，均是通過(guò)鑲齒工藝完成牙齒的裝配。但對(duì)現(xiàn)有牙輪鉆頭而言，齒孔壁在鑲齒完成后，其孔口附近材料達(dá)到屈服狀態(tài)，使得在工作過(guò)程中，在牙齒受到側(cè)向載荷作用后孔口附近齒孔壁材料易發(fā)生塑性變形，造成掉齒現(xiàn)象的發(fā)生。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的在于:提供一種防止孔壁塑性變形的牙輪鉆頭牙齒，解決現(xiàn)有鑲齒工藝完成的牙齒在工作過(guò)程中容易出現(xiàn)掉齒現(xiàn)象的技術(shù)問(wèn)題，從而能有效的解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題。本技術(shù)的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):一種防止孔壁塑性變形的牙輪鉆頭牙齒，包括齒柱和齒冠，齒柱包括圓柱形齒柱和變截面齒柱，變截面齒 柱位于圓柱形齒柱和齒冠之間，變截面齒柱與圓柱形齒柱相接處形成臺(tái)階，牙齒以圓柱形齒柱的縱截面對(duì)稱。作為優(yōu)選，以圓柱形齒柱上底面的中心為圓心，以該上底面的水平中心線為水平基線，以該上底面的豎直中心線為豎直基線；以水平基線與圓柱形齒柱上棱邊于位于臺(tái)階側(cè)的相交點(diǎn)為P點(diǎn)；以臺(tái)階側(cè)對(duì)應(yīng)的變截面齒柱水平投影與水平基線在臺(tái)階平面上的交點(diǎn)為G點(diǎn)，該G點(diǎn)到P點(diǎn)的距離為臺(tái)階的中點(diǎn)深度δ，δ≤5mm;臺(tái)階起始點(diǎn)和圓心的連線與水平基線形成的扇形角為中心半角a，10° ≤ a ≤90° ;以臺(tái)階側(cè)對(duì)應(yīng)的變截面齒柱水平投影起點(diǎn)為f點(diǎn)，f點(diǎn)與其豎向?qū)?yīng)的圓柱形齒柱的邊沿的豎向距離為起點(diǎn)深度ε，ε ≤ 5mm ;所述變截面齒柱的高度h ≤ 3mm。進(jìn)一步優(yōu)選方式之一，變截面齒柱所形成的臺(tái)階與圓柱形齒柱相交的線為豎直線、斜線、內(nèi)凹圓弧或者外凸圓弧。進(jìn)一步優(yōu)選方式之二，所述變截面齒柱與圓柱形齒柱之間所形成的臺(tái)階可為整體臺(tái)階形式。作為優(yōu)選方式之一:所述變截面齒柱與圓柱形齒柱形成的邊沿線為三段弧形，第二段弧形起始點(diǎn)和圓心的連線與水平基線之間形成的角度為β角；f點(diǎn)到P點(diǎn)的距離為Δ ;其 δ ≤ 4mm, Δ ≤5mm, ε ≤4mm, 20 ≤ α ≤ 90。，10 ≤β ≤ 80。，臺(tái)階的外邊沿曲線A為圓、橢圓或者樣條曲線中的一種或者多種組合。作為優(yōu)選方式之二:所述變截面齒柱與圓柱形齒柱形成的邊沿線為橢圓弧，變截面齒柱的高度為3mm，臺(tái)階的外邊沿曲線A為圓、橢圓或者樣條曲線中的任一形式。作為優(yōu)選方式之三:所述變截面齒柱與圓柱形齒柱形成的邊沿線為直線，變截面齒柱的高度為h≤ 3mm。作為優(yōu)選方式之四:所述變截面齒柱臺(tái)階側(cè)對(duì)應(yīng)齒柱面的母線為與水平基線成夾角Θ的斜線，10°≤Θ≤90°，變截面齒柱的高度為h≤3mm，臺(tái)階的外邊沿曲線為圓、橢圓或者樣條曲線中的一種或者多種組合。作為優(yōu)選方式之五:所述變截面齒柱臺(tái)階側(cè)對(duì)應(yīng)齒柱面的母線為內(nèi)凹圓弧，R=2-49mm，變截面齒柱的高度為h ≤3mm,臺(tái)階的外邊沿曲線為圓、橢圓或者樣條曲線中的一種或者多種組合。作為優(yōu)選方式之六:所述變截面齒柱臺(tái)階側(cè)對(duì)應(yīng)齒柱面的母線為外凸圓弧，R=8-36mm，變截面齒柱的高度為h ≤3mm,臺(tái)階的外邊沿曲線為圓、橢圓或者樣條曲線中的一種或者多種組合。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)的有益效果:本技術(shù)牙輪鉆頭牙齒可有效防止齒孔壁塑性變形，工作性能更加穩(wěn)定、可靠，從而提高牙齒的防掉能力；具體來(lái)說(shuō)，具備以下特點(diǎn):1.在不改變現(xiàn)有牙齒基本尺寸、牙齒加工工藝、鑲裝工藝、鑲齒過(guò)盈量的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)牙齒齒柱上部齒柱形狀進(jìn)行改進(jìn)，使得鉆井過(guò)程中牙齒受側(cè)向載荷作用時(shí)齒孔壁的受力狀態(tài)得到改善，避免齒孔壁材料塑性變形過(guò)大，使得牙齒防掉能力更強(qiáng)、工作性能更穩(wěn)定; 2.在鑲齒階段，隨著牙齒的壓入，圓柱形齒柱與變截面齒柱在徑向方向的尺寸差異，使得位于變截面齒柱一側(cè)的孔壁材料經(jīng)歷塑性強(qiáng)化后產(chǎn)生一定的彈性回復(fù)，孔口直徑隨之變小，孔口部位對(duì)牙齒起到限位作用，即在不改變鑲齒過(guò)盈量的基礎(chǔ)上，使得牙齒防掉能力更強(qiáng)、工作性能更穩(wěn)定。【附圖說(shuō)明】圖1是本技術(shù)牙輪鉆頭牙齒的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本技術(shù)牙輪鉆頭牙齒的正面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本技術(shù)牙輪鉆頭牙齒實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本技術(shù)牙輪鉆頭牙齒實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本技術(shù)牙輪鉆頭牙齒實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本技術(shù)牙輪鉆頭牙齒實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本技術(shù)牙輪鉆頭牙齒實(shí)施例5的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是本技術(shù)牙輪鉆頭牙齒實(shí)施例6的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是本技術(shù)牙輪鉆頭牙齒實(shí)施例7的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10是本技術(shù)牙輪鉆頭牙齒實(shí)施例8的結(jié)構(gòu)示意圖；圖11是本技術(shù)牙輪鉆頭牙齒實(shí)施例9的結(jié)構(gòu)示意圖；圖12是本技術(shù)牙輪鉆頭牙齒實(shí)施例10的結(jié)構(gòu)示意圖；圖13是本技術(shù)牙輪鉆頭牙齒實(shí)施例11的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:1-齒柱，2_齒冠,3-圓柱形齒柱，4-變截面齒柱。【具體實(shí)施方式】下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本技術(shù)作進(jìn)一步的說(shuō)明。本說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的所有特征，或公開(kāi)的所有方法或過(guò)程中的步驟，除了相互排斥的特質(zhì)和/或步驟以外，均可以以任何方式組合，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換，即，除非特別敘述，每個(gè)特征之一系列等效或類似特征中的一個(gè)實(shí)施例而已。如圖1-圖13所示，一種防止孔壁塑性變形的牙輪鉆頭牙齒，包括齒柱I和齒冠2，齒柱I包括圓柱形齒柱3和變截面齒柱4，變截面齒柱4位于圓柱形齒柱3和齒冠2之間，變截面齒柱4與圓柱形齒柱3相接處形成臺(tái)階，牙齒以圓柱形齒柱3的縱截面對(duì)稱。以圓柱形齒柱3上底面的中心為圓心，以該上底面的水平中心線為水平基線，以該上底面的豎直中心線為豎直基線；以水平基線與圓柱形齒柱3上棱邊于位于臺(tái)階側(cè)的相交點(diǎn)為P點(diǎn)；以臺(tái)階側(cè)對(duì)應(yīng)的變截面齒柱4水平投影與水平基線在臺(tái)階平面上的交點(diǎn)為G點(diǎn)，該G點(diǎn)到P點(diǎn)的距離為臺(tái)階的中點(diǎn)深度δ，δ≤5mm;臺(tái)階起始點(diǎn)和圓心的連線與水平基線形成的扇形角為中心半角a，10° ^ α <90° ;以臺(tái)階側(cè)對(duì)應(yīng)的變截面齒柱4水平投影起點(diǎn)為f點(diǎn)，f點(diǎn)與其豎向?qū)?yīng)的圓柱形齒柱3的邊沿的豎向距離為起點(diǎn)深度ε，ε ( 5mm ;所述變截面齒柱4的高度h ( 3mm。實(shí)施例1，如圖3所示:所述變截面齒柱與圓柱形齒柱形成的邊沿線為橢圓弧時(shí)，其ε=0.39mm,α =66°，δ =0.5mm,臺(tái)階的外邊沿曲線A為圓、橢圓或者樣條曲線中的任一形式。變截面齒柱的上端與齒冠漸變過(guò)渡。圓柱形齒柱與變截面齒柱在徑向方向的尺寸差異，使得位于變截面齒柱一側(cè)的孔壁材料經(jīng)歷塑性強(qiáng)化后產(chǎn)生一定的彈性回復(fù)，孔口直徑隨之變小，孔口部位對(duì)牙齒起到限位作用，即在不改變鑲齒過(guò)盈量的基礎(chǔ)上，使得牙齒防掉能力更強(qiáng)、工作性能更穩(wěn)定。實(shí)施例2，如圖4所示:所述變截面齒柱與圓柱形齒柱形成的邊沿線為直線時(shí)，其S=0.5mm。變截面齒柱的上端與齒冠漸變過(guò)渡。其作用原理與實(shí)施例1類同。實(shí)施例3，如圖5所示:所述變截面齒柱與圓柱形齒柱形成的邊沿線為三段圓弧時(shí)，其中e=0.39mm，α =65°，δ =0.39mm, Δ =3mm, β =29° ,臺(tái)階的外邊沿曲線A為圓、橢圓或者樣條曲線中的任意組合形式。變截面齒柱的上端與齒冠漸變過(guò)渡。其作用原理與實(shí)施例1類同。實(shí)施例4，本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
防止孔壁塑性變形的牙輪鉆頭牙齒，包括齒柱（1）和齒冠（2），其特征在于：齒柱（1）包括圓柱形齒柱（3）和變截面齒柱（4），變截面齒柱（4）位于圓柱形齒柱（3）和齒冠（2）之間，變截面齒柱（4）與圓柱形齒柱（3）相接處形成臺(tái)階，牙齒以圓柱形齒柱（3）的縱截面對(duì)稱。

【技術(shù)特征摘要】
1.防止孔壁塑性變形的牙輪鉆頭牙齒，包括齒柱(I)和齒冠(2)，其特征在于:齒柱(I)包括圓柱形齒柱(3)和變截面齒柱(4)，變截面齒柱(4)位于圓柱形齒柱(3)和齒冠(2)之間，變截面齒柱(4)與圓柱形齒柱(3)相接處形成臺(tái)階，牙齒以圓柱形齒柱(3)的縱截面對(duì)稱。2.如權(quán)利要求1所述的防止孔壁塑性變形的牙輪鉆頭牙齒，其特征在于:以圓柱形齒柱(3)上底面的中心為圓心，以該上底面的水平中心線為水平基線，以該上底面的豎直中心線為豎直基線；以水平基線與圓柱形齒柱(3)上棱邊于位于臺(tái)階側(cè)的相交點(diǎn)為P點(diǎn)；以臺(tái)階側(cè)對(duì)應(yīng)的變截面齒柱(4)水平投影與水平基線在臺(tái)階平面上的交點(diǎn)為G點(diǎn)，該G點(diǎn)到P點(diǎn)的距離為臺(tái)階的中點(diǎn)深度S，δ < 5mm;臺(tái)階起始點(diǎn)和圓心的連線與水平基線形成的扇形角為中心半角a，10° ^ a ^ 90° ;以臺(tái)階側(cè)對(duì)應(yīng)的變截面齒柱(4)水平投影起點(diǎn)為f點(diǎn)，f點(diǎn)與其豎向?qū)?yīng)的圓柱形齒柱(3)的邊沿的豎向距離為起點(diǎn)深度ε，ε < 5mm;所述變截面齒柱(4)的高度h≤3mm。3.如權(quán)利要求2所述的防止孔壁塑性變形的牙輪鉆頭牙齒，其特征在于:變截面齒柱(4)所形成的臺(tái)階與圓柱形齒柱(3)相交的線為豎直線、斜線、內(nèi)凹圓弧或者外凸圓弧。4.如權(quán)利要求2所述的防止孔壁塑性變形的牙輪鉆頭牙齒，其特征在于:所述變截面齒柱(4)與圓柱形齒柱(3)之間所形成的臺(tái)階可為整體臺(tái)階形式。5.如權(quán)利要求3或者4中任一所述的防止孔壁塑性變形的牙輪鉆頭牙齒，其特征在于:所述變截面齒柱(4)與圓柱形齒...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：況雨春，劉建勛，楊迎新，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：西南石油大學(xué)，中國(guó)石油集團(tuán)長(zhǎng)城鉆探工程有限公司，
類型：新型
國(guó)別省市：四川;51