[发明专利]一种防憋钻钻头

说明书

本发明公开了一种防憋钻钻头，包括上本体、下本体、牙轮和牙齿，其中：下本体悬挂连接于上本体下方，且上本体和下本体之间构成旋转限位配合；牙轮呈锥体结构，牙轮沿其中心轴线与下本体构成旋转配合；在牙轮腰锥段悬挂有滚轮组件，滚轮组件沿牙轮中心轴线形成轴向滑动、周向滚动配合。本发明实现了在钻压过大和钻头扭矩过大时，对牙齿吃入岩石深度的限制，减小了牙轮钻头转动阻力和扭矩，避免憋钻个松扣，保护钻头牙齿，减小了对钻头和钻柱都产生的破坏力，并能够改变扭矩控制器将钻头所承受的扭矩限定在一定范围。

技术领域

本发明涉及石油钻井工具领域的一种防憋钻工具，尤其是一种防憋钻钻头。

背景技术

常规牙轮钻头利用牙齿是在钻头旋转时，在一定钻压下牙齿冲击压入岩石并滑动剪切破岩。当钻压增加时，牙轮滚动阻力增加，牙齿压入岩石过深，滑动剪切破岩阻力增大。当钻压过大时，牙轮滚动阻力陡增，牙轮钻头产生憋钻，扭矩持续增加，等扭矩达到破岩临界点时，牙轮扭矩瞬间释放，钻头转速徒增。这时容易损伤牙齿，钻头转速瞬间超过钻柱转速，钻柱中间的接头容易松扣，对钻头和钻柱都产生较大的破坏力。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种防憋钻钻头，以实现在钻压过大和钻头扭矩过大时，对牙齿吃入岩石深度的限制，减小了牙轮钻头转动阻力，减小钻头所受扭矩，避免牙轮钻头憋钻，保护钻头牙齿，避免钻柱接头松扣，减小了对钻头和钻柱都产生的破坏力，并能够改变扭矩控制器将钻头所承受的扭矩限定在一定范围。

为了解决以上技术问题，本发明是通过采用以下技术方案方式实现的：

一种防憋钻钻头，包括上本体1、下本体6、牙轮13和分布在上本体1、下本体6、牙轮13上的牙齿，其中：下本体6悬挂连接于上本体1下方，且上本体1和下本体6之间构成旋转限位配合；牙轮13呈锥体结构，牙轮13沿其中心轴线与下本体6构成旋转配合；在牙轮13腰锥段悬挂有滚轮组件，滚轮组件沿牙轮13中心轴线形成轴向滑动、周向滚动配合。

上述方案进一步包括：

上本体1下方通过悬挂装置12与下本体6连接，在上本体1和下本体6的对合部通过扭矩控制器4进行旋转限位配合，在上本体1下表面伸出环形凸台，该环形凸台上设有齿构成上齿轮3；下本体6内设有向内向下倾斜的凹槽，下本体6内设凹槽内设有外圆内方的四方套筒8；在牙轮13内设有顶孔9，下本体6内设凹槽与牙轮13内设顶孔9保持同轴线；四方套筒8向下深入到牙轮13内设顶孔9内，四方套筒8内装有外方的四方轴套10，四方轴套10与四方套筒8构成轴向滑动和周向限定转动的螺旋传动副；在四方轴套10轴向设有螺纹孔，螺纹孔内装有螺栓7，螺栓顶部固定连接有与上齿轮3互相啮合的下齿轮5；在四方轴套10底部悬挂有驱动臂15，四方轴套10和驱动臂15构成旋转配合，且四方轴套10与螺栓7轴向旋转配合并带动驱动臂15沿牙轮中心轴线往复运动；牙轮13腰锥表面开设有底孔11，驱动臂15装在牙轮13内，滚轮17通过推力轴承16连接在驱动臂15外周；驱动臂15连同滚轮17沿螺栓7轴向运动上止点时，滚轮17缩入牙轮13外表面；前述驱动臂15、推力轴承16和滚轮17组成滚轮组件。

上述方案还包括：

所述驱动臂15为多叉臂结构，牙轮表面也对应叉臂数量开设有多个底孔11，每个叉臂的外周都通过推力轴承16连接滚轮17。

所述驱动臂15为十字形四叉臂结构；牙轮13数量是3个；每个牙轮13上均装有一个滚轮组件。

所述扭矩控制器4包括分别固定在上本体1和下本体6上的上凸台18和下凸台20，上凸台18和下凸台20之间装有弹性的形变装置19。

所述形变装置19为弹簧。

所述扭矩控制器4在沿钻头截面圆周布置多个。

所述悬挂装置12包括悬挂轴承2。