技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种主要应用于石油钻井、地质勘探、
煤田钻采等领域的钻头及其钻头齿。
背景技术
[0002] 目前，用于石油钻井、地质勘探、煤田钻采等钻头齿的前端部为金刚石层，金刚石层的前端部的工作部分为平面结构，钻进过程中，在钻压的作用下，主要是金刚石层圆周与岩层作用，再在钻具所传递的
扭矩的作用下沿钻头齿轴线旋转刮切
地层。这种钻头齿的抗冲击韧性完全取决于金刚石层的性能，特别是金刚石层的配方的选择，抗冲击韧性差；同时，这种传统的钻头齿的钻进切削阻
力大，钻进速度慢；而且在钻进过程中
排渣不畅，容易发生堵塞。
[0003] 在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本实用新型的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的相关技术的信息。实用新型内容
[0004] 本实用新型的一个主要目的在于克服上述
现有技术的至少一种
缺陷，提供一种钻进阻力小，且钻进速度快的钻头及其钻头齿。
[0005] 根据本实用新型的一个方面，一种钻头齿包括基体和固定于基体前端部的金刚石圆柱。所述金刚石圆柱的前端部具有至少3个斜面，所述至少3个斜面相对于所述金刚石圆柱底面倾斜的
角度相同，且两两相交共形成至少3条侧棱，所述至少3条侧棱的顶端相交于一
顶点，所述顶点位于所述基体的
中轴线上，所述顶点形成所述钻头齿的钻进刃；所述斜面与所述金刚石圆柱的圆周面相交形成弧形棱，相邻两个弧形棱与相应的侧棱相交于一底点，所述底点位于所述金刚石圆柱的圆周面上，所述底点形成所述钻头齿的切割刃。
[0006] 根据本实用新型的一实施方式，所述顶点到所述金刚石圆柱的底面的垂直距离大于所述底点到所述金刚石圆柱的底面的垂直距离。
[0007] 根据本实用新型的一实施方式，在所述金刚石圆柱的圆周面上，所述底点到所述金刚石圆柱的底面的垂直距离大于所述弧形棱的其他
位置到所述底面的垂直距离。
[0008] 根据本实用新型的一实施方式，所述斜面相对于所述金刚石圆柱底面倾斜的角度为1.5-13.5度。
[0009] 根据本实用新型的另一个方面，一种钻头齿包括基体和固定于基体前端部的金刚石圆柱，其特征在于，所述金刚石圆柱的前端部设有底面为至少3个底棱的正棱锥，并且所述正棱锥的侧面相对于所述金刚石圆柱底面倾斜第一角度，由所述正棱锥的底面的每一个底棱沿所述金刚石圆柱的径向向
外延伸一个斜面，所述斜面相对于所述金刚石圆柱底面倾斜第二角度，至少3个所述斜面的第二角度相同；所述正棱锥的顶点形成所述钻头齿的钻进刃；所述斜面与所述金刚石圆柱的圆周面相交形成弧形棱，相邻两个弧形棱与所述正棱锥的相邻的两个底棱以及相应的侧棱相交于一底点，所述底点位于所述金刚石圆柱的圆周面上，所述底点形成所述钻头齿的切割刃。
[0010] 根据本实用新型的一实施方式，所述顶点到所述金刚石圆柱的底面的垂直距离大于所述底点到所述金刚石圆柱的底面的垂直距离。
[0011] 根据本实用新型的一实施方式，在所述金刚石圆柱的圆周面上，所述底点到所述金刚石圆柱的底面的垂直距离大于所述弧形棱的其他位置到所述底面的垂直距离。
[0012] 根据本实用新型的一实施方式，所述斜面相对于所述金刚石圆柱底面倾斜的第二角度为6-18度。
[0013] 根据本实用新型的一实施方式，所述正棱锥的侧面相对于所述金刚石圆柱底面倾斜的第一角度为1.5-13.5度。
[0014] 根据本实用新型的一实施方式，所述正棱锥的底棱为直线或弧线形状。
[0015] 根据本实用新型的另一个方面，一种钻头，包括钻头本体，所述钻头本体上设有多个刀翼，每个所述刀翼上安装有至少一个钻头齿，所述钻头齿是本实用新型所述的钻头齿。
[0016] 由上述技术方案可知，本实用新型具备以下优点和积极效果中的至少之一：
[0017] 本实用新型中，钻头齿的金刚石圆柱的前端部的至少3个斜面，两两相交共形成至少3条侧棱，至少3条侧棱的顶端相交于一顶点，形成所述钻头齿的钻进刃，顶端部的钻进刃能降低钻进阻力，加快钻进速度；同时，在金刚石圆柱的圆周面上还形成至少3个切割刃，增强了本实用新型的钻头齿的
破碎性能和抗冲击性能，并能提高金刚石钻头齿的使用寿命。
附图说明
[0018] 通过参照附图详细描述其示例实施方式，本实用新型的上述和其它特征及优点将变得更加明显。
[0019] 图1为本实用新型钻头齿的一实施方式的立体结构示意图；
[0020] 图2为图1的俯视图；
[0021] 图3为图中沿着A-A线的剖面图；
[0022] 图4为本实用新型钻头齿的另一实施方式的立体结构示意图；
[0023] 图5为图4的俯视图；
[0024] 图6为图4中沿着B-B线的剖面图；
[0025] 图7为本实用新型钻头的一实施方式的立体结构示意图。
具体实施方式
[0026] 现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本实用新型将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。
[0027] 参见图1、图2和图3，图1为本实用新型钻头齿的一实施方式的立体结构示意图；图2为图1的俯视图；图3为图中沿着A-A线的剖面图。本实用新型钻头齿的一实施方式包括基体1和固定于基体1前端部的金刚石圆柱2。
[0028] 基体1可以呈圆柱体形状，也可以是棱柱等其他形状，通常基体1可以由硬质
合金材料制成。
[0029] 金刚石圆柱2可以通过粘结等方式固定于基体1的前端部。金刚石圆柱2的前端部具有3个斜面20，3个斜面20相对于金刚石圆柱2底面倾斜的角度α相同，且两两相交共形成3条侧棱21，3条侧棱21的顶端相交于一顶点22，顶点22位于金刚石圆柱2的中轴线L上，顶点22形成钻头齿的钻进刃。斜面20与金刚石圆柱2的圆周面相交形成弧形棱23，相邻两个弧形棱23与相应的侧棱21相交于一底点24，底点24位于金刚石圆柱2的圆周面上，底点24形成钻头齿的切割刃，该切割刃为主要的切割部分，有压裂、破岩、切削作用。
[0030] 在本实施方式中，金刚石圆柱2前端部的斜面20为3个；在其他一些实施方式中，金刚石圆柱2前端部的斜面20不限于3个，例如也可以是4个、5个等，相应地形成的切割刃的数量也为4个、5个等。
[0031] 参见图3，金刚石圆柱2的顶点22即钻进刃到金刚石圆柱2的底面的垂直距离H2大于底点24即切割刃到金刚石圆柱2的底面的垂直距离H1。钻进刃为形成于金刚石圆柱2前端面的顶点22即为一个尖部，利于钻进
岩石，达到破岩效果。切割刃为形成于金刚石圆柱2圆周的尖点，有利于岩石压裂，增加钻进效果，提高钻进效率；同时，由相邻斜面20相交共形成侧棱21，增加了钻进过程中钻头齿的前进力，进一步提升了破岩效果。
[0032] 进一步参见图3，在本实施方式中，金刚石圆柱2的斜面20相对于金刚石圆柱2底面倾斜一角度α，该倾斜角度α为6.87度。在其他一些实施方式中，该倾斜角度α不限于6.87度，也可以是其他数值例如5度、6度、7度、8度、9度、10度、12度、13度、15度、16度、18度等，通常该倾斜角度α的范围可以为6-18度范围内均是可行的，具体可根据金刚石圆柱2的尺寸例如高度、直径以及应用场合确定。在钻头齿钻进过程中，斜面20形成一个较大的排渣空间，避免岩渣堵塞，提高钻进速度，同时有利于散发破岩时摩擦产生的热量，提升钻头齿的钻进效率和使用寿命。
[0033] 参见图1，在金刚石圆柱2的圆周面上，底点24到金刚石圆柱2的底面的垂直距离H1大于弧形棱23的其他位置例如任意一点P到底面的垂直距离H3。也就是说，底点24即切割刃所在位置处的金刚石圆柱2的厚度大于其他位置。这一方面会延长切割刃的磨损，延长钻头齿使用寿命，另一方面也加强了钻头齿的结构强度，有利于提供钻进速度。
[0034] 参见图4、图5和图6，图4为本实用新型钻头齿的另一实施方式的立体结构示意图；图5为图4的俯视图；图6为图4中沿着B-B线的剖面图。本实用新型钻头齿的另一实施方式的钻头齿，包括基体1和固定于基体1前端部的金刚石圆柱2。
[0035] 金刚石圆柱2的前端部设有底面为3个底棱26的正棱锥。正棱锥的侧面25相对于金刚石圆柱2底面倾斜第一角度γ，由正棱锥的底面的每一个底棱26沿金刚石圆柱2的径向向外延伸一个斜面27，斜面27相对于金刚石圆柱2底面倾斜第二角度β，3个斜面27的第二角度β相同，并且第二角度β大于第一角度γ。在其他一些实施方式中，第二角度β也可以小于或等于第一角度γ。正棱锥的侧面25与斜面27之间形成一个大于90度的角度，在钻头齿钻进过程中，侧面25与斜面27形成一个较大的排渣空间，有利于减小排渣阴力，避免岩渣堵塞，提高钻进速度，同时有利于散发破岩时摩擦产生的热量，提升钻头齿的钻进效率和使用寿命。
[0036] 正棱锥的顶点28位于金刚石圆柱2的中轴线L上，顶点28形成钻头齿的钻进刃；斜面27与金刚石圆柱2的圆周面相交形成弧形棱29，相邻两个弧形棱29与正棱锥的相邻的两个底棱26以及相应的侧棱30相交于一底点31，底点31位于金刚石圆柱2的圆周面上，底点31形成钻头齿的切割刃，该切割刃为主要的切割部分，有压裂、破岩、切削作用。
[0037] 在本实施方式中，金刚石圆柱2的前端部的正棱锥中，底面的边数为1个，且底面的底棱26是直线形状；在其他一些
变形的实施方式中，该底棱26也可以是弧形等其他形状。底面的边数也可以为4个、5个、6个等，相应地形成的切割刃的数量也为4个、5个、6个等。
[0038] 参见图6，顶点28到金刚石圆柱2的底面的垂直距离S1大于底点31到金刚石圆柱2的底面的垂直距离S2。顶部的钻进刃为形成于金刚石圆柱2前端面的顶点即为一个尖部，利于钻进岩石，达到破岩效果。切割刃为形成于金刚石圆柱2圆周的尖点，有利于岩石压裂，增加钻进效果，提高钻进效率；同时，正棱锥的侧棱30以及正棱锥的底棱26增加了钻进过程中钻头齿的前进力，进一步提升了破岩效果。
[0039] 进一步参见图6，在本实施方式中，斜面27相对于金刚石圆柱2底面倾斜的第二角度β为17.31度，在其他一些实施方式中，该第二角度β不限于17.31度，也可以是其他数值例如6度、7度、9度、10度、12度、13度、15度、16度、18度等，通常该第二角度β在6-18度范围内均是可行的。正棱锥的侧面25相对于金刚石圆柱2底面倾斜的第一角度γ为6.87度，在其他一些实施方式中，该第一角度γ不限于6.87度，也可以是其他数值例如1.5度、3度、5度、6度、7度、8度、9度、10度、11度、12度、13度等，通常该第一角度γ在1.5-13.5度范围内均是可行的。
[0040] 参见图4，在金刚石圆柱2的圆周面上，底点31到金刚石圆柱2的底面的垂直距离S3大于弧形棱29的其他位置例如点M到底面的垂直距离S4。也就是说，底点31即切割刃所在位置处的金刚石圆柱2的厚度大于其他位置，这一方面会延长切割刃的磨损，增强
耐磨性，延长钻头齿使用寿命；另一方面也加强了钻头齿的结构强度，有利于提高钻进速度。
[0041] 图4所示的钻头齿时，可以通过使用模具制造成型，也可能通过机加工的方式制造，例如，先在金刚石圆柱2前端部加工出正棱锥，形成钻进刃；再在正棱锥底部的金刚石圆柱2上加工出斜面27。
[0042] 参见图7，图7为本实用新型钻头的一实施方式的立体结构示意图。如图7所示，本实用新型钻头的一实施方式包括钻头本体100，所述钻头本体上设有多个刀翼101，每个所述刀翼101上安装有多个钻头齿102，所述钻头齿102是本实用新型所述的钻头齿。
[0043] 本实用新型钻头在用于石油钻井、地质勘探、煤田钻采等，钻进阻力小，钻进速度快，使用寿命长。
[0044] 以上实施方式中可能使用相对性的用语，例如“上”或“下”、“前”或“后”，以描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”或“下”、“前”或“后”的组件将会成为在“下”或“上”、“后”或“前”的组件。用语“一个”、“一”、“所述”和“至少一个”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等。术语“包含”、“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的组成部分之外还可存在另外的组成部分等“第一”、“第二”仅作为标记使用，不是对其对象的数字限制。
[0045] 应可理解的是，本实用新型不将其应用限制到本文提出的部件的详细结构和布置方式。本实用新型能够具有其他实施方式，并且能够以多种方式实现并且执行。前述变形形式和
修改形式落在本实用新型的范围内。应可理解的是，本文公开和限定的本实用新型延伸到文中和/或附图中提到或明显的两个或两个以上单独特征的所有可替代组合。所有这些不同的组合构成本实用新型的多个可替代方面。本文所述的实施方式说明了已知用于实现本实用新型的最佳方式，并且将使本领域技术人员能够利用本实用新型。
