一种自适应可变剖面形状的PDC钻头的制作方法

本发明属于钻探施工用钻头，具体涉及一种自适应可变剖面形状的pdc钻头。

背景技术：

1、pdc钻头是目前钻探施工的主要碎岩工具，尤其煤矿井下钻探施工，pdc钻头占比超过90％以上，pdc钻头的推广应用极大提升了矿井钻探的施工效率及钻头的使用寿命，很大程度上提升了经济效益、节约了生产成本、缩短了生产周期，更好地保障了煤炭安全高效开采。由于煤矿井下条件的复杂性和不同区域地质条件的差异性，不同矿用pdc钻头在使用过程中的效果也不尽相同。pdc钻头与地层的匹配性存在较大差异，尤其钻遇软硬交互等复杂地层时，一定程度上会影响钻进效果，制约钻进效率。但现有技术中，多数学者都是通过改善切削齿切削角度来适应地层的匹配度，这在一定程度上能够提升钻进效果，但忽视了钻头剖面形状对钻进效果的影响。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的目的是提供一种自适应可变剖面形状的pdc钻头，通过对部件结构的合理设置，解决钻头剖面形状与钻遇岩层不匹配造成的钻进效率低的问题。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案包括：

3、一种自适应可变剖面形状的pdc钻头，包括钻头本体,钻头本体整体为柱体结构，钻头本体一端周向均匀布设至少2个钻翼，任一钻翼顶边内设有活动翼槽；还包括铰设在活动翼槽内并与活动翼槽结构匹配的活动翼，活动翼在活动翼槽内的铰接点位于靠近活动翼槽的顶边。

4、优选的，活动翼槽内底与活动翼间且沿活动翼的旋转方向设有弹性元件。

5、优选的，活动翼槽顶端设有限位挡块，活动翼顶边的最大旋转角度与限位挡块接触、且垂直于钻头本体轴线。

6、优选的，活动翼槽与活动翼的接触面沿活动翼的旋转方向设有导轨槽，活动翼上设有与导轨槽结构相匹配且在导轨槽内滑动的导向轴。

7、优选的，导向轴沿其轴向可伸缩并旋转。

8、优选的，活动翼与活动翼槽的铰接点分别设有限位孔和定位孔，并通过定位销依次穿入铰接。

9、优选的，任一钻翼的钻进面设有多个第一钻齿，任一活动翼的钻进面设有多个第二钻齿。

10、优选的，钻翼外侧设有保径齿，保径齿外径均大于钻翼和活动翼的外径，保径齿远离钻翼顶边的一端设有反切齿。

11、优选的，相邻两个钻翼间的钻头本体内设有与钻头本体轴线平行的水路。

12、优选的，钻翼外径大于钻头本体外径、且相邻两个钻翼间的空间为排屑槽。

13、与现有技术相比，本发明的优点为：

14、(1)本发明的自适应可变剖面形状的pdc钻头，通过对部件结构的合理设置，在碎岩过程中能够根据不同的地层条件自适应改变钻头剖面形状，进而到达钻头剖面形状与地层的自主匹配，提高钻进效果，提升钻进效率，使得钻头始终具有很好的自适应能力，提高钻进效率和钻头寿命。

15、(2)本发明的自适应可变剖面形状的pdc钻头，通过对部件结构的合理设置，弹性元件的设置使的钻头具有较好的抗冲击能力，面对复杂地层具有更强的适应能力。

技术特征：

1.一种自适应可变剖面形状的pdc钻头，其特征在于，包括钻头本体(1),所述钻头本体(1)整体为柱体结构，钻头本体(1)一端周向均匀布设至少2个钻翼(1-1)，任一钻翼(1-1)顶边内设有活动翼槽(1-7)；

2.如权利要求1所述的自适应可变剖面形状的pdc钻头，其特征在于，所述活动翼槽(1-7)内底与活动翼(2)间且沿活动翼(2)的旋转方向设有弹性元件(3)。

3.如权利要求2所述的自适应可变剖面形状的pdc钻头，其特征在于，所述活动翼槽(1-7)顶端设有限位挡块(1-10)，活动翼(2)顶边的最大旋转角度与限位挡块(1-10)接触、且垂直于钻头本体(1)轴线。

4.如权利要求3所述的自适应可变剖面形状的pdc钻头，其特征在于，所述活动翼槽(1-7)与活动翼(2)的接触面沿活动翼(2)的旋转方向设有导轨槽(1-8)，活动翼(2)上设有与导轨槽(1-8)结构相匹配且在导轨槽(1-8)内滑动的导向轴(2-3)。

5.如权利要求4所述的自适应可变剖面形状的pdc钻头，其特征在于，所述导向轴(2-3)沿其轴向可伸缩并旋转。

6.如权利要求1-5任一所述的自适应可变剖面形状的pdc钻头，其特征在于，所述活动翼(2)与活动翼槽(1-7)的铰接点分别设有限位孔(2-2)和定位孔(1-9)，并通过定位销(4)依次穿入铰接。

7.如权利要求1-5任一所述的自适应可变剖面形状的pdc钻头，其特征在于，任一钻翼(1-1)的钻进面设有多个第一钻齿(1-2)，任一活动翼(2)的钻进面设有多个第二钻齿(2-1)。

8.如权利要求1-5任一所述的自适应可变剖面形状的pdc钻头，其特征在于，所述钻翼(1-1)外侧设有保径齿(1-3)，保径齿(1-3)外径均大于钻翼(1-1)和活动翼(2)的外径，保径齿(1-3)远离钻翼(1-1)顶边的一端设有反切齿(1-4)。

9.如权利要求1-5任一所述的自适应可变剖面形状的pdc钻头，其特征在于，相邻两个钻翼(1-1)间的钻头本体(1)内设有与钻头本体(1)轴线平行的水路(1-5)。

10.如权利要求1-5任一所述的自适应可变剖面形状的pdc钻头，其特征在于，钻翼(1-1)外径大于钻头本体(1)外径、且相邻两个钻翼(1-1)间的空间为排屑槽(1-6)。

技术总结一种自适应可变剖面形状的PDC钻头，包括钻头本体，钻头本体一端周向均匀布设至少2个钻翼，任一钻翼顶边内设有活动翼槽；还包括铰设在活动翼槽内并与活动翼槽结构匹配的活动翼，活动翼在活动翼槽内的铰接点位于靠近活动翼槽的顶边。通过对部件结构的合理设置，在碎岩过程中能够根据不同的地层条件自适应改变钻头剖面形状，进而到达钻头剖面形状与地层的自主匹配，提高钻进效果，提升钻进效率，使得钻头始终具有很好的自适应能力，提高钻进效率和钻头寿命。技术研发人员：张朋,王传留,居培,马少明,伍涛,李耿,高晓亮,王家乐受保护的技术使用者：中煤科工西安研究院（集团）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/17