一种带压力检测的牙轮钻头

文档序号:82544 发布日期:2021-10-08 浏览:24次 >En<

阅读说明:本技术 一种带压力检测的牙轮钻头 (Roller bit with pressure detection function ) 是由 张占奎 曹江龙 于 2021-08-11 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种带压力检测的牙轮钻头,包括牙轮、牙轮主体、牙掌、压力检测组件,其中:牙轮转动安装在牙掌上;压力检测组件包括检测头和压力传感器,检测头滑动安装在牙掌上,且检测头沿牙轮相对牙掌滑动的位移与牙轮相对牙掌转动的轴线垂直,压力传感器安装在牙轮上并与检测头连接,压力传感器用于检测检测头受到的挤压的压力;牙掌固定在牙轮主体上;牙轮、压力检测组件和牙掌均设有若干个,牙轮、压力检测组件和牙掌一一对应。本发明中,所提出的带压力检测的牙轮钻头,根据在钻井过程中各个牙轮相对牙轮主体转动,进而改变检测头的位置进而改变介质对检测头的挤压力,通过检测检测头的压力进而判断牙轮是否相对牙掌卡死。(The invention discloses a roller bit with pressure detection, which comprises a roller, a roller main body, a bit leg and a pressure detection assembly, wherein: the cone is rotatably arranged on the palm; the pressure detection assembly comprises a detection head and a pressure sensor, the detection head is slidably mounted on the tooth palm, the displacement of the detection head sliding relative to the tooth palm along the cone is vertical to the axis of the cone rotating relative to the tooth palm, the pressure sensor is mounted on the cone and connected with the detection head, and the pressure sensor is used for detecting the extrusion pressure applied to the detection head; the bit leg is fixed on the cone main body; the cone, the pressure detection assembly and the bit leg are respectively provided with a plurality of cone, pressure detection assembly and bit leg, which are corresponding to each other. According to the roller bit with the pressure detection, the position of the detection head is changed according to the rotation of each roller relative to the roller body in the drilling process, so that the extrusion force of a medium on the detection head is changed, and whether the roller is blocked relative to the bit leg or not is judged by detecting the pressure of the detection head.)

一种带压力检测的牙轮钻头

技术领域

本发明涉及钻井钻头

技术领域

,尤其涉及一种带压力检测的牙轮钻头。

背景技术

牙轮钻头是使用最广泛的一种钻井钻头。牙轮钻头工作时切削齿交替接触井底,破岩扭矩小,切削齿与井底接触面积小,比压高,易于吃入地层;工作刃总长度大,因而相对减少磨损。牙轮钻头能够适应从软到坚硬的多种地层。现有的牙轮钻头一般包括三个牙轮通过牙掌安装在钻头主体上,每个牙轮与其连接的牙掌转动连接。在钻井过程中,外界的驱动机构通过驱动钻头主体转动,进而牙轮与介质摩擦使牙轮相对牙掌转动,若至少一个牙轮被卡死不能相对与其对应的牙掌转动,则增大其他牙轮的损耗且钻井效率慢,且这种情况是不容易发现的,特别是其中一个牙轮发生卡死其他两个牙轮可以继续工作时,很不容易发现,这样一方面降低钻井效率,另一方面增大了其他牙轮的损耗。

发明内容

为解决背景技术中存在的技术问题,本发明提出一种带压力检测的牙轮钻头。

本发明提出的一种带压力检测的牙轮钻头,包括牙轮、牙轮主体、牙掌、压力检测组件,其中:

牙轮转动安装在牙掌上;

压力检测组件包括检测头和压力传感器,检测头滑动安装在牙掌上,且检测头沿牙轮相对牙掌滑动的位移与牙轮相对牙掌转动的轴线垂直,压力传感器安装在牙轮上并与检测头连接,压力传感器用于检测检测头受到的挤压的压力;

牙掌固定在牙轮主体上;

牙轮、压力检测组件和牙掌均设有若干个,牙轮、压力检测组件和牙掌一一对应。

优选的,在不受力情况下,检测头相对牙轮伸出的部分低于牙轮上钻齿的高度,进而在钻井过程中牙轮上的钻齿先接触介质,减小对检测头的磨损,进而保证其检测精度。

优选的,检测头的顶部为球面,减小对检测头的磨损。

优选的,牙轮上开有安装孔,检测头滑动安装在安装孔内,压力传感器固定在安装孔内,压力传感器与检测头之间设有检测弹性件,检测弹性件可沿检测头的滑动方向发生弹性形变,便于压力传感器和检测头的安装,便于检测检测头受到的挤压力。

优选的,检测头的外侧壁设有弹性滑动件,安装孔的外壁开有滑槽,弹性滑动件延伸至滑槽实现对检测头的限位并可在滑槽内滑动,便于对检测滑头的安装和限位。

优选的,压力传感器通过压盖固定在安装孔内,压盖固定在牙轮上,通过拆卸和固定压盖实现对压力传感器的固定和拆卸,便于对压力传感器的安装。

为了减小对压力传感器的冲击,且便于压力传感器的安装和拆卸,优选的,压盖包括压板、固定弹性件、固定滑杆、挤压块、压柱和盖板,其中:

压板滑动安装在安装孔内,压板的侧壁开有滑动固定孔,固定滑杆滑动安装在滑动固定孔内,压板远离压力传感器的一端开有滑动槽,滑动槽与滑动固定孔连通,挤压块滑动安装在滑动槽内,且挤压块滑动的位移与压板滑动的位移垂直,固定弹性件固定在挤压块与压板之间,且固定弹性件可沿挤压板滑动方向发生弹性变形,安装孔的内壁开有卡接孔,固定滑杆与卡接孔匹配。

压柱的一端卡接在挤压块上,压柱的另一端固定在盖板上;

盖板固定在安装孔内并封闭安装孔。

便于压力传感器的接线,防止牙轮转动过程中与压力传感器连接线的绕乱,优选的,牙轮上开有导线孔,导线孔与安装孔连通,牙掌上开有牙掌接线孔,牙掌接线孔与导线孔连通,为了便于压力传感器接线,压板上也开有通孔。

优选的,牙掌接线孔包括第一接线孔和第二接线孔,第一接线孔的轴线与牙轮相对牙掌转动的轴线重合,第一接线孔的一端与导线孔连通,第二接线孔与第一接线孔的另一端连通。

优选的,牙轮主体上开有沿其轴线方向的主接线通孔,主接线通孔与牙掌接线孔连通。

本发明中,所提出的带压力检测的牙轮钻头,根据在钻井过程中各个牙轮相对牙轮主体转动,进而改变检测头的位置进而改变介质对检测头的挤压力,通过检测检测头的压力进而判断牙轮是否相对牙掌卡死;进一步的通过检测压力变化周期,进而便于工作人员间接得知该牙轮相对牙掌的转动速度,进而了解各个牙轮的润滑情况,及时对转速慢的牙轮做出相应的措施。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1为本发明结构示意图;

图2为本发明剖视图;

图3为本发明A区局部放大图;

图4为本发明B区局部放大图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中表示,其中自始至终相同或类似的符号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解对本发明的限制。

需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。

此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。

在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接或彼此可通讯;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1-4所示的一种带压力检测的牙轮钻头,包括牙轮1、牙轮主体2、牙掌3、压力检测组件,其中:

牙轮1转动安装在牙掌3上,牙掌3具有向外凸出的连接柱,牙轮1转动套装在连接柱上,由于牙轮1与牙掌3的转动连接属于现有技术,本实施例不再赘述;

压力检测组件包括检测头4和压力传感器5,检测头4滑动安装在牙掌3上,且检测头4沿牙轮1相对牙掌3滑动的位移与牙轮1相对牙掌3转动的轴线垂直,压力传感器5安装在牙轮1上并与检测头4连接,压力传感器5用于检测检测头4受到的挤压的压力;

牙掌3通过焊接或螺栓等现有的固定方式固定在牙轮主体2上;

牙轮1、压力检测组件和牙掌3均设有若三个,牙轮1、压力检测组件和牙掌3一一对应,即一组压力检测组件安装在一个牙轮1上,一个牙轮1安装在一个牙掌3上,三组牙掌3均匀分布在牙轮主体2上;

为了减少对检测头4的磨损,在本实施例中优选的,检测头4的顶部为球面,且在不受力情况下,检测头4相对牙轮1伸出的部分低于牙轮1上钻齿的高度;

具体的,牙轮1上开有安装孔10,安装孔10的轴线与牙轮1转动的轴线垂直,具体以的,安装孔10沿牙轮1的径向,检测头4沿安装孔10的轴线方向滑动安装在安装孔10内,压力传感器5固定在安装孔10内,压力传感器5与检测头4之间设有检测弹性件6,检测弹性件6可沿检测头4的滑动方向发生弹性形变,检测弹性件6可以为弹簧等弹性部件,在本实施例中检测弹性件6优选为弹簧,耐高温性能好,且可在相对恶劣的情况下工作,具体的,弹簧的一端固定在压力传感器5的一端,弹簧的另一端与检测头4的末端抵触,当检测头4的顶端受到挤压时,则挤压弹簧进而对压力传感器5进行挤压,优选的,为了增大检测精度,在不受外力挤压检测头4时,弹簧处于压缩状态,进而保证弹簧对检测头4的抵触;

检测头4的外侧壁设有弹性滑动件7,安装孔10的外壁开有滑槽100,滑槽100的长度方向沿安装孔10的轴线方向,弹性滑动件7延伸至滑槽100实现对检测头4的限位并可在滑槽100内滑动,具体的,弹性滑动件7包括外筒70、内套筒71和弹簧72,检测头4的外侧壁开有沿其径向的滑动孔40,外筒70固定在滑动孔40内,内套筒71套装在外筒70内,弹簧72固定在外筒70和内套筒71之间,挤压内套筒71使内套筒71伸缩至外筒70内,然后将检测头4滑至安装孔10内,当内套筒71与滑槽100相对时,内套筒71弹出外筒70并与滑槽100抵触,进而实现对内筒的定位,当外界挤压检测头4时,检测头4向靠近压力传感器5方向移动,内套筒71在滑槽100内移动,为了对检测头4的限位,安装孔10内具有限位环,限位环为滑槽100的底端;

压力传感器5通过压盖8固定在安装孔10内,压盖8固定在牙轮1上,具体的,压盖8包括压板80、固定弹性件81、固定滑杆82、挤压块83、压柱84和盖板85,其中:

压板80滑动安装在安装孔10内,压板80位于压力传感器5远离检测头4的一端,压板80的侧壁开有滑动固定孔800,固定滑杆82滑动安装在滑动固定孔800内,压板80远离压力传感器5的一端开有滑动槽801,滑动槽801与滑动固定孔800连通,挤压块83滑动安装在滑动槽801内,且挤压块83滑动的位移与压板80滑动的位移垂直,固定弹性件81固定在挤压块83与压板80之间,且固定弹性件81可沿挤压板80滑动方向发生弹性变形,安装孔10的内壁开有卡接孔101,固定滑杆82与卡接孔101匹配;优选的,挤压块83与固定滑杆82相对的表面为斜面,固定滑杆82与挤压块83相对的表面也为斜面,且固定滑块的斜面与挤压块83的斜面抵触在同一平面内,通过挤压挤压板80使挤压板80向靠近压力传感器5方向移动,通过固定滑块的斜面与挤压块83的斜面抵触,进而使固定滑杆82向靠近卡接孔101方向移动,继续挤压挤压块83使固定滑杆82的一端滑至卡接孔101内,当挤压块83处于最远离压力传感器5位置时,固定滑杆82位于滑动固定孔800内,为了便于固定滑杆82的复位,优选的,卡接孔101内固定有复位弹簧图中未示出,当不受挤压块83的挤压时,复位弹簧恢复力的作用下辅助固定滑杆82滑至滑动固定孔800内;

压柱84的一端卡接在挤压块83上,压柱84的另一端通过焊接方式固定在盖板85上,当取下盖板85的同时实现压柱84与挤压块83的脱离,当安装盖板85时实现对压板80的轴向和径向的固定;

盖板85通过焊接或螺钉固定的方式固定在安装孔10内并封闭安装孔10;

牙轮1上开有导线孔102,导线孔102与安装孔10连通,牙掌3上开有牙掌接线孔30,牙掌接线孔30与导线孔102连通,压板80上也开有通孔,通孔与导线孔102连通;且牙掌接线孔30包括第一接线孔300和第二接线孔301,第一接线孔300的轴线与牙轮1相对牙掌3转动的轴线重合,第一接线孔300的一端与导线孔102连通,第二接线孔301与第一接线孔300的另一端连通;牙轮主体2上开有沿其轴线方向的主接线通孔20,主接线通孔20与牙掌接线孔30连通,便于压力传感器5的接线,避免在牙轮主体2转动或牙轮1相对牙掌3转动时与压力传感器5连接的导线绕乱或磨损;

为了提高检测精度,优选的,一个牙轮1上设有两个压力传感器5和检测头4,且两个检测头4呈180°分布在牙轮1上。

本实施例在工作过程中:牙轮主体2带动牙掌3和牙轮1转动,牙轮1与介质接触并相对牙掌3转动,牙轮1相对牙掌3转动的轴线与牙轮主体2转动的轴线相交,进而改变检测头4的位置进而改变介质对检测头4的挤压力,通过检测检测头4的压力进而判断牙轮1是否相对牙掌3卡死;进一步的通过检测压力变化周期,进而便于工作人员间接得知该牙轮1相对牙掌3的转动速度,进而了解各个牙轮1的润滑情况,及时对转速慢的牙轮1做出相应的措施。

以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

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