本發(fā)明屬于石油天然氣、礦山工程、建筑基礎(chǔ)工程施工、地質(zhì)、水文等鉆探設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種單牙輪鉆頭。

背景技術(shù)：

鉆頭是鉆井工程中用以破碎巖石、形成井筒的破巖工具。現(xiàn)今鉆井工程中所使用的鉆頭主要有牙輪鉆頭和PDC(聚晶金剛石復(fù)合片)鉆頭。

牙輪鉆頭上的牙輪通過軸承系統(tǒng)與鉆頭體形成轉(zhuǎn)動連接，鉆頭工作時，鉆頭體旋轉(zhuǎn)帶動牙輪繞鉆頭軸線轉(zhuǎn)動的同時，牙輪還會繞自身的軸線轉(zhuǎn)動，牙輪上的切削齒在上述兩種運動的合成下作復(fù)雜的復(fù)合運動，牙輪鉆頭屬非固定切削齒鉆頭。

單牙輪鉆頭是牙輪鉆頭中的一種，是鉆井工程中使用的主要破巖工具之一，特別是在深井超深井的小井眼鉆井中發(fā)揮著重要的作用。單牙輪鉆頭主要利用牙輪上的牙齒(切削齒)對巖石的擠壓刮切作用破巖，牙輪上的切削齒在井底以網(wǎng)狀形式刮切巖石。單牙輪鉆頭牙輪上的切削齒一部分(牙輪前端)始終與井底接觸破巖，一部分切削齒輪換與井底接觸破巖,這就把單牙輪鉆頭的牙輪分成了恒接觸區(qū)(牙輪前端，如圖9的附圖標(biāo)記21)和交替接觸區(qū)(如圖9的附圖標(biāo)記22)。

單牙輪鉆頭鉆進過程中牙輪繞鉆頭軸線旋轉(zhuǎn)的同時還繞自身的軸線自轉(zhuǎn)，牙輪上的切削齒相對井底巖石的刮切方向在不斷地變化：牙輪恒接觸區(qū)上的切削齒在刮切巖石過程中，其相對巖石的刮切方向在0～360°之間不斷變化；牙輪交替接觸區(qū)上的切削齒在刮切巖石過程中，其相對巖石的刮切方向在0～180°之間變化。這使單牙輪鉆頭上無法直接應(yīng)用極適合于以刮切形式破巖的聚晶金剛石復(fù)合片(PDC齒)等耐磨性極強的金剛石類切削齒。原因在于聚晶金剛石復(fù)合片(PDC齒)是由基體和聚晶金剛石層兩部分組成，對巖石起主要刮切效果的是聚晶金剛石層，PDC齒刮切工作時具有方向性，只能是聚晶金剛石層在前基體在后。如果PDC齒在工作過程中直接受到反向作用力，很容易造成聚晶金剛石層的崩裂，嚴(yán)重降低PDC齒的工作壽命，甚至在極短的時間內(nèi)使PDC齒損壞失效。

因此，現(xiàn)有單牙輪鉆頭上的切削齒一般為硬質(zhì)合金齒，硬質(zhì)合金齒的耐磨性遠(yuǎn)不及PDC齒等金剛石類切削齒。切削齒的耐磨性不足是單牙輪鉆頭的致命弱點，切削齒易磨損嚴(yán)重影響了單牙輪鉆頭的使用壽命。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于：提供一種切削齒可旋轉(zhuǎn)的單牙輪鉆頭，解決現(xiàn)有技術(shù)牙輪鉆頭無法采用復(fù)合齒(例如PDC齒)的問題，同時其即使采用與現(xiàn)有技術(shù)一致的切削齒(如硬質(zhì)合金齒)時，切削齒的磨損及磨損鈍化速度也均更好。

本發(fā)明目的通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種旋轉(zhuǎn)齒單牙輪鉆頭，包括鉆頭體，以及轉(zhuǎn)動連接于鉆頭體上的牙輪，牙輪上設(shè)置有切削齒，牙輪上的切削齒至少有一顆為旋轉(zhuǎn)齒，旋轉(zhuǎn)齒與牙輪形成轉(zhuǎn)動連接，旋轉(zhuǎn)齒的前切削面或旋轉(zhuǎn)齒的前切削面的幾何中心相對旋轉(zhuǎn)齒的旋轉(zhuǎn)軸線偏移，且旋轉(zhuǎn)齒的后切削面或后切削面的幾何中心在前切削面的偏移方同側(cè)，前切削面相對后切削面靠近旋轉(zhuǎn)齒的旋轉(zhuǎn)軸線，并能繞旋轉(zhuǎn)軸線在牙輪上旋轉(zhuǎn)。

本專利所述前切削面(也可以稱為前刀面)是指切削齒對井底地層切削工作時，切下的切屑沿其流出的表面。而后切削面(也可以稱為后刀面)則是指切削齒與井底地層相對的表面，后切削面一般是正對著切削深度(進給方向)的面。通常而言，前切削面與后切削面的交線形成切削刃，它擔(dān)任主要切削工作。

相對于常規(guī)的硬質(zhì)合金齒而言，由基體和固結(jié)于基體上的耐磨層復(fù)合而成的復(fù)合齒，其前切削面為耐磨層的前端面，而后切削面則是耐磨層和/或基體的側(cè)面。所謂耐磨層是相對基體而言，其耐磨性更強，對于聚晶金剛石復(fù)合片或聚晶金剛石復(fù)合齒或聚晶金剛石與孕鑲金剛石相復(fù)合而成的復(fù)合齒而言，其耐磨層為聚晶金剛石層，而基體則是硬質(zhì)合金或孕鑲金剛石等，基體處在耐磨層的后部推持支撐著耐磨層的前端面在前進行破巖工作。

因此，本專利主要想保護一種旋轉(zhuǎn)齒單牙輪鉆頭，包括鉆頭體，以及轉(zhuǎn)動連接于鉆頭體上的牙輪，牙輪上設(shè)置有切削齒，牙輪上的切削齒至少有一顆為旋轉(zhuǎn)齒，旋轉(zhuǎn)齒與牙輪形成轉(zhuǎn)動連接，旋轉(zhuǎn)齒具有耐磨層和基體，并以耐磨層的前端面的幾何中心為臨界點，旋轉(zhuǎn)齒整體或包括該幾何中心的大部分相對旋轉(zhuǎn)齒的旋轉(zhuǎn)軸線偏移，且耐磨層的前端面相對基體靠近旋轉(zhuǎn)齒的旋轉(zhuǎn)軸線，并能繞旋轉(zhuǎn)軸線在牙輪上旋轉(zhuǎn)。

此外，顯然，本專利的旋轉(zhuǎn)齒也可以應(yīng)用于硬質(zhì)合金齒、立方碳化硼或孕鑲金剛石齒(塊)等齒，此時旋轉(zhuǎn)齒就無耐磨層和基體之分。

對于聚晶金剛石復(fù)合片或聚晶金剛石復(fù)合齒或聚晶金剛石與孕鑲金剛石相復(fù)合而成的復(fù)合齒而言，其耐磨層為聚晶金剛石層，而基體則是硬質(zhì)合金或孕鑲金剛石等，此時聚晶金剛石層的前端面則是前切削面，根據(jù)其前端面形狀的不同，前切削面可以是平面(例如最常見的規(guī)則圓柱體PDC齒，其聚晶金剛石層的前端面為一圓形平面)、曲面(例如金剛石層在基體上形成一錐形、半球形或屋脊形/楔形等的前端面)或異形面等各種表面。同樣的，后切削面根據(jù)金剛石層或基體側(cè)面形狀的不同，可以是圓柱面(例如常見的規(guī)則圓柱體PDC齒，其聚晶金剛石層的側(cè)面為圓柱面)或其他柱面，也可以是平面等。

聚晶金剛石復(fù)合片又稱PDC齒(Polycrystalline Diamond Compact)或PDC復(fù)合片，由聚晶金剛石層和基體兩部分組成(參見圖10)。PDC齒采用金剛石微粉與硬質(zhì)合金基片在超高壓高溫條件下燒結(jié)而成。金剛石微粉形成PDC齒的聚晶金剛石層，硬質(zhì)合金基片成為PDC齒的基體。PDC齒既具有金剛石的高硬度、高耐磨性，又具有硬質(zhì)合金的強度與抗沖擊韌性，是制造切削刀具、鉆井鉆頭及其他耐磨工具的理想材料。PDC齒適合于以刮切的方式工作，由于PDC齒的聚晶金剛石層的硬度和耐磨性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于硬質(zhì)合金材料的基體，因此PDC齒在刮切工作時具有自銳性，即聚晶金剛石層的磨損速度明顯慢于基體，使PDC齒的切削刃(硬而耐磨的金剛石層)始終保持銳利狀態(tài)。

PDC齒刮切工作時，起主要刮切作用的是聚晶金剛石層。PDC齒的聚晶金剛石層硬而脆，基體相對軟但具有很好的抗沖擊韌性，因此PDC齒刮切工作時具有方向性，只能是聚晶金剛石層在前基體在后進行刮切(如圖11)，即基體處在聚晶金剛石層的后部推持支撐著聚晶金剛石層。如果PDC齒在工作過程中反向運動，基體在前聚晶金剛石層在后進行刮切，聚晶金剛石層直接受到反向作用力，很容易造成聚晶金剛石層的崩裂或脫落，嚴(yán)重降低PDC齒的工作壽命，甚至在極短的時間內(nèi)使PDC齒損壞失效。

本專利較現(xiàn)有技術(shù)的有益效果是：

1、本專利牙輪上的旋轉(zhuǎn)齒接觸巖石與巖石互作用破巖時，無論切削齒與巖石接觸時的開始狀態(tài)如何，當(dāng)切削齒受到巖石的作用力時，由于牙輪上的旋轉(zhuǎn)齒能相對牙輪轉(zhuǎn)動，旋轉(zhuǎn)齒的前切削面或旋轉(zhuǎn)齒的前切削面的幾何中心相對旋轉(zhuǎn)齒的旋轉(zhuǎn)軸線偏移，且旋轉(zhuǎn)齒的后切削面均在偏移方同側(cè)或旋轉(zhuǎn)齒的后切削面的幾何中心在偏移方同側(cè)。在巖石反力的作用下，旋轉(zhuǎn)齒均會旋轉(zhuǎn)至齒的前切削面在前，旋轉(zhuǎn)齒的前切削面的背面在后來刮切巖石，且在刮切破巖過程中，無論牙輪如何旋轉(zhuǎn)，牙輪上的旋轉(zhuǎn)齒均會是以前切削面在前、前切削面的背面在后的方位來刮切破巖。旋轉(zhuǎn)齒上的切削元件相對旋轉(zhuǎn)齒的旋轉(zhuǎn)軸線偏移，在外力的作用下，沿垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的平面的力(分力)將會推動旋轉(zhuǎn)齒繞其旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，使旋轉(zhuǎn)齒的前切削面的法線順著刮切方向來切削破巖，切削齒的前切削面法向始終指向刮切方向。本專利偏置的旋轉(zhuǎn)齒具有方位自調(diào)節(jié)自適應(yīng)功能，使旋轉(zhuǎn)齒上的切削元件始終以前切削面在前、前切削面的背面在后的方位來刮切破巖。這樣，本專利上就能使用耐磨性強的金剛石類切削齒，特別是能使用極適合于以刮切方式破巖的PDC齒。本專利所采用的結(jié)構(gòu)方案為金剛石類切削齒，特別是PDC齒應(yīng)用在單牙輪鉆頭上提供了條件。

2、本專利牙輪上的旋轉(zhuǎn)齒可相對牙輪轉(zhuǎn)動且旋轉(zhuǎn)齒的切削元件偏置，旋轉(zhuǎn)齒始終以穩(wěn)定的刮切面相對巖石刮切工作。無論鉆頭牙輪如何旋轉(zhuǎn)，牙輪及其上的旋轉(zhuǎn)齒的位置如何，不管牙輪上切削齒的刮切運動方向如何變化，牙輪上的旋轉(zhuǎn)齒始終會以其前切削面在前、前切削面的背面在后的方位刮切巖石，旋轉(zhuǎn)齒相對巖石的刮切工作方向始終不變，這有利于減緩切削齒的磨損。切削齒始終相對巖石的刮切摩擦方向不變，較普通單牙輪上的切削齒工作時相對巖石的刮切方向不斷變化的工作方式，本專利即使采用與現(xiàn)有技術(shù)一致的切削齒(如硬質(zhì)合金齒)，其切削齒的磨損及磨損鈍化速度也均要好。

3、本專利上的旋轉(zhuǎn)齒上的切削元件可采用耐磨性強且極適合以刮切方式破巖的PDC齒，PDC齒在刮切工作時具有良好的自銳性，聚晶金剛石層的磨損速度明顯慢于基體。普通單牙輪鉆頭上的切削齒在鉆頭破巖工作過程中，切削齒相對巖石之間的刮切方向在不斷變化(牙輪恒接觸區(qū)上的切削齒刮切破巖時相對巖石的刮切方向在0～360°之間不斷變化；牙輪交替接觸區(qū)上的切削齒在刮切破巖時相對巖石的刮切方向在0～180°之間變化)，牙輪上的硬質(zhì)合金齒在刮切方向不斷變化的過程中齒頂菱角會被磨圓鈍化，刮切效率降低。旋轉(zhuǎn)齒上采用PDC齒，無論牙輪如何旋轉(zhuǎn)，切削齒的方位如何，旋轉(zhuǎn)齒上的PDC齒始終會以聚晶金剛石層在前基體在后的工作方位刮切巖石，PDC齒相對巖石的刮切方向始終保持不變，PDC齒始終以正常的方向刮切破巖，其有利于PDC齒刮切破巖優(yōu)勢的充分發(fā)揮，能充分利用PDC齒的耐磨性和自銳特性。PDC齒相對硬質(zhì)合金齒更易于侵入巖石、更易于刮切破巖。因此，單牙輪鉆頭的牙輪上使用旋轉(zhuǎn)齒能明顯提高鉆頭使用壽命的同時，提高鉆頭切削齒的刮切效率和鉆頭的破巖效率。

4、單牙輪鉆頭只有一個牙輪，易于小井眼化，本應(yīng)是深井、超深井鉆井中很好的鉆井工具，但由于單牙輪鉆頭現(xiàn)有的切削齒耐磨性差，刮切破巖效率較低，限制了單牙輪鉆頭的應(yīng)用效果，因此在鉆井施工中已慢慢很少使用單牙輪鉆頭了。本專利提出的旋轉(zhuǎn)齒結(jié)構(gòu)，使極適合于以刮切形式破巖的PDC齒能應(yīng)用在單牙輪鉆頭上，提高了鉆頭的破巖效率和使用壽命，這將擴寬單牙輪鉆頭的使用范圍，增強單牙輪鉆頭在鉆井中(特別是深井及小井眼中)的應(yīng)用價值。

作為選擇，旋轉(zhuǎn)齒的前切削面朝向其旋轉(zhuǎn)軸線。作為進一步選擇，旋轉(zhuǎn)齒的前切削面的過幾何中心的法線與其旋轉(zhuǎn)軸線相交。

作為選擇，旋轉(zhuǎn)齒包括與牙輪轉(zhuǎn)動連接的旋轉(zhuǎn)軸，以及固定在旋轉(zhuǎn)軸上的切削元件，切削元件選自聚晶金剛石復(fù)合片、聚晶金剛石復(fù)合齒(即聚晶金剛石與基體采取前述復(fù)合片形式以外的復(fù)合形式，統(tǒng)稱為“聚晶金剛石復(fù)合齒”)、熱穩(wěn)定聚晶金剛石復(fù)合齒、孕鑲金剛石齒(塊)、立方碳化硼、陶瓷齒、或聚晶金剛石與孕鑲金剛石相復(fù)合而成的復(fù)合齒中的一種或多種，且切削元件為聚晶金剛石復(fù)合片、聚晶金剛石復(fù)合齒、或聚晶金剛石與孕鑲金剛石相復(fù)合而成的復(fù)合齒時，其切削齒的聚晶金剛石層的前端面為前切削面。該方案中，由于本專利采用旋轉(zhuǎn)齒的結(jié)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)齒上的切削元件可以以穩(wěn)定的方向相對巖石刮切工作，因此本專利的旋轉(zhuǎn)齒上可使用耐磨性更好的上述切削元件，以提高鉆頭切削齒及整個鉆頭的使用壽命和破巖效率。

作為選擇，旋轉(zhuǎn)齒的前切削面或旋轉(zhuǎn)齒的前切削面的幾何中心相對旋轉(zhuǎn)齒的旋轉(zhuǎn)軸線的偏移距大于旋轉(zhuǎn)齒的旋轉(zhuǎn)軸半徑的八分之一，小于旋轉(zhuǎn)軸半徑的兩倍。該方案中，為使旋轉(zhuǎn)齒與巖石互作用工作時能順利旋轉(zhuǎn)至正確的刮切方向，并保持良好的刮切方位，旋轉(zhuǎn)齒的前切削面或旋轉(zhuǎn)齒的前切削面的幾何中心相對旋轉(zhuǎn)齒的旋轉(zhuǎn)軸線的偏移距不能太小，偏移距越大越易于旋轉(zhuǎn)齒的順利旋轉(zhuǎn)，驅(qū)使旋轉(zhuǎn)齒旋轉(zhuǎn)到正常方位的驅(qū)動力也將越足，也越易于保證旋轉(zhuǎn)齒在牙輪不斷旋轉(zhuǎn)的過程中能保持良好的刮切方位。但偏移距也不能太大，太大的偏移距將使旋轉(zhuǎn)齒占據(jù)較大的旋轉(zhuǎn)空間，造成牙輪布齒空間的浪費。作為進一步選擇，旋轉(zhuǎn)齒的前切削面或旋轉(zhuǎn)齒的前切削面的幾何中心相對旋轉(zhuǎn)齒的旋轉(zhuǎn)軸線的偏移距在1～32mm之間。

作為選擇，旋轉(zhuǎn)齒上的切削元件為1-6個。該方案中，旋轉(zhuǎn)齒上的切削元件可以為1個，也可以為多個，可根據(jù)鉆頭尺寸、旋轉(zhuǎn)齒大小及切削元件的實際大小來設(shè)置旋轉(zhuǎn)齒上切削元件的數(shù)量。作為進一步選擇，旋轉(zhuǎn)齒上的切削元件為1個、2個或3個。

作為選擇，旋轉(zhuǎn)齒設(shè)置在牙輪的恒接觸區(qū)上。該方案中，單牙輪鉆頭破巖工作過程中，牙輪恒接觸區(qū)上的切削齒始終與井底接觸破巖，其磨損速度快于其他區(qū)域上的切削齒。牙輪的恒接觸區(qū)上設(shè)置旋轉(zhuǎn)齒將能明顯提高該區(qū)域切削齒的耐磨性和刮切效率，從而提高鉆頭的使用壽命和破巖效率。

作為選擇，旋轉(zhuǎn)齒設(shè)置在牙輪的交替接觸區(qū)上。該方案中，旋轉(zhuǎn)齒設(shè)置在牙輪的交替接觸區(qū)上將能明顯提高該區(qū)域切削齒的耐磨性和刮切效率。

作為選擇，旋轉(zhuǎn)齒的旋轉(zhuǎn)軸與牙輪之間設(shè)置有限制旋轉(zhuǎn)齒在旋轉(zhuǎn)軸線方向上的運動的鎖緊結(jié)構(gòu)。該方案中，旋轉(zhuǎn)齒設(shè)置在牙輪上時，為防止旋轉(zhuǎn)齒沿旋轉(zhuǎn)軸線的方向竄動或沿軸線脫落，可在旋轉(zhuǎn)齒與牙輪之間設(shè)置鎖緊結(jié)構(gòu)，增強旋轉(zhuǎn)齒的可靠性和安全性。這里的鎖緊是指將旋轉(zhuǎn)齒沿旋轉(zhuǎn)軸線的方向限位，防止旋轉(zhuǎn)齒沿旋轉(zhuǎn)軸線的方向竄動或脫落，并不限制旋轉(zhuǎn)齒相對牙輪的轉(zhuǎn)動。作為進一步選擇，旋轉(zhuǎn)齒的旋轉(zhuǎn)軸與牙輪之間采用滾珠鎖緊。滾珠鎖緊可在盡量減少影響旋轉(zhuǎn)齒旋轉(zhuǎn)運動的同時，能實現(xiàn)將旋轉(zhuǎn)齒沿其旋轉(zhuǎn)軸線方向限位和軸向鎖緊，且便于加工。

作為選擇，旋轉(zhuǎn)齒的旋轉(zhuǎn)軸與牙輪之間設(shè)置有密封結(jié)構(gòu)。該方案中，鉆頭工作時處在鉆井液、巖屑等環(huán)境中，旋轉(zhuǎn)齒可相對牙輪旋轉(zhuǎn)，為防止其他物質(zhì)進入旋轉(zhuǎn)齒與牙輪的旋轉(zhuǎn)副之間可在旋轉(zhuǎn)齒與牙輪之間設(shè)置密封結(jié)構(gòu)，以減小旋轉(zhuǎn)副的磨損，延長旋轉(zhuǎn)副的使用壽命。

前述本發(fā)明主方案及其各進一步選擇方案可以自由組合以形成多個方案，均為本發(fā)明可采用并要求保護的方案；且本發(fā)明，(各非沖突選擇)選擇之間以及和其他選擇之間也可以自由組合。本領(lǐng)域技術(shù)人員在了解本發(fā)明方案后根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)和公知常識可明了有多種組合，均為本發(fā)明所要保護的技術(shù)方案，在此不做窮舉。

附圖說明

圖1、圖2為本發(fā)明實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明實施例1的旋轉(zhuǎn)齒刮切破巖時的示意圖。

圖4為本發(fā)明實施例1的旋轉(zhuǎn)齒的旋轉(zhuǎn)軸為設(shè)置有階梯的軸頸狀的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明實施例1的旋轉(zhuǎn)齒的旋轉(zhuǎn)軸為圓柱形的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6、圖7為本發(fā)明實施例1的旋轉(zhuǎn)齒上的切削元件為2個的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8為本發(fā)明實施例4、實施例5的旋轉(zhuǎn)齒與牙輪之間設(shè)置有鎖緊結(jié)構(gòu)及密封結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9為單牙輪鉆頭的牙輪與井底巖石接觸時的接觸區(qū)域劃分示意圖。

圖10為常規(guī)PDC齒結(jié)構(gòu)示意圖。

圖11為常規(guī)PDC齒正常刮切破巖時的示意圖。

圖12、圖13、圖14為本發(fā)明實施例1的旋轉(zhuǎn)齒上的切削元件的形狀分別為半圓柱形、楔形和豎向設(shè)置的圓柱形的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、鉆頭體，2、牙輪，21、恒接觸區(qū)，22、交替接觸區(qū)，3、旋轉(zhuǎn)齒；31、PDC齒基體，32、PDC齒的聚晶金剛石層，33、旋轉(zhuǎn)齒的前切削面，34、旋轉(zhuǎn)齒的旋轉(zhuǎn)軸線，35、旋轉(zhuǎn)齒的后切削面，36、旋轉(zhuǎn)齒的旋轉(zhuǎn)軸，37、旋轉(zhuǎn)齒的前切削面的背面，4、巖石；5、密封結(jié)構(gòu)，6、鎖緊結(jié)構(gòu)。

具體實施方式

下列非限制性實施例用于說明本發(fā)明。

實施例1：

參考圖1-3所示，一種旋轉(zhuǎn)齒單牙輪鉆頭，包括鉆頭體1和牙輪2，牙輪2與鉆頭體1為轉(zhuǎn)動連接，牙輪2能相對鉆頭體1轉(zhuǎn)動，牙輪2上設(shè)置有切削齒，牙輪2上的切削齒至少有一顆為旋轉(zhuǎn)齒3，旋轉(zhuǎn)齒3與牙輪2形成轉(zhuǎn)動連接，旋轉(zhuǎn)齒3能相對牙輪2轉(zhuǎn)動。作為選擇，如本實施例所示，旋轉(zhuǎn)齒3包括與牙輪2轉(zhuǎn)動連接的旋轉(zhuǎn)軸36，以及固定在旋轉(zhuǎn)軸36上的切削元件，牙輪2上對應(yīng)設(shè)有容納匹配旋轉(zhuǎn)齒3的旋轉(zhuǎn)軸36的軸孔，旋轉(zhuǎn)軸36插入軸孔內(nèi)在牙輪2上旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)軸36可以有多種形式，例如圖4、7為旋轉(zhuǎn)齒3的旋轉(zhuǎn)軸36為設(shè)置有階梯的軸頸狀，圖5、6為旋轉(zhuǎn)齒3的旋轉(zhuǎn)軸36為圓柱形。切削元件固結(jié)于旋轉(zhuǎn)軸36的頂面，其前端面(耐磨層的前端面)與旋轉(zhuǎn)軸36的頂面成一夾角，切削元件與旋轉(zhuǎn)軸36的固結(jié)形式也可以有多種方式：例如圖4、5所示，其部分基體和耐磨層側(cè)面陷入固定于頂面內(nèi)，或者如圖6、7所示，在頂面內(nèi)形成一凸臺，其基體部分側(cè)面陷入固定于凸臺內(nèi)，而耐磨層則出露于凸臺外。旋轉(zhuǎn)齒3的切削元件的前切削面33或前切削面33的幾何中心O相對旋轉(zhuǎn)齒3的旋轉(zhuǎn)軸線34偏移，且旋轉(zhuǎn)齒3的切削元件的后切削面35或后切削面35的幾何中心在前切削面33的偏移方同側(cè)，前切削面33相對后切削面35靠近旋轉(zhuǎn)齒的旋轉(zhuǎn)軸線34，并能繞旋轉(zhuǎn)軸線34在牙輪2上旋轉(zhuǎn)。作為選擇，旋轉(zhuǎn)齒3上的切削元件為聚晶金剛石復(fù)合片(PDC齒)、聚晶金剛石復(fù)合齒、熱穩(wěn)定聚晶金剛石復(fù)合齒、孕鑲金剛石齒(塊)、立方碳化硼、陶瓷齒、或聚晶金剛石與孕鑲金剛石相復(fù)合而成的復(fù)合齒。作為進一步選擇，旋轉(zhuǎn)齒3上的切削元件為聚晶金剛石復(fù)合片(PDC齒)。聚晶金剛石復(fù)合片由聚晶金剛石層32和基體31兩部分組成(參見圖10)，其中聚晶金剛石層32的前端面即為切削元件的前切削面33，側(cè)面為后切削面35(參考圖3)。作為選擇，旋轉(zhuǎn)齒3上的切削元件的形狀為半圓柱形(參考圖12)、楔形(參考圖13)或豎向設(shè)置的圓柱形(參考圖14)等。作為選擇，旋轉(zhuǎn)齒3的前切削面33或旋轉(zhuǎn)齒3的前切削面33的幾何中心O相對旋轉(zhuǎn)齒3的旋轉(zhuǎn)軸線34的偏移距S大于旋轉(zhuǎn)齒3的旋轉(zhuǎn)軸36半徑(旋轉(zhuǎn)軸36置于軸孔內(nèi)的圓柱或軸頸部分的半徑)的八分之一，小于旋轉(zhuǎn)軸36半徑的兩倍(參考圖3、圖8)。作為進一步選擇，旋轉(zhuǎn)齒3的前切削面33或旋轉(zhuǎn)齒3的前切削面33的幾何中心相對旋轉(zhuǎn)齒3的旋轉(zhuǎn)軸線34的偏移距S在1～32mm之間。旋轉(zhuǎn)齒上的切削元件可以為1個，也可以為多個。作為選擇，旋轉(zhuǎn)齒3上的切削元件為1-6個。作為進一步選擇，旋轉(zhuǎn)齒3上的切削元件為1個(如圖1、圖2)、2個(如圖6、圖7)或3個。切削單元1個時，優(yōu)選旋轉(zhuǎn)齒的前切削面的過幾何中心的法線與其旋轉(zhuǎn)軸線相交。當(dāng)切削單元多個時，各切削單元的前切削面33并排朝向旋轉(zhuǎn)軸線34，并相對旋轉(zhuǎn)軸線34左右均布。

實施例2：

參考圖1、2、9所示，本實施例與實施例1基本相同，其區(qū)別在于：旋轉(zhuǎn)齒3設(shè)置在牙輪2的恒接觸區(qū)21上。

實施例3：

參考圖1、2、9所示，本實施例與實施例2基本相同，其區(qū)別在于：旋轉(zhuǎn)齒3設(shè)置在牙輪2的交替接觸區(qū)22上。

實施例4：

參考圖8所示，本實施例與實施例1基本相同，其區(qū)別在于：旋轉(zhuǎn)齒3的旋轉(zhuǎn)軸與牙輪2之間設(shè)置有限制旋轉(zhuǎn)齒3沿旋轉(zhuǎn)軸線34方向相對牙輪2運動的鎖緊結(jié)構(gòu)6。旋轉(zhuǎn)齒3與牙輪2之間可設(shè)置彈性擋圈結(jié)構(gòu)，以防止旋轉(zhuǎn)齒3沿旋轉(zhuǎn)軸線34的方向竄動或沿軸線脫落，旋轉(zhuǎn)齒3與牙輪2之間可設(shè)置螺紋結(jié)構(gòu)，通過螺帽將旋轉(zhuǎn)齒3限位在牙輪2的旋轉(zhuǎn)齒孔內(nèi)防止旋轉(zhuǎn)齒沿旋轉(zhuǎn)軸線的方向竄動或脫落。作為進一步選擇，旋轉(zhuǎn)齒3與牙輪2之間采用滾珠鎖緊(如圖8)。

實施例5：

參考圖8所示，本實施例與實施例1基本相同，其區(qū)別在于：旋轉(zhuǎn)齒3與牙輪2之間設(shè)置有密封結(jié)構(gòu)5。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。