專利名稱：巖石鉆頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求前序部分的巖石鉆頭，該巖石鉆頭用于進(jìn)行沖擊鉆孔，特別是頂錘鉆孔(top hammer drilling)。
背景技術(shù)：
通過(guò)US-A-5,890,551，公知一種巖石鉆頭，其具有附屬的鉆桿。該巖石鉆頭在其前表面設(shè)有硬質(zhì)合金球齒，該硬質(zhì)合金球齒通過(guò)在同步旋轉(zhuǎn)期間在巖石上進(jìn)行撞擊而作用巖石。在前表面中形成有空腔，并且流體通道延伸通過(guò)該鉆頭以用于向空腔供給沖洗流體。該空腔完全與環(huán)形凸臺(tái)鄰接。一些球齒安裝在凸臺(tái)中。其它球齒安裝在空腔中以便被形成于該空腔中的沖洗流體墊所子冷卻和沖洗。在一些情形中，鉆頭通道可被碎屑所堵塞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種具有在序言部分中所限定類型的巖石鉆頭，其具有延長(zhǎng)的使用壽命。
本發(fā)明另一個(gè)目的在于提供一種允許對(duì)巖石進(jìn)行良好去除的巖石鉆頭。
本發(fā)明又一個(gè)目的在于提供一種能夠進(jìn)行高效沖洗的巖石鉆頭。
本發(fā)明又一個(gè)目的在于提供一種更加易于進(jìn)行重新磨削的巖石鉆頭。
本發(fā)明又一個(gè)目的在于提供一種具有不易于被堵塞或發(fā)生變形的流體通道的巖石鉆頭。
本發(fā)明又一個(gè)目的在于提供一種適于進(jìn)行左手和右手鉆孔的巖石鉆頭。
通過(guò)一種具有在所附獨(dú)立權(quán)利要求特征部分中所限定特征的巖石鉆頭，實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的上述目的。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明下面參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明巖石鉆頭的實(shí)施例，其中

圖1A示出根據(jù)本發(fā)明巖石鉆頭的前視圖；圖1B示出根據(jù)圖1A中的線B-B通過(guò)巖石鉆頭的截面；圖2示出巖石鉆頭的側(cè)視圖；并且圖3示出巖石鉆頭的后視圖。
具體實(shí)施例方式
在圖1-3中示意的巖石鉆頭1包括鉆頭體2，該鉆頭體具有鉆頭頭部3和柄部或裙座5。鉆頭頭部3和裙座5相互結(jié)合到一起。通過(guò)螺紋連接器將未示出的鉆桿連接到巖石鉆頭1。在鉆桿中，以傳統(tǒng)方式設(shè)置貫通的沖洗導(dǎo)管。在圖2中繪出巖石鉆頭1的縱向中心軸線CL。
如在圖2中最清楚示出的，該巖石鉆頭1設(shè)有內(nèi)部陰螺紋9，其用于接合位于鉆桿一端的外部陽(yáng)螺紋。
根據(jù)本發(fā)明巖石鉆頭1的鉆頭頭部3設(shè)有硬質(zhì)合金球齒11、12、13、14和15形式的巖石去除部件。多個(gè)冷卻介質(zhì)通道16、17和18在巖石鉆頭1的內(nèi)部空間之間延伸，該內(nèi)部空間形成在內(nèi)部陰螺紋9和鉆頭頭部3的前表面之間。在所述內(nèi)部空間中，還設(shè)置用于鉆桿自由端的第一止擋面19，稱為底部止擋。
如在圖3中最清楚示出的，在巖石鉆頭1的后端處設(shè)置第二止擋面20，稱為臺(tái)肩止擋，其用于配合具有所稱的臺(tái)肩-底部止擋的鉆桿的臺(tái)肩。這意味著該鉆桿被制造為具有如此公差，使得當(dāng)在巖石鉆頭1和鉆桿之間形成螺紋連接時(shí)，鉆桿的自由端起初將抵靠在底部止擋19上。當(dāng)螺紋連接器在較短時(shí)間的走合(wearing-in)之后，鉆桿的臺(tái)肩也與臺(tái)肩止擋20形成抵靠，即巖石鉆頭1和鉆桿之間的抵靠同時(shí)形成在底部止擋19和臺(tái)肩止擋20處。這意味著沖擊波能量從鉆桿到巖石鉆頭1的傳播將同時(shí)經(jīng)由底部止擋和臺(tái)肩止擋實(shí)現(xiàn)。
如在圖1A和2中最清楚示出的，巖石鉆頭1在其外側(cè)設(shè)有多個(gè)直的前部周邊排屑凹槽21、22和后部周邊排屑凹槽23，它們沿著巖石鉆頭1的軸向方向延伸。各個(gè)前部排屑凹槽21、22相對(duì)于平行于中心軸線2的直線對(duì)稱地設(shè)置。前部凹槽21、22設(shè)置在鉆頭體中的每對(duì)周邊球齒11之間。鉆頭的前表面24中安裝有九個(gè)周邊球齒11。各個(gè)球齒相對(duì)于中心軸線CL傾斜。周邊球齒的直徑較大。周邊球齒11設(shè)置在三個(gè)弧段中，即在每個(gè)弧段中具有三個(gè)周邊球齒。通過(guò)前部凹槽22，每個(gè)弧段沿著周邊球齒環(huán)與另一個(gè)相鄰的弧段相間隔，該前部凹槽22的深度和寬度大于前部凹槽21的對(duì)應(yīng)尺寸。前部凹槽21設(shè)置在弧段中的兩個(gè)周邊球齒之間。凹槽21、22為源自前表面的切屑提供通道。各個(gè)后部排屑凹槽23相對(duì)于平行于中心軸線的直線非對(duì)稱設(shè)置。各個(gè)后部排屑凹槽23由第一切屑表面和第二切屑表面構(gòu)成，這兩個(gè)表面基本上相互垂直。在SE-C2-520036中更加具體描述了鉆頭后端的幾何形狀，其內(nèi)容結(jié)合在本描述中。在基本背離巖石鉆頭的巖石去除端的端部處，在鉆頭的最大直徑處及其內(nèi)部設(shè)置折返(retrac)齒。鉆頭后端的目的在于保證鉆頭1在鉆孔中的引導(dǎo)是通過(guò)與巖石鉆頭1的端部相關(guān)進(jìn)行定位的部分執(zhí)行的，并且降低排屑阻力。排屑凹槽21、22、23用于帶走在巖石鉆頭1的前部處產(chǎn)生的鉆屑。
頭部3包括前表面24，前表面具有外部表面部分25，以及沿著徑向設(shè)置在外部表面部分內(nèi)側(cè)的內(nèi)部表面部分26。該內(nèi)部表面部分利用空腔相對(duì)于外部表面部分25局部地凹進(jìn)。該空腔27圍繞凸出部分28并且由三個(gè)凹槽29形成，每個(gè)凹槽通向更大的排屑凹槽22。優(yōu)選的，對(duì)各個(gè)凹槽29進(jìn)行研磨以形成底部和臺(tái)肩。這些臺(tái)肩在凹槽22最深部分的每一側(cè)靠近周邊球齒終止。
在前表面中，在外部表面部分25內(nèi)沿徑向在周邊球齒11環(huán)的內(nèi)側(cè)但是沿徑向在圓(C)的外側(cè)安裝六個(gè)前部球齒12。每個(gè)球齒12的直徑小于周邊球齒的直徑。球齒12在弧段內(nèi)側(cè)的一定位置處成對(duì)設(shè)置，即靠近每個(gè)弧段設(shè)置兩個(gè)球齒。
凸出部分28包括至少五個(gè)、優(yōu)選六個(gè)前部球齒13、14和15，其中更靠近中心的球齒15與縱向中心軸線CL相交。凸出部分28具有基本為三角形的形狀，其具有包括球齒13的圓化角部以及平坦的上表面。每個(gè)球齒13、14和15的直徑小于周邊球齒11的直徑。優(yōu)選的，球齒14和15的直徑相等并且小于球齒13的直徑。在凸出部分中，兩個(gè)中間球齒14設(shè)置在中心球齒15和兩個(gè)球齒13之間。
假想圓C與流體通道16、17和18的中心相交并且還與同等數(shù)目的球齒13，即三個(gè)球齒13相交。六個(gè)前部球齒13、14和15在前表面中沿著徑向安裝在圓C的外側(cè)。九個(gè)周邊球齒11在前表面中沿著徑向安裝在圓C的外側(cè)。圓C可以與鉆頭的軸線CL同心。
三個(gè)流體通道16-18與空腔連通以便向其傳導(dǎo)沖洗介質(zhì)。流體通道的孔在兩個(gè)前部凹槽22之間的中心處，即在與兩個(gè)凹槽22相交的直線的中間區(qū)域處設(shè)置。流體通道的孔設(shè)置在位于凸出部分28下方的一個(gè)平面P中。優(yōu)選的，空腔27稍稍在每對(duì)球齒12之間的區(qū)域中延伸。一條直線，例如在圖1A中截面B-B的徑向內(nèi)部，同時(shí)與凹槽22的中部、中心軸線CL和流體通道18相交。
根據(jù)本發(fā)明的鉆頭具有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)使得流體通道的孔定位在中心處，流體需要行進(jìn)較長(zhǎng)的距離通過(guò)凹槽21、22。這意味著對(duì)前表面24的沖洗將更加高效。通過(guò)使得空腔27圍繞球齒13-15，球齒更加易于再磨削，因?yàn)樵谀ハ鬟@些球齒時(shí)，無(wú)需去除很多的鋼料。這對(duì)于球齒12在一定程度上也是成立的。流體通道16-18的孔相對(duì)于凸出部分28凹進(jìn)從而這些孔將不易于被堵塞或變形。前表面的相對(duì)對(duì)稱性使得前表面適用于進(jìn)行左手和右手鉆孔的鉆頭，在頂錘鉆孔和潛孔鉆孔中分別是這種情形。在測(cè)試時(shí)，根據(jù)本發(fā)明鉆頭的壽命從傳統(tǒng)鉆頭的500m延長(zhǎng)到600m，即壽命增加了20％。
權(quán)利要求
1.一種適于沖擊鉆孔的巖石鉆頭，該鉆頭包括鉆頭體(2)；限定縱向中心軸線(CL)的頭部(3)，該頭部包括前表面(24)，該前表面具有外部表面部分(25)以及沿著徑向設(shè)置在外部表面部分內(nèi)側(cè)的內(nèi)部表面部分(26)，該內(nèi)部表面部分利用空腔(27)相對(duì)于外部表面部分(25)局部地凹進(jìn)；延伸通過(guò)頭部并且與空腔(27)連通以便向其輸送沖洗介質(zhì)的多個(gè)流體通道(16-18)；其特征在于，該內(nèi)部表面部分(24)包括帶有多個(gè)球齒(13-15)的凸出部分(28)，并且與流體通道(16-18)的中心相交的假想圓(C)還與相等數(shù)目的球齒(13)相交。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖石鉆頭，其特征在于，流體通道(16-18)的孔設(shè)置在位于凸出部分(28)下方的一個(gè)平面(P)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的巖石鉆頭，其特征在于，空腔(27)終止于鉆頭體中的周邊凹槽(22)處。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的巖石鉆頭，其特征在于，周邊球齒(11)在頭部(3)中安裝在外部表面部分(25)的徑向外側(cè)，并且基本成環(huán)狀地圍繞鉆頭(1)的縱向軸線(CL)設(shè)置，并且前部球齒(12)在前表面中安裝在周邊球齒的徑向內(nèi)側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的巖石鉆頭，其特征在于，周邊凹槽(21、22)設(shè)置在鉆頭體中成對(duì)的周邊球齒(11)之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的巖石鉆頭，其特征在于，凸出部分(28)具有基本為三角形的形狀，其具有包括球齒(13)的圓化角部。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的巖石鉆頭，其特征在于，凸出部分(13-15)包括至少五個(gè)、優(yōu)選六個(gè)前部球齒，其中的一個(gè)球齒(15)優(yōu)選與縱向中心軸線(CL)相交。
8.根據(jù)權(quán)利要求4-7中任一項(xiàng)所述的巖石鉆頭，其特征在于，六個(gè)前部球齒(12)在前表面中安裝在圓(C)的徑向外側(cè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求4-8中任一項(xiàng)所述的巖石鉆頭，其特征在于，九個(gè)周邊球齒(11)在前表面中安裝在圓(C)的徑向外側(cè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的巖石鉆頭，其特征在于，在基本背離巖石鉆頭的前表面(24)的端部處，在鉆頭的最大直徑處及其內(nèi)部設(shè)置折返齒。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于沖擊鉆孔的巖石鉆頭(1)。該鉆頭包括鉆頭體(2)；限定縱向中心軸線(CL)的頭部(3)。該頭部包括前表面(24)，該前表面具有外部表面部分(25)，以及沿著徑向設(shè)置在外部表面部分內(nèi)側(cè)的內(nèi)部表面部分(26)。該內(nèi)部表面部分利用空腔(27)相對(duì)于外部表面部分(25)局部地凹進(jìn)。多個(gè)流體通道(16－18)延伸通過(guò)頭部并且與空腔(27)連通以便向其輸送沖洗介質(zhì)。該內(nèi)部表面部分(24)包括帶有多個(gè)球齒(13－15)的凸出部分(28)。假想圓(C)與流體通道(16－18)的中心相交并且還與相等數(shù)目的球齒(13)相交。
文檔編號(hào)E21B10/36GK1846039SQ200480025634
公開日2006年10月11日 申請(qǐng)日期2004年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月9日
發(fā)明者弗雷德里克·比約克 申請(qǐng)人:山特維克知識(shí)產(chǎn)權(quán)股份有限公司