專利名稱：巖石鉆削刀具,鉆頭和一種沖擊能量轉(zhuǎn)換方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明為巖石沖擊鉆削刀具，該刀具包括鉆頭和鉆管。鉆頭具有頭部，該頭部前平面具有多個(gè)鑲嵌突起，并沿周向排列鑲嵌了一些刀片，鉆頭具有第一螺紋與鉆管上第二螺紋的聯(lián)合作用。該發(fā)明還涉及一種鉆頭和一種將沖擊能量從巖石鉆削刀具轉(zhuǎn)換到鉆孔的轉(zhuǎn)換方法。
最初通過US-A-1,447,855人們認(rèn)識(shí)了在沖擊鉆設(shè)備上的鉆桿與巖石鉆頭之間通過螺紋聯(lián)接的所謂凸肩。由于該設(shè)備上采用的相對(duì)較重的鉆頭松動(dòng)時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)刀柄上的螺紋入口因凸肩兩面質(zhì)量的不同出現(xiàn)損壞的危險(xiǎn)。另外，這種已知鉆頭采用硬化鋼的鑿形邊緣，其徑向伸出較遠(yuǎn)，使得沖擊鉆削時(shí)的沖擊能量被導(dǎo)向偏離徑向外緣的頂點(diǎn)，從而使有效作用系數(shù)下降，并出現(xiàn)導(dǎo)向能力及鉆削速度的下降。鑿形邊緣使鉆削速度相對(duì)降低。另外，上述刀具在刀桿及刀頭間有結(jié)合點(diǎn)，鉆削時(shí)在徑向和軸向均會(huì)產(chǎn)生材料硬化現(xiàn)象，從而出現(xiàn)早期裂紋點(diǎn)。
發(fā)明的內(nèi)容該發(fā)明的目的之一即提供一種從巖石鉆削刀具到鉆孔的沖擊能量轉(zhuǎn)換方法，如為刀頭提供了好的導(dǎo)向方式，可接受的載荷及好的能量轉(zhuǎn)換方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一個(gè)剛性聯(lián)接的鉆削刀具，即使在非常困難的角度沖擊下也不傾斜。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種鉆削刀具，通過使鉆頭重量減至最小，松動(dòng)時(shí)由于較小的鉆頭重量使得刀柄導(dǎo)向部分同樣減小，因而具有好的效率系數(shù)。
本發(fā)明的另一目的是提供一種鉆削刀具，通過該聯(lián)接可以得到較長的使用壽命，并且經(jīng)常更換的零件極易操作。
本發(fā)明的另一目的是提供一種巖石鉆削刀具，其鉆管前端沒有凸出部分，因而沒有運(yùn)輸損壞。
本發(fā)明的另一目的是提供了一種有效的巖石鉆頭。


本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)通過根據(jù)權(quán)利要求特征部分的特征提供的一種方法，一種巖石鉆削刀具和巖石鉆頭得以實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的附加有利特征由從屬權(quán)利要求可顯現(xiàn)出來。以下對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例將結(jié)合附加圖來說明。
圖1-圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的用示意圖、部分剖面圖示出的巖石鉆削刀具。
圖5為刀具俯視圖。
圖6和圖7為可選用的內(nèi)螺紋端部橫向剖面圖。
本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明圖中所示巖石鉆削刀具10包括巖石鉆頭11和鉆管12。鉆頭11的頭部13具有前表面14，其上鑲有向前凸起的刀片15，圓周方向有刀片16，其最好呈球形或彈道形工作表面。鉆頭上有外螺紋17，其與鉆管上的內(nèi)螺紋18配合。
外螺紋17在鉆柄19上，與沖擊鉆頭11構(gòu)成一體。鉆頭在鉆柄19內(nèi)端部有一凸肩，該凸肩具有一個(gè)平面支承面21，面向鉆柄19的自由端。該支承面21與鉆削刀具10的縱向軸心線22垂直延伸。
當(dāng)鉆柄19從凸肩20處分開時(shí)，頭部13包括刀片的重量最大為鉆柄19重量的2.5倍，最好小于鉆柄19重量的2倍。
鉆管12的自由端為平面，空心端面23與心軸22垂直。螺紋聯(lián)接的內(nèi)螺紋18，加工在鉆管上并為一體。圖6所示的內(nèi)螺紋端部結(jié)構(gòu)在多數(shù)情況下鉆管強(qiáng)度最高。圖7所示為可供選擇的一例，其內(nèi)螺紋底部可以具有平面24的形狀，其與中心軸線22垂直，此時(shí)底部平面的抵靠非常有利。后一種情況下，鉆柄26的凸肩、表面24和端面26的距離不同，因而當(dāng)?shù)毒呤褂脮r(shí)將接觸或隨后接觸，因而鉆頭區(qū)域直接傳遞的能量增加了。在大多數(shù)情況下，與凸肩聯(lián)接時(shí)保留螺紋間隙27和28是有利的，可以消除彎曲力并可避免該區(qū)域內(nèi)部件12和19的抵靠。
螺紋17和18即可為圓柱圓形螺紋，也可為圓柱梯形螺紋，螺距角為5°～15°。巖石鉆削刀具10具有中間清洗通道，該通道在頭部至少可分為2個(gè)其他通道。
從圖中可以明顯地看出鉆頭抵靠面21在工作位置時(shí)總是靠在鉆管自由端的端平面23上，從而使軸肩支撐建立起來。
圖4所示為本發(fā)明的巖石鉆削刀具，其中從軸肩20到刀柄的自由端的軸向長度為L1，鉆頭11從軸肩20到前表面14的高度為L2。鉆頭的軸向長度L2為刀柄軸向長度L1的0.2到0.9倍，最好為0.5倍。
鉆管12和軸肩20的外徑用D1表示，鉆柄的最小外徑用D2表示，D2幾乎與內(nèi)螺紋的最小直徑相同。鉆頭13的最大外徑為D3，D3最好略小于或等于周向刀片16的徑外外接圓的直徑，D3與D1之比最好大于1，且小于1.5。軸肩20的徑向最外端如圖5所示，直徑為D1的圓構(gòu)成的圓柱25基本上與周向刀片16的中心或其作用工作表面附近相交。后者把沖擊能量傳到最有用的地方，即沖擊波可以直接傳遞到刀片而沒有任何能量消耗損失。
鉆管12因而具有一個(gè)基本上恒定的直徑D1，頭部軸向長度L2小于刀柄軸向長度L1。通過假想的圓柱25做為軸肩外徑D1的延伸部分與周向刀片16相交，通過刀片16把沖擊能量直接從鉆管轉(zhuǎn)移到鉆孔的接觸點(diǎn)。
因而本發(fā)明具有把軸肩與短刀頭接合起來及在巖石鉆削刀具上進(jìn)行直接能量轉(zhuǎn)換的特征。
權(quán)利要求
1.沖擊能量從沖擊鉆削刀具到鉆孔的轉(zhuǎn)換方法，其中，所說的刀具包括鉆管和鉆頭，二者至少通過螺紋聯(lián)接的軸肩聯(lián)合作用，該聯(lián)接包括至少一個(gè)圓柱外螺紋(17)和圓柱內(nèi)螺紋(18)構(gòu)成，外螺紋(17)在刀柄(19)上并且與刀頭(11)構(gòu)成一體，刀頭有一個(gè)支撐面(21)，面向刀柄(19)的自由端，內(nèi)螺紋(18)在鉆管(12)上，其自由端具有沖擊面(23)，其特征是，鉆管(12)具有基本恒定的外徑(D1)，頭部的軸向長度(L2)比刀柄軸向長度(L1)短，通過假想的圓柱(25)做為軸肩外徑(D1)的延長部分與鉆頭上的周向刀片相交，通過刀片(16)把沖擊能量直接從鉆管轉(zhuǎn)移到鉆孔的接觸點(diǎn)。
2.沖擊鉆削用的巖石鉆削刀具，包括鉆頭(11)和鉆管(12)，通過螺紋聯(lián)接的至少凸肩來聯(lián)合作用，該聯(lián)接包括至少一個(gè)外螺紋(17)和內(nèi)螺紋(18)，外螺紋(17)位于與鉆頭(11)一體的鉆柄(19)上，鉆頭具有位于鉆柄(19)內(nèi)端面上的軸肩(29)，該軸肩有一個(gè)朝向鉆柄(19)的支承面(21)，內(nèi)螺紋(18)位于鉆管(12)上，鉆管自由端具有沖擊平面(23)，螺紋(17，18)為圓柱螺紋，其特征為鉆頭(11)具有頭部，其前表面上鑲有刀片(15)，沿周向排列有周向刀片(16)，鉆管(12)具有基本恒定的外徑(D1)，頭部的軸向長度(L2)較刀柄軸向長度(L1)短，假想的圓柱(25)作為軸肩外徑(D1)的延伸部分與周向刀片(16)相交。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的巖石鉆削刀具，其特征是圓柱(25)與每一個(gè)刀片(16)或其軸向最外區(qū)域相交，頭部(13)的重量最大為鉆柄重量的2.5倍，最好小于鉆柄(19)重量的2倍。
4.根據(jù)權(quán)利要2或3的巖石鉆削刀具，其特征是頭部軸向長度(2)是鉆柄軸向長度(L1)的0.2到0.9倍，最好為0.5倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求2、3或4的巖石鉆削刀具，其特征是；鉆頭(11)在鉆柄(19)內(nèi)端具有軸肩(29)，該軸肩具有一個(gè)平面的抵靠表面(21)且朝向鉆柄(19)的自由端，抵靠表面(21)相對(duì)鉆削刀具(10)的水平軸心線(22)垂直延伸。
6.用于沖擊鉆的鉆頭，包括頭部(13)和具有外螺紋(17)的鉆柄(19)，鉆柄(19)與鉆頭(11)為一體，鉆頭在鉆柄(19)內(nèi)端具有軸肩(20)，該軸肩具有朝向鉆柄(19)的平面的抵靠面(21)，其特征為鑲在頭部(13)前端面(14)上具有數(shù)個(gè)刀片(15)，并在周向排列有周向刀片(16)，頭部的軸向長度(L2)小于鉆柄的軸向長度(L1)，假想的圓柱(25)做為軸肩外徑(D1)的延伸部分與周向凸起(16)相交。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的鉆頭，其特征是圓柱(25)與每個(gè)刀片(16)或其軸向最外區(qū)域相交。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7的鉆頭，其特征是頭部軸向長度(L2)為鉆柄軸向長度的0.2-0.9倍，最好為0.5倍。
9.根據(jù)權(quán)利要求6、7或8的鉆頭，其特征是頭部(13)的重量最大為柄部(19)重量的2.5倍，最好小于2倍。
10.根據(jù)權(quán)利要求6-9中任一條的鉆頭，其特征是于頭部和內(nèi)螺紋之間設(shè)有螺紋間隙(28)。
全文摘要
本發(fā)明為沖擊鉆削用的巖石鉆削刀具,該刀具由鉆頭(11)和鉆管(12)通過螺紋聯(lián)接內(nèi)的凸肩聯(lián)合作用。該螺紋聯(lián)接至少由一個(gè)外螺紋(17)和內(nèi)螺紋(18)組成。外螺紋在與鉆頭(11)成一體的刀柄(19)上,鉆頭在刀柄(19)的內(nèi)端具有一個(gè)軸肩(20),該軸肩具有面向刀柄(19)自由端的接合面(21)。內(nèi)螺紋(18)在鉆管(12)上,該鉆管的自由端具有沖擊面(23)。螺紋(17,18)是柱形螺紋。本發(fā)明的特征是把凸肩與短刀頭接合起來,并且在巖石鉆削刀具上實(shí)現(xiàn)直接能量轉(zhuǎn)換。該發(fā)明進(jìn)一步涉及鉆頭和一種將沖擊能量從巖石鉆削刀具轉(zhuǎn)換到鉆孔的轉(zhuǎn)換方法。
文檔編號(hào)E21B10/56GK1179810SQ96192890
公開日1998年4月22日 申請(qǐng)日期1996年3月21日 優(yōu)先權(quán)日1995年3月27日
發(fā)明者肯尼斯·拉松, 賴納·貝庫 申請(qǐng)人:桑德維克公司