具有優(yōu)化的保徑球齒的沖擊巖石鉆頭的制作方法
【專利摘要】一種沖擊巖石鉆頭(100)，具有多個周邊保徑球齒(115)，所述保徑球齒在鉆頭頭部(101)處繞著軸向最前部的軸環(huán)周向地分布。保徑球齒成對分組，使得鄰近的保徑球齒的中心軸線(121)基本相互平行地對準(zhǔn)并且不對中在鉆頭的縱向軸線(119)上。擴(kuò)大的沖洗槽(113)設(shè)置在環(huán)形的所述軸環(huán)上，以提供分段的軸環(huán)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)被優(yōu)化，以將切削下來的材料從鉆頭向后沖洗。
【專利說明】
具有優(yōu)化的保徑球齒的沖擊巖石鉆頭
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種沖擊巖石鉆頭，且具體地(但是不排他地)涉及一種形成有切削頭部的鉆頭，所述切削頭部安裝多個周邊保徑球齒，其中鄰近的保徑球齒包括平行的中心軸線，從而優(yōu)化用來進(jìn)行鉆孔并且將破碎的材料從鉆頭頭部向后沖洗出來的切削頭部的結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]沖擊鉆頭廣泛地用來在硬的巖石中鉆出相對較淺的孔，并且用來形成深的鉆孔。就第二種應(yīng)用而言，典型地使用鉆柱，其中當(dāng)孔的深度增加時，多個鉆桿通過聯(lián)接套管被添加到該鉆柱中。可操縱陸用機(jī)器來把組合的沖擊和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動運(yùn)動傳遞到鉆柱的上端，同時設(shè)置在下端處的鉆頭可操縱用來使巖石破碎并且形成鉆孔。在鉆孔的基部處，流體典型地經(jīng)由鉆頭頭部中的孔通過鉆柱被沖走并且離開，以沖洗來自鉆孔區(qū)域的鉆肩，將其向后并向上繞鉆柱的外側(cè)輸送通過孔。在1^3，388，756、68692，373、1?1] 2019674、US 2002/0153174、US3，357，507、US 2008/0087473和WO 2009/067073中公開了示例性沖擊鉆頭。
[0003]鉆頭通常包括鉆頭頭部，該頭部安裝多個硬的切削刀片(cutting insert)，通常稱為球齒。這些球齒包括碳化物的材料，從而提高鉆頭的使用壽命。具體地，WO 2006/033606公開了一種巖石鉆頭，其具有多個沿著周向分布在鉆頭頭部的外周界上的周邊保徑球齒。保徑球齒被構(gòu)造用以接合要被破碎的材料并且確定鉆孔的直徑。該頭部還安裝多個前部球齒，這些球齒設(shè)置在鉆頭頭部的凹入的前面處，用于接合緊挨地處于鉆頭前部的軸向區(qū)域的要被破碎的材料。
[0004]WO 2008/066445、US 3,955,635和WO 2012/174607也公開了一種鉆頭，其具有多個沿著周向分布在頭部的外周界上的周邊保徑球齒，且多個前部球齒分布在前面上。
[0005]通常，多個沖洗通道或者槽凹入到鉆頭頭部中，以允許從鉆頭通過沖洗流體向后沖洗破碎的材料。但是，傳統(tǒng)的鉆頭頭部的缺點在于，在不用鉆頭頭部進(jìn)一步破碎的情況下，從礦層切削下來的較大塊的材料不能通過沖洗槽。這降低了切削頭進(jìn)行破碎和進(jìn)一步穿過巖石或者礦層面的效率。因此，需要的是一種改進(jìn)型沖擊鉆頭，該鉆頭被優(yōu)化，以允許相對較大塊的切削材料從鉆頭頭部向后通過，同時使切削動作最大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種沖擊巖石鉆頭，它被構(gòu)造成通過組合的沖擊和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動猛烈地?fù)羲楹推扑榈叵虏牧希摰叵虏牧暇唧w包括巖石和礦石。另一個具體目的是提供一種鉆頭，該鉆頭包括多個布置在鉆頭頭部的切削刀片(或者球齒)，以在材料被切削時優(yōu)化切削作用并且使材料的破碎最大化，從而有利于從鉆頭頭部向后沖洗材料。另一個具體目的是構(gòu)造該鉆頭，以在不損害切削性能的情況下，能夠提高沿著向后方向從鉆頭頭部進(jìn)行沖洗的速度。
[0007]通過特定排列和分布位于鉆頭頭部的軸向最前部及周邊區(qū)域處的切削球齒來實現(xiàn)這些目的，這些切削球齒典型地稱為保徑球齒。具體地，本發(fā)明的保徑球齒成組、尤其成對地繞鉆頭頭部周向地布置，并且在頭部的最前部周界區(qū)域處對準(zhǔn)，使得每對球齒中的每一個球齒的中心軸線相互平行地對準(zhǔn)。即，本發(fā)明的保徑球齒的中心軸線不對中在鉆頭的中央縱向軸線上，而是在縱向軸線的任一側(cè)延伸。這有利于允許保徑球齒對設(shè)置成相互更加靠近，繼而在頭部為相對于傳統(tǒng)鉆頭較大的沖洗槽創(chuàng)造空間。因此，不需要進(jìn)一步破碎起初已經(jīng)破碎的材料，因為較大塊的破碎材料容易被沖洗通過擴(kuò)大的沖洗槽。本發(fā)明的鉆頭因此針對軸向向前前進(jìn)被優(yōu)化。
[0008]把周邊保徑球齒成對分組或者成三元或者四元分組的另一個優(yōu)點是，有利于把一個或者更多個“前部”球齒緊挨地設(shè)置在保徑球齒對的徑向內(nèi)側(cè)。相應(yīng)地，該至少一個前部球齒和緊密設(shè)置的保徑球齒對能夠作為一組球齒起作用，從而通過協(xié)作的破碎作用進(jìn)行優(yōu)化，以產(chǎn)生相對較小的材料碎片，而避免由于低效而不期望的重新破碎或者研磨。
[0009]根據(jù)本發(fā)明第一方面，提供了一種沖擊巖石鉆頭，包括:頭部，該頭部被聯(lián)接到向后突出的裙座，縱向軸線延伸通過頭部和裙座;該頭部具有由外軸環(huán)包圍的前面;軸環(huán)被多個槽被分成多個周向隔開的軸環(huán)段，所述槽從頭部徑向向內(nèi)且軸向延伸，所述軸環(huán)段從前面軸向向前升高并且突出，且每個軸環(huán)段均具有徑向外周邊表面，該外周邊表面相對于所述軸線傾斜成徑向面向外；多個保徑球齒，所述保徑球齒繞著軸環(huán)被隔開并且從每個軸環(huán)段的周邊表面突出，以從所述軸線徑向向外傾斜;保徑球齒成對地布置在每個軸環(huán)段處，且每對保徑球齒中的每個球齒并排設(shè)置并且包括相應(yīng)的中心軸線，這些中心軸線相互平行或者近似平行，使得保徑球齒的中心軸線不對中在縱向軸線上;其特征在于，多個徑向最外部前部球齒，至少一個前部球齒徑向向內(nèi)且周向緊挨地設(shè)置在每個相應(yīng)的保徑球齒對中的兩個保徑球齒之間，以形成相應(yīng)的球齒簇。
[0010]本發(fā)明說明書內(nèi)參考“多個軸環(huán)段”包括一個環(huán)形軸環(huán)在周向上繞鉆頭的中心縱向軸線的多個不連續(xù)段。具體地，對軸環(huán)的參考應(yīng)被認(rèn)為是對集合的多個軸環(huán)段的參考。軸環(huán)段的一些部分或者區(qū)域可以是連續(xù)的，使得至少一部分軸環(huán)連續(xù)地延伸通過360度。可替代地，軸環(huán)繞著軸線在周向上完全斷開，使得軸環(huán)包括多個沿著周向繞著軸環(huán)進(jìn)行交替的槽和軸環(huán)段。
[0011]優(yōu)選地，每對球齒中的兩個球齒之間的隔開距離小于繞軸環(huán)在周向方向上定位在鄰近的軸環(huán)段處的鄰近的保徑球齒對之間的隔開距離。這有利于使球齒對中的鄰近球齒之間的隔開距離最小化，以在鉆頭頭部處為相對擴(kuò)大的沖洗槽創(chuàng)造空間，所述沖洗槽沿著周向設(shè)置在保徑球齒對中的每個球齒中間。沖洗槽包括優(yōu)化的徑向深度和周向長度，從而當(dāng)鉆頭軸向前進(jìn)時，有利于沖洗從巖石或者礦石中切削下來的較大塊的材料。
[0012]優(yōu)選地，這些中心軸線在相應(yīng)的平行平面中對準(zhǔn)并且平行地設(shè)置，并且設(shè)置到縱向軸線的平面的一側(cè)。這有利于允許前部球齒緊緊靠近相應(yīng)的保徑球齒對設(shè)置，以形成密排的球齒組，當(dāng)鉆頭頭部旋轉(zhuǎn)時，所述球齒組能夠協(xié)作地進(jìn)行破碎。
[0013]優(yōu)選地，每個軸環(huán)段包括至少一個內(nèi)傾斜表面，該內(nèi)傾斜表面相對于軸線傾斜并且徑向面向內(nèi)，使得前面和每個傾斜表面在鉆頭的向前區(qū)域內(nèi)限定出向后突出的空腔，且鉆頭還包括多個前部球齒，所述前部球齒分布在前面上和/或傾斜表面內(nèi)側(cè)。
[0014]優(yōu)選地，這些槽繞著軸環(huán)分布并且被間隔開，每個槽從周邊表面徑向向內(nèi)延伸，并且從頭部軸向且沿著至少一部分裙座延伸，以將軸環(huán)分成多個軸環(huán)段。這種結(jié)構(gòu)非常有利于從切削頭部軸向向后傳遞沖洗的材料。優(yōu)選地，每個槽在垂直于縱向軸線地對準(zhǔn)的平面中具有V形輪廓。每個槽的徑向最外部因此寬于徑向最內(nèi)部，從而有利于沖洗碎片材料。根據(jù)優(yōu)選實施例，每個槽的徑向長度不小于或者大于中心軸線和周邊表面的徑向最外部之間的徑向距離的一半。這有利于從鉆頭頭部排出碎片物質(zhì)并且避免切削下來的碎片材料聚集在凹入的空腔中，碎片材料的聚集可能會防止鉆頭的軸向前進(jìn)。
[0015]優(yōu)選地，每個槽在周向上在相應(yīng)的側(cè)壁之間的最大長度落入每個軸環(huán)段在周向上在所述側(cè)壁之間的最大長度的50-75%的范圍內(nèi)，所述側(cè)壁限定出每個槽和每個段。更加優(yōu)選地，這個范圍為60-70%并且可以約為65%。
[0016]優(yōu)選地，每個軸環(huán)段包括通道，該通道從每個相應(yīng)的軸環(huán)段軸向向后并且沿著至少一部分裙座延伸，從而至少部分地周向分隔開每個軸環(huán)段，其中在一個軸環(huán)段內(nèi)的每個相應(yīng)的通道的任一側(cè)設(shè)置有至少一個保徑球齒。所述槽和徑向較短的通道的組合有利于方便碎片沖洗并且優(yōu)化“成組”保徑球齒和前部球齒的破碎效率。具體地，破碎的材料通過設(shè)置在鄰近的保徑球齒之間的通道可以離開由周邊軸環(huán)限定的凹入的空腔。因此，迫使較大塊的破碎材料通過較大的槽，并且這個組合作用提供了一種鉆頭，所述鉆頭針對被鉆頭接觸的材料的破碎和沖洗被優(yōu)化。
[0017]優(yōu)選地，前部球齒中的一個球齒徑向定位在并排的鄰近保徑球齒的內(nèi)側(cè)并且在該通道徑向內(nèi)側(cè)的區(qū)域處設(shè)置在每個鄰近的保徑球齒之間，從而限定出球齒組，使得該球齒組中的每個球齒之間的隔開距離大體相等。
[0018]任選地，球齒組中的每個球齒的直徑大體相等。這有利于優(yōu)化保徑球齒和前部球齒的協(xié)作破碎并且有利于允許破碎的材料理想地流動，以經(jīng)由通道和槽離開鉆頭頭部。
[0019]優(yōu)選地，鉆頭還包括多個內(nèi)前部球齒，所述內(nèi)前部球齒徑向設(shè)置在被包括在每個球齒組內(nèi)的前部球齒內(nèi)側(cè)，且內(nèi)前部球齒的直徑小于每個球齒組中的前部球齒的直徑。
[0020]優(yōu)選地，每個通道的徑向深度小于每個槽的徑向深度。優(yōu)選地，通道任一側(cè)的每一半相應(yīng)軸環(huán)段內(nèi)的周邊表面形成角度，以朝著通道向內(nèi)傾斜。
【附圖說明】
[0021]現(xiàn)在僅通過實例并且參照附圖來描述本發(fā)明的具體實施例，在附圖中:
[0022]圖1是根據(jù)本發(fā)明具體實施例的沖擊巖石鉆頭的上部透視圖，該沖擊巖石鉆頭具有裙座和安裝多個切削刀片(球齒)的鉆頭頭部；
[0023]圖2是圖1的鉆頭的下部透視圖；
[0024]圖3是圖2的鉆頭的頭部區(qū)域的平面視圖；
[0025]圖4是圖2的鉆頭的外側(cè)立面視圖；
[0026]圖5是通過圖4的鉆頭中心所截取的橫截面?zhèn)纫晥D。
【具體實施方式】
[0027]參見圖1至5，鉆頭100包括鉆頭頭部101，該頭部101形成在大體伸長的軸108的一端上。軸108的相反端徑向地向外張開，以提供環(huán)形凸緣109。軸108和凸緣109共同限定裙座102，該裙座102表示當(dāng)鉆頭100經(jīng)由引導(dǎo)鉆頭頭部101前進(jìn)通過巖石或者地下材料時鉆頭100的尾部區(qū)域。多個軸向延伸的裙座通道114凹入到裙座102的外表面中，并且?guī)缀踉阢@頭100的整個軸向長度上延伸。裙座通道114延伸到頭部區(qū)域101中，以產(chǎn)生凹陷部或者短頭部通道111，這些凹陷部或者短頭部通道111從頭部101的徑向最外周邊邊緣120徑向向內(nèi)地朝(延伸通過鉆頭100的)中心縱向軸線119延伸。周向隔開的頭部通道111限定出中間的、軸向延伸的隆起部110，這些隆起部也在鉆頭100的大體整個軸向長度上延伸。
[0028]多個切削齒112設(shè)置在裙座102的軸向向后的區(qū)域處，并且尤其設(shè)置在環(huán)形凸緣109中。齒112包括軸向面向后的切削面125，該切削面被構(gòu)造用以有利于向后抽出鉆頭100通過鉆孔，該鉆孔由前進(jìn)的頭部101來形成。齒112形成在每個隆起部110的端部區(qū)域。
[0029]頭部101相對于軸108徑向向外張開，并且具有與凸緣109的外徑幾乎相等的外徑，從而形成向外凸起的軸環(huán)，該軸環(huán)整體上用標(biāo)號107來表示。軸環(huán)107形成了空腔103的周界，其從軸環(huán)107的最前方的環(huán)形邊沿122軸向向后凸出。空腔103還部分地由多個傾斜側(cè)表面105限定，該傾斜側(cè)表面105與軸線119向上形成角度。傾斜側(cè)表面105被斷開的環(huán)形邊沿122終止于各自最前面的端部處并且被面向前的表面106終止于各自向后的端部處。前表面106大體垂直于軸線119地設(shè)置并且整體上是平坦的。
[0030]由周邊表面104進(jìn)一步部分地限定出軸環(huán)107，該周邊表面104周向且徑向向外延伸超過邊沿122。由徑向最外部的邊緣120來限定出周邊表面104，并且該周邊表面104與軸線119徑向向下形成角度，從而徑向面向外，同時空腔側(cè)表面105被定向成大體上向內(nèi)面向軸線119。頭部的尾部表面123從周邊表面104的后部軸向延伸，并且也定向成橫向于軸向119，從而使軸環(huán)107的直徑向著軸108的直徑減小。根據(jù)頭部101(并且尤其是周邊凸出的軸環(huán)107)的形狀輪廓和構(gòu)造，空腔區(qū)域103包括大體上呈碗形或者盤形的構(gòu)造，在該構(gòu)造中，碗的側(cè)部由傾斜表面105限定，而碗的基部由前表面106限定。兩對直徑方向相對的槽113形成在軸環(huán)107內(nèi)，每個槽113軸向向下延伸到最前面的邊沿122并且從周邊外邊緣120徑向向內(nèi)延伸，從而斷開或者中斷軸環(huán)107，該軸環(huán)107繞軸線119沿著周向是不連續(xù)的，使得軸環(huán)107由多個周向延伸的短區(qū)段形成。每個槽113包括大體上呈V形的結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，槽在其徑向最內(nèi)部的區(qū)域(對應(yīng)于前面106)處的寬度小于在徑向外區(qū)域處(對應(yīng)于邊沿122)的相應(yīng)寬度。每個槽113從頭部101軸向向后延伸，從而產(chǎn)生了伸長的裙座凹槽124，該凹槽凹入到軸108中并且在齒112處終止于鉆頭100的軸向后端處。槽113、124和通道111、114允許碎片材料從空腔103徑向向外通過并且隨后軸向向后通過頭部101。
[0031]鉆頭頭部101包括三種硬化的切削刀片(cutting insert)(在這里稱為球齒(button))。第一組球齒115設(shè)置在周邊表面104上并且被構(gòu)造為保徑球齒，用以確定和保持鉆孔形成的預(yù)定直徑。保徑球齒115徑向向外傾斜，從而大體上是傾斜的并且與周邊表面104相一致從軸線119面向外。保徑球齒115被嵌入到軸環(huán)107的周邊區(qū)域(軸環(huán)段)內(nèi)并且繞著其周向分布，從而從邊沿122軸向向前凸出并且共同表示鉆頭100的軸向最前方的切削刃。此外，每個保徑球齒115包括徑向向外延伸超過軸環(huán)107的最外邊緣120的區(qū)域，以便限定鉆頭100的徑向外切削刃。第二組球齒117在空腔103的徑向內(nèi)部區(qū)域處嵌入到面向前的表面106內(nèi)。內(nèi)前部球齒117大體上與軸線119相對準(zhǔn)。第三組球齒116設(shè)置在前表面106的徑向外區(qū)域處，剛好在軸環(huán)107內(nèi)側(cè)。外前部球齒116也大體上與軸線119相對準(zhǔn)。徑向外前部球齒116相對于徑向內(nèi)前部球齒117被擴(kuò)大并且其直徑大體等于保徑球齒115的直徑。
[0032]多個沖洗孔118從前面106軸向向后延伸并且聯(lián)接到內(nèi)部流體輸送導(dǎo)管，從而允許沖洗流體在頭部101處進(jìn)行分配并且從空腔13通過槽113和通道111徑向向外排出破碎的材料。然后，從頭部1I并沿軸向槽和通道124、114軸向地向后沖洗出破碎的材料和粉末。根據(jù)具體實施例，頭部101包括兩個徑向相對的沖洗孔118，每個沖洗孔定位在兩個相應(yīng)槽113的徑向最內(nèi)部的區(qū)域處。這四個頭部槽113圍繞軸線119周向隔開，從而把軸環(huán)107分成四個軸環(huán)段。每個軸環(huán)段至少部分地在其徑向最外部區(qū)域處被一個相應(yīng)的通道111分開。每個軸環(huán)段包括一對保徑球齒115，且每一對球齒115在周向上被通道111分開。因此，每一對保徑球齒115在周向上通過每個相應(yīng)的槽113與鄰近的一對保徑球齒115分開。每個槽113和每個軸環(huán)段由槽側(cè)壁126限定，這些槽側(cè)壁126從頭部最外部的邊緣120朝軸線119徑向向內(nèi)延伸。
[0033]每個保徑球齒115大體上為彈頭形狀并且嵌入在頭部101中，使得最前面的圓化端部從軸環(huán)段突出。每個保徑球齒115還包括相對于軸線119傾斜或者偏轉(zhuǎn)離開的中心軸線。具體地，保徑球齒115對中的每一個包括中心軸線121，這些中心軸線相互平行地對準(zhǔn)。該一對鄰近的球齒115的這些軸線因此不對中在縱向軸線119處而是在軸線119的任一側(cè)延伸。
[0034]參見圖2，鉆頭100包括內(nèi)部軸向延伸的孔200，該孔200形成在軸108內(nèi)并且通過一個或者多個導(dǎo)管(未示出)在內(nèi)部終止于頭部101內(nèi)，該一個或者多個導(dǎo)管作為沖洗孔118在前表面106處露出。因此，沖洗流體可以經(jīng)由孔200被引導(dǎo)通過鉆頭100。
[0035]參見圖3-5，鉆頭100包括四對保徑球齒115，其中每對保徑球齒設(shè)置在四個相應(yīng)的軸環(huán)段上，這些軸環(huán)段通過徑向突出的槽113而周向相互分開。因此，每個軸環(huán)段可以認(rèn)為形成一個徑向延伸的臂，其中一對保徑球齒115代表了該臂的徑向最外部和軸向最前部的區(qū)域。如在圖3中所示，按照V形輪廓(在垂直于軸線119的平面內(nèi))，每個槽113從周邊邊緣120朝向中心軸線119徑向向內(nèi)地延伸。每個槽113的徑向深度C被定義為在周邊邊緣120和槽113的徑向最內(nèi)部端部300之間的徑向距離，該槽113的徑向最內(nèi)部端部終止于前表面106并且鄰近軸線119。根據(jù)具體實施例，徑向距離C大于在軸線119和環(huán)形邊沿122之間的徑向距離的一半，該環(huán)形邊沿代表了周向表面104的徑向最內(nèi)部的區(qū)域。具體地，并且根據(jù)具體實施例，徑向長度C大約為軸線119和邊沿122之間的徑向距離的65-75 %。
[0036]每個槽113在周向上的寬度用標(biāo)號G來表不，該G表不在一對槽側(cè)壁126之間在周向上的最大分開距離。每個軸環(huán)段周向的長度總體上用附圖標(biāo)記S來表示，S表示位于鄰近的槽113的相應(yīng)側(cè)壁126之間的、橫跨軸環(huán)段(和保徑球齒115)的距離。根據(jù)具體實施例，長度G是長度S的60-70%。如所示的那樣，每個槽113的相對較大的周向長度G和徑向長度C有利于方便沖洗較大的材料碎片，這優(yōu)化了鉆頭軸向向前前進(jìn)的鉆進(jìn)性能，而不需要像在傳統(tǒng)鉆頭中常見的那樣在沖洗之前二次粉碎較大的碎片。
[0037]圖3示出了每一對保徑球齒115與相應(yīng)的徑向最外部前部球齒116的布置，以形成三元(triad)布置。如所示的那樣，保徑球齒115的中心軸線平行對準(zhǔn)允許前部球齒116周向緊密地設(shè)置在每一對保徑球齒115的中間，從而形成了密排的球齒簇(兩個保徑球齒和一個前部球齒)，以在鉆頭軸向向前前進(jìn)時優(yōu)化破碎效率。此外，在一對保徑球齒115的軸向中心121之間的隔開距離A大體等于(該一對中的)每個保徑球齒115和相關(guān)的徑向外前部球齒116之間的隔開距離B。如圖4詳細(xì)所示的那樣，當(dāng)從側(cè)面觀察時，保徑球齒115的軸向中心121和前部球齒116之間的橫向隔開距離B是距離A的一半，使得前部球齒116設(shè)置在一對保徑球齒115之間的中點處。
[0038]還是參見圖3，并且根據(jù)具體實施例，每個通道111從周邊邊緣120到徑向最內(nèi)部端部301的徑向深度近似等于或者稍稍大于在周邊邊緣120和環(huán)形邊沿122之間所限定出的周邊表面104的徑向長度。此外，每個槽113的徑向最內(nèi)部端部300徑向設(shè)置在前部球齒116內(nèi)側(cè)并且設(shè)置在每個沖洗孔118相對于軸線119的近似徑向位置上。
[0039]根據(jù)具體實施例，這多對保徑球齒115圍繞軸環(huán)107周向地布置，使得第一組兩對保徑球齒115設(shè)置成直徑方向相對，且第二組兩對保徑球齒115設(shè)置成直徑方向相對。因此，第一組的四個保徑球齒115的中心軸線121在兩個共同平面上對準(zhǔn)，且類似地，第二組的四個保徑球齒115的中心軸線121在兩個共同平面上對準(zhǔn)，且這四個平面中的每一個平面延伸到軸線119的一側(cè)。
【主權(quán)項】
1.一種沖擊巖石鉆頭(100)，包括: 頭部(101)，所述頭部被聯(lián)接到向后突出的裙座(102)，縱向軸線(119)延伸通過所述頭部(101)和所述裙座(102); 所述頭部(101)具有由外軸環(huán)(107)包圍的前面(106); 所述軸環(huán)(107)被多個槽(113)分成多個周向隔開的軸環(huán)段，所述槽從所述頭部(101)徑向向內(nèi)且軸向延伸，所述軸環(huán)段從所述前面(106)軸向向前升高并且突出，每個所述軸環(huán)段均具有徑向外周邊表面(104)，所述外周邊表面相對于所述軸線(119)傾斜成徑向面向外； 多個保徑球齒(115)，所述保徑球齒(115)繞著所述軸環(huán)(107)被隔開并且從每個軸環(huán)段的周邊表面(104)突出，以從所述軸線(119)徑向向外傾斜； 所述保徑球齒(115)成對地布置在每個軸環(huán)段處，且每對保徑球齒中的每個球齒并排設(shè)置并且包括相應(yīng)的中心軸線(121)，所述中心軸線相互平行或者近似平行，使得所述保徑球齒(115)的中心軸線(121)不對中在所述縱向軸線(119)上； 其特征在于: 多個徑向最外部前部球齒(116)，至少一個所述前部球齒(I 16)徑向向內(nèi)且周向緊挨地設(shè)置在每對相應(yīng)的保徑球齒中的兩個保徑球齒(115)之間，以形成相應(yīng)的球齒簇。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆頭，其特征在于，每對球齒(115)中的兩個球齒(115)之間的隔開距離小于繞所述軸環(huán)(107)在周向方向上定位于鄰近的軸環(huán)段中的鄰近的保徑球齒(115)對之間的隔開距離。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鉆頭，其特征在于，所述中心軸線(121)在相應(yīng)的平行平面中對準(zhǔn)并且平行地設(shè)置，并且被設(shè)置到所述縱向軸線(119)的平面的一側(cè)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鉆頭，其特征在于，每個軸環(huán)段包括至少一個內(nèi)傾斜表面(105)，所述內(nèi)傾斜表面相對于所述軸線(119)傾斜并且徑向面向內(nèi)，使得所述前面(106)和每個傾斜表面(105)在所述鉆頭(100)的向前區(qū)域內(nèi)限定出向后突出的空腔(103)，且所述鉆頭(100)還包括多個前部球齒(117、116)，所述前部球齒分布在所述前面(106)上和/或分布在所述傾斜表面(105)內(nèi)側(cè)。5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的鉆頭，其中包括在每個球齒簇內(nèi)的所述前部球齒(116)的直徑等于或者近似等于所述保徑球齒(115)的直徑。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鉆頭，其中每個槽(113)在垂直于所述縱向軸線(119)對準(zhǔn)的平面中具有V形輪廓。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鉆頭，其中每個槽的徑向長度(C)不小于所述中心軸線(119)和所述周邊表面(104)的徑向最外部之間的徑向距離的一半。8.根據(jù)權(quán)利要求5-7中任一項所述的鉆頭，其中每個槽(113)在周向上處在相應(yīng)的側(cè)壁(126)之間的最大長度(G)落入每個軸環(huán)段在周向上處在所述側(cè)壁(126)之間的最大長度(S)的50-75%的范圍內(nèi)，所述側(cè)壁限定了每個槽(113)和每個段。9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的鉆頭，包括單個徑向最外的前部球齒(116)，所述前部球齒徑向向內(nèi)且周向緊挨地定位在每對相應(yīng)的球齒(115)中的兩個球齒(115)之間，以形成相應(yīng)的三元球齒簇。10.根據(jù)權(quán)利要求5-9中任一項所述的鉆頭，其中每個軸環(huán)段包括通道(111)，所述通道從每個相應(yīng)軸環(huán)段軸向向后并且沿著所述裙座(102)的至少一部分延伸，從而至少部分地在周向上分隔開每個軸環(huán)段，其中在軸環(huán)段內(nèi)，在每個相應(yīng)的通道(111)的任一側(cè)定位有至少一個保徑球齒(115)。11.根據(jù)權(quán)利要求1O所述的鉆頭，其中每個三元球齒簇中的每個球齒(115、116)之間的隔開距離(A、B)相等或者幾乎相等。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的鉆頭，其中每個三元球齒簇中的每個球齒(115、116)的直徑相等或者幾乎相等。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的鉆頭，包括多個內(nèi)前部球齒(117)，所述內(nèi)前部球齒徑向設(shè)置在被包括在每個三元球齒簇內(nèi)的每個外前部球齒(116)內(nèi)側(cè)，且所述內(nèi)前部球齒(117)的直徑小于每個三元球齒簇中的所述外前部球齒(116)的直徑。14.根據(jù)權(quán)利要求10-13中任一項所述的鉆頭，其中每個通道的徑向深度小于每個槽的徑向深度。15.根據(jù)權(quán)利要求10-14中任一項所述的鉆頭，其中所述通道(111)任一側(cè)的每一半相應(yīng)的軸環(huán)段內(nèi)的周邊表面(104)形成角度，以朝著所述通道(111)向內(nèi)傾斜。
【文檔編號】E21B10/36GK105829633SQ201480059377
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2014年10月9日
【發(fā)明人】佩爾·馬特松, 芒努斯·佩爾松
【申請人】山特維克知識產(chǎn)權(quán)股份有限公司