专利名称：岩石钻头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据独立权利要求前序部分的岩石钻头，该岩石钻头用于进行冲击钻孔，特别是顶锤钻孔(top hammer drilling)。
背景技术：
通过US-A-5,890,551，公知一种岩石钻头，其具有附属的钻杆。该岩石钻头在其前表面设有硬质合金球齿，该硬质合金球齿通过在同步旋转期间在岩石上进行撞击而作用岩石。在前表面中形成有空腔，并且流体通道延伸通过该钻头以用于向空腔供给冲洗流体。该空腔完全与环形凸台邻接。一些球齿安装在凸台中。其它球齿安装在空腔中以便被形成于该空腔中的冲洗流体垫所子冷却和冲洗。在一些情形中，钻头通道可被碎屑所堵塞。
发明内容
本发明目的在于提供一种具有在序言部分中所限定类型的岩石钻头，其具有延长的使用寿命。
本发明另一个目的在于提供一种允许对岩石进行良好去除的岩石钻头。
本发明又一个目的在于提供一种能够进行高效冲洗的岩石钻头。
本发明又一个目的在于提供一种更加易于进行重新磨削的岩石钻头。
本发明又一个目的在于提供一种具有不易于被堵塞或发生变形的流体通道的岩石钻头。
本发明又一个目的在于提供一种适于进行左手和右手钻孔的岩石钻头。
通过一种具有在所附独立权利要求特征部分中所限定特征的岩石钻头，实现了本发明的上述目的。
附图简要说明下面参考附图描述根据本发明岩石钻头的实施例，其中
图1A示出根据本发明岩石钻头的前视图；图1B示出根据图1A中的线B-B通过岩石钻头的截面；图2示出岩石钻头的侧视图；并且图3示出岩石钻头的后视图。
具体实施例方式
在图1-3中示意的岩石钻头1包括钻头体2，该钻头体具有钻头头部3和柄部或裙座5。钻头头部3和裙座5相互结合到一起。通过螺纹连接器将未示出的钻杆连接到岩石钻头1。在钻杆中，以传统方式设置贯通的冲洗导管。在图2中绘出岩石钻头1的纵向中心轴线CL。
如在图2中最清楚示出的，该岩石钻头1设有内部阴螺纹9，其用于接合位于钻杆一端的外部阳螺纹。
根据本发明岩石钻头1的钻头头部3设有硬质合金球齿11、12、13、14和15形式的岩石去除部件。多个冷却介质通道16、17和18在岩石钻头1的内部空间之间延伸，该内部空间形成在内部阴螺纹9和钻头头部3的前表面之间。在所述内部空间中，还设置用于钻杆自由端的第一止挡面19，称为底部止挡。
如在图3中最清楚示出的，在岩石钻头1的后端处设置第二止挡面20，称为台肩止挡，其用于配合具有所称的台肩-底部止挡的钻杆的台肩。这意味着该钻杆被制造为具有如此公差，使得当在岩石钻头1和钻杆之间形成螺纹连接时，钻杆的自由端起初将抵靠在底部止挡19上。当螺纹连接器在较短时间的走合(wearing-in)之后，钻杆的台肩也与台肩止挡20形成抵靠，即岩石钻头1和钻杆之间的抵靠同时形成在底部止挡19和台肩止挡20处。这意味着冲击波能量从钻杆到岩石钻头1的传播将同时经由底部止挡和台肩止挡实现。
如在图1A和2中最清楚示出的，岩石钻头1在其外侧设有多个直的前部周边排屑凹槽21、22和后部周边排屑凹槽23，它们沿着岩石钻头1的轴向方向延伸。各个前部排屑凹槽21、22相对于平行于中心轴线2的直线对称地设置。前部凹槽21、22设置在钻头体中的每对周边球齿11之间。钻头的前表面24中安装有九个周边球齿11。各个球齿相对于中心轴线CL倾斜。周边球齿的直径较大。周边球齿11设置在三个弧段中，即在每个弧段中具有三个周边球齿。通过前部凹槽22，每个弧段沿着周边球齿环与另一个相邻的弧段相间隔，该前部凹槽22的深度和宽度大于前部凹槽21的对应尺寸。前部凹槽21设置在弧段中的两个周边球齿之间。凹槽21、22为源自前表面的切屑提供通道。各个后部排屑凹槽23相对于平行于中心轴线的直线非对称设置。各个后部排屑凹槽23由第一切屑表面和第二切屑表面构成，这两个表面基本上相互垂直。在SE-C2-520036中更加具体描述了钻头后端的几何形状，其内容结合在本描述中。在基本背离岩石钻头的岩石去除端的端部处，在钻头的最大直径处及其内部设置折返(retrac)齿。钻头后端的目的在于保证钻头1在钻孔中的引导是通过与岩石钻头1的端部相关进行定位的部分执行的，并且降低排屑阻力。排屑凹槽21、22、23用于带走在岩石钻头1的前部处产生的钻屑。
头部3包括前表面24，前表面具有外部表面部分25，以及沿着径向设置在外部表面部分内侧的内部表面部分26。该内部表面部分利用空腔相对于外部表面部分25局部地凹进。该空腔27围绕凸出部分28并且由三个凹槽29形成，每个凹槽通向更大的排屑凹槽22。优选的，对各个凹槽29进行研磨以形成底部和台肩。这些台肩在凹槽22最深部分的每一侧靠近周边球齿终止。
在前表面中，在外部表面部分25内沿径向在周边球齿11环的内侧但是沿径向在圆(C)的外侧安装六个前部球齿12。每个球齿12的直径小于周边球齿的直径。球齿12在弧段内侧的一定位置处成对设置，即靠近每个弧段设置两个球齿。
凸出部分28包括至少五个、优选六个前部球齿13、14和15，其中更靠近中心的球齿15与纵向中心轴线CL相交。凸出部分28具有基本为三角形的形状，其具有包括球齿13的圆化角部以及平坦的上表面。每个球齿13、14和15的直径小于周边球齿11的直径。优选的，球齿14和15的直径相等并且小于球齿13的直径。在凸出部分中，两个中间球齿14设置在中心球齿15和两个球齿13之间。
假想圆C与流体通道16、17和18的中心相交并且还与同等数目的球齿13，即三个球齿13相交。六个前部球齿13、14和15在前表面中沿着径向安装在圆C的外侧。九个周边球齿11在前表面中沿着径向安装在圆C的外侧。圆C可以与钻头的轴线CL同心。
三个流体通道16-18与空腔连通以便向其传导冲洗介质。流体通道的孔在两个前部凹槽22之间的中心处，即在与两个凹槽22相交的直线的中间区域处设置。流体通道的孔设置在位于凸出部分28下方的一个平面P中。优选的，空腔27稍稍在每对球齿12之间的区域中延伸。一条直线，例如在图1A中截面B-B的径向内部，同时与凹槽22的中部、中心轴线CL和流体通道18相交。
根据本发明的钻头具有多个优点。通过使得流体通道的孔定位在中心处，流体需要行进较长的距离通过凹槽21、22。这意味着对前表面24的冲洗将更加高效。通过使得空腔27围绕球齿13-15，球齿更加易于再磨削，因为在磨削这些球齿时，无需去除很多的钢料。这对于球齿12在一定程度上也是成立的。流体通道16-18的孔相对于凸出部分28凹进从而这些孔将不易于被堵塞或变形。前表面的相对对称性使得前表面适用于进行左手和右手钻孔的钻头，在顶锤钻孔和潜孔钻孔中分别是这种情形。在测试时，根据本发明钻头的寿命从传统钻头的500m延长到600m，即寿命增加了20％。
权利要求
1.一种适于冲击钻孔的岩石钻头，该钻头包括钻头体(2)；限定纵向中心轴线(CL)的头部(3)，该头部包括前表面(24)，该前表面具有外部表面部分(25)以及沿着径向设置在外部表面部分内侧的内部表面部分(26)，该内部表面部分利用空腔(27)相对于外部表面部分(25)局部地凹进；延伸通过头部并且与空腔(27)连通以便向其输送冲洗介质的多个流体通道(16-18)；其特征在于，该内部表面部分(24)包括带有多个球齿(13-15)的凸出部分(28)，并且与流体通道(16-18)的中心相交的假想圆(C)还与相等数目的球齿(13)相交。
2.根据权利要求1所述的岩石钻头，其特征在于，流体通道(16-18)的孔设置在位于凸出部分(28)下方的一个平面(P)中。
3.根据权利要求1或2所述的岩石钻头，其特征在于，空腔(27)终止于钻头体中的周边凹槽(22)处。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的岩石钻头，其特征在于，周边球齿(11)在头部(3)中安装在外部表面部分(25)的径向外侧，并且基本成环状地围绕钻头(1)的纵向轴线(CL)设置，并且前部球齿(12)在前表面中安装在周边球齿的径向内侧。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的岩石钻头，其特征在于，周边凹槽(21、22)设置在钻头体中成对的周边球齿(11)之间。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的岩石钻头，其特征在于，凸出部分(28)具有基本为三角形的形状，其具有包括球齿(13)的圆化角部。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的岩石钻头，其特征在于，凸出部分(13-15)包括至少五个、优选六个前部球齿，其中的一个球齿(15)优选与纵向中心轴线(CL)相交。
8.根据权利要求4-7中任一项所述的岩石钻头，其特征在于，六个前部球齿(12)在前表面中安装在圆(C)的径向外侧。
9.根据权利要求4-8中任一项所述的岩石钻头，其特征在于，九个周边球齿(11)在前表面中安装在圆(C)的径向外侧。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的岩石钻头，其特征在于，在基本背离岩石钻头的前表面(24)的端部处，在钻头的最大直径处及其内部设置折返齿。
全文摘要
本发明涉及一种用于冲击钻孔的岩石钻头(1)。该钻头包括钻头体(2)；限定纵向中心轴线(CL)的头部(3)。该头部包括前表面(24)，该前表面具有外部表面部分(25)，以及沿着径向设置在外部表面部分内侧的内部表面部分(26)。该内部表面部分利用空腔(27)相对于外部表面部分(25)局部地凹进。多个流体通道(16－18)延伸通过头部并且与空腔(27)连通以便向其输送冲洗介质。该内部表面部分(24)包括带有多个球齿(13－15)的凸出部分(28)。假想圆(C)与流体通道(16－18)的中心相交并且还与相等数目的球齿(13)相交。
文档编号E21B10/36GK1846039SQ200480025634
公开日2006年10月11日 申请日期2004年11月10日 优先权日2003年12月9日
发明者弗雷德里克·比约克 申请人:山特维克知识产权股份有限公司