专利名称：钻头和钻尖的制作方法
技术领域：
本发明涉及钻头和与钻头结合使用的钻尖。已经研制本发明，其特别地、但非专有地用于采矿和隧道掘进的钻凿，并且在这里于本文中描述本发明。
背景技术：
顶板和壁支承在采矿和隧道掘进中是极为重要的。矿山和隧道壁和顶板由岩层组成，必须加固所述岩层以预防坍塌的可能性。岩石锚杆被广泛地用于巩固岩层。在传统的岩层支承系统中，用钻杆在岩石中钻凿出孔，然后移除钻杆，并通常使用树脂或水泥基浆液将岩石锚杆安装在所钻的孔中并固定 就位。替代地，利用自钻式岩石锚杆，由此还将螺栓用作钻杆。旋转钻头常用于在岩壁中钻凿孔。传统地，钻头具有一对沟槽，所述沟槽延伸钻头的长度，所述一对沟槽的尺寸被设置成使得它们不接触所钻的孔的孔壁。随着钻头移动进入岩壁内，利用所述沟槽收回切割下来的材料并冲洗钻头。W02004085792公开了一种钻头本体，钻尖在铜焊之前在接合位置中被固定至该钻头本体。钻尖具有阻挡钻尖在钻头狭槽中离开接合位置移位运动的装置。
发明内容
公开了一种可绕轴线旋转的钻头，该钻头包括沿轴线间隔开的近端和远端以及横向冲洗孔，所述横向冲洗孔相对于轴线横向并在近端与远端中间延伸通过钻头。在一种形式中，冲洗孔由钻尖部分地限定并且由钻头本体部分地限定。穿过钻头横向地延伸的冲洗孔导致改善的冲洗特性，允许将材料冲洗离开钻头。通过由钻尖部分地限定并且由钻头本体部分地限定冲洗孔，允许较大的冲洗孔面积。流体(最常见地为空气或水)穿过钻头中的中心空腔而施加于钻头，这从钻头冲洗切割下来的材料，并允许更高效的钻凿操作。在一种形式中，钻头包括钻头本体和钻尖。在一种形式中，远纟而包含钻尖。在一种形式中，近端被布置成连接至钻杆或与钻杆一体地形成。在一种形式中，钻尖在钻尖接合部分处接合钻头本体。在一种形式中，钻尖接合部分包括从钻头本体延伸出来的两个接合尖叉。在一种形式中，钻尖从近侧接合部分延伸至远侧钻凿部分，并且接合部分包括限定冲洗孔的至少一部分的切口。在一种形式中，钻头的近端被布置成连接至钻杆或与钻杆一体地形成。在一种形式中,钻头适合于钻凿岩石。在第二方面中，公开了一种钻尖，所述钻尖适合于与用于旋转钻进的钻头本体接合，该钻尖具有切削刃和相对边缘，所述相对边缘包括切掉部分。在一种形式中，切掉部分适合于与钻头本体接合，以限定在钻尖与钻头本体之间延伸的冲洗孔。在第三方面中，公开了一种具有切削刃和相对边缘的钻尖，切削刃包括切掉部分。在一种形式中，切掉部分形成凹槽。这些切掉部分形成凹槽，并允许钻尖以较快的速度移动穿过正被钻凿的表面。
参考附图描述实施例。附图的特殊性和相关的说明被理解为不限制本发明的广义说明。在附图中图I是根据本发明的一个实施例的钻头的侧视图；图2是本发明的第二实施例的钻尖的侧视图；
图3是图2的钻尖的端视图；图4是图2的钻尖的顶视图；以及图5是图2的钻尖的透视图。
具体实施例方式参考图1，公开了一种可绕轴线旋转的钻头I。在图示的形式中，钻头I在采矿和隧道掘进中使用，用于在不使用冲击力的情况下钻凿岩石。钻头I包括柄部2、接合头3和钻尖6。柄部2是细长的，并适合于与钻杆(未图示)固定在一起。在一种形式中，柄部2包括与在钻杆的端部处的阴型螺纹配合的阳型螺纹。钻杆则与旋转驱动装置连接，该旋转驱动装置提供钻头I绕柄部2的纵向轴线的旋转运动。钻头I的接合头3与轴2在相对于旋转驱动装置位于远侧的点处接合。接合头3与轴2固定在一起或者与轴2 —体成型，使得轴2的旋转导致接合头3绕相同的纵向轴线的旋转。轴2和接合头3构成钻头本体4。接合头3包括从接合头3沿离开柄部2的方向延伸的一对钻尖接合尖叉5。钻尖接合尖叉5被构造成允许与钻尖6接合，并且彼此相对偏离，使得钻尖6能够定位于接合尖叉5之间，并且通过与钻尖接合尖叉5的相互作用而使钻尖6被保持就位。因此，钻尖6能够与钻尖接合尖叉5联接起来。钻尖6包括切削刃7和钻尖本体8。钻尖本体从近端16延伸到远端17。切削刃7形成在钻尖本体8的远端17上。钻尖6通常由诸如碳化钨硬质合金的适合于钻凿岩石的硬质材料组成。在使用中，钻尖6相对于轴2的纵向轴线横向地被插入钻尖接合尖叉5之间，钻头I绕轴2的纵向轴线旋转。钻尖本体8包括定位于钻尖6的近端16中的切掉部分11。切掉部分11在形状上为半圆形，并从近16延伸到钻尖本体8中。当钻尖6被插入在接合头3中的接合尖叉5之间时，钻尖6位于由接合尖叉5限定的空间中。切掉部分11和由接合尖叉5限定的空间限定出延伸通过钻头I的冲洗孔12。冲洗孔12相对于轴2的纵向轴线横向地延伸。冲洗孔12适合于促进材料流动离开钻尖6的切削刃7。在使用中，随着流体流过钻头I并将碎屑和松散材料冲洗离开钻尖6，能够利用冲洗孔12来移动材料，使其离开钻尖6。接合头3的形状通过允许沿接合头3向下流动离开钻尖6而进一步促进移动钻凿下来的材料，使其离开钻尖6的切削刃7。尽管已经关于在钻尖6与接合头3之间形成的空腔描述了冲洗孔12，但存在对于本领域的技术人员来说显而易见的替代性实施例。冲洗孔12能够替代性地全部由接合头3限定，使得冲洗孔12是横向地延伸穿过接合头3的空腔。替代地，通过作为横向地延伸穿过钻轴2的空腔，冲洗孔12能够完全由钻轴2限定。在另一个替代实施例中，冲洗孔12能够完全由钻尖6限定。在这种情况下，冲洗孔横向地延伸穿过钻尖6。这些形式中的每种形式均将在本发明的范围内。
横向地延伸穿过钻头I并由接合尖叉5和切掉部分11限定的冲洗孔12允许大冲洗孔12。这改善钻头I的流体冲洗特性，并因此提高钻凿期间材料的移除。在图2至5所示的钻尖的第二实施例中，钻尖25包括位于切削刃27上的切削刃切口 35。钻尖25被成形为使得切削刃27相对于彼此成角度。在旋转时，当钻尖25绕钻尖25的旋转轴线旋转时，切削刃27被定位成面向前。钻尖25是一种“A”型框架式碳化钨刀片，其具有一对相对的、大体上平行的侧表面31和一对相对面向的端表面32。一对相邻的相反向倾斜的顶表面26在这对侧表面31之间延伸并将这对侧表面31相互连接起来。两个底表面34被倒U形切掉部分30分开。切掉部分30应该没有诸如用于铜焊的任何结合面积。切口 35形成延伸穿过切削刃27的凹槽。切口 35被定位成使得形成的凹槽远离切削刃27面向。切口 35用于减少切削刃27的接触正被钻凿的孔内的岩石面的表面积，以允许钻尖以较快的速度穿过正被钻凿的表面。切口 35在该实施例中被显示为弯曲凹槽，然而应理解的是，切口可以呈现任何适当的形状，以增加钻尖25的表面积。在碳化钨中的切口 35和切掉部分30减少了制造刀片所需的碳化钨或其他硬质材料的量。例如，同在尺寸上与申请人的刀片大小相同但是不具有切掉部分或任何其他切口的镶刃刀头相比较，制造申请人的镶刃刀头需要按重量计减少30-50%的钨。每千克碳化钨硬质合金比钢的成本显著地要贵。在所附权利要求书中以及在本发明的前述说明中，除了上下文由于明确的语言或必要的暗示另外要求之外，以包容性的意义使用文字“包括”或诸如“包括”的变体，即指定所声明的特征的存在，但不是排除在本发明的各种实施例中另外的特征的存在或附加。本申请要求澳大利亚专利申请No. 2009202702的优先权，其公开内容在此通过引用并入本文。
权利要求
1.一种钻头，所述钻头能够绕轴线旋转并包括沿所述轴线间隔开的近端和远端，所述钻头具有钻尖和钻头本体，所述钻尖位于所述钻头的所述远端处，所述钻头具有横向冲洗孔，所述横向冲洗孔相对于所述轴线横向且在所述近端与所述远端中间延伸，并且所述横向冲洗孔由所述钻尖部分地限定并且由所述钻头本体部分地限定。
2.根据权利要求I所述的钻头，其中所述钻尖在钻尖接合头处接合所述钻头本体。
3.根据权利要求2所述的钻头，其中所述钻尖接合头包括从所述钻头本体延伸出来的两个接合尖叉。
4.根据权利要求I至3中任一项所述的钻头，其中所述冲洗孔由所述钻尖与所述钻头本体之间的相互作用限定。
5.根据权利要求4所述的钻头，其中所述钻尖从近侧接合部分延伸至远侧钻凿部分，并且所述近侧接合部分包括切口，所述切口限定所述冲洗孔的至少一部分。
6.根据前述权利要求中任一项所述的钻头，其中所述钻头的所述近端被布置成连接至钻杆或与钻杆一体地形成。
7.根据前述权利要求中任一项所述的钻头，其适合于钻凿岩石。
8.一种钻尖，所述钻尖适合于与用于旋转钻凿的钻头本体接合，所述钻尖具有切削刃和相对边缘，所述相对边缘包括切掉部分。
9.根据权利要求8所述的钻尖，其中所述切掉部分在形状上为半圆形，并从所述相对边缘朝所述切削刃延伸。
10.根据权利要求8或9所述的钻尖，其中所述切掉部分适合于与所述钻头本体接合，以限定横向地穿过所述钻尖和钻头本体延伸的冲洗孔。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的钻尖，其中所述切削刃包括多个切掉部分。
12.—种钻头，其能够绕轴线旋转，所述钻头包括钻头本体和钻尖，所述钻尖具有包括切掉部分的钻凿表面。
13.根据权利要求12所述的钻头，其中在所述钻凿表面中的所述切掉部分包括凹槽。
14.一种钻尖，其适合于与钻头本体接合，所述钻尖具有切削刃和相对边缘，所述切削刃包括切掉部分。
15.根据权利要求14所述的钻尖，其中所述切掉部分包括凹槽。
16.根据权利要求14或15所述的钻尖，其中所述相对边缘还包括冲洗切掉部分。
17.根据权利要求16所述的钻尖，其中所述冲洗切掉部分为半圆形，并从相对表面朝所述钻凿表面延伸。
18.根据权利要求16或17所述的钻尖，其中所述冲洗切掉部分适合于与所述钻头本体接合，以限定穿过所述钻尖和钻头本体横向地延伸的冲洗孔。
全文摘要
一种钻头(1)，所述钻头可绕轴线旋转并包括沿轴线间隔开的近端和远端，钻头具有钻尖(6)和钻头本体(4)，钻尖位于钻头的远端处，且钻头具有横向冲洗孔(12)，该横向冲洗孔相对于轴线横向且在近端与远端中间延伸，并且该横向冲洗孔由钻尖部分地限定并且由钻头本体部分地限定。本发明还涉及一种钻尖。
文档编号E21B10/54GK102803644SQ201080026193
公开日2012年11月28日 申请日期2010年6月18日 优先权日2009年6月19日
发明者马修·肯尼, 史蒂文·韦弗 申请人:山特维克知识产权股份有限公司