用于顶板钻头尖切削镶片的刃保护器的制造方法
【专利摘要】一种旋转钻头尖包括：一个长形的钻头尖本体，该钻头尖本体在前端处具有一个槽缝；一个被接收在该钻头尖本体的槽缝中的刃保护器；以及一个具有切削刃的切削镶片。该刃保护器包括：一个第一侧，该第一侧具有一个第一底边缘和一个第一顶边缘；与该第一侧相对的一个第二侧，该第二侧具有一个第二底边缘和一个第二顶边缘；以及一个底部部分，该底部部分邻接该第一侧的该第一底边缘和该第二侧的该第二底边缘。该切削镶片被接收在该刃保护器中，使得该切削刃凹入该第一侧的第一顶边缘或该第二侧的第二顶边缘中的一者之下。
【专利说明】用于顶板钻头尖切削镶片的刃保护器
【技术领域】
[0001]本发明总体上涉及一种挖掘工具，例如用于钻通不同地层的旋转钻头尖。更确切地说，本发明涉及一种带有切削镶片的旋转钻头尖，例如用于在地下矿产中钻出孔洞的顶板钻头尖。
【背景技术】
[0002]地下矿产(例如像煤矿)的扩采要求挖出一条隧道。起初，这条隧道具有一个无支撑的顶板。为了对地下隧道中的顶板进行支撑并使其稳定，在该顶板(即，地层)中钻出多个孔眼。用于钻出这些孔的装置通常包括带有一根长轴(即钻钢)的钻头，该长轴被附接到该钻头上。一个顶板钻头尖被可拆卸地安装到该钻钢的远端处。在某些顶板钻头尖中，在顶板钻头尖的本体上安装了一个硬质切削镶片。
[0003]一种用于顶板钻头尖中的硬质切削镶片通常是由烧结碳化钨形成的并且可以通过将该镶片硬焊到在该顶板钻头尖本体的顶部工作表面中所形成的一个槽缝中而被紧固。碳化钨是一种昂贵的材料并且切削镶片的制造昂贵。因此，重要的是该硬质切削镶片被牢靠地固持在顶板钻头尖的槽缝中以便在使用中不会脱出。因此，重要的是使用一种技术来在钻头尖本体与硬质切削镶片之间产生有效的硬焊接点以便提供一种具有增加的使用寿命的更耐用刀具。
[0004]因为碳化钨是一种昂贵的材料并且切削镶片的制造昂贵，还重要的是在使用该硬质切削镶片之前，例如在运输过程中、在安装该硬质切削镶片时、和/或在操作含有硬质切削镶片的顶板钻头尖之前，小心不损坏该硬质切削镶片。迄今为止，硬质切削镶片已经在这些中的一种或多种情况下被损坏从而导致该硬质切削镶片有缺陷而不适于使用或具有缩短的有用切削寿命。
[0005]需要克服了已知顶板钻头尖的缺陷、局限性和缺点的改进的顶板钻头尖。还将希望的是提供一种具有更长使用寿命的改进的顶板钻头尖。同样希望的是提供一种在被用于切削操作之前不被损坏的硬质切削镶片。
【发明内容】
[0006]本发明的一个方面是提供用于接合地层材料的旋转钻头尖，该旋转钻头尖包括一个长形的钻头尖本体，该本体具有一个轴向前端和一个轴向后端，其中该钻头尖本体在该前端处含有一个槽缝。该旋转钻头尖还包括一个被接收在钻头尖本体的槽缝中的刃保护器，该刃保护器包括:一个第一侧，具有一个第一底边缘和一个第一顶边缘；一个与该第一侧相对的第二侧，该第二侧具有一个第二底边缘和一个第二顶边缘；以及一个底部部分，该底部部分邻接该第一侧的第一底边缘和该第二侧的第二底边缘。该旋转钻头尖还包括一个切削镶片，该切削镶片具有一个围绕中央轴线可旋转的长形的镶片本体，该长形的镶片本体具有一对关于该中央轴线对称的对称半部，每个对称半部包括:一个前导面、一个顶表面、以及形成于该前导面与该顶表面之间的一个切削刃。该切削镶片被接收在该刃保护器中，使得该切削刃是凹入该第一侧的第一顶边缘或该第二侧的第二顶边缘中的一者之下。
[0007]本发明的另一个方面是提供一种用于旋转钻头尖的刃保护器组件，该刃保护器组件包括一个填隙片，该填隙片具有:一个第一侧，该第一侧具有一个第一底边缘和一个第一顶边缘；一个第二侧，该第二侧具有一个第二底边缘和一个第二顶边缘；以及一个底部部分，该底部部分邻接该第一侧的第一底边缘和该第二侧的第二底边缘。该刃保护器组件还包括一个切削镶片，该切削镶片具有一个前导面、一个顶表面、以及形成于该前导面与该顶表面之间的一个切削刃。该切削镶片被接收在该填隙片中，使得该切削刃是凹入该第一侧的第一顶边缘或该第二侧的第二顶边缘中的一者之下。
[0008]本发明的一个进一步的方面是提供一种用于具有至少至少一个切削刃的顶板钻头尖切削镶片的刃保护器，该刃保护器包括:一个第一侧，该第一侧具有一个第一底边缘和一个第一顶边缘；一个第二侧，该第二侧具有一个第二底边缘和一个第二顶边缘；以及一个底部部分，该底部部分邻接该第一侧的第一底边缘和该第二侧的第二底边缘。该第一侧、第二侧以及该底部部分被配置成用于接收该切削镶片，使得该至少一个切削刃是凹入该第一侧的第一顶边缘或该第二侧的第二顶边缘之下。
[0009]这些以及其他不同的特征和优点将通过阅读以下详细说明而变得清楚。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是根据本发明的一个方面的一种旋转钻头尖、例如顶板钻头尖的组装分解视图。
[0011]图2是根据本发明的一个方面在图1中示出的一个刃保护器的等距视图。
[0012]图3是根据本发明的一个方面在图1和图2中示出的刃保护器的正视立面图。
[0013]图4是根据本发明的一个方面在图1中示出的组装时的刃保护器和切削镶片的正视立面图。
[0014]图5是根据本发明的一个方面在图4中示出的组装好的刃保护器及切削镶片的一端的等距视图。
[0015]图6是根据本发明的一个方面在图4中示出的组装好的刃保护器及切削镶片的另一端的等距视图。
【具体实施方式】
[0016]以下说明仅出于展示本发明的不同方面的目的、而并非出于限制本发明的范围的目的。
[0017]参见附图，图1至图6展示了根据本发明的不同方面的一种旋转钻头尖组件，该旋转钻头尖组件处于顶板钻头尖形式的、总体上指定为10的并且可用于钻通不同地层。顶板钻头尖组件10具有一个通常由例如钢制成的长形钻头尖本体12。钻头尖本体12呈现出一种总体上圆柱形的几何形状。钻头尖本体12具有一个轴向前端14和一个轴向后端16。钻头尖本体12在其轴向前端14中包含一个横向槽缝18。钻头尖本体12还可以包括一个碎片排空或收集端口 20，该端口是介于该轴向前端14与该轴向后端16之间。在钻探操作中，污物和碎片可以穿过该端口 20。
[0018]顶板钻头尖组件10还包括一个切削镶片22 (或旋转钻头尖镶片)。该切削镶片22是例如由一种烧结碳化钨制成，该烧结碳化钨是钴与碳化钨的混合物。可以使用其他超硬耐磨损材料(例如，多晶金刚石、陶瓷、或金属陶瓷)作为补充物和/或替代物。根据本发明的多个方面，例如，涂有碳化铬的金属以及其中向碳化钨中添加了碳化钛或碳化钒的其他金属陶瓷可以是镶片材料的候选材料。用于这类应用的替代性陶瓷包括铝基、硅基、锆基的变体以及玻璃变体。另外的其他镶片材料替代物包括难熔的立方型过渡金属碳化物或者任何其他已知的或随后开发的比该基底材料更硬的一种或多种材料。也可以使用这些镶片的涂层，例如PVD或CVD涂层。
[0019]切削镶片22具有一个切削镶片本体，总体上指定为24，该切削镶片本体具有一个总体上指定为26的顶表面、总体上指定为28的底表面、以及总体上指定为32和34的相反端面。该切削镶片本体24被构造和安排成两个相反的对称的相连部分，即，一对对称半部，这一对对称半部是关于中央轴线A-A对称的。一个对称部分包括一个前导面40和形成于该前导面40与该顶表面26之间的一个切削刃50。一方面,顶表面26包括一个一级后刀面44。在另一方面,顶表面26还包括一个二级后刀面46,其中该一级后刀面44与该二级后刀面46是邻接的且不共面的。应该认识到，各个对称部分总体上是相同的并且在此仅详细地说明一个对称部分。
[0020]该旋转钻头尖或顶板钻头尖组件10还包括一个总体上指定为60的刃保护器，该刃保护器被配置成被有待接收在钻头尖本体12的横向槽缝18中。该刃保护器60包括一个第一侧62，该第一侧具有一个第一底边缘64和一个第一顶边缘66。该刃保护器60还包括与该第一侧60相对和/或平行的一个第二侧68。该第二侧68包括一个第二底边缘70和一个第二顶边缘72。该刃保护器60还包括一个底部部分74，该底部部分邻接或者连接该第一侧62的第一底边缘64和该第二侧68的第二底边缘70。
[0021]根据本发明的一个方面，该切削镶片22被配置成有待接收在该刃保护器60中而使得该切削刃50凹入该第一侧62的第一顶边缘66或该第二侧68的第二顶边缘72中的一者之下。例如，如在图4中示出的，该切削刃50是凹入该第一侧62的第一顶边缘66之下。在一个方面，该切削刃50是凹入该第一顶边缘66的、总体上平行于该切削刃50的一个部分之下(例如，见图4)。该第一顶边缘66 (以及该第二顶边缘72)可以具有不同的部分，这些不同的部分与对切削刃50(以及切削刃51)提供保护的这些部分中的一个或多个是不共面的。在另一个方面，该切削刃50是凹入该第一顶边缘66之下一个距离D，该距离为约0.001英寸至约0.050英寸。
[0022]有利的是，关于该第一侧62的第一顶边缘66所描述和所展示的切削刃50的构型使得第一顶边缘66保护切削刃50以在切削刃50被使用之前，例如运输过程中、在安装该硬质切削镶片22时、和/或在操作包含有该硬质切削镶片22的顶板钻头尖10之前，防止该切削刃(例如)锛刃或其他的损坏。
[0023]应该认识到，该切削镶片22的另一个对称部分可以包括一个第二切削刃51 (见图1)，该第二切削刃相对于该第二侧68的第二顶边缘72被配置成与在此相对于第一侧62的第一顶边缘66对切削刃50所描述的总体相同。
[0024]该刃保护器60被定位在横向槽缝18中并且该镶片22被定位在该刃保护器60中。一方面，刃保护器60被固定到钻头尖本体12的槽缝18上。在另一方面，该切削镶片22被固定到该刃保护器60上。该切削镶片22以及该刃保护器60可以首先彼此固定并且然后被固定到槽缝18上，或者可以将它们所有总体上同时地彼此固定。它们可以如所描述的通过使用本领域普通技术人员已知的常规组合物和技术、通过例如机械附接或者通过硬焊、胶粘而被固定。例如，为了协助通过硬焊而将这些部件固定，该第一侧62、第二侧68和/或底部部分74可以包括形成于其中的多个穿孔76。这些穿孔可以具有不同的形状和尺寸、并且有助于允许硬焊材料相对于该切削镶片22、刃保护器60以及槽缝18有效地流动，以用于提供这些部件彼此之间的更好附接。
[0025]在本发明的另一方面，该刃保护器60由一种具有的硬度值小于该切削镶片22的硬度值的材料形成。如所述的，该切削镶片是由一种相对较硬的材料制成，例如烧结碳化钨。该刃保护器60是通过一种不及该切削镶片22的材料硬的材料制成的，例如铜、钢、铝、黄铜、三层包覆金属(triclad)或任何铁基材料。有利地，通过如所述的选择该刃保护器60和切削镶片22的相对硬度，该刃保护器60将提供对于这些切削刃50和51的所希望的遮挡或保护，同时允许该顶板钻头尖10直接参与操作而无需移除该刃保护器60，因为该刃保护器60将在该顶板钻头尖10的操作过程中相对较快地磨损从而暴露出或不遮挡这些切削刃50和51，使得这些切削刃可以执行所希望的切削操作。
[0026]在另一方面，该刃保护器60还可以被配置使得该切削镶片22的其他部分受到遮挡或保护。例如，如图4所展示的，该刃保护器60的一端78可以被配置成延伸超过该切削镶片22的一端32而使得该末端32相对于末端78是凹入的并且保护该末端32。在另一方面，该刃保护器的第一顶边缘66与末端78组合用于保护该切削刃50的一个拐角50a。
[0027]在另一方面，刃保护器60还可以是填隙片的形式，该填隙片也提供并包括如在此所述的刃保护益处。在一个方面，该填隙片有助于硬焊料流动以便完全并均匀地覆盖该切削镶片22以及横向切削槽缝18。该填隙片还有助于在该切削镶片22与横向切削槽缝18之间提供一个均匀间隙。
[0028]虽然已经出于解说的目的在上文中说明了本发明的多个具体的方面，但是对于本领域那些普通技术人员而言显然可以对本发明的细节进行多种变更而并不背离如所附权利要求书中限定的本发明。
【权利要求】
1.一种用于接合地层材料的旋转钻头尖，该旋转钻头尖包括: 一个长形的钻头尖本体，该钻头尖本体具有一个轴向前端和一个轴向后端，该钻头尖本体在该前端处包含一个槽缝； 一个被接收在该钻头尖本体的该槽缝中的刃保护器，该刃保护器包括: 一个第一侧，该第一侧具有一个第一底边缘和一个第一顶边缘； 与该第一侧相对的一个第二侧，该第二侧具有一个第二底边缘和一个第二顶边缘；以及 一个底部部分，该底部部分邻接该第一侧的第一底边缘以及该第二侧的第二底边缘；以及 一个切削镶片，该切削镶片具有一个围绕中央轴线可旋转的长形镶片本体，该长形镶片本体具有一对关于该中央轴线对称的对称半部，每个对称半部包括: 一个前导面； 一个顶表面；以及 形成于该前导面与该顶表面之间的一个切削刃， 其中，该切削镶片被接收在该刃保护器中而使得该切削刃是凹入该第一侧的第一顶边缘或者该第二侧的第二顶边缘中的一者之下。
2.如权利要求1所述的旋转钻头尖，其中该切削刃是凹入该第一顶边缘或该第二顶边缘中的一者之下一个距离，该距离为约0.0Ol英寸至约0.050英寸。
3.如权利要求2所述的旋转钻头尖，其中该切削刃平行于该第一顶边缘或该第二顶边缘中的一者。
4.如权利要求1所述的旋转钻头尖，其中该第一侧、该第二侧以及该底部部分各自包括形成于其中的多个穿孔。
5.如权利要求1所述的旋转钻头尖，其中该刃保护器由具有的硬度值小于该切削镶片的硬度值的一种材料形成。
6.如权利要求1所述的旋转钻头尖，其中该刃保护器由以下各项中的至少一项形成:铜、钢、铝、黄铜、三层包覆金属、或任何铁基材料。
7.如权利要求1所述的旋转钻头尖，其中该刃保护器被固定到该钻头尖本体的槽缝上。
8.如权利要求7所述的旋转钻头尖，其中该切削镶片被固定到该刃保护器上。
9.一种用于旋转钻头尖的刃保护器组件，该刃保护器组件包括: 一个填隙片，该填隙片具有:一个第一侧，该第一侧具有一个第一底边缘和一个第一顶边缘；一个第二侧,该第二侧具有一个第二底边缘和一个第二顶边缘；以及一个底部部分，该底部部分邻接该第一侧的第一底边缘和该第二侧的第二底边缘；以及 一个切削镶片，该切削镶片具有一个前导面、一个顶表面、以及形成于该前导面与该顶表面之间的一个切削刃， 其中，该切削镶片被接收在该填隙片中而使得该切削刃凹入该第一侧的第一顶边缘或该第二侧的第二顶边缘中的一者之下。
10.如权利要求9所述的刃保护器组件，其中该切削刃是凹入该第一顶边缘或该第二顶边缘中的一者之下一个距离，该距离为约0.001英寸至约0.050英寸。
11.如权利要求10所述的刃保护器组件，其中该切削刃平行于该第一顶边缘或该第二顶边缘中的一者。
12.如权利要求9所述的刃保护器组件，其中该第一侧、该第二侧以及该底部部分各自包括形成于其中的多个穿孔。
13.如权利要求9所述的刃保护器组件，其中该填隙片是由具有的硬度值小于该切削镶片的硬度值的一种材料形成。
14.如权利要求9所述的刃保护器组件，其中该填隙片是由以下各项中的至少一项形成:铜、钢、铝、黄铜、三层包覆金属、或任何铁基材料。
15.如权利要求9所述的刃保护器组件，其中该切削镶片被固定到该填隙片上。
16.一种用于具有至少一个切削刃的顶板钻头尖切削镶片的刃保护器，该刃保护器包括: 一个第一侧，该第一侧具有一个第一底边缘和一个第一顶边缘； 一个第二侧，该第二侧具有一个第二底边缘和一个第二顶边缘； 一个底部部分，该底部部分邻接该第一侧的该第一底边缘和该第二侧的第二底边缘，其中，该第一侧、该第二侧以及该底部部分被配置成用于接收该切削镶片，使得该至少一个切削刃是凹入该第一侧的第一顶边缘或该第二侧的第二顶边缘之下。
17.如权利要求16所述的刃保护器，其中该第一顶边缘或该第二顶边缘中的一者是平行于该切削镶片的该至少一个切削刃。
18.如权利要求16所述的刃保护器，其中该第一侧、第二侧和底部部分各自包括形成于其中的多个穿孔。
19.如权利要求16所述的刃保护器，其中该刃保护器是由具有的硬度值小于该切削镶片的硬度值的一种材料形成。
20.如权利要求16所述的刃保护器，其中该刃保护器是由以下各项中的至少一顶形成:铜、钢、铝、黄铜、三层包覆金属、或任何铁基材料。
【文档编号】E21B10/43GK104234633SQ201410223372
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年5月26日 优先权日:2013年6月5日
【发明者】N·J·帕洛斯, B·J·肯诺 申请人:钴碳化钨硬质合金公司