冲击锤的钻头及用于钻头的钻柄的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种冲击锤的钻头(1)及用于钻头(1)的钻柄。该钻头包括伸长的钻柄(2)、位于钻柄(2)的第一端处的头部(4)、以及一排纵长延伸的花键部，所述花键部限定了在钻柄(2)的另一端处或者朝着钻柄(2)的另一端向外延伸的保持凸出物(20)。至少一个凸出物(20)的至少一个侧面(30)结合到钻头(1)的钻柄(2)中。
【专利说明】冲击锤的钻头及用于钻头的钻柄
【技术领域】
[0001]冲击锤的钻头通常通过以钻头保持环(或钻头环)形式的钻头保持装置而在活塞之下安装在驱动接头(drive sub)中。
[0002]相应地，钻头通常包括伸长的钻柄、在钻柄的第一端处的头部、以及一排纵长延伸的花键部，所述一排花键部限定了在钻柄的另一端处或者朝着钻柄的另一端向外延伸的保持凸出物，该保持凸出物被构造成搁置在钻头环上，从而限制钻头的行程，并将钻头保持在驱动接头中。头部通常具有从钢制本体突出的、限定钻头的切削面的球齿。
[0003]由在锤工作期间的高循环加载造成的保持凸出物的失效是非常大的问题，这可以导致在正钻凿的孔中的钻头损失。
【背景技术】
[0004]在US4，862，976中，公开了一种具有保持凸出物62的钻头，该钻头通过采用过大的尺寸来加强。
[0005]在US3，918，538中，公开了一种具有保持凸出物11的钻头，每个凸出物均包括向前面，该向前面与具有非常小半径的钻头的钻柄相接，但是另外引入了与现有技术中钻头保持凸出物所共同的应力集中点。
[0006]在US2007/0137895中，公开了一种用于冲击钻孔的钻头，该钻头在纵向表面上具有布置在钻头的钻柄上的多个花键。
【发明内容】
[0007]在这个背景下，针对与其相关的问题和困难，已研制出本发明。
[0008]本发明的其它目的和优点将结合附图通过下述说明变得清楚，其中通过解释和实例，公开了本发明的实施例。
[0009]一个方面，本发明涉及冲击锤的钻头，该钻头包括伸长的钻柄、在钻柄的第一端处的头部、以及一排纵长延伸的花键部，所述一排花键部限定了在钻柄的另一端处或者朝着钻柄的另一端向外延伸的保持凸出物(lug)。至少一个凸出物的至少一个侧面结合(blend)到钻头的钻柄中。该钻头包括另一排纵长延伸的花键部，所述另一排花键部朝着钻头的头部端与所述一排凸出物纵向间隔开，所述另一排花键部中的每一个均具有顶面(topland)，该顶面明显比每个凸出物的顶面宽。
[0010]在本申请的上下文中，术语“结合”应该采用如下意思:在所述待结合的表面之间的分界线不能被辨别出来。
[0011]在一种形式中，凸出物被构造成搁置在钻头环上，从而限制钻头的行程并将该钻头保持在驱动接头中。
[0012]在一种形式中，所述凸出物或者每个凸出物包括一对侧面，所述一对侧面中的每一个均结合到钻头的钻柄中。
[0013]在一种形式中，所述凸出物或每个凸出物包括第一和第二端面，并且钻头的进一步特征在于这些端面中的至少一个结合到钻头的钻柄中。
[0014]在一种形式中，所述凸出物或者每个凸出物的端面中的每一个端面结合到钻头的钻柄中。
[0015]在一种形式中，所述凸出物或者每个凸出物包括顶面，并且该钻头的进一步特征在于凸出物的端面中的至少一个端面结合到凸出物的顶面中。
[0016]在一种形式中，所述凸出物或每个凸出物的端面中的每一个端面结合到凸出物的顶面中。
[0017]在一种形式中，结合到钻柄中的每个凸出物面通过在所述面和钻柄之间延伸的凹入的缓和曲线(easing)以及内圆角来结合。
[0018]在一种形式中，每个侧面的凹入的缓和曲线以及内圆角明显比每个凸出物的顶面宽。
[0019]在一种形式中，结合到凸出物的顶面中的所述凸出物端面或者每个凸出物端面通过在所述面和顶面之间延伸的凸起的缓和曲线或者圆化部而结合。
[0020]在一种形式中，凹入的缓和曲线或内圆角进一步结合到凸起的缓和曲线或者圆化部中。这样的多级结合可以被采用，以将凸出物的顶表面结合到钻柄中。
[0021]在一种形式中，钻头包括另一排纵长延伸的花键部，所述另一排花键部朝着钻头的头部端与第一排凸出物纵向间隔开，且所述另一排花键部中的每一个具有明显比每个凸出物的顶面宽的顶面。
[0022]在一种形式中，在所述另一排花键部的每个侧壁与钻柄之间延伸的是凹入的内圆角，该凹入的内圆角的半径或曲率明显比在凸出物的侧壁中的每个侧壁与钻柄之间延伸的内圆角小。
[0023]在一种形式中，在凸出物的侧壁和钻柄之间延伸的内圆角的半径是在所述另一排花键部中的侧壁和钻柄之间延伸的内圆角的半径两倍或两倍以上。也即是说，内圆角半径比为2: I或者更大。
[0024]在一种形式中，内圆角半径比在3:1到8:1的范围中。
[0025]在一种形式中，每个结合的凸出物面均结合到位于相邻凸出物之间的底面中。
[0026]另一方面，本发明涉及用于冲击锤的钻头的钻柄，该钻头包括在钻柄的第一端处的头部，所述钻柄包括一排纵长延伸的花键部，所述一排花键部限定在钻柄的另一端处或者朝着钻柄的另一端向外延伸的保持凸出物。至少一个凸出物的至少一个侧面结合到钻柄中。该钻柄包括另一排纵长延伸的花键部，所述另一排花键部朝着处于钻柄的第一端处的头部与所述一排凸出物纵向间隔开，且所述另一排花键部中的每一个都具有明显比每一个凸出物的顶面宽的顶面。
[0027]在一种形式中，凸出物的数目不等于所述另一排花键部的数目。
[0028]在一种形式中，凸出物的数目小于所述另一排花键部的数目。
[0029]又一方面，本发明涉及包括上述钻头的冲击锤。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]为了更好的理解本发明，现将对于一个或多个示例性实施例进行说明，本文中这些实施例都应该在以下附图的帮助下进行说明:
[0031]图1是根据本发明示例性实施例的冲击锤的钻头端部的透视图；
[0032]图2是图1中所示钻头端部的端视图；
[0033]图3和4是图1中所示的钻头端部的保持凸出物的详细透视图；
[0034]并且
[0035]图5是图1中所示的钻头端部的保持凸出物的详细端视图。
[0036]在以下的说明中，在整个附图的几个视图中，类似的附图标记指示类似或者对应的部件。
【具体实施方式】
[0037]现在参考附图，在附图中示出了用于具有正常循环(DTH)或反循环(RC)系统的冲击锤的钻头1，冲击锤包括圆柱形壳体(未示出)和可螺纹连接地安装在该壳体中的驱动接头(未示出)。活塞(未示出)会竖直往复地安装在壳体中，以通过加压空气往复运动。钻头I通过以钻头保持环(或钻头环)形式的钻头保持装置而在活塞之下被安装驱动接头中。
[0038]驱动接头包括环形套筒，该环形套筒具有一排分隔开的向内指向的驱动花键。
[0039]钻头I包括钻柄2以及具有钻头面的钻头头部4。钻柄2具有多个向外指向的从动花键10，该从动花键10被间隔开且被确定数目，使得当钻头I的钻柄2插入到驱动接头中之时，通过驱动接头上的驱动花键而形成具有邻接工作面的成对花键。
[0040]使用中，驱动花键抵靠从动花键10作用，使得在允许(在锤的作用下)钻头I相对于驱动接头纵向移动的同时，驱动钻头I旋转。
[0041]因此，旋转借助于钻柱(未示出)而被传递到壳体，并且因此钻头I在被活塞撞击的同时通过驱动接头而被旋转地驱动。
[0042]钻头I进一步包括一排纵长延伸的花键部，所述一排花键部限定了在钻柄2的另一端(即远离头部4这端)处或者朝着钻柄2的另一端向外延伸的保持凸出物20，并且钻头I通过钻柄2的无花键部与从动花键10纵向分隔开。
[0043]在使用中，凸出物20被构造成搁置在钻头环上，从而限制钻头I的行程并将该钻头I保持在驱动接头中。
[0044]每个凸出物20包括一对侧面30，所述一对侧面30中的每一个借助于在顶面40的边缘和钻柄2之间延伸的单个且连续的凹入的缓和曲线或内圆角而被结合到钻头的钻柄2中，该凹入的缓和曲线或内圆角明显比每个凸出物20的顶面40宽。
[0045]每个凸出物20进一步包括第一和第二端面50，第一和第二端面50中的每一个借助于在端面50和顶面40之间延伸的凸起的缓和曲线或圆化部而被结合到钻头I的钻柄2中。
[0046]按照本文所述方式将凸出物20的侧面和/或端面结合到钻头I的钻柄2中，消除了应力集中点中的也被称为起始点或者应力集中区的一些应力集中点，这些应力集中点在现有技术的很多钻头的凸出物中都存在，并且疲劳裂纹趋向于从这些应力集中点传播。
[0047]据此，根据本发明的钻头I的凸出物20比现有技术的很多钻头的凸出物耐用，且能够承受更大的负载。结果，这些凸出物20比现有技术的凸出物需要得少。
[0048]本发明可被认为对接近钻头的撞击面的钻柄的优化。本发明的主要目的和效果是在钻头的这样的关键区域中避免高应力。另一个优点是通过减少凸出物20的数目使得裂纹起始点最少化。
[0049]在整个说明书和所附的权利要求书中，除非文中需要，否则，词语“包括”和“包含”及其变体(诸如“包括了”以及“包含了”)将理解为意指包括所指的元素或者元素组，但并不排除任何其它元素或者元素组。
[0050]本说明书中对任何现有技术的参考不是，且不应被理解为是，对以下任何形式的建议的承认，即:这种现有技术形成公知常识的一部分。
[0051]本领域技术人员可以理解，本发明的用途不限于本发明中所述的具体应用。本发明也不限于关于本文中所记载或所示的特定元件和/或特征的优选实施例。可以理解的是，在不脱离本发明原理的情况下可以进行各种变型。因此，本发明应该被理解为包含了在其范围中的所有变型。
[0052]本发明要求欧洲专利申请EP12150466.6的优先权，其公开内容通过引入并入本文中。
【权利要求】
1.一种冲击锤的钻头(I)，包括伸长的钻柄(2)、在所述钻柄(2)的第一端处的头部(4)、以及一排纵长延伸的花键部，所述一排花键部限定了在所述钻柄(2)的另一端处或者朝着所述钻柄(2)的另一端向外延伸的保持凸出物(20)，所述钻头(I)的特征在于:至少一个凸出物(20)的至少一个侧面(30)结合到所述钻头(I)的所述钻柄(2)中，其中所述钻头(I)包括另一排纵长延伸的花键部(10)，所述另一排花键部(10)朝着所述钻头(I)的所述头部(4)端与所述一排凸出物(20)纵向间隔开，且所述另一排花键部(10)中每一个具有明显比每个凸出物(20)的顶面(40)宽的顶面(60)。
2.如权利要求1的钻头(I)，其进一步特征在于:所述凸出物或者每个凸出物(20)包括一对侧面(30)，所述一对侧面(30)中的每一个均结合到所述钻头(I)的所述钻柄(2)中。
3.如前述权利要求中任一项所述的钻头(I)，其中所述凸出物或者每个凸出物(20)包括第一和第二端面(50)，并且所述钻头(I)的进一步特征在于:这些端面(50)中的至少一个结合到所述钻头(I)的所述钻柄(2)中。
4.如权利要求3所述的钻头(I)，其进一步特征在于:所述凸出物或每个凸出物(20)的所述端面(50)中的每一个端面(50)均结合到所述钻头(I)的所述钻柄(2)中。
5.如权利要求3或4之一所述的钻头(I)，其进一步特征在于:所述凸出物或者每个凸出物(20)包括顶面(40)，并且所述钻头(I)的进一步特征在于，所述凸出物(20)的所述端面(50)中的至少一个端面(50)结合到所述凸出物(20)的顶面(40)中。
6.如权利要求5所述的钻头(I)，其进一步特征在于:所述凸出物或每个凸出物(20)的所述端面(50)中的每一个端面(50)均结合到所述凸出物(20)的顶面(40)中。
7.如权利要求5或6之一所述的钻头(I)，其进一步特征在于:结合到所述钻柄(2)中的每个凸出物面借助于在所述顶面(40)的边缘和所述钻柄(2)之间延伸的单个且连续的凹入的缓和曲线或内圆角来结合。
8.如权利要求7所述的钻头(I)，其进一步特征在于:每个侧面(30)的凹入的缓和曲线或内圆角明显比每个凸出物(20)的顶面(40)宽。
9.如权利要求5或6之一所述的钻头(I)，其进一步特征在于:结合到所述凸出物(20)的顶面(40)中的所述凸出物端面或者每个凸出物端面(50)借助于在所述端面(50)和顶面(40)之间延伸的凸形的缓和曲线或者内圆角来结合。
10.一种冲击锤的钻头(I)的钻柄(2)，包括在所述钻柄(2)的第一端处的头部(4)，所述钻柄(2)包括一排纵长延伸的花键部，所述一排花键部限定了在所述钻柄(2)的另一端处或者朝着所述钻柄(2)的另一端向外延伸的保持凸出物(20)，所述钻柄(2)的特征在于:至少一个凸出物(20)的至少一个侧面(30)结合到所述钻柄(2)中，并且其中所述钻柄(2)包括另一排纵长延伸的花键部(10)，所述另一排花键部(10)朝着位于所述钻柄(2)的第一端处的所述头部(4)与所述一排凸出物(20)纵向间隔开，且所述另一排花键部(10)中的每一个具有明显比每个凸出物(20)的顶面(40)宽的顶面(60)。
【文档编号】E21B17/07GK104080997SQ201280066624
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2012年12月7日 优先权日:2012年1月9日
【发明者】康尼·塞佩莱, 托马斯·什·扬森 申请人:山特维克知识产权股份有限公司