衝擊錘的鑽頭及用於鑽頭的鑽柄的製作方法

2023-05-24 15:14:26 1

衝擊錘的鑽頭及用於鑽頭的鑽柄的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種衝擊錘的鑽頭(1)及用於鑽頭(1)的鑽柄。該鑽頭包括伸長的鑽柄(2)、位於鑽柄(2)的第一端處的頭部(4)、以及一排縱長延伸的花鍵部，所述花鍵部限定了在鑽柄(2)的另一端處或者朝著鑽柄(2)的另一端向外延伸的保持凸出物(20)。至少一個凸出物(20)的至少一個側面(30)結合到鑽頭(1)的鑽柄(2)中。
【專利說明】衝擊錘的鑽頭及用於鑽頭的鑽柄

【技術領域】
[0001]衝擊錘的鑽頭通常通過以鑽頭保持環(或鑽頭環)形式的鑽頭保持裝置而在活塞之下安裝在驅動接頭(drive sub)中。
[0002]相應地，鑽頭通常包括伸長的鑽柄、在鑽柄的第一端處的頭部、以及一排縱長延伸的花鍵部，所述一排花鍵部限定了在鑽柄的另一端處或者朝著鑽柄的另一端向外延伸的保持凸出物，該保持凸出物被構造成擱置在鑽頭環上，從而限制鑽頭的行程，並將鑽頭保持在驅動接頭中。頭部通常具有從鋼製本體突出的、限定鑽頭的切削麵的球齒。
[0003]由在錘工作期間的高循環加載造成的保持凸出物的失效是非常大的問題，這可以導致在正鑽鑿的孔中的鑽頭損失。

【背景技術】
[0004]在US4，862，976中，公開了一種具有保持凸出物62的鑽頭，該鑽頭通過採用過大的尺寸來加強。
[0005]在US3，918，538中，公開了一種具有保持凸出物11的鑽頭，每個凸出物均包括向前面，該向前面與具有非常小半徑的鑽頭的鑽柄相接，但是另外引入了與現有技術中鑽頭保持凸出物所共同的應力集中點。
[0006]在US2007/0137895中，公開了一種用於衝擊鑽孔的鑽頭，該鑽頭在縱向表面上具有布置在鑽頭的鑽柄上的多個花鍵。


【發明內容】

[0007]在這個背景下，針對與其相關的問題和困難，已研製出本發明。
[0008]本發明的其它目的和優點將結合附圖通過下述說明變得清楚，其中通過解釋和實例，公開了本發明的實施例。
[0009]一個方面，本發明涉及衝擊錘的鑽頭，該鑽頭包括伸長的鑽柄、在鑽柄的第一端處的頭部、以及一排縱長延伸的花鍵部，所述一排花鍵部限定了在鑽柄的另一端處或者朝著鑽柄的另一端向外延伸的保持凸出物(lug)。至少一個凸出物的至少一個側面結合(blend)到鑽頭的鑽柄中。該鑽頭包括另一排縱長延伸的花鍵部，所述另一排花鍵部朝著鑽頭的頭部端與所述一排凸出物縱向間隔開，所述另一排花鍵部中的每一個均具有頂面(topland)，該頂面明顯比每個凸出物的頂面寬。
[0010]在本申請的上下文中，術語「結合」應該採用如下意思:在所述待結合的表面之間的分界線不能被辨別出來。
[0011]在一種形式中，凸出物被構造成擱置在鑽頭環上，從而限制鑽頭的行程並將該鑽頭保持在驅動接頭中。
[0012]在一種形式中，所述凸出物或者每個凸出物包括一對側面，所述一對側面中的每一個均結合到鑽頭的鑽柄中。
[0013]在一種形式中，所述凸出物或每個凸出物包括第一和第二端面，並且鑽頭的進一步特徵在於這些端面中的至少一個結合到鑽頭的鑽柄中。
[0014]在一種形式中，所述凸出物或者每個凸出物的端面中的每一個端面結合到鑽頭的鑽柄中。
[0015]在一種形式中，所述凸出物或者每個凸出物包括頂面，並且該鑽頭的進一步特徵在於凸出物的端面中的至少一個端面結合到凸出物的頂面中。
[0016]在一種形式中，所述凸出物或每個凸出物的端面中的每一個端面結合到凸出物的頂面中。
[0017]在一種形式中，結合到鑽柄中的每個凸出物面通過在所述面和鑽柄之間延伸的凹入的緩和曲線(easing)以及內圓角來結合。
[0018]在一種形式中，每個側面的凹入的緩和曲線以及內圓角明顯比每個凸出物的頂面寬。
[0019]在一種形式中，結合到凸出物的頂面中的所述凸出物端面或者每個凸出物端面通過在所述面和頂面之間延伸的凸起的緩和曲線或者圓化部而結合。
[0020]在一種形式中，凹入的緩和曲線或內圓角進一步結合到凸起的緩和曲線或者圓化部中。這樣的多級結合可以被採用，以將凸出物的頂表面結合到鑽柄中。
[0021]在一種形式中，鑽頭包括另一排縱長延伸的花鍵部，所述另一排花鍵部朝著鑽頭的頭部端與第一排凸出物縱向間隔開，且所述另一排花鍵部中的每一個具有明顯比每個凸出物的頂面寬的頂面。
[0022]在一種形式中，在所述另一排花鍵部的每個側壁與鑽柄之間延伸的是凹入的內圓角，該凹入的內圓角的半徑或曲率明顯比在凸出物的側壁中的每個側壁與鑽柄之間延伸的內圓角小。
[0023]在一種形式中，在凸出物的側壁和鑽柄之間延伸的內圓角的半徑是在所述另一排花鍵部中的側壁和鑽柄之間延伸的內圓角的半徑兩倍或兩倍以上。也即是說，內圓角半徑比為2: I或者更大。
[0024]在一種形式中，內圓角半徑比在3:1到8:1的範圍中。
[0025]在一種形式中，每個結合的凸出物面均結合到位於相鄰凸出物之間的底面中。
[0026]另一方面，本發明涉及用於衝擊錘的鑽頭的鑽柄，該鑽頭包括在鑽柄的第一端處的頭部，所述鑽柄包括一排縱長延伸的花鍵部，所述一排花鍵部限定在鑽柄的另一端處或者朝著鑽柄的另一端向外延伸的保持凸出物。至少一個凸出物的至少一個側面結合到鑽柄中。該鑽柄包括另一排縱長延伸的花鍵部，所述另一排花鍵部朝著處於鑽柄的第一端處的頭部與所述一排凸出物縱向間隔開，且所述另一排花鍵部中的每一個都具有明顯比每一個凸出物的頂面寬的頂面。
[0027]在一種形式中，凸出物的數目不等於所述另一排花鍵部的數目。
[0028]在一種形式中，凸出物的數目小於所述另一排花鍵部的數目。
[0029]又一方面，本發明涉及包括上述鑽頭的衝擊錘。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]為了更好的理解本發明，現將對於一個或多個示例性實施例進行說明，本文中這些實施例都應該在以下附圖的幫助下進行說明:
[0031]圖1是根據本發明示例性實施例的衝擊錘的鑽頭端部的透視圖；
[0032]圖2是圖1中所示鑽頭端部的端視圖；
[0033]圖3和4是圖1中所示的鑽頭端部的保持凸出物的詳細透視圖；
[0034]並且
[0035]圖5是圖1中所示的鑽頭端部的保持凸出物的詳細端視圖。
[0036]在以下的說明中，在整個附圖的幾個視圖中，類似的附圖標記指示類似或者對應的部件。

【具體實施方式】
[0037]現在參考附圖，在附圖中示出了用於具有正常循環(DTH)或反循環(RC)系統的衝擊錘的鑽頭1，衝擊錘包括圓柱形殼體(未示出)和可螺紋連接地安裝在該殼體中的驅動接頭(未示出)。活塞(未示出)會豎直往復地安裝在殼體中，以通過加壓空氣往復運動。鑽頭I通過以鑽頭保持環(或鑽頭環)形式的鑽頭保持裝置而在活塞之下被安裝驅動接頭中。
[0038]驅動接頭包括環形套筒，該環形套筒具有一排分隔開的向內指向的驅動花鍵。
[0039]鑽頭I包括鑽柄2以及具有鑽頭面的鑽頭頭部4。鑽柄2具有多個向外指向的從動花鍵10，該從動花鍵10被間隔開且被確定數目，使得當鑽頭I的鑽柄2插入到驅動接頭中之時，通過驅動接頭上的驅動花鍵而形成具有鄰接工作面的成對花鍵。
[0040]使用中，驅動花鍵抵靠從動花鍵10作用，使得在允許(在錘的作用下)鑽頭I相對於驅動接頭縱向移動的同時，驅動鑽頭I旋轉。
[0041]因此，旋轉藉助於鑽柱(未示出)而被傳遞到殼體，並且因此鑽頭I在被活塞撞擊的同時通過驅動接頭而被旋轉地驅動。
[0042]鑽頭I進一步包括一排縱長延伸的花鍵部，所述一排花鍵部限定了在鑽柄2的另一端(即遠離頭部4這端)處或者朝著鑽柄2的另一端向外延伸的保持凸出物20，並且鑽頭I通過鑽柄2的無花鍵部與從動花鍵10縱向分隔開。
[0043]在使用中，凸出物20被構造成擱置在鑽頭環上，從而限制鑽頭I的行程並將該鑽頭I保持在驅動接頭中。
[0044]每個凸出物20包括一對側面30，所述一對側面30中的每一個藉助於在頂面40的邊緣和鑽柄2之間延伸的單個且連續的凹入的緩和曲線或內圓角而被結合到鑽頭的鑽柄2中，該凹入的緩和曲線或內圓角明顯比每個凸出物20的頂面40寬。
[0045]每個凸出物20進一步包括第一和第二端面50，第一和第二端面50中的每一個藉助於在端面50和頂面40之間延伸的凸起的緩和曲線或圓化部而被結合到鑽頭I的鑽柄2中。
[0046]按照本文所述方式將凸出物20的側面和/或端面結合到鑽頭I的鑽柄2中，消除了應力集中點中的也被稱為起始點或者應力集中區的一些應力集中點，這些應力集中點在現有技術的很多鑽頭的凸出物中都存在，並且疲勞裂紋趨向於從這些應力集中點傳播。
[0047]據此，根據本發明的鑽頭I的凸出物20比現有技術的很多鑽頭的凸出物耐用，且能夠承受更大的負載。結果，這些凸出物20比現有技術的凸出物需要得少。
[0048]本發明可被認為對接近鑽頭的撞擊面的鑽柄的優化。本發明的主要目的和效果是在鑽頭的這樣的關鍵區域中避免高應力。另一個優點是通過減少凸出物20的數目使得裂紋起始點最少化。
[0049]在整個說明書和所附的權利要求書中，除非文中需要，否則，詞語「包括」和「包含」及其變體(諸如「包括了」以及「包含了」)將理解為意指包括所指的元素或者元素組，但並不排除任何其它元素或者元素組。
[0050]本說明書中對任何現有技術的參考不是，且不應被理解為是，對以下任何形式的建議的承認，即:這種現有技術形成公知常識的一部分。
[0051]本領域技術人員可以理解，本發明的用途不限於本發明中所述的具體應用。本發明也不限於關於本文中所記載或所示的特定元件和/或特徵的優選實施例。可以理解的是，在不脫離本發明原理的情況下可以進行各種變型。因此，本發明應該被理解為包含了在其範圍中的所有變型。
[0052]本發明要求歐洲專利申請EP12150466.6的優先權，其公開內容通過引入併入本文中。
【權利要求】
1.一種衝擊錘的鑽頭(I)，包括伸長的鑽柄(2)、在所述鑽柄(2)的第一端處的頭部(4)、以及一排縱長延伸的花鍵部，所述一排花鍵部限定了在所述鑽柄(2)的另一端處或者朝著所述鑽柄(2)的另一端向外延伸的保持凸出物(20)，所述鑽頭(I)的特徵在於:至少一個凸出物(20)的至少一個側面(30)結合到所述鑽頭(I)的所述鑽柄(2)中，其中所述鑽頭(I)包括另一排縱長延伸的花鍵部(10)，所述另一排花鍵部(10)朝著所述鑽頭(I)的所述頭部(4)端與所述一排凸出物(20)縱向間隔開，且所述另一排花鍵部(10)中每一個具有明顯比每個凸出物(20)的頂面(40)寬的頂面(60)。
2.如權利要求1的鑽頭(I)，其進一步特徵在於:所述凸出物或者每個凸出物(20)包括一對側面(30)，所述一對側面(30)中的每一個均結合到所述鑽頭(I)的所述鑽柄(2)中。
3.如前述權利要求中任一項所述的鑽頭(I)，其中所述凸出物或者每個凸出物(20)包括第一和第二端面(50)，並且所述鑽頭(I)的進一步特徵在於:這些端面(50)中的至少一個結合到所述鑽頭(I)的所述鑽柄(2)中。
4.如權利要求3所述的鑽頭(I)，其進一步特徵在於:所述凸出物或每個凸出物(20)的所述端面(50)中的每一個端面(50)均結合到所述鑽頭(I)的所述鑽柄(2)中。
5.如權利要求3或4之一所述的鑽頭(I)，其進一步特徵在於:所述凸出物或者每個凸出物(20)包括頂面(40)，並且所述鑽頭(I)的進一步特徵在於，所述凸出物(20)的所述端面(50)中的至少一個端面(50)結合到所述凸出物(20)的頂面(40)中。
6.如權利要求5所述的鑽頭(I)，其進一步特徵在於:所述凸出物或每個凸出物(20)的所述端面(50)中的每一個端面(50)均結合到所述凸出物(20)的頂面(40)中。
7.如權利要求5或6之一所述的鑽頭(I)，其進一步特徵在於:結合到所述鑽柄(2)中的每個凸出物面藉助於在所述頂面(40)的邊緣和所述鑽柄(2)之間延伸的單個且連續的凹入的緩和曲線或內圓角來結合。
8.如權利要求7所述的鑽頭(I)，其進一步特徵在於:每個側面(30)的凹入的緩和曲線或內圓角明顯比每個凸出物(20)的頂面(40)寬。
9.如權利要求5或6之一所述的鑽頭(I)，其進一步特徵在於:結合到所述凸出物(20)的頂面(40)中的所述凸出物端面或者每個凸出物端面(50)藉助於在所述端面(50)和頂面(40)之間延伸的凸形的緩和曲線或者內圓角來結合。
10.一種衝擊錘的鑽頭(I)的鑽柄(2)，包括在所述鑽柄(2)的第一端處的頭部(4)，所述鑽柄(2)包括一排縱長延伸的花鍵部，所述一排花鍵部限定了在所述鑽柄(2)的另一端處或者朝著所述鑽柄(2)的另一端向外延伸的保持凸出物(20)，所述鑽柄(2)的特徵在於:至少一個凸出物(20)的至少一個側面(30)結合到所述鑽柄(2)中，並且其中所述鑽柄(2)包括另一排縱長延伸的花鍵部(10)，所述另一排花鍵部(10)朝著位於所述鑽柄(2)的第一端處的所述頭部(4)與所述一排凸出物(20)縱向間隔開，且所述另一排花鍵部(10)中的每一個具有明顯比每個凸出物(20)的頂面(40)寬的頂面(60)。
【文檔編號】E21B17/07GK104080997SQ201280066624
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2012年12月7日 優先權日:2012年1月9日
【發明者】康尼·塞佩萊, 託馬斯·什·揚森 申請人:山特維克智慧財產權股份有限公司