岩石钻头及其制造万法 发明的技术领域
本发明涉及一种用于冲击钻头，特别用于顶部冲击钻的岩石钻头，及用于制造的岩石钻头的方法。现有技术
用于冲击钻的钻头及其包括钻杆的相关钻具组应在孔完成后从所钻的孔中取出。因而与进行钻孔时不同，钻头和钻具组通常沿相反方向旋转。但与从钻孔中取出相联系，来自孔壁的松散岩石材料减弱了钻具组和钻头的拨出。为解决这个问题，钻头通常在其后部，即在远离钻前表面的端面上具有刀片或横刃，下面称作缩进齿(retrac teeth)，在钻具组和钻头从钻孔中收缩相联系，该缩进齿在钻具组和钻头旋转过程中对已经从钻孔壁上变得松散地岩石材料进行破碎。上述缩进齿通过特殊的铣削操作制成，这种操作在制造现有类型岩石钻头的操作之外构成了额外的操作。但在钻头的后端成形这些公知的齿意味着形成与上述齿相关的尖角。而这又意味着在钻操作过程中产生了与上述齿相关的裂纹。
US-A-5743345在图3中示出一带有相关钻杆的岩石钻头，该钻在其后端设有特殊的硬质合金镶齿，该镶齿以相应方式用作位于钻后端的上述齿。为了在钻后端设置特殊硬质合金镶齿，使得现有类型的岩石钻头的制造更昂贵。发明目的
本发明的一个目的是提供一种上述类型的岩石钻头，其中形成上述岩石钻头的缩进齿，从而避免了与上述缩进齿相联系的很高程度的裂纹成形。
本发明的另一个目的是提供钻头上的缩进齿，从而通过所谓的台肩压靠而在最靠近钻头的钻杆与钻头之间传递冲击能量。
本发明的目的通过具有附属权利要求特征的岩石钻头及制造岩石钻头的方法而实现。附图简介
下面参照附图对本发明钻头的实施例进行描述，其中，
图1示出根据本发明岩石钻头的透视图，其中钻杆与该钻头联接；
图2示出穿过图1中钻头的纵向剖面图，其中该剖面穿过缩进齿，并示意性示出相联的钻杆；
图3示出图1中钻头后部的透视图；及
图4示出穿过图1-3中本发明钻头的纵向剖面图，其中该剖面穿过缩进齿，并示意性示出可替换的相联钻杆。本发明岩石钻头优选实施例的详细描述
图1-3中所示钻头1包括一钻头头部3和一柄或侧缘5，上述钻头头部3和侧缘5彼此成一整体。一示意性示出的钻杆7通过一螺纹接头与钻头1联接。一贯穿的清洗通道8以常规方式设置在钻杆7中。图2中画出钻头1和钻杆7共用的一纵向中心轴线2。
如图2中最清楚地看到的，钻头1设有接收位于钻杆7一端面上的外螺纹10的内螺纹9。
本发明钻头1的钻头头部3以常规方式设有岩石破碎装置，该岩石破碎装置在所示实施例中是硬质合金镶齿的形状，图示了其中几个环形定位的周缘镶齿11。几个清洗通道12在由内螺纹9限定的钻头1的内部空间与钻头头部3的前部之间延伸。在上述内部空间中还设置了一第一压靠表面13，一用于钻杆7的自由端的所谓底部压靠。
在钻头1后端设有一可从图3中最佳地看到的用于与钻杆7上的台肩配合，即所谓的台肩压靠，的第二压靠表面14。在图1-3所示实施例中通常使用所谓台肩—底部压靠，这意味着钻杆7制造成具有这样的公差，在钻头1和钻杆7之间形成螺纹联接时，钻杆7的自由端最初与底部压靠表面13啮合。在螺纹联接经过较短时间的磨损后，钻杆7的台肩15也与台肩压靠表面14啮合，从而形成一所谓的台肩-底部压靠，即在底部压靠表面13和台肩压靠表面14均在钻头1与钻杆7之间发生压靠。这意味着在底部压靠13和台肩压靠14都发生从钻杆7向钻头1传递冲击能量。
如图1和3中最佳地看到的，钻头1在其外表面上设有多个用于钻屑的直槽16，这些直槽16沿钻头1的轴向延伸，并在直槽之间限定了多个同样沿钻头1轴向延伸的直的隆起脊顶17。如图1-3中看到的，隆起脊顶17沿其长度的中间部分高度减小。除别的物体之外在隆起脊顶17上这种材料的减少确保了钻头1在钻孔中的导向是通过隆起脊顶17上处于与钻头1端部联接状态下的部分完成的。用于钻屑的槽16以通常方式将产生于钻头1前部的钻尘输送走。
如可从图1-3中看到的，隆起脊顶17在其远离钻头1的岩石破碎端的后端设有缩进齿18，该齿用于破碎在钻头1从钻孔1中收缩过程中从孔壁疏松的材料。每个缩进齿18设有一刃19，该刃19位于联接的隆起脊顶17上距中心轴线2最远的部分。该切削刃19与贯穿钻头1的周缘镶齿11的假想圆柱重合。
根据本发明的缩进齿18可以结合本发明钻头1的制造以简单和合理的方式获得。在上述制造过程中，在车床上对将形成缩进齿的端部进行车削，从而形成该第二压靠表面14和一同心外表面，该同心外表面与该内部第二压靠表面形成一小于180度的角α。在制造本发明钻头1过程中的随后一步骤中，最好通过铣削形成在钻头1的外部用于钻屑的槽16。因而自动形成了位于用于钻屑的槽16之间的隆起脊顶17。脊顶17高度的减小通过铣削适当地完成。
结合隆起脊顶17的自动成形，还在隆起脊顶17远离钻头1岩石破碎端的端部自动形成了缩进齿18，见图2和3。缩进齿18将形成刃19，由于同心外表面与内部第二压靠表面14形成一小于180度的角度，上述刃19位于侧缘5的直径上。因此每个缩进齿18同样具有一大致背对钻头1的岩石破碎端的表面20，该表面20由上述同心外表面，即与第二压靠表面14形成小于180度角α的表面20形成。表面20与一锥体重合，该假想锥体顶点朝向钻头1的岩石破碎端。以这种方式开发的缩进齿18的一个优点在于，没有与上述齿18相联的尖角。因而在很大程度上减少了上述缩进齿18相联形成裂纹的危险。换句话说，由未示出的铸造毛坯制造岩石钻头的方法包括下列步骤：A-车削远离岩石破碎端面的端面，从而获得与平面21形成小于180度的角度的端面；B-最好通过铣削在钻头1外部形成用于钻屑的槽16，这些槽制成在钻头的岩石破碎端面与已车削端面之间延伸；及C-通过开发这些槽而形成中间隆起脊顶17，其远离岩石破碎端面的端部限定了缩进齿18，该齿18具有沿侧缘5的圆周延伸的刃19，并基本上位于上述圆周上。另外，步骤B中的表面20形成在该缩进齿上，该表面20与平面21形成小于180度的角α。另外，当车削远离岩石破碎端面的端部时，获得了第二压靠表面14，该第二压靠表面14与表面20同心并位于其中，表面20与平面21形成角α。此外，可通过随后的加工，最好是通过铣削而去除某些缩进齿。
图4中示出与一钻杆7’联接的根据图1-3的岩石钻头1，与根据图1-2的钻杆7相比，该钻杆7’具有可替换的结构。根据图1-3的钻杆7与根据图4的钻杆7’的主要区别在于，后者设计成没有台肩。在根据图4的钻头1与钻杆7’的接合处，仅通过一所谓的底部压靠，即钻杆7’的自由端面压靠在钻杆1的第一压靠表面上而传递振动波能量。即使根据图1的钻头1与根据图4的钻头1基本上相同，如果使用根据图4的钻杆7’的话，则公差，即第一压靠表面1，底部压靠，与第二压靠表面14，台肩压靠，之间的轴向距离将增大。其原因当然是钻杆7’没有任何台肩，即基本上不使用第二压靠表面14。
可以想像的本发明的修改
在钻头1的上述实施例中，用于钻屑的槽16和隆起脊顶17是直的，并沿钻头1轴向延伸。但在本发明的范围内，用于钻屑的槽及相关的隆起脊顶例如可以在钻头的表面上螺旋运行。权利要求中使用“...沿钻头的轴向延伸”这样的表达方式应理解为还包括用于钻屑的槽以及隆起脊顶并不在钻头的端部之间以最短路径运行的情况。
根据钻头1的上述实施例，在用于钻屑的每个相邻对的槽16之间形成缩进齿。在本发明的范围内，可去除每个第二缩进齿18，这是适当地通过铣削，通过去除隆起脊顶17远离钻头1岩石破碎端面的端面而适当地完成的。根据本发明的岩石钻头1具有多少个缩进齿是根据许多参数来确定的，其中作为示例而不是限定可以提到的是，钻头的直径，何种类型岩石被钻，以及使用何种钻具。
在岩石钻头1的上述实施例中，设有第二压靠表面14，即所谓的台肩压靠，其中缩进齿18的表面20的方向由上述表面20与第二压靠表面14形成的角度α限定。在根据本发明的钻头没有任何第二压靠表面的情况下，可适当地由实际表面20与垂直于钻头中心轴线2延伸的假想平面21形成的角度来限定上述表面20的方向。为清楚起见，这种平面21在图4中画出，其中还示出了角度α。在这种联接中应指出的是，如果根据本发明的钻头包括一第二压靠表面14，则靠近缩进齿18的表面20的方向通过参照上述表面与平面21形成的角度α来限定。因此对于平面21的参照一般不考虑钻是否包括任何第二压靠表面14。