[发明专利]凿岩钻具

说明书

技术领域

本发明涉及一种至少部分旋转和冲击式驱动的、用于开采岩石或类似岩石的材料、尤其是用于矿山工程领域的钻具。

背景技术

这种类型的钻具具有一至少部分空心的钻杆，该钻杆带一冲淋通道、一驱动端的用来装入得到驱动的钻机的刀具夹内的插入端和一输出端的连接装置，以及具有一与所述钻杆不可旋转地并借助于锁紧装置可拆卸地连接的钻削头，该钻削头带有冲淋孔和由硬质材料组成的刀刃。

按US 6021855，在一种用于岩石的钻具中为了提高开采效率，一可拆卸地连接的、带有冲淋孔和由硬质材料组成的刀刃以及一细长的抗振导向体和设置在它上面的旋转带动件的钻削头可作有限轴向运动地与钻杆连接。按DEGM 930844，一可拆卸地连接的、带有冲淋孔和由硬质材料组成的刀刃的钻削头在一导向榫轴上具有一径向的旋转带动键，它插接式地旋转形锁合地嵌入钻杆末端的径向槽内。按DE 3941609C1，钻具具有一通过锥体与钻杆可拆卸地连接的转接器，它在输出端通过一连接装置借助于锁紧装置与一驱动端的锥形缩小的带有冲淋孔和硬质材料刀刃的钻削头的导向榫轴旋转形锁合地、可拆卸地连接。在这类钻削头中，通过外部的环形接触区传递的冲击脉冲导致输出端的连接装置的端面径向扩张，从而限制其使用寿命。此外，在钻削头沿导向榫轴作有限的轴向运动时出现很强的摩擦，这使得导向榫磨损或抑制活动性。

按US 4515230，钻具具有一带有冲淋孔和硬质材料刀刃的罐形钻削头，它与一逐渐缩小的、传递冲击脉冲的钻杆端部通过一内六角、借助于一锁紧装置可拆卸地连接。按WO 85/02442，一通过内六角借助于锁紧装置与钻杆旋转形锁合地可拆卸地连接的带硬质材料刀刃的罐状钻削头具有端部的作为冲淋口的径向槽。钻削头上的这种内六角制造时工艺复杂。此外，在钻削头作允许的有限的轴向运动时沿钻杆的端部出现剧烈摩擦，这使钻杆端部磨损。

按US 4474488，旋转形锁合地嵌入罐状钻削头内的逐渐缩小的传递冲击脉冲的钻杆端部形成沿直径方向设置的径向突起的燕尾形旋转带动键，它旋转形锁合地嵌入相配的、带有冲淋口和硬质材料刀刃的罐状钻削头的燕尾形内槽内。钻削头上的这种内槽在制造时工艺复杂。此外，在钻削头作许可的有限轴向运动时沿旋转带动键出现剧烈摩擦，它使旋转带动键磨损。

发明内容

本发明的目的是实现一种用于岩石的、带有可作有限轴向运动的可拆卸的钻削头的钻具，它提高钻杆的寿命以及可更有利地工艺简单地制造。

这个目的主要通过独立权利要求的特征实现。优良的改进结构由从属权利要求得到。

主要是在一至少部分受旋转和冲击载荷的、用于岩石的带有一钻杆和一配备硬质材料的钻削头的钻具中，在钻杆的传递冲击脉冲的端部上至少设有一径向突起的旋转带动键，它嵌入罐状钻削头的旋转带动面上的至少一个沿刀具轴线分布的旋转带动槽内其中所述钻杆和钻削头通过一连接装置旋转形锁合地作有限轴向运动以及通过一锁紧装置可拆卸地相互连接。

为了提高开采效率可沿轴向作有限运动的罐状钻削头仅仅在位于径向内部的、环围罐底上通过钻杆的端面承受冲击载荷，由此在受到冲击脉冲时产生一局部的静压力，而不造成明显的形状变化，这提高钻削头和钻杆的使用寿命，同时通过罐状钻削头的旋转带动面与钻杆的旋转带动键的旋转形锁合连接只承受无冲击的旋转载荷，其中高的抗扭弯强度抑制罐状钻削头的塑性变形，从而形成一与钻杆旋转带动键的均匀的、大面积的旋转带动接触，由此提高钻削头和钻杆的使用寿命。在作为受力最大的构件的钻削头磨损后只需更换钻削头。此外，通过锯削或端铣输出端的旋转带动槽的制造工艺很简单。

连接装置有利地做得沿刀具轴线朝钻削头方向径向锥形缩小，其中相对于刀具轴线的锥角为0°至5°，优选为3°，由此在承受冲击载荷时、轴向可有限地运动0.5mm至5mm时两个连接件有足够的轴向导向的情况下径向面压力和相应地其径向磨损显著减小。其次驱动侧的连接件有利地做成朝钻削头方向径向锥形缩小的钻杆端部，输出侧的连接件做成具有相同锥角的朝钻杆方向内锥形径向扩展的端套筒。

至少一个沿刀具轴线布置的旋转带动槽朝钻杆方向相对于其圆周宽度锥形扩展，其中相对于刀具轴线的锥角为0°至5°，优选为3°。由此在承受冲击载荷、在轴向作有限的0.5mm至5mm的运动时在旋转带动键和旋转带动槽充分的旋转连接的情况下圆周表面压力和相应地其圆周磨损明显减小。至少一个旋转带动键更有利地做得朝钻削头方向圆周锥形缩小，并且至少一个朝钻杆方向圆周锥形扩展的旋转带动槽做得具有相同的锥角。