[发明专利]螺旋钻孔装置、系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种潜孔工具，特别地涉及一种潜孔钻孔装置。

背景技术

虽然许多不同的钻孔方法工序用于不同的目的，但是在大多数的钻孔工序中，钻头施加轴向力（进给压力）和旋转力以驱动钻头进入形成物。更特别地，钻头通常连接于钻柱，该钻柱为一系列结合于钻头的相连的钻杆。钻头移动并驱动钻柱深入所需要的次表面形成物，这些钻杆逐节地被组装。钻孔工序的一种类型，旋转钻孔，其包括在钻柱的末端配置旋转切削钻头。该旋转切削钻头通常包括（碳化钨或者最佳地，人造金刚石、TSD或者PCD刀具），其分布于旋转切削钻头的整个表面。

该旋转切削钻头之后在显著的进给压力下旋转并冲入形成物。每个切割元件的速度取决于钻头的角旋转速率以及元件距钻头中心的径向距离。对于实心钻头，角旋转速率对于整个钻头来说将都是相同的。由此，以任意给定的速率，更靠近外侧边缘的那些切割元件将比钻头中心附近的那些移动地更快。

当钻柱旋转该旋转切削钻头时，该钻柱可能会由于旋转或者螺旋弯曲而变形。螺旋弯曲可能导致钻柱接触孔壁，从而在钻柱与壁之间产生摩擦力。由此，可以控制钻柱的旋转速率以控制钻柱与孔壁之间的摩擦力。

在难于钻孔的破裂的或者疏松的形成物中，孔壁会对钻柱的侧压比较敏感，因此速度通常受到限制以避免能够毁坏孔的钻柱的旋转和螺旋弯曲。这反过来阻止了钻柱以足够的速度移动旋转中心附近的切割元件以提供足够的穿透。此外，上文描述的扭转负载和摩擦负载可导致钻柱的螺旋弯曲，其由此会毁坏孔壁。如果由于壁的毁坏，孔消失了，那么则需要重新钻孔，这会是及其昂贵的。

本文所要求保护的主题不仅仅限于解决任何的不利因素或者仅在例如那些上述的环境中操作的实施方式。更确切地说，仅提供这一背景以解释说明一种典型的技术领域，其中，这里描述的一些实施方式可以被实施。

发明内容

一种潜孔组件包括壳体，该壳体具有中心轴以及置于壳体内的机械齿轮箱。该机械齿轮箱结合于壳体以使得壳体以第一旋转速率旋转从而提供旋转输入给机械齿轮箱。旋转切削钻头结合于该机械齿轮箱。该机械齿轮箱被构造为以第二旋转速率旋转所述的旋转切削钻头以响应于来自于壳体的旋转输入。第二旋转速率大于第一旋转速率。该机械齿轮箱还进一步被构造为使旋转切削钻头绕着壳体中心轴的轨道运行。

提供这一概述以简化的形式介绍这一概念的选择，其将在下文的详细描述中更进一步说明。这一概述并不意图限定所要求保护的主题的关键特征或者重要特性，也不意图用作帮助确定所要求保护的主题的范围。

附图说明

为了进一步阐明本发明的上述和其它的优点和特征，本发明的更加详细的描述将通过参照在附图中阐述的特定实施例来描述。将认识到这些附图仅描述了本发明典型的实施例并且由此认为并不限制其范围。实施例将通过附图的使用利用附加的特征和细节来描述和解释，其中：

图1描述了一种钻孔系统，其包括根据一种实施例的螺旋钻孔装置；

图2A描述了图1的螺旋钻孔装置沿截面2A-2A的剖面示意图；

图2B描述了图2A的螺旋钻孔装置沿截面2B-2B的剖面示意图；

图2C描述了图2A的螺旋钻孔装置沿截面2C-2C的剖面示意图；

图3描述了根据一实施例的螺旋钻孔装置的透视图。

具体实施方式

这里提供了一种潜孔装置，其构造为遵循大体上为螺旋的路径。在至少一个实施例中，该潜孔装置结合于钻杆或者钻柱。该潜孔装置包括整体式齿轮箱，例如整体式机械齿轮箱，其利用钻柱的旋转作为输入来驱动旋转切削钻头。特别地，该机械齿轮箱可以包括齿轮系，其相对于由钻柱提供的输入的旋转速率增加了旋转切削钻头的旋转速率。此外，该机械齿轮箱可以使旋转切削钻头绕着潜孔装置中心轴的轨道运转。作为结果，当钻孔系统移动钻柱和附属的潜孔装置通过在旋转钻柱的同时施加进给压力而进入形成物的时候，该旋转切削钻头在其沿着大体上螺旋的路径行进的同时以增大的速度旋转。这样的构型和工序可以在潜孔装置钻取比旋转切削钻头的直径更大孔的同时增加切割速度。