[发明专利]用于冲击钻的钻头的硬金属嵌件和用于研磨硬金属嵌件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硬金属嵌件、一种包括至少一个硬金属嵌件的钻头和一种用于重新研磨已磨损的嵌件的方法。

背景技术

包括大量硬金属嵌件的钻头用于冲击钻。硬金属嵌件的任务是实现在重复击打到钻头上期间在待钻孔的岩石中形成裂纹。

硬金属嵌件包括帽、圆柱形部分和底部。帽构成被磨损的部分，而圆柱形部分与底部一起构成嵌件与钻头的接触表面，。帽可具有几种形状中的任一种，如球形、半弹道的或全弹道的。硬金属嵌件相对于钻头对称轴线的定向取决于嵌件在钻头中的位置而不同。

嵌件的帽在钻孔期间被磨损，并且由此其形状被改变。在钻孔期间嵌件被磨损的区域形成一表面，其在下面将被称为“磨损阶段”。嵌件从钻头突出的且暴露以磨损的区域在下面将被称为“磨损表面”。

当磨损已经进展直到磨损阶段的区域达到嵌件的圆柱形部分的横截面面积的25％时，适合通过研磨使嵌件恢复到其初始的有帽的形状。在钻孔期间通过磨损嵌件的帽部在高度上被消耗，并且嵌件因此的总长度在每个钻孔阶段期间变小。

在穿透深度和在嵌件与岩石之间的接触表面的尺寸之间存在直接的相互关系。在穿透深度和冲击波中的力的大小之间也存在直接的相互关系。

对于具有相同初始形状的嵌件而言，相比将磨损较少的硬金属嵌件敲入，需要更多的功率来将磨损相对多的嵌件以给定的距离敲入到岩石内。其意味着，利用包括已经磨损的金属嵌件的钻头将花费相当多的时间并且需要更多的力来钻出给定延伸的孔。

这意味着，将钻头压入到岩石中达到不同的深度，其取决于组成的嵌件被磨损多少，也就是说，取决于嵌件和岩石之间接触表面的尺寸。较大的接触面积提供到岩石内的较低的穿透。因此，此处定义为每单位时间所钻的孔的长度，也就是钻速，其将在钻孔阶段期间下降，该钻孔阶段由相同的钻头和嵌件执行。重新研磨嵌件的原因之一是因此在钻头的完整使用寿命期间确保相对高的钻速。

硬金属嵌件可被多次重新研磨到其初始的帽形。嵌件可被研磨的次数取决于多个因素，包括嵌件长度、帽的高度以及在嵌件和钻头之间的接触表面的所需尺寸。

钻头的使用寿命取决于硬金属嵌件的磨损率，磨损率被测量为孔每钻一米嵌件在长度上的减少。用于在岩石中钻孔的生产成本取决于钻头的使用寿命，而且因此又取决于孔每钻一米作为钻头的组件的嵌件在长度上的减少。

存在对于能被再研磨的硬金属嵌件的需求，其优化了用于在岩石中冲击钻孔的生产成本。

发明内容

本发明的一个目的是，提供一种硬金属嵌件，该硬金属嵌件的使用对于冲击钻而言在经济方面是有利的。本发明的第二个目的是，提供一种用于对在岩石中的冲击钻的硬金属嵌件重新研磨到所需形状的方法。

根据本发明的第一方面，该目通过提供一种用于安装在用于冲击钻的钻头中的硬金属嵌件来实现。所述硬金属嵌件包括帽和圆柱形部分，所述帽构成包括磨损表面的磨损部分，所述圆柱形部分构成具有横截面积A和直径D的装配部。帽包括前部部分，所述前部部分具有沿着嵌件的对称轴线x从在帽的磨损表面上的第一点至帽中的第二点的延伸H。所述前部部分构成在第一平面I和第二平面II之间的体积Vf，所述第一平面在所述第一点处与所述对称轴线成直角相交，所述第二平面在所述第二点处与所述对称轴线成直角相交。

前部部分4构成在第一平面I和第二平面II之间的体积Vf，所述第一平面在所述第一点a处与所述对称轴线x成直角相交，所述第二平面在所述第二点b处与所述对称轴线x成直角相交。

描述前部部分4的圆柱形体积V的大小可如下表示：

V＝Af x H

其中，Af是前部部分在第二平面II处的横截面积，并且H是沿着对称轴线x在第一点a和第二点b之间的距离。

比率Vf/V是体积比，其说明前部部分占周围的圆柱体的体积多大一部分。

根据本发明的解决方案说明了具有前部部分的嵌件，该前部部分具有沿着嵌件的对称轴线的某一延伸并且还具有某一体积。根据本发明在上面限定的体积比给出了限定相对钝的磨损表面的前部部分。

被设计成具有上面限定的大于或等于0.6的体积比的嵌件具有在帽的前部部分相对大的硬金属材料体积，该前部部分也就是穿透到岩石内并使岩石断裂的部分。

其是在前部部分在第二平面II内的横截面积Df具有相对于安装部的直径D的某一长度条件下的情形，如下：

0.5x D≤Df≤0.6x D

其中，Df是前部部分的横截面直径。