[发明专利]具有凹陷球齿的钻头及与该钻头一起使用的岩钻工具

说明书

技术领域

本发明涉及用于冲击式岩钻工具的钻头，更具体地涉及使用硬球齿的这样的钻头。

背景技术

在US 2008/087473中公开了一种具有多个刀片的已知冲击式钻头。此外，在WO 02/40820中公开了另一种潜孔冲击锤。

在岩钻应用中，通常使用诸如具有上面安装了多个球齿的钻头的潜孔锤装置或岩钻机的装置。球齿能够由比制成钻头的主体的材料更硬的、诸如硬质合金的材料制成。在钻头的前端处，上面安装了球齿的钻头头部的前表面通常被形成为具有：中心区域，出于本讨论的目的，该中心区域应被命名为端面表面；以及围绕的截头圆锥形区域，该区域通常被称为块规部或块规部表面。一个或更多流动开口通常延伸穿过钻头的长度，并且通向形成在钻头头部的前表面中的流动通道。通过附接至钻头的钻管，冲洗流体被引入到钻凿部位，并且经由沿着钻头头部的侧部形成的轴向延伸的凹槽从钻凿部位冲洗钻屑。被固定至块规部的块规部球齿严重磨损，这是因为与其它球齿相比，它们经受更多的负荷。这样的严重磨损的块规部球齿的寿命等同于钻头的有效寿命。

本发明人已经认识到，在块规部上提供大量的球齿能够促进钻孔过程，诸如向钻头头部的外周边缘和凹槽提供良好保护，并且由此保持对钻屑的令人满意的冲洗。本发明人还已经认识到，在轴向延伸的凹槽的区域中，沿着块规部通常不存在足够的空间以用于设置用于球齿的孔，且因此，块规部上的球齿能够更多受到过量的负荷。因此，本发明人认为，期望提供一种钻头，该钻头绕其外周具有相对高的耐磨体积。本发明人还认为，期望提供一种钻头，其允许将更多的球齿设置成更靠近钻头的外周。

发明内容

根据本发明的一方面，提供一种用于岩钻工具的钻头，并且该钻头包括：钻头头部，其具有前表面，该前表面具有限定钻头头部的最前端的端面表面；在钻头头部中的至少一个孔，用于接纳球齿，并且该钻头还包括在端面表面中的至少一个凹部，所述凹部比所述孔大，并且所述孔被设置在所述凹部中，使得所述孔的开口端被设置在端面表面之下。

还提供一种包括这样的钻头的钻具。

附图说明

通过结合附图阅读下文详细说明，将充分理解本发明的特征和优势，在附图中，相同的附图标记指示类似的元件，并且其中：

图1是根据本发明的方面的钻头的透视图；

图2A是根据本发明的方面的潜孔锤型钻机的一部分的示意性横截面图；

图2B是根据本发明的方面的顶锤型岩钻机的一部分的示意性横截面图；

图3是不具有根据图1的球齿的钻头头部的透视图；

图4是根据本发明的方面的钻头的一部分的横截面图；并且

图5A和5B是根据本发明的方面的钻头的端视图，其分别示出具有球齿和不具有球齿的钻头。

具体实施方式

图1示出用于冲击式岩钻工具的钻头21。根据本发明的方面，所示意的钻头21能够在各种钻具中使用，诸如(图2A中示意性示出的)潜孔锤100，其中套管102中的活塞101旨在撞击钻头21的砧。钻头21’所具有的特征与钻头21的特征类似，但是与(图2B中示意性示出的)顶锤型岩钻机200一起使用，在顶锤型岩钻机200中，根据本发明的另一方面，还能够设置成经由管或杆202将压缩脉冲传递至钻头21’。以下说明描述旨在与潜孔锤一起使用的钻头21，然而，应明白的是，除非另外指出，该说明同样适用于诸如在冲击式岩钻机应用中使用的钻头。

钻头21包括钻头头部23和柄部24，其具有出于本发明的目的而应被命名为前表面25的部分。图3示出未附接至钻头的柄部的钻头头部23。前表面25具有限定钻头头部23的最前端的端面表面27。端面表面27被示意为平坦表面，然而，其能够具有其它形状，诸如凸面或凹面，并且可包括若干个不同的表面。如图3中所示，在钻头头部23中设置至少一个孔29，用于接纳球齿31(球齿在图1中示出，图3中被移除)。球齿31通常由极硬的材料制成，诸如硬质合金，而钻头21的其余部分通常将由另一种材料制成，诸如钢。

在端面表面27中设置至少一个凹部33。凹部33比孔29大，并且孔被设置在凹部中，使得孔的开口端35被设置在端面表面27之下。换句话说，孔29和其中的球齿31能够被视为相于端面表面“凹陷”。当在图5B中的顶视图中观察时，凹部33的半径能够比球齿半径大大约30％至100％。除了所述至少一个孔29外，其它的孔正常针对其它球齿设置，但是这些其它的孔不必被设置在凹部中。