[发明专利]用于切屑的改进输送的钻头

说明书

技术领域

本发明涉及一种钻头，并且具体地，但不是排它地，涉及一种形成有切割头部的冲击钻头，该切割头部在钻头的前面处具有用于排出冲洗流体的伸长狭槽。

背景技术

冲击钻头广泛用于在硬质岩石中钻出相对浅的孔，以及用于产生深的钻孔。对于后一种应用，通常使用钻柱，在钻柱中，多个钻杆相互连接起来，以推进钻头并增加孔的深度。在“顶部锤钻孔”中，地面机器操作用于将组合的冲击和旋转驱动运动传递到钻柱的上端，而定位于下端处的钻头操作用于破碎岩石并形成钻孔。在潜孔锤(DTH)钻孔中，冲击不通过钻柱的上端递送，而是通过直接连接至孔内的钻头的锤递送。

流体通常通过钻柱输送，并在钻孔的基底处经由钻头头部中的通道离开，从而冲洗来自钻孔区域的岩石切屑，以围绕着钻柱的外部向后传送岩石切屑。冲击钻头的示例在US 3,346,060；US 4,051,912；US 2010/0108398；WO 93/06332；US 4,716,976和US 6,789,632中被公开。

常规地，冲洗通道的出口端在前面处沿周向间隔开，并包括圆形的横截面轮廓。在一些情况下，通道出现在前面处凹入的凹槽内，从而促进切割下来的岩石碎片的径向向外和轴向向后的输送。然而，现有的钻头不利之处在于：前面的特定区域不会接纳冲洗流体，并因此易受碎屑积聚的影响。这降低了向前钻孔的速率并增加了钻头并特别是切割刀片的摩擦磨损。因此，需要的是解决这些问题的钻头。

发明内容

本发明的目的是提供钻头，并且特别是冲击潜孔锤(DTH)钻头，其针对钻孔效率并且特别是针对最大化的穿透速率和钻头处的最小化的摩擦磨损而进行优化。进一步具体的目的是提供有效的以促进岩石碎屑的轴向向后冲洗的钻头。

这些目的通过提供钻头来实现，该钻头具有流体冲洗通道，流体冲洗通道在钻头头部的轴向向前切割表面处离开，其增加了冲洗流体向所有的区域并且特别是头部的径向中心的递送。特别地，前面处的冲洗通道的流体出口端形成为伸长狭槽，伸长狭槽的长度明显大于宽度。

根据本发明的第一方面，提供了设置在伸长柄部的一端处的岩石钻头头部，伸长柄部具有内孔，内孔从柄部的一端到头部轴向延伸，该头部包括：轴向向前面对的前面；多个切割刀片，所述多个切割刀片设置在前面处；至少一个流体冲洗通道，所述至少一个流体冲洗通道从内孔朝向前面轴向延伸；其特征在于：在前面处的通道的流体出口端形成为伸长狭槽，该伸长狭槽具有在前面的径向方向上的、比宽度大的长度。

在本说明书内，对“伸长狭槽”的参考包含通道的出口端，该通道的出口端包括比在钻头的径向方向(垂直于钻头纵向轴线)上的对应宽度大的长度。该术语还包含多个单独的通道，所述多个单独的通道沿着钻头头部的直径以紧密并排排列的方式在头部的前面处离开，使得通道的各个单独的出口孔共同限定了狭槽。在这样的实施例中，狭槽以一距离彼此分离，该距离小于每个单独的通道的每个出口端的直径。

优选地，狭槽形成为单个开口，该单个开口是单个流体冲洗通道的出口端，该单个流体冲洗通道在头部的向前面对的前面和内孔之间轴向延伸，该内孔在柄部以及头部的一部分内轴向延伸。优选地，狭槽的长度方向中心小于狭槽端部处的狭槽的宽度。可选地，狭槽在其长度方向中心处的宽度可以范围在每个相应端部处的狭槽的宽度的20至95％内。这种构造有利于将冲洗流体朝向狭槽端部引导，使得大部分流体朝着狭槽端部离开通道。这提供了来自中心通道的冲洗流体(通常是空气)的受控的和期望的流体流，以被分配在头部上。在狭槽中心地定位于头部处的情况下，这种布置有利于“清洁”头部的中心区域，并且从头部的最前的切割区域径向向外和轴向向后排出岩石碎片。

优选地，狭槽的长度方向上的端部包括圆化形状轮廓。圆化端部优选地渐缩到狭槽的长度方向上的边缘中，从而在长度端部处提供平滑的弯曲轮廓。这有利于当空气离开狭槽时减少湍流，以便将流体引导到期望的流体流动路径中。

优选地，通道在径向方向上的长度在轴向方向上从柄部内的内孔至前面增大，使得限定狭槽的长度方向上的端部的一对端壁横向于钻头的轴线对准。因此，狭槽可以形成为凹入前面的V形凹槽，其中凹槽的基底被设置为与内孔流体连通。中心通道因此可以被认为是一楔形空腔，其作为伸长狭槽出现于前面处。可选地，每个端壁相对于轴线延伸的角度的范围在5°至85°、5°至60°、15°至40°内，并且更优选在20°至30°内。该横向的或倾斜的端壁有利于引导冲洗流体朝向狭槽的长度方向上的端部离开通道，从而实现在前面上的期望的流体流动。