[发明专利]岩石钻头

说明书

技术领域

本发明涉及特别用于锤子、冲击器和/或旋挖钻机里的岩石钻头，所述岩石钻头被权利要求1前叙部分和权利要求2前叙部分的特征所界定。

背景技术

这样的岩石钻头适于钻混凝土或钢筋混凝土，也适于其他砖石、岩石或类似物。当钻金属增强材料时需要对岩石钻头设定特别高的要求。在本申请中，岩石钻头的唇部/刀片的几何形状排除了“被控地”切屑——如金属钻头已知的那样——所述加强材料。

相反，必须尝试使用合适的钻头角速度且通过在作业的表面上施加尽可能高的压力，或者尝试通过这样的金属护套材料来钻孔。这样的方法是削片和塑性变形的混合。包括作用在岩石钻头上的高应力，特别还有岩石钻头的切割边缘，即唇部。

控制岩石钻头几何结构的重要准则是简单定心、钻孔推进的速度/进度、长的使用寿命，还有低磨损。

本发明始于涉及钻头的德国专利文献DE 20 2007 002 120 U1所公开的岩石钻头，该文献公开的钻头包括——在俯视图中——三个在其各自顶部配有唇部的翼状刀片。所述唇部由导削面和后侧翼组成。所述唇部在与钻头轴对齐的中央区域内互相对称衔接。

在已知的岩石钻头设计中，所述唇部在中央区域内轴向收回使得所述区域变窄。结果发现，当钻增强材料时，因为在接近中心/在中心处实际无钻速，所以定心钻头对于钻孔进度无贡献。

特别考虑到金属增强材料，已知的钻头已经提供了良好的每单位时间内的钻进进度。

发明内容

本发明的目的是进一步设计并发展已知的岩石钻头，从而使可得到的每单位时间内的钻进进度得以进一步提升。

上述首先由权利要求1前序部分定义的岩石钻头的问题可以通过权利要求1特征部分的特征来得以解决。

本发明提供了重要的见解，引入基本上不对称的中央区域，唇部基本从外向里汇合到其中。

特别地，本发明提出了在所述中央区域内，单个唇部，下文中也称其为“长唇部”，贯穿钻头轴，且因而包括延伸超出钻头轴的相应越出段。

上述由权利要求2前序部分定义的岩石钻头的问题可以通过权利要求2的创造性特征来解决。

同样，本发明的概念，即使中央区域不对称，唇部基本从外向里汇合在该中央区域内，也是必须的。

相应地，权利要求2提出，在所述中央区域内，单个唇部，也称为“长唇部”，延伸经过钻头轴，且因而包括离开钻头轴一段距离延伸并超出钻头轴的越出段。

值得注意的是，术语“基本汇合”并不必然表示所述唇部一定要接触到彼此。这仅仅表示它们在中央区域内接近彼此。

短语“唇部在旁边延伸并经过钻头轴”表示，如在与钻头轴正交的投影平面上的投影可见，沿着唇部的轨迹，唇部的法向矢量接近钻头轴、然后与钻头轴相交、最后超出钻头轴并远离钻头轴。

不管是贯穿钻头轴或在旁边经过钻头轴的时候，越出段都是指在上述描述中位于超出钻头轴的那一段。

重要的是，在上述文字中仅定义使用了单个长唇部。由于长唇部的上述设计，可以实现中央区域的不对称。在一定意义上，长唇部因此被作为钻头的凿锋而使用，这样的凿锋被注意到在钻穿增强材料时特别地有用。

然而本发明提出的解决方案仍不能适用于增强材料。中央区域的不对称设计一般会伴随在钻坚硬岩石，特别是硬混凝土或类似物的时候被注意到特别有利的钻井行为。

在图3所示的优选实施例中，在中央区域中的所有其余唇部都不贯穿钻头轴。权利要求4，作为替代或补充的方式提供，在中心区域，所有其余唇部都不从旁边延伸并经过钻头轴。

在特定优选的实施例方式中，其余唇部既不贯穿钻头轴，也不从旁边延伸并经过钻头轴。

在权利要求10定义的优选实施例方式中，唇部在中央区域内的轴向高度基本向着钻头轴方向降低。术语“轴向高度”在本文中是指唇部上的特定点到钻杆的夹紧端之间的轴向距离。由于中央区域内唇部的所述轴向凹入，小的或零速度分量区域从被钻材料的直接操作区域被移除，这样的特征在钻加强材料时特别有利。

在权利要求20定义的优选实施例方式中，所述唇部在钻头轴的外缘区域配有轴向隆起，从而极大地改进钻头的引导。

权利要求26至32提出了特别优选实施方式，其中长唇部在钻头轴的区域内形成凿锋，所述凿锋的径向外端部从它们之间的凿锋中心轴向地向外突出。从侧视图看，权利要求29提出的优选实施例方式中的凿锋是凹的。