[发明专利]带有凹陷的切削面的钻头

说明书

一种冲击凿岩钻头，具有头部100，该头部100包括环形的保径套圈部101和中心的岛部104。环形切削通道105被限定在所述套圈部101和所述岛部104之间，使得具体定位的切削球齿112/115能够在切削的岩石面中有效地产生具有减小的岩石破碎阻力的环形脊部，从而提高凿钻速率并且/或者减小所需的功率消耗。

技术领域

本发明涉及一种冲击凿岩钻头，该冲击凿岩钻头具有头部，所述头部被设置在钻柄处并且被构造有凹陷的破碎面，该破碎面被构造用以在切削期间在岩石中产生脊部，从而减小岩石破碎阻力。

背景技术

冲击钻头被广泛地用于在坚硬岩石中的凿钻相对浅的孔以及用于产生深的钻孔。在后一种应用中，随着孔的深度增加，通常使用钻柱，其中多个钻杆通过螺纹接头而端对端联接起来。地面钻机(terrestrial machine)操作用以将结合的冲击与旋转驱动运动传递到钻柱的上端，同时位于下端处的钻头操作用来破碎岩石并形成钻孔。WO2006/033606公开了一种常用的钻头，该钻头包括安装有多个坚硬切削刀片的凿钻头部，该切削刀片通常被称为球齿。这种球齿包括硬质合金基材料，以提高钻头的寿命。

通常，流体冲洗穿过钻柱并通过凿钻头部中的孔而在钻孔的基底处离开，从而从钻孔区域冲洗岩石碎屑，以通过绕钻柱外部的孔向后运送出去。冲击钻头的进一步示例在US3,388,756；GB692,373；RU2019674；US2002/0153174；US3,357,507；US2008/0087473，US4,113,037；GB2011286；US5,890,551；DE2856205以及WO2009/067073中公开。

钻头对岩石中进行钻孔的效果取决于岩石破碎阻力，可以认为岩石破碎阻力包括施加到地下深度中的岩石上的竖直应力与水平应力。凿钻头部设计与构造通常是最大化钻头操作寿命和最大化轴向向前切削性能之间的折衷。钻头还必须有利于钻孔中的岩石碎块的向后运送，否则的话，该岩石碎块会减弱向前切削。因此，需要的是一种钻头，特别是被优化以满足上述考虑的钻头头部。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种钻头，特别是一种用于冲击凿岩的钻头头部，该钻头头部被构造用以在岩石中产生显著减小岩石破碎阻力并因此提高凿钻性能和效率的特定形态。本发明的进一步具体目的是提供一种被构造用以在凿钻期间自导向的钻头头部。本发明的再进一步的目的是提供一种钻头头部，该钻头头部有效地显著有利于从岩石面轴向向后运送岩石碎块。

这些目的通过提供一种具有凹陷的破碎面的钻头头部来实现，所述破碎面被径向定位于周界保径套圈部和中心岛部之间。特别地，切削球齿被具体地定位在破碎面和从破碎面轴向向前延伸的相应剪切面上。本构造能有效地在岩石中产生特定的脊形形态，该脊形形态非常容易破碎和破裂，从而显著减小岩石破碎阻力。特别地，本钻头头部被构造用以在紧挨头部的破碎面的前面的岩石面处产生单独的环形脊部，从而在被安装有球齿的破碎面冲击时增加在该脊部处的岩石的可用破裂方向。

所形成的岩石脊部还有效地辅助稳定与引导钻头头部，从而减小由于诸如在岩石结构中存在的裂缝的异常(anonalies)而导致的侧向偏移。

本钻头头部还被构造有径向和周向延伸的冲刷槽，该冲刷槽截断保径套圈部，以允许径向向外并且轴向向后运送冲刷物和碎屑。为了优化的沿着钻孔的轴向向后的运送，在钻头头部中凹陷的本环形通道或环形沟槽有效地引导冲刷碎块穿过保径套圈部中的凹口。