[发明专利]用于旋转钻具的轴颈支腿和/或锥形切刀的插入件

说明书

一种插入件(10、20)，适于被安装在用于切割岩石的旋转钻具的轴颈支腿(5)的颈部(2)或锥形切刀(103)中，所述插入件适于加强所述轴颈支腿(5)的所述颈部(2)。所述插入件(10、20)具有蘑菇形状，包括帽部(16、26)和脚部(13、23)，该帽部(16、26)具有直径D1，并且该脚部(13、23)的直径D2小于该帽部(16、26)的直径D1。此外，一种用于切割岩石的旋转钻具的轴颈支腿(5)以及一种旋转钻具的锥形切刀(103)。

技术领域

本发明涉及一种用于旋转钻具的插入件和一种包括插入件的旋转钻具。

背景技术

旋转钻已成为特定钻凿操作(诸如，创建爆破孔和地热井)的有效工具。钻通常包括具有三个轴颈支腿的旋转钻头，所述三个轴颈支腿经由包括滚子和滚珠的轴承组件来安装相应的锥形滚刀。

通常，钻头被附接到钻柱的一端，该钻柱经由钻机被驱动到钻孔中。切割作用通过产生轴向进给力和旋转驱动力来实现，这些轴向进给力和旋转驱动力经由首尾相联的钻杆来传递到钻头。锥形切刀中的每个锥形切刀都包括定位在不同的轴向区域处的外部安装的硬化切割球齿，用于在钻头旋转时优化切割。

在钻凿操作期间，轴颈支腿与孔壁接触。因此，该区域会受到过度磨损。

为了保护支腿，它们最靠近孔壁的区域通常覆盖有某种硬面层。用焊缝覆盖支腿是一种保护衬衣下摆部的已知解决方案。在US8,522,899中描述了示例旋转锥形钻头。

然而，已知的设计不够耐用。它们在很大程度上还涉及手动工作。当使用焊接时，焊接图案的布局会变化，这会导致厚度和硬度的不规则的磨损保护。焊接硬面层带来的另一个缺点是表面附着力并不总是令人满意。

另一个问题是，在钻凿期间，锥形切刀会因暴露于钻屑而受到高水平的磨损。锥形切刀中的沟部通常定位在第二排切割球齿和第三排切割球齿之间，其被设置用于帮助去除钻屑，特别容易导致高度暴露于钻屑和过度磨损。沟部可以是硬金属焊接的，以增加保护。然而，焊接保护带来的问题在于很难确定它是否足够得厚并且/或者是否有效附着。替代性地是，可以在沟部中结合附加的切割球齿，但是围绕切割球齿的钢制的环将会由于高度暴露于钻屑而很快磨损，因此切割球齿将会变得脱落。此外，不期望在沟部中使用切割球齿，因为它们突出超过锥形切刀中的沟部的表面，因为这将会减少供钻屑通过以被去除的可用空间。

因此，需要一种解决以上问题和缺点的钻具。

发明内容

本发明的目标是提供一种具有轴颈支腿的旋转钻具，该轴颈支腿被构造用于最大程度地保护轴颈支腿的颈部以免磨损。另一个具体目标是提供一种在制造中需要最少的手动工作量的轴颈支腿磨损保护装置，并且轴颈支腿磨损保护装置不会比用于钻凿的切割球齿磨损得更快。另一个具体目标是提供具有有效率的磨损保护装置的轴颈支腿，无论在什么地方应用，该有效率的磨损保护装置都还提供相同的保护，并且不会导致厚度或硬度的变化，或硬度、布局和设计的任何其它种类的变化。

根据本发明的第一方面，提供了一种插入件，该插入件适于被安装在用于切割岩石的旋转钻具的轴颈支腿的颈部或锥形切刀中，以提供增强的磨损保护，其特征在于，该插入件具有蘑菇形状，包括帽部和脚部，帽部具有直径，并且脚部的直径小于帽部的直径。当被安装在轴颈支腿的颈部中时，这种形状的插入件超出了插入件所位于的孔的直径，并且在轴颈支腿的颈部的表面上方提供了良好的磨损保护。当被安装在锥形切刀中时，这种形状的插入件提供更有效的磨损保护，并且在不降低钻屑去除效率的情况下提高旋转钻具的穿透率。

优选地是，插入件的脚部具有从其外端到帽部的接头部的一定长度。脚部具有渐缩外端。这导致插入件平滑地配合到孔中。

优选地是，插入件的帽部具有范围从1mm到4mm的从上侧到下侧的特定高度。更具体地是，该高度可以是2mm或3mm，或者它甚至可以大于4mm，诸如5mm或6mm。该高度为轴颈支腿提供了最佳保护。