用于冲击式钻头的螺纹联接器制造技术

提供了一种用于冲击式钻进的内部螺纹钻头，其螺纹牙根宽于螺纹牙顶。该钻头表现出降低的损坏率，并且能够接受具有一系列牙顶宽度的钻杆。的钻杆。的钻杆。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于冲击式钻头的螺纹联接器
[0001]相关申请
[0002]没有相关或优先申请。


[0003]本专利技术涉及冲击式钻进领域，并且特别地涉及单程隧道钻进。更具体地，本专利技术涉及用于将钻头固定到钻杆端部的螺纹连接。

技术介绍

[0004]冲击式单程钻进广泛见于公路和铁路隧穿，以及地下开发钻进，其中使用单杆将由柄部适配器在其后端处所接收到的冲击能量传递到其前端处的钻头。这种类型的钻进有时被称为隧穿钻进、漂移钻进或大型钻进。
[0005]用于隧穿的主要孔尺寸是45mm。用于钻头连接的空间非常有限，并且钻头端部处的最大螺纹直径通常限制为约33mm。由于钻杆的后端不进入被钻出的孔，所以在后端处常使用更大直径的螺纹，并且因此钻头与钻杆之间的螺纹接头是钻柱中最薄弱的环节。几十年来，用于钻头端部的螺纹设计一直由直径为32mm的圆螺纹(“R32”螺纹)主导，使其成为冲击式螺纹的唯一ISO标准(ISO 10208)。
[0006]除了切削表面的明显磨损外，钻头在将其连接到钻杆的螺纹表面上还会遭受内部磨损，并且钻杆螺纹也受到相当程度的磨损。通常，钻头具有阴螺纹腔，具有互补的阳螺纹的杆装配到该阴螺纹腔中，并且扭矩和冲击力至少部分地通过阳螺纹和阴螺纹的接触表面来传递到钻头。这些接触表面上产生的磨损是明显的。业内人士已投入大量时间和精力来为这种特别高应力的金属
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金属界面创造更硬且更坚韧的合金、表面处理以及专用润滑剂。在工程螺纹几何形状方面也投入了大量精力，以最小化、分散并重新引导由冲击式钻进过程所产生的应力，同时仍能有效地将旋转力和轴向力传递给切削元件。
[0007]用于钻进部件的螺纹设计的示例可以在美国专利3,645,570、4,687,368、6,196,598、4,332,502和4,861,209以及美国专利申请公布2010/0001522和2010/0059285中找到。然而，这些设计侧重于多程钻进应用中的杆对杆连接。现代多程杆在其一端具有阳螺纹并且另一端具有阴螺纹，以使得能够将杆串在一起。因为任一端上的螺纹磨损都会导致杆停止使用，因此阳螺纹和阴螺纹的磨损寿命需要具有可比性，并且螺纹已对应地设计。因此，钻柱中的钻杆都是一致的，并且很少考虑钻头端部螺纹设计。
[0008]关于单程隧穿钻进，美国专利8,066,307教导了一种锥形螺纹，并且美国专利7,185,721教导了一种缩短螺纹。这两种设计都以磨损体积为代价增加了杆的疲劳强度，通过减少某些特定应用中的疲劳断裂来提供更好的杆寿命，但总体上无法超越常规的R32系统。仍然需要一种更好的隧道钻进系统，其优化钻杆和钻头这两者的使用寿命，并且对用户更加友好。

技术实现思路

[0009]提供了一种用于在单程冲击式钻进中将钻头连接到钻杆的螺纹联接器，其中，钻头螺纹中的牙根底部宽于螺纹的牙顶。根据本专利技术配置的单个钻头能够连接到各种钻杆，各种钻杆在它们的阳螺纹中具有不同的牙顶宽度。本专利技术使得钻杆能够特制设计并优化其使用寿命，以适应手头的钻进条件，而无需制造并在库存保持对应地种类繁多的钻头。
[0010]本专利技术提供了一种利用单个钻头适应多种钻杆螺纹轮廓的方法，通过顺序使用单个钻头与具有不同的螺纹牙顶宽度的各种钻杆。
[0011]因此，本专利技术提供了一种减少钻进现场处的零件库存的方法，其通过利用包含具有不同螺纹牙顶宽度的多种钻杆的库存来操作该现场，然而该库存包含根据本专利技术的单个螺纹设计的钻头。
附图说明
[0012]图1是典型的现有技术钻头的剖面图。
[0013]图2是本专利技术的钻头的剖面图。
[0014]图3a示出了本专利技术的钻头的截面，该钻头与具有阳螺纹的杆配合，该阳螺纹的牙顶宽于牙根。
[0015]图3b是本专利技术的螺纹轮廓的细节。
[0016]图4a示出了与现有技术钻杆配合的现有技术钻头螺纹。
[0017]图4b示出了根据本专利技术的钻头螺纹，其与具有填充钻头凹槽的阳螺纹的杆配合。
[0018]图4c示出了根据本专利技术的钻头螺纹，其与具有部分占据钻头凹槽的阳螺纹的杆配合。
[0019]图4d示出了根据本专利技术的钻头螺纹，其与具有匹配牙顶宽度的杆配合。
[0020]图5a示出了本专利技术的底部驱动实施例。
[0021]图5b示出了本专利技术的肩部驱动实施例。
具体实施方式
[0022]钻头的使用寿命通常由硬质合金刀片的磨损来决定，并且在极度磨蚀的地面中可能非常短。因此，钻杆的平均寿命比钻头寿命长得多，通常长十倍或更多。这意味着当钻头本身由于硬质合金磨损或破裂而不得不弃用时，钻头螺纹通常处于良好状态。换言之，现有技术钻头中的大部分螺纹磨损体积从未被利用。本专利技术通过改进的螺纹设计来使用这种浪费的磨损体积，其中未使用的磨损体积有效地转移到杆材料。钻头螺纹的工作寿命由此能够与钻头本身的寿命匹配，并且杆被给予相应更长的工作寿命。
[0023]钻进工具的制造商面临的问题是他们的许多不同的客户在大范围的不同钻进条件下作业。例如，在一些钻进现场，采场面处裸露的岩石表面被先前的爆破严重削弱，并且很难找到足够坚固的表面来有效地松动卡住的钻头。过度震动会导致损坏工具，并且卡住的钻头会使钻机在舱外工作时处于危险之中，从而难以更换钻头。已知连接螺纹中较大的螺旋角会使接头更松，由此使得更容易更换钻头，但这是以磨损率增加为代价的，这种权衡在一个钻进现场可能是值得的但是在另一个钻进现场则可能是不值得的。出于实际原因，制造商在钻头与钻杆联接的设计中采用了一种通用的方法，这种折衷通常阻止终端用户对
钻头和钻杆设计做出最佳选择。本专利技术使终端用户能够选择最适合手头特定钻进条件的工具
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特别是钻杆。
[0024]本专利技术旨在改进冲击式隧道钻进中钻头与单程杆之间的螺纹联接。图1示出了具有硬质合金切削刀片2的典型现有技术钻头1。该钻头具有用于接纳钻杆阳螺纹的内部的阴螺纹，其中钻杆螺纹和钻头螺纹具有共同的螺旋角β。附图的扩展区域示出了单个螺纹螺距的长度，其中螺纹包括宽度为a的牙冠或牙顶，以及宽度为b的牙根或凹槽，其通过牙侧以牙侧角α连接。在实践中，已经发现最有效的牙侧角为30至40度，业界已将35度定为标准。据专利技术人所知，当今隧穿和采矿业中使用的所有钻头都具有a≈b，对于钻杆上的阳螺纹也是如此，例如美国专利8,066,307和7,185,721中所示。这导致总磨损体积均匀分布在钻头螺纹与配合钻杆螺纹之间，如图4a所示，这是低效的，因为钻头的磨损体积5与钻杆的磨损体积6并不以相同的速率消耗。
[0025]由于钻头中的大部分磨损体积在常规联接中被浪费，如上所述，因此允许牙根的宽度大于牙顶(即b1>a1，如图2所示)将不会对本专利技术的钻头3的寿命产生负面影响。然而，钻头3上的牙根(以及因此凹槽)的扩展使得有可能增加钻杆螺纹中的牙顶宽度a2，如图3a所示，从而与现有技术设计中可能实现的相比，为钻杆螺纹的磨损体积提供了更多的材料。因此，与目前市场上可实现的产品本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于冲击式钻进的钻头，其具有内部阴螺纹，其中所述螺纹的特征在于具有：(a)基本上梯形的轮廓，(b)平均螺纹直径为28至35mm，(c)牙顶宽度a1为所述平均螺纹直径的6.5％至14.5％，(c)牙根宽度b1为所述平均螺纹直径的23％至30％，(d)牙根宽度与牙顶宽度的比率为1.5<b1/a1<4，以及(e)牙侧角α为30至40度。2.根据权利要求1所述的钻头，其特征还在于，其具有13至18mm的螺距以及1.2至1.8mm的螺纹深度。3.根据权利要求1所述的钻头，其特征还在于，其具有8.0至10度的螺旋角。4.根据权利要求2所述的钻头，其特征还在于，其具有8.0至10度的螺旋角。5.根据权利要求3所述的钻头，其中，所述螺旋角为8.5至9.5度。6.根据权利要求4所述的钻头，其中，所述螺旋角为8.5至9.5度。7.根据权利要求3所述的钻头，其中，所述螺旋角为9至10度。8.根据权利要求4所述的钻头，其中，所述螺旋角为9至10度。9.根据权利要求1所述的钻头，其中，所述牙侧角为34至36度。10.根据权利要求2所述的钻头，其中，所述牙侧角为34至36度。11.根据权利要求3所述的钻头，其中，所述牙侧角为34至36度。12.根据权利要求4所述的钻头，其中，所述牙侧角为34至36度。13.根据权利要求5所述的钻头，其中，所述牙侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯，
申请(专利权)人：詹姆斯，
类型：发明
国别省市：