取芯钻头制造技术

本发明专利技术的实现包含一种取芯钻头，其包括：长柄；环状冠部，其包含穿过其中的纵轴、切削面、内表面和外表面，所述环状冠部围绕所述纵轴界定构造为接收芯样的内部空间；和多个水道，其从所述内表面延伸到所述外表面，其中所述多个水道的每个水道轴向渐缩，由此所述多个水道的每个水道均具有可变的纵向尺寸，其中所述多个水道的每个水道径向渐缩，由此所述至少一个水道的每个水道均具有可变的宽度。

Coring bit

The implementation of the invention comprises a core bit, comprising: a long handle; circular crown, which includes the longitudinal axis, through the cutting surface, the inner surface and the outer surface, the annular crown around the longitudinal axis defined is configured to receive core internal space; and a plurality of channels, from the the inner surface extends to the outer surface, wherein the plurality of channels in each channel axially tapered, longitudinal dimension whereby each channel of the plurality of channels are variable, in which each of the plurality of radial channel channel tapered, each channel so that the channel has at least one variable width.

【技术实现步骤摘要】
取芯钻头本申请是长年TM公司的专利技术专利申请(申请日为2010年12月03日、申请号为201080057021.7，专利技术名称为“具有轴向减缩水道的钻头”)的分案申请。
本专利技术大致涉及一种取芯钻头，可用于给地质和/或人造形成物钻孔的钻具及其制作和使用这种钻具的方法。
技术介绍
钻头和其他钻孔工具通常用于在岩石和其他形成物中钻孔以进行勘探或其他目的。用于这类操作的一种钻头是孕镶式钻头。孕镶式钻头包含可由含有粉末状硬质颗粒材料(诸如碳化钨)的胎体形成的切削部或冠部。硬质颗粒材料可用粘合剂(铜合金)烧结和/或熔渗。此外，孕镶式钻头的切削部也可以浸透有研磨切削介质，诸如天然或合成金刚石。在钻孔操作期间，研磨切削介质逐随着支撑胎体材料被磨损掉渐暴露。通过形成切削部的支撑胎体的磨损而连续暴露新研磨切削介质可帮助提供连续的锋利切削面。孕镶式钻具可以继续高效地切削直到工具的切削部耗尽。一旦工具的切削部耗尽，工具变钝并且通常需要更换。孕镶式钻头和大多数其他类型的钻具在钻孔操作期间通常需要使用钻液或钻孔空气。通常，从表面将钻液或钻孔空气泵送穿过钻柱并且横跨钻头尖面。钻液随后可通过钻柱与钻孔壁之间的隔开返回表面。或者，钻液可沿着形成于钻柱与形成物之间的环面泵送、横跨钻头尖面并且通过钻柱返回。钻液可提供数个重要功能，包含将切屑冲洗干净并且将切屑冲洗出钻孔、将切屑从钻头尖面清除使得研磨切削介质产生过度钻头磨损、在钻孔期间润滑并且冷却钻头尖面以及减小旋转钻柱的摩擦。为协助引导钻液横跨钻孔尖面，钻头通常在切削面附近包含从内直径到外直径穿透钻头的水道或通道。因此，水道可协助冷却钻孔尖面和将切屑冲洗掉。不幸的是，当在破损和研磨形成物中钻孔或以高钻速钻孔时，碎屑会阻塞水道，从而阻碍钻液的流动。从钻头内部行进到钻头外部的钻液的减少可能导致切屑去除不充分、钻头磨损的不均匀、大摩擦力的产生、钻头发热或可能最终导致钻头故障的其他问题。此外，在破损和研磨地面条件下，散材常常无法顺利馈给到钻柱或钻管中。当前用于减少水道阻塞的解决方案包含增大水道的深度、增大水道的宽度和使水道的侧面径向渐缩使得水道的宽度随着水道从钻头的内直径延伸到钻头的外直径而增大。虽然这些方法中的每一个可在一定程度上减少阻塞以及增强冲洗，但是它们也各自展现一定程度或另一程度的各种缺陷。例如，较深水道可能减小钻头的强度、减小钻液在水道进口处的速度及因此钻液的冲洗能力以及因在钻孔刚体中切出水道所涉及的额外加工而增加制造成本。较宽水道可减小钻头尖面的切削表面及因此降低钻头的钻孔性能并且减小钻液在水道进口处的速度。类似地，径向渐缩的水道可能减小钻孔尖面的切削表面并且减小钻液在水道进口处的速度。应当了解许多当前的解决方案在形成水道时从钻头的内直径去除的材料的比例可能比从钻头外直径去除的材料大。内直径上减小的钻头主体体积可能导致钻头在内直径上的过早磨损。这种过早磨损可能导致钻头故障并且因需更频繁地更换钻头而增加钻孔成本。因此，传统水道中存在许多可以解决的缺点。
技术实现思路
本专利技术的实现用可围绕钻具的切削面提供改进的钻液流的钻具、系统和方法克服本领域中的一个或多个问题。例如，本专利技术的一个或多个实现包含可增大钻液在水道进口处的速度并且从而提供改进的切屑冲洗的水道的钻具。尤其是，本专利技术的一个或多个实现包含具有轴向渐缩水道的钻具。例如，取芯钻头的一个实现可包含长柄和环状冠部。环状冠部可包含纵轴、切削面、内表面和外表面。环状冠部可围绕纵轴界定用于接收芯样的内部空间。钻头还可包含从环状冠部的内表面延伸到环状冠部的外表面的至少一个水道。所述至少一个水道可径向渐缩，因而环状冠部的外表面上的至少一个水道的纵向尺寸大于环状冠部的内表面上的至少一个水道的纵向尺寸。此外，钻具的实现可包含长柄和固定到长柄的切削部。切削部可包含切削面、内表面和外表面。钻具还可以包含由从切削部的内表面延伸到切削部的外表面的第一侧表面、从切削部的内表面延伸到切削部的外表面的相对第二侧表面和在第一侧表面和第二侧表面之间延伸以及从切削部的内表面延伸到切削部的外表面的顶部表面界定的一个或多个水道。顶部表面可以在大致从切削面朝向长柄的方向上从切削部的内表面渐缩到切削部的外表面。此外，钻土钻头的实现可包含长柄和固定到长柄并且从长柄向外延伸的冠部。冠部可包含切削面、内表面和外表面。钻头还可包含在内表面上延伸到切削面中达第一距离以及在外表面上延伸到切削面中达第二距离的多个凹口。第二距离可大于第一距离，且多个凹口可从冠部的内表面延伸到冠部的外表面。形成具有轴向渐缩水道的钻头的方法的实现可涉及形成由硬质颗粒材料和多个研磨切削介质组成的环状冠部。方法还可涉及将多个插塞放置在环状冠部内。多个插塞中的每一个插塞的纵向尺寸可沿着其长度从第一末端增大到第二末端。方法另可涉及用被构造来粘合到硬质颗粒材料和多种研磨切削介质的粘合材料浸透环状冠部。此外，方法可涉及将多个插塞从经熔渗的环状冠部上去除以暴露多个轴向渐缩水道。除上文内容以外，钻孔系统可包含钻孔机、被调适来固定到钻孔机并且由钻孔机旋转的钻柱、和被调适来固定到钻柱的钻头。钻头可包含长柄和环状冠部。环状冠部可包含纵轴、切削面、内表面和外表面。环状冠部可围绕纵轴界定接收芯样的内部空间。环状冠部还可以包含从内表面延伸到外表面的至少一个水道。所述至少一个水道可轴向渐缩，因而环状冠部的外表面上的至少一个水道的纵向尺寸大于环状冠部的内表面上的至少一个水道的纵向尺寸。本专利技术的示例性实现的额外特征和优点于下文描述中说明且部分可从描述中了解或可通过实践这类示例性实现而学会。此类实现的特征和优点可通过随附权利要求中特别指定的器具和组合实现和获得。这些特征和其他特征可从下文描述和随附权利要求中更全面地了解或可通过实践如下文说明的示例性实现而学会。附图说明为了描述可获得本专利技术的上述和其他优点和特征的方式，上文简述的本专利技术的更具体描述可通过参考附图所示的其特定实施方案而提供。应当注意图示未按比例绘制且为说明的目的在所有图中类似结构或功能的元件通常用相同附图标记表示。在了解这些图仅描绘本专利技术的典型实施方案且因此不被视作限制其范围的情况下，通过使用附图描述和说明额外特异性和细节，其中：图1图示了根据本专利技术的实现的包含轴向渐缩水道的钻具的透视图；图2图示了图1的钻具的仰视图；图3图示了沿着图2的截面线3-3取得的、图2的钻具的部分横截面图；图4图示了根据本专利技术的实现的包含轴向渐缩和径向渐缩水道的钻具的透视图；图5图示了图4的钻具的仰视图；图6图示了沿着图5的截面线6-6取得的、图5的钻具的部分横截面图；图7图示了根据本专利技术的另一个实现的包含轴向渐缩和双重径向渐缩水道的钻具的仰视图；图8图示了根据本专利技术的一个实现的具有轴向渐缩凹口和轴向渐缩封闭槽的钻具的透视图；图9图示了沿着图8的截面线9-9取得的、图8的钻具的横截面图；图10图示了沿着图9的截面线10-10取得的、图9的钻具的部分横截面图；图11图示了根据本专利技术的实现的包含具有轴向渐缩水道的钻具的钻孔系统的示意图；图12图示了根据本专利技术的实现的用于形成具有轴向渐缩水道的钻具的插塞的透视图；图13图示了图11的插塞的侧视图；和图14图示了图11的插塞的俯视图。具体实施方式本专利技术的实现涉及可围本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种取芯钻头，其包括：长柄；环状冠部，其包含穿过其中的纵轴、切削面、内表面和外表面，所述环状冠部围绕所述纵轴界定构造为接收芯样的内部空间；和多个水道，其从所述内表面延伸到所述外表面，其中所述多个水道的每个水道轴向渐缩，由此所述多个水道的每个水道均具有可变的纵向尺寸，其中所述多个水道的每个水道径向渐缩，由此所述至少一个水道的每个水道均具有可变的宽度。

【技术特征摘要】
2009.12.15 US 12/638,2291.一种取芯钻头，其包括：长柄；环状冠部，其包含穿过其中的纵轴、切削面、内表面和外表面，所述环状冠部围绕所述纵轴界定构造为接收芯样的内部空间；和多个水道，其从所述内表面延伸到所述外表面，其中所述多个水道的每个水道轴向渐缩，由此所述多个水道的每个水道均具有可变的纵向尺寸，其中所述多个水道的每个水道径向渐缩，由此所述至少一个水道的每个水道均具有可变的宽度。2.根据权利要求1所述的取芯钻头，其中所述多个水道的至少一个水道包括在所述冠部中在与所述切削面相距第一距离处形成的密封槽。3.根据权利要求2所述的取芯钻头，其中每个密封槽沿周向定位成不会位于所述多个水道的其他水道之下。4.根据权利要求1或2所述的取芯钻头，其中所述外表面上的所述至少一个水道的每个水道的宽度大于所述内表面上的所述水道的宽度。5.根据权利要求1或4所述的取芯钻头，其中所述多个水道的至少一个水道包括从所述切削面朝向所述长柄延伸到所述冠部中达第二距离的凹口。6.根据权利要求5所述的取芯钻头，其中所述第二距离大于所述第一距离，由此所述凹口的一部分与至少一个密封槽轴向重叠。7.根据权利要求1所述的取芯钻头，其进一步包括从所述内表面朝向所述外表面延伸的至少一个内凹槽，所述至少一个内凹槽的每个内凹槽沿着所述内表面从所述多个水道的相应水道朝向所述长柄轴向延伸。8.根据权利要求1所述的取芯钻头，其进一步包括从所述外表面朝向所述内表面延伸的至...

【专利技术属性】
技术研发人员：科迪·A·皮尔斯，迈克尔·D·鲁普，克里斯蒂安·M·兰贝特，
申请(专利权)人：长年TM公司，
类型：发明
国别省市：美国,US