取芯鉆頭制造技術

本發(fā)明專利技術的實現(xiàn)包含一種取芯鉆頭，其包括：長柄；環(huán)狀冠部，其包含穿過其中的縱軸、切削面、內表面和外表面，所述環(huán)狀冠部圍繞所述縱軸界定構造為接收芯樣的內部空間；和多個水道，其從所述內表面延伸到所述外表面，其中所述多個水道的每個水道軸向漸縮，由此所述多個水道的每個水道均具有可變的縱向尺寸，其中所述多個水道的每個水道徑向漸縮，由此所述至少一個水道的每個水道均具有可變的寬度。

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.

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
取芯鉆頭本申請是長年TM公司的專利技術專利申請(申請日為2010年12月03日、申請?zhí)枮?01080057021.7，專利技術名稱為“具有軸向減縮水道的鉆頭”)的分案申請。
本專利技術大致涉及一種取芯鉆頭，可用于給地質和/或人造形成物鉆孔的鉆具及其制作和使用這種鉆具的方法。
技術介紹
鉆頭和其他鉆孔工具通常用于在巖石和其他形成物中鉆孔以進行勘探或其他目的。用于這類操作的一種鉆頭是孕鑲式鉆頭。孕鑲式鉆頭包含可由含有粉末狀硬質顆粒材料(諸如碳化鎢)的胎體形成的切削部或冠部。硬質顆粒材料可用粘合劑(銅合金)燒結和/或熔滲。此外，孕鑲式鉆頭的切削部也可以浸透有研磨切削介質，諸如天然或合成金剛石。在鉆孔操作期間，研磨切削介質逐隨著支撐胎體材料被磨損掉漸暴露。通過形成切削部的支撐胎體的磨損而連續(xù)暴露新研磨切削介質可幫助提供連續(xù)的鋒利切削面。孕鑲式鉆具可以繼續(xù)高效地切削直到工具的切削部耗盡。一旦工具的切削部耗盡，工具變鈍并且通常需要更換。孕鑲式鉆頭和大多數(shù)其他類型的鉆具在鉆孔操作期間通常需要使用鉆液或鉆孔空氣。通常，從表面將鉆液或鉆孔空氣泵送穿過鉆柱并且橫跨鉆頭尖面。鉆液隨后可通過鉆柱與鉆孔壁之間的隔開返回表面。或者，鉆液可沿著形成于鉆柱與形成物之間的環(huán)面泵送、橫跨鉆頭尖面并且通過鉆柱返回。鉆液可提供數(shù)個重要功能，包含將切屑沖洗干凈并且將切屑沖洗出鉆孔、將切屑從鉆頭尖面清除使得研磨切削介質產(chǎn)生過度鉆頭磨損、在鉆孔期間潤滑并且冷卻鉆頭尖面以及減小旋轉鉆柱的摩擦。為協(xié)助引導鉆液橫跨鉆孔尖面，鉆頭通常在切削面附近包含從內直徑到外直徑穿透鉆頭的水道或通道。因此，水道可協(xié)助冷卻鉆孔尖面和將切屑沖洗掉。不幸的是，當在破損和研磨形成物中鉆孔或以高鉆速鉆孔時，碎屑會阻塞水道，從而阻礙鉆液的流動。從鉆頭內部行進到鉆頭外部的鉆液的減少可能導致切屑去除不充分、鉆頭磨損的不均勻、大摩擦力的產(chǎn)生、鉆頭發(fā)熱或可能最終導致鉆頭故障的其他問題。此外，在破損和研磨地面條件下，散材常常無法順利饋給到鉆柱或鉆管中。當前用于減少水道阻塞的解決方案包含增大水道的深度、增大水道的寬度和使水道的側面徑向漸縮使得水道的寬度隨著水道從鉆頭的內直徑延伸到鉆頭的外直徑而增大。雖然這些方法中的每一個可在一定程度上減少阻塞以及增強沖洗，但是它們也各自展現(xiàn)一定程度或另一程度的各種缺陷。例如，較深水道可能減小鉆頭的強度、減小鉆液在水道進口處的速度及因此鉆液的沖洗能力以及因在鉆孔剛體中切出水道所涉及的額外加工而增加制造成本。較寬水道可減小鉆頭尖面的切削表面及因此降低鉆頭的鉆孔性能并且減小鉆液在水道進口處的速度。類似地，徑向漸縮的水道可能減小鉆孔尖面的切削表面并且減小鉆液在水道進口處的速度。應當了解許多當前的解決方案在形成水道時從鉆頭的內直徑去除的材料的比例可能比從鉆頭外直徑去除的材料大。內直徑上減小的鉆頭主體體積可能導致鉆頭在內直徑上的過早磨損。這種過早磨損可能導致鉆頭故障并且因需更頻繁地更換鉆頭而增加鉆孔成本。因此，傳統(tǒng)水道中存在許多可以解決的缺點。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術的實現(xiàn)用可圍繞鉆具的切削面提供改進的鉆液流的鉆具、系統(tǒng)和方法克服本領域中的一個或多個問題。例如，本專利技術的一個或多個實現(xiàn)包含可增大鉆液在水道進口處的速度并且從而提供改進的切屑沖洗的水道的鉆具。尤其是，本專利技術的一個或多個實現(xiàn)包含具有軸向漸縮水道的鉆具。例如，取芯鉆頭的一個實現(xiàn)可包含長柄和環(huán)狀冠部。環(huán)狀冠部可包含縱軸、切削面、內表面和外表面。環(huán)狀冠部可圍繞縱軸界定用于接收芯樣的內部空間。鉆頭還可包含從環(huán)狀冠部的內表面延伸到環(huán)狀冠部的外表面的至少一個水道。所述至少一個水道可徑向漸縮，因而環(huán)狀冠部的外表面上的至少一個水道的縱向尺寸大于環(huán)狀冠部的內表面上的至少一個水道的縱向尺寸。此外，鉆具的實現(xiàn)可包含長柄和固定到長柄的切削部。切削部可包含切削面、內表面和外表面。鉆具還可以包含由從切削部的內表面延伸到切削部的外表面的第一側表面、從切削部的內表面延伸到切削部的外表面的相對第二側表面和在第一側表面和第二側表面之間延伸以及從切削部的內表面延伸到切削部的外表面的頂部表面界定的一個或多個水道。頂部表面可以在大致從切削面朝向長柄的方向上從切削部的內表面漸縮到切削部的外表面。此外，鉆土鉆頭的實現(xiàn)可包含長柄和固定到長柄并且從長柄向外延伸的冠部。冠部可包含切削面、內表面和外表面。鉆頭還可包含在內表面上延伸到切削面中達第一距離以及在外表面上延伸到切削面中達第二距離的多個凹口。第二距離可大于第一距離，且多個凹口可從冠部的內表面延伸到冠部的外表面。形成具有軸向漸縮水道的鉆頭的方法的實現(xiàn)可涉及形成由硬質顆粒材料和多個研磨切削介質組成的環(huán)狀冠部。方法還可涉及將多個插塞放置在環(huán)狀冠部內。多個插塞中的每一個插塞的縱向尺寸可沿著其長度從第一末端增大到第二末端。方法另可涉及用被構造來粘合到硬質顆粒材料和多種研磨切削介質的粘合材料浸透環(huán)狀冠部。此外，方法可涉及將多個插塞從經(jīng)熔滲的環(huán)狀冠部上去除以暴露多個軸向漸縮水道。除上文內容以外，鉆孔系統(tǒng)可包含鉆孔機、被調適來固定到鉆孔機并且由鉆孔機旋轉的鉆柱、和被調適來固定到鉆柱的鉆頭。鉆頭可包含長柄和環(huán)狀冠部。環(huán)狀冠部可包含縱軸、切削面、內表面和外表面。環(huán)狀冠部可圍繞縱軸界定接收芯樣的內部空間。環(huán)狀冠部還可以包含從內表面延伸到外表面的至少一個水道。所述至少一個水道可軸向漸縮，因而環(huán)狀冠部的外表面上的至少一個水道的縱向尺寸大于環(huán)狀冠部的內表面上的至少一個水道的縱向尺寸。本專利技術的示例性實現(xiàn)的額外特征和優(yōu)點于下文描述中說明且部分可從描述中了解或可通過實踐這類示例性實現(xiàn)而學會。此類實現(xiàn)的特征和優(yōu)點可通過隨附權利要求中特別指定的器具和組合實現(xiàn)和獲得。這些特征和其他特征可從下文描述和隨附權利要求中更全面地了解或可通過實踐如下文說明的示例性實現(xiàn)而學會。附圖說明為了描述可獲得本專利技術的上述和其他優(yōu)點和特征的方式，上文簡述的本專利技術的更具體描述可通過參考附圖所示的其特定實施方案而提供。應當注意圖示未按比例繪制且為說明的目的在所有圖中類似結構或功能的元件通常用相同附圖標記表示。在了解這些圖僅描繪本專利技術的典型實施方案且因此不被視作限制其范圍的情況下，通過使用附圖描述和說明額外特異性和細節(jié)，其中：圖1圖示了根據(jù)本專利技術的實現(xiàn)的包含軸向漸縮水道的鉆具的透視圖；圖2圖示了圖1的鉆具的仰視圖；圖3圖示了沿著圖2的截面線3-3取得的、圖2的鉆具的部分橫截面圖；圖4圖示了根據(jù)本專利技術的實現(xiàn)的包含軸向漸縮和徑向漸縮水道的鉆具的透視圖；圖5圖示了圖4的鉆具的仰視圖；圖6圖示了沿著圖5的截面線6-6取得的、圖5的鉆具的部分橫截面圖；圖7圖示了根據(jù)本專利技術的另一個實現(xiàn)的包含軸向漸縮和雙重徑向漸縮水道的鉆具的仰視圖；圖8圖示了根據(jù)本專利技術的一個實現(xiàn)的具有軸向漸縮凹口和軸向漸縮封閉槽的鉆具的透視圖；圖9圖示了沿著圖8的截面線9-9取得的、圖8的鉆具的橫截面圖；圖10圖示了沿著圖9的截面線10-10取得的、圖9的鉆具的部分橫截面圖；圖11圖示了根據(jù)本專利技術的實現(xiàn)的包含具有軸向漸縮水道的鉆具的鉆孔系統(tǒng)的示意圖；圖12圖示了根據(jù)本專利技術的實現(xiàn)的用于形成具有軸向漸縮水道的鉆具的插塞的透視圖；圖13圖示了圖11的插塞的側視圖；和圖14圖示了圖11的插塞的俯視圖。具體實施方式本專利技術的實現(xiàn)涉及可圍本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種取芯鉆頭，其包括：長柄；環(huán)狀冠部，其包含穿過其中的縱軸、切削面、內表面和外表面，所述環(huán)狀冠部圍繞所述縱軸界定構造為接收芯樣的內部空間；和多個水道，其從所述內表面延伸到所述外表面，其中所述多個水道的每個水道軸向漸縮，由此所述多個水道的每個水道均具有可變的縱向尺寸，其中所述多個水道的每個水道徑向漸縮，由此所述至少一個水道的每個水道均具有可變的寬度。

【技術特征摘要】
2009.12.15 US 12/638,2291.一種取芯鉆頭，其包括：長柄；環(huán)狀冠部，其包含穿過其中的縱軸、切削面、內表面和外表面，所述環(huán)狀冠部圍繞所述縱軸界定構造為接收芯樣的內部空間；和多個水道，其從所述內表面延伸到所述外表面，其中所述多個水道的每個水道軸向漸縮，由此所述多個水道的每個水道均具有可變的縱向尺寸，其中所述多個水道的每個水道徑向漸縮，由此所述至少一個水道的每個水道均具有可變的寬度。2.根據(jù)權利要求1所述的取芯鉆頭，其中所述多個水道的至少一個水道包括在所述冠部中在與所述切削面相距第一距離處形成的密封槽。3.根據(jù)權利要求2所述的取芯鉆頭，其中每個密封槽沿周向定位成不會位于所述多個水道的其他水道之下。4.根據(jù)權利要求1或2所述的取芯鉆頭，其中所述外表面上的所述至少一個水道的每個水道的寬度大于所述內表面上的所述水道的寬度。5.根據(jù)權利要求1或4所述的取芯鉆頭，其中所述多個水道的至少一個水道包括從所述切削面朝向所述長柄延伸到所述冠部中達第二距離的凹口。6.根據(jù)權利要求5所述的取芯鉆頭，其中所述第二距離大于所述第一距離，由此所述凹口的一部分與至少一個密封槽軸向重疊。7.根據(jù)權利要求1所述的取芯鉆頭，其進一步包括從所述內表面朝向所述外表面延伸的至少一個內凹槽，所述至少一個內凹槽的每個內凹槽沿著所述內表面從所述多個水道的相應水道朝向所述長柄軸向延伸。8.根據(jù)權利要求1所述的取芯鉆頭，其進一步包括從所述外表面朝向所述內表面延伸的至...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：科迪·A·皮爾斯，邁克爾·D·魯普，克里斯蒂安·M·蘭貝特，
申請(專利權)人：長年TM公司，
類型：發(fā)明
國別省市：美國,US