CN100353020C - 钻头刀片组件以及用于自钻孔支柱或锚杆的钻头刀片 - Google Patents
钻头刀片组件以及用于自钻孔支柱或锚杆的钻头刀片 Download PDFInfo
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Abstract
一种钻头刀片和钻头组件，该钻头组件包括通过粘结而将钻头刀片(10)固定于其上的前端(16)。该钻头刀片(10)具有顶部切削刃(12)、一对侧切削刃(13)、底边缘(20)以及在各自边缘之间延伸的一对平行侧壁(26)。前端(16)设置成沿着底边缘(20)并且靠在平行的侧壁(26)上支撑钻头刀片(10)。钻头(11)包括沿轴向贯穿其中并且通向前端(16)的孔(15)，并且钻头刀片(10)横跨该孔(15)延伸但是允许冲洗液体在前端(16)从孔(15)中流出。钻头刀片(10)设置成在将钻头刀片(10)粘结到所述前端(16)之前，与形成在前端(16)上的接合面(25)配合以便将钻头刀片(10)定位在粘结位置中。所述配合能够阻止钻头刀片(10)产生沿底边缘(20)远离粘结位置的移位运动。
Description
技术领域
本发明涉及一种钻头，特别是用于岩石钻孔的钻头。本发明还涉及自钻孔类型的锚杆。
背景技术
锚杆通常用于地下开采工业中以支撑已开挖隧道和开口的墙壁和/或顶部，以防止其断裂和塌陷。通常如此应用锚杆，即首先在岩壁中钻出一个孔并且然后将锚杆插入其中。通常使用诸如树脂的可固化胶或者水泥沙浆将锚杆固定在孔中。
钻杆通常具有单独的钻头组件，该组件包括钻头和硬质合金刀片，钻头组件在钻杆一端固定到钻杆上。钻杆的另一端包括用于与驱动组件配合的装置，例如液压钻或者气钻。钻头一般利用钢材进行铸造，并且根据需要进行加工，而且硬质合金钻头刀片优选以同心方式固定在钻头上并且通常同时延伸超过钻头的前端和钻头的侧周边，以便在钻孔操作中与支柱接合并且执行切削作用。
一般通过焊接、锡焊或者铜焊将钻头刀片粘结到钻头的一端上，其中铜焊最为常用。在钻头组件制造中，钻头刀片相对于钻头放置到位，并且随后根据需要进行铜焊操作或者其它操作，以将刀片粘结在钻头上。然而，不利的是，粘结操作经常影响刀片相对于钻头的正确定位，并且在所得钻头上形成钻头刀片相对于钻头不同心的定位。虽然微小的同心误差是可以接受的，更加显著的同心误差通常使得钻头不得不被废弃。
废弃不精确形成的钻头导致钻头制造商承受相当大的费用，因此希望降低废品率。而且，还希望在将钻头刀片粘结到钻头上的简便性方面有所改进。
发明内容
本发明的目的在于克服、或者至少降低上述缺点的一个或者多个。本发明的具体目的在于提供一种结构，其中在其上粘结硬质合金刀片的钻头的废品率得以降低。
一种钻头组件，包括具有前端的钻头，钻头刀片通过粘结固定于该前端，所述钻头刀片具有前切削刃、一对侧切削刃、后端以及一对平行侧壁，所述前端设置成支撑所述钻头刀片的所述后端以及所述平行侧壁，所述钻头包括沿轴向贯穿其中并且通向所述前端的孔，所述钻头刀片在横向上跨所述孔延伸使冲洗液体从所述孔中流出，所述钻头刀片包括设置成与接合面结构相接合的定位结构，该接合面结构形成在所述钻头的所述前端处，从而在所述钻头刀片粘结到所述前端之前，将所述钻头刀片定位在相对于所述前端的指定的粘结位置处，并且阻止所述钻头刀片在其粘结过程中产生沿所述横向离开所述指定的粘结位置的移位运动。
根据本发明的钻头在粘结之前有利地使得钻头刀片相对于钻头形成同心。钻头刀片与钻头之间的配合使得当钻头定位在有关粘结设备中并且在随后进行粘结时能够保持钻头刀片相对于钻头的同心位置。因此钻头刀片相对于钻头精确地同心定位，直至当粘结完成并且刀片永久地固定在钻头上。因此，除非钻头刀片和钻头之间的机械配合关系失效，钻头刀片相对所粘结于其上的钻头可靠地定位。这意味着基于同心误差而带来的钻头废品率或者被消除，或者被显著降低。
并不期望钻头刀片与钻头之间的配合能够防止钻头刀片离开钻头的上升运动。该配合在于防止钻头刀片沿着底边缘的移位运动。正是这种移位运动才是导致本发明所关注的这种类型钻头组件废品的原因。然而，本发明可推广至能够抵抗上升运动的结构。
本发明的另一个优点在于，与现有技术结构的粘结强度相比，钻头刀片与钻头之间的配合可以增加形成在这些部件之间的粘结强度。然而，根据所使用的配合结构的类型，这种改进可以仅发生在一定的方向中。
在本发明的一种优选形式中，钻头刀片包括有凸起，该凸起与钻头前端的接合面配合使得钻头刀片相对于前端牢固地定位。
在本发明的一种非常优选的形式中，钻头的前端包括一对轴向延伸的支承元件，其每一个包括用以与钻头刀片的相对侧相接合的支承面。该前端还包括从每个支承面基本横向延伸的支撑面以用于支撑钻头刀片的底边缘。每个支承元件还形成有从所述支撑面轴向延伸的面朝内的接合面，并且各接合面设置成间隔开的、相对的关系。通向前端的所述孔主要用于从中排出冲洗介质，并且在使用时，与形成在连接钻头组件的钻杆中的沿长度方向的孔相对准。在该优选实施例中，每个支承元件的支撑面在所述孔位于前端的开口端的下游沿着轴向隔开，使得当钻头刀片的底边缘支撑在其上时，与所述孔的开口端相间隔，使得该钻头刀片不会阻碍冲洗液体通过开口端流出。在该实施例中，钻头刀片具有凸起，该凸起以邻靠方式与支承元件的每个接合面配合以便将钻头刀片精确地定位在粘结位置中。在一个优选配置中，钻头刀片的凸起从该钻头刀片的底边缘延伸。
在上述的其中设置有或者一个接合面或者一对接合面的每个实施例中，每一个均可形成为钻头孔的内表面的延伸部。可选地，所述一个或者每个接合面均可在大体在通向前端的该孔的端部处形成为钻头孔的内表面的一个部分。在这种结构中，为了确保冲洗介质能够通过所述孔在前端流出，优选钻头刀片的厚度小于所述孔在前端处的直径，使得尽管钻头刀片横过所述孔延伸并且尽管所述的一个或者每个凸起延伸到所述孔中以接合其内表面，所述孔在前端保持敞开。
在上述实施例中，将凸起构造为其厚度与在钻头刀片的平行侧壁之间所测得的钻头刀片厚度基本相同，并且该凸起还具有沿着底边缘的长度，其稍小于接合面之间的间隔。
在一个可选实施例中，钻头刀片可包括一对从底边缘延伸的相互间隔开的凸起，并且每个凸起均设置为分别用于接合接合面。本发明还推广至与钻头分离的钻头刀片，以及具有上述类型的钻头组件的钻杆或者锚杆。所述钻头组件可以与钻杆或者锚杆成一体地形成，或者能够以任何适当的方式连接在钻杆或者锚杆上。
需要指出的是，本发明可应用于单件式或“铲形”钻头刀片、以及称为“翼形刀片”的双件式钻头刀片。然而，根据所使用的是铲形刀片或者翼形刀片，配合定位类型可以不同。例如，对于翼形刀片而言，其不太可能具有一对从其底边缘延伸以在沿直径方向相对的位置处接合形成在钻头中的孔的内表面的凸起。比较可能的是，翼形刀片将包括一个从其底边缘延伸的单独的凸起，但是根据需要还可以包括第二个或者更多个从别处延伸的凸起，例如从其邻靠支承面的表面处延伸。这仅是一个示例，并且凸起的任何设置方式均是可能的，并且落在本发明的范围之内。同样，铲形刀片可具有一个单独的凸起，或者根据需要具有两个或更多个凸起。
附图示出上述类型的本发明的一个示例性实施例。这些附图的细节以及相关描述并非用于替代本发明前面广义描述的通用性。
附图说明
图1至3示出根据本发明的钻头组件的分解图。
图4至6示出图1至3所示的钻头组件的装配图。
具体实施方式
附图示出一种包括有钻头刀片10和钻头11的钻头组件，在图4至6中钻头刀片10连接到该钻头11上。该钻头刀片10包括一对朝中心顶点倾斜的切削刃12，以及一对侧切削刃13。
钻头11形成有后部套管14，该套管为圆柱形并且设置成容纳在钻杆的前端中以便固定在其内。该套管14可具有外螺纹以便与钻杆螺纹接合，或者其可以通过其它方式例如焊接固定到钻杆上。
钻头11包括延伸通过钻头11并且通向钻头11的前端16的中心孔15。该孔15为冲洗孔，其在钻孔操作中有助于将冲洗介质输送通过前端，以便将碎屑从前端冲洗并除去。
前端16包括一对轴向延伸的支承元件17，并且每个支承元件包括支承面18。该支承面朝向相对的方向，并且设置成用以接合钻头刀片10的相对表面。这种结构在图5中最为清楚地示出，其中示出钻头刀片10完全横跨钻头11的前端16延伸并且与每一个支承面18相接触。
支撑面19在每一个支承面18的基部基本横向的延伸，以支撑钻头刀片10的底边缘20。在图2中最为清楚地示出其中的一个支撑面19，而一个同样的支撑面19从另一个支承元件17处延伸，但是沿着相对的方向。
在钻头刀片10的每一侧，一对平行侧壁26在各个边缘12、13和20之间延伸。
在该钻头组件中，如图5所示，将钻头刀片10定位成横跨钻头11延伸，从而每一个侧边缘13延伸超出钻头11的外周边21，并且位于切削刃12之间的顶点22与孔15的纵轴线基本对准。而且，钻头刀片10的定位方式使得其底边缘20支撑在孔15的开口的下游。这种结构在图6中清楚地示出，其中钻头刀片10的底边缘20示为与孔15的开口相间隔。
图5示出正确组装的钻头11，其中钻头刀片10按照上述方式定位。在此位置，该钻头刀片10正确地定位以便粘结到钻头11上。然而，如果在现有技术结构中钻头刀片10相对于钻头11没有利用机械方式进行定位，并且由此在进行装配期间以及在将钻头刀片10粘结到钻头11上的粘结过程中能够相对于钻头11移位，则其结果将是难以始终如一地实现准确定位。因此，装配的钻头经常形成为其中顶点22未与孔15的纵轴线适当地对准，并且在这种情形下，侧切削刃并没有同等程度地延伸超出钻头11的周边21。在某些情形下，仅有其中一个侧切削刃13延伸超出周边21，并且在这种情况，需要将钻头组件报废。
根据在附图中所示的本发明实施例，钻头刀片10包括一对凸起23，所述凸起23从钻头刀片10的底边缘20延伸并且具有沿径向朝向的外边缘24，所述外边缘24定位成使其接合在接合面25上，所述接合面25从孔15的内表面延伸并且形成每个支承元件17的朝内的表面。在图2中示出一个接合面25，而在图3中示出相对的接合面25。在图6中最为清楚地示出装配的装置，其中所示的左侧凸起23密配合在接合面25上。图中可以清楚地看出，当钻头刀片10定位在图5所示的正确的粘结位置时，凸起23的沿径向朝向的外边缘24(图3)的每一个均在沿直径方向相对的位置处与接合面25相接合。这种接合形式可防止钻头刀片10沿着该钻头刀片的底边缘20发生移位运动，并且由此钻头刀片10得以准确定位而不易移位至非准确的位置处，其中所述的移位运动将会使得顶点22与孔15的轴线脱离对准。
为了相对于前端16固定钻头刀片10的位置，在铜焊操作中主要要求消除钻头刀片10的运动。附图中所示的结构有助于实现该要求，但是凸起23较松散地与接合面25相接合也是可以接受的，因为可以接受钻头刀片10产生非常微小的运动。所不能接受的是较大的运动，这将导致钻头刀片10相对于钻头11产生明显的错位。
可以理解，可以采用各种不同的结构实现附图中所示的实施例的结果。因此，虽然示出两个凸起23，还可以设置一个在接合面25之间延伸的单独的凸起。可选地，设置一个单独的凸起23以仅用于接合一个接合面是可以接受的。因此可以提供各种不同的结构。然而所示的实施例是特别有利的，因为其仅需要对现有结构做出最小的改变即可，并且对于钻头刀片所做出的引入每个凸起23的改变是比较简单的。
此处描述的本发明除了具体描述的那些结构之外还可进行各种改变、修改和/或补充，并且应当理解，本发明包括所有这些落在上述精神和范围内的改变、修改和/或补充。
Claims (12)
1.一种钻头组件，包括具有前端的钻头，钻头刀片通过粘结固定于该前端，所述钻头刀片具有前切削刃、一对侧切削刃、后端以及一对平行侧壁，所述前端设置成支撑所述钻头刀片的所述后端以及所述平行侧壁，所述钻头包括沿轴向贯穿其中并且通向所述前端的孔，所述钻头刀片在横向上跨所述孔延伸使冲洗液体从所述孔中流出，所述钻头刀片包括设置成与接合面结构相接合的定位结构，该接合面结构形成在所述钻头的所述前端处，从而在所述钻头刀片粘结到所述前端之前，将所述钻头刀片定位在相对于所述前端的指定的粘结位置处，并且阻止所述钻头刀片在其粘结过程中产生沿所述横向离开所述指定的粘结位置的移位运动。
2.如权利要求1所述的钻头组件，所述定位结构包括向后凸起结构。
3.如权利要求2所述的钻头组件，所述前端包括一对轴向延伸的支承元件，每一个支承元件包括用以接合并且支承所述侧壁中的相应一个的支承面；以及支撑面，该支撑面通常从每个所述支承面横向延伸以支撑所述钻头刀片的所述后端，所述支承元件限定了一起形成所述接合面结构的各接合面，每个接合面横向向内地朝向并从所述支撑面轴向延伸，所述接合面以相对朝向的关系相互间隔开，所述凸起结构从所述钻头刀片的所述后端延伸以接合所述接合面。
4.如权利要求3所述的钻头组件，其中所述凸起结构的厚度通常与从所述侧壁之间测量的所述钻头刀片的厚度相同，所述凸起结构限定了两个横向向外朝向的边缘，所述向外朝向的边缘之间的距离略微小于所述接合面之间的间隔。
5.如权利要求3所述的钻头组件，所述凸起结构包括一对从所述下端延伸的横向相互间隔开的凸起，所述凸起分别接合在所述接合面上。
6.如权利要求1所述的钻头组件，所述接合面结构形成为所述孔的内表面的延伸部。
7.如权利要求1所述的钻头组件，所述接合面结构由所述孔的内表面形成。
8.如权利要求7所述的钻头组件，其中所述定位结构从所述后端延伸并且与各径向相对的一起构成了接合面结构的接合面相接合。
9.如权利要求7所述的钻头组件，其中所述定位结构包括一对相互间隔开的凸起。
10.如权利要求8所述的钻头组件，其中所述钻头刀片的厚度小于所述孔的前端的直径。
11.一种用于钻头的钻头刀片，包括具有一对前切削刃的前端，一对侧切削刃，与该前端相对的后端，该后端在从一个侧切削刃到另一个侧切削刃的延伸方向上延伸，以及一对平行侧壁，每个侧壁均连接前端和后端，该钻头刀片限定了在垂直于该延伸方向上穿过该前端和后端延伸的中心旋转轴线，该前切削刃在通常远离于该后端的方向上相对该旋转轴线倾斜，且从垂直于所述侧壁的方向上看，相对该旋转轴线倾斜，所述后端具有从该后端向后延伸的凸起结构，从而在所述钻头刀片粘结到钻头之前，将所述钻头刀片定位在粘结位置处，并且阻止所述钻头刀片在所述延伸方向上以及离开该粘结位置的移位运动。
12.如权利要求11所述的钻头刀片，其中所述凸起结构包括一对在所述延伸方向上互相间隔开的凸起。
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