CN102164698B - 岩石钻头 - Google Patents

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Abstract

岩石钻头，包括钻杆(1)，其配有夹紧端(2)和位于远离所述夹紧端的另一个端部的钻尖(3)，所述钻尖(3)包括至少三个，优选为正好三个，刀片(4，5，6)，在俯视图中呈翼状，所述刀片每个均包括位于其上侧的唇部(7，8，9)，所述唇部由导削面(7a，8a，9a)和后侧翼(7b，8b，9b)组成，所述唇部基本上互相汇合在以钻头轴(11)为中心的中央区域(10)内，其中，在中央区域(10)中，单个唇部(7)——长唇部——贯穿钻头轴(11)，且所述长唇部包括延伸超出钻头轴(11)的相应越出段(12)。

Description

岩石钻头
技术领域
本发明涉及特别用于锤子、冲击器和/或旋挖钻机里的岩石钻头，所述岩石钻头被权利要求1前叙部分和权利要求2前叙部分的特征所界定。
背景技术
这样的岩石钻头适于钻混凝土或钢筋混凝土，也适于其他砖石、岩石或类似物。当钻金属增强材料时需要对岩石钻头设定特别高的要求。在本申请中，岩石钻头的唇部/刀片的几何形状排除了“被控地”切屑——如金属钻头已知的那样——所述加强材料。
相反，必须尝试使用合适的钻头角速度且通过在作业的表面上施加尽可能高的压力，或者尝试通过这样的金属护套材料来钻孔。这样的方法是削片和塑性变形的混合。包括作用在岩石钻头上的高应力，特别还有岩石钻头的切割边缘，即唇部。
控制岩石钻头几何结构的重要准则是简单定心、钻孔推进的速度/进度、长的使用寿命，还有低磨损。
本发明始于涉及钻头的德国专利文献DE 20 2007 002 120 U1所公开的岩石钻头，该文献公开的钻头包括——在俯视图中——三个在其各自顶部配有唇部的翼状刀片。所述唇部由导削面和后侧翼组成。所述唇部在与钻头轴对齐的中央区域内互相对称衔接。
在已知的岩石钻头设计中，所述唇部在中央区域内轴向收回使得所述区域变窄。结果发现，当钻增强材料时，因为在接近中心/在中心处实际无钻速，所以定心钻尖对于钻孔进度无贡献。
特别考虑到金属增强材料，已知的钻头已经提供了良好的每单位时间内的钻进进度。
发明内容
本发明的目的是进一步设计并发展已知的岩石钻头，从而使可得到的每单位时间内的钻进进度得以进一步提升。
上述首先由权利要求1前序部分定义的岩石钻头的问题可以通过权利要求1特征部分的特征来得以解决。
本发明提供了重要的见解，引入基本上不对称的中央区域，唇部基本从外向里汇合到其中。
特别地，本发明提出了在所述中央区域内，单个唇部，下文中也称其为“长唇部”，贯穿钻头轴，且因而包括延伸超出钻头轴的相应越出段。
上述由权利要求2前序部分定义的岩石钻头的问题可以通过权利要求2的创造性特征来解决。
同样，本发明的概念，即使中央区域不对称，唇部基本从外向里汇合在该中央区域内，也是必须的。
相应地，权利要求2提出，在所述中央区域内，单个唇部，也称为“长唇部”，延伸经过钻头轴，且因而包括离开钻头轴一段距离延伸并超出钻头轴的越出段。
值得注意的是，术语“基本汇合”并不必然表示所述唇部一定要接触到彼此。这仅仅表示它们在中央区域内接近彼此。
短语“唇部在旁边延伸并经过钻头轴”表示，如在与钻头轴正交的投影平面上的投影可见，沿着唇部的轨迹，唇部的法向矢量接近钻头轴、然后与钻头轴相交、最后超出钻头轴并远离钻头轴。
不管是贯穿钻头轴或在旁边经过钻头轴的时候，越出段都是指在上述描述中位于超出钻头轴的那一段。
重要的是，在上述文字中仅定义使用了单个长唇部。由于长唇部的上述设计，可以实现中央区域的不对称。在一定意义上，长唇部因此被作为钻头的凿锋而使用，这样的凿锋被注意到在钻穿增强材料时特别地有用。
然而本发明提出的解决方案仍不能适用于增强材料。中央区域的不对称设计一般会伴随在钻坚硬岩石，特别是硬混凝土或类似物的时候被注意到特别有利的钻井行为。
在图3所示的优选实施例中，在中央区域中的所有其余唇部都不贯穿钻头轴。权利要求4，作为替代或补充的方式提供，在中心区域，所有其余唇部都不从旁边延伸并经过钻头轴。
在特定优选的实施例方式中，其余唇部既不贯穿钻头轴，也不从旁边延伸并经过钻头轴。
在权利要求10定义的优选实施例方式中，唇部在中央区域内的轴向高度基本向着钻头轴方向降低。术语“轴向高度”在本文中是指唇部上的特定点到钻杆的夹紧端之间的轴向距离。由于中央区域内唇部的所述轴向凹入，小的或零速度分量区域从被钻材料的直接操作区域被移除，这样的特征在钻加强材料时特别有利。
在权利要求20定义的优选实施例方式中，所述唇部在钻头轴的外缘区域配有轴向隆起，从而极大地改进钻头的引导。
权利要求26至32提出了特别优选实施方式，其中长唇部在钻头轴的区域内形成凿锋，所述凿锋的径向外端部从它们之间的凿锋中心轴向地向外突出。从侧视图看，权利要求29提出的优选实施例方式中的凿锋是凹的。
在实现如上文讨论的凿锋时，唇部在中央区域的不对称汇合度可以由一定程度的对称度来缓和，如果设计得当的话，所述对称度可以实现优化钻导。此外，由于在端部导致的力量汇聚，所述两个轴向突出的凿锋端部可导致特别好的钻进进度。
参看权利要求38至46所定义的每一个特定优化的实施方式，在相邻唇部的相对侧面之间的交界段中的一个包括侧部附件以容纳长唇部的越出段的一部分。从而，所述长唇部的越出段可以在较宽范围内被拉长。
在本发明的“最小化版本”中，只使用了一个侧部附件。这个特征可以节省材料，且由此产生的不对称可以抑制振动。
另外，另一个交界段，特别地，所有的交界段都可以配置相同的附件[权利要求39]。这样的设计有利于制造。
附图说明
本发明由下述的一个图示实施例方式来阐明，且本发明与附图相关。
图1是岩石钻头图示实施例的侧视图，
图2是图1所示岩石钻头的俯视图，
图3示意地示出了图2所示的岩石钻头刀片，
图4是图1所示岩石钻头的刀片的立体图，
图5是图1所示岩石钻头从图2所示V方向看时的刀片，
图6所示为本发明的岩石钻头刀片的另一个实施例的俯视图，
图7为图6所示刀片的立体图，
图8为图6所示刀片沿VIII-VIII剖切线的剖视图，
图9为图6所示刀片的进一步放大的俯视图，
图10所示为本发明的岩石钻头刀片的另一个实施例方式的俯视图及其沿A-A线的剖视图，
图11所示为本发明的岩石钻头刀片的另一个实施例方式的俯视图及其沿A-A线的剖视图，
图12为本发明的岩石钻头刀片的另一个实施例方式的俯视图，
图13为本发明的岩石钻头刀片的另一个实施例方式的立体图，
图14为图13所示刀片的俯视图，
图15为图13所示刀片的仰视图，和
图16为本发明的岩石钻头的图示实施例的另一个俯视图。
具体实施方式
附图中所示的本发明的岩石钻头包括钻杆1，其配有夹紧端2和位于远离夹紧端的另一端的钻尖3。图2所示在优选的实施例中，所述钻尖3包括正好三个刀片4，5，6，在俯视图上看来呈翼状，并且在它们的上方，每一片刀片装有唇部7，8，9。所述每个唇部7，8，9由导削面7a，8a，9a和后侧翼7b，8b，9b组成。唇部7，8，9基本汇合在以钻头轴11为中心的中央区域10内。也就是说，唇部7，8，9在钻头轴11的附近区域内接近彼此。
原则上，也可以使用多于三个的配有各自唇部的刀片。本发明以下的阐述是使用三刀片设计，这是优选的，而不是限制性的。
本发明的一个重要特征要求：在所述中央区域内，单独的唇部7，以下也称为“长唇部”，要贯穿钻头轴11，并相应地要包括超出所述钻头轴的越出段12。
在这个优选实施例的情况下，所有其余唇部8，9既不贯穿钻头轴11，也不从钻头轴旁边延伸并经过钻头轴。这一情况在图3中被清楚地显示。从该附图中可以看到，本发明的解决方法是形成岩石钻头的不对称中央区域10。相关优势已经在上文中讨论过。
上述不对称最好的实现方法是避免使用直接互相对置的唇部结构。所谓的“互相对置的唇部”是指唇部的主要方向偏置180°的唇部。
在本发明的省略替代方式中，长唇部7不贯穿钻头轴11而是在钻头轴旁边延伸并经过钻头轴。由此产生的效应，即中央区域10相对于钻头轴11是不对称的，也可以用类似的方式来实现。在本发明中，两种可替代方案的本身都被要求保护。至于上面提到的长唇部7，有利地，其应在离钻头轴小于钻头轴直径13的5％的距离处经过钻头轴，优选小于3％，更优选小于1％。
岩石钻头的中央区域10传统地是具有对中部件或类似部件的区域。因此优选地，本发明的构造从俯视图看，中央区域10位于以钻头轴11为中心的圆圈中，所述圆圈的直径小于钻头直径13的30％，优选小于20％，和更优选小于10％。
长唇部7的越出段12优选地被设计为正好位于中央区域10中。优选地所述长唇部7的越出段12为大于钻头直径13的3％，优选地大于5％。进一步优选的是长唇部7的越出段12的长度小于钻头直径13的20％，尤其小于钻头直径13的10％。再次优选的，所述长唇部7的越出段12穿入相邻唇部9的侧翼9b中。
在该例子中，优选地，唇部7，8在中央区域10内的轴向高度大体上在向着钻头轴11的方向降低。从外部向钻头轴11方向向内看唇部7，8，9，值得注意的是在中央区域10内的一块区域，唇部7，8，9向轴的方向收进(set back)。这个特征在附图4和5中清晰地显示。
在这个例子中，优选如下，每个唇部7，8，9包括折扭部14，15，16，唇部7，8，9的轴向高度从所述折扭部开始向着钻头轴11方向成比例地降低。相称地，唇部7，8，9配有相应的斜面17，18，19。
本发明的岩石钻头的显著特点是，在中央区域10内，由于前述的轴向高度的降低，长唇部7浅于其他唇部8，9的相应段。下文将结合三维的实施例来阐述其导致的效果。
要使岩石钻头获得特别有效钻导可以通过将所有唇部7，8，9在折扭部14，15，16的轴向高度保持为基本相同。
钻导还可以通过，如俯视图所示，在以钻头轴11为中心的圆周上为所有唇部7，8，9配置折扭部14，15，16来进一步加强。这个特征如图3所示。
优选地，所有折扭部14，15，16排列在中央区域10内。然而，折扭部14，15，16的一部分也可以被配置于中央区域10之外。
图4和5表示了唇部7，8，9的轴向高度朝向折扭部14，15，16基本是上从外向内升高的。这表示唇部7，8，9的折扭部14，15，16是所述唇部轴向高度的几何最高点。这个特征对于钻进进度特别有利。
与唇部7，8，9的结构类似，上述折扭部14，15，16也是基于相应侧翼7b，8b，9b和导削面7a，8a，9a的特定设计。相应地，特别地垂直于特定唇部7，8，9延伸的侧翼边缘20，21，22从相关侧翼7b，8b，9b开始，侧翼7b，8b，9b同时从该处开始向钻头轴11轴向降低。相应的特征也应用于导削面7a，8a，9a。
在图示的优选实施例中，钻头13正好配有三个从俯视图看呈翼状的刀片4，5，6。在这种情况下，刀片4，5，6的相邻两个之间的主方向偏移大约120°。原则上，其他的角度间隔也可以选择，特定是不对称的角度。不对称的角度排列可以提供在振动控制与个人舒适性方面的优势。
对于上述三刀片设计，从与钻头轴11垂直的投影平面上的投影可见，有利地，与长唇部7相关的侧翼7b的侧翼边缘20与其余唇部8，9的侧翼边缘21，22所呈的角度为120°和240°。这个特征保证了所述岩石钻头的基本结构遵循了给定的几何基本对称。
如上所述的，长唇部7在中央区域10中相对平坦的表面导致了一个非常特别的效果，可以从图4中推知，其中，唇部8的侧翼8b与另一个唇部9的侧翼9b一起形成长唇部7通过的凹谷23。
本发明的岩石钻头在其钻导控制方面，提供了另一个显著的特征。在这种情况下，唇部7，8，9每一个都在其外缘区域配有轴向隆起24，25，26。术语“轴向隆起”是指这个区域相对于唇部7，8，9的其他地方轴向地上升。
在这个方面，尤其有利的是刀片4，5，6的边缘部分径向突出于钻杆1之上。在特别有优势的方式中，隆起24，25，26被设置为在隆起的部分之内。相应地，隆起24，25，26被选择为延伸经过不超过特定唇部长度的10％。
然而，可以再次想象的是，当从俯视图看来，隆起24，25，26被整体地配置在钻杆1的外直径范围内。在本发明的另一个有优势的实施例中，隆起24，25，26从在钻杆1的外直径内的部分延伸到凸出部分。
图4还显示了隆起24，25，26延伸超出特定侧翼7b，8b，9b的全部宽度。这个特征有利地影响上述钻导控制。
原则上，从俯视图看，刀片4，5，6的唇部7，8，9基本呈直线延伸。然而，在这样的情况下，再次从俯视图看到，刀片4，5，6的唇部7，8，9从里向外呈弓形延伸。另外，唇部7，8，9在中央区域10中的曲率与唇部7，8，9在其他地方的曲率一致。
在本发明的优选实施例方式中，刀片4，5，6的唇部7，8，9从内向外呈弓形延伸，其弯曲方向与岩石钻头旋转方向相反。在如图2所示实施例中，岩石钻头的旋转方向是逆时针方向而唇部7，8，9的上述弯曲方向是顺时针的。
本发明解决方法的另一个重要方面是唇部7，8，9的每个侧翼7b，8b，9b包括至少一个下凹的凹口——侧翼槽，其与[切削-流]面7a，8a，9a一起形成唇部7，8，9的基本下凹的凹入——唇部槽——，优选地不同唇部7，8，9的唇部槽30，31，32互相径向地偏移。相应地，唇部槽30，31，32被设置为几乎互补。这样的不对称在不均匀材料的击锤模式操作时提供了优势，待处理的特定工件区被互补的唇部7，8，9所处理。上述设计——含有弓形/弯曲的唇部7，8，9和唇部7，8，9中的凹口——是专利文件DE 20 2007 002 120 U的内容，其内容相称地被并入本申请中。
值得注意的是，排出槽33被特别地设计在钻尖3附近区域内。也就是，在钻尖3附近区域内，排出槽33轴向延伸在非螺旋的一段中。排出槽33所在的这个段向上延伸直到钻杆1的基本锥形的端面34。在一未示视图中本发明包括进一步改进的ID切屑排出，也就是从排出槽33到钻杆的端面34的过渡段配有额外的斜面或类似物。
图6到图9示出本发明岩石钻头刀片的第二个优选实施例方式，其设计与图1和2所示基本一致。上述前文讨论已经提供了一些合适的参考。
这个第二个实施例包括显著的特征：长唇部7作为钻头轴11附近区域内的凿锋35，所述凿锋包括两个径向外端部36，37。其中一个端部，37，与长唇部7的越出段12相关。结合考虑图6和图8，它们表示了凿锋35的两个端部36，37轴向突出于位于两者中间的凿锋35的中心。这样设计实现的优点一方面在于钻导控制，另一方面在于如前文已经讨论过的钻进进度。
此外，观察到，通过将凿锋35的两端部36，37保持在同样的轴向高度可以进一步有利地影响钻导控制。另一方面，凿锋35的两端部36，37也可以位于不同的轴向高度，因为这样的设计可以有利地抑制振动。
图8清楚地示出了凿锋35的两端部36，37是折扭部。这个特征结合两端部36，37的轴向突出，和由于接触面小，可以实现上述讨论的力量集中，有利于钻进进度。
图6和9示出凿锋35贯穿钻头轴11。可选地，或额外地，凿锋35的中心38可以正好位于钻头轴11。后一种情形如图8所示。
为实现前述的对称度，优选地，从俯视图看，凿锋35的两端部36，37应位于以钻头轴11为中心的圆圈39上。在这样的方式中，凿锋35基本以钻头轴11为中心。
图8示出在这样的情况下，优选地，凿锋35，如侧视图所示，可以是下凹的。在这样的设计中，凿锋35优选地沿连续的、弯曲的路径延伸。然而，凿锋35还可以在两端部36，37之间配有一个或多个折扭部。
参看图6到图9所示的实施例方式，其余唇部8，9——除长唇部7之外，如图1到5所示实施例的设计一样——每一个都包括一个折扭部15，16，从该折扭部开始这些刀片8，9的轴向高度向着钻头轴11方向降低。然而，在后一个实施例方式中，与长唇部7相关的折扭部被凿锋35的端部37所替代。
其余两个唇部8，9在折扭部15，16处的轴向高度基本一样。而且，如俯视图所示，其余两个唇部8，9的折扭部15，16位于以钻头轴11为中心的圆圈40上。然而，优选地，其余两个唇部8，9在折扭部15，16的各轴向高度总是小于在凿锋35的端部36，37处的轴向高度。这个特征可靠地为凿锋35的端部36，37的力量集中提供进一步的改进。
进一步如图所示优选实施例方式，与折扭部15，16相关的圆圈40和与端部36，37相关的圆圈39不同。在这种情况下，与端部36，37相关的圆圈39小于与折扭部15，16相关的圆圈40。
原则上，从俯视图上看来凿锋35是直的，这是有利的。另一方面，在图9中所示俯视图中凿锋35呈S形状。实验表明，这样S形的凿锋可在操作时产生很小的振动。当凿锋35的弯曲点41交到钻头轴11时可以得到最好的效果。
图10到16示出了岩石钻头的另一个优选实施方式，其中基本设计与图1至9所示实施例一致，然而在这个例子中，中央区域10比上文所述要宽。因而上述所有的讨论也同样适用于图10到16所示实施例。
图10到16所示实施例允许长唇部7的越出段12较长。从俯视图看来，相邻刀片4，5，6的相对的侧面通过交界段42，43，44彼此合并。优选地，所述交界段的一部分基本呈现如俯视图所示的形状。
对于图10到16所示实施例，有内圆圈45，这是一个特别重要的特征，所述内圆圈以钻头轴11为中心，且全部位于钻尖3内；从俯视图看，交界段42，43，44中的至少一个紧靠它。
在特别优选的设计中，实施方式中所讨论的的凿锋35被扩展至其端部36，37位于内圆圈45上甚至在其外部。在上文中，对于扩展拓宽的凿锋35需要额外的支撑措施，这将在下文中阐述。
原则上长唇部7的越出段12可以在内圆圈45终止。然而，如图10到16所示的特别的优选设计中，长唇部的越出段12延伸超出内圆圈45。
实践中，上述长唇部7的越出段12的延长可以通过在其中一个交界段43上配置横向突出46实现，该突出46用于支撑，和/或容纳，越出段12的一部分，尤其是长唇部7的终端部分。所述横向突出46因此是特定交界段43的径向拓宽，用作长唇部7的越出段12的基体。相应地，长唇部7的越出段12的一部分被配置在横向突出46上。一方面，这个特征能最好地支撑长唇部7，另一方面，这个特征增加了长唇部7后段设计的自由度。
此处所示的单个侧部附件46，从俯视图看优选地只有一个，位于内圆圈45外并保证了在中央区域10内的给定不对称度。
另外，使用如图10到16所示优选实施方式中的单个侧部附件46也是合适的，因为在该实施例中仅用了单个越出段12。另一方面，也是上述已经提到的，在制造时，至少一个其他交界段或优选为全部交界段42，43，44分别配备有与附件46相同的附件，这也是有利的。
在图10到12和图16所示俯视图中，侧部附件被示出作为一个单独部件。这些图仅为清楚目的而被这样显示。实际上，此处所示的附件46是与刀片4，5，6一体形成的。
在如图10示出的优选实施例中，侧部附件46穿过相关交界段43的全部轴向长度，这样对于刀片4，5，6与钻杆1相连的效果将在下文阐述。然而，侧部附件46还可以穿过相关交界段43的轴向上面部分并以这样的方式构成轴向悬挑(overhang)。这样的几何形状示于图11的顶部，如下所要进一步阐述的，也有利于将刀片4，5，6与钻杆1相连。
至于图10和11所示的实施例方式，从俯视图看的侧部附件46列于长唇部7的越出段12上与之对齐。换句话说，最有可能的，侧部附件46形成为围绕长唇部7的越出段12。这样的特征可以在例如图10，11和13到16的图示实施例中实现，在俯视图中，侧部附件46基本上是凸的。
上述侧部附件46与长唇部7的越出段12的对齐对保证所述越出段12的支撑是有利的，但不是强制的。原则上，在俯视图看，侧部附件46和越出段12可以是几何分开的。
从俯视图看，图10和11所示实施方式示出了显著的特征：侧部附件46基本关于仅在图10所示的径向直线11a镜像对称。
在这个例子中，从俯视图看，侧部附件46是曲线形的以实现一直希望达到的应力集中的降低。
在如图12所示的优选实施例中，另一方面，从俯视图看，侧部附件46包括互相汇聚形成高峰的两部分46a，46b。值得注意的是图12为钻头的俯视图且所示阴影部分不是断面。
长唇部7的越出段12的最终部分位于高峰47处。这样的设计是基于要将整个附件围绕长唇部7的越出段12。原则上，侧部附件46可以采用一种想法越出段12可以采用另一种想法。
侧部附件46的高峰47可以这样实现，在俯视图中，两个部分46a，46b是拱形的，甚至呈圆弧形，半径RM和Ri2及相关的两拱形部分46a，46b的中心在每种情况中都是不一样的。值得注意的是如图12所示的高峰47实际上是轴向边缘。
优选地在所有图示实施例方式中，刀片4，5，6一起构成优选的一体操作的部件，被以适形方式插入相应的基本呈槽状的钻杆1的连接槽中。这样的可操作部件一般是硬金属插入件。
在如图10和12到16所示的实施方式中，侧部附件每个都超过相关交界段43的整个轴向长度。这结合图13到15可以清楚地看到。这些图还示出，使用附件46必然需要扩大相关连接槽。
上述连接槽的扩大在某些情况下因会导致钻杆1臂厚度的降低而产生问题。在这样的情况下，图11中的上部设计是非常有利的。侧部附件46的轴向尺寸需要非常小心地选择，从而在其插入状态下，它不会整个都碰到连接槽，而是单独地位于钻杆1的端面34之上。至于钻杆1的端面34，侧部附件46形成上述的悬挑(overhang)。因而，扩大连接槽并因此降低钻杆1的壁厚度可以相应地减少。
图12也示出钻杆1壁剩余厚度的优化设计，其中侧部附件46超过相关交界段43的整个轴向长度。在这个实施例方式中，用于排出尘/屑(下左到上右的阴影)的排出槽33被用在钻尖3的区域内，且延伸至钻杆1的端面34(上左到右下的阴影)处。上述排出槽33早在图1到5所示的相关实施方式时被讨论。
观察到图12所示优选实施例的设计，钻杆1上的排出槽33和连接槽都会降低钻杆1的有关壁厚度。相应地，图12所示实施例提供了，如俯视图所示，排出槽33的侧面形状基本对应于侧部附件46(纵横交错的阴影)的侧面，从而钻杆1在侧部附件46和排出槽33之间的剩余厚度基本沿所述槽不变。相应地，如俯视图所示，图12的排出槽33示出了高峰48，其在侧视图上表现为轴向边缘。
如图16所示实施例，示出特别有效地支撑长唇部7的越出段12的方式。在这种情况下，如俯视图所示，侧部附件46突出如手指，其纵向延伸基本与配有长唇部7的刀片4的纵向延伸相反。使用这样手指状的附件46允许在额外材料上花费较低成本即可以使长唇部7的越出段12具有较显著的延伸。这种材料上的节省，当插入部件用硬金属制成时是特别重要的。
优选地手指状附件46沿曲线延伸。这样的曲线可以是后接长唇部7的曲线。在图16所示实施例中，所述曲线为凿锋35的S形弯曲的末端。然而，所述手指状附件也可以沿着后接容纳长唇部7的刀片4的曲线延伸。其他实施方式是可行的。
特别地，考虑到侧部附件46的设计，如已经解释的，可以将长唇部7的越出段12延伸至更远的区域内。在这样的情况下，优选地，所述长唇部7的越出段12的长度大于刀片4，5，6的宽度的一半。在这里术语，刀片4，5，6的“宽度”是指在垂直于特定刀片4，5，6的方向测量出来的宽度。假如刀片4，5，6的宽度沿其长度而变化，那么就定义为特定刀片4，5，6的径向外部的平均宽度。特别地，假如刀片4，5，6的外围尺寸每一个都不一样的话，这里的宽度可以由没有容纳长唇部7的两个刀片5，6中的一个确定。
最后，值得注意的是，中央区域10的整体形状，从侧视图上看，大体上可以是凹的、凸的或者甚至是汇合到一个尖端(tip)上。这些变形要根据每一个应用来进行选择。在一个特别优选的实施方式中，中央区域10的凹入在别处从岩石钻头凸出。在这个情况下，可以实现集中的效果。

Claims (70)

1.一种岩石钻头，包括钻杆(1)，其配有夹紧端(2)和位于远离夹紧端的另一端的钻尖(3)，所述钻尖(3)包括至少三个刀片(4，5，6)，从沿着钻头轴(11)在面向钻头的方向上看呈翼状，所述刀片每个均包括位于其上侧的唇部(7，8，9)，所述唇部由导削面(7a，8a，9a)和后侧翼(7b，8b，9b)组成，所述唇部基本上互相汇合在以钻头轴(11)为中心的中央区域(10)内，其特征在于，在中央区域(10)中，单个唇部(7)是贯穿钻头轴(11)的长唇部，且所述长唇部包括延伸超出钻头轴(11)的相应越出段(12)，在钻头轴(11)的邻近区域内，长唇部(7)形成凿锋(35)，所述凿锋包括两个径向外端部(36，37)，其轴向地从位于其间的凿锋的中心(38)突出。
2.根据权利要求1所述的岩石钻头，其特征在于，所述岩石钻尖(3)包括三个刀片(4，5，6)。
3.一种岩石钻头，包括钻杆(1)，其配有夹紧端(2)和位于远离所述夹紧端的另一端的钻尖(3)，所述钻尖(3)包括至少三个刀片(4，5，6)，从沿着钻头轴(11)在面向钻头的方向上看呈翼状，所述刀片每个均包括位于其上侧的唇部(7，8，9)，所述唇部由导削面(7a，8a，9a)和后侧翼(7b，8b，9b)组成，所述唇部基本上互相汇合在以钻头轴(11)为中心的中央区域(10)内，其特征在于，在中央区域(10)中，单个唇部(7)是离开钻头轴一段距离进行延伸并经过钻头轴(11)的长唇部，且所述长唇部包括超出钻头轴(11)的相应越出段(12)，在钻头轴(11)的邻近区域内，长唇部(7)形成凿锋(35)，所述凿锋包括两个径向外端部(36，37)，其轴向地从位于其间的凿锋的中心(38)突出。
4.根据权利要求3所述的岩石钻头，其特征在于，所述岩石钻尖(3)包括三个刀片(4，5，6)。
5.根据权利要求1或3所述的岩石钻头，其特征在于，在中央区域(10)中，其余唇部(8，9)都不贯穿所述钻头轴(11)。
6.根据权利要求1或3所述的岩石钻头，其特征在于，在中央区域(10)中，其余唇部(8，9)都没有离开钻头轴(11)一段距离延伸并经过钻头轴。
7.根据权利要求1或3所述的岩石钻头，其特征在于，在中央区域(10)中，其余(唇部(8，9)既不贯穿所述钻头轴(11)也没有离开钻头轴(11)一段距离延伸经过并超越钻头轴。
8.根据权利要求1或3所述的岩石钻头，其特征在于，从沿着钻头轴(11)在面向钻头的方向上看，中央区域(10)被包含在以钻头轴(11)为中心的第一圆圈内，所述第一圆圈的直径小于钻头直径(13)的30％。
9.根据权利要求8所述的岩石钻头，其特征在于，所述第一圆圈的直径小于钻头直径(13)的20％。
10.根据权利要求9所述的岩石钻头，其特征在于，所述第一圆圈的直径小于钻头直径(13)的10％。
11.根据权利要求1或3所述的岩石钻头，其特征在于，所述长唇部(7)的越出段(12)的长度大于钻头直径(13)的3％。
12.根据权利要求11所述的岩石钻头，其特征在于，所述长唇部(7)的越出段(12)的长度大于钻头直径(13)的5％。
13.根据权利要求1或3所述的岩石钻头，其特征在于，所述长唇部(7)的越出段(12)的长度小于钻头直径(13)的20％。
14.根据权利要求13所述的岩石钻头，其特征在于，所述长唇部(7)的越出段(12)的长度小于钻头直径(13)的10％。
15.根据权利要求1或3所述的岩石钻头，其特征在于，所述长唇部(7)的越出段(12)穿入相邻唇部(9)的侧翼(9b)中。
16.根据权利要求1或3所述的岩石钻头，其特征在于，在中央区域(10)中，唇部(7，8，9)的轴向高度基本向着钻头轴(11)方向降低。
17.根据权利要求16所述的岩石钻头，其特征在于，唇部(7，8，9)每一个都包含折扭部(14，15，16)，唇部(7，8，9)的轴向高度从所述折扭部开始向着钻头轴(11)方向降低。
18.根据权利要求17所述的岩石钻头，其特征在于，在中央区域(10)中，沿着所述长唇部(7)的轴向高度的降低要浅于沿着其余唇部(8，9)。
19.根据权利要求17所述的岩石钻头，其特征在于，所有唇部(7，8，9)在折扭部(14，15，16)处的轴向高度基本一致。
20.根据权利要求17所述的岩石钻头，其特征在于，从沿着钻头轴(11)面向钻头的方向上看，所有唇部(7，8，9)的折扭部(14，15，16)位于以钻头轴(11)为中心的第二圆圈上。
21.根据权利要求17所述的岩石钻头，其特征在于，所有唇部(7，8，9)的轴向高度都在向着折扭部(14，15，16)的向内的方向大幅增加。
22.根据权利要求17所述的岩石钻头，其特征在于，位于相关侧翼(7b，8b，9b)内且垂直于相应的唇部(7，8，9)延伸的侧翼边缘(20，21，22)始于折扭部(14，15，16)，所述侧翼从所述边缘开始向着钻头轴(11)轴向地降低。
23.根据权利要求22所述的岩石钻头，其特征在于，钻尖(3)包括从沿着钻头轴(11)面向钻头的方向上看，正好三个具有相关唇部(7，8，9)的翼状刀片(4，5，6)。
24.根据权利要求23所述的岩石钻头，其特征在于，从与钻头轴(11)垂直的平面上的投影看出，面向长唇部(7)的侧翼(7b)的侧翼边缘(20)与其余唇部(8，9)的侧翼边缘(21，22)形成大约120°和大约240°的角度。
25.根据权利要求23所述的岩石钻头，其特征在于，除长唇部(7)之外的其余唇部中的一个唇部(8)的侧翼(8b)和除长唇部(7)之外的其余唇部中的另一个唇部(9)的侧翼(9b)在中央区域(10)内形成槽状的凹谷(23)，长唇部(7)穿过所述凹谷(23)。
26.根据权利要求1或3所述的岩石钻头，其特征在于，唇部(7，8，9)每一个都包括位于外缘区域内的轴向隆起(24，25，26)，且所述隆起延伸经过小于相关唇部的长度的20％。
27.根据权利要求26所述的岩石钻头，其特征在于，所述隆起延伸经过小于相关唇部的长度的10％。
28.根据权利要求26所述岩石钻头，其特征在于所述隆起(24，25，26)穿过相应侧翼(7b，8b，9b)的全部宽度。
29.根据权利要求1或3所述的岩石钻头，其特征在于，从沿着钻头轴(11)面向钻头的方向上看，唇部(7，8，9)基本呈直线延伸。
30.根据权利要求1或3所述的岩石钻头，其特征在于，从沿着钻头轴(11)面向钻头的方向上看，刀片(4，5，6)的唇部(7，8，9)从内向外沿弓形延伸。
31.根据权利要求30所述的岩石钻头，其特征在于，在中央区域内唇部(7，8，9)的曲率基本与唇部(7，8，9)在其他地方的曲率相一致。
32.根据权利要求1或3所述的岩石钻头，其特征在于，从沿着钻头轴(11)面向钻头的方向上看，刀片(4，5，6)的唇部(7，8，9)从内向外沿弓形延伸，所述弓形具有与岩石钻头转向相反的弯曲方向。
33.根据权利要求1或3所述的岩石钻头，其特征在于，唇部(7，8，9)的每个侧翼(7b，8b，9b)均配有至少一个基本凹入的凹口(27，28，29)，所述凹口(27，28，29)构成侧翼槽，所述侧翼槽与导削面(7a，8a，9a)一起形成唇部的基本凹入的凹入(30，31，32)，所述唇部的凹入(30，31，32)构成唇部槽。
34.根据权利要求33所述的岩石钻头，其特征在于，唇部(7，8，9)的所述唇部槽(30，31，32)彼此径向偏移。
35.根据权利要求1或3所述的岩石钻头，其特征在于，凿锋(35)的两个端部(36，37)的轴向高度基本相同。
36.根据权利要求1或3所述的岩石钻头，其特征在于，所述凿锋(35)穿过钻头轴(11)和/或所述凿锋(35)的中心(38)位于钻头轴(11)上。
37.根据权利要求1或3所述的岩石钻头，其特征在于，从沿着钻头轴(11)面向钻头的方向上看，凿锋(35)的两个端部(36，37)位于以钻头轴(11)为中心的第三圆圈(39)上。
38.根据权利要求1或3所述的岩石钻头，其特征在于，从钻头的侧向看，所述凿锋(35)是凹的。
39.根据权利要求1或3所述的岩石钻头，其特征在于，除长唇部(7)之外的其余唇部(8，9)，每一个都配有折扭部(15，16)，唇部(8，9)的轴向高度从所述折扭部(15，16)开始向钻头轴(11)方向降低，和/或，从沿着钻头轴(11)面向钻头的方向上看，其余唇部(8，9)的折扭部(15，16)位于以钻头轴(11)为中心的第四圆圈(40)上。
40.根据权利要求39所述的岩石钻头，其特征在于，其余唇部(8，9)在所述折扭部(15，16)处的轴向高度基本相同。
41.根据权利要求39所述的岩石钻头，其特征在于，其余唇部(8，9)在折扭部(15，16)处的轴向高度小于在凿锋(35)的端部(36，37)处的轴向高度。
42.根据权利要求1或3所述的岩石钻头，其特征在于，从沿着钻头轴(11)面向钻头的方向上看，凿锋(35)呈直线延伸，或者，从沿着钻头轴(11)面向钻头的方向上看，凿锋(35)为S形。
43.根据权利要求42所述的岩石钻头，其特征在于，凿锋(35)的弯曲点(41)位于所述钻头轴(11)上。
44.根据权利要求1或3所述的岩石钻头，其特征在于，相邻刀片(4，5，6)的相对的侧面通过交界段(42，43，44)彼此合并。
45.根据权利要求44所述的岩石钻头，其特征在于，从沿着钻头轴(11)面向钻头的方向上看，交界段(42，43，44)的至少一部分形状相同。
46.根据权利要求44所述的岩石钻头，其特征在于，从沿着钻头轴(11)面向钻头的方向上看，交界段(42，43，44)的至少一个紧靠全部位于钻尖(3)内且以钻头轴(11)为中心的内圆圈(45)。
47.根据权利要求46所述的岩石钻头，其特征在于，凿锋(35)的端部(36，37)位于内圆圈(45)上或者其外部。
48.根据权利要求46所述的岩石钻头，其特征在于，长唇部(7)的越出段(12)终止在内圆圈(45)。
49.根据权利要求46所述的岩石钻头，其特征在于，长唇部(7)的越出段(12)穿出内圆圈(45)。
50.根据权利要求44所述的岩石钻头，其特征在于，交界段(42，43，44)的其中一个配备有侧部附件(46)来支撑和/或容纳长唇部(7)的越出段(12)的一部分。
51.根据权利要求50所述的岩石钻头，其特征在于，从沿着钻头轴(11)面向钻头的方向上看，侧部附件(46)位于内圆圈(45)之外。
52.根据权利要求50所述的岩石钻头，其特征在于，至少一个其他交界段(42，43，44)配备有一个相同的附件。
53.根据权利要求52所述的岩石钻头，其特征在于，所有交界段(42，43，44)分别配备有相同的附件。
54.根据权利要求50所述的岩石钻头，其特征在于，侧部附件(46)穿过相关交界段(42，43，44)的全部轴向长度，或者，侧部附件(46)仅仅穿过相关交界段(42，43，44)的轴向上面部分至形成悬挑的程度。
55.根据权利要求50所述的岩石钻头，其特征在于，从沿着钻头轴(11)面向钻头的方向上看，侧部附件(46)与长唇部(7)的越出段(12)对齐。
56.根据权利要求50所述的岩石钻头，其特征在于，从沿着钻头轴(11)面向钻头的方向上看，侧部附件(46)基本为凸出。
57.根据权利要求56所述的岩石钻头，其特征在于，从沿着钻头轴(11)面向钻头的方向上看，所述侧部附件(46)为曲线。
58.根据权利要求50所述的岩石钻头，其特征在于，从沿着钻头轴(11)面向钻头的方向上看，侧部附件(46)包括两个部分(46a，46b)，从沿着钻头轴(11)面向钻头的方向上看，其汇聚形成高峰。
59.根据权利要求58所述的岩石钻头，其特征在于，两个部分(46a，46b)，从沿着钻头轴(11)面向钻头的方向上看，沿弓形延伸。
60.根据权利要求59所述的岩石钻头，其特征在于，两个部分(46a，46b)，从沿着钻头轴(11)面向钻头的方向上看，像圆的弧形那样延伸。
61.根据权利要求58所述的岩石钻头，其特征在于，两弓形部分(46a，46b)的半径和/或其中心互不相同。
62.根据权利要求1或3所述的岩石钻头，其特征在于，刀片(4，5，6)构成为以适形形式被插入相应的钻杆(1)的基本槽形的连接槽中的整体插入件。
63.根据权利要求54所述的岩石钻头，其特征在于，钻尖(3)的区域包括排出槽(33)，用于将尘/屑排出，其延伸直至钻杆(1)的端面(34)，从沿着钻头轴(11)面向钻头的方向上看，排出槽(33)的侧面形状基本与附件(46)的侧面形状以一种方式相匹配，这种方式是剩余钻杆壁的厚度在附件(46)与排出槽(33)之间沿所述槽(33)基本不变。
64.根据权利要求50所述的岩石钻头，其特征在于，从沿着钻头轴(11)面向钻头的方向上看，侧部附件(46)凸出如手指，手指状附件的纵向延伸基本与容纳长唇部(7)的刀片(4)的纵向延伸相反。
65.根据权利要求64所述的岩石钻头，其特征在于，手指状附件(46)沿曲线延伸。
66.根据权利要求1或3所述的岩石钻头，其特征在于，长唇部(7)的越出段(12)的长度大于刀片(4，5，6)的宽度的一半。
67.根据权利要求66所述的岩石钻头，其特征在于，长唇部(7)的越出段(12)的长度大于不容纳长唇部(7)的刀片(5，6)的至少一个的宽度的一半。
68.根据权利要求1或3所述的岩石钻头，其特征在于，从钻头的侧向看，所述中央区域(10)的整体形状为凹的或者是凸的。
69.根据权利要求68所述的岩石钻头，其特征在于，从钻头的侧向看，所述中央区域的整体形状是汇合到一个尖端的。
70.根据权利要求68所述的岩石钻头，其特征在于，所述中央区域(10)内的凹部相对于岩石钻头的其他地方轴向突出。
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