CN1061457A - 模件式钻头 - Google Patents

Abstract

一种模件式钻头，该钻头带有凹口用以承接支 腿，支腿下端止于转轴，转轴具有敞开式外形，通过衬 套，滚动轴承，止推轴承及一批密封件将锥体部可转 动地安装于转轴上，锥体支腿界面由润滑油来润滑， 油由主止推轴承泵送经支腿侧面的散热装置来再循 环。不对称布置的可调整的喷嘴将泥浆喷出。每个 锥体装有切削齿，它们顺锥的回转方向而倾斜，它们 覆盖在锥表面上的方式得以使所钻孔的全部底面受 到刮掘，一批陶瓷扣粒装在锥体的延伸面上。

Description

本发明涉及一种钻头，更具体地说涉及一种具有一组上面具有切削齿的锥形元件的钻头，该钻头用于油井及相类似的地方。

旋转式钻头，有时称为凿岩钻头，通常用于打油井及其它的地面钻井需要。此种钻头典型地采用成组的、在切削齿上具有硬金属刃的旋转式锥形元件。此种滚动式切削器或锥体在与钻头相配接的钻管重量作用下而旋转。它迫使钻头进入岩层或其它地质构造，而此种转动促使装成可转式的锥体绕其自身轴线而滚动，锥体表面的切削齿啃岩石或其它构造。

美国卡洛斯·佛纳德斯（Carlos  Fernandez）颁布于1983年7月19日题为“具有新的齿部及几何外形的凿岩钻头”的专利（No.4，393，948）即为旋转式钻头之一例。该专利描述一种钻头，其中装卡在一枢轴上的本体具有一组等距离安装在其键槽内的支腿。每一支腿在其与本体相对的一端具一带螺纹的支承销轴以安设锥状的切削滚子，在这些滚子的外表面具有很多切削齿。此锥体安设在支承销轴上是可转动的，它靠一个包含止推板，一副滚动轴承及一套球轴承的装置来实现。一个位于锥体基底的圆形密封，与该锥所安装的支腿相适配。

根据该专利在钻头的锥部其切削齿排列成环状，这些环以锥的中心线为轴而伸展，每个环沿中心线而轴向设置，并至少和另一环有所重叠并使这些相应环上的切削齿互相间隔设置。切削齿的刃边布置成与锥的中心轴线呈倾斜关系。在任一环中的那些刃的布置要与至少一组相邻近的其它切削齿的直线刃边呈倾斜关系。

近期发现钻头遭到一系列的失利。在普通钻头上装有锥体的支腿是和钻头的中心轴线呈典型的夹角从而形成由本体向外张的阵势。至于在此种钻头制造及组装时可能计及的困难方面，或从试图设计采用不同尺寸支腿的钻头的观点而言，此种装置可说并非不受制约的。更有甚者，此种普通钻头一般在本体的顶部装有一组排成阵列的泥浆喷嘴，它们并非特别有效。本体通常用螺栓固定在一带螺纹的枢轴上，该枢轴又将钻头适配在钻管上。当钻管旋转时，巨大的扭矩作用在带有支腿及锥体的本体上，而此扭矩的大部分继而作用在本体-枢轴的界面上。

普通钻头上喷流冲刷水或泥浆的喷嘴通常具有固定尺寸的孔口，从而决定了泥浆喷流量的大小。由于经常要给钻头提供不同孔口尺寸的喷嘴，故频繁需要存有不同孔口尺寸的喷嘴备用。此外，由于此种喷嘴通常用硬质金属做成，在使用中承受磨损，当磨损过大改变固定尺寸的孔口时要周期地予以更换。在空气式钻进时，通常去掉喷嘴使空气在压力下吹过安装喷嘴用的孔口。

在普通钻头上，正如在前面所述佛纳德斯的美国专利No  4393  948号上作为例子所描述的那样，每一锥体通常装在支腿上，装法是由在支腿内及在锥体底端对置着的滚道内所布置的球轴承装置支承在支腿上。岩屑，砂，及其它碎片偶然进入锥体及支腿间的区域刮伤或磨损轴承及轴承滚道。有时锥体变成与支腿相脱离，也往往丢失。

在普通钻头上，通常要采用预防措施以适应止推负载，从锥体推向带螺纹的支承枢轴或推向在支腿上安装着锥体的转轴的止推力形成此负载。各种止推轴承，推力板或类似的装置被采用，力图适应此推力负载。有一种普通技术包括采用了钮粒式止推轴承，此种钮点的尺寸很小，同时在所能承担的压力负载方面很有局限性。在普通钻头上用的其它止推轴承装置也有类似的缺点。

在某些普通钻头上装有储油脂储存器。遇到O形密封圈失效时，油脂储存器开启向轴承喷出额外的润滑脂在完全损坏发生以前维持钻头功能以一额外的工作时间。

在普通钻头上，通常锥体由昂贵的锻造工艺所制成。然后，齿的切削加工每次只有一个齿。硬质表面材料然后堆焊在切削齿上。包括焊接工艺过程在内的高温易使金属的芯部硬度降低。

在普通钻头上，钻孔的尺寸通常仅由锥体最外圈的那排切削齿所完成。此种切削齿展布在锥体基底上所形成的外环上。由于是该排切削齿产生尺寸规格而非其他配备用部分件来产生，它介易于迅速磨损，并有时使锥体磨耗及损坏。

在普通钻头上锥体-支腿结合面处的轴承有时用O形或类似形状的密封圈来密封。此种密封圈通常或与支腿或与锥体相结合以承受当锥体回转时它与别的物体间的滑动接触。结果在密封圈与密封圈相接触的滑动表面间产生可观的摩擦，同时它引起大量热的产生。由此使此种密封易于相当快地磨耗。

在很多普通钻头上，每一锥体的中心轴线是偏置的以期在所钻孔的底部产生一滑动刮削作用。切削齿的平行边刃的各排布置在离钻孔中心的不同距离处并且互相有所复盖。然而，仍留有切削齿各排间的间隙上未发生破碎作用处。结果，钻头的三锥体合在一起也许还有超过钻孔底部总面积的85%的地方未遭破碎。制造公差及在不同位置处各锥切削齿的不同齿数造成它们不同的扭矩以及派生而成的幌摆作用。更有甚者，仅外侧锥体的一边经常和孔的底部相接触。结果锥体幌摆以及所产生的孔不直而是更呈球状。这就使钻管摩擦井壁，消耗更多的驱动功率。当所钻的地质构造较软时，就不可能增加钻头负载，以免丧失方向性。

在普通钻头上所用的典型锥体除此而外的缺点包含切削齿从其侧面进入地层的倾向，易于使齿弯曲折裂。齿的切削刃直向前挖进的倾向更增加了钻孔的困难。同时，在锥体基底处的大而起裁尺寸作用的切削齿趋向于以并不很有效的方式向孔底边处的地层进入。

普通钻头通常使用润滑脂作为润滑剂。润滑脂优先应用于通常根本不同密封的钻头上，或者至多用于某些密封作用不可靠的地方。然而，油脂很难通过全部轴承均匀分布并且很难循环。

在应用衬套的轴承中，轴承一般装在轴承孔中或用压配合，或用滑配合。滑配合一般认为有利些，因为它允许衬套在孔中转动，结果降低摩擦及由此而产生的热。然而当使用衬套滑配合时，由于此种受热膨胀而使衬套有可能在孔中变涩通常无法查明衬套在孔中是否转动。

按照本发明的模件式钻头，该钻头为安装一组带有锥体的支腿而的本体上开有等距设置键槽，键槽背壁与钻头的中心轴线相平行。它使安装在此种键槽中的支腿得以一般地沿平行于钻头的中心轴线方向而伸展，从而便于支腿的制造及安装，也利于在本体上采用事先制就的不同长度支腿的可能性。

根据本发明的一个特征，泥浆喷嘴以孔的不对称布置方式装在本体的第一个端部。按此种方式，喷嘴之一紧靠中心而设，而其它喷嘴则设在离中心逐渐变大的距离处。位于离本体中心距离最远的那个喷嘴可以相对于中心轴线向外侧成一夹角以冲洗比本体直径稍大的范围。在本体的另一端有一中心吸入孔与本体的第一个端部上装设喷嘴用的孔通过在本体内的通流管道而相配对。喷嘴藉带螺纹的螺母圈装在本体上的各孔内而成，这些螺母圈用螺纹安装在邻近本体的第一个端部表面的那些孔口内。

按照本发明的另一个特征，作用在本体-枢轴交界面上的扭矩降低了，是藉助于设置在枢轴接近本体处一个带凸缘的端部，上面有顺着本体上的键槽而设有凹口用以承接装在本体键槽内的支架的端部。

根据本发明的喷嘴是可调的，所以可以把泥浆的喷射从最大流量降至根本断流。这是用一个一般为圆柱形的物体连同一圆盘设置在本体的第一端部而实现的。有一泥浆通道通过本体止于其第一端部内的一个槽道，该槽道偏置于本体的中心轴线以形成一特殊的型态。因此，只要将圆盘作相对于圆柱体的旋转，靠它内含的沟槽以互相靠近的方式使开口的尺寸能变化，从满开到完全关闭。圆盘与圆柱体间用橡胶密封。在圆盘相对于圆柱体旋转至所需位置后，把一环形螺母拧入喷嘴所在孔的带螺纹区段内紧固之以防止圆盘作相对柱体的旋转。圆柱体在孔内的旋转是用一从圆柱体对置着的第二端部开始伸入到孔的内端中去的榫销来防止的。

根据本发明的一个特征，喷嘴由陶瓷材料做成。此陶瓷材料抗磨，能使喷嘴在一很长的时期内工作。

根据本发明的另一个特征，在空气式钻孔时采用特殊的空气喷嘴。每空气喷嘴具有一上部的收缩段及下部的扩张段，它使进入的压缩空气加速至超音速流并还大大降低了空气温度。这就导至更有效的钻进，因为孔底的暂时冻结能改进地层切削作用。

按照本发明，位于锥体与支腿间滚动轴承滚子的二侧面被用来将锥体锁在支腿上。滚子部分地放置在锥体内表面的滚道里、部分地放在支腿端部处转轴外表面内的滚道里。在将锥体安装到支腿转轴上去的时候，有一个锁紧螺母固紧在转轴的外部以形成转轴内滚道的一端。靠着把滚子二对置端面及滚道与之相关的表面间的裕度或允许空间做得相对地较小，否则可能进入此种空间的砂子及其它物质就被限制到滚子的圆柱外表面去被压碎以防止轴承及滚道表面被刮伤磨损。转轴外表面上的滚道可做得比锥体内表面上的滚道稍微宽些以允许锥体相对于转轴作足够的轴向运动来适应放置在锥体顶部之内的弹簧及铍铜合金垫圈的振动吸收作用。

按照本发明采用了一个标准的滚子止推轴承其承载能力比普通钻头上的止推块的推力负荷超过20倍。此止推轴承被放在支腿及锥体之间有利的位置上以减少或消除在普通钻头上由于此两者间空气隙而发生的不希望有的泵压作用。滚动止推轴承的尺寸很大并位于主滚动轴承的外侧所以它也位于锥体外周边刚向内一些与其基底较近的地方。滚动止推轴承一般为环状外形并处在垂直于锥体回转轴的平面内。第二滚动止推轴承可以位于主止推轴承的内侧以协助适应施加在小直径钻头上的严重推力负荷，此小直径钻头典型地应用于深孔钻。

按照本发明，不用润滑脂而用润滑油来润滑轴承，以及在密封件正反二方向上的力是平衡的以促进在锥体一支腿交界面内润滑油到轴承的再循环。压力平衡是靠设置在沿支腿转轴中心轴线方向延伸着的孔内的压力补偿器来实现的。压力补偿器包含一个柔性波纹管总成，它膨胀和收缩根据需要来平衡压力。

根据本发明的一个特征，滚动止推轴承安装在锥体转轴的滚道内，锥体又位于转轴上用于承纳主滚动轴承转子的滚道的外侧。此种布置方式给转轴提供了一个敞开式的外形，它使第个支腿端部处的转轴成形磨削操作过程大为方便。支腿两对置侧面间贯通中心轴的一个孔使支腿磨削时易于装卡。用此种方式安装支腿的可能性能以及受加工成形的转轴敞开式外形使支腿的磨削得以采用大砂轮。这比在普通钻头上磨削支腿时一般必须采用的小砂轮来说是大大有利的。

按照本发明的另一个特征滚动止推轴承起到了轴承油离心泵的作用来泵送引入轴承内部的润滑油密封件。就在轴承的外面以防止润滑油由此逸出。相反，油循环到位于支腿的一个外表面附近处里面所形成的散热器，而散热器是暴露在钻头外围循环着的相对较冷的水及泥浆中。散热器有一曲折“之”字形的通道让润滑油通过受循环水及泥浆的冷却。这样冷却下来的润滑油在再循环到锥体-支腿转轴交界面以前通过一个磁性衬套。此磁性衬套将可能蓄存在润滑油中的任何金属颗粒截走。由于润滑油是以此种方式冷却的，在锥体-支腿转轴交界面处的密封件仍维持相对冷态。由于此种密封件通常是由橡胶或类似材料做成的，高温时很容易迅速损坏。轴承内密封的综合寿命按本发明是大大延长了。

按照本发明是采用在锥体上钻孔的过程来制造锥体的。将极硬的金属棒切割成料坯再进行切削加工形成切削齿。如此形成的切削齿装入锥体的孔中。在锥体中钻孔时，在每个孔的底部形成一小池坑。在将切削齿插入孔中以前，将少量铜或镍焊剂或其他粘结材料放入此小池坑中。在将切削齿装入孔中后，把锥体结构置于炉中加热至足以熔化粘结材料的温度。由于毛细作用在孔底粘结材料中的镍、铜或其他钎焊金属将切削齿及孔的表面浸润，冷却时就把切削齿钎焊在孔内了。此种将切削齿做在锥体上的过程避免了按普通过程使用焊接方法造成的高温。

按照本发明钻头的每个锥体具有一个上面装有一排陶瓷扣粒的延伸表面。此延伸表面位于从锥体外侧主锥面作为正侧算起在锥的外环缘反侧附近处。陶瓷扣粒装在锥体延伸面中的孔内，并使其倾斜的表面从锥体的延伸表面上耸起仅一小距离。在锥体外环缘上的那排切削齿完成基本的尺寸裁定功能，但位于此种切削齿稍内侧的陶瓷扣粒当切削齿磨损后起到辅助的裁定尺寸功能。陶瓷扣粒上倾斜的外表面以及它们在锥体延伸面孔中的安装方式使陶瓷扣粒承受压缩力。由于陶瓷材料承受压缩力时的高抗磨性此种扣粒耐磨耗情况极佳。

根据本发明的一个特征每个带延伸表面的锥部保护着支腿不受磨损及破坏。在常规钻头上，松落的岩片易于摩擦支腿，有时磨掉了支腿的薄的边缘让杂物掉入轴承表面。于是按一般经验在此种常规钻头上将一层硬质面料焊在支腿的边缘上。根据本发明锥体的延伸面使支腿表面与孔壁间的距离增加可使支腿减少磨损及毁坏。锥体延伸面是由陶瓷扣粒为防护的。

按照本发明的又一特征是锥体被延伸面造成凸起部分端部装有一环形螺母，它的外侧面由孔壁倾成斜角并由耐磨材料做成。在此环形螺母的内侧装有一由橡胶做成的密封垫圈，该橡胶包含有使密封垫圈相对于邻接表面更易转动的固体润滑颗粒。密封垫圈上有同心的筋以及非水溶性油脂涂在筋条之间形成密封级的迷宫。万一遇到由于密封垫圈或装在锥体一支腿交界面的其他密封件泄漏或损坏而引起轴承失效，环形螺母能防止锥体从支腿上分离以致丢失。为进一步提供密封作用，在密封垫圈相接近的内侧装有一个可回转的预防密封件。

按照本发明，锥体-支腿转轴交界面所装的密封件能同时相对于支腿及锥体而自由滑动。这样，如果锥体相对于支腿以给定的速度回转，每个密封件相对于支腿就该以近乎给定速度之半而回转。由于摩擦是速度平方的函数，此种设计使密封件承受大概四分之一常规密封装置上出现的摩擦总量。摩擦的降低结果也使温度降低，有助于大大延长密封件的寿命。

根据本发明的特征锥体-支腿转轴交界面具有许多密封件。万一其中之一失效，其余密封或密封件作为后备继续提供密封作用。这许多密封可能包括一个密封垫圈，一个预防密封件及一个备用密封件。如前所述密封垫圈放置在支腿及装在锥体基底处的环形螺母之间以密封支腿及环形螺母之间的交界面。预防密封件放在与密封垫圈相近的内侧并用作密封垫圈内侧锥体-支腿转轴交界面进一步密封。备用密封件放在预防密封件内及滚动止推轴承的近外侧以备万一密封垫圈及预防密封件损坏时继续提供密封作用，此外还能防止经止推轴承离心流动的润滑油的逃逸。

按照本发明，锥体上每个切削刃相对于锥体回转方向而成的走向或转角是这样选择的;使切削齿在通过钻孔底部以前以一定角度压向地层并进入地层。地层以稳定及预期的方式被破碎。这部分地由于锥体是对称的所致。切削齿相对于通过锥顶的延伸轴在中心轴线处来说是偏置的，其形式呈变节距状。同样，纵使每个锥体上相对峙着的两半具有不同的切削齿数，每个锥体仍具有同样的切削齿数。这就防止了锥体的摆动，同时也避免了不希望的共振。除锥体的外环缘以外，切削齿离锥体中心位于不同的距离以保证锥体的整个侧廓在破碎整个地层。与常规钻头三个重叠着的锥体至多破碎大概85%在孔底的地层这种情况不同，根据本发明钻头上的每个锥破碎着主要地孔的整个底面。切削齿的角度方向使它们以直线方式进入地层，在切削齿上几乎绝对使用的是压缩力并避免了侧向进入地层的横向力。切削齿是在铲地层而不是刮它，从而成功地变为一种地层回转式地层铲斗。切削刃刮地而起时，其状况如重新磨刃口，这就增加了钻头的寿命。

再进一步根据本发明切削齿的凿尖或刃口并不和贯通锥体中心的轴相平行而是倾斜的，为的是要产生一种向地层外侧的泵压作用。它提供一种按所希望的沿离开孔中心的方向的附加切割地层循环。在锥体外环缘上的切削齿也是偏斜的，不过每个切削齿的刃口按与上一个相反方向偏斜以产生交叉破碎的形态。此种形态在孔底部造成非平行的碎屑，藉此提供一种非对称的粉碎类型以达到高的钻孔效率。万一轴承失效，锥体不会从支腿上丢失，因为布满锥体全部外表面的切削齿不会给出足够的空腔让锥体从支腿上脱开。锥体面朝下部分的二侧边均与孔底接触以防止锥体滚动时摆动。

在根据本发明的模件式钻头中，由于在锥体-支腿转轴交界面处采用许多密封件而提供的强力可靠的密封作用得以允许采用油作为润滑剂。能够再循环经过冷却散热器并如前所述以维持温度控制的润滑油在轴承的内部被引入，并通过离心作用以相对地均匀的方式分配到轴承的各部分。

按照本发明的润滑油包含着一种油基内的固体润滑质点。在一种较理想的形式中，油包含钼及聚四氟乙烯质点。钼质点及聚四氟乙烯质点每一种组成约为润滑油总容积的15%。

按照本发明设置在锥体-支腿转轴交界面内的轴承衬套上的孔的布置是不对称的。此外，在衬套表面有油沟连通这些孔。具有长度比衬套厚度大5～25%的橡胶辊设置在至少某些孔中。由于橡胶辊与对置着的轴承表面的壁面的间隙很小，橡胶辊的功能的就好像保持器或离合器。在橡胶辊的表面产生摩擦来转动衬套。橡胶辊的外表面使其两端的摩擦力平衡，迫使衬套以近似于锥体转速之半相对于支腿转轴而旋转。

也就是说，本发明提出一种用在钻头上的一种包括一个本体的装置，该本体具有中心轴线及围绕中心线而设置的一组凹口，每一凹口是适于容纳带锥部的支腿的，每一凹口一般具有一个平的一般平行于本体中心轴的背壁;

其中一组凹口由一般地等距围绕中心轴放置的键槽组成，每个键槽的背壁的中线一般地平行于本体的中心轴线;

进一步包含有一适配于本体的一个带螺纹的枢轴，此枢轴有一组凹口，每个凹口和本体上的键槽之一互相对中;

还包含有一组加长的带锥部的支腿，每个支腿装入本体一组凹口中的一个不同凹口，并沿着一般地行于本体中心轴线的方向延伸;

还包含一个与本体相适配在邻近本体处带有法兰部分的枢轴，枢轴上有一组凹口，每一凹口和本体上一组凹口中的一个不同凹口互相对中，并接纳一组加长的带锥体的支腿中之一的一个端部;

其中一组凹口由三个凹口组成，一组加长的带锥体的支腿由三个加长的带支腿的支腿所组成。

本发明提出的一种用于钻头的装置，其特征是，其中包含一具有延伸至端面的本体，在此本体的端面上有许多孔及许多由此喷射泥浆流的喷嘴，喷嘴装在本体端部表面上的孔中，这些喷嘴之一位于相对地接近于中心轴线处而其中其它喷嘴位于离中心轴线不同的距离一个比一个更远离中心轴线处;

其中本体具有一个与首先提到的端面相对置的第二端面，一个公共流道从该第二端面伸入本体内以及一些流道构成的歧管在本体内将首先提到的端面上的许多孔与公共流道相连通。

本发明提出的一种用于钻孔的装置，其特征是，其中的本体包含一个带有许多螺纹孔在内的端面;许多喷射泥浆流的喷嘴，每个喷嘴具有其第一及第二两个互相能相对旋转的部分以改变流经喷嘴的泥浆流，该两部分装在一组带螺纹的孔的各自的其中之一内，并通过螺纹连结用一组带螺纹的环形螺母各自的其中之一将该二部分固定在其中，带螺纹的螺母用来防止喷嘴的第一及第二两部分相地转动;

本发明提出的一种用于钻头的装置，其特征是，其中包含一个带螺纹的适于将钻头本体偶接于钻管上的枢轴，该枢轴具有一组大体上均布于其外表面的凹口以接纳一组带有锥体的支腿的端部;

本发明提出的一种用于钻头的装置，其特征是，其中的本体具有一组大体上绕其中心轴线均布的键槽，每一键槽具有一大体上平的带有中线的板壁以及沿此中线相间设置的一组带螺纹的孔，至少有一个带锥的支腿装入一组键槽中之一内。并用一组带螺纹的螺柱进行固定，这些位于支腿一组孔内的螺柱被纳入键槽中一组带螺纹的孔内，每个螺柱具有锥度部分以利于插入支腿上一组孔的其中之一内以便将支腿装入键槽;

其中一组带螺纹的螺柱由三个带螺纹的螺柱所组成;

每根带锥度部分的螺柱有一个直径较大些但比支腿上一组孔中的每一个直径稍小的区段，在此直径稍小些的区段之外有一个直径更小的区段，其直径比支腿上一组孔中的每一个直径都要小得多;

其中每个螺柱上带锥度的部分是带螺纹的，支腿上成组孔中的每一孔具有一个扩孔带螺纹的靠外部分，以后更包括一个装在该组螺柱中每一个的带螺纹的锥度部分上的螺母，以及一个具有螺纹外表面并被拧入支腿的成组孔中每一个孔上的带螺纹的扩大部分内的安全螺母。

本发明提出的一种用于钻头的装置，其特征是，该装置包含有喷射泥浆的喷嘴，喷嘴为改变流经的泥浆流包括有可调整置;

其中可调装置在最大泥浆流量及泥浆根本断流之间可调的;

其中喷嘴包含具有一开口在内的第一部分及具有一开口在内的第二部分，第二部分能相对于第一部分而转动以调整从第一部分开口进入第二部分开口的流量。

本发明提出的一种用于钻头的装置，其特征是，该装置包括一种用于喷嘴射泥浆，具有一流道贯通的喷嘴，此泥浆喷嘴主要是由陶瓷做成。

本发明提出的一种用于钻头的装置，其特征是，该装置包含一个大体上为圆柱形具有中心轴线并在其第一端部有一沟槽的零件，此沟槽经内部通道到达其对面的第二端部内的一个开口，沟槽相对于中心轴线给定方式偏置，还包含一个位于邻近圆柱形零件第一端部并能相对于它转动的圆盘，圆盘中心轴线与圆柱形中心轴线相重合并具有一相对于圆盘中心线偏置的沟槽，其形式与在圆柱形零件第一端部中的沟槽相彷;

该装置在圆柱形零件及圆盘间设置的环形橡胶密封;

该装置还包括一从圆柱形零件第二端部伸出之榫销以防止圆柱形零件放入接纳零件后的转动;

该装置还包含一本体，上面有接纳圆柱形零件及圆盘的孔，本体上有一通道止于该孔并与圆柱形零件第二端部内的开口相通，邻近圆盘处孔的朝外部分有螺纹，把螺母拧入固定住圆盘以防止圆盘相对于圆柱体转动;

其中螺母有一开沟的面藉以将螺母拧紧在圆盘上;

其中本体中的孔在其内侧面有一小洞，另外还包含一榫销从圆柱形零件的第二端部伸出并进入到孔内侧面上的小洞中以防止圆柱形零件在其中的转动。

本发明提出的用于钻头的一种装置，其特征是，其中空气喷嘴有一个贯通的中心通道，此通道有一个向下收缩的上部段及一个向下扩张的下部段;

其中喷嘴由一带中心通道大体上圆柱形零件，以及还由一内部有孔以接纳大体上圆柱形的零件的本体所组成，本体在其内部有一通道止于中心通道，本体内孔的朝外部分带有螺纹，用一带螺纹的螺母拧入此孔的带螺纹的朝外部分，此螺母用来把大体上圆柱形的零件固定在本体的孔中。

本发明提出的一种用于钻头的装置，其特征是，其中包含支腿连同其装有锥体的转轴，锥体位于支腿的转轴上，一个滚动轴承设置于锥体及转轴间，轴承的运用得以防止锥体从转轴上分离;

其中锥体及转轴每个带有滚道以接纳滚动轴承的滚子，包容住滚子的对置着的端面;

该装置还包括一个装在支腿转轴上的锁紧螺母，它在转轴上形成滚道的一端;

其中在锥体及转轴上的每个滚道接纳的滚动轴承上每个滚子近半个直径;

其中滚动轴承的滚子具有中心轴线，还包含一个锁紧螺母在滚动轴承的一端装到支腿的转轴上并具有一外直径近似地与滚动轴承的滚子中心轴线相重合。

本发明提出的一种用于钻头的装置，其特征是，其中有支腿和装着锥体具有中心轴线转轴的一种组合，一个置于支腿的转轴上的锥体，一滚动轴承置于锥体和转轴间并包含有圆柱形滚子的圆形陈列，每个滚子有一中心轴线大致平行于转轴的中心轴线，锥体及转轴各有一滚道以接滚动轴承的滚子，每个滚道伸展超过每个滚子相对置的端面并离滚子的二对置端面有一相对小的距离。

本发明提出的一种用于钻头的装置，其特征是，其中包含支腿带有装着锥体的转轴一种组合;一个置于支腿的转轴上的锥体;以及置于锥体及转轴间的一个垫圈及附在上面的弹簧，以吸收运行时作用在锥体上的振动负荷;

其中垫圈由具有一凸出物以接纳弹簧的铍青铜圆盘组成，弹簧由钢制成;

其中转轴具有一内部带孔的轴承表面以传送润滑油，弹簧于常态下将垫圈压向轴承表面，而垫圈在邻接轴承面的面上具有一螺旋形沟槽以便从孔中用可控的方式供润滑油;

其中转轴具有一轴承面在其上面用以承接垫圈，锥体具有一孔，在其内侧用以承接其中的弹簧。

本发明提出的用于钻头的一种装置，其特征是，该装置包含有下列件的组合：

一个支腿;

一个装在支腿上可转动的锥体;及

在锥体及支腿间设置的滚动止推轴承，支腿及锥体之间构成了一个止于锥体一外周边的交界面，滚动止推轴承就位于此交界面内邻近锥体外周边处;

其中还包含一个位于交界面内及首先提到的滚动止推轴承内侧的第二滚动止推轴承;

其中还包括，一个位于锥体及支腿间的主轴承，并在其间滚动止推轴承位于主轴承的外侧;

其中还包括一个位于锥体及支腿间在主轴承的内侧的第二滚动止推轴承;

其中滚动止推轴承包含一大致上环形的轴承保持架，该保持架内部开有许多径向槽以及许多滚子置于此径向槽内;

其中还包含将一定量润滑油引入滚动止推轴承的设置，其中径向槽及滚子起作用将润滑油分配到全部滚动止推轴承;

其中还包括位于支腿及锥体间滚动止推轴承外侧的一个密封件，其作用为把润滑油限制在滚动止推轴承区;

其中密封件为大致环状外形。

本发明提出的用于钻头的一种装置，其特征是，其中包含下列各件的组合：

一个到转轴为止的支腿，转轴具有一中心轴线及一与中心轴线同心地设置的圆形轴承滚道及一个位于大致和中心轴线相垂直的平面内的背壁;

一个装在转轴上可转动的锥体及具有一个大致与转轴中心轴线相重合的回转中心轴线，及一与锥的中心轴线同心设置的轴承滚道，以及一个位于大致和锥体中心轴线相垂直的平面内的背壁，锥体上轴承流道的壁与转轴上轴承滚道的背壁间有一距离而且大体上相平行;和

在转轴的轴承滚道和锥体的轴承滚道间安装着的并且在转轴的轴承滚道背壁和锥体的轴承滚道壁间延伸的一个止推轴承;

其中锥体有一个刚到止推轴承外侧的外周边为止的外表面;

其中止推轴承包含一个带有成阵列的径向槽的环状保持架以及位于此径向槽内的许多圆柱形滚子;

其中止推轴承有一外直径及内直径，还包括一个位于转轴及锥体之间的主滚动轴承以利于锥体在转轴上的转动，此主滚动轴承设置在邻近止推轴承的内直径处;

其中还包括尺寸远小于首先提到的上推轴承的第二止推轴承，它设置在转轴及锥体间主滚动轴承上离首先提到的止推轴承的相反一侧。

本发明提出的用于钻头的一种装置，其特征是，其中包括在其一端具有大致上呈锥状的转轴的支腿，转轴具有中心轴线并包含有一相对于中心轴线同心地设置的主轴承滚道，以及相对于中心轴线同心地设置的止推轴承滚道，止推轴承滚道设置在主轴承滚道的外方，从而使主轴承滚道及止推轴承滚道在转轴上构成一个大致敞开式的外形;

其中还包含一个沿着转轴中心轴线方向，在支腿两对置的外表面之间贯通支腿及转轴的一个孔，该孔有利于包含主轴承滚道及止推轴承滚道在内的转轴磨削成形时支腿的装夹;

其中还包括一个设置于孔中的压力补偿器。

本发明提出的用于钻头的一种装置，其特征是，其中包括一个在其端部止于转轴的支腿，转轴具有一中心轴线并适于在其上承接可转动的钻孔用锥，支腿有一沿转轴中心轴线在支腿二对置着的表面之间内部伸展着的孔;

其中还包含一置于孔中的压力补偿器;

其中孔具有置入压力补偿器的扩大部分，压力补偿器包含有置于孔扩大部分之内的柔性波纹管。

本发明提出的用于钻头的一种装置，其特征是，其中包含以下各件的组合：

一个支腿;

一个装在支腿上可转动的锥体;

至少一个轴承放置在支腿及锥体之间;

支腿内促使润滑油再循环到至少环绕一个轴承区的装置;

其中再循环装置包含有润滑油的冷却装置;

其中润滑油再循环装置包含有一限流衬套用以防止当锥朝向支腿猛然运动时所引起的润滑油流脉动喘振;

其中再循环装置包含从润滑油中去除金属质点的装置;

其中从润滑油中去除金属质点的装置由一磁性衬套组成;

其中冷却装置包含装在支腿内部的散热器装置;

其中散热器装置由邻近支腿外表面的而又在支腿内部的热交换片所构成，该热交换片所形成的沟内有润滑油在其中再循环，此沟有曲折的“之”字形路径供润滑油流动。

本发明提出的用于钻头的一种装置，其特征是，其中包含有下列各件的组合：

一个支腿;

一个装在支腿上可转动的锥体;及

设置在支腿与锥体之间的一个密封件，当锥体在转轴上回转时该密封件和支腿间及和锥体间均起作用并均能自由滑动;

其中锥体在转轴上以一给定转速回转，密封件则以低于此给定转速之转速而相对于支腿滑行;

其中密封件具有大致环状外形并被置于在支腿及锥体上对置着的相对地光滑的表面之间;

其中密封件的外形为在其上具有许多同心的筋条，这有利于密封件相对于支腿及锥体的滑行;

其中密封件是由带固态润滑剂质点在内的橡胶所制成。

本发明提出的用于钻头的一种装置，其特征是，该装置包含有下列组件：

带有锥体座的端部以及外侧边的加长了的支腿;

可回转地装在支腿的锥体座的端部的一个锥体，此锥体在其直径最大的基底部邻近支腿锥座端的外缘处有一外环缘，在此外环缘的一侧有一大致锥形的表面，以及一个在外环缘一侧与锥形表面相对置着的延伸部分，它伸出在支腿锥座端的外侧并保护它;

其中包含一批装在锥体延伸表面上的陶瓷扣粒，这些陶瓷扣粒有助于锥体延伸部分的抗磨;

其中还包含复盖在支腿上邻近锥体部分的一层抗磨材料层;

其中还包含大致上环形的螺母，它固定在锥体延伸部，此螺母伸展在支腿之上并具有一内直径比支腿的锥座端部外边缘的直小以防止锥体从支腿掉走;

其中螺母有一个抗磨材料组成的外表面，它和锥体的外环缘成倾斜角;

其中还包含有一置于螺母与支腿之间的密封垫圈，它并将该空间密封;

其中密封垫通常是环形的而且可滑动地被置于螺母及支腿之间以使当锥体与螺母相对于支腿而旋转时，它能相对于螺母及相对于支腿而滑行;

其中密封垫圈是由有固体质点润滑剂植入其内的橡胶所制成;

其中还包含有一预防密封件，它被置于锥体与支腿间，在密封垫圈的离螺母而对置着的另一侧，当锥与螺母相对于支腿而旋转时，此预防密封件相对螺母及相对于支腿可滑转。

本发明提出的用于钻头的一种装置其特征是，该装置包含有下列各件的组合：

一个支腿;

一个装在支腿上可回转的锥部，该锥部在外环缘在其基底处有一直径最大的部分以及在外环缘的一侧有一个大致为锥形的部分;及

一个螺母，它在外环缘的离大致为锥形的部分相对的一侧上锥体的一部分处被固定在锥体上，此螺母伸出在支腿之上并抓住锥体于支腿上;

其中还包含有一置于螺母于支腿之间的密封垫圈，它并将该空间密封;

其中密封垫圈可滑动地既对着螺母也对着支腿放置着以使当锥体与螺母相对于支腿而旋转时，它能相对于螺母及相对于支腿而滑行;

其中密封垫圈是由有固体质点润滑剂植入其内的橡胶所制成;

其中包含一预防密封件，它既对着锥体也对着支腿而设置在密封垫圈的离螺母而对置着的另一侧，当锥体与螺母相对于支腿而旋转时，此预防密封件相对于螺母及相对于支腿可滑转;

其中密封垫圈通常为环状并在其外表面上具有许多同心的筋;

其中还包含一定数量的非水溶性油脂涂在许多同心筋上;

其中密封垫圈具有第一表面与螺母进行可滑动的接触，一对置着的第二表面与支腿进行可滑动的接触，许多同心的筋条既布在第一表面也布在第二表面。

本发明提出的一种轴承装置包含有下列各件的组合：

具有圆形轴承表面的第一零件;

在第一零件的圆形轴承表面内放置的一个衬套;

具有圆形轴承表面的可转动地位于衬套中的第二零件;及

能对第二件以给定速度相对于第一零件的回转作出反应从而能造成衬套相对于第一零件以低于给定速度的速度而旋转的装置;

其中造成衬套旋转的装置包含有在衬套与第一零件圆轴承表面间及衬套与第二零件圆轴承表面间能提供选定数量的着力点的装置;

其中提供选定数量的着力点的装置包含衬套中孔的布置及许多设在衬套孔中的辊;

其中还包含一种在衬套上伸展于各孔间的油沟的布置方式;

其中衬套具有给定厚度，每辊则由橡胶制成而且其长度比衬套的给定厚度大5-25%;

其中孔是一般经向贯通衬套布置的并具有一给定的直径，橡胶辊的直径比此给定直径小1-5%。

本发明提出的把锥体装到钻头支腿的转轴上去的一种方法，包括以下步骤：

在带有转轴的支腿上设置带螺纹的部分;

设置一个锥部;

设置一锁紧螺母;

当把转轴相对于锥体转动以把锁紧螺母拧到转轴的带螺纹部分上去时，将锁紧螺母临时把住在锥体内部，再把锥体固定在转轴上使不致移走;

再在锥体内部放开此锁紧螺母使锥部从此能相对于转轴自由旋转;

其中锥部至少有一伸入锥体内部的孔而锁紧螺母至少在其上面有一孔，临时将锁紧螺母把住在锥体内部的步骤包括准备一根销棒，再将穿过锥体上的至少一个孔进入锁紧螺母上的至少一个孔，而在锥体内部放开此锁紧螺母的步骤包括从锁紧螺母的至少一个孔中及从锥体的至少一个孔中取走此销棒;

其中锥部具有一对分别从锥的对置侧伸入锥的内部的孔，锁紧螺母有一对孔分别在其对置着的两侧，临时将锁紧螺母把住在锥体内部的步骤包括好一对销棒，再将此对销棒穿过锥中一对孔进入锁紧螺母中的一对孔中，而在锥体内部放开此锁紧螺母的步骤包括从锁紧螺母的一对孔中及从锥体的一对孔中取走一对销棒;

其中还包括从锥体的一对孔中取走销棒以后将这一对孔密封的步骤;

其中将锥体的一对孔密封的步骤包括将一对止动螺钉带着设置在中间的密封件拧入锥体一对孔中的每一个孔内;

其中还包括在将锁紧螺母拧到转轴带螺纹部分上去的同时，准备好一个环形螺母并将此环形螺母拧到锥体的外延伸部分上去的步骤。

本发明提出的用于钻头的构成锥体总成的一种方法，其特征是，其中包括下列是步骤：

准备出具有一批孔的一个锥部;

准备出一批切削齿;

将该批切削齿固紧在锥的一批孔中以形成一个锥部总成;

其中紧固这一步骤包括将一批切削齿钎焊在锥体的一批孔内以形成锥体总成;

其中钎焊的步骤包括下列各步：

将一定量的钎焊材料放入锥体一批孔中的每一个孔中;

将一批切削齿放入锥体的一批孔中以形成锥体总成;

再加热锥体总成至足以溶化粘结材料的温度以使粘结材料浸润切削齿表面及孔的表面以使锥体总成冷却时将切削齿固紧在锥的孔内;

其中粘结材料是从含有铜膏及镍膏的组剂中选出的，锥体总成的加热步骤包含着将锥体总成在氢氛围中加热至大概1750°F的温度的过程;

其中一批孔中的每个孔在其底部形成一个池坑，将一定数量的粘结材料装入锥体的一批孔的每一个孔中的步骤就是将一定数量的粘结材料放入锥体一批孔的每一个孔底部所形成的池坑中;

其中制备一批切削齿的步骤包括以下步骤：

准备出由所需材料做成的压制条棒;

反复切割条棒以形成许多料坯;及

将许多料坯加工成许多切削齿的形式。

本发明提出的一种用于钻头的锥体总成装置，其特征是，该总成装置下列各件组成：

一个其上有很多孔的锥体。

设置在锥体内许多孔中的许多切削齿;及

将许多切削齿固紧在锥体中许多孔内的措施;

其中的固紧措施为金属钎焊。

本发明提出的一种用于钻头的锥体总成装置，其特征是，该总成装置由下列各件组成：

具有一止于外环缘的外锥表面并具有在外环缘的离锥面相对置的一侧延伸表面的一个金属锥部;

置于外锥面及金属锥环缘上的一批金属的切削齿;

置于金属锥延伸表面上的一批陶瓷扣粒;

其中陶瓷扣粒被放置在延伸表面上成二圈同心圆;

其中每颗陶瓷机粒具有伸出在延伸表面外的倾斜表面;

其中一批金属切削齿包含着一排位于金属锥体环缘上的起着基本的裁定尺寸作用的金属切削齿连同一批为一旦位于金属锥环缘处金属切削齿磨耗磨起后备裁定尺寸作用的陶瓷扣粒。

本发明提出的一种用于钻头制造锥体总成的方法，其特征是，其中包括下列各步骤：

制备具有一批切削齿及一批孔在上面的锥体;

准备一批陶瓷扣粒;

将这批陶瓷扣粒固紧在锥的一批孔内以形成锥体总成。

本发明提出的一种用于钻头的锥体总成装置，其特征是，其中由以下各件组成：

具有止于一外环缘的外锥面的锥体;

置于锥体外锥面上的第一批切削齿，并具有给定的大体上一致的尺寸;及

置于锥体外环缘上的第二批切削齿，并具有大体上一致但比第一批切削齿的大体上一致的给定尺寸大得多的尺寸;

其中第一批切削齿由直径给定而且通常相同的大体为圆柱形的元件所组成，而第二批切削齿由通常相同的直径比第一批切削齿的通常相同而且给定的直径大得多的大体为圆柱形的元件所组成。

本发明提出的用于钻头的一种锥体总成装置，其特征是，该总成装置由下列各件组成：

一个锥体;及

装于锥体上的一批切削齿，该批切削齿中的每一个具有一延长轴，其切削刃与此延长轴之间形成的夹角不是直角。

本发明提出的用于钻头的一种锥体总成，其特征是，由下列各件组件：

具有回转轴通过锥尖的一个锥体;

置于锥上的一批切削齿，其切削刃与在切削齿及在锥尖处的回转轴向延伸着的一个轴形成锐角;

其中由切削齿的切削刃所形成的锐角，通常是相等的角;

其中相等的角是近似地30°;

其中锥体被设计为在给定方向绕回转轴而旋转，所有切削齿的切削刃与延伸在该切削齿及在锥尖处的回转轴间的轴线按给定的锥体回转方向形成同一侧的锐角。

本发明提出的用于钻头的一种装置，其特征是，该装置包含一带中心轴线的锥体，原定锥体绕该轴沿给定方向旋转，锥体在其外表面还有一批切削齿，其中每个切削齿顺锥体原定的回转方向倾斜，从而与在每个切削齿的位置上垂直于锥体外表面的轴线形成锐角;

其中的切削齿包括设置在锥体外表的圆锥部分具有给定尺寸的第一批切削齿以及置于锥体外环缘的远大于给定尺寸的第二切削齿。

本发明提出的用于钻头的一种装置，其特征是，其中包括一个具有中心顶尖及在其外表面上具有一批切削齿的锥体，该批切削齿中的每一个齿离中心顶尖的距离与该批中其它齿的相比是不同的;

其中还包括一钻头总成，它包括一个本体及一组从本体伸出的支腿，首先的到的可转动地安装在一组支腿中之一上的锥体以及一组可转动地安装在该组中余下支腿上的辅助锥体，每个辅助锥体具有中心顶尖并在其外表面具有一批切削齿，该批切削齿中的每一个齿的位置离中心顶尖的距离比在每一个辅助锥体和首先提到的锥体上的每一个切削齿的距离是不同的。

本发明提出的用于钻头的一种装置，其特征是，其中包含一锥体，它有中心轴线及具有上面成一排装有一批切肖齿的外环缘，切削齿的切削刃在沿切削齿排的方向交替变向;

其中切削齿中变向齿的切削刃倾斜于沿锥的中心轴线方向延伸的轴线呈同侧大致相同的夹角，而切削齿中余下齿的切削刃则倾斜于沿锥的中心轴线方向延伸的轴线呈相反侧大致相同的夹角。

本发明提出的用于钻头的一种装置，其特征是，其中包含一个在其外表面上具有一批切削齿的锥体，它被分为大致尺寸相同的对置的第一及第二两部分，切削齿的布置是这样的，外表面第一部分上的切削齿数目大于外表面第二部分上的切削齿数目。

本发明提出的一种钻头装置，其特征是，该装置包含有下列各件的组合：

一个本体;

装在本体上的一组支腿;及

可转动地装在一组支腿上的一组切削锥体，每个切削锥体具有上面带着不同数目切削齿的互相对置着的二半，而切削锥体中的每一个具有相同的切削齿总数目。

本发明提出的一种钻头装置，其特征是，该装置包含有下列各件的组合：

一个本体;

装在本体上的一组支腿;及

一组切削锥体，每个装在该组支腿中的不同支腿上的以便绕锥体中心轴线旋转，它相对于本体的方向性是如此定了的;锥体面向下方部分的二个对置着的侧边都与由钻头所钻孔的底面相接触;

其中本体有一中心轴线以及每个锥体的中心轴线与本体的中心轴线相交。

本发明提出的用于钻头的一种装置，其特征是，其中包含一锥体，它带有锥顶面及通过锥顶面的中心轴线，锥装有很多切削齿并沿很多轴线而设置，这些轴线沿锥表面而伸展并在锥顶面处离中心轴线而偏置;

其中至少有某些轴线沿它们有某些切削齿装于其上，某些切削齿中的每一个被设置在离沿锥表面上的一轴线并交与中心轴线的距离随着离开锥顶面距离之增大而越大的位置。

本发明提出的用于钻头的一种装置，其特征是，其中包含一锥体，它具有中心轴线及从一外表面向外伸展的一批切削齿，切削齿被设置在锥体外表面上许多不同的圆周内，每个圆周与其它圆周不同心，与锥的中心轴线也不同心并且所在的平面与锥的中心轴线也不垂直。

本发明提出的用于钻头的一种装置，其特征是，其中包含一具有中心轴线及锥形表面的锥体，锥形表面在中心轴线相对的二侧具有第一及第二两个半部，第一半部在其表面上具有一批大体上平行的轴线，沿这些轴线装有第一批切削齿，第二个半部具有一批由中心轴线放射出来的曲线轴线并向相同方向弯曲，沿这些轴线装上第二批切削齿。

本发明提出的用于钻头的一种装置，其特征是，其中包含一具有中心轴线及锥形表面的锥体，锥形表面在中心轴线相对的二侧具有第一及及第二两个半部，第一半部在其表面上具有一批离开第二个半部的方向而伸展出去的大体上平行的轴线，沿这些轴线装有第一批切削齿，第二个半部具有一批曲线轴线，它们位于从中心轴线起渐增的距离上并沿这些轴线装有第二批切削齿。

本发明提出的用于钻头的一种润滑油，其特征是，由含有聚四氟乙烯及钼的质点的油所组成;

其中聚四氟乙烯质点及钼质点每一种组成油体积的15%。

连同附图参照下列说明可以对本发明获得较好的了解，

其中：

图1是按照本发明的模件式钻头的透视图;

图2是图1中模件式钻头的底视图;

图3是图1中模件式钻头一部分的分解透视图，表明带螺纹的枢轴，本体，支腿之一及与它相连的锥体;

图4是图1中模件式钻头本体的透视图，表明在其端部之一上一组泥浆喷嘴布置;

图5是图4中沿5-5线取下之本体剖面图，表明其中孔中的通道，这些通道将泥浆喷嘴与一公用的、内部的输入孔口相配连;

图6A是图4所示的泥浆喷嘴之一的详细剖面图;

图6B是按本发明的一空气喷嘴的详细剖面图;

图7是图6A中泥浆喷嘴的端视图;

图8是图6A中泥浆喷嘴的分解透视图;

图9是图1中模件式钻头的本体及支腿之一的部分截去的剖面图;

图10是图9中一部分的放大剖面图表明带螺纹的螺柱用来将支腿固定在本体上的方式;

图11A是图1中模件式钻头的支腿之一的一部分及与其相连的锥体的剖面图，表明锥体可旋转地安装在支腿端部转轴上时的轴承及密封装置的情况，以及为冷却和向锥体-支腿界面供应润滑油再循环的装置;

图11B是图11A中转轴顶部为吸收锥体上的冲击负荷而设的弹簧及垫片装置的分解透视图;

图11C是图11A中剖面图的局部放大图，表示更详细的密封装置;

图11D是图11A装置中密封垫的剖面图;

图12是图11A装置中锥体的底视图，表示二个滚子止推轴承;

图13是图11A中支腿一部分的剖面图，它显示一个压力补偿装置;

图14是图11中支腿的分解透视图，它显示了用于再循环润滑油冷却的散热器总装;

图15是图14中散热器总装的剖面图;

图16是用于锥体-支腿转轴界面上的轴承衬套的透视图;

图17是图16中的轴承衬套沿其17-17线的剖面图;

图18A是用于图1模件式钻头中锥体的切削齿之一的前视图;

图18B是与图18A中切削齿相似的一种切削齿的一部分的前视图，不过切削刃缘的角度不同;

图19是图18A切削齿的顶视图;

图20是图18A中切削齿的侧前方视图，局部有剖视，并表示其中切削齿安装于锥体之一中的情况;

图21A及21B是图1模件式钻头锥体之一的相应的侧视及局部剖视图并表示切削齿在其上的排列方式以保证按本发明规定的变节距;

图22A是图1模件式钻头锥体之一的外环带的展开图并表示其上面切削齿的布置情况;

图22B是被图1模件式钻头钻出的孔底的局部平面图并显示出图22A中切削齿的切削刃以十字交义形式进入地层的状况;

图23A是图1模件式钻头锥体之一的平面图显示出按本发明的第一种类型在其上面的切削齿的布置方式;

图23B是图23A中锥体一部与地面相关的示意图显示出锥体上板成角度的切削齿进入地层的方式;

图24是图1模件式钻头锥体之一的平面图表示按本发明第二种类型在其上面的切削齿的布置方式;

图25是图1模件式钻头锥体之一的平面图，表示按本发明第三种类型在其上面的切削齿的布置方式;

图26是被图1模件式钻头钻出之孔底一部分的平面图，显示出切削齿的切削当进入地层时提供侧向掘进的情况。

图1表示按本发明而来的一个模件式钻头10。钻头10包括带螺纹的枢轴12，在它的末端有一个直径加大的法兰部分14以与本体18的一端16相偶接。在螺纹枢轴12上面布有垫圈19以使其停放在法兰部分14上，对此下面将描述之。螺纹枢轴是使钻头10与普通外形的钻管下端（未示）相偶接的连结器。

图1中的模件式钻头包含有外形相似加长量不同的三种支腿20、22及23。支腿20示于图1而支腿22及23在视图中大部被掩盖只有其小部分露出。以后还将详细描述的是三个支腿20、22及23装在本体18上在通常沿此本体均匀分布的一组键槽内。如图1所示，支腿20安装于键槽24内。支腿22及23相应地装在本体18中的键槽26及27内。键槽26及27与键槽24一起示于图3中。

如图2所示，本体18在一端16的另一头端28上装有一组喷嘴30。如以后要详述的，喷射供自钻管，途经螺纹枢轴12中的内部孔口及本体18的泥浆或清洗水溶液的喷嘴30，均为独立可调的，并以不对称方式分布在端部28上以便喷向装在支腿20、22及23上的一组锥体32、34及36，并相应地喷向由模件式钻头10钻出的孔底表面时一切均呈相对均匀的形式。

锥体32、34及36相应地装在支腿20、22及23的端部38、40及41上可以转动。锥体32、33及34的形状相类似并装设有许多凿尖或切削齿42在其上。由于支腿20、22及23围绕模件式钻头中心轴线44的运动造成锥体32、34及36的回转促使切削齿42在由模件式钻头钻出的孔底上进入地层构造。切削齿42的功能为切割及粉碎泥土、粘土、岩石及在孔底上的其它材料。

如图1所示，每一个锥体32、34及36在其外侧周边或区段上具有一直径最大的环圈46，上面装一排切削齿48。切削齿48相似于、但尺寸远大于切削齿42并赋有为钻头10裁出规格尺寸的功能。此外，每一锥体32、34及36在邻接环圈46的延伸表面上装有许多陶瓷扣52。此陶瓷扣52当切削齿48磨耗或损坏时提供一种后备的或次级的裁切规格尺寸的作用并在延伸出的表面50上排列成二个不同大小的同心圆上。如图1所示，第二排54内的陶瓷扣52相对于第一排或外层排56内的陶瓷扣52。

图2是图1中模件式钻头的底视图，表示锥体32、34及36及本体18的端部28。如图2所示，锥体36具有一个比锥体32及34上的锥尖60及62稍长的锥尖58。在这种情况下，装在锥尖58上的切削齿42就位在与中心轴线44相邻近的钻头10的中心区，得以会同锥体32及34向所钻孔的底部提供切削齿的一个一般性的连续形状。

又如图2所示，每一锥体32、34及36具有一个围绕它旋转的中心轴64。锥体32、34及36的中心轴线64均与钻头10的中心轴线相交，不像某些既有技术上的钻头上那样相偏置的。以后还将详述，图2中所示之锥体布置使锥体32、34及36的面向下区段的双侧均得以从事孔底面的切削工作。结果使钻孔性能改善。

图3表示带螺纹的枢轴12，连同支腿20及相连的锥体32的本体18。螺纹枢轴12具有一贯通的中心孔70以供通过钻管输送泥浆之用。当带螺纹的枢轴12与本体18相连结时，其中心孔70与延伸到本体18上端部16的中心孔72相沟通。

带螺纹的枢轴12靠许多螺栓74连结在本体18上。螺栓74通过螺纹枢轴12上的法兰部分14上的孔76进入本体18的螺纹孔78内。在带螺纹枢轴12及本体18间放置有环状密封圈80，它座落在本体18上端部的环形沟槽18内以密封围绕中心孔70及72在枢轴12及本体18间的交界面。将螺栓74通过孔76伸入孔78以将本体18连结在枢轴12上以后，在螺纹枢轴12的法兰部分14上面放置垫圈19。垫圈19承接钻管的下缘，并具有将带螺纹枢轴12的基底进行密封的内表面。

如前所指出，本体18在其中具有三条键槽，它们环绕本体18的中心轴线82而均匀分布。键槽24，26及27相应地承纳支腿20、22及23。每一键槽24、26及27具有一背壁86，上面有三个螺孔88，并位于其中心线90上以接纳三个不同的螺柱92。

会同图9及10中如所详细描述的，在键槽24的螺孔88中所装着的螺柱92，通过支腿20中的孔94后装上螺母96，然后安全螺母98把支腿20安装在键槽24内。支腿22及23相似方式安装在键槽26及27内。

支腿20从本体18向下伸展;并到转轴100为止。详情同时示于图11，在转轴100上安装锥体32，锥体可旋转。支腿22及23以同样方式在上面安装锥体34及36。

按照本发明，键槽24、26及27的背壁86与本体18的中心轴线82相平行，从而使键槽24、26及27与模件式钻头的中心轴线44相平行，该轴线是与中心线82相重合的。结果使支腿20、22及23沿与模件式钻头的中心线44一般相平行的方向从本体伸展出。这就使在模件式钻头10中便于使用不同的支腿。不像现有的一种钻头那样，其中支腿通常安装成从本体以某角度向外伸出，而是不同长度的支腿均能装在模件式钻头上，不论支腿长度及因此支腿向外伸出的范围是多少均无碍。

根据本发明的另一特征，带螺纹的枢轴12在其法兰部分14的底面上开有三个不同的凹穴102，当带螺纹枢轴12安装在本体18上时，这些凹穴布置在键槽24、26及27上并接纳支腿20、22及23进入，现有技术的钻头上，支腿通常绝对地只装在本体上的键槽或其它凹穴内，这就使由支腿上回转力所引发的巨大扭矩施加在枢轴-本体交界面上。经将支腿20、22及23的上端按照本发明伸入到凹穴102以后带螺纹枢轴12的法兰部分也承受扭矩，就使作用枢轴一本体交界面上的扭矩得以降低。

如图3所示，支腿20在内部有一孔104，自支腿20的表面106开始在转轴100内伸展到相反的表面108为止，沿转轴100中心轴线110而伸展的孔104在其内部装在一压力补偿112。以后会同图13还要进行描述，该压力补偿器112能对支腿20的外部及锥体32与转轴100间交界面上两者的压差作出反应以调节交界面上的压力以使交界面处的密封得以运行在所希望的状态下。

图4是本体18的透视图，它和图3的透视图不同，它表示本体18的端部28。前面已经指出，端部28上设有许多喷射供自钻管的泥浆用的喷嘴。泥浆可由诸如掺有膨润土的水液之类的清洗用水的普通混合物所做成。如图4所示，在本例中有五个喷嘴30。喷嘴30按照本发明布置成非对称式并被调整以改变由此泥浆的喷出状况从而保证受泥浆喷射的不同面积部位上每单位面积的相对均匀供给率。

如图4所示，喷嘴30包含有一个位于本体18的中心轴线82附近的第一喷嘴120以及四个辅助喷嘴122、124、126及128。喷嘴122位于喷嘴120附近不过离中心线82的距离稍大些。喷嘴124位于比喷嘴122离中心线82要大一些的距离。喷嘴126及128位于离中心线82甚至更大的距离。嘴120、122、124及126的中心线安装成本体18的端部28相垂直。喷嘴128并不垂直而是斜一角度，会同图5以后可进行说明。

结合图6A及7及8以后可见，喷嘴120、122、124、126及128都可个别地调整，使通过他们的泥浆泥得以改变。位于本体18中心附近的喷嘴120把通过它的供液量调整到最小。这是因为喷嘴120向总喷射面积中之相对小的一部分进行喷射，此总面积包括锥体32、34及34的那些部分及所钻孔表面中直接位于本体18下面的部分。喷嘴122、124及126的流量调整成随每个喷嘴离本体18的中心距离之增大而增加。喷嘴离本体18中心的距离愈大，它所喷射的面积愈大。喷嘴120、122及126要调整到以相对固定及均匀的速率传送到受喷射面积的所有部分。

有倾斜角的喷嘴128如图5所示是射向本体16的外则。它使泥浆得以在需要时射向所钻孔底外侧的面积。当在本体18上装上相对地较短的支腿时，该带倾角的喷嘴128通常没有必要并被关闭。相反地，当使用相对较长的支腿时，此倾角的喷嘴128总要调节至所要求的泥浆向外喷射量。

喷嘴120、122、124、126及128的细节及它们安装在本体18的端部28的方式示于图6A、7及8。如图5所示，由本体端部16伸入至体内的中心孔口72到支管孔130为止，这些孔连至位于本体18的端部28上的许多较大的孔132的内部末端。在此种形式下，供自钻管的泥浆，经带螺纹的枢轴12的中心孔70流入本体18的中心孔72受孔管130的分配流向装有喷嘴120，122，124，126及128的大孔132。每一个大孔132在邻近端部28的壁上套出螺纹。

如图6A，7及8所示，每个喷嘴由带一孔136的圆柱形件所组成，孔136由第一端部138伸入圆柱形件134长度的一部分到沟槽140为止，该沟槽延伸到相对着的第二端部142。

圆柱形件134具有中心轴线144，而沟槽140离中心144是偏置着的以便在圆柱件134的第二端142上规定出特别的开沟型状。将圆柱形件134装在本体18的端部28中的大孔132中之一以后，孔136与孔130相通以接受由此而进入的泥浆并将此种泥浆送至沟槽140。

每一喷嘴还包含有一个具有中心轴线148的圆盘146并在其中具有一距中心轴线148偏置着的沟槽150为的是形成像圆柱形件134的第二端部142上所形成的结构形式那样的一种沟槽形式。随着圆柱形件134放入大孔132中之一时，圆盘146就位于大孔132之内与圆柱形件134的第二端部142相邻接，并使其中心轴线148通常与圆柱形件134的中心轴线144相重合。一环状橡胶密封圈152设置在圆盘146及圆柱形件134的第二端部142的倒角边缘间。

当圆柱形件134座落在大孔132中之一内时，圆柱形件134的转动用一榫钉154来防止，它由圆柱形件134的第一端部138处伸出，在大孔132与孔130相连结处的大孔底面158上的孔156内被纳入。

圆柱形件134及圆盘146是靠一具有为拧入大孔132的螺纹部分中的外螺纹表面162的螺母160来保持在大孔132内的，螺母160具一开沟的表面164，用工具来拨动它可将螺母在大孔132中被拧紧。

圆盘146的开槽方式及圆柱形件134的第二端部142使沟槽140及150在它们间协调形成一公共的开口，并与圆盘146相对于圆柱形件134而转动时此公区开口的尺寸将变化。图7表示圆盘146在某一特定位置时的情形，其中所形成的开口用阴影区166示出。

在图7所示，由上向下看图的平面时，将圆盘146沿顺时针方向转动时，使阴影响面积166所代表的开口增加，并使通过喷嘴的流量加大。继续沿时针方向转动圆盘146时偶然能使槽140及槽150重合从而保证通过喷嘴的泥浆流为最大。相反地，从图7所示的位置从上往下看图的平面时将圆盘146沿反时针方向转动使阴影响面积166所代表的开口尺寸变小，直至偶然使开口完全关闭，通过喷嘴没有泥浆流过。当把圆盘146相对于圆柱形件134而旋转至能从喷嘴中喷出所希望的泥浆流量的某一位置时，用一特殊工具作用在螺母160的开沟表面164上把螺母160拧紧在圆盘146上以防止圆盘146的转动。

图6B表示根据本发明的一种空气喷嘴168。为了空气钻孔，将压力空气经钻管通向钻头。在大多数普通钻头上，当要完成空气钻孔时，泥浆喷嘴是被取走的。此后单纯将压缩空气从通常保留着的泥浆喷嘴中吹出。这样并未得到使用空气钻孔所能达到的大大增加了的钻进速率下的优越性。

根据本发明泥浆喷嘴30被用于空气式钻孔的空气喷嘴所取代。如图6B所示，每个空气喷嘴168用螺母160中之一按装于大孔132中之一内。空气喷嘴168通常具有圆柱外形贴紧在孔132的底面158上，从而它的一个收缩由孔130向下伸展，通过该段供应压缩空气。收缩段170与扩张段172相连通，扩张段到喷嘴168在孔132的外部开口附近。

喷嘴168的收缩段170给从孔130流下的压缩空气以巨大加速。在一些典型的空气式钻孔操作工艺中，空气在收缩段170的下端的速度近似地可达马赫数1或更大。由此途径扩张段172时，空气继续加速，以致通常末端速度达马赫数2。与此同时，超音速空气流在喷嘴168的出口处造成一显著的温度落差，它在所钻孔的底面上有促使地层表面冻结的趋势。超音速空气流的结果除钻进的速度显著加大而外，地层表面的冻结使切削齿42及48更易于将地层切成碎片，藉此更进一步改进了钻孔过程。

如前面会同图3时所描述，每个支腿20、22及23是用三个螺柱92、三个螺母96以及三个安全锁紧螺母98一起固装在键槽24、26及27三者之一中。图9及图10更详细地表明了支腿的安装方式。如图所示，每一螺柱92具有一从位于螺柱92中设的凸缘182伸出的带螺纹的前段180，它被螺纹孔88之一所纳入。螺纹孔88在其外端有一扩孔开口184以接纳凸缘182。

螺柱92从带螺纹的前段180起在凸缘182的另一侧还有一外伸段186。外伸段186在其邻近凸缘182处有一具规定直径的区段188，该段188颈部直径缩小成为区段190。区段190有螺纹。螺柱92的外伸段186的颈缩有助于支腿20在本体18上的安装。支腿上的每一孔94上的一段192的直径比螺柱92的区段188的直径仅微微大一些。孔94的区段192的直径比螺柱92的区段90的直径则要大得多。这有利于把支腿20刚开始往本体18上安装时螺柱92的区段186易于插进孔94中。当支腿20向三螺柱92上面移动时，孔94的区段192从缩小了直径的区段190向螺柱92的外伸段186的较大直径的区段188上面移动，使支腿20在本体18的键槽24中密贴准确就位。

随着支腿20在本体18的键槽24中在螺柱92上如此就位以后，首先在螺柱92的螺纹段190装上三个螺母96使支腿20保持原位。支腿20内每一孔94具有一直径比区段192大得多并于表面196处与区段192相接的区段194。螺母96在区段190的螺纹部分拧进直至表面196被螺母96所顶靠。

为防止螺母96在模件式钻头10使用时由于震动等原因而松动，在每个螺母96上面再按上一个安全螺母。安全螺母具有外螺纹表面198以与孔94段194中的螺纹相咬合。表面198及区段194上的螺纹与螺母96及螺柱92上区段190的螺纹相比节距不同。从而，在用六头搬手插入安全螺母98的外表面202上的六角孔内将安全螺母98拧入紧贴螺母96以后，螺母96及安全螺母98不会因为一起旋转而松动。

图11A是锥体32装在支腿20的转轴100上的剖面图。图11B、11C及11D是图11A中锥体32一支腿转轴100交界面内某些零件的详图。图12是锥体32的底视图表示图11A中所示的不同轴承密封及其他零件。转轴100的外表面详图也示于图9。

首先参阅图9，转轴100在其顶端由一通常为圆柱形区段204组成，该区段在孔104的外侧界定出一个盘形止推轴承面206并形成图3中所见的表面108。圆柱形区段204还界定出圆柱形轴承表面208。位于转轴100圆柱形区段204之后并与之相邻的圆柱形段210的直径比圆柱段204的大并具有一般为圆柱形的螺纹面212。转轴100上更远一些的圆柱段214位于其后，直径比圆柱段210的大并具有一圆柱形外表面216，以后还要述及，它为主滚动轴承界定出一个滚道218。

转轴100还具有另一圆柱形段220位于圆柱段214之后并且直径也比它大。圆柱段220具有一环形表面222以承接以后要涉及的止推轴承。表面222位于与转轴100中心轴线110相垂直而且同心的平面上。一个一般地为圆柱形带凸缘的区段224位于圆柱形区段220外侧后方并如以后所述用以承接各种密封。

如图11A及12，锥体32具有一圆柱形空穴226，它位于顶尖60的正内部用以容纳转轴100的圆柱段204。空穴226在其底部具有盘形表面228，并处在一般地与转轴100止推轴承面206相平行及较靠近它的位置，此表面228还环绕着锥体32锥尖60内部的中心孔229。

如图11A所示，在表面206及228间放置有一铍铜合金垫圈230，从垫圈230背侧上所形成的毂状物234伸向中心孔229内的钢弹簧232迫使垫圈常态时顶住在止推轴承面206上。垫圈230及弹簧232与锥体32一起回转，结果使垫圈230在止推轴承面230上旋转。如图11B所示垫圈230的表面236在其上面具有螺旋槽238，其作用有如一阀门，使润滑油由孔104流向垫圈230外部表面206及228之间的空间。以后要提到，润滑油在再循环至孔104以前被连续不断地从孔104泵入锥体32一支腿转轴100间的交界面上以润滑以后要提到的各种轴承。垫圈230以及所包含的弹簧232作用犹如吸震器以和以后要提到的推力轴承一起吸收作用在锥体上的推力负荷。

锥体32中的圆柱形空穴226也有一个圆柱形的轴承面240，它位于转轴100上的圆柱轴承面208的外侧并与之同心。一个中空的，一般地为圆柱形的轴承套242放置于圆柱轴承面208及240之间。此轴承套242连同图16及17将于以后提到。

一个具有内螺纹面的锁紧螺母244装在转轴100圆柱段210的圆柱螺纹面212上。锁紧螺母244具有它作为转轴100圆柱段214滚道218一个侧边的环形外侧边的环形外侧边缘246。锁紧螺母244还有一个作为止推辊轴承249支承面一部分的背面的环形外侧边247，该辊轴承位于转轴圆柱段210及锥32内侧之间。

止推轴承249会同以后要提到的更大的止推轴承一起足以使锥体32承受住巨大的推力负荷。当小直径的模件式钻头，诸如在9 7/8 英寸或更小些的范围内使用时此种止推轴承249特别有用。此种小直径钻头典型地应用于钻头锥体上的推力负荷可达巨大值的深孔施工上。

滚动轴承248是用于将锥体32安装于转轴100的主轴承。常规设计下的滚动轴承248包括许多圆柱形的滚子250，其内圈就位于转轴100的圆柱段214所形成的滚道218内，并使滚道218大体上延伸到每一滚子250的中心轴线范围处。与此同时，圆柱滚子250的对置着的外圈被接纳在锥体32内所形成的圆柱形滚道252内，并使滚道252大体上延伸到每个滚子250的中心轴线处一般地平行于中心轴线64与110。滚道218及252相对于锥体32及转轴100的轴线64及110来说是平行的。

圆柱形滚道252具有其对置着的侧表面254及256，两者间分开的距离比圆柱滚子250的长度刚好稍微大一些。这就使圆柱滚子250以相对来说较紧密的配合限制在圆柱形滚道252内以防止滚子250沿锥体32的中心轴线44的方向作任何显著的运动与此同时，内滚道218也有对置着的表面，它们包括在转轴100上的表面258及由锁紧螺母244的环形外侧边246所构成的对置着的表面。锁紧螺母244的环形外侧边246及侧边258间分离的距离比圆柱滚子250的长度稍微大一些。这允许锥体32相对于转轴100有限的轴向运动量，并与此同时将圆柱滚子250限制在滚道218内。此少量的裕度允许锥体32承受少量相对于转轴100的轴向运动，此时压靠在铍铜合金垫圈230上的弹簧承受挠曲以反应振动负荷。

同时值得予以评价的是滚动轴承248的圆柱滚子250与锁紧螺母244一同起作用防止锥体32从转轴100上作不应有的移动。随着锁紧螺母244装在转轴100上作不应有的移动。随着锁紧螺母244装在转轴100上以后，其环状外侧边246和滚道218的对置侧面258一起限制圆柱滚子250的轴向运动。与此同时，圆柱滚子250在锥体32中圆柱滚道内的轴向运动如前所述是受限制的。因此，如果不把锁紧螺母244从转轴100取走，则锥体32不可能从转轴100上移开。

锥体32内圆柱滚道252的外面有一环形表面260，它一般地与转轴100上的环形表面222相平行而且与之稍有距离。表面260位于与锥体32的中心轴线64相垂直的平面内并与此轴线同心。如图12所示在此空间内设置有由普通设计构成的主止推轴承262并在环状保持架266内包含有许多滚子264。主止推轴承262位于离锥体32基底处的环缘46相对地较近而且尺寸较大具有吸收作用于锥体32的大部分推力负荷的作用。止推轴承249吸收某些推力负荷，在需要止推轴承249起支撑作用的深钻孔作业中，它是特别有用的。像主止推轴承262一样，止推轴承249具有普通的外形并由环形保持架270中的许多滚子268所组成如图12所示。

按照本发明，在锥体32及支腿20的转轴100间的交界面采用再循环润滑油来进行润滑。油中包含有固态润滑质点，像聚四氟乙烯及钼之类。一种较满意的油样包含一种油的混合物，其中聚四氟乙烯质点及钼的质点每种包含的油体积的15%。

按照本发明在模件式钻头的锥体-支腿转轴交界面上采用润滑油之所以可能是部分地由于图11及12所示止推轴承249及262所提供的泵压作用。抵达止推轴承249内周边的油由于离心力以及滚子268在环状保持架270中的滚动作用被推进到止推轴承249的外周边来。油从止推轴承249外周边区域内泄出后流向滚动轴承248。

离开滚动轴承248的油抵达主止推轴承262的内周边，就在那里受环形保持架266中的滚子264的离心作用被压送到其外周边来。此主止推轴承262给油提供基本的泵压作用。如图11所示，油从主止推轴承262的外周边区域通过转轴100内的通道280泄出。在通道280的入口处的一个限流衬套281有助于吸收当锥体32受冲击载荷作用引起向内运动所造成的油流脉动。衬套281由磁性材料制成，还有藉此收集及滤出任何可能蓄积在油中的金属微点的功能。通道280经散热器总成282在压力补偿器总成的下游处流入转轴100内的孔104。在以后会同图14及15将要提到的散热器总成282功能是在将润滑由再循环到锥体一支腿交界面之前先进行冷却。

按照前面已叙述过的方式，在转轴100的孔104中的润滑油流经铍铜合金垫圈230底面236上的沟槽238到其外部。油然后经轴承衬套242，通过止推轴承249再越过锁紧螺母244到达滚动轴承248。在滚动轴承248处，油润滑了圆柱形滚子250，当它经离心作用继续外流时到达主止推轴承262的内周边。主止推轴承262将润滑油泵送到其外周边，油经通道280按前面所述方式泄出。止推轴承262能为整个油的再循环提供足够的泵压作用而毋需辅助泵压装置。止推轴承249也提供辅助的泵压作用。

采用润滑油以代替更常用的油脂，以及按刚才描述的方式实现再循环作用，从为锥体-支腿转轴交界面内各种轴承提供连续、完全的润滑作用的观点来看，是高度有利的。把油脂用于轴承及其它部件，这在普通钻头上是常这样做的，往往提供不到满意的润滑量。由于沾污油脂从某危险区被挤走后，因进入脏物或其他原因，不能及时更替就能导致钻头的迅速失效。

在止推轴承262的外周边及锥体32的外部间的锥体-支腿转轴交界面的一部分被密封起来以防止润滑油从内部漏泄，同时也防止砂子，脏物，岩屑及其他污染物从外部进入。这种装置包括一个密封垫圈284，它位于固定于锥体32的外周边上的环形螺母286的内部。

如前所述，锥体32有一个从它的一般为锥形的主外表面288延伸出来与外环缘46相邻并位于其另一侧的表面50。装在延伸面50上的陶瓷烧结扣粒52示于图11及图12。每一陶瓷扣粒52具有一从锥体32的延伸表面50耸出一小距离的后倾的外表面。陶瓷扣粒52的后倾的外表面使陶瓷扣粒52主要承受压缩负荷。由于陶瓷材料能承受巨大压缩负荷，此陶瓷机粒能抗破坏及损害，而且同时还能如前所述提供补充的裁定尺寸的作用。这一点示于图11中，表现陶瓷扣粒52正在修整模件式钻头10所钻出之孔287的侧壁285的情况。此外，陶瓷扣粒52还有保护延伸面50的功能。

如图11A及11C所示，环形螺母286位于延伸表面50的正内侧，有一个淬硬的外表面290能抵抗磨损及对它的损伤。与此同时环形螺母286以一个足够的量延伸到转轴100的背部上方，当螺母装到锥体32上时，它起到把锥体32维持在转轴100上的作用。环形螺母286具有一带螺纹的外表面292，它拧在锥体32上正好在延伸表面50的内部的螺纹表面294上，以使环形螺母286能装到锥体32上。

在环形螺母286及相邻的转轴部分间的空间内用密封垫圈284进行密封。密封垫圈284由掺有固态润滑剂质粒的橡胶所做成，起到基本密封作用以防止锥体-支腿转轴交界面的外部的污物进入这些交界面中。

除密封垫圈284而外，一个通常也做成环状外形的预防密封件296位于锥体32及转轴100间并就在密封垫圈284的内侧。如果密封垫圈284漏泄或失效此预防密封件296就起作用阻止污物进入锥体-支腿转轴交界面。

一备用密封体298也有环状外形并放在锥体32与转轴100之间，放在从密封垫圈284到预防密封件296的反侧及内侧。备用密封件298的作用基本上是防止润滑油在止推轴承262的外周边处外泄。这样就限定了油流要经过通道280及所包含之散热器总成282。

按照本发明，包括密封垫圈284，预防密封件296及备用密封件198在内的各种密封件并不固定在与它们相接触的相邻轴承表面。相反，此种密封件不承担相对于此种表面的滑动运动，这样就使这些密封件相对于锥体32及转轴100的转动得以改善。理想的是，如果锥体32以一已知速度在转轴100上回转，则密封件284，296及298中的每一个以已知速度的一半相对于转轴100在回转。这意味着锥体32以已知速度的一半相对于密封体284，296及298在回转。

密封件284，296及298的那种“离合器式”的作用起到了大大延长其寿命的功能。摩擦是密封件与它在上面相滑动的表面间相对速度平方的函数。这样，如果把密封件固定在锥体32或转轴100两者之一上，那么它们之间的相对运动就不会有，密封件不得不相对另一未固定在其上的元件以锥体的已知回转速度来滑动。如果锥体32以已知高速度在转轴100上转动，这样就使密封件承受巨大的摩擦以及由此产生的热。此种热量能导致密封件相对地迅速恶化，结果密封件的寿命大大缩短。

在采用密封垫圈284，预防密封件296及备用密封件298的情况下，这些密封较少承担滑动运动因此既相对于锥体32也相对于转轴100而回转。在密封垫284的情况下，此种密封件既能相对于环形螺母286的内表面、又能相对于由圆柱形凸缘部分224所形成的对置表面302而作滑动。为了进一步有利于密封垫圈284相对于表面300及302所作的滑动，该密封垫圈284在其对置着的二个面上设有许多间隔放置的同心筋条304，如图11D所示。在筋条304上及筋条304间涂覆上非水溶性的油脂有助于密封垫圈284相对对置着的表面300及302滑动容易些。

如图11A及11C所，预防密封圈296被放置在锥体32下方的一副表面及转轴100圆柱凸缘部分224所构成的一副表面308之间。此预防密封件296既能承受相对于表面306又能承受相对于表面308的滑动，因之它既能相对锥体32又能相对于转轴100而滑动。

以同样的方式，备用密封件298相对可滑动地被放置在锥体32的下方中的槽310及转轴100的外周边处对置着的表面312间，并得以既相对于锥体32也相对于转轴100而回转。

在很多通常用的钻头上，锥体及支腿做成的形状使支腿靠近所钻孔的侧壁。当支腿随本体的转动而绕孔运动时，它们常刮擦孔的侧壁并被岩石及其他从壁上来的凸出物所打击。这常导致严重磨耗及损坏以及钻头的永久失效。为努力延长此种钻头的寿命，支腿的外部边缘有时被复盖上硬质材料。纵使此种措施趋于减少问题的严重性，然而磨耗及损坏仍继续发生。

根据本发明做成的模件式钻头上，如图11A所最好表示的，锥体和支腿做成的形状使支腿相对于孔的侧壁有间距。图11A表示孔的侧壁285及一个支腿20的相邻的表面322。如图所示支腿20的全部表面322离侧壁285有间距。这部分地由于锥体32在环缘46的背部带有延伸表面50才成为可能。锥体32在延伸表面50上的外形用来将支腿20的表面322放到离开侧壁285有间距的位置。延伸表面50受陶瓷扣粒52的保护，此陶瓷扣粒如前所述同时形成辅助的尺寸裁定功能。还如前所说，环形螺母286装有硬化的外表面290以抗磨防损。支腿20上相邻锥体32的一部分以及包括表面322被复以抗磨材料作为预防措施。然而，再重复一次，按照本发明表面322由于已离开壁285早已避免了主要摩擦及损伤。

从图9像图11A那样将看得很明显，转轴100在支腿20的末端38附近处有大体上敞开式的外形。各种不同的圆柱部分204，210，214及220按阶梯形式设置，使包括轴承滚道在内的各表面完全暴露在支腿20的外部。这就使磨削支腿时对转轴100之成形有利。在支腿20上对置着的表面106及108间孔104的存在也对磨削支腿时使转轴100的成形有利。夹具可以放在孔104的对置着的二端以安装支腿20。许多的支腿用此种方式装夹然后可以用相对地大的砂轮磨制转轴100成形就使磨削速度大为提高并相对地提高了效率。与此相反，许多已有的钻头技术上的支腿具有的是非敞开式的外形，包括在难以到达的位置及角度上的一些表面它们在加工支腿成形时往往需要使用小砂轮。这使磨削过程成为远非有效的。

正如与图11A在一起所指出的，锥体32在转轴100上保持往防止不应有的移动是藉助于锁紧螺母244在环形螺母286的协助下作用的结果。由于锁紧螺母244不在锥体32外部而是当锥放在转轴上时隐芷在内的，为把锁紧螺母244装在转轴上必须能接近此锁紧螺母。如图11A所示，在锥体32对置着的两侧相应地通过孔328、330插有一副对置着的销棒324及326进入到锁紧螺母244的相应的孔332及334内，藉此就提供了此种可接近性。销棒324及326用来在锥体32的内部拧紧此锁紧螺母244目的使锁紧螺母244能拧在转轴100上。

为将锥体32装在转轴100上，锁紧螺母244在锥体内部用销棒324及326固定就位。随着铍铜合金垫圈230及所包括的弹簧232，止推轴承249，轴承衬套242，滚动轴承248的滚子250、主止推轴承262、预防密封件296及备用密封件298在锥体32内就位后，将转轴100插入锥体32中继之以转动支腿20。这样就将锁紧螺母244推进到转轴100上去。环形螺母286的螺纹节距与锁紧螺母244的节距是相同的故与此同时环形螺母286被喂入锥体32。与锁紧螺母244在转轴100上推进的同时，环形螺母286连同放置在环形螺母286及锥体32间的密封垫圈284一起推进入锥体32内。当锁紧螺母244及环形螺母286均也装紧就位后，销棒324及326从孔328、330、332及334中取走。然后将一副带有密封的止动螺钉装入孔328及330中每一个向外渐扩的带螺纹部份以封阻锥体32一支腿转轴100的交界面不与锥体32的外部相通。

图3及11A中所示的压力补偿器总成112在图13中表示得更详细。如图13所示，在对置着的表面106及108间贯通的孔104具有直径加大的第一区段336及在第一区段336与支腿20的表面106间伸展的直径比第一区段336更大的第二区段338。第二区段338的内壁带有螺纹以接纳带有中心贯通通道344的一对止动螺钉340及342的带螺纹的外表面。

在孔104第一区段336的前区内所设置的塞盖总成346具有一与孔104相沟通的中心孔348，并靠一个在此塞盖总成346外表面的环形沟槽352中放置着的O形环来密封第一区段336的侧壁。塞盖总成346具有一中心领圈354用以承接柔性的金属波纹管总成356，此波纹管总成具有一个作为带开口的对置端部的顶帽358波纹管总成356及顶帽358设置在位于孔104的第一区段336中的圆柱形管360内。在管360的一个端部内顶帽358之上设置一块海绵362用作滤清器。

每个止动螺钉340及342具有六角形空凹364，中心通道344可穿此而过。六角形的空凹364接纳六角搬子把止动螺钉340及342拧入到孔104的带螺纹的第二区段338，第一个止动螺钉340被拧入到第二区段338用以固定塞盖总成346及管360于第一区段336内。然后将第二止动螺钉342拧入第二区段338直至它座紧在第一止动螺钉340为止以防止第一止动螺钉340不慎松弛。

锥部-支腿转轴交界面的压力趋于保持或接近大气压力，因为此种交界面是受密封的。此交界面压力通过孔104及塞盖总成346中的中心孔348而与波纹管总成356的内部相沟通。与此同时，支腿20外部的压力随着模件式钻头在地层中深度增加总是趋于增加。此种压力通过止动螺钉340及342中的中心通道344，通过海绵滤清器362与顶帽358及波纹管总成356的外部相沟通。海棉滤清器362防止污物进入管360的内部。波纹管总成356随着不同的压差而膨胀或收缩以提供压力补偿，使锥体-支腿转轴交界面处的压力与支腿20外部及模件式钻头10周围的压力趋于平衡。

从密封垫圈284，预防密封件296及备用密封件298的“离合器式”运行的观点来看，此种压力补偿装置是特别有益的。由于此种密封件的正反双侧的压力取得平衡，密封件相对于它们所接触的对立表面可以自由滑动或转动。如无此种压力补偿装置，密封件将被迫压向接触面中之某一组，并使相对于该组的滑动减少或消失，而使大部或全部滑动发生在相对于另一对置着的表面上。

与图11在一起前面指出过，锥体-支腿转轴交界面处的润滑油是通过散热器总成282进行再循环的。此散热器总成282的分解透视图示于图14扫剖面图则在图15。这些图表明流经支腿20的通道280延伸到一个在支腿20中空凹370的背壁368上按装着的一个热交换板366所形成的曲折“之”字形通道。当热交换板366装到壁368上时，此板上所具有的“之”字形的槽372就形成了“之”字形曲折的通道。

加热过的润滑油从锥体-支腿转轴交界面经通道280到热交换板366内部沟槽372的上端374。油流经沟槽372从热交换板366的下端376流出再经过孔道104返回锥体-支腿转轴交界面。当润滑油在沟槽372中时，被本体18端部28上的喷嘴喷出的泥浆所冷却。当支腿20绕模件式钻头10回转时安设在支腿的先导边的散热器总成282迎着泥浆流。装在热交换板366上面的一块百叶窗板378用来保护热交换366，它上面开的许多槽380可让泥浆通过。泥浆与热交换板366的外表面相接触，并由于温度低冷给流经沟槽372的润滑油以必要的冷却。百叶窗板378、热交换板366和装在热交换板366正反两侧的矩形密封圈379、381一起用一些螺钉383装入支腿20中的空凹370。

结合图11所指出的轴承衬套242设置在转轴100的圆柱段204的圆柱形轴承表面208及锥体32的圆柱形轴承面240之间。在圆柱形轴承面208及240间存在着足够的空间供轴承衬套242在上面既相对于锥体32又相对于转轴来滑动。如果锥体32在转轴100上以给定速度回转，则理想的是轴承衬套242以给定速度之半绕转轴100旋转。

不幸的是，无法保证轴承衬套242将同时相对于圆柱形轴承面208及240而旋转。由于温度变化结果造成的膨胀或收缩之类的原因，轴承衬套可能冻住或滑动于圆柱形轴承面208及240二者之一上，以致二者间无相对滑动发生。

为防止此类情况发生，图16及17所详细表示的轴承衬套242沿圆周开有第一排孔382以及与第一排孔382相错开位置的第二排孔384。孔382及384在轴承衬套242的外表面286及其内表面388之间穿透其全部厚度。外表面386及内表面388上在其不同排的孔382及384间向前及向后呈“之”字形地均开有沟槽的陈列390并将这些孔沟通在一起。

至少在某些孔382及384中有橡胶棍392被插入。在剖面图17中橡胶棍392中有二根被显示出。每根橡胶棍392的长度比轴承衬套的厚度稍微大一些。最好是橡胶棍392比轴承衬套242的厚度大7-15%，以使从孔382及384正反二端均能凸起。与此同时每一橡胶棍392的直径要比孔382及384的直径小1-5%以保证在其中密贴而又可活动的配合。

轴承衬套242是暴露在再循环的润滑油中的。在内、外表面388及386上的沟槽390用来通导润滑油到孔382及384中，在该处润滑油将橡胶棍392浸润至所需程度。这就促使橡胶棍的正反两端在圆柱形轴承表面208及240上以可控方式滑动从而使轴承衬套242同时相对于二表面回转。橡胶棍392能够适应当在圆柱形轴承面208及240上连续滑动时二表面间距离的变化。

如前所述，每个锥体32，34及36均装有许多切削齿42。图18A表示切削齿142中之一尚未装到锥体32、34及36上去以前的样子。切削齿42及其类似物是将一成份适合相对较硬的金属棒切割成许多型坯。一般具有圆柱外形的每一个型坏然后在其一端被磨制成图18所示之切削齿42。被磨出的切削齿42端部具有一个不和切削齿42中心轴相垂直而是相倾斜的凿尖或是切削刃400。

图19是表示切削齿42的切削刃400的顶视图。像图18A那样在图19中切削齿42上端的一小部分在切削刃400的一端被磨去形成倒角部分404。

当装在锥体的外环缘46上的切削齿48较切削齿42大得多时，此种切削齿148像刚刚结合图18A及19中所描述的切削齿42那样主要用同样的方式制成。大切削齿48的直径和长度比小切削齿42的直径和长度要大得多，它们装在锥体上的方式和切削齿42在下面要讲到的所使用的过程一样。

将切削齿42装到锥体上去的准备工作中，在锥体的外表面上需要按装切削齿的位置钻出许多孔。图20表示锥体32的一小部分，显示出许多被钻出后孔406中的一个。孔406的直径要比切削齿42的直径稍大些以便在切削齿42的外表面及孔406的壁之间形成一个小的空间。孔406的底部有一小池408，它是在钻孔406时造成的。

在将图18A及19中的切削齿42插入锥体32中的孔406以前，孔406底部小池坑408中用少量粘结材料充填。合适的粘结材料作为例子有铜焊剂，镍焊剂及其他钎焊材料。将粘结材料放入小池坑408中后，将切削齿402的基底插入到孔406中。如图20所示，孔406的上端邻近锥体32的外表面288处有一倒角区412。在将各种切削齿42放入像锥体32的表面288上形成的孔406那像的孔中以后，将锥体32加热到足以将小池坑408中的粘结材料熔化的温度以使粘结材料充满并浸润在切削齿42的外表面及孔406的壁之间包含倒角区412在内的空间。如图20所示粘结材料414的数量充满了切削齿42的外表面和孔406的表面间包含倒角区412在内的空间。冷却以后，切削齿42被钎焊在锥体32上。

用来将切削齿42钎焊进锥体32的孔406内的过程可以改变以适应所用的特殊粘结材料。在铜焊剂及镍焊剂的情况下，锥体32与所装入的切削齿是在氢氛围中加热至约1750°F的温度，加热时间要足够长以便粘结材料熔化并浸润切削齿42及孔406的表面。如前面所指出的，将大切削齿48装入锥体32的外环缘46的孔中所用的过程是相同的。

图18B表示一个切削齿416，其成形方法以及装入锥体中的方法与图18A中的切削齿142采用刚才所述的过程下的情况基本上是相同的。但是，在切削齿416的情况下，其上端磨成主要地与切削齿中心轴线420相垂直的凿尖或切削刃418。在加工过程中在切削刃418的对置二端部形成小倒角的区段422及424。虽然图18A中切削齿42的斜切削刃在多数用途下是被优先采用的，因为它改善了切削作用，但图18B的切削齿416提供了一种可能在某些用途上被采用的变型方案。为此按照本发明切削齿的切削刃可以假设成各种不同的倾斜度及外形。

图1、11A及12所示的陶瓷扣粒可以采用像压配合那样的适当技术安装到锥体32上的延伸表面50中钻出的孔中去。如力11C所示，每一个陶瓷扣粒52具有一倾斜的外表面426，它在锥体32的延伸表面50之外伸出一个小距离。此陶瓷扣粒52的倾斜的外表面426有助于它当完成辅助的裁定尺寸功能时挺住它所承受的巨大的压缩力，以及藉挤压孔287的侧壁285来保护延伸表面50。

图21A及21B是锥体的相应的侧视图及剖视图表示其切削齿42及48的一种特殊形式的特征。所示之锥可能包括锥体32、34及36中的任何一个，但为了便于参考起见被指定为锥体32。如图21B所示，小切削齿42按上面刚提到的方式被钎焊到锥体32孔406中。大切削齿48当被放入到锥体32的外环缘46中的孔406内时与此相仿被钎焊到锥体32上。

根据本发明锥体表面288上的切削齿42布置在一条轴线上，该轴线在锥体32的顶部60处离中心轴线64偏置一小量。此种轴线之一432示于图21A，图上有几个切削齿42沿此轴线就位，还有大切削齿48之一在锥体32的环缘46处。可以看到轴432的位置在顶部60处离锥体32的中心轴64有一小的距离。此外，轴432与轴433成一锐角并与锥体32的中心轴线64相交，故而每个切削齿42最后的大切削齿48被放置在随着从锥体32顶部60的距离的增加而增加着从轴433起始的距离的位置上。所有其他切削齿42及48都类似地排放在与轴432同样的方式偏置与倾斜着的其他轴上，其结果是齿42及48在锥体32的表面上形成一个变节距的模式。此种变节距特征也存在于在以后图24及25所描述的模式中，它通过各种不同的孔在表面上条件的变化提供了大大改进的切削作用。

按照本发明，每个小切削齿42的切削刃400在锥体32的表面288上与切削齿布置的轴线成相同的夹角。在图21A所示的轴432的情况下，每个切削刃400相对于轴432偏置垂倾斜成近似30°的夹角。

图22A是以展开图形式显示的包括整个外环缘46在内的锥体32的一部分。外环缘46具有沿环缘安装的大切削齿。除每一个切削齿48在锥体32的回转方向相对于从锥体32的中心轴64处发出的各径向轴线是倾斜的而外，按照本发明的另一个特征，切削齿48的切削刃400，围绕着环缘46以交变方式进行倾斜。就这样，如图22A所示，切削齿48中包含第一个此种切削齿434，它具有切削刃如图22A′所示相对于沿锥体32的中心轴64方向伸展出的轴438来说偏向左方。相反地，在刚提到的切削齿434的左方一个邻近的切削齿440具有切削刃442相对于图22中的轴438偏向右方。下一个切削齿444在刚提起过的切削齿440的直接左方，其切削刃446以第一个切削齿434切削刃436同样的方式相对于图22中的轴线438偏向左方。同样地，切削齿444的直接左方的切削齿448的切削刃450以切削齿440切削刃442同样的方式相对于轴线438偏向右方。各个大切削齿48的切削刃就是围绕锥体32的整个外环缘46用此种方式交变方向。

装在环缘46上的切削齿48交变着的切削刃400在所钻孔底面的外周边上当齿48完成其基本裁定尺寸的功用时提供了一种有益的十字交叉切割型式。这示于图22B，它表示孔底面287上邻近壁285处的一部分。当切削齿48的刃口400连同一系列交变着的切割451进入地面287时形成了图示的松土堆453。随着齿48在底面287外周边上的重复运动，切削刃400的交变斜角重复地切入表面，其钻进及粉碎表面物质的方式远比采用相同切削刃方向于基本裁定尺寸的齿上时所得的结果为优。

图23A是锥体32的更完整的表示法，其旋转方向如箭头452所示。按照本发明用于切削齿模式的另一个特征，在锥体32的大体上圆周形的主外表面288上的小切削齿42围绕着不同心于锥体32的中心轴64的圆而设置，并且位于不垂直于中心轴64的平面内。不仅如此，每个这样的圆不同心于所有其他设有切削齿42的圆并与中心轴64成不同夹角。在图23中用虚线显示几个这样的圆454、456及458。接近于但不同心于锥体32的中心轴64的最小的这样的圆454包含有5个切削齿。下一个比圆454大得多并且与圆454及中心轴64均不同心的这种圆456包含有10个切削齿。第三个比圆456还大的并且和圆454、456以及中心轴64均不同心的此种圆458具有11个切削齿。在锥体32上其他的切削齿42位于图23未标示的其他圆上。

按照本发明所有切削齿42及48沿锥体32的回转方向是偏置或倾斜的。这示于图23B中。这样，在图23A中，在外环缘46上所装大切削齿48的情况下，此种大切削齿48相对于从锥体32的中心轴线64出发经向伸出至切削齿48所在位置并垂直于在该位置上环缘46表面的轴线来说是倾斜成锐角的。切削齿48顺着图23A中曲线箭头452所代表的锥体32的回转方向而倾斜的。

设置在锥体32的大体为圆锥形的主外表面288上的小切削齿也是顺着曲线箭头452所代表的锥体32的回转方向而倾斜的。对于切削齿42中的每一个来说这种齿相对于在其本身位置上垂直于表面288的轴线而倾斜成锐角。换言之，每个切削齿42相对于锥体32表面288上的直立位置来说顺锥体的回转方向倾斜成相对小的锐角。

再参看图23B，它表示了锥体32锥形外表面上的三个切削齿。锥体回转方向用箭头469表示。由于齿42（还有大切削齿48）是顺锥体回转方向倾斜的，因之在锥体表面他们所在的位置并非成直角，齿42啃入孔表面287时就较侧向更直接。这样就使对齿42的弯曲，折损或其它伤害减至最低，而与此同时以更有效的方式啃入地层。

图24是小切削齿42按本发明第二种模式排列的锥体32的平面图。在图24所示的第二种模式中，相当于图24上半部的锥体32的第一个半部470上的切削齿42的布置与相当于图24下半部所示的相反的第二个半部472的布置是不同的。在第一个半部470中，各切削齿42沿着许多大体上平行着的线而排列，此三条线474，476及478以虚线形式示于图24。进而，每个切削齿42的切削刃400相对于从中心轴线64出发通过该齿的轴线倾斜成相同的夹角，如图示切削齿480设置在从中心轴线64经此齿的轴线482上可作为例子。在图24所示的每个切削齿的情况下，包括切削齿480，其切削刃400相对于通过锥体32中心轴线64伸经该齿诸如在齿480情况下的轴线482那样的轴线倾斜成相同之角夹，也即近似地为30°。

锥体32第二个半部472于示图24，切削齿42布置成不同模式。如图24所示，切削齿42沿着从中心轴线64放射出来的曲线而布设，如图24中心虚线标出的四条不同曲线484，486、488及490。还是那样，沿曲线484、486、488及490中之一而布置的每个切削齿42的切削刃400与从中心轴线64出发延伸通过切削齿的轴线倾斜成近似30°的夹角。

图25是小切削齿42按本发明第三种模式排列的锥体32的平面图。在图25所示的第三种模式中，相当于图25上半部的锥体32的第一个半部492上的切削齿42的布置与相当于图25下半部所示的相反的第二个半部494的布置是不同的。在第一个半部492中，各切削齿42沿许多平行着的、向着远离第二个半部494的共同方向伸出的线而排列。6条此种线496、498、500、502、504及506以虚线示于图25。进而，每个切削齿42的切削刃400相对于从中心轴线延伸出来通过该齿的轴线倾斜成相同的夹角，如图示切削齿508设置在从中心轴线64伸经此齿的轴线510上。对于图25所示的每个切削齿42，包括切削齿508其切削刃400相对于从锥体32中心轴线64伸经该齿诸如在切削齿508情况下的轴510那样的轴线倾斜成相同的夹角，也即近似为30°。

锥体32的第二个半部494示于图25，切削齿42布置成不同模式。如图25所示，切削齿42沿曲线布设。四条此种曲线512、514、516及518用虚线示于图25中。还是那样，沿曲线512、514、516及518中之一而布置的每个切削齿42的切削刃400与从中心轴线64伸出经过该切削齿的轴线成近似于30°的夹角。以图示之切削齿520为例，其切削刃与从中心轴线64伸经切削齿520的轴线524形成约30°的夹角。

如前面结合图21A及21B时所述，按本发明锥体上的切齿42以不等节距模式布置，也即它们沿着一条在锥体顶部偏离锥体中心轴线的轴线而布设。此种变节距模型提供了改进了的钻孔性能，而且当钻经不同地面条件时特别有效。用在每个锥部两对置的半部上设置不同数量的切削齿的方法，如前面结合图24及25所描述的，进一步加强了变节距的特征。此种切削齿的非对称布置提供了一种变节距的模式对防止不希望有的共振方面是特别有利的。图24及25中的模式也可将其切削齿结合图21A及21B所描述的方式布置在锥顶离锥的中心轴线偏置着的轴线上。

如前面结合图23B所描述，小切削齿42及大切削齿48都顺着锥的回转方向而倾斜以改进孔表面的掘进，并与此同时把切削齿的损坏降至最低限度。此特征在图24及25的模式中也存在，其中所有切削齿顺图中所示锥的回转方向面倾斜。

按本发明的另一特征，锥体32、34及36上的切削齿42的各种模式是这样布置的：切削齿42所安装的锥的顶部到每个切削齿的距离是不同的。这是靠把切削齿42所要装入的每一个孔钻在离锥中心不同的距离上来实现的，此距离是要和钻头上三个锥上的所有孔的距离做比较才能得出。与此同时，前面描述过有关齿的其他安置规则仍然遵守，故而根据本发明所具有的其他特征也能实现。将钻头上的每个切削齿42设置在离其锥的中心不同的距离上得以保证地层287在孔底的全部表面积被切削齿所啃碎。事实上，三个锥部32、34及36中的每一个有能力粉碎主要地整个地表面因为在它上面的切削齿位于距锥顶不同的距离并能消除用原有技术做成的钻头在锥部经常存在着的齿排或齿组间的巨大空间。此特征被应用在根据本发明的所有模式上，包括图23A、24及25中的模式。

根据本发明的再一个特点，模件式钻头的三个锥部32、34及36中的每一个有着相同数目的切削齿42。这样，纵使锥部的对置的二个半部上切削齿数不同及为达到各种其它特征方面的设想也得到实现，三个锥部装备相同数量的齿被证明可在每个锥上引起基本上相同的扭矩，从而，在先前技术中的钻头通常有的回转摆头运动可减少或消失。

按照本发明还有另一个特征示于图26。结合图21A、24及25如前所述，每个切削齿42的切削刃400相对于从锥的中心线伸经切削齿的轴线倾斜成锐角。在这些例中，切削刃400与这些轴相倾斜成近似30°夹角。进而，每个切削刃400相对于这些轴线是在锥的回转方向倾斜的。

图26表示孔底面287邻近壁285的一部分，它表明所有切削刃均倾斜成此种情状时所产生的切割作用。为图示简化起见，图22B所示之各锥外环缘46处的大切削齿所产生的切割作用在图26中被省去了。当每个像锥32那样的锥转过孔底面287时，齿42的切削刃400掘入表面287以产生许多斜的挖痕550。邻近每个挖痕550及在其旁边紧挨孔壁285处是一堆被切削齿142所粉碎及推起的土渣。此种侧向刮削作用是有益的，特别站在从孔表面快速排出松散物的观点来看更如此。喷散的泥浆将土渣及其这物质携带到孔的外壁285的区域，在该处此种物质向上浮起到钻管外侧以便排出。因此，把每个切削刃400按图21A、24及25中每一种模式那样的方式扭成角度，则在按照本发明的所有模式中此种优点实现了。

经本发明经特别的展示及描述并参改了其较好的实施例以后，有技术素养的人将会了解到可以在其中进行各种形式或细节上的变化而不离本发明的精神及范畴。

Claims (133)

1、用在钻头上的一种包括一个本体的装置，该本体具有中心轴线及围绕中心线而设置的一组凹口，每一凹口是适于容纳带锥部的支腿的，每一凹口一般具有一个平的一般平行于本体中心轴的背壁。

2、根据权利要求1的一种装置，其特征是，其中一组凹口由一般地等距围绕中心轴放置的键槽组成，每个键槽的背壁的中线一般地平行于本体的中心轴线。

3、根据权利要求2的一种装置，其特征是，进一步包含有一适配于本体的一个带螺纹的枢轴，此枢轴有一组凹口，每个凹口和本体上的键槽之一互相对中。

4、根据权利要求1的一种装置，其特征是，还包含有一组加长的带锥部的支腿，每个支腿装入本体一组凹口中的一个不同凹口，并沿着一般地行于本体中心轴线的方向延伸。

5、根据权利要求4的一种装置，其特征是，还包含一个与本体相适配在邻近本体处带有法兰部分的枢轴，枢轴上有一组凹口，每一凹口和本体上一组凹口中的一个不同凹口互相对中，并接纳一组加长的带锥体的支腿中之一的一个端部。

6、根据权利要求4的一种装置，其特征是，其中一组凹口由三个凹口组成，一组加长的带锥体的支腿由三个加长的带支腿的支腿所组成。

7、一种用于钻头的装置，其特征是，其中包含一具有延伸至端面的本体，在此本体的端面上有许多孔及许多由此喷射泥浆流的喷嘴，喷嘴装在本体端部表面上的孔中，这些喷嘴之一位于相对地接近于中心轴线处而其中其它喷嘴位于离中心轴线不同的距离一个比一个更远离中心轴线处。

8、根据权利要求7的一种装置，其特征是，其中本体具有一个与首先提到的端面相对置的第二端面，一个公共流道从该第二端面伸入本体内以及一些流道构成的歧管在本体内将首先提到的端面上的许多孔与公共流道相连通。

9、一种用于钻孔的装置，其特征是，其中的本体包含一个带有许多螺纹孔在内的端面;许多喷射泥浆流的喷嘴，每个喷嘴具有其第一及第二两个互相能相对旋转的部分以改变流经喷嘴的泥浆流，该两部分装在一组带螺纹的孔的各自的其中之一内，并通过螺纹连结用一组带螺纹的环形螺母各自的其中之一将该二部分固定在其中，带螺纹的螺母用来防止喷嘴的第一及第二两部分相对地转动。

10、一种用于钻头的装置，其特征是，其中包含一个带螺纹的适于将钻头本体偶接于钻管上的枢轴，该枢轴具有一组大体上均布于其外表面的凹口以接纳一组带有锥体的支腿的端部。

11、一种用于钻头的装置，其特征是，其中的本体具有一组大体上绕其中心轴线均布的键槽，每一键槽具有一大体上平的带有中线的板壁以及沿此中线相间设置的一组带螺纹的孔，至少有一个带锥的支腿装入一组键槽中之一内。并用一组带螺纹的螺柱进行固定，这些位于支腿一组孔内的螺柱被纳入键槽中一组带螺纹的孔内，每个螺柱具有锥度部分以利于插入支腿上一组孔的其中之一内以便将支腿装入键槽。

12、根据权利要求11的一种装置，其特征是，其中一组带螺纹的螺柱由三个带螺纹的螺柱所组成。

13、根据权利要求11的一种装置，其特征是，每根带锥度部分的螺柱有一个直径较大些但比支腿上一组孔中的每一个直径稍小的区段，在此直径稍小些的区段之外有一个直径更小的区段，其直径比支腿上一组孔中的每一个直径都要小得多。

14、根据权利要求11的一种装置，其特征是，其中每个螺柱上带锥度的部分是带螺纹的，支腿上成组孔中的每一孔具有一个扩孔带螺纹的靠外部分，以后更包括一个装在该组螺柱中每一个的带螺纹的锥度部分上的螺母，以及一个具有螺纹外表面并被拧入支腿的成组孔中每一个孔上的带螺纹的扩大部分内的安全螺母。

15、一种用于钻头的装置，其特征是，该装置包含有喷射泥浆的喷嘴，喷嘴为改变流经的泥浆流包括有可调装置。

16、一种根据权利要求15的装置，其特征是，其中可调装置在最大泥浆流量及泥浆根本断流之间可调的。

17、一种根据权利要求15的装置，其特征是，其中喷嘴包含具有一开口在内的第一部分及具有一开口在内的第二部分，第二部分能相对于第一部分而转动以调整从第一部分开口进入第二部分开口的流量。

18、一种用于钻头的装置，其特征是，该装置包括一种用于喷嘴射泥浆，具有一流道贯通的喷嘴，此泥浆喷嘴主要是由陶瓷做成。

19、一种用于钻头的装置，其特征是，该装置包含一个大体上为圆柱形具有中心轴线并在其第一端部有一沟槽的零件，此沟槽经内部通道到达其对面的第二端部内的一个开口，沟槽相对于中心轴线给定方式偏置，还包含一个位于邻近圆柱形零件第一端部并能相对于它转动的圆盘，圆盘中心轴线与圆柱形中心轴线相重合并具有一相对于圆盘中心线偏置的沟槽，其形式与在圆柱形零件第一端部中的沟槽相彷。

20、根据权利要求19的一种装置，其特征是，该装置在圆柱形零件及圆盘间设置的环形橡胶密封。

21、根据权利要求19的一种装置，其特征是，该装置还包括一从圆柱形零件第二端部伸出之榫销以防止圆柱形零件放入接纳零件后的转动。

22、根据权利要求19的一种装置，其特征是，该装置还包含一本体，上面有接纳圆柱形零件及圆盘的孔，本体上有一通道止于该孔并与圆柱形零件第二端部内的开口相通，邻近圆盘处孔的朝外部分有螺纹，把螺母拧入固定住圆盘以防止圆盘相对于圆柱体转动。

23、根据权利要求22的一种装置，其特征是，其中螺母有一开沟的面藉以将螺母拧紧在圆盘上。

24、根据权利要求22的一种装置，其特征是，其中本体中的孔在其内侧面有一小洞，另外还包含一榫销从圆柱形零件的第二端部伸出并进入到孔内侧面上的小洞中以防止圆柱形零件在其中的转动。

25、用于钻头的一种装置，其特征是，其中空气喷嘴有一个贯通的中心通道，此通道有一个向下收缩的上部段及一个向下扩张的下部段。

26、根据权利要求25的一种装置，其特征是，其中喷嘴由一带中心通道大体上圆柱形零件，以及还由一内部有孔以接纳大体上圆柱形的零件的本体所组成，本体在其内部有一通道止于中心通道，本体内孔的朝外部分带有螺纹，用一带螺纹的螺母拧入此孔的带螺纹的朝外部分，此螺母用来把大体上圆柱形的零件固定在本体的孔中。

27、一种用于钻头的装置，其特征是，其中包含支腿连同其装有锥体的转轴，锥体位于支腿的转轴上，一个滚动轴承设置于锥体及转轴间，轴承的运用得以防止锥体从转轴上分离。

28、根据权利要求27的一种装置，其特征是，其中锥体及转轴每个带有滚道以接纳滚动轴承的滚子，包容住滚子的对置着的端面。

29、根据权利要求29的一种装置，其特征是，该装置还包括一个装在支腿转轴上的锁紧螺母，它在转轴上形成滚道的一端。

30、根据权利要求28的一种装置，其特征是，其中在锥体及转轴上的每个滚道接纳的滚动轴承上每个滚子近半个直径。

31、根据权利要求30的一种装置，其特征是，其中滚动轴承的滚子具有中心轴线，还包含一个锁紧螺母在滚动轴承的一端装到支腿的转轴上并具有一外直径近似地与滚动轴承的滚子中心轴线相重合。

32、一种用于钻头的装置，其特征是，其中有支腿和装着锥体具有中心轴线转轴的一种组合，一个置于支腿的转轴上的锥体，一滚动轴承置于锥体和转轴间并包含有圆柱形滚子的圆形陈列，每个滚子有一中心轴线大致平行于转轴的中心轴线，锥体及转轴各有一滚道以接滚动轴承的滚子，每个滚道伸展超过每个滚子相对置的端面并离滚子的二对置端面有一相对小的距离。

33、一种用于钻头的装置，其特征是，其中包含支腿带有装着锥体的转轴一种组合;一个置于支腿的转轴上的锥体;以及置于锥体及转轴间的一个垫圈及附在上面的弹簧，以吸收运行时作用在锥体上的振动负荷。

34、根据权利要求33的一种装置，其特征是，其中垫圈由具有一凸出物以接纳弹簧的铍青铜圆盘组成，弹簧由钢制成。

35、根据权利要求33的一种装置，其特征是，其中转轴具有一内部带孔的轴承表面以传送润滑油，弹簧于常态下将垫圈压向轴承表面，而垫圈在邻接轴承面的面上具有一螺旋形沟槽以便从孔中用可控的方式供润滑油。

36、根据权利要求33一种装置，其特征是，其中转轴具有一轴承面在其上面用以承接垫圈，锥体具有一孔，在其内侧用以承接其中的弹簧。

37、用于钻头的一种装置，其特征是，该装置包含有下列件的组合：

一个支腿;

一个装在支腿上可转动的锥体;及

在锥体及支腿间设置的滚动止推轴承，支腿及锥体之间构成了一个止于锥体一外周边的交界面，滚动止推轴承就位于此交界面内邻近锥体外周边处。

38、根据权利要求37的一种装置，其特征是，其中还包含一个位于交界面内及首先提到的滚动止推轴承内侧的第二滚动止推轴承。

39、根据权利要求37的一种装置，其特征是，其中还包括，一个位于锥体及支腿间的主轴承，并在其间滚动止推轴承位于主轴承的外侧。

40、根据权利要求39的一种装置，其特征是，其中还包括一个位于锥体及支腿间在主轴承的内侧的第二滚动止推轴承。

41、根据权利要求37的一种装置，其特征是，其中滚动止推轴承包含一大致上环形的轴承保持架，该保持架内部开有许多径向槽以及许多滚子置于此径向槽内。

42、根据权利要求41的一种装置，其特征是，其中，还包含将一定量润滑油引入滚动止推轴承的设置，其中径向槽及滚子起作用将润滑油分配到全部滚动止推轴承。

43、根据权利要求42的一种装置，其特征是，其中还包括位于支腿及锥体间滚动止推轴承外侧的一个密封件，其作用为把润滑油限制在滚动止推轴承区。

44、根据权利要求43的一种装置，其特征是，其中密封件为大致环状外形。

45、用于钻头的一种装置，其特征是，其中包含下列各件的组合：

一个到转轴为止的支腿，转轴具有一中心轴线及一与中心轴线同心地设置的圆形轴承滚道及一个位于大致和中心轴线相垂直的平面内的背壁;

一个装在转轴上可转动的锥体及具有一个大致与转轴中心轴线相重合的回转中心轴线，及一与锥的中心轴线同心设置的轴承滚道，以及一个位于大致和锥体中心轴线相垂直的平面内的背壁，锥体上轴承流道的壁与转轴上轴承滚道的背壁间有一距离而且大体上相平行;和

在转轴的轴承滚道和锥体的轴承滚道间安装着的并且在转轴的轴承滚道背壁和锥体的轴承滚道壁间延伸的一个止推轴承。

46、根据权利要求44的一种装置，其特征是，其中锥体有一个刚到止推轴承外侧的外周边为止的外表面。

47、根据权利要求44的种装置，其特征是，其中止推轴承包含一个带有成陈列的径向槽的环状保持架以及位于此径向槽内的许多圆柱形滚子。

48、根据权利要求44的一种装置，其特征是，其中止推轴承有一外直径及内直径，还包括一个位于转轴及锥体之间的主滚动轴承以利于锥体在转轴上的转动，此主滚动轴承设置在邻近止推轴承的内直径处。

49、根据权利要求49的一种装置，其特征是，其中还包括尺寸远小于首先提到的上推轴承的第二止推轴承，它设置在转轴及锥体间主滚动轴承上离首先提到的止推轴承的相反一侧。

50、用于钻头的一种装置，其特征是，其中包括在其一端具有大致上呈锥状的转轴的支腿，转轴具有中心轴线并包含有一相对于中心轴线同心地设置的主轴承滚道，以及相对于中心轴线同心地设置的止推轴承滚道，止推轴承滚道设置在主轴承滚道的外方，从而使主轴承滚道及止推轴承滚道在转轴上构成一个大致敞开式的外形。

51、根据权利要求50的一种装置，其特征是，其中还包含一个沿着转轴中心轴线方向，在支腿两对置的外表面之间贯通支腿及转轴的一个孔，该孔有利于包含主轴承滚道及止推轴承滚道在内的转轴磨削成形时支腿的装夹。

52、根据权利要求51的一种装置，其特征是，其中还包括一个设置于孔中的压力补偿器。

53、用于钻头的一种装置，其特征是，其中包括一个在其端部止于转轴的支腿，转轴具有一中心轴线并适于在其上承接可转动的钻孔用锥，支腿有一沿转轴中心轴线在支腿二对置着的表面之间内部伸展的孔。

54、根据权利要求53的一种装置，其特征是，其中还包含一置于孔中的压力补偿器。

55、根据权利要求54的一种装置，其特征是，其中孔具有置入压力补偿器的扩大部分，压力补偿器包含有置于孔扩大部分之内的柔性波纹管。

56、用于钻头的一种装置，其特征是，其中包含以下各件的组合：

一个支腿;

一个装在支腿上可转动的锥体;

至少一个轴承放置在支腿及锥体之间;

支腿内促使润滑油再循环到至少环绕一个轴承区的装置。

57、根据权利要求56的一种装置，其特征是，其中再循环装置包含有润滑油的冷却装置。

58、根据权利要求55的一种装置，其特征是，其中润滑油再循环装置包含有一限流衬套用以防止当锥朝向支腿猛然运动时所引起的润滑油流脉动喘振。

59、根据权利要求57的一种装置，其特征是，其中再循环装置包含从润滑油中去除金属质点的装置。

60、根据权利要求59的一种装置，其特征是，其中从润滑油中去除金属质点的装置由一磁性衬套组成。

61、根据权利要求57的一种装置，其特征是，其中冷却装置包含装在支腿内部的散热器装置。

62、根据权利要求61的一种装置，其特征是，其中散热器装置由邻近支腿外表面的而又在支腿内部的热交换片所构成，该热交换片所形成的沟内有润滑油在其中再循环，此沟有曲折的“之”字形路径供润滑油流动。

63、用于钻头的一种装置，其特征是，其中包含有下列各件的组合：

一个支腿;

一个装在支腿上可转动的锥体;及

设置在支腿与锥体之间的一个密封件，当锥体在转轴上回转时该密封件和支腿间及和锥体间均起作用并均能自由滑动。

64、根据权利要求63的一种装置，其特征是，其中锥体在转轴上以一给定转速回转，密封件则以低于此给定转速之转速而相对于支腿滑行。

65、根据权利要求63的一种装置，其特征是，其中密封件具有大致环状外形并被置于在支腿及锥体上对置着的相对地光滑的表面之间。

66、根据权利要求63的一种装置，其特征是，其中密封件的外形为在其上具有许多同心的筋条，这有利于密封件相对于支腿及锥体的滑行。

67、根据权利要求63的一种装置，其特征是，其中密封件是由带固态润滑剂质点在内的橡胶所制成。

68、用于钻头的一种装置，其特征是，该装置包含有下列组件：

带有锥体座的端部以及外侧边的加长了的支腿;

可回转地装在支腿的锥体座的端部的一个锥体，此锥体在其直径最大的基底部邻近支腿锥座端的外缘处有一外环缘，在此外环缘的一侧有一大致锥形的表面，以及一个在外环缘一侧与锥形表面相对置着的延伸部分，它伸出在支腿锥座端的外侧并保护它。

69、根据权利要求68的一种装置，其特征是，其中包含一批装在锥体延伸表面上的陶瓷扣粒，这些陶瓷扣粒有助于锥体延伸部分的抗磨。

70、根据权利要求68的一种装置，其特征是，其中还包含复盖在支腿上邻近锥体部分的一层抗磨材料层。

71、根据权利要求68的一种装置，其特征是，其中还包含大致上环形的螺母，它固定在锥体延伸部，此螺母伸展在支腿之上并具有一内直径比支腿的锥座端部外边缘的直小以防止锥体从支腿掉走。

72、根据权利要求71的一种装置，其特征是，其中螺母有一个抗磨材料组成的外表面，它和锥体的外环缘成倾斜角。

73、根据权利要求71的一种装置，其特征是，其中还包含有一置于螺母与支腿之间的密封垫圈，它并将该空间密封。

74、根据权利要求73的一种装置，其特征是，其中密封垫通常是环形的而且可滑动地被置于螺母及支腿之间以使当锥体与螺母相对于支腿而旋转时，它能相对于螺母及相对于支腿而滑行。

75、根据权利要求74的一种装置，其特征是，其中密封垫圈是由有固体质点润滑剂植入其内的橡胶所制成。

76、根据权利要求74的一种装置，其特征是，其中还包含有一预防密封件，它被置于锥体与支腿间，在密封垫圈的离螺母而对置着的另一侧，当锥与螺母相对于支腿而旋转时，此预防密封件相对螺母及相对于支腿可滑转。

77、用于钻头的一种装置其特征是，该装置包含有下列各件的组合：

一个支腿;

一个装在支腿上可回转的锥部，该锥部在外环缘在其基底处有一直径最大的部分以及在外环缘的一侧有一个大致为锥形的部分;及

一个螺母，它在外环缘的离大致为锥形的部分相对的一侧上锥体的一部分处被固定在锥体上，此螺母伸出在支腿之上并抓住锥体于支腿上。

78、根据权利要求77的一种装置，其特征是，其中还包含有一置于螺母于支腿之间的密封垫圈，它并将该空间密封。

79、根据权利要求78的一种装置，其特征是，其中密封垫圈可滑动地既对着螺母也对着支腿放置着以使当锥体与螺母相对于支腿而旋转时，它能相对于螺母及相对于支腿而滑行。

80、根据权利要求79的一种装置，其特征是，其中密封垫圈是由有固体质点润滑剂植入其内的橡胶所制成。

81、根据权利要求79的一种装置，其特征是，其中包含一预防密封件，它既对着锥体也对着支腿而设置在密封垫圈的离螺母而对置着的另一侧，当锥体与螺母相对于支腿而旋转时，此预防密封件相对于螺母及相对于支腿可滑转。

82、根据权利要求78的一种装置，其特征是，其中密封垫圈通常为环状并在其外表面上具有许多同心的筋。

83、根据权利要求82的一种装置，其特征是，其中还包含一定数量的非水溶性油脂涂在许多同心筋上。

84、根据权利要求82的一种装置，其特征是，其中密封垫圈具有第一表面与螺母进行可滑动的接触，一对置着的第二表面与支腿进行可滑动的接触，许多同心的筋条既布在第一表面也布在第二表面。

85、一种轴承装置包含有下列各件的组合：

具有圆形轴承表面的第一零件;

在第一零件的圆形轴承表面内放置的一个衬套;

具有圆形轴承表面的可转动地位于衬套中的第二零件;及

能对第二件以给定速度相对于第一零件的回转作出反应从而能造成衬套相对于第一零件以低于给定速度的速度而旋转的装置。

86、根据权利要求85的一种轴承装置，其特征是，其中造成衬套旋转的装置包含有在衬套与第一零件圆轴承表面间及衬套与第二零件圆轴承表面间能提供选定数量的着力点的装置。

87、根据权利要求86的一种轴承装置，其特征是，其中提供选定数量的着力点的装置包含衬套中孔的布置及许多设在衬套孔中的辊。

88、根据权利要求87的一种轴承装置，其特征是，其中还包含一种在衬套上伸展于各孔间的油沟的布置方式。

89、根据权利要求87的一种装置，其特征是，其中衬套具有给定厚度，每辊则由橡胶制成而且其长度比衬套的给定厚度大5-25%。

90、根据权利要求89的一种轴承装置，其特征是，其中孔是一般经向贯通衬套布置的并具有一给定的直径，橡胶辊的直径比此给定直径小1-5%。

91、把锥体装到钻头支腿的转轴上去的一种方法，包括以下步骤：

在带有转轴的支腿上设置带螺纹的部分;

设置一个锥部;

设置一锁紧螺母;

当把转轴相对于锥体转动以把锁紧螺母拧到转轴的带螺纹部分上去时，将锁紧螺母临时把住在锥体内部，再把锥体固定在转轴上使不致移走;

再在锥体内部放开此锁紧螺母使锥部从此能相对于转轴自由旋转。

92、根据权利要求91的一种方法，其特征是，其中锥部至少有一伸入锥体内部的孔而锁紧螺母至少在其上面有一孔，临时将锁紧螺母把住在锥体内部的步骤包括准备一根销棒，再将穿过锥体上的至少一个孔进入锁紧螺母上的至少一个孔，而在锥体内部放开此锁紧螺母的步骤包括从锁紧螺母的至少一个孔中及从锥体的至少一个孔中取走此销棒。

93、根据权利要求92的一种方法，其特征是，其中锥部具有一对分别从锥的对置侧伸入锥的内部的孔，锁紧螺母有一对孔分别在其对置着的两侧，临时将锁紧螺母把住在锥体内部的步骤包括好一对销棒，再将此对销棒穿过锥中一对孔进入锁紧螺母中的一对孔中，而在锥体内部放开此锁紧螺母的步骤包括从锁紧螺母的一对孔中及从锥体的一对孔中取走一对销棒。

94、根据权利要求93的一种方法，其特征是，其中还包括从锥体的一对孔中取走销棒以后将这一对孔密封的步骤。

95、根据权利要求94的一种方法，其特征是，其中将锥体的一对孔密封的步骤包括将一对止动螺钉带着设置在中间的密封件拧入锥体一对孔中的每一个孔内。

96、根据权利要求91的一种方法，其特征是，其中还包括在将锁紧螺母拧到转轴带螺纹部分上去的同时，准备好一个环形螺母并将此环形螺母拧到锥体的外延伸部分上去的步骤。

97、用于钻头的构成锥体总成的一种方法，其特征是，其中包括下列是步骤：

准备出具有一批孔的一个锥部;

准备出一批切削齿;

将该批切削齿固紧在锥的一批孔中以形成一个锥部总成。

98、根据权利要求97的一种方法，其特征是，其中紧固这一步骤包括将一批切削齿钎焊在锥体的一批孔内以形成锥体总成。

99、根据权利要求98的一种方法，其特征是，其中钎焊的步骤包括下列各步：

将一定量的钎焊材料放入锥体一批孔中的每一个孔中;

将一批切削齿放入锥体的一批孔中以形成锥体总成;再

加热锥体总成至足以溶化粘结材料的温度以使粘结材料浸润切削齿表面及孔的表面以使锥体总成冷却时将切削齿固紧在锥的孔内。

100、根据权利要求99的一种方法，其特征是：其中粘结材料是从含有铜膏及镍膏的组剂中选出的，锥体总成的加热步骤包含着将锥体总成在氢氛围中加热至大概1750°F的温度的过程。

101、根据权利要求99的一种方法，其特征是，其中一批孔中的每个孔在其底部形成一个池坑，将一定数量的粘结材料装入锥体的一批孔的每一个孔中的步骤就是将一定数量的粘结材料放入锥体一批孔的每一个孔底部所形成的池坑中。

102、根据权利要求97的一种方法，其特征是，其中制备一批切削齿的步骤包括以下步骤：

准备出由所需材料做成的压制条棒;

反复切割条棒以形成许多料坯;及

将许多料坯加工成许多切削齿的形式。

103、一种用于钻头的锥体总成装置，其特征是，该总成装置下列各件组成：

一个其上有很多孔的锥体。

设置在锥体内许多孔中的许多切削齿;及

将许多切削齿固紧在锥体中许多孔内的措施。

104、根据权利要求103的锥体总成，其特征是，其中的固紧措施为金属钎焊。

105、一种用于钻头的锥体总成装置，其特征是，该总成装置由下列各件组成：

具有一止于外环缘的外锥表面并具有在外环缘的离锥面相对置的一侧延伸表面的一个金属锥部;

置于外锥面及金属锥环缘上的一批金属的切削齿;

置于金属锥延伸表面上的一批陶瓷扣粒。

106、根据权利要求105的一种锥体总成装置，其特征是，其中陶瓷扣粒被放置在延伸表面上成二圈同心圆。

107、根据权利要求105的一种锥体总成装置，其特征是，其中每颗陶瓷机粒具有伸出在延伸表面外的倾斜表面。

108、根据权利要求105的一种锥体总成装置，其特征是，其中一批金属切削齿包含着一排位于金属锥体环缘上的起着基本的裁定尺寸作用的金属切削齿连同一批为一旦位于金属锥环缘处金属切削齿磨耗磨起后备裁定尺寸作用的陶瓷扣粒。

109、一种用于钻头制造锥体总成的方法，其特征是，其中包括下列各步骤：

制备具有一批切削齿及一批孔在上面的锥体;

准备一批陶瓷扣粒;

将这批陶瓷扣粒固紧在锥的一批孔内以形成锥体总成。

110、一种用于钻头的锥体总成装置，其特征是，其中由以下各件组成：

具有止于一外环缘的外锥面的锥体;

置于锥体外锥面上的第一批切削齿，并具有给定的大体上一致的尺寸;及

置于锥体外环缘上的第二批切削齿，并具有大体上一致但比第一批切削齿的大体上一致的给定尺寸大得多的尺寸。

111、根据权利要求110的一种锥体总成装置，其特征是，其中第一批切削齿由直径给定而且通常相同的大体为圆柱形的元件所组成，而第二批切削齿由通常相同的直径比第一批切削齿的通常相同而且给定的直径大得多的大体为圆柱形的元件所组成。

112、用于钻头的一种锥体总成装置，其特征是，该总成装置由下列各件组成：

一个锥体;及

装于锥体上的一批切削齿，该批切削齿中的每一个具有一延长轴，其切削刃与此延长轴之间形成的夹角不是直角。

113、用于钻头的一种锥体总成，其特征是，由下列各件组件：

具有回转轴通过锥尖的一个锥体;

置于锥上的一批切削齿，其切削刃与在切削齿及在锥尖处的回转轴向延伸着的一个轴形成锐角。

114、根据权利要求113的一种锥体总成装置，其特征是，其中由切削齿的切削刃所形成的锐角，通常是相等的角。

115、根据权利要求114的一种锥体总成装置，其特征是，其中相等的角是近似地30°。

116、根据权利要求113的一种锥体总成装置，其特征是，其中锥体被设计为在给定方向绕回转轴而旋转，所有切削齿的切削刃与延伸在该切削齿及在锥尖处的回转轴间的轴线按给定的锥体回转方向形成同一侧的锐角。

117、用于钻头的一种装置，其特征是，该装置包含一带中心轴线的锥体，原定锥体绕该轴沿给定方向旋转，锥体在其外表面还有一批切削齿，其中每个切削齿顺锥体原定的回转方向倾斜，从而与在每个切削齿的位置上垂直于锥体外表面的轴线形成锐角。

118、根据权利要求117的一种装置，其特征是，其中的切削齿包括设置在锥体外表的圆锥部分具有给定尺寸的第一批切削齿以及置于锥体外环缘的远大于给定尺寸的第二切削齿。

119、用于钻头的一种装置，其特征是，其中包括一个具有中心顶尖及在其外表面上具有一批切削齿的锥体，该批切削齿中的每一个齿离中心顶尖的距离与该批中其它齿的相比是不同的。

120、根据权利要求119的一种装置，其特征是，其中还包括一钻头总成，它包括一个本体及一组从本体伸出的支腿，首先的到的可转动地安装在一组支腿中之一上的锥体以及一组可转动地安装在该组中余下支腿上的辅助锥体，每个辅助锥体具有中心顶尖并在其外表面具有一批切削齿，该批切削齿中的每一个齿的位置离中心顶尖的距离比在每一个辅助锥体和首先提到的锥体上的每一个切削齿的距离是不同的。

121、用于钻头的一种装置，其特征是，其中包含一锥体，它有中心轴线及具有上面成一排装有一批切肖齿的外环缘，切削齿的切削刃在沿切削齿排的方向交替变向。

122、根据权利要求121的一种装置，其特征是，其中切削齿中变向齿的切削刃倾斜于沿锥的中心轴线方向延伸的轴线呈同侧大致相同的夹角，而切削齿中余下齿的切削刃则倾斜于沿锥的中心轴线方向延伸的轴线呈相反侧大致相同的夹角。

123、用于钻头的一种装置，其特征是，其中包含一个在其外表面上具有一批切削齿的锥体，它被分为大致尺寸相同的对置的第一及第二两部分，切削齿的布置是这样的，外表面第一部分上的切削齿数目大于外表面第二部分上的切削齿数目。

124、一种钻头装置，其特征是，该装置包含有下列各件的组合：

一个本体;

装在本体上的一组支腿;及

可转动地装在一组支腿上的一组切削锥体，每个切削锥体具有上面带着不同数目切削齿的互相对置着的二半，而切削锥体中的每一个具有相同的切削齿总数目。

125、一种钻头装置，其特征是，该装置包含有下列各件的组合：

一个本体;

装在本体上的一组支腿;及

一组切削锥体，每个装在该组支腿中的不同支腿上的以便绕锥体中心轴线旋转，它相对于本体的方向性是如此定了的;锥体面向下方部分的二个对置着的侧边都与由钻头所钻孔的底面相接触。

126、根据权利要求125的钻头装置，其特征是，其中本体有一中心轴线以及每个锥体的中心轴线与本体的中心轴线相交。

127、用于钻头的一种装置，其特征是，其中包含一锥体，它带有锥顶面及通过锥顶面的中心轴线，锥装有很多切削齿并沿很多轴线而设置，这些轴线沿锥表面而伸展并在锥顶面处离中心轴线而偏置。

128、根据权利要求127的一种装置，其特征是，其中至少有某些轴线沿它们有某些切削齿装于其上，某些切削齿中的每一个被设置在离沿锥表面上的一轴线并交与中心轴线的距离随着离开锥顶面距离之增大而越大的位置。

129、用于钻头的一种装置，其特征是，其中包含一锥体，它具有中心轴线及从一外表面向外伸展的一批切削齿，切削齿被设置在锥体外表面上许多不同的圆周内，每个圆周与其它圆周不同心，与锥的中心轴线也不同心并且所在的平面与锥的中心轴线也不垂直。

130、用于钻头的一种装置，其特征是，其中包含一具有中心轴线及锥形表面的锥体，锥形表面在中心轴线相对的二侧具有第一及第二两个半部，第一半部在其表面上具有一批大体上平行的轴线，沿这些轴线装有第一批切削齿，第二个半部具有一批由中心轴线放射出来的曲线轴线并向相同方向弯曲，沿这些轴线装上第二批切削齿。

131、用于钻头的一种装置，其特征是，其中包含一具有中心轴线及锥形表面的锥体，锥形表面在中心轴线相对的二侧具有第一及及第二两个半部，第一半部在其表面上具有一批离开第二个半部的方向而伸展出去的大体上平行的轴线，沿这些轴线装有第一批切削齿，第二个半部具有一批曲线轴线，它们位于从中心轴线起渐增的距离上并沿这些轴线装有第二批切削齿。

132、用于钻头的一种润滑油，其特征是，由含有聚四氟乙烯及钼的质点的油所组成。

133、根据权利要求132的一种润滑油，其特征是，其中聚四氟乙烯质点及钼质点每一种组成油体积的15%。

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