CN85107342A - 钎钢 - Google Patents

Abstract

用于冲击钻进的钎钢(10)，具有用于排出钻屑的四道纵向延伸的槽(13)。槽(13)具有这样的形状：与六角形的钎钢相比较，它有加大了的钻屑空间，而且在保持同样的抗弯曲强度的同时，材料消耗比较少。

Description

本发明是有关冲击钻进用的钎钢，这种钎钢具有排出钻屑的四条纵向延伸的沿圆周间隔设置的通道。

目前，在采矿工程以及各种发包工程中用于冲击钻进的钎钢通常都是圆形的或六角形的。早期还常见到的带有非常斜的棱角的正方形钎钢，目前已很少使用。这些类似的钎钢已经公开，例如在美国专利申请US-A-2    733    943中。

近年来，在这类冲击钻进中，液压凿岩机正在越来越广泛地取代风动凿岩机。这一更替的结果，大大地提高了钻进速度，大约提高了一倍，即在采用风动凿岩机钻进一米的同时，现在采用液压凿岩机可钻进两米。由于钻进速度提高了大约一倍，因而单位时间排出的钻屑也要增加一倍。

在由于混凝土、砖、石以及类似材料的冲击钻进的小口径钎杆中，人们建议采用一种带有数道凹槽的钎杆，钻粉沿凹槽排运。钎杆的直径基本上与钻孔的直径相同。因此，这种钎杆设计的主要目的是在凹槽之间形成凸形部分，以便在钻垂直孔时使钎杆与钻孔壁的摩擦确应尽可能地小，同时所钻的孔也直。而钻粉的排出以及钢钎中的应力无论如何也不是决定性的因素。最后提到的这种类型的钎杆已经公开在例如美国专利申请US-A-1    666    898和US-A-2    217    202中。

本发明的目的是提供一种钎钢，这种钎钢与传统的钎钢相比，具有增大的钻屑空间。

本发明的另一目的是提供一种钎钢，这种钎钢与传统的钎钢相比，对相同的抗弯曲强度具有比较小的材料消耗。

本发明的进一步的目的是提供一种钎钢，这种钎钢能够很好地承受扭转，以便适应螺旋钻的特性，这种特性对在松散的岩石以及非均质或裂隙岩层中的钻进作业常常是有利的。

本发明的再进一步的目的是提供一种钎钢，这种钎钢能够具有带凸肩的钎尾，这种带凸肩的钎尾对于出现的应力是有利的。

本发明的上述和其它目的是通过使本发明具有从属权利要求中所陈述的特征而达到的。

下文中参照附图对本发明进行详细的描述，附图中以举例的方式表示了两个实施例。当然，这些实施例仅仅是作为本发明的例证，在本发明的权利要求范围内，可以对本发明做各种改进。

在附图中，图1表示带有钎尾和凸肩的本发明的钎钢后部的局部剖开的侧视图。

图2和图3分别表示本发明的钎钢的另一实施例的前部和后部。

图4表示图1中的钎钢的尾部视图。

图5以放大的比例表示取自图1和图3中的Ⅴ-Ⅴ线的剖面。

图6和图7以不同的方式图解说明本发明的钎钢的一优选实施例的轮廓。

在图1中，钎钢总体由10表示，该钎钢包括一钎尾11和一凸肩12，钎尾11用于插入凿岩机中的钎杆套筒，凸肩12用于支撑在钎杆套筒上，这种型式的钎钢经常用于通常带有单独用电机转动的钎钢的凿岩机。钻杆可以用与另一钻杆相互连接而成的钻杆柱，也可以是整体式的钎钢。

在图2和图3中，钎钢总体由10表示，该钎钢是一加长钻杆，用于靠连接套筒通过螺纹部分23、24与钻杆柱中的另一加长钻杆相连接。螺纹可以车在轧制钎钢上，如23部分那样，也可以车在锻制的杆端，如24部分那样。

如图4和图5中所示，钎钢10带有4道槽13，该槽13沿钎钢的纵向延伸，该槽在钎钢的圆周方向上是等间隔的，在钻进期间产生的钻屑将沿槽13排出。在优选的实施例中，槽13是凹形的，位于两道凹形槽13之间的圆周部分14是凸形的。

在图示的实施例中，钎钢10的直径d是X·D，其中D是等边六角形15即具有六条长度相等的多边形的直径，该六角形与位于两道槽13之间的圆周部分14相交或者至少相切，X可以在0.85和1之间变化，X的值最好是在0.94和0.98之间。在说到六角形将与14部分相交或者相切时，省略了它表示最靠近角16的相邻边17、18部分将通过角16与14部分相交或至少相切，或者通过边17、18与14部分和槽13之间的转折点19相切。

此外，在图示的实施例中，槽13至少在最大槽深处向六角形15的中心延伸，即在从直线21到槽13的最大距离h处向六角形15的中心延伸，直线21连接槽到14部分的转折点19。距离h是y·d其中d是钎钢10的直径，y可以在0.05和0.10之间变化，y的值最好是在0.06和0.08之间。在优选的实施例中，槽13是凹形的，14部分是凸形的，它们的曲率半径分别为R和r，即d/2，R和r的尺寸大致相等。系数X最好在0.96上下，系数y最好在0.07上下。

凹形部分13显著大于凸形部分14，13最好为14的大约两倍长。凹形和凸形部分13、14沿钎钢10的包络面的整个轴向范围延伸，即沿着除连接部分以外钎钢的全长延伸，连接部分用于连接其它钎杆、钎头以及在使用中连接凿岩机，与钎头连接的该连接部分可以是螺纹的或者是锥形的。另一方面，在整体式钎钢中，钎钢和钎头可以是整体连接的。

可以如图6中所示得到图解的实施例。使边长等于圆半径r的一个等边三角形内接于该圆的60度扇形区内。然后画一个类似的等边三角形，该等边三角形具有一条与所述第一个三角形的构成一条弦的边重合的底边。所述后一个三角形的顶点是半径为R的圆弧的圆心，这条圆弧形成凹槽13。而该圆弧13的圆心到钎钢中心的距离为r· $\sqrt{3}$ 。而圆弧13的长度是该圆的周长的六分之一。绕着该圆的圆周等间隔地画四条同样的圆弧。这样，四处凸形部分14各自的长度为一凹形部分长度的一半。一般地，对于凸形部分14形成分段的外接圆的钎钢，包括中央冲洗通道22在内，该钎钢10的横截面积在该外接圆面积的50%和85%之间，最佳值在65%和85%之间。

如图7中所示，在本发明的钎钢中的钻屑的空间明显大于六角形钎钢中的钻屑的空间。与六角形钎钢相比，本发明的钎钢对相同的抗弯强度减少了差不多百分之三的重量，从钎钢成本的观点看，这当然是重要的节省。

在图1中所示的实施例中，13、14部分沿钎钢的纵向一直延伸在图2和图3中所示的实施例中，钎钢被扭转，从而能够适应螺旋钻的特点。具有这种形状的钎钢据信在松散的岩石以及在裂隙岩层中钻进期间可减少钎钢被卡住的危险和钎钢变弯的危险。在适当的时候，为了增强这种螺旋钻的作用，两个相对的凸形部分14可作为翼片。在如今的带有钎尾和凸肩的六角形钎钢结构中，由于楔形作用而产生高的线性应力，这导致由于堵塞和过早断裂造成的损坏。由于根据本发明的设计而获得的凹形槽，在传递扭矩时，在凿岩机的钻套和钎钢钎尾12之间确实产生了几乎垂直的支点。此外，如果把本发明的钻杆用作第一根杆，即最靠近钎头的钻杆，相信能够在梯段钻控和深孔钻进中改善钻孔的直线性，上述紧靠钎头的钻杆的长度可以是0.5，1.0或1.5米，直径仅仅略小于钎头的直径。

Claims (10)

1、用于冲击钻进的钎钢，具有四条用于排出钻屑的纵向延伸并且在圆周方向间隔的通道(13)，该钎钢的特征在于该钎钢(10)的直径(d)是X·D，其中D是一等边六角形(15)的直径，该等边六角形与位于两条通道(13)之间的钎钢(10)的圆周部分(14)相交或者至少相切，X可以在0.85和1之间变化，最好在0.94和0.98之间变化，通道(13)至少在其最大深度处向六角形(15)的中心延伸。

2、根据权利要求1所述的钎钢，其特征在于通道（13）是凹形的，从通道（13）到连接槽（13）及其周围的圆周部分（14）的转折点（19）的直线（21）的最大径向距离（h）是y·d，其中d是钎钢（10）的直径，y可以在0.05和0.10之间变化，最好在0.06和0.08之间变化。

3、根据权利要求1或2所述的钎钢，其特征在于通道（13）在圆周方向是等间隔的，圆周部分（14）是凸形的。

4、根据权利要求3所述的钎钢，其特征在于凸形（14）和凹形（13）部分的曲率半径（r;R）大致相同，X最好在0.96上下，y最好在0.07上下。

5、根据权利要求3或4所述的钎钢，其特征在于凹形部分（13）显著大于凸形部分（14）。

6、根据权利要求5所述的钎钢，其特征在于凹形部分（13）大致为凸形部分（14）的两倍长。

7、根据上述权利要求任意条所述的钎钢，其特征在于凹形（13）和凸形（14）部分沿钎钢（10）的包络面的整个轴向范围延伸。

8、用于冲击钻进的钎钢，具有四道用于排出钻屑的纵向延伸的并且在圆周方向等间隔的凹槽（13），该钎钢的特征在于钎钢的两道凹槽（13）之间的圆周部分（14）是凸形的，凸形部分（14）和凹形部分（13）具有大致与钎钢（10）的半径（d/2）相同的恒定曲率半径（r;R）。

9、根据权利要求8所述的钎钢，其特征在于凹槽（13）在钎钢（10）的圆周方向的长度大致为凸形部分（14）的两倍。

10、根据权利要求8或9所述的钎钢，其特征在于钎钢（10）的横截面积在其外接圆的面积的50%和85%之间，最佳值在65%和85%之间。

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