專利名稱：旋轉(zhuǎn)式錐形牙輪鉆頭的組件式支承臂的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及一種用于在地下鉆孔的旋轉(zhuǎn)鉆頭，具體地說是涉及一種具有改進(jìn)的組件式支承臂的旋轉(zhuǎn)式錐形牙輪鉆頭。
背景技術(shù)：
有多種類型的旋轉(zhuǎn)鉆頭或鑿巖鉆頭可用來在地下鉆孔。這種鑿巖鉆頭的例子包括用于鉆油井和天然氣井的牙輪鉆頭或旋轉(zhuǎn)式錐形牙輪鉆頭。一種典型的牙輪鉆頭包括一鉆頭本體，它具有一用來連接一鉆柱的上端。從鉆頭本體的下端懸伸出多個(gè)，一般為三個(gè)的支承臂，每一支承臂都具有一從所述鉆頭本體向下并相對(duì)于鉆頭本體的投射轉(zhuǎn)軸徑向向內(nèi)突出的心軸。
在一些應(yīng)用情況下，已經(jīng)采用模塊化設(shè)計(jì)方法以由鉆頭本體和組件式支承臂制成鉆頭。這種組件式支承臂往往含有一定位平面沿?zé)o偏移軌跡或照準(zhǔn)線軌跡延伸到鉆頭外部，要求焊道的長度方向與從鉆頭中心引出的徑線垂直。與鉆頭中心引出的徑向線垂直的焊接接縫或焊道的截面已知是焊道的直線形截面。接近于鉆頭本體中形成的空穴附近的焊縫區(qū)域的支承臂的輪廓一般都是直線形的。
發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明，可基本上減少或避免現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)式錐形牙輪鉆頭的缺點(diǎn)和所存在的問題。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種組件式支承臂，具有一頂面、一內(nèi)表面、其上一部分形成為牙爪尖的外表面以及一底邊。內(nèi)表面和牙爪尖部分在底邊處是鄰接的。支承臂具有從內(nèi)表面伸出的第一邊和第二邊。支承的的內(nèi)表面包括第一和第二斜角表面，其底部形成一從支承臂的內(nèi)表面向內(nèi)突起的楔形部分，支承臂的內(nèi)表面在楔形部分上形成一上表面和一底邊。楔形突起位于組件式支承臂內(nèi)側(cè)縱向，在組件式支承臂的軸頸端和組件式支承臂內(nèi)表面上定位部件或開口之間。支承臂上諸如頂面和內(nèi)表面部分的尺寸都允許一部分支承臂固定在鉆頭本體上的一空穴中。根據(jù)應(yīng)用情況，可采用多個(gè)凹槽和突起的楔形部分。
支承臂的內(nèi)表面包括用于在鉆頭制造過程中將支承臂對(duì)齊和定位在空穴中的裝置。鉆頭本體中的空穴尺寸可容納支承臂并且一般包括一后壁、一帶有圓頂?shù)拇笾滦ㄐ蔚牟?、一于最底邊處連接到后壁上的下表面以及從后壁向外延伸出的相對(duì)傾斜的側(cè)部。傾斜側(cè)部和下表面形成楔形槽，其尺寸可容納支承臂的向內(nèi)伸的楔形部分。
一心軸安裝到內(nèi)表面上靠近其底邊并且相對(duì)支承臂向下和向內(nèi)成斜角。一鉆頭牙輪組件具有一開口和一腔室，用于將鉆頭牙輪組件安裝于心軸上。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)焊接在一起時(shí)，楔形三角突起和其配合的楔形槽可產(chǎn)生三角形焊接接頭，這可減少橫貫焊接接頭的拉伸負(fù)荷。橫貫焊接接頭的拉伸負(fù)荷的減少基本上可減少焊接接頭發(fā)生破裂的可能性。楔形部分伸入鉆頭的機(jī)加工的空穴同樣可延長應(yīng)力分布于其上的焊道，從而進(jìn)一步減少橫貫焊接接頭的拉伸負(fù)荷。
應(yīng)力都是從支承臂經(jīng)由突起的上表面與空穴下表面的接觸而從支承臂傳遞到本體上的。這具有增加傳遞應(yīng)力的面積的作用，并且可使應(yīng)力從支承臂順利地過渡到本體上，而不會(huì)使應(yīng)力集中在支承臂或本體的任何損傷區(qū)域中。因此，支承臂的輪廓可逐漸融合到楔形突起中，這樣應(yīng)力可經(jīng)過支承臂傳遞而不會(huì)集中在支承臂的任何損傷區(qū)域中。
通過將焊接熱量作用區(qū)從支承臂的大負(fù)荷部分轉(zhuǎn)移到低應(yīng)力的內(nèi)部可實(shí)現(xiàn)其它優(yōu)點(diǎn)。因而，突起起到分布由制造鉆頭所產(chǎn)生的應(yīng)力的作用，這樣應(yīng)力不致破壞焊接支承臂的結(jié)構(gòu)整體。而沒有這種突起，將支承臂焊接到本體上的焊縫上的制造和操作應(yīng)力就可引起破裂。
因此，采用基本上三角形的楔形部分可減少焊接件的數(shù)量以及為在支承的后背周圍焊接獨(dú)立的中心段所必要的焊接人員的數(shù)量。因此，焊接人員能夠最小的焊瘤和咬邊的較為完善的焊縫。本發(fā)明示教的結(jié)構(gòu)可使焊接人員疲勞最小。
附圖的簡述為了更全面地理解本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，以下結(jié)合附圖進(jìn)行描述，其中

圖1是具有本發(fā)明特點(diǎn)的、安裝于設(shè)置在鉆孔中的鉆柱一端的部分旋轉(zhuǎn)式錐形牙輪鉆頭的直立截面示意圖；圖2是一立體圖，示出了本發(fā)明旋轉(zhuǎn)式錐形牙輪鉆頭一個(gè)實(shí)施例的局部剖視圖；圖3是截面剖視圖，示出了結(jié)合有本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一體式鉆頭本體、支承臂和鉆頭牙輪組件；圖4是本發(fā)明的支承臂的立體圖；圖5是圖4所示支承臂的縱向圖6是沿圖5中的線6-6的圖；以及圖7是一整體鉆頭本體的部分剖除的截面圖，本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的支承臂固定于其上。
實(shí)施例的詳細(xì)描述通過附圖1-7可很好地理解本發(fā)明的較佳實(shí)施例及其優(yōu)點(diǎn)，同樣的標(biāo)號(hào)用于各圖中相同和相應(yīng)的部件。
為便于圖示，圖中示出了采用本發(fā)明的用于地層中鉆孔的旋轉(zhuǎn)式錐形牙輪鉆頭20。旋轉(zhuǎn)式錐形牙輪鉆頭20通?？煞Q為“旋轉(zhuǎn)鉆頭”或“鑿巖鉆頭”。旋轉(zhuǎn)式錐形牙輪鉆頭20較佳地包括用于將鉆頭20和鉆柱22連接起來的帶螺紋的連接部或銷44。螺紋連接部44和鉆柱22所帶的相應(yīng)螺紋連接部(未示)設(shè)計(jì)成可使鉆頭20相應(yīng)于在井面上的鉆柱22的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。
在圖1中，所示鉆頭20安裝到鉆柱22上并且處于鉆孔24中。在鉆柱22的外部和鉆孔24內(nèi)部或壁28之間形成環(huán)形空間26。除了轉(zhuǎn)動(dòng)鉆頭20之外，鉆柱22經(jīng)常用于提供一種用于將鉆井液和其它流體從井面流到鉆孔24底部的鉆頭20的通道。這種鉆井液可被引導(dǎo)從鉆柱22流到設(shè)置在鉆頭20中的多個(gè)噴嘴60中。由鉆頭20形成的鉆屑和鉆孔底24底部的其它任何碎屑將可與噴嘴60中排出的鉆井液混合并且經(jīng)過環(huán)形空間26返回井面。
由于鉆柱22轉(zhuǎn)動(dòng)，鉆頭牙輪組件100繞鉆孔24底部滾動(dòng)，而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)式錐形牙輪鉆頭20的切削動(dòng)作或鉆孔動(dòng)作。由壁28所形成的鉆孔24的內(nèi)徑近似地與鉆頭牙輪組件100的組合外徑或測(cè)量直徑對(duì)應(yīng)。鉆頭牙輪組件100相應(yīng)于鉆頭20的轉(zhuǎn)動(dòng)而協(xié)作以切削成由壁28所形成的鉆孔24的直徑。鉆頭牙輪組件100通?？煞Q為“旋轉(zhuǎn)錐形牙輪鉆頭”或“滾動(dòng)式錐形牙輪鉆頭”。
如圖1、2和3所示的各鉆頭牙輪組件100包括多個(gè)突出釬頭104，它們響應(yīng)由鉆柱22施加于鉆頭20上的重力和轉(zhuǎn)動(dòng)而刮削和鑿?fù)阢@孔24的側(cè)面和底面。各個(gè)鉆頭牙輪組件100的釬頭104的位置可以改變以提供所需的直孔鉆削動(dòng)作。其它類型的鉆頭牙輪組件也可令人滿意地與本發(fā)明一起使用，包括(并不僅限于)具有以銑齒代替釬頭104的鉆頭牙輪組件。
鉆頭20較佳地包括一單件式或整體式鉆頭本體40，該本體的上部42為用于將鉆頭20固定到鉆柱22下端的螺紋連接部或銷44。三個(gè)支承臂70較佳地安裝到鉆頭本體40上并從鉆頭本體40縱向地伸向與銷44相反方向上。各支承臂70較佳地包括一連接到、且從對(duì)應(yīng)內(nèi)表面76上伸出的心軸82。
鉆頭本體40包括一下部46，其上具有一大致拱形的外表面48。選擇拱形表面48的尺寸和鉆頭牙輪組件100的位置以使鉆頭本體40的下部46和鉆頭牙輪組件100之間的流體流動(dòng)得到最優(yōu)。鉆頭牙輪組件100相對(duì)下部46的位置可以通過調(diào)節(jié)有關(guān)的支承臂70的長度和各支承臂70在鉆頭本體40外表面的間隔而改變。
鉆頭本體40具有形成在其外表面上并且徑向相互隔開的許多空穴54?？上鄳?yīng)于要安裝于其上的支承臂70的數(shù)量來選定空穴54的數(shù)量。相應(yīng)于所需的支承臂70和有關(guān)鉆頭牙輪組件100的間隔可選定空穴54相互在鉆頭本體40外表面上的間隔。
如圖2所示的，各空穴包括后壁64和兩個(gè)從后壁64向外成斜角的傾斜側(cè)壁66和68。后壁64在空穴54的上表面65處開始并且經(jīng)空穴54的一部分縱向延伸。后壁64和側(cè)壁66及68的尺寸可選定為與有關(guān)支承壁70的相鄰側(cè)表面76、側(cè)部132、134以及頂面74相協(xié)調(diào)。第一和第二個(gè)支腳53、55位于后壁64上并且尺寸制得可容納一有關(guān)支承臂70的第一和第二開口75和77。
靠近空穴54的下部，由空穴54下表面67和側(cè)壁66和68形成一楔形槽121?？昭?4的下表面67呈大致的三角形。三角形下表面67的一側(cè)和后壁64的連接部分較佳地形成一圓角形或環(huán)形邊69。同樣地，如圖7所示，下表面67和側(cè)壁66和68的連接部形成一尖角或圓角73。一起形成楔形槽121的下表面67和側(cè)壁66及68的結(jié)合部制得可容納如圖4所示的支承臂70的楔形突起125。楔形部125表示為一向內(nèi)突的楔形部，因?yàn)樗鄬?duì)鉆頭本體40的縱軸線50向內(nèi)突出。本發(fā)明也可采用其它的向內(nèi)突出楔形體和配合槽。
焊接坡口126形成在鉆頭本體40的拱形表面48上，并且沿各空穴54的最底邊71延伸。當(dāng)支承臂70置于其有關(guān)的空穴54中時(shí)，如圖7所示的焊縫128的長度適應(yīng)焊接坡口126，以牢固地將各支承臂70固定到鉆頭本體40上。
圖3是一分解圖，示出了鉆頭本體40、一個(gè)支承臂70和其有關(guān)的鉆頭牙輪組件100之間的關(guān)系。鉆頭本體40包括設(shè)置在上部42和下部46之間的中間部分52?？v軸線或中心軸線50延伸過鉆頭本體40并且基本上對(duì)應(yīng)于鉆頭20轉(zhuǎn)動(dòng)軸線。中間部分52較佳地呈大致圓柱形并且空穴54形成于其外表面且相互徑向隔開?？昭?4的數(shù)量可相應(yīng)于將要安裝于其上的支承臂70的數(shù)量。空穴54在中間部分52外表面上的相互間隔可相應(yīng)支承臂70和其有關(guān)鉆頭牙輪組件100相對(duì)縱軸線50和鉆頭20轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的所需間隔而選定。
各支承臂70具有一從中延伸的縱軸線72。支承臂70較佳地安裝于其各自的空穴54中，并且其各自的縱軸線72基本設(shè)置成相互平行并且與有關(guān)鉆頭本體40的縱軸線50平行。
各支承臂70較佳地由一系列焊縫焊接在其有關(guān)的空穴中，圖中未全部示出。焊接坡口126形成在拱形表面48上，并且沿空穴54的最底邊71延伸。焊縫128置于焊接坡口126中有助于將各支承臂70固定到鉆頭本體40上。焊接坡口126和焊縫128都是三角形的，近似地對(duì)應(yīng)于楔形部分125的周邊。由于焊接坡口126的三角形結(jié)構(gòu)，焊縫128不包括與鉆頭20縱軸線50伸出的徑線垂直的段落。沒有這段焊縫可減少將支承臂70安裝于鉆頭本體40所在其有關(guān)焊接坡口126中產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力。
各鉆頭牙輪組件100較佳地以基本相同的方式構(gòu)成并且安裝于其有關(guān)的心軸82。各支承臂70較佳地基本相同的方式構(gòu)成并且安裝于其有關(guān)的空穴54。由于相同的描述適用于其它兩個(gè)支承臂70和其有關(guān)的鉆頭牙輪組件100，所以僅詳細(xì)描述一個(gè)支承臂70和鉆頭牙輪組件100。
支承臂70具有與縱軸線72相關(guān)的大致矩形結(jié)構(gòu)。支承臂70可具有與縱軸線72垂直的多個(gè)橫截面，這取決于可結(jié)合到本發(fā)明的支承臂70中的有關(guān)空穴54的結(jié)構(gòu)和其它特點(diǎn)。支承臂70包括頂面74、內(nèi)表面76、底邊78和外表面80。支承臂70還包括較佳地相互平行且平行縱軸線72的側(cè)部84、86。各支承臂70的尺寸和結(jié)構(gòu)可選定為與有關(guān)空穴54一致。如圖2和3所示，各支承臂70的一部分、包括頂面74和內(nèi)表面76的相鄰部分制得可配合在有關(guān)空穴54中。
內(nèi)表面76包括中部142，斜角表面144、146與其相鄰。內(nèi)表面76的結(jié)構(gòu)基本上可在頂面74和底邊78之間改變。內(nèi)表面76和外表面80可在支承臂70的底邊78連接。與底邊78相鄰的外表面80部分經(jīng)常稱為牙爪尖表面88。
心軸82較佳地相對(duì)支承臂70的縱軸線72和鉆頭20的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線向下和向內(nèi)。心軸82的方向使鉆頭牙輪組件100的外表面在鉆孔操作中與鉆孔24的側(cè)面和底部配合。一些應(yīng)用情況下，較佳的是將帶有鉆頭牙輪組件100的各支承臂70和其有關(guān)的軸82設(shè)置得偏離鉆頭20的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線。所需的偏離可通過使鉆頭本體40外表面的有關(guān)54偏離鉆頭本體40縱軸線50一相應(yīng)值而獲得。偏離量可從零變化到5或6度，或者在鉆頭20轉(zhuǎn)動(dòng)方向上從零英寸變化到半英寸。
如圖3所示，各鉆頭牙輪組件100較佳地包括一底部108，其上伸出一錐形殼或鼻106。一些情況下，底部108為截頭錐形外表面，它角度較佳地與殼106角度相反?；?08還包括可鄰近有關(guān)支承臂70的內(nèi)表面76部分設(shè)置的背面112。
底部108較佳地包括開口120，其上伸出腔室114。腔室114較佳地延伸過基部分108并進(jìn)入鼻部106。腔室114中的開口尺寸120可選定為允許各鉆頭牙輪組件100安裝在其有關(guān)的心軸82上。一個(gè)或多個(gè)支承組件122較佳地安裝在心軸82上，并且設(shè)置在腔室114中的支承壁(未示)和軸82上的環(huán)形支承表面81之間。
鉆頭牙輪組件100通過將多個(gè)滾珠軸承124塞入由支承臂70的外表面80經(jīng)過心軸82伸出的滾珠通道96而保持在其有關(guān)心軸82上。一配合滾珠座圈(未示)一般將設(shè)置在鉆頭牙輪組件100的內(nèi)部。一旦插入，與鉆頭牙輪組件100上的滾珠座圈98和配合滾珠座圈(未示)協(xié)作的滾珠軸承124將阻止鉆頭牙輪組件100從心軸82脫離。滾珠通道96可采用焊接或其它眾所周知的技術(shù)隨后填入。一些應(yīng)用情況下，也可在通道96中放入一球塞(未示)。
如圖3所示，為了在其中安裝一潤滑油槽(未示)而提供一腔90，已經(jīng)將一部分頂面74、外表面80和相鄰側(cè)壁84、86去除。
在圖4和5所示的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在各支承臂70的內(nèi)表面76上形成第一開口75和第二開口77。第一支腳53和第二支腳55較佳地位于各空穴54的后壁64中。支腳53和55從各后壁64徑向伸出以分別容納第一開口75和第二開口77，以將各支承臂70容納在其有關(guān)空穴54中。本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，第一開口75較佳地包括一從頂面74伸出的縱向槽并且制成其中可容納第一支腳53。第二開口77較佳地大致呈圓形以容納第二支腳55。第一開口75較佳地形成為一縱向槽以補(bǔ)償支承臂70的尺寸和其有關(guān)空穴54、包括第一開口75、第二開口77和各自的第一支腳53和第二支腳55之間的變化。
如圖4所示，支承臂70內(nèi)表面76包括中部142，并且并且斜角表面144、146從頂面74縱向伸出，并且相互平行以到達(dá)在內(nèi)表面76的下部形成的喉狀后角區(qū)域87。
向內(nèi)突出的楔形部125具有從內(nèi)表面76的斜角表面144和146伸出的第一和第二傾斜側(cè)部132和134。傾斜側(cè)部132和134的匯合形成楔形部125的圓頂角151。一上表面136從中部142伸到側(cè)部132和134，形成楔形部125的上邊138。上表面136基本上與中部142垂直。如圖5所示，上邊138可以倒角。另外，上邊136可以是圓的或圓角形的。
當(dāng)支承臂70放于空穴54中時(shí)，由于中部142和上表面136都分別靠在后壁64和下表面67上，上表面136和中部142都加工成可為支承臂70方便地安裝于空穴54中而提供定位表面。楔形部125制成可配合在空穴54的楔形槽121中。
支承臂70的喉狀后角區(qū)域87逐漸地從心軸82和脊緣150向上彎曲到其與楔形部125的下邊152的連接部。喉狀后角區(qū)域87和楔形部125在下邊152處匯合。下邊152向上彎曲成三角形，并且包括最外點(diǎn)130。支承臂70位于空穴54中，這樣最外點(diǎn)130靠近空穴54的最底邊71。一旦支承臂70位于一相應(yīng)空穴54中，焊縫128就處于焊接坡口126中以牢固地將支承臂70錨固到鉆頭本體40上。
圖6示出了沿圖5中的線6-6所見的支承臂70的下部。心軸82包括從支承臂70內(nèi)表面76伸出的軸線83。一基本上圓形的平加工面85較佳地形成在支承臂70內(nèi)表面76和心軸82之間的連接處。機(jī)加工表面85通?？煞Q為支承臂70的“最后機(jī)加工表面或LMS”。機(jī)加工面85較佳地具有一由圖6中半徑R1所形成的圓形結(jié)構(gòu)，該半徑從心軸82的軸線83處伸出，而使機(jī)加工面85均勻地繞心軸82軸線83延伸360度。機(jī)加工面85和其有關(guān)的半徑R1與外表面80協(xié)同以局部地形成支承臂70的牙爪尖表面88和底邊78。圖6中的點(diǎn)劃線112與背面112的外徑對(duì)應(yīng)。
從軸82和脊緣150延伸到圖6的下邊152的是喉狀后角區(qū)域87。第一和第二斜角表面144和146分別從楔形部125的第一和第二側(cè)部132和134伸出。第一和第二側(cè)部132和134位于楔形部125的上邊138和下邊152之間。第二開口77形成在中部142上。
圖7示出了鉆頭本體40空穴54中的支承臂70的放置情況。楔形部125位于楔形槽121中。焊接坡口126中的焊縫128將支承臂70固定以到鉆頭本體40的空穴54上。
如圖1所示，一旦支承臂70位于空穴54中，最外點(diǎn)130就靠近空穴54的最底邊71，一段焊縫128處于焊接坡口126中以牢固地將支承臂70固定到鉆頭本體40上。焊縫128是三角形的并且沒有與鉆頭本體40縱軸線50伸出的直線垂直的焊縫段落。沒有這段焊縫128可防止單純的拉伸應(yīng)力作用在焊縫128區(qū)域中。喉狀后角區(qū)域87的逐漸彎曲可提供一種裝置，通過它支承臂70的應(yīng)力可均勻地傳遞到支承臂70或鉆頭本體40。來自支承臂70的應(yīng)力都藉由楔形部125與空穴54下表面67的縱向接觸而傳遞到鉆頭本體40。傳遞過楔形部125的應(yīng)力還可減少作用在焊縫128上的應(yīng)力，這具有減少焊縫128上破裂可能性的作用。
雖然已經(jīng)很詳細(xì)地對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但應(yīng)當(dāng)理解只要不脫離由所附權(quán)利要求書所確定的本發(fā)明的精神和范圍，還可對(duì)其作出多種變化、替換和變型。
權(quán)利要求
1.一種用于具有鉆頭本體的鉆頭的支承臂和鉆頭牙輪組件，包括所述支承臂具有一頂面、一內(nèi)表面、一具有形成其一部分的牙爪尖表面的外表面以及底邊。所述內(nèi)表面和所述牙爪尖表面在所述底邊匯合；所述支承臂的內(nèi)表面包括第一和第二斜角表面，所述斜角表面的下部形成從所述內(nèi)表面突出的楔形部，所述楔形部分具有一下邊和上邊；所述第一和第二斜角表面之間的中間部分；以及從所述中間部分垂直伸到所述楔形部所述上邊的三角形上表面；連接到所述楔形部所述下邊的喉狀后角區(qū)域；所述頂面和所述內(nèi)表面的尺寸可選定為允許將一部分所述支承臂固定在形成于所述鉆頭本體中的空穴中；安裝到靠近底邊的所述內(nèi)表面上的心軸并且相對(duì)所述支承臂向下和向內(nèi)成角度；以及設(shè)置在所述支承的的所述內(nèi)表面上的裝置，在所述鉆頭的制造過程中，用于將所述支承臂對(duì)齊并定位在所述空穴中。
2.如權(quán)利要求1所述的支承臂和鉆頭牙輪組件，其特征在于，用于對(duì)齊的所述裝置包括與一開口對(duì)應(yīng)的支腳。
3.如權(quán)利要求1所述的支承臂和鉆頭牙輪組件，其特征在于，所述用于對(duì)齊的裝置包括與第一和第二開口對(duì)應(yīng)的第一和第二支腳，其中所述第一開口是一縱向槽。
4.如權(quán)利要求1所述的支承臂和鉆頭牙輪組件，其特征在于，所述內(nèi)表面包括所述楔形部。
5.如權(quán)利要求1所述的支承臂和鉆頭牙輪組件，其特征在于，所述喉狀后角區(qū)域從所述軸向上彎曲到所述楔形部。
6.如權(quán)利要求1所述的支承臂和鉆頭牙輪組件，其特征在于，所述中間部分平滑地與所述楔形部的所述上邊混為一體。
7.如權(quán)利要求1所述的支承臂和鉆頭牙輪組件，其特征在于，所述楔形部的所述上邊是倒圓的。
8.一種制造用于具有一鉆頭本體的鉆頭的組件式支承臂的方法，包括以下步驟形成一具有一頂面的支承臂；在所述支承臂上形成一內(nèi)表面；形成一中間部分，在所述中間部分的相對(duì)側(cè)部具有第一和第二斜角表面；在連接在所述第一和第二斜角表面之間的所述內(nèi)表面上形成一楔形突起；在從所述中間部分伸出的所述楔形突起上形成一上表面，這樣所述支承臂的所述頂面和所述內(nèi)表面的尺寸可制得允許將所述支承臂的一部分固定在所述鉆頭本體的一空穴中；形成從所述楔形突起伸出的一喉狀后角區(qū)域；以及在所述內(nèi)表面上形成裝置，用于將所述支承臂對(duì)齊和定位在所述鉆頭本體的所述空穴中。
9.如權(quán)利要求1所述的支承臂和鉆頭牙輪組件，其特征在于，所述形成上表面的步驟包括形成所述上表面基本上與所述中間部分垂直；以及在上邊處連接所述上表面和所述楔形突起。
10.如權(quán)利要求9所述的用于制造一組件式支承臂的方法，其特征在于，還包括在所述上邊形成圓角。
11.如權(quán)利要求1所述的支承臂和鉆頭牙輪組件，其特征在于，還包括機(jī)加工所述上表面。
12.如權(quán)利要求1所述的支承臂和鉆頭牙輪組件，其特征在于，還包括在所述喉狀后角區(qū)域和所述楔形部的連接部形成一向上彎曲的底邊。
13.一種用于形成鉆孔的旋轉(zhuǎn)錐形牙輪鉆頭，包括具有在其外表面上形成的多個(gè)空穴的鉆頭本體；從所述鉆頭本體上向下伸出多個(gè)支承臂并且安裝于其上，所述支承臂的數(shù)量與所述鉆頭本體上形成的空穴數(shù)相同，所述各支承臂具有一頂面、一內(nèi)表面以及連接到所述內(nèi)表面上的心軸，各心軸基本上相對(duì)其有關(guān)的支承臂向下和向內(nèi)突出；多個(gè)與所述支承臂數(shù)量相同的鉆頭牙輪組件，并分別安裝在一個(gè)所述心軸上；各支承臂的各內(nèi)表面包括第一和第二斜角表面，所述第一和第二斜角表面的下部形成具有一上、下邊的向內(nèi)突出楔形部；所述第一和第二斜角表面之間的中間部分；從所述中間部分垂直伸出到所述楔形部所述上邊的上表面；以及從所述楔形部的所述下邊伸出的彎曲的喉狀后角區(qū)域；所述各空穴包括一后壁、一在所述圓邊處連接到所述后壁上的下表面，由所述傾斜的側(cè)部和所述下表面結(jié)合所形成的楔形槽；所述各支承臂的所述頂面和所述內(nèi)表面的尺寸可選定為允許所述支承臂一部分固定在所述各空穴中，并且所述各楔形部的尺寸可允許將所述楔形部固定在一個(gè)相應(yīng)的空穴的所述槽中；以及設(shè)置在所述各支承臂的所述內(nèi)表面上及其所述空穴的各所述后壁上，以用于在制造所述鉆頭過程中將所述支承臂對(duì)齊和定位在所述空穴中。
14.如權(quán)利要求13所述的旋轉(zhuǎn)式錐形牙輪鉆頭，其中所述各空穴包括形成在所述空穴和所述鉆頭本體連接中的最底邊；所述鉆頭本體包括沿所述空穴的一個(gè)所述最底邊呈三角形延伸的槽；以及在所述焊接坡口中用于將各所述支承臂固定到所述鉆頭本體上的一段焊縫。
15.如權(quán)利要求14所述的旋轉(zhuǎn)式錐形牙輪鉆頭，其特征在于，各所述楔形部的所述下邊向上彎曲并且包括一靠近所述空穴各所述最底邊的最外點(diǎn)。
16.如權(quán)利要求13所述的旋轉(zhuǎn)式錐形牙輪鉆頭，其特征在于，所述楔形部的各所述上邊形成為一圓邊。
17.如權(quán)利要求13所述的旋轉(zhuǎn)式錐形牙輪鉆頭，其特征在于，所述各底面和所述各傾斜段部的連接部形成一圓角。
18.如權(quán)利要求13所述的旋轉(zhuǎn)式錐形牙輪鉆頭，其特征在于，各所述支承臂的所述各上表面是一機(jī)加工表面，各所述空穴的所述各底面是一機(jī)加工表面。
19.如權(quán)利要求13所述的旋轉(zhuǎn)式錐形牙輪鉆頭，其特征在于，所述各空穴包括在各所述空穴和所述鉆頭本體連接部的最底邊；其中各楔形部的各所述底邊包括位于所述各空穴所述最底邊附近的最外點(diǎn)；以及所述鉆頭本體包括一繞所述各最底邊呈三角形延伸的焊接坡口和焊縫，用于將所述各支承臂固定以所述鉆頭本體上。
20.如權(quán)利要求13所述的旋轉(zhuǎn)式錐形牙輪鉆頭，其特征在于，所述用于對(duì)齊和定位的裝置包括形成在所述各支承臂上的第一和第二開口，并且所述第一和第二支腳位于所述各空穴的后壁上。
全文摘要
一種用于鉆頭(20)的組件式支承臂(70)。組件式支承臂(70)包括具有第一(144)和第二(146)斜角表面的內(nèi)表面(76),其下部形成一向內(nèi)突出的楔形部(125)。彎曲的喉狀后角區(qū)域(87)連接到楔形部(125)的下邊(152)。鉆頭(20)中的空穴(54)制得可容納支承臂(70)?？昭?54)包括其尺寸可容納支承臂(70)的棒形槽(121)。在鉆頭本體(40)的拱形表面中設(shè)置有一三角形焊坡口(126)。一段焊縫(128)處于焊接坡口(126)中以牢固地將支承臂(70)固定到鉆頭本體(40)上。
文檔編號(hào)E21B10/20GK1183824SQ96193699
公開日1998年6月3日 申請(qǐng)日期1996年6月3日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月6日
發(fā)明者邁克·斯蒂夫·比頓, 杰伊·S·伯德 申請(qǐng)人:德雷瑟工業(yè)公司