專利名稱：潛孔工具腿的保持方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開內(nèi)容的實(shí)施方式總體上涉及水平定向鉆鑿的擴(kuò)孔鉆。更具體地，本公開內(nèi)容的實(shí)施方式涉及用以最小化安裝在定向鉆鑿的擴(kuò)孔鉆上的切割腿組件的運(yùn)動的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
水平定向鉆鑿(“HDD”)是以大體水平的軌道從一個表面位置到另一個表面位置定向鉆鑿出地下鉆孔的過程。通常，HDD操作被公用事業(yè)行業(yè)采用，用以在已存在的建筑下面產(chǎn)生地下公用管道，但是需要大體水平鉆孔的任何應(yīng)用都可采用HDD。通常，HDD鉆孔被鉆鑿成橫穿河流、公路、建筑物或“明挖(cut and cover)”方法在成本上是不允許的或要不然就是不恰當(dāng)?shù)娜魏纹渌ㄖＴ诘湫偷腍DD操作期間，水平鉆鑿機(jī)在稱為鉆柱的一系列螺紋連接起來的管的端部處將鉆頭驅(qū)動進(jìn)入地下。由于操作是大體水平的，所以鉆鑿機(jī)通過鉆柱向鉆頭提供旋轉(zhuǎn) (鉆頭上的轉(zhuǎn)矩)和軸向(鉆頭上的重量)力。隨著鉆頭行進(jìn)穿過地層，額外長度的鉆管被加入，以增加鉆柱的長度。當(dāng)鉆柱在較長的長度上柔韌性增加時，鉆柱可在預(yù)定的方向被偏置，以引導(dǎo)所附接的鉆頭的路徑。因此，鉆鑿為“定向的”，這在于在鉆柱的端部處的鉆頭的路徑可被改變以沿特定的軌道或被改變以避免地下障礙物。典型地，HDD操作利用上述技術(shù)以從第一表面位置鉆鑿出小的“導(dǎo)向”孔而開始。 由于關(guān)于最終所期望的鉆孔的直徑減小的尺寸，相比全規(guī)格的孔，更容易定向鉆鑿出導(dǎo)向孔。而且，導(dǎo)向鉆頭尺寸的減小允許與利用全規(guī)格的鉆頭可能進(jìn)行的相比更容易地改變軌道。在導(dǎo)向孔的末端，鉆柱出現(xiàn)于第二表面位置，其中導(dǎo)向鉆頭被移除且回拉擴(kuò)孔鉆組件被安裝。通常，回拉擴(kuò)孔鉆組件為穩(wěn)定的打孔機(jī)，該穩(wěn)定的打孔機(jī)隨著其通過導(dǎo)向孔從第二表面位置軸向拉回到第一表面位置而旋轉(zhuǎn)。在導(dǎo)向孔的鉆鑿期間向?qū)蜚@頭提供旋轉(zhuǎn)和軸向推力的鉆鑿機(jī)在回拉擴(kuò)孔期間通過鉆柱而向回拉擴(kuò)孔鉆提供旋轉(zhuǎn)和軸向張力?，F(xiàn)參考圖1A-1C，顯示了安裝在回拉擴(kuò)孔鉆上的切割腿組件12的側(cè)視圖，示出了在操作期間施加在切割腿組件12上的負(fù)載。在HDD操作期間，在將切割腿組件12固定到擴(kuò)孔鉆主體6的接納部10的保持布置結(jié)構(gòu)(比如焊縫)中可能出現(xiàn)應(yīng)力和斷裂。如所示的，由于旋轉(zhuǎn)切割刀具本體16上的切割刀具和正被鉆鑿的鉆孔之間的接觸，在切割腿組件 12上施加了正常的切割負(fù)載“C”。此外，在每轉(zhuǎn)期間整個擴(kuò)孔鉆的自重(某些擴(kuò)孔鉆可能重達(dá)12，000磅或更多)和操作期間的振動相結(jié)合形成了引起腿在接納部內(nèi)運(yùn)動的動態(tài)負(fù)載“D”。當(dāng)擴(kuò)孔鉆在鉆孔內(nèi)旋轉(zhuǎn)且切割腿組件移動得與鉆孔接觸以及脫離接觸時，在擴(kuò)孔鉆的一轉(zhuǎn)期間，動態(tài)負(fù)載D(以及所產(chǎn)生的應(yīng)力)從最小值變化到最大值并再次變化到最小值至少一次。動態(tài)負(fù)載D可典型集中于旋轉(zhuǎn)切割刀具本體16 (錐體)附接到切割刀具腿14所在的區(qū)域，這是因為旋轉(zhuǎn)切割刀具本體16附接到切割刀具腿14所在的區(qū)域離鉆孔的壁最近(由于切割刀具本體16在徑向方向的突出)。如圖IB所示，隨著動態(tài)負(fù)載D被施加，接
4納部的前邊緣作為支點(diǎn)“F”，而切割腿組件12的后端在大體垂直于擴(kuò)孔鉆的軸線1的方向上或在徑向方向上被推動離開或抬離接納部10。切割腿組件12在接納部10內(nèi)的這一運(yùn)動使保持方法引起應(yīng)力。如圖IC所示，在焊接后的擴(kuò)孔鉆中，在焊縫位置“W”處觀察到裂紋。 焊縫的應(yīng)力及隨后的斷裂典型可開始于切割腿組件12的后部(與切割刀具本體16相對的那端)，并且切割腿組件12與接納部的分離在這一位置可能是最高的。因此，存在對于減少擴(kuò)孔鉆主體和切割腿組件之間的焊縫斷裂的方法和設(shè)備的需要。

發(fā)明內(nèi)容
在一方面，本文公開的實(shí)施方式涉及一種回拉擴(kuò)孔鉆，包括驅(qū)動桿，所述驅(qū)動桿被構(gòu)造成支撐擴(kuò)孔鉆主體，所述擴(kuò)孔鉆主體包括多個接納部；以及多個切割腿組件，所述多個切割腿組件與多個接納部形鎖合(positive locking engagement)，以限制切割腿組件的徑向運(yùn)動。在其他方面，本文公開的實(shí)施方式涉及一種將切割腿組件固定到回拉擴(kuò)孔鉆的擴(kuò)孔鉆主體的方法，所述方法包括將切割腿組件插入形成在擴(kuò)孔鉆主體中的相應(yīng)的接納部中；形狀鎖定(positive locking)切割腿組件和相應(yīng)的接納部，以限制切割腿組件的徑向運(yùn)動；以及將切割腿組件焊接到相應(yīng)的接納部。在其他方面，本文公開的實(shí)施方式涉及一種回拉擴(kuò)孔鉆，包括驅(qū)動桿，所述驅(qū)動桿被構(gòu)造成支撐擴(kuò)孔鉆主體，所述擴(kuò)孔鉆主體包括多個接納部；多個切割腿組件，所述多個切割腿組件與多個接納部形鎖合，以限制切割腿組件的軸向運(yùn)動；以及至少一個切割腿組件的后面突出部，所述至少一個切割腿組件的后面突出部被構(gòu)造成接合形成在相應(yīng)的接納部的后壁中的凹座，其中切割腿組件和多個接納部沿在切割腿組件和多個接納部之間的、 從外面能接近的交界面的相當(dāng)大的長度焊接。從以下說明和所附權(quán)利要求書將明白本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點(diǎn)。


圖1A-1C是顯示了在操作期間施加到切割腿組件上的負(fù)載的傳統(tǒng)切割腿組件的側(cè)視圖。圖2是根據(jù)本公開的實(shí)施方式的回拉擴(kuò)孔鉆組件的透視圖。圖3是圖2的回拉擴(kuò)孔鉆組件的分解圖。圖4是圖2的切割腿組件的透視圖。圖5A和5B分別顯示了根據(jù)本公開的實(shí)施方式的具有唇部的切割腿組件的剖視透視圖和端視圖。圖6A和6B分別顯示了具有圖5A和5B所示的唇部的變型的切割腿組件的剖視透視圖和端視圖。圖7A和7B分別顯示了根據(jù)本公開的實(shí)施方式的具有側(cè)部銷的切割腿組件的剖視透視圖和端視圖。圖8A-8F顯示了根據(jù)本公開的實(shí)施方式的具有后部銷的切割腿組件的剖視透視圖。
圖9A和9B分別顯示了根據(jù)本公開的實(shí)施方式的具有后部楔的切割腿組件的剖視透視圖和橫截面視圖。圖10顯示了根據(jù)本公開的實(shí)施方式的具有后面突出部的切割腿組件的剖視透視圖。圖IlA和IlB分別顯示了根據(jù)本公開的實(shí)施方式的具有交叉銷的切割腿組件的剖視透視圖和側(cè)視圖。圖12A和12B分別顯示了根據(jù)本公開的實(shí)施方式的具有保持塊的切割腿組件的剖視透視圖和端視圖。圖13A和1 分別顯示了根據(jù)本公開的實(shí)施方式的具有錐形銷的切割腿組件的剖視透視圖和側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式本文公開的實(shí)施方式涉及一種在鉆鑿中使用的回拉擴(kuò)孔鉆組件。具體地，本文公開的實(shí)施方式涉及提供切割腿組件和擴(kuò)孔鉆主體的接納部之間的形鎖合，以防止切割腿組件在擴(kuò)孔鉆主體的接納部內(nèi)徑向運(yùn)動的方法和設(shè)備。首先一起參考圖2和3，顯示了回拉擴(kuò)孔鉆組件100。圖2示出處于組裝狀態(tài)的回拉擴(kuò)孔鉆組件100，而圖3示出處于分解狀態(tài)的回拉擴(kuò)孔鉆組件100?；乩瓟U(kuò)孔鉆100具有中心軸線101，且如所示地包括驅(qū)動桿102，支撐板104、擴(kuò)孔鉆主體106和定心器108安裝在驅(qū)動桿102上。定位在支撐板104和定心器108之間的擴(kuò)孔鉆主體106包括多個接納部 110，在多個接納部110中安裝了多個切割腿組件112。擴(kuò)孔鉆主體106可為制造好的主體， 即，可為多個部件焊接在一起以形成主體，或者可選擇地，擴(kuò)孔鉆主體106可為形成為單個部件的一整體?？蛇x擇地，擴(kuò)孔鉆主體106和驅(qū)動桿102可形成為一件式的整體。簡要地參考圖4，每個切割腿組件112包括切割刀具腿114和旋轉(zhuǎn)切割刀具本體 116。多個切割元件118位于每個切割刀具本體116的外周上。切割元件118可為適合用于所要鉆鑿的地層的任何幾何形狀、設(shè)計和材料，但是典型地構(gòu)造成碳化鎢刀片(“TCI”) 元件、硬金屬涂覆的銑齒元件或多晶金剛石片切割刀具(或其它刮刀型切割元件)。盡管切割刀具本體116被示出構(gòu)造成類似于在垂直鉆鑿應(yīng)用中使用的錐形牙輪，但是應(yīng)理解， 切割刀具本體116可以采用各種設(shè)計和幾何形狀。切割刀具腿114包括在其任一側(cè)上的墩鍛突脊120。如下面進(jìn)一步詳細(xì)描述的，墩鍛突脊120被構(gòu)造成防止切割腿組件112從其在圖2和圖3的主體106的接納部110內(nèi)的位置移出。而且，切割刀具腿114包括圖4所示的在切割刀具腿114的任一側(cè)上的一對柱形狹槽122，用于插入錐形銷(未顯示)，以防止切割刀具腿114對鉆鑿力反作用而側(cè)向(側(cè)面至側(cè)面地或切向地)運(yùn)動。錐形銷(未顯示)或任何其它保持方法(機(jī)械緊固或冶金接合)可防止切割刀具腿114在軸向方向脫離接納部110?；貋硪黄饏⒖紙D2和3，回拉擴(kuò)孔鉆組件100由固定在驅(qū)動桿102上的多個部件構(gòu)成。驅(qū)動桿102被顯示為具有在其遠(yuǎn)端處的負(fù)載凸緣124、沿其長度的多邊形輪廓部126以及在其近端處的帶螺紋的旋轉(zhuǎn)鉆柱接頭128。由于回拉擴(kuò)孔鉆100在其切割時典型地被拉動通過導(dǎo)向孔，所以負(fù)載凸緣124向切割組件112傳遞軸向力，而同時多邊形輪廓部1 向切割組件112傳遞旋轉(zhuǎn)力。支撐板104用于在主體106和驅(qū)動桿102的負(fù)載凸緣IM之間傳遞軸向負(fù)載。主體106用來保持切割組件112并向其傳遞鉆鑿力。旋轉(zhuǎn)力通過主體106 的相應(yīng)的多邊形輪廓部132從驅(qū)動桿102的多邊形輪廓部1 而傳遞到切割組件112。定心器108用來導(dǎo)向回拉擴(kuò)孔鉆組件100并維持沿預(yù)鉆鑿出來的導(dǎo)向孔的路徑的軌道。液壓轂130用來將來自鉆柱的孔(包括驅(qū)動桿102的孔)的切割流體引導(dǎo)到切割刀具本體116 的切割元件118。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，多邊形輪廓部120為方便而采用，且可以采用其他幾何形狀。在某些實(shí)施方式中，回拉擴(kuò)孔鉆組件100的部件可被描述為“模塊化”部件，這是因為根據(jù)所要鉆鑿的工作的特殊性，部件可被換出或重新構(gòu)造，以適應(yīng)各種規(guī)格尺寸或幾何形狀。具體地，切割腿組件112被構(gòu)造成被保持在主體106的接納部110內(nèi)的不同徑向高度處。因此，一組切割腿組件112與單個主體106的組合可被構(gòu)造成鉆鑿一定范圍的鉆孔直徑。如果希望切割處于該范圍外的直徑，那么可用較小或較大尺寸的切割腿組件112 更換切割腿組件112、主體106或二者。類似地，如果所要沿著的導(dǎo)向孔的尺寸改變，則不同尺寸的定心器108可用于回拉擴(kuò)孔鉆組件100。而且，回拉擴(kuò)孔鉆組件100的模塊化構(gòu)造可允許使用不同幾何形狀的切割腿組件112。圖2-4揭示了具有牙輪切割刀具本體116的切割腿組件112，但是應(yīng)理解，不同的切割刀具構(gòu)造(包括刮刀)可與主體106結(jié)合在一起使用。在其他實(shí)施方式中，擴(kuò)孔鉆可以非模塊化的擴(kuò)孔鉆為特征，這在于部件被專門設(shè)計用于鉆鑿特定的井孔且是不能互換的。仍參考圖2和3，多個墊片134、136可與主體106的接納部110結(jié)合在一起使用， 以將切割腿組件112保持在徑向位置上。墊片134為在切割腿組件112和主體106的接納部110之間定位在切割刀具腿114下方的底部墊片。底部墊片134防止切割腿組件112 徑向縮進(jìn)接納部110內(nèi)。上部墊片136在切割刀具腿114的任一側(cè)上在墩鍛突脊(圖4的 120)和接納部110之間定位在墩鍛突脊(圖4的120)上方。如所示的，接納部110包括位于其徑向極限位置處的保持部138，以防止切割腿組件112從其移出。期望的是，保持部 138被設(shè)定尺寸，允許切割刀具腿114而不是墩鍛突脊120具有間隙。當(dāng)安裝在接納部110 內(nèi)時，上部墊片136作為墩鍛突脊120的延伸部，從而防止切割腿組件徑向向外延伸。為了將切割腿組件112保持在對應(yīng)于特定鉆鑿直徑的期望高度處，底部墊片134 和上部墊片136可被選擇并安裝，確保切割腿組件112牢固地保持在特定高度。因此，在典型的應(yīng)用中，對于任何特定切割腿112和主體106的最小直徑包括在接納部110的底部處的最薄的墊片134(或根本沒有墊片)，連同布置在接納部110的頂部處的最厚的墊片136。 相反，最大直徑將包括在接納部110的底部處的最厚的墊片134和在接納部110頂部處的最薄的墊片136(或根本沒有墊片)。再次，這樣的布置結(jié)構(gòu)不是必需的，而是為了方便。現(xiàn)參考圖5A和5B，分別顯示了根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施方式的具有唇部120的切割腿組件112的剖視透視圖和端視圖。切割刀具腿114包括形狀鎖定布置、唇部120，其可成形為類似倒置的字母“T” (如在圖5B中所示的截面中觀察到的)。唇部120接合接納部 110內(nèi)的相應(yīng)的倒置“T”形切口 122。唇部120可沿切割刀具腿114和/或接納部110的整個或部分長度(沿圖1的擴(kuò)孔鉆的軸線101)延伸。在某些實(shí)施方式中，切割腿114的唇部120可與切割腿114 一體形成。在其實(shí)施方式中，唇部120可機(jī)械地或冶金地附接到切割刀具腿114。而且，在某些實(shí)施方式中，如圖所示，接納部110中的唇部切口 122上方的部分121可機(jī)械地或冶金地附接到接納部。在將切割刀具腿114插入接納部110內(nèi)之后，如圖5A所示，可在垂直于中心擴(kuò)孔鉆軸線的方向插入錐形銷124，以防止切割腿組件112在軸向方向移出接納部110。錐形銷1 可機(jī)械地或冶金地固定到擴(kuò)孔鉆主體106。在可選擇的實(shí)施方式中，切割腿組件112可機(jī)械地或冶金地固定到擴(kuò)孔鉆主體且不使用錐形銷124。 圖6A和6B分別顯示了具有圖5A和5B所示的唇部120的變型的切割腿組件112的剖視透視圖和端視圖。唇部120不是定位在切割刀具腿114的底部，而是更向上定位，如所示的那樣。唇部120可定位在距離切割刀具腿114的底部任意距離處。唇部120可具有任何橫截面幾何形狀，比如但不限于矩形、梯形、三角形、半圓形或燕尾形?，F(xiàn)參考圖7A和7B，分別顯示了根據(jù)本公開的實(shí)施方式的具有側(cè)部銷1 的切割腿組件112的剖視透視圖和端視圖。在將切割腿組件112插入接納部110內(nèi)之后，穿過接納部110的側(cè)壁111插入至少一個側(cè)部銷126，以接合切割刀具腿114的側(cè)壁中的相應(yīng)特征部 (比如，與銷126匹配的或較大的或較小直徑的孔)。為了提供切割腿組件112的最牢固的保持，側(cè)部銷1 可最靠近接納部110的后壁113(與切割刀具本體116相對的那個壁)插入。在某些實(shí)施方式中，側(cè)部銷1 所接合的相應(yīng)的特征部可為倒置的T形唇(如圖5和6 所示)或任何其他特征部，以在(垂直于擴(kuò)孔鉆中心軸線101的)徑向方向上鎖定。而且， 錐形銷1 可在垂直于中心擴(kuò)孔鉆軸線的方向被插入，以防止切割腿組件112在軸向方向移出接納部110。側(cè)部銷1 可用其他機(jī)械緊固件替換，包括但不限于，螺紋緊固件、扁銷和錐形銷。此外，側(cè)部銷1 可機(jī)械地或冶金地附接到接納部110和/或切割刀具腿114和 /或擴(kuò)孔鉆主體106，或者側(cè)部銷1 可與接納部110或切割刀具腿114制成一體。一個或多個側(cè)部銷126可被利用且從切割刀具腿組件112的任一側(cè)或兩側(cè)應(yīng)用。在可選擇的實(shí)施方式中，單個銷126可穿過接納部110的一個側(cè)壁，穿過切割刀具腿114從接納部110的第二側(cè)出來。在進(jìn)一步可選擇的實(shí)施方式中，單個銷1 可穿過接納部110的一個側(cè)壁，穿過切割刀具腿114并接合接納部110的第二側(cè)上的任何特征部(比如，孔、T形唇)。可選擇地，側(cè)部銷1 可被部分地被捕獲在切割刀具腿114中的盲孔內(nèi)且部分地被捕獲在接納部 110中的盲孔內(nèi)?，F(xiàn)參考圖8A，顯示了根據(jù)本公開的實(shí)施方式的具有后部銷126的切割腿組件112 的剖視透視圖。在將切割腿組件112插入接納部110內(nèi)之后，穿過接納部110的后壁113插入至少一個后部銷126，以接合切割刀具腿114的后壁中的相應(yīng)特征部(比如，與銷126匹配的或與銷126相比直徑較大的孔)。而且，可在垂直于中心擴(kuò)孔鉆軸線的方向插入錐形銷 124，以防止切割腿組件112在軸向方向移出接納部110。可用其他機(jī)械緊固件替換后部銷 126，包括但不限于螺紋緊固件、扁銷和錐形銷。此外，后部銷1 可機(jī)械地或冶金地附接到接納部110和/或切割刀具腿114和/或擴(kuò)孔鉆主體106?？蛇x擇地，后部銷1 可被部分地被捕獲在切割刀具腿114中的盲孔內(nèi)且部分地被捕獲在接納部110或擴(kuò)孔鉆主體106中的盲孔內(nèi)。圖8B-8F顯示了類似于圖8A的可選實(shí)施方式的剖視透視圖。圖8B顯示了穿過接納部110的后壁113插入的銷126，以接合切割刀具腿114后部的相應(yīng)孔。圖8C顯示了與切割刀具腿114成一體的突出部126，突出部1 接合接納部110的后壁113中的狹槽。圖 8D顯示了與切割刀具腿114成一體的突出部126，突出部1 接合接納部110的后壁113中的狹槽，且圖8D進(jìn)一步包括在徑向方向上穿過突出部1 插入以接合接納部110的底壁的銷125。圖8E顯示了與接納部110的后壁113成一體的突出部126，突出部1 接合形成
8在切割刀具腿114的后壁中的凹座，如所示的那樣。圖8F顯示了與切割刀具腿114成一體的突出部126，突出部1 接合接納部110的后壁中的狹槽，且進(jìn)一步包括穿過接納部110 的側(cè)壁111插入的交叉銷125。在某些可選擇的實(shí)施方式中，后部銷1 可被捕獲在位于切割刀具腿114的后壁中的盲孔內(nèi)和接納部110的后壁中的盲孔內(nèi)。在進(jìn)一步可選擇的實(shí)施方式中，后部銷126可構(gòu)造為切割刀具腿114上的整體突出部，而該突出部插入接納部110 的后壁中的盲孔內(nèi)。此外，根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施方式可采用側(cè)部銷(圖7所示)和后部銷的任意組合?，F(xiàn)參考圖9A和9B，分別顯示了根據(jù)本公開的實(shí)施方式的具有后部楔128的切割腿組件112的剖視透視圖和橫截面圖。在將切割腿組件112插入接納部110內(nèi)之后，穿過接納部110的后壁113插入至少一個楔128，以與切割刀具腿114后部上的突出特征部129 接合。而且，可在垂直于中心擴(kuò)孔鉆軸線101(圖2)的方向插入錐形銷124，以防止切割腿組件112在軸向方向上移出接納部110。在具體實(shí)施方式
中，一個或多個楔1 可機(jī)械地或冶金地附接到接納部110和/或切割刀具腿114和/或擴(kuò)孔鉆主體106。此外，在某些實(shí)施方式中，一個或多個楔1 可從切割刀具腿組件112的側(cè)部或頂部插入。在可選擇的布置中，可在擴(kuò)孔鉆主體106或接納部110中形成與楔128的錐形表面匹配的錐形表面。在另一可選擇的布置中，楔1 可具有兩個錐形表面，一個表面與切割刀具腿114中的錐形表面匹配，而第二表面與擴(kuò)孔鉆主體106或接納部110中的錐形表面匹配?，F(xiàn)參考圖10，顯示了根據(jù)本公開的實(shí)施方式的具有后面突出部129的切割腿組件 112的剖視透視圖。為了防止切割腿組件112在徑向方向上運(yùn)動，在切割腿組件112的最后組裝時，突出部1 接合形成在接納部110的后壁113中的凹座130。然后，可將切割刀具腿114機(jī)械地或冶金地附接到接納部110。而且，可在垂直于中心擴(kuò)孔鉆軸線101(圖2) 的方向插入錐形銷124，以防止切割腿組件112在軸向方向上移出接納部110。凹座130可被切削加工或以其他方式一體形成在接納部110內(nèi)。此外，突出部1 可與切割刀具本體 114 一體形成，或者在其他方面可機(jī)械地或冶金地附接在一起。在可選擇的布置中，可將一單獨(dú)的部件(未顯示)機(jī)械地或冶金地附接到接納部110，以形成凹座130?，F(xiàn)參考圖IlA和11B，分別顯示了根據(jù)本公開的實(shí)施方式的具有交叉銷1 的切割腿組件112的剖視透視圖和側(cè)視圖。在將切割腿組件112插入接納部110內(nèi)之后，穿過接納部110的側(cè)壁111插入交叉銷126，以與切口特征部131 (比如，與交叉銷1 匹配或與交叉銷1 相比較大的或較小的尺寸的孔)接合，切口特征部131的半部形成在切割刀具腿 114的后壁中，而切口特征部131的另一半部形成在接納部110的后壁113中。而且，可在垂直于中心擴(kuò)孔鉆軸線101(圖2)的方向插入錐形銷124，以防止切割腿組件112在軸向方向上移出接納部110?？捎闷渌麢C(jī)械緊固件替換交叉銷126，包括但不限于螺紋緊固件、 扁銷和錐形銷。此外，交叉銷1 可機(jī)械地或冶金地附接到接納部110和/或切割刀具腿 114和/或擴(kuò)孔鉆主體106，或者交叉銷1 可與接納部110或切割刀具腿114制成一體。 可從切割刀具腿組件112的任一側(cè)或兩側(cè)插入一個或多個交叉銷126。在可選擇的實(shí)施方式中，單個交叉銷126可穿過接納部110的一個側(cè)壁插入，穿過切割刀具腿114且從接納部 110的第二側(cè)出來。在其他實(shí)施方式中，單個交叉銷1 可穿過接納部110的一個側(cè)壁，穿過切割刀具腿114并接合接納部110的第二側(cè)上的特征部(比如，孔、T形唇)。可選擇地， 交叉銷126的端部可被捕獲在接納部110的一個或全部兩個內(nèi)側(cè)壁中的盲孔內(nèi)。
現(xiàn)參考圖12A和12B，分別顯示了根據(jù)本公開的實(shí)施方式的具有保持塊132的切割腿組件112的剖視透視圖和端視圖。在將切割腿組件112插入接納部110內(nèi)之后，穿過接納部110的后壁113中的狹槽133插入保持塊132，以與切割刀具腿114的后部上的突出特征部1 部分地接合并與接納部110的后壁113中的狹槽133部分地接合。而且，可在垂直于中心擴(kuò)孔鉆軸線101(圖2)的方向插入錐形銷124，以防止切割腿組件112在軸向方向上移出接納部110。保持塊132可機(jī)械地或冶金地附接到接納部110和/或切割刀具腿 114和/或擴(kuò)孔鉆主體106。可選擇地，保持塊132可與接納部110或切割刀具腿114 一體形成。進(jìn)一步，在可選擇的實(shí)施方式中，可從切割刀具腿組件112的側(cè)面或頂部插入保持塊 129?，F(xiàn)參考圖13A和13B，分別顯示了根據(jù)本公開的實(shí)施方式的具有錐形銷135的切割腿組件112的剖視透視圖和橫截面圖。在將切割腿組件112(在垂直于中心擴(kuò)孔鉆軸線 101(圖2)的方向上)插入接納部110內(nèi)之后，將錐形銷135插入相應(yīng)的錐形孔內(nèi)，錐形銷 135的半部形成在切割刀具腿114的后壁中，而錐形銷135的另一半部形成在接納部110的后壁113中。而且，可在垂直于中心擴(kuò)孔鉆軸線101(圖2)的方向插入錐形銷124，以防止切割腿組件112在軸向方向上移出接納部110。錐形銷135可械地或冶金地附接到接納部和/或切割刀具腿114?？蛇x擇地，錐形銷135可用其他機(jī)械緊固件替換，包括但不限于螺紋緊固件、扁銷。而且，錐形銷可在徑向方向上從任一側(cè)或全部兩側(cè)插入。有利地是，本公開的實(shí)施方式可提供具有被構(gòu)造成將切割腿組件保持在其相應(yīng)的接納部內(nèi)以最小化切割腿組件在接納部內(nèi)的運(yùn)動的保持機(jī)構(gòu)的回拉擴(kuò)孔鉆。通過最小化切割腿組件的運(yùn)動，可減少或甚至消除焊接斷裂。此外，通過利用機(jī)械緊固件的布置，保持機(jī)構(gòu)可防止在焊縫失效時切割腿組件在鉆孔內(nèi)的脫離。因而，本文公開的實(shí)施方式可減少與維修移出的切割腿組件和斷裂的焊縫相關(guān)的維護(hù)成本，以及減少或消除昂貴的用以找回丟失的切割腿組件的“搜尋(fishing) ”操作。盡管本公開內(nèi)容已經(jīng)關(guān)于有限數(shù)量的實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但是受益于本公開的本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，不偏離此處描述的公開內(nèi)容的范圍的其他實(shí)施方式可被想出。因而，本公開內(nèi)容的范圍應(yīng)僅由所附權(quán)利要求書限制。本申請要求美國專利申請No. 12/489，282的優(yōu)先權(quán)，該美國專利申請 No. 12/489，282的公開內(nèi)容在此通過引用并入。
權(quán)利要求
1.一種回拉擴(kuò)孔鉆，包括驅(qū)動桿，所述驅(qū)動桿被構(gòu)造成支撐擴(kuò)孔鉆主體，所述擴(kuò)孔鉆主體包括多個接納部；以及多個切割腿組件，所述多個切割腿組件與所述多個接納部形鎖合，以限制所述切割腿組件的徑向運(yùn)動。
2.如權(quán)利要求1所述的回拉擴(kuò)孔鉆，還包括接合在所述多個接納部內(nèi)以將所述切割腿組件定位在指定高度的多個墊片。
3.如權(quán)利要求1所述的回拉擴(kuò)孔鉆，其中所述多個接納部和所述多個切割腿組件之間的所述形鎖合包括被構(gòu)造成接合所述接納部中相應(yīng)的切口的、沿所述切割腿組件的長度的突出唇部。
4.如權(quán)利要求1所述的回拉擴(kuò)孔鉆，其中所述多個接納部和所述多個切割腿組件之間的所述形鎖合包括被構(gòu)造成接合所述切割腿組件的相應(yīng)特征部的至少一個側(cè)部銷。
5.如權(quán)利要求1所述的回拉擴(kuò)孔鉆，其中所述多個接納部和所述多個切割腿組件之間的所述形鎖合包括被構(gòu)造成接合所述切割腿組件的相應(yīng)特征部的至少一個后部銷。
6.如權(quán)利要求1所述的回拉擴(kuò)孔鉆，其中所述多個接納部和所述多個切割腿組件之間的所述形鎖合包括被構(gòu)造成接合所述切割腿組件的相應(yīng)特征部的至少一個后部楔。
7.如權(quán)利要求1所述的回拉擴(kuò)孔鉆，其中所述多個接納部和所述多個切割腿組件之間的所述形鎖合包括被構(gòu)造成接合相應(yīng)的切口的交叉銷，其中所述相應(yīng)的切口部分地形成在所述切割腿組件的后壁中并且部分地形成在所述接納部的后壁中。
8.如權(quán)利要求1所述的回拉擴(kuò)孔鉆，其中所述多個接納部和所述多個切割腿組件之間的所述形鎖合包括被構(gòu)造成接合所述切割腿組件的相應(yīng)特征部和在所述接納部的后壁中形成的狹槽的保持塊。
9.如權(quán)利要求1所述的回拉擴(kuò)孔鉆，其中所述多個接納部和所述多個切割腿組件之間的所述形鎖合包括被構(gòu)造成接合相應(yīng)的錐形切口的錐形銷，其中所述相應(yīng)的錐形切口部分地形成在所述接納部的后壁中并且部分地形成在所述切割腿組件的后壁中。
10.如權(quán)利要求1所述的回拉擴(kuò)孔鉆，其中所述切割腿組件利用在垂直于所述擴(kuò)孔鉆主體的中心軸線的方向插入的至少一個錐形銷而被固定于所述擴(kuò)孔鉆主體。
11.如權(quán)利要求1所述的回拉擴(kuò)孔鉆，其中所述驅(qū)動桿和所述擴(kuò)孔鉆主體構(gòu)造成為單個部件。
12.—種將切割腿組件固定到回拉擴(kuò)孔鉆的擴(kuò)孔鉆主體的方法，所述方法包括將所述切割腿組件插入在所述擴(kuò)孔鉆主體中形成的相應(yīng)的接納部中；形狀鎖定所述切割腿組件和所述相應(yīng)的接納部，以限制所述切割腿組件的徑向運(yùn)動；以及將所述切割腿組件焊接到所述相應(yīng)的接納部。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，還包括使沿所述切割腿組件的長度的突出唇部與所述接納部中的相應(yīng)的切口接合。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，還包括使至少一個側(cè)部銷與所述切割腿組件的相應(yīng)的特征部接合。
15.如權(quán)利要求12所述的方法，還包括使至少一個后部銷與所述切割腿組件的相應(yīng)的特征部接合。
16.如權(quán)利要求12所述的方法，還包括使至少一個后部楔與所述切割腿組件的相應(yīng)的特征部接合。
17.如權(quán)利要求12所述的方法，還包括使所述切割腿組件的后面突出部與在所述接納部的后壁中形成的凹座接合。
18.如權(quán)利要求12所述的方法，還包括使交叉銷與相應(yīng)的切口接合，其中所述相應(yīng)的切口部分地形成在所述切割腿組件的后壁中并且部分地形成在所述接納部的后壁中。
19.如權(quán)利要求12所述的方法，還包括使保持塊與所述切割腿組件的相應(yīng)的特征部和在所述接納部的后壁中形成的狹槽接合。
20.如權(quán)利要求12所述的方法，還包括使錐形銷與相應(yīng)的錐形切口接合，其中所述相應(yīng)的錐形切口部分地形成在所述接納部的后壁中并且部分地形成在所述切割腿組件的后壁中。
21.如權(quán)利要求12所述的方法，還包括將多個墊片接合在所述多個接納部內(nèi)，以將所述切割腿組件定位在指定高度。
22.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述驅(qū)動桿和所述擴(kuò)孔鉆主體構(gòu)造成為單個部件。
23.一種回拉擴(kuò)孔鉆，包括驅(qū)動桿，所述驅(qū)動桿被構(gòu)造成支撐擴(kuò)孔鉆主體，所述擴(kuò)孔鉆主體包括多個接納部； 多個切割腿組件，所述多個切割腿組件與所述多個接納部形鎖合，以限制所述切割腿組件的軸向運(yùn)動；以及至少一個切割腿組件的后面突出部，所述至少一個切割腿組件的后面突出部被構(gòu)造成與形成在相應(yīng)的接納部的后壁中的凹座接合；其中所述切割腿組件和所述多個接納部沿所述切割腿組件和所述多個接納部之間的、 從外面能接近的交界面的相當(dāng)大的長度焊接。
24.如權(quán)利要求23所述的回拉擴(kuò)孔鉆，還包括接合在所述多個接納部內(nèi)以將所述切割腿組件定位在指定高度的多個墊片。
25.如權(quán)利要求23所述的回拉擴(kuò)孔鉆，還包括以可旋轉(zhuǎn)方式連接到所述切割腿組件的切割刀具本體。
26.如權(quán)利要求23所述的回拉擴(kuò)孔鉆，其中所述切割刀具本體包括選自由碳化鎢刀片切割元件和硬金屬涂覆的銑齒切割元件構(gòu)成的組的切割元件。
27.如權(quán)利要求23所述的回拉擴(kuò)孔鉆，其中所述切割腿組件包括刮刀型切割元件。
28.如權(quán)利要求27所述的回拉擴(kuò)孔鉆，其中所述刮刀型切割元件選自由多晶金剛石和天然金剛石構(gòu)成的組。
29.如權(quán)利要求23所述的回拉擴(kuò)孔鉆，其中所述驅(qū)動桿和所述擴(kuò)孔鉆主體包括單個部件。
全文摘要
一種回拉擴(kuò)孔鉆，包括驅(qū)動桿，所述驅(qū)動桿被構(gòu)造成支撐擴(kuò)孔鉆主體，所述擴(kuò)孔鉆主體包括多個接納部；以及多個切割腿組件，所述多個切割腿組件與所述多個接納部形鎖合，以限制所述切割腿組件的徑向運(yùn)動。本發(fā)明還涉及將切割腿組件固定到回拉擴(kuò)孔鉆的擴(kuò)孔鉆主體的方法。
文檔編號E21B10/26GK102459801SQ201080027710
公開日2012年5月16日 申請日期2010年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月22日
發(fā)明者羅伯特·H·斯勞特, 阿莫·比霍姆 申請人:山特維克知識產(chǎn)權(quán)股份有限公司