模件式鉆頭的制作方法

專利名稱：模件式鉆頭的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種鉆頭，更具體地說涉及一種具有一組上面具有切削齒的錐形元件的鉆頭，該鉆頭用于油井及相類似的地方。
旋轉式鉆頭，有時稱為鑿巖鉆頭，通常用于打油井及其它的地面鉆井需要。此種鉆頭典型地采用成組的、在切削齒上具有硬金屬刃的旋轉式錐形元件。此種滾動式切削器或錐體在與鉆頭相配接的鉆管重量作用下而旋轉。它迫使鉆頭進入巖層或其它地質構造，而此種轉動促使裝成可轉式的錐體繞其自身軸線而滾動，錐體表面的切削齒啃巖石或其它構造。
美國卡洛斯·佛納德斯(Carlos Fernandez)頒布于1983年7月19日題為“具有新的齒部及幾何外形的鑿巖鉆頭”的專利(No.4，393，948)即為旋轉式鉆頭之一例。該專利描述一種鉆頭，其中裝卡在一樞軸上的本體具有一組等距離安裝在其鍵槽內的支腿。每一支腿在其與本體相對的一端具一帶螺紋的支承銷軸以安設錐狀的切削滾子，在這些滾子的外表面具有很多切削齒。此錐體安設在支承銷軸上是可轉動的，它靠一個包含止推板，一副滾動軸承及一套球軸承的裝置來實現。一個位于錐體基底的圓形密封，與該錐所安裝的支腿相適配。
根據該專利在鉆頭的錐部其切削齒排列成環狀，這些環以錐的中心線為軸而伸展，每個環沿中心線而軸向設置，并至少和另一環有所重疊并使這些相應環上的切削齒互相間隔設置。切削齒的刃邊布置成與錐的中心軸線呈傾斜關系。在任一環中的那些刃的布置要與至少一組相鄰近的其它切削齒的直線刃邊呈傾斜關系。
近期發現鉆頭遭到一系列的失利。在普通鉆頭上裝有錐體的支腿是和鉆頭的中心軸線呈典型的夾角從而形成由本體向外張的陣勢。至于在此種鉆頭制造及組裝時可能計及的困難方面，或從試圖設計采用不同尺寸支腿的鉆頭的觀點而言，此種裝置可說并非不受制約的。更有甚者，此種普通鉆頭一般在本體的頂部裝有一組排成陣列的泥漿噴嘴，它們并非特別有效。本體通常用螺栓固定在一帶螺紋的樞軸上，該樞軸又將鉆頭適配在鉆管上。當鉆管旋轉時，巨大的扭矩作用在帶有支腿及錐體的本體上，而此扭矩的大部分繼而作用在本體-樞軸的界面上。
普通鉆頭上噴流沖刷水或泥漿的噴嘴通常具有固定尺寸的孔口，從而決定了泥漿噴流量的大小。由于經常要給鉆頭提供不同孔口尺寸的噴嘴，故頻繁需要存有不同孔口尺寸的噴嘴備用。此外，由于此種噴嘴通常用硬質金屬做成，在使用中承受磨損，當磨損過大改變固定尺寸的孔口時要周期地予以更換。在空氣式鉆進時，通常去掉噴嘴使空氣在壓力下吹過安裝噴嘴用的孔口。
在普通鉆頭上，正如在前面所述佛納德斯的美國專利No 4393 948號上作為例子所描述的那樣，每一錐體通常裝在支腿上，裝法是由在支腿內及在錐體底端對置著的滾道內所布置的球軸承裝置支承在支腿上。巖屑，砂，及其它碎片偶然進入錐體及支腿間的區域刮傷或磨損軸承及軸承滾道。有時錐體變成與支腿相脫離，也往往丟失。
在普通鉆頭上，通常要采用預防措施以適應止推負載，從錐體推向帶螺紋的支承樞軸或推向在支腿上安裝著錐體的轉軸的止推力形成此負載。各種止推軸承，推力板或類似的裝置被采用，力圖適應此推力負載。有一種普通技術包括采用了鈕粒式止推軸承，此種鈕點的尺寸很小，同時在所能承擔的壓力負載方面很有局限性。在普通鉆頭上用的其它止推軸承裝置也有類似的缺點。
在某些普通鉆頭上裝有儲油脂儲存器。遇到O形密封圈失效時，油脂儲存器開啟向軸承噴出額外的潤滑脂在完全損壞發生以前維持鉆頭功能以一額外的工作時間。
在普通鉆頭上，通常錐體由昂貴的鍛造工藝所制成。然后，齒的切削加工每次只有一個齒。硬質表面材料然后堆焊在切削齒上。包括焊接工藝過程在內的高溫易使金屬的芯部硬度降低。
在普通鉆頭上，鉆孔的尺寸通常僅由錐體最外圈的那排切削齒所完成。此種切削齒展布在錐體基底上所形成的外環上。由于是該排切削齒產生尺寸規格而非其他配備用部分件來產生，它介易于迅速磨損，并有時使錐體磨耗及損壞。
在普通鉆頭上錐體-支腿結合面處的軸承有時用O形或類似形狀的密封圈來密封。此種密封圈通常或與支腿或與錐體相結合以承受當錐體回轉時它與別的物體間的滑動接觸。結果在密封圈與密封圈相接觸的滑動表面間產生可觀的摩擦，同時它引起大量熱的產生。由此使此種密封易于相當快地磨耗。
在很多普通鉆頭上，每一錐體的中心軸線是偏置的以期在所鉆孔的底部產生一滑動刮削作用。切削齒的平行邊刃的各排布置在離鉆孔中心的不同距離處并且互相有所復蓋。然而，仍留有切削齒各排間的間隙上未發生破碎作用處。結果，鉆頭的三錐體合在一起也許還有超過鉆孔底部總面積的85%的地方未遭破碎。制造公差及在不同位置處各錐切削齒的不同齒數造成它們不同的扭矩以及派生而成的幌擺作用。更有甚者，僅外側錐體的一邊經常和孔的底部相接觸。結果錐體幌擺以及所產生的孔不直而是更呈球狀。這就使鉆管摩擦井壁，消耗更多的驅動功率。當所鉆的地質構造較軟時，就不可能增加鉆頭負載，以免喪失方向性。
在普通鉆頭上所用的典型錐體除此而外的缺點包含切削齒從其側面進入地層的傾向，易于使齒彎曲折裂。齒的切削刃直向前挖進的傾向更增加了鉆孔的困難。同時，在錐體基底處的大而起裁尺寸作用的切削齒趨向于以并不很有效的方式向孔底邊處的地層進入。
普通鉆頭通常使用潤滑脂作為潤滑劑。潤滑脂優先應用于通常根本不同密封的鉆頭上，或者至多用于某些密封作用不可靠的地方。然而，油脂很難通過全部軸承均勻分布并且很難循環。
在應用襯套的軸承中，軸承一般裝在軸承孔中或用壓配合，或用滑配合。滑配合一般認為有利些，因為它允許襯套在孔中轉動，結果降低摩擦及由此而產生的熱。然而當使用襯套滑配合時，由于此種受熱膨脹而使襯套有可能在孔中變澀通常無法查明襯套在孔中是否轉動。
按照本發明的模件式鉆頭，該鉆頭為安裝一組帶有錐體的支腿而的本體上開有等距設置鍵槽，鍵槽背壁與鉆頭的中心軸線相平行。它使安裝在此種鍵槽中的支腿得以一般地沿平行于鉆頭的中心軸線方向而伸展，從而便于支腿的制造及安裝，也利于在本體上采用事先制就的不同長度支腿的可能性。
根據本發明的一個特征，泥漿噴嘴以孔的不對稱布置方式裝在本體的第一個端部。按此種方式，噴嘴之一緊靠中心而設，而其它噴嘴則設在離中心逐漸變大的距離處。位于離本體中心距離最遠的那個噴嘴可以相對于中心軸線向外側成一夾角以沖洗比本體直徑稍大的范圍。在本體的另一端有一中心吸入孔與本體的第一個端部上裝設噴嘴用的孔通過在本體內的通流管道而相配對。噴嘴藉帶螺紋的螺母圈裝在本體上的各孔內而成，這些螺母圈用螺紋安裝在鄰近本體的第一個端部表面的那些孔口內。
按照本發明的另一個特征，作用在本體-樞軸交界面上的扭矩降低了，是藉助于設置在樞軸接近本體處一個帶凸緣的端部，上面有順著本體上的鍵槽而設有凹口用以承接裝在本體鍵槽內的支架的端部。
根據本發明的噴嘴是可調的，所以可以把泥漿的噴射從最大流量降至根本斷流。這是用一個一般為圓柱形的物體連同一圓盤設置在本體的第一端部而實現的。有一泥漿通道通過本體止于其第一端部內的一個槽道，該槽道偏置于本體的中心軸線以形成一特殊的型態。因此，只要將圓盤作相對于圓柱體的旋轉，靠它內含的溝槽以互相靠近的方式使開口的尺寸能變化，從滿開到完全關閉。圓盤與圓柱體間用橡膠密封。在圓盤相對于圓柱體旋轉至所需位置后，把一環形螺母擰入噴嘴所在孔的帶螺紋區段內緊固之以防止圓盤作相對柱體的旋轉。圓柱體在孔內的旋轉是用一從圓柱體對置著的第二端部開始伸入到孔的內端中去的榫銷來防止的。
根據本發明的一個特征，噴嘴由陶瓷材料做成。此陶瓷材料抗磨，能使噴嘴在一很長的時期內工作。
根據本發明的另一個特征，在空氣式鉆孔時采用特殊的空氣噴嘴。每空氣噴嘴具有一上部的收縮段及下部的擴張段，它使進入的壓縮空氣加速至超音速流并還大大降低了空氣溫度。這就導至更有效的鉆進，因為孔底的暫時凍結能改進地層切削作用。
按照本發明，位于錐體與支腿間滾動軸承滾子的二側面被用來將錐體鎖在支腿上。滾子部分地放置在錐體內表面的滾道里、部分地放在支腿端部處轉軸外表面內的滾道里。在將錐體安裝到支腿轉軸上去的時候，有一個鎖緊螺母固緊在轉軸的外部以形成轉軸內滾道的一端。靠著把滾子二對置端面及滾道與之相關的表面間的裕度或允許空間做得相對地較小，否則可能進入此種空間的砂子及其它物質就被限制到滾子的圓柱外表面去被壓碎以防止軸承及滾道表面被刮傷磨損。轉軸外表面上的滾道可做得比錐體內表面上的滾道稍微寬些以允許錐體相對于轉軸作足夠的軸向運動來適應放置在錐體頂部之內的彈簧及鈹銅合金墊圈的振動吸收作用。
按照本發明采用了一個標準的滾子止推軸承其承載能力比普通鉆頭上的止推塊的推力負荷超過20倍。此止推軸承被放在支腿及錐體之間有利的位置上以減少或消除在普通鉆頭上由于此兩者間空氣隙而發生的不希望有的泵壓作用。滾動止推軸承的尺寸很大并位于主滾動軸承的外側所以它也位于錐體外周邊剛向內一些與其基底較近的地方。滾動止推軸承一般為環狀外形并處在垂直于錐體回轉軸的平面內。第二滾動止推軸承可以位于主止推軸承的內側以協助適應施加在小直徑鉆頭上的嚴重推力負荷，此小直徑鉆頭典型地應用于深孔鉆。
按照本發明，不用潤滑脂而用潤滑油來潤滑軸承，以及在密封件正反二方向上的力是平衡的以促進在錐體一支腿交界面內潤滑油到軸承的再循環。壓力平衡是靠設置在沿支腿轉軸中心軸線方向延伸著的孔內的壓力補償器來實現的。壓力補償器包含一個柔性波紋管總成，它膨脹和收縮根據需要來平衡壓力。
根據本發明的一個特征，滾動止推軸承安裝在錐體轉軸的滾道內，錐體又位于轉軸上用于承納主滾動軸承轉子的滾道的外側。此種布置方式給轉軸提供了一個敞開式的外形，它使第個支腿端部處的轉軸成形磨削操作過程大為方便。支腿兩對置側面間貫通中心軸的一個孔使支腿磨削時易于裝卡。用此種方式安裝支腿的可能性能以及受加工成形的轉軸敞開式外形使支腿的磨削得以采用大砂輪。這比在普通鉆頭上磨削支腿時一般必須采用的小砂輪來說是大大有利的。
按照本發明的另一個特征滾動止推軸承起到了軸承油離心泵的作用來泵送引入軸承內部的潤滑油密封件。就在軸承的外面以防止潤滑油由此逸出。相反，油循環到位于支腿的一個外表面附近處里面所形成的散熱器，而散熱器是暴露在鉆頭外圍循環著的相對較冷的水及泥漿中。散熱器有一曲折“之”字形的通道讓潤滑油通過受循環水及泥漿的冷卻。這樣冷卻下來的潤滑油在再循環到錐體-支腿轉軸交界面以前通過一個磁性襯套。此磁性襯套將可能蓄存在潤滑油中的任何金屬顆粒截走。由于潤滑油是以此種方式冷卻的，在錐體-支腿轉軸交界面處的密封件仍維持相對冷態。由于此種密封件通常是由橡膠或類似材料做成的，高溫時很容易迅速損壞。軸承內密封的綜合壽命按本發明是大大延長了。
按照本發明是采用在錐體上鉆孔的過程來制造錐體的。將極硬的金屬棒切割成料坯再進行切削加工形成切削齒。如此形成的切削齒裝入錐體的孔中。在錐體中鉆孔時，在每個孔的底部形成一小池坑。在將切削齒插入孔中以前，將少量銅或鎳焊劑或其他粘結材料放入此小池坑中。在將切削齒裝入孔中后，把錐體結構置于爐中加熱至足以熔化粘結材料的溫度。由于毛細作用在孔底粘結材料中的鎳、銅或其他釬焊金屬將切削齒及孔的表面浸潤，冷卻時就把切削齒釬焊在孔內了。此種將切削齒做在錐體上的過程避免了按普通過程使用焊接方法造成的高溫。
按照本發明鉆頭的每個錐體具有一個上面裝有一排陶瓷扣粒的延伸表面。此延伸表面位于從錐體外側主錐面作為正側算起在錐的外環緣反側附近處。陶瓷扣粒裝在錐體延伸面中的孔內，并使其傾斜的表面從錐體的延伸表面上聳起僅一小距離。在錐體外環緣上的那排切削齒完成基本的尺寸裁定功能，但位于此種切削齒稍內側的陶瓷扣粒當切削齒磨損后起到輔助的裁定尺寸功能。陶瓷扣粒上傾斜的外表面以及它們在錐體延伸面孔中的安裝方式使陶瓷扣粒承受壓縮力。由于陶瓷材料承受壓縮力時的高抗磨性此種扣粒耐磨耗情況極佳。
根據本發明的一個特征每個帶延伸表面的錐部保護著支腿不受磨損及破壞。在常規鉆頭上，松落的巖片易于摩擦支腿，有時磨掉了支腿的薄的邊緣讓雜物掉入軸承表面。于是按一般經驗在此種常規鉆頭上將一層硬質面料焊在支腿的邊緣上。根據本發明錐體的延伸面使支腿表面與孔壁間的距離增加可使支腿減少磨損及毀壞。錐體延伸面是由陶瓷扣粒為防護的。
按照本發明的又一特征是錐體被延伸面造成凸起部分端部裝有一環形螺母，它的外側面由孔壁傾成斜角并由耐磨材料做成。在此環形螺母的內側裝有一由橡膠做成的密封墊圈，該橡膠包含有使密封墊圈相對于鄰接表面更易轉動的固體潤滑顆粒。密封墊圈上有同心的筋以及非水溶性油脂涂在筋條之間形成密封級的迷宮。萬一遇到由于密封墊圈或裝在錐體一支腿交界面的其他密封件泄漏或損壞而引起軸承失效，環形螺母能防止錐體從支腿上分離以致丟失。為進一步提供密封作用，在密封墊圈相接近的內側裝有一個可回轉的預防密封件。
按照本發明，錐體-支腿轉軸交界面所裝的密封件能同時相對于支腿及錐體而自由滑動。這樣，如果錐體相對于支腿以給定的速度回轉，每個密封件相對于支腿就該以近乎給定速度之半而回轉。由于摩擦是速度平方的函數，此種設計使密封件承受大概四分之一常規密封裝置上出現的摩擦總量。摩擦的降低結果也使溫度降低，有助于大大延長密封件的壽命。
根據本發明的特征錐體-支腿轉軸交界面具有許多密封件。萬一其中之一失效，其余密封或密封件作為后備繼續提供密封作用。這許多密封可能包括一個密封墊圈，一個預防密封件及一個備用密封件。如前所述密封墊圈放置在支腿及裝在錐體基底處的環形螺母之間以密封支腿及環形螺母之間的交界面。預防密封件放在與密封墊圈相近的內側并用作密封墊圈內側錐體-支腿轉軸交界面進一步密封。備用密封件放在預防密封件內及滾動止推軸承的近外側以備萬一密封墊圈及預防密封件損壞時繼續提供密封作用，此外還能防止經止推軸承離心流動的潤滑油的逃逸。
按照本發明，錐體上每個切削刃相對于錐體回轉方向而成的走向或轉角是這樣選擇的;使切削齒在通過鉆孔底部以前以一定角度壓向地層并進入地層。地層以穩定及預期的方式被破碎。這部分地由于錐體是對稱的所致。切削齒相對于通過錐頂的延伸軸在中心軸線處來說是偏置的，其形式呈變節距狀。同樣，縱使每個錐體上相對峙著的兩半具有不同的切削齒數，每個錐體仍具有同樣的切削齒數。這就防止了錐體的擺動，同時也避免了不希望的共振。除錐體的外環緣以外，切削齒離錐體中心位于不同的距離以保證錐體的整個側廓在破碎整個地層。與常規鉆頭三個重疊著的錐體至多破碎大概85%在孔底的地層這種情況不同，根據本發明鉆頭上的每個錐破碎著主要地孔的整個底面。切削齒的角度方向使它們以直線方式進入地層，在切削齒上幾乎絕對使用的是壓縮力并避免了側向進入地層的橫向力。切削齒是在鏟地層而不是刮它，從而成功地變為一種地層回轉式地層鏟斗。切削刃刮地而起時，其狀況如重新磨刃口，這就增加了鉆頭的壽命。
再進一步根據本發明切削齒的鑿尖或刃口并不和貫通錐體中心的軸相平行而是傾斜的，為的是要產生一種向地層外側的泵壓作用。它提供一種按所希望的沿離開孔中心的方向的附加切割地層循環。在錐體外環緣上的切削齒也是偏斜的，不過每個切削齒的刃口按與上一個相反方向偏斜以產生交叉破碎的形態。此種形態在孔底部造成非平行的碎屑，藉此提供一種非對稱的粉碎類型以達到高的鉆孔效率。萬一軸承失效，錐體不會從支腿上丟失，因為布滿錐體全部外表面的切削齒不會給出足夠的空腔讓錐體從支腿上脫開。錐體面朝下部分的二側邊均與孔底接觸以防止錐體滾動時擺動。
在根據本發明的模件式鉆頭中，由于在錐體-支腿轉軸交界面處采用許多密封件而提供的強力可靠的密封作用得以允許采用油作為潤滑劑。能夠再循環經過冷卻散熱器并如前所述以維持溫度控制的潤滑油在軸承的內部被引入，并通過離心作用以相對地均勻的方式分配到軸承的各部分。
按照本發明的潤滑油包含著一種油基內的固體潤滑質點。在一種較理想的形式中，油包含鉬及聚四氟乙烯質點。鉬質點及聚四氟乙烯質點每一種組成約為潤滑油總容積的15%。
按照本發明設置在錐體-支腿轉軸交界面內的軸承襯套上的孔的布置是不對稱的。此外，在襯套表面有油溝連通這些孔。具有長度比襯套厚度大5～25%的橡膠輥設置在至少某些孔中。由于橡膠輥與對置著的軸承表面的壁面的間隙很小，橡膠輥的功能的就好像保持器或離合器。在橡膠輥的表面產生摩擦來轉動襯套。橡膠輥的外表面使其兩端的摩擦力平衡，迫使襯套以近似于錐體轉速之半相對于支腿轉軸而旋轉。
也就是說，本發明提出一種用在鉆頭上的一種包括一個本體的裝置，該本體具有中心軸線及圍繞中心線而設置的一組凹口，每一凹口是適于容納帶錐部的支腿的，每一凹口一般具有一個平的一般平行于本體中心軸的背壁;
其中一組凹口由一般地等距圍繞中心軸放置的鍵槽組成，每個鍵槽的背壁的中線一般地平行于本體的中心軸線;
進一步包含有一適配于本體的一個帶螺紋的樞軸，此樞軸有一組凹口，每個凹口和本體上的鍵槽之一互相對中;
還包含有一組加長的帶錐部的支腿，每個支腿裝入本體一組凹口中的一個不同凹口，并沿著一般地行于本體中心軸線的方向延伸;
還包含一個與本體相適配在鄰近本體處帶有法蘭部分的樞軸，樞軸上有一組凹口，每一凹口和本體上一組凹口中的一個不同凹口互相對中，并接納一組加長的帶錐體的支腿中之一的一個端部;
其中一組凹口由三個凹口組成，一組加長的帶錐體的支腿由三個加長的帶支腿的支腿所組成。
本發明提出的一種用于鉆頭的裝置，其特征是，其中包含一具有延伸至端面的本體，在此本體的端面上有許多孔及許多由此噴射泥漿流的噴嘴，噴嘴裝在本體端部表面上的孔中，這些噴嘴之一位于相對地接近于中心軸線處而其中其它噴嘴位于離中心軸線不同的距離一個比一個更遠離中心軸線處;
其中本體具有一個與首先提到的端面相對置的第二端面，一個公共流道從該第二端面伸入本體內以及一些流道構成的歧管在本體內將首先提到的端面上的許多孔與公共流道相連通。
本發明提出的一種用于鉆孔的裝置，其特征是，其中的本體包含一個帶有許多螺紋孔在內的端面;許多噴射泥漿流的噴嘴，每個噴嘴具有其第一及第二兩個互相能相對旋轉的部分以改變流經噴嘴的泥漿流，該兩部分裝在一組帶螺紋的孔的各自的其中之一內，并通過螺紋連結用一組帶螺紋的環形螺母各自的其中之一將該二部分固定在其中，帶螺紋的螺母用來防止噴嘴的第一及第二兩部分相地轉動;
本發明提出的一種用于鉆頭的裝置，其特征是，其中包含一個帶螺紋的適于將鉆頭本體偶接于鉆管上的樞軸，該樞軸具有一組大體上均布于其外表面的凹口以接納一組帶有錐體的支腿的端部;
本發明提出的一種用于鉆頭的裝置，其特征是，其中的本體具有一組大體上繞其中心軸線均布的鍵槽，每一鍵槽具有一大體上平的帶有中線的板壁以及沿此中線相間設置的一組帶螺紋的孔，至少有一個帶錐的支腿裝入一組鍵槽中之一內。并用一組帶螺紋的螺柱進行固定，這些位于支腿一組孔內的螺柱被納入鍵槽中一組帶螺紋的孔內，每個螺柱具有錐度部分以利于插入支腿上一組孔的其中之一內以便將支腿裝入鍵槽;
其中一組帶螺紋的螺柱由三個帶螺紋的螺柱所組成;
每根帶錐度部分的螺柱有一個直徑較大些但比支腿上一組孔中的每一個直徑稍小的區段，在此直徑稍小些的區段之外有一個直徑更小的區段，其直徑比支腿上一組孔中的每一個直徑都要小得多;
其中每個螺柱上帶錐度的部分是帶螺紋的，支腿上成組孔中的每一孔具有一個擴孔帶螺紋的靠外部分，以后更包括一個裝在該組螺柱中每一個的帶螺紋的錐度部分上的螺母，以及一個具有螺紋外表面并被擰入支腿的成組孔中每一個孔上的帶螺紋的擴大部分內的安全螺母。
本發明提出的一種用于鉆頭的裝置，其特征是，該裝置包含有噴射泥漿的噴嘴，噴嘴為改變流經的泥漿流包括有可調整置;
其中可調裝置在最大泥漿流量及泥漿根本斷流之間可調的;
其中噴嘴包含具有一開口在內的第一部分及具有一開口在內的第二部分，第二部分能相對于第一部分而轉動以調整從第一部分開口進入第二部分開口的流量。
本發明提出的一種用于鉆頭的裝置，其特征是，該裝置包括一種用于噴嘴射泥漿，具有一流道貫通的噴嘴，此泥漿噴嘴主要是由陶瓷做成。
本發明提出的一種用于鉆頭的裝置，其特征是，該裝置包含一個大體上為圓柱形具有中心軸線并在其第一端部有一溝槽的零件，此溝槽經內部通道到達其對面的第二端部內的一個開口，溝槽相對于中心軸線給定方式偏置，還包含一個位于鄰近圓柱形零件第一端部并能相對于它轉動的圓盤，圓盤中心軸線與圓柱形中心軸線相重合并具有一相對于圓盤中心線偏置的溝槽，其形式與在圓柱形零件第一端部中的溝槽相彷;
該裝置在圓柱形零件及圓盤間設置的環形橡膠密封;
該裝置還包括一從圓柱形零件第二端部伸出之榫銷以防止圓柱形零件放入接納零件后的轉動;
該裝置還包含一本體，上面有接納圓柱形零件及圓盤的孔，本體上有一通道止于該孔并與圓柱形零件第二端部內的開口相通，鄰近圓盤處孔的朝外部分有螺紋，把螺母擰入固定住圓盤以防止圓盤相對于圓柱體轉動;
其中螺母有一開溝的面藉以將螺母擰緊在圓盤上;
其中本體中的孔在其內側面有一小洞，另外還包含一榫銷從圓柱形零件的第二端部伸出并進入到孔內側面上的小洞中以防止圓柱形零件在其中的轉動。
本發明提出的用于鉆頭的一種裝置，其特征是，其中空氣噴嘴有一個貫通的中心通道，此通道有一個向下收縮的上部段及一個向下擴張的下部段;
其中噴嘴由一帶中心通道大體上圓柱形零件，以及還由一內部有孔以接納大體上圓柱形的零件的本體所組成，本體在其內部有一通道止于中心通道，本體內孔的朝外部分帶有螺紋，用一帶螺紋的螺母擰入此孔的帶螺紋的朝外部分，此螺母用來把大體上圓柱形的零件固定在本體的孔中。
本發明提出的一種用于鉆頭的裝置，其特征是，其中包含支腿連同其裝有錐體的轉軸，錐體位于支腿的轉軸上，一個滾動軸承設置于錐體及轉軸間，軸承的運用得以防止錐體從轉軸上分離;
其中錐體及轉軸每個帶有滾道以接納滾動軸承的滾子，包容住滾子的對置著的端面;
該裝置還包括一個裝在支腿轉軸上的鎖緊螺母，它在轉軸上形成滾道的一端;
其中在錐體及轉軸上的每個滾道接納的滾動軸承上每個滾子近半個直徑;
其中滾動軸承的滾子具有中心軸線，還包含一個鎖緊螺母在滾動軸承的一端裝到支腿的轉軸上并具有一外直徑近似地與滾動軸承的滾子中心軸線相重合。
本發明提出的一種用于鉆頭的裝置，其特征是，其中有支腿和裝著錐體具有中心軸線轉軸的一種組合，一個置于支腿的轉軸上的錐體，一滾動軸承置于錐體和轉軸間并包含有圓柱形滾子的圓形陳列，每個滾子有一中心軸線大致平行于轉軸的中心軸線，錐體及轉軸各有一滾道以接滾動軸承的滾子，每個滾道伸展超過每個滾子相對置的端面并離滾子的二對置端面有一相對小的距離。
本發明提出的一種用于鉆頭的裝置，其特征是，其中包含支腿帶有裝著錐體的轉軸一種組合;一個置于支腿的轉軸上的錐體;以及置于錐體及轉軸間的一個墊圈及附在上面的彈簧，以吸收運行時作用在錐體上的振動負荷;
其中墊圈由具有一凸出物以接納彈簧的鈹青銅圓盤組成，彈簧由鋼制成;
其中轉軸具有一內部帶孔的軸承表面以傳送潤滑油，彈簧于常態下將墊圈壓向軸承表面，而墊圈在鄰接軸承面的面上具有一螺旋形溝槽以便從孔中用可控的方式供潤滑油;
其中轉軸具有一軸承面在其上面用以承接墊圈，錐體具有一孔，在其內側用以承接其中的彈簧。
本發明提出的用于鉆頭的一種裝置，其特征是，該裝置包含有下列件的組合
一個支腿;
一個裝在支腿上可轉動的錐體;及在錐體及支腿間設置的滾動止推軸承，支腿及錐體之間構成了一個止于錐體一外周邊的交界面，滾動止推軸承就位于此交界面內鄰近錐體外周邊處;
其中還包含一個位于交界面內及首先提到的滾動止推軸承內側的第二滾動止推軸承;
其中還包括，一個位于錐體及支腿間的主軸承，并在其間滾動止推軸承位于主軸承的外側;
其中還包括一個位于錐體及支腿間在主軸承的內側的第二滾動止推軸承;
其中滾動止推軸承包含一大致上環形的軸承保持架，該保持架內部開有許多徑向槽以及許多滾子置于此徑向槽內;
其中還包含將一定量潤滑油引入滾動止推軸承的設置，其中徑向槽及滾子起作用將潤滑油分配到全部滾動止推軸承;
其中還包括位于支腿及錐體間滾動止推軸承外側的一個密封件，其作用為把潤滑油限制在滾動止推軸承區;
其中密封件為大致環狀外形。
本發明提出的用于鉆頭的一種裝置，其特征是，其中包含下列各件的組合一個到轉軸為止的支腿，轉軸具有一中心軸線及一與中心軸線同心地設置的圓形軸承滾道及一個位于大致和中心軸線相垂直的平面內的背壁;
一個裝在轉軸上可轉動的錐體及具有一個大致與轉軸中心軸線相重合的回轉中心軸線，及一與錐的中心軸線同心設置的軸承滾道，以及一個位于大致和錐體中心軸線相垂直的平面內的背壁，錐體上軸承流道的壁與轉軸上軸承滾道的背壁間有一距離而且大體上相平行;和在轉軸的軸承滾道和錐體的軸承滾道間安裝著的并且在轉軸的軸承滾道背壁和錐體的軸承滾道壁間延伸的一個止推軸承;
其中錐體有一個剛到止推軸承外側的外周邊為止的外表面;
其中止推軸承包含一個帶有成陣列的徑向槽的環狀保持架以及位于此徑向槽內的許多圓柱形滾子;
其中止推軸承有一外直徑及內直徑，還包括一個位于轉軸及錐體之間的主滾動軸承以利于錐體在轉軸上的轉動，此主滾動軸承設置在鄰近止推軸承的內直徑處;
其中還包括尺寸遠小于首先提到的上推軸承的第二止推軸承，它設置在轉軸及錐體間主滾動軸承上離首先提到的止推軸承的相反一側。
本發明提出的用于鉆頭的一種裝置，其特征是，其中包括在其一端具有大致上呈錐狀的轉軸的支腿，轉軸具有中心軸線并包含有一相對于中心軸線同心地設置的主軸承滾道，以及相對于中心軸線同心地設置的止推軸承滾道，止推軸承滾道設置在主軸承滾道的外方，從而使主軸承滾道及止推軸承滾道在轉軸上構成一個大致敞開式的外形;
其中還包含一個沿著轉軸中心軸線方向，在支腿兩對置的外表面之間貫通支腿及轉軸的一個孔，該孔有利于包含主軸承滾道及止推軸承滾道在內的轉軸磨削成形時支腿的裝夾;
其中還包括一個設置于孔中的壓力補償器。
本發明提出的用于鉆頭的一種裝置，其特征是，其中包括一個在其端部止于轉軸的支腿，轉軸具有一中心軸線并適于在其上承接可轉動的鉆孔用錐，支腿有一沿轉軸中心軸線在支腿二對置著的表面之間內部伸展著的孔;
其中還包含一置于孔中的壓力補償器;
其中孔具有置入壓力補償器的擴大部分，壓力補償器包含有置于孔擴大部分之內的柔性波紋管。
本發明提出的用于鉆頭的一種裝置，其特征是，其中包含以下各件的組合一個支腿;
一個裝在支腿上可轉動的錐體;
至少一個軸承放置在支腿及錐體之間;
支腿內促使潤滑油再循環到至少環繞一個軸承區的裝置;
其中再循環裝置包含有潤滑油的冷卻裝置;
其中潤滑油再循環裝置包含有一限流襯套用以防止當錐朝向支腿猛然運動時所引起的潤滑油流脈動喘振;
其中再循環裝置包含從潤滑油中去除金屬質點的裝置;
其中從潤滑油中去除金屬質點的裝置由一磁性襯套組成;
其中冷卻裝置包含裝在支腿內部的散熱器裝置;
其中散熱器裝置由鄰近支腿外表面的而又在支腿內部的熱交換片所構成，該熱交換片所形成的溝內有潤滑油在其中再循環，此溝有曲折的“之”字形路徑供潤滑油流動。
本發明提出的用于鉆頭的一種裝置，其特征是，其中包含有下列各件的組合一個支腿;
一個裝在支腿上可轉動的錐體;及設置在支腿與錐體之間的一個密封件，當錐體在轉軸上回轉時該密封件和支腿間及和錐體間均起作用并均能自由滑動;
其中錐體在轉軸上以一給定轉速回轉，密封件則以低于此給定轉速之轉速而相對于支腿滑行;
其中密封件具有大致環狀外形并被置于在支腿及錐體上對置著的相對地光滑的表面之間;
其中密封件的外形為在其上具有許多同心的筋條，這有利于密封件相對于支腿及錐體的滑行;
其中密封件是由帶固態潤滑劑質點在內的橡膠所制成。
本發明提出的用于鉆頭的一種裝置，其特征是，該裝置包含有下列組件帶有錐體座的端部以及外側邊的加長了的支腿;
可回轉地裝在支腿的錐體座的端部的一個錐體，此錐體在其直徑最大的基底部鄰近支腿錐座端的外緣處有一外環緣，在此外環緣的一側有一大致錐形的表面，以及一個在外環緣一側與錐形表面相對置著的延伸部分，它伸出在支腿錐座端的外側并保護它;
其中包含一批裝在錐體延伸表面上的陶瓷扣粒，這些陶瓷扣粒有助于錐體延伸部分的抗磨;
其中還包含復蓋在支腿上鄰近錐體部分的一層抗磨材料層;
其中還包含大致上環形的螺母，它固定在錐體延伸部，此螺母伸展在支腿之上并具有一內直徑比支腿的錐座端部外邊緣的直小以防止錐體從支腿掉走;
其中螺母有一個抗磨材料組成的外表面，它和錐體的外環緣成傾斜角;
其中還包含有一置于螺母與支腿之間的密封墊圈，它并將該空間密封;
其中密封墊通常是環形的而且可滑動地被置于螺母及支腿之間以使當錐體與螺母相對于支腿而旋轉時，它能相對于螺母及相對于支腿而滑行;
其中密封墊圈是由有固體質點潤滑劑植入其內的橡膠所制成;
其中還包含有一預防密封件，它被置于錐體與支腿間，在密封墊圈的離螺母而對置著的另一側，當錐與螺母相對于支腿而旋轉時，此預防密封件相對螺母及相對于支腿可滑轉。
本發明提出的用于鉆頭的一種裝置其特征是，該裝置包含有下列各件的組合一個支腿;
一個裝在支腿上可回轉的錐部，該錐部在外環緣在其基底處有一直徑最大的部分以及在外環緣的一側有一個大致為錐形的部分;及一個螺母，它在外環緣的離大致為錐形的部分相對的一側上錐體的一部分處被固定在錐體上，此螺母伸出在支腿之上并抓住錐體于支腿上;
其中還包含有一置于螺母于支腿之間的密封墊圈，它并將該空間密封;
其中密封墊圈可滑動地既對著螺母也對著支腿放置著以使當錐體與螺母相對于支腿而旋轉時，它能相對于螺母及相對于支腿而滑行;
其中密封墊圈是由有固體質點潤滑劑植入其內的橡膠所制成;
其中包含一預防密封件，它既對著錐體也對著支腿而設置在密封墊圈的離螺母而對置著的另一側，當錐體與螺母相對于支腿而旋轉時，此預防密封件相對于螺母及相對于支腿可滑轉;
其中密封墊圈通常為環狀并在其外表面上具有許多同心的筋;
其中還包含一定數量的非水溶性油脂涂在許多同心筋上;
其中密封墊圈具有第一表面與螺母進行可滑動的接觸，一對置著的第二表面與支腿進行可滑動的接觸，許多同心的筋條既布在第一表面也布在第二表面。
本發明提出的一種軸承裝置包含有下列各件的組合具有圓形軸承表面的第一零件;
在第一零件的圓形軸承表面內放置的一個襯套;
具有圓形軸承表面的可轉動地位于襯套中的第二零件;及能對第二件以給定速度相對于第一零件的回轉作出反應從而能造成襯套相對于第一零件以低于給定速度的速度而旋轉的裝置;
其中造成襯套旋轉的裝置包含有在襯套與第一零件圓軸承表面間及襯套與第二零件圓軸承表面間能提供選定數量的著力點的裝置;
其中提供選定數量的著力點的裝置包含襯套中孔的布置及許多設在襯套孔中的輥;
其中還包含一種在襯套上伸展于各孔間的油溝的布置方式;
其中襯套具有給定厚度，每輥則由橡膠制成而且其長度比襯套的給定厚度大5-25%;
其中孔是一般經向貫通襯套布置的并具有一給定的直徑，橡膠輥的直徑比此給定直徑小1-5%。
本發明提出的把錐體裝到鉆頭支腿的轉軸上去的一種方法，包括以下步驟在帶有轉軸的支腿上設置帶螺紋的部分;
設置一個錐部;
設置一鎖緊螺母;
當把轉軸相對于錐體轉動以把鎖緊螺母擰到轉軸的帶螺紋部分上去時，將鎖緊螺母臨時把住在錐體內部，再把錐體固定在轉軸上使不致移走;
再在錐體內部放開此鎖緊螺母使錐部從此能相對于轉軸自由旋轉;
其中錐部至少有一伸入錐體內部的孔而鎖緊螺母至少在其上面有一孔，臨時將鎖緊螺母把住在錐體內部的步驟包括準備一根銷棒，再將穿過錐體上的至少一個孔進入鎖緊螺母上的至少一個孔，而在錐體內部放開此鎖緊螺母的步驟包括從鎖緊螺母的至少一個孔中及從錐體的至少一個孔中取走此銷棒;
其中錐部具有一對分別從錐的對置側伸入錐的內部的孔，鎖緊螺母有一對孔分別在其對置著的兩側，臨時將鎖緊螺母把住在錐體內部的步驟包括好一對銷棒，再將此對銷棒穿過錐中一對孔進入鎖緊螺母中的一對孔中，而在錐體內部放開此鎖緊螺母的步驟包括從鎖緊螺母的一對孔中及從錐體的一對孔中取走一對銷棒;
其中還包括從錐體的一對孔中取走銷棒以后將這一對孔密封的步驟;
其中將錐體的一對孔密封的步驟包括將一對止動螺釘帶著設置在中間的密封件擰入錐體一對孔中的每一個孔內;
其中還包括在將鎖緊螺母擰到轉軸帶螺紋部分上去的同時，準備好一個環形螺母并將此環形螺母擰到錐體的外延伸部分上去的步驟。
本發明提出的用于鉆頭的構成錐體總成的一種方法，其特征是，其中包括下列是步驟準備出具有一批孔的一個錐部;
準備出一批切削齒;
將該批切削齒固緊在錐的一批孔中以形成一個錐部總成;
其中緊固這一步驟包括將一批切削齒釬焊在錐體的一批孔內以形成錐體總成;
其中釬焊的步驟包括下列各步將一定量的釬焊材料放入錐體一批孔中的每一個孔中;
將一批切削齒放入錐體的一批孔中以形成錐體總成;
再加熱錐體總成至足以溶化粘結材料的溫度以使粘結材料浸潤切削齒表面及孔的表面以使錐體總成冷卻時將切削齒固緊在錐的孔內;
其中粘結材料是從含有銅膏及鎳膏的組劑中選出的，錐體總成的加熱步驟包含著將錐體總成在氫氛圍中加熱至大概1750°F的溫度的過程;
其中一批孔中的每個孔在其底部形成一個池坑，將一定數量的粘結材料裝入錐體的一批孔的每一個孔中的步驟就是將一定數量的粘結材料放入錐體一批孔的每一個孔底部所形成的池坑中;
其中制備一批切削齒的步驟包括以下步驟準備出由所需材料做成的壓制條棒;
反復切割條棒以形成許多料坯;及將許多料坯加工成許多切削齒的形式。
本發明提出的一種用于鉆頭的錐體總成裝置，其特征是，該總成裝置下列各件組成一個其上有很多孔的錐體。
設置在錐體內許多孔中的許多切削齒;及將許多切削齒固緊在錐體中許多孔內的措施;
其中的固緊措施為金屬釬焊。
本發明提出的一種用于鉆頭的錐體總成裝置，其特征是，該總成裝置由下列各件組成
具有一止于外環緣的外錐表面并具有在外環緣的離錐面相對置的一側延伸表面的一個金屬錐部;
置于外錐面及金屬錐環緣上的一批金屬的切削齒;
置于金屬錐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圓;
其中每顆陶瓷機粒具有伸出在延伸表面外的傾斜表面;
其中一批金屬切削齒包含著一排位于金屬錐體環緣上的起著基本的裁定尺寸作用的金屬切削齒連同一批為一旦位于金屬錐環緣處金屬切削齒磨耗磨起后備裁定尺寸作用的陶瓷扣粒。
本發明提出的一種用于鉆頭制造錐體總成的方法，其特征是，其中包括下列各步驟制備具有一批切削齒及一批孔在上面的錐體;
準備一批陶瓷扣粒;
將這批陶瓷扣粒固緊在錐的一批孔內以形成錐體總成。
本發明提出的一種用于鉆頭的錐體總成裝置，其特征是，其中由以下各件組成具有止于一外環緣的外錐面的錐體;
置于錐體外錐面上的第一批切削齒，并具有給定的大體上一致的尺寸;及置于錐體外環緣上的第二批切削齒，并具有大體上一致但比第一批切削齒的大體上一致的給定尺寸大得多的尺寸;
其中第一批切削齒由直徑給定而且通常相同的大體為圓柱形的元件所組成，而第二批切削齒由通常相同的直徑比第一批切削齒的通常相同而且給定的直徑大得多的大體為圓柱形的元件所組成。
本發明提出的用于鉆頭的一種錐體總成裝置，其特征是，該總成裝置由下列各件組成一個錐體;及裝于錐體上的一批切削齒，該批切削齒中的每一個具有一延長軸，其切削刃與此延長軸之間形成的夾角不是直角。
本發明提出的用于鉆頭的一種錐體總成，其特征是，由下列各件組件具有回轉軸通過錐尖的一個錐體;
置于錐上的一批切削齒，其切削刃與在切削齒及在錐尖處的回轉軸向延伸著的一個軸形成銳角;
其中由切削齒的切削刃所形成的銳角，通常是相等的角;
其中相等的角是近似地30°;
其中錐體被設計為在給定方向繞回轉軸而旋轉，所有切削齒的切削刃與延伸在該切削齒及在錐尖處的回轉軸間的軸線按給定的錐體回轉方向形成同一側的銳角。
本發明提出的用于鉆頭的一種裝置，其特征是，該裝置包含一帶中心軸線的錐體，原定錐體繞該軸沿給定方向旋轉，錐體在其外表面還有一批切削齒，其中每個切削齒順錐體原定的回轉方向傾斜，從而與在每個切削齒的位置上垂直于錐體外表面的軸線形成銳角;
其中的切削齒包括設置在錐體外表的圓錐部分具有給定尺寸的第一批切削齒以及置于錐體外環緣的遠大于給定尺寸的第二切削齒。
本發明提出的用于鉆頭的一種裝置，其特征是，其中包括一個具有中心頂尖及在其外表面上具有一批切削齒的錐體，該批切削齒中的每一個齒離中心頂尖的距離與該批中其它齒的相比是不同的;
其中還包括一鉆頭總成，它包括一個本體及一組從本體伸出的支腿，首先的到的可轉動地安裝在一組支腿中之一上的錐體以及一組可轉動地安裝在該組中余下支腿上的輔助錐體，每個輔助錐體具有中心頂尖并在其外表面具有一批切削齒，該批切削齒中的每一個齒的位置離中心頂尖的距離比在每一個輔助錐體和首先提到的錐體上的每一個切削齒的距離是不同的。
本發明提出的用于鉆頭的一種裝置，其特征是，其中包含一錐體，它有中心軸線及具有上面成一排裝有一批切肖齒的外環緣，切削齒的切削刃在沿切削齒排的方向交替變向;
其中切削齒中變向齒的切削刃傾斜于沿錐的中心軸線方向延伸的軸線呈同側大致相同的夾角，而切削齒中余下齒的切削刃則傾斜于沿錐的中心軸線方向延伸的軸線呈相反側大致相同的夾角。
本發明提出的用于鉆頭的一種裝置，其特征是，其中包含一個在其外表面上具有一批切削齒的錐體，它被分為大致尺寸相同的對置的第一及第二兩部分，切削齒的布置是這樣的，外表面第一部分上的切削齒數目大于外表面第二部分上的切削齒數目。
本發明提出的一種鉆頭裝置，其特征是，該裝置包含有下列各件的組合一個本體;
裝在本體上的一組支腿;及可轉動地裝在一組支腿上的一組切削錐體，每個切削錐體具有上面帶著不同數目切削齒的互相對置著的二半，而切削錐體中的每一個具有相同的切削齒總數目。
本發明提出的一種鉆頭裝置，其特征是，該裝置包含有下列各件的組合一個本體;
裝在本體上的一組支腿;及一組切削錐體，每個裝在該組支腿中的不同支腿上的以便繞錐體中心軸線旋轉，它相對于本體的方向性是如此定了的;錐體面向下方部分的二個對置著的側邊都與由鉆頭所鉆孔的底面相接觸;
其中本體有一中心軸線以及每個錐體的中心軸線與本體的中心軸線相交。
本發明提出的用于鉆頭的一種裝置，其特征是，其中包含一錐體，它帶有錐頂面及通過錐頂面的中心軸線，錐裝有很多切削齒并沿很多軸線而設置，這些軸線沿錐表面而伸展并在錐頂面處離中心軸線而偏置;
其中至少有某些軸線沿它們有某些切削齒裝于其上，某些切削齒中的每一個被設置在離沿錐表面上的一軸線并交與中心軸線的距離隨著離開錐頂面距離之增大而越大的位置。
本發明提出的用于鉆頭的一種裝置，其特征是，其中包含一錐體，它具有中心軸線及從一外表面向外伸展的一批切削齒，切削齒被設置在錐體外表面上許多不同的圓周內，每個圓周與其它圓周不同心，與錐的中心軸線也不同心并且所在的平面與錐的中心軸線也不垂直。
本發明提出的用于鉆頭的一種裝置，其特征是，其中包含一具有中心軸線及錐形表面的錐體，錐形表面在中心軸線相對的二側具有第一及第二兩個半部，第一半部在其表面上具有一批大體上平行的軸線，沿這些軸線裝有第一批切削齒，第二個半部具有一批由中心軸線放射出來的曲線軸線并向相同方向彎曲，沿這些軸線裝上第二批切削齒。
本發明提出的用于鉆頭的一種裝置，其特征是，其中包含一具有中心軸線及錐形表面的錐體，錐形表面在中心軸線相對的二側具有第一及及第二兩個半部，第一半部在其表面上具有一批離開第二個半部的方向而伸展出去的大體上平行的軸線，沿這些軸線裝有第一批切削齒，第二個半部具有一批曲線軸線，它們位于從中心軸線起漸增的距離上并沿這些軸線裝有第二批切削齒。
本發明提出的用于鉆頭的一種潤滑油，其特征是，由含有聚四氟乙烯及鉬的質點的油所組成;
其中聚四氟乙烯質點及鉬質點每一種組成油體積的15%。
連同附圖參照下列說明可以對本發明獲得較好的了解，其中

圖1是按照本發明的模件式鉆頭的透視圖;
圖2是圖1中模件式鉆頭的底視圖;
圖3是圖1中模件式鉆頭一部分的分解透視圖，表明帶螺紋的樞軸，本體，支腿之一及與它相連的錐體;
圖4是圖1中模件式鉆頭本體的透視圖，表明在其端部之一上一組泥漿噴嘴布置;
圖5是圖4中沿5-5線取下之本體剖面圖，表明其中孔中的通道，這些通道將泥漿噴嘴與一公用的、內部的輸入孔口相配連;
圖6A是圖4所示的泥漿噴嘴之一的詳細剖面圖;
圖6B是按本發明的一空氣噴嘴的詳細剖面圖;
圖7是圖6A中泥漿噴嘴的端視圖;
圖8是圖6A中泥漿噴嘴的分解透視圖;
圖9是圖1中模件式鉆頭的本體及支腿之一的部分截去的剖面圖;
圖10是圖9中一部分的放大剖面圖表明帶螺紋的螺柱用來將支腿固定在本體上的方式;
圖11A是圖1中模件式鉆頭的支腿之一的一部分及與其相連的錐體的剖面圖，表明錐體可旋轉地安裝在支腿端部轉軸上時的軸承及密封裝置的情況，以及為冷卻和向錐體-支腿界面供應潤滑油再循環的裝置;
圖11B是圖11A中轉軸頂部為吸收錐體上的沖擊負荷而設的彈簧及墊片裝置的分解透視圖;
圖11C是圖11A中剖面圖的局部放大圖，表示更詳細的密封裝置;
圖11D是圖11A裝置中密封墊的剖面圖;
圖12是圖11A裝置中錐體的底視圖，表示二個滾子止推軸承;
圖13是圖11A中支腿一部分的剖面圖，它顯示一個壓力補償裝置;
圖14是圖11中支腿的分解透視圖，它顯示了用于再循環潤滑油冷卻的散熱器總裝;
圖15是圖14中散熱器總裝的剖面圖;
圖16是用于錐體-支腿轉軸界面上的軸承襯套的透視圖;
圖17是圖16中的軸承襯套沿其17-17線的剖面圖;
圖18A是用于圖1模件式鉆頭中錐體的切削齒之一的前視圖;
圖18B是與圖18A中切削齒相似的一種切削齒的一部分的前視圖，不過切削刃緣的角度不同;
圖19是圖18A切削齒的頂視圖;
圖20是圖18A中切削齒的側前方視圖，局部有剖視，并表示其中切削齒安裝于錐體之一中的情況;
圖21A及21B是圖1模件式鉆頭錐體之一的相應的側視及局部剖視圖并表示切削齒在其上的排列方式以保證按本發明規定的變節距;
圖22A是圖1模件式鉆頭錐體之一的外環帶的展開圖并表示其上面切削齒的布置情況;
圖22B是被圖1模件式鉆頭鉆出的孔底的局部平面圖并顯示出圖22A中切削齒的切削刃以十字交義形式進入地層的狀況;
圖23A是圖1模件式鉆頭錐體之一的平面圖顯示出按本發明的第一種類型在其上面的切削齒的布置方式;
圖23B是圖23A中錐體一部與地面相關的示意圖顯示出錐體上板成角度的切削齒進入地層的方式;
圖24是圖1模件式鉆頭錐體之一的平面圖表示按本發明第二種類型在其上面的切削齒的布置方式;
圖25是圖1模件式鉆頭錐體之一的平面圖，表示按本發明第三種類型在其上面的切削齒的布置方式;
圖26是被圖1模件式鉆頭鉆出之孔底一部分的平面圖，顯示出切削齒的切削當進入地層時提供側向掘進的情況。
圖1表示按本發明而來的一個模件式鉆頭10。鉆頭10包括帶螺紋的樞軸12，在它的末端有一個直徑加大的法蘭部分14以與本體18的一端16相偶接。在螺紋樞軸12上面布有墊圈19以使其停放在法蘭部分14上，對此下面將描述之。螺紋樞軸是使鉆頭10與普通外形的鉆管下端(未示)相偶接的連結器。
圖1中的模件式鉆頭包含有外形相似加長量不同的三種支腿20、22及23。支腿20示于圖1而支腿22及23在視圖中大部被掩蓋只有其小部分露出。以后還將詳細描述的是三個支腿20、22及23裝在本體18上在通常沿此本體均勻分布的一組鍵槽內。如圖1所示，支腿20安裝于鍵槽24內。支腿22及23相應地裝在本體18中的鍵槽26及27內。鍵槽26及27與鍵槽24一起示于圖3中。
如圖2所示，本體18在一端16的另一頭端28上裝有一組噴嘴30。如以后要詳述的，噴射供自鉆管，途經螺紋樞軸12中的內部孔口及本體18的泥漿或清洗水溶液的噴嘴30，均為獨立可調的，并以不對稱方式分布在端部28上以便噴向裝在支腿20、22及23上的一組錐體32、34及36，并相應地噴向由模件式鉆頭10鉆出的孔底表面時一切均呈相對均勻的形式。
錐體32、34及36相應地裝在支腿20、22及23的端部38、40及41上可以轉動。錐體32、33及34的形狀相類似并裝設有許多鑿尖或切削齒42在其上。由于支腿20、22及23圍繞模件式鉆頭中心軸線44的運動造成錐體32、34及36的回轉促使切削齒42在由模件式鉆頭鉆出的孔底上進入地層構造。切削齒42的功能為切割及粉碎泥土、粘土、巖石及在孔底上的其它材料。
如圖1所示，每一個錐體32、34及36在其外側周邊或區段上具有一直徑最大的環圈46，上面裝一排切削齒48。切削齒48相似于、但尺寸遠大于切削齒42并賦有為鉆頭10裁出規格尺寸的功能。此外，每一錐體32、34及36在鄰接環圈46的延伸表面上裝有許多陶瓷扣52。此陶瓷扣52當切削齒48磨耗或損壞時提供一種后備的或次級的裁切規格尺寸的作用并在延伸出的表面50上排列成二個不同大小的同心圓上。如圖1所示，第二排54內的陶瓷扣52相對于第一排或外層排56內的陶瓷扣52。
圖2是圖1中模件式鉆頭的底視圖，表示錐體32、34及36及本體18的端部28。如圖2所示，錐體36具有一個比錐體32及34上的錐尖60及62稍長的錐尖58。在這種情況下，裝在錐尖58上的切削齒42就位在與中心軸線44相鄰近的鉆頭10的中心區，得以會同錐體32及34向所鉆孔的底部提供切削齒的一個一般性的連續形狀。
又如圖2所示，每一錐體32、34及36具有一個圍繞它旋轉的中心軸64。錐體32、34及36的中心軸線64均與鉆頭10的中心軸線相交，不像某些既有技術上的鉆頭上那樣相偏置的。以后還將詳述，圖2中所示之錐體布置使錐體32、34及36的面向下區段的雙側均得以從事孔底面的切削工作。結果使鉆孔性能改善。
圖3表示帶螺紋的樞軸12，連同支腿20及相連的錐體32的本體18。螺紋樞軸12具有一貫通的中心孔70以供通過鉆管輸送泥漿之用。當帶螺紋的樞軸12與本體18相連結時，其中心孔70與延伸到本體18上端部16的中心孔72相溝通。
帶螺紋的樞軸12靠許多螺栓74連結在本體18上。螺栓74通過螺紋樞軸12上的法蘭部分14上的孔76進入本體18的螺紋孔78內。在帶螺紋樞軸12及本體18間放置有環狀密封圈80，它座落在本體18上端部的環形溝槽18內以密封圍繞中心孔70及72在樞軸12及本體18間的交界面。將螺栓74通過孔76伸入孔78以將本體18連結在樞軸12上以后，在螺紋樞軸12的法蘭部分14上面放置墊圈19。墊圈19承接鉆管的下緣，并具有將帶螺紋樞軸12的基底進行密封的內表面。
如前所指出，本體18在其中具有三條鍵槽，它們環繞本體18的中心軸線82而均勻分布。鍵槽24，26及27相應地承納支腿20、22及23。每一鍵槽24、26及27具有一背壁86，上面有三個螺孔88，并位于其中心線90上以接納三個不同的螺柱92。
會同圖9及10中如所詳細描述的，在鍵槽24的螺孔88中所裝著的螺柱92，通過支腿20中的孔94后裝上螺母96，然后安全螺母98把支腿20安裝在鍵槽24內。支腿22及23相似方式安裝在鍵槽26及27內。
支腿20從本體18向下伸展;并到轉軸100為止。詳情同時示于圖11，在轉軸100上安裝錐體32，錐體可旋轉。支腿22及23以同樣方式在上面安裝錐體34及36。
按照本發明，鍵槽24、26及27的背壁86與本體18的中心軸線82相平行，從而使鍵槽24、26及27與模件式鉆頭的中心軸線44相平行，該軸線是與中心線82相重合的。結果使支腿20、22及23沿與模件式鉆頭的中心線44一般相平行的方向從本體伸展出。這就使在模件式鉆頭10中便于使用不同的支腿。不像現有的一種鉆頭那樣，其中支腿通常安裝成從本體以某角度向外伸出，而是不同長度的支腿均能裝在模件式鉆頭上，不論支腿長度及因此支腿向外伸出的范圍是多少均無礙。
根據本發明的另一特征，帶螺紋的樞軸12在其法蘭部分14的底面上開有三個不同的凹穴102，當帶螺紋樞軸12安裝在本體18上時，這些凹穴布置在鍵槽24、26及27上并接納支腿20、22及23進入，現有技術的鉆頭上，支腿通常絕對地只裝在本體上的鍵槽或其它凹穴內，這就使由支腿上回轉力所引發的巨大扭矩施加在樞軸-本體交界面上。經將支腿20、22及23的上端按照本發明伸入到凹穴102以后帶螺紋樞軸12的法蘭部分也承受扭矩，就使作用樞軸一本體交界面上的扭矩得以降低。
如圖3所示，支腿20在內部有一孔104，自支腿20的表面106開始在轉軸100內伸展到相反的表面108為止，沿轉軸100中心軸線110而伸展的孔104在其內部裝在一壓力補償112。以后會同圖13還要進行描述，該壓力補償器112能對支腿20的外部及錐體32與轉軸100間交界面上兩者的壓差作出反應以調節交界面上的壓力以使交界面處的密封得以運行在所希望的狀態下。
圖4是本體18的透視圖，它和圖3的透視圖不同，它表示本體18的端部28。前面已經指出，端部28上設有許多噴射供自鉆管的泥漿用的噴嘴。泥漿可由諸如摻有膨潤土的水液之類的清洗用水的普通混合物所做成。如圖4所示，在本例中有五個噴嘴30。噴嘴30按照本發明布置成非對稱式并被調整以改變由此泥漿的噴出狀況從而保證受泥漿噴射的不同面積部位上每單位面積的相對均勻供給率。
如圖4所示，噴嘴30包含有一個位于本體18的中心軸線82附近的第一噴嘴120以及四個輔助噴嘴122、124、126及128。噴嘴122位于噴嘴120附近不過離中心線82的距離稍大些。噴嘴124位于比噴嘴122離中心線82要大一些的距離。噴嘴126及128位于離中心線82甚至更大的距離。嘴120、122、124及126的中心線安裝成本體18的端部28相垂直。噴嘴128并不垂直而是斜一角度，會同圖5以后可進行說明。
結合圖6A及7及8以后可見，噴嘴120、122、124、126及128都可個別地調整，使通過他們的泥漿泥得以改變。位于本體18中心附近的噴嘴120把通過它的供液量調整到最小。這是因為噴嘴120向總噴射面積中之相對小的一部分進行噴射，此總面積包括錐體32、34及34的那些部分及所鉆孔表面中直接位于本體18下面的部分。噴嘴122、124及126的流量調整成隨每個噴嘴離本體18的中心距離之增大而增加。噴嘴離本體18中心的距離愈大，它所噴射的面積愈大。噴嘴120、122及126要調整到以相對固定及均勻的速率傳送到受噴射面積的所有部分。
有傾斜角的噴嘴128如圖5所示是射向本體16的外則。它使泥漿得以在需要時射向所鉆孔底外側的面積。當在本體18上裝上相對地較短的支腿時，該帶傾角的噴嘴128通常沒有必要并被關閉。相反地，當使用相對較長的支腿時，此傾角的噴嘴128總要調節至所要求的泥漿向外噴射量。
噴嘴120、122、124、126及128的細節及它們安裝在本體18的端部28的方式示于圖6A、7及8。如圖5所示，由本體端部16伸入至體內的中心孔口72到支管孔130為止，這些孔連至位于本體18的端部28上的許多較大的孔132的內部末端。在此種形式下，供自鉆管的泥漿，經帶螺紋的樞軸12的中心孔70流入本體18的中心孔72受孔管130的分配流向裝有噴嘴120，122，124，126及128的大孔132。每一個大孔132在鄰近端部28的壁上套出螺紋。
如圖6A，7及8所示，每個噴嘴由帶一孔136的圓柱形件所組成，孔136由第一端部138伸入圓柱形件134長度的一部分到溝槽140為止，該溝槽延伸到相對著的第二端部142。
圓柱形件134具有中心軸線144，而溝槽140離中心144是偏置著的以便在圓柱件134的第二端142上規定出特別的開溝型狀。將圓柱形件134裝在本體18的端部28中的大孔132中之一以后，孔136與孔130相通以接受由此而進入的泥漿并將此種泥漿送至溝槽140。
每一噴嘴還包含有一個具有中心軸線148的圓盤146并在其中具有一距中心軸線148偏置著的溝槽150為的是形成像圓柱形件134的第二端部142上所形成的結構形式那樣的一種溝槽形式。隨著圓柱形件134放入大孔132中之一時，圓盤146就位于大孔132之內與圓柱形件134的第二端部142相鄰接，并使其中心軸線148通常與圓柱形件134的中心軸線144相重合。一環狀橡膠密封圈152設置在圓盤146及圓柱形件134的第二端部142的倒角邊緣間。
當圓柱形件134座落在大孔132中之一內時，圓柱形件134的轉動用一榫釘154來防止，它由圓柱形件134的第一端部138處伸出，在大孔132與孔130相連結處的大孔底面158上的孔156內被納入。
圓柱形件134及圓盤146是靠一具有為擰入大孔132的螺紋部分中的外螺紋表面162的螺母160來保持在大孔132內的，螺母160具一開溝的表面164，用工具來撥動它可將螺母在大孔132中被擰緊。
圓盤146的開槽方式及圓柱形件134的第二端部142使溝槽140及150在它們間協調形成一公共的開口，并與圓盤146相對于圓柱形件134而轉動時此公區開口的尺寸將變化。圖7表示圓盤146在某一特定位置時的情形，其中所形成的開口用陰影區166示出。
在圖7所示，由上向下看圖的平面時，將圓盤146沿順時針方向轉動時，使陰影響面積166所代表的開口增加，并使通過噴嘴的流量加大。繼續沿時針方向轉動圓盤146時偶然能使槽140及槽150重合從而保證通過噴嘴的泥漿流為最大。相反地，從圖7所示的位置從上往下看圖的平面時將圓盤146沿反時針方向轉動使陰影響面積166所代表的開口尺寸變小，直至偶然使開口完全關閉，通過噴嘴沒有泥漿流過。當把圓盤146相對于圓柱形件134而旋轉至能從噴嘴中噴出所希望的泥漿流量的某一位置時，用一特殊工具作用在螺母160的開溝表面164上把螺母160擰緊在圓盤146上以防止圓盤146的轉動。
圖6B表示根據本發明的一種空氣噴嘴168。為了空氣鉆孔，將壓力空氣經鉆管通向鉆頭。在大多數普通鉆頭上，當要完成空氣鉆孔時，泥漿噴嘴是被取走的。此后單純將壓縮空氣從通常保留著的泥漿噴嘴中吹出。這樣并未得到使用空氣鉆孔所能達到的大大增加了的鉆進速率下的優越性。
根據本發明泥漿噴嘴30被用于空氣式鉆孔的空氣噴嘴所取代。如圖6B所示，每個空氣噴嘴168用螺母160中之一按裝于大孔132中之一內。空氣噴嘴168通常具有圓柱外形貼緊在孔132的底面158上，從而它的一個收縮由孔130向下伸展，通過該段供應壓縮空氣。收縮段170與擴張段172相連通，擴張段到噴嘴168在孔132的外部開口附近。
噴嘴168的收縮段170給從孔130流下的壓縮空氣以巨大加速。在一些典型的空氣式鉆孔操作工藝中，空氣在收縮段170的下端的速度近似地可達馬赫數1或更大。由此途徑擴張段172時，空氣繼續加速，以致通常末端速度達馬赫數2。與此同時，超音速空氣流在噴嘴168的出口處造成一顯著的溫度落差，它在所鉆孔的底面上有促使地層表面凍結的趨勢。超音速空氣流的結果除鉆進的速度顯著加大而外，地層表面的凍結使切削齒42及48更易于將地層切成碎片，藉此更進一步改進了鉆孔過程。
如前面會同圖3時所描述，每個支腿20、22及23是用三個螺柱92、三個螺母96以及三個安全鎖緊螺母98一起固裝在鍵槽24、26及27三者之一中。圖9及圖10更詳細地表明了支腿的安裝方式。如圖所示，每一螺柱92具有一從位于螺柱92中設的凸緣182伸出的帶螺紋的前段180，它被螺紋孔88之一所納入。螺紋孔88在其外端有一擴孔開口184以接納凸緣182。
螺柱92從帶螺紋的前段180起在凸緣182的另一側還有一外伸段186。外伸段186在其鄰近凸緣182處有一具規定直徑的區段188，該段188頸部直徑縮小成為區段190。區段190有螺紋。螺柱92的外伸段186的頸縮有助于支腿20在本體18上的安裝。支腿上的每一孔94上的一段192的直徑比螺柱92的區段188的直徑僅微微大一些。孔94的區段192的直徑比螺柱92的區段90的直徑則要大得多。這有利于把支腿20剛開始往本體18上安裝時螺柱92的區段186易于插進孔94中。當支腿20向三螺柱92上面移動時，孔94的區段192從縮小了直徑的區段190向螺柱92的外伸段186的較大直徑的區段188上面移動，使支腿20在本體18的鍵槽24中密貼準確就位。
隨著支腿20在本體18的鍵槽24中在螺柱92上如此就位以后，首先在螺柱92的螺紋段190裝上三個螺母96使支腿20保持原位。支腿20內每一孔94具有一直徑比區段192大得多并于表面196處與區段192相接的區段194。螺母96在區段190的螺紋部分擰進直至表面196被螺母96所頂靠。
為防止螺母96在模件式鉆頭10使用時由于震動等原因而松動，在每個螺母96上面再按上一個安全螺母。安全螺母具有外螺紋表面198以與孔94段194中的螺紋相咬合。表面198及區段194上的螺紋與螺母96及螺柱92上區段190的螺紋相比節距不同。從而，在用六頭搬手插入安全螺母98的外表面202上的六角孔內將安全螺母98擰入緊貼螺母96以后，螺母96及安全螺母98不會因為一起旋轉而松動。
圖11A是錐體32裝在支腿20的轉軸100上的剖面圖。圖11B、11C及11D是圖11A中錐體32一支腿轉軸100交界面內某些零件的詳圖。圖12是錐體32的底視圖表示圖11A中所示的不同軸承密封及其他零件。轉軸100的外表面詳圖也示于圖9。
首先參閱圖9，轉軸100在其頂端由一通常為圓柱形區段204組成，該區段在孔104的外側界定出一個盤形止推軸承面206并形成圖3中所見的表面108。圓柱形區段204還界定出圓柱形軸承表面208。位于轉軸100圓柱形區段204之后并與之相鄰的圓柱形段210的直徑比圓柱段204的大并具有一般為圓柱形的螺紋面212。轉軸100上更遠一些的圓柱段214位于其后，直徑比圓柱段210的大并具有一圓柱形外表面216，以后還要述及，它為主滾動軸承界定出一個滾道218。
轉軸100還具有另一圓柱形段220位于圓柱段214之后并且直徑也比它大。圓柱段220具有一環形表面222以承接以后要涉及的止推軸承。表面222位于與轉軸100中心軸線110相垂直而且同心的平面上。一個一般地為圓柱形帶凸緣的區段224位于圓柱形區段220外側后方并如以后所述用以承接各種密封。
如圖11A及12，錐體32具有一圓柱形空穴226，它位于頂尖60的正內部用以容納轉軸100的圓柱段204。空穴226在其底部具有盤形表面228，并處在一般地與轉軸100止推軸承面206相平行及較靠近它的位置，此表面228還環繞著錐體32錐尖60內部的中心孔229。
如圖11A所示，在表面206及228間放置有一鈹銅合金墊圈230，從墊圈230背側上所形成的轂狀物234伸向中心孔229內的鋼彈簧232迫使墊圈常態時頂住在止推軸承面206上。墊圈230及彈簧232與錐體32一起回轉，結果使墊圈230在止推軸承面230上旋轉。如圖11B所示墊圈230的表面236在其上面具有螺旋槽238，其作用有如一閥門，使潤滑油由孔104流向墊圈230外部表面206及228之間的空間。以后要提到，潤滑油在再循環至孔104以前被連續不斷地從孔104泵入錐體32一支腿轉軸100間的交界面上以潤滑以后要提到的各種軸承。墊圈230以及所包含的彈簧232作用猶如吸震器以和以后要提到的推力軸承一起吸收作用在錐體上的推力負荷。
錐體32中的圓柱形空穴226也有一個圓柱形的軸承面240，它位于轉軸100上的圓柱軸承面208的外側并與之同心。一個中空的，一般地為圓柱形的軸承套242放置于圓柱軸承面208及240之間。此軸承套242連同圖16及17將于以后提到。
一個具有內螺紋面的鎖緊螺母244裝在轉軸100圓柱段210的圓柱螺紋面212上。鎖緊螺母244具有它作為轉軸100圓柱段214滾道218一個側邊的環形外側邊的環形外側邊緣246。鎖緊螺母244還有一個作為止推輥軸承249支承面一部分的背面的環形外側邊247，該輥軸承位于轉軸圓柱段210及錐32內側之間。
止推軸承249會同以后要提到的更大的止推軸承一起足以使錐體32承受住巨大的推力負荷。當小直徑的模件式鉆頭，諸如在9 7/8 英寸或更小些的范圍內使用時此種止推軸承249特別有用。此種小直徑鉆頭典型地應用于鉆頭錐體上的推力負荷可達巨大值的深孔施工上。
滾動軸承248是用于將錐體32安裝于轉軸100的主軸承。常規設計下的滾動軸承248包括許多圓柱形的滾子250，其內圈就位于轉軸100的圓柱段214所形成的滾道218內，并使滾道218大體上延伸到每一滾子250的中心軸線范圍處。與此同時，圓柱滾子250的對置著的外圈被接納在錐體32內所形成的圓柱形滾道252內，并使滾道252大體上延伸到每個滾子250的中心軸線處一般地平行于中心軸線64與110。滾道218及252相對于錐體32及轉軸100的軸線64及110來說是平行的。
圓柱形滾道252具有其對置著的側表面254及256，兩者間分開的距離比圓柱滾子250的長度剛好稍微大一些。這就使圓柱滾子250以相對來說較緊密的配合限制在圓柱形滾道252內以防止滾子250沿錐體32的中心軸線44的方向作任何顯著的運動與此同時，內滾道218也有對置著的表面，它們包括在轉軸100上的表面258及由鎖緊螺母244的環形外側邊246所構成的對置著的表面。鎖緊螺母244的環形外側邊246及側邊258間分離的距離比圓柱滾子250的長度稍微大一些。這允許錐體32相對于轉軸100有限的軸向運動量，并與此同時將圓柱滾子250限制在滾道218內。此少量的裕度允許錐體32承受少量相對于轉軸100的軸向運動，此時壓靠在鈹銅合金墊圈230上的彈簧承受撓曲以反應振動負荷。
同時值得予以評價的是滾動軸承248的圓柱滾子250與鎖緊螺母244一同起作用防止錐體32從轉軸100上作不應有的移動。隨著鎖緊螺母244裝在轉軸100上作不應有的移動。隨著鎖緊螺母244裝在轉軸100上以后，其環狀外側邊246和滾道218的對置側面258一起限制圓柱滾子250的軸向運動。與此同時，圓柱滾子250在錐體32中圓柱滾道內的軸向運動如前所述是受限制的。因此，如果不把鎖緊螺母244從轉軸100取走，則錐體32不可能從轉軸100上移開。
錐體32內圓柱滾道252的外面有一環形表面260，它一般地與轉軸100上的環形表面222相平行而且與之稍有距離。表面260位于與錐體32的中心軸線64相垂直的平面內并與此軸線同心。如圖12所示在此空間內設置有由普通設計構成的主止推軸承262并在環狀保持架266內包含有許多滾子264。主止推軸承262位于離錐體32基底處的環緣46相對地較近而且尺寸較大具有吸收作用于錐體32的大部分推力負荷的作用。止推軸承249吸收某些推力負荷，在需要止推軸承249起支撐作用的深鉆孔作業中，它是特別有用的。像主止推軸承262一樣，止推軸承249具有普通的外形并由環形保持架270中的許多滾子268所組成如圖12所示。
按照本發明，在錐體32及支腿20的轉軸100間的交界面采用再循環潤滑油來進行潤滑。油中包含有固態潤滑質點，像聚四氟乙烯及鉬之類。一種較滿意的油樣包含一種油的混合物，其中聚四氟乙烯質點及鉬的質點每種包含的油體積的15%。
按照本發明在模件式鉆頭的錐體-支腿轉軸交界面上采用潤滑油之所以可能是部分地由于圖11及12所示止推軸承249及262所提供的泵壓作用。抵達止推軸承249內周邊的油由于離心力以及滾子268在環狀保持架270中的滾動作用被推進到止推軸承249的外周邊來。油從止推軸承249外周邊區域內泄出后流向滾動軸承248。
離開滾動軸承248的油抵達主止推軸承262的內周邊，就在那里受環形保持架266中的滾子264的離心作用被壓送到其外周邊來。此主止推軸承262給油提供基本的泵壓作用。如圖11所示，油從主止推軸承262的外周邊區域通過轉軸100內的通道280泄出。在通道280的入口處的一個限流襯套281有助于吸收當錐體32受沖擊載荷作用引起向內運動所造成的油流脈動。襯套281由磁性材料制成，還有藉此收集及濾出任何可能蓄積在油中的金屬微點的功能。通道280經散熱器總成282在壓力補償器總成的下游處流入轉軸100內的孔104。在以后會同圖14及15將要提到的散熱器總成282功能是在將潤滑由再循環到錐體一支腿交界面之前先進行冷卻。
按照前面已敘述過的方式，在轉軸100的孔104中的潤滑油流經鈹銅合金墊圈230底面236上的溝槽238到其外部。油然后經軸承襯套242，通過止推軸承249再越過鎖緊螺母244到達滾動軸承248。在滾動軸承248處，油潤滑了圓柱形滾子250，當它經離心作用繼續外流時到達主止推軸承262的內周邊。主止推軸承262將潤滑油泵送到其外周邊，油經通道280按前面所述方式泄出。止推軸承262能為整個油的再循環提供足夠的泵壓作用而毋需輔助泵壓裝置。止推軸承249也提供輔助的泵壓作用。
采用潤滑油以代替更常用的油脂，以及按剛才描述的方式實現再循環作用，從為錐體-支腿轉軸交界面內各種軸承提供連續、完全的潤滑作用的觀點來看，是高度有利的。把油脂用于軸承及其它部件，這在普通鉆頭上是常這樣做的，往往提供不到滿意的潤滑量。由于沾污油脂從某危險區被擠走后，因進入臟物或其他原因，不能及時更替就能導致鉆頭的迅速失效。
在止推軸承262的外周邊及錐體32的外部間的錐體-支腿轉軸交界面的一部分被密封起來以防止潤滑油從內部漏泄，同時也防止砂子，臟物，巖屑及其他污染物從外部進入。這種裝置包括一個密封墊圈284，它位于固定于錐體32的外周邊上的環形螺母286的內部。
如前所述，錐體32有一個從它的一般為錐形的主外表面288延伸出來與外環緣46相鄰并位于其另一側的表面50。裝在延伸面50上的陶瓷燒結扣粒52示于圖11及圖12。每一陶瓷扣粒52具有一從錐體32的延伸表面50聳出一小距離的后傾的外表面。陶瓷扣粒52的后傾的外表面使陶瓷扣粒52主要承受壓縮負荷。由于陶瓷材料能承受巨大壓縮負荷，此陶瓷機粒能抗破壞及損害，而且同時還能如前所述提供補充的裁定尺寸的作用。這一點示于圖11中，表現陶瓷扣粒52正在修整模件式鉆頭10所鉆出之孔287的側壁285的情況。此外，陶瓷扣粒52還有保護延伸面50的功能。
如圖11A及11C所示，環形螺母286位于延伸表面50的正內側，有一個淬硬的外表面290能抵抗磨損及對它的損傷。與此同時環形螺母286以一個足夠的量延伸到轉軸100的背部上方，當螺母裝到錐體32上時，它起到把錐體32維持在轉軸100上的作用。環形螺母286具有一帶螺紋的外表面292，它擰在錐體32上正好在延伸表面50的內部的螺紋表面294上，以使環形螺母286能裝到錐體32上。
在環形螺母286及相鄰的轉軸部分間的空間內用密封墊圈284進行密封。密封墊圈284由摻有固態潤滑劑質粒的橡膠所做成，起到基本密封作用以防止錐體-支腿轉軸交界面的外部的污物進入這些交界面中。
除密封墊圈284而外，一個通常也做成環狀外形的預防密封件296位于錐體32及轉軸100間并就在密封墊圈284的內側。如果密封墊圈284漏泄或失效此預防密封件296就起作用阻止污物進入錐體-支腿轉軸交界面。
一備用密封體298也有環狀外形并放在錐體32與轉軸100之間，放在從密封墊圈284到預防密封件296的反側及內側。備用密封件298的作用基本上是防止潤滑油在止推軸承262的外周邊處外泄。這樣就限定了油流要經過通道280及所包含之散熱器總成282。
按照本發明，包括密封墊圈284，預防密封件296及備用密封件198在內的各種密封件并不固定在與它們相接觸的相鄰軸承表面。相反，此種密封件不承擔相對于此種表面的滑動運動，這樣就使這些密封件相對于錐體32及轉軸100的轉動得以改善。理想的是，如果錐體32以一已知速度在轉軸100上回轉，則密封件284，296及298中的每一個以已知速度的一半相對于轉軸100在回轉。這意味著錐體32以已知速度的一半相對于密封體284，296及298在回轉。
密封件284，296及298的那種“離合器式”的作用起到了大大延長其壽命的功能。摩擦是密封件與它在上面相滑動的表面間相對速度平方的函數。這樣，如果把密封件固定在錐體32或轉軸100兩者之一上，那么它們之間的相對運動就不會有，密封件不得不相對另一未固定在其上的元件以錐體的已知回轉速度來滑動。如果錐體32以已知高速度在轉軸100上轉動，這樣就使密封件承受巨大的摩擦以及由此產生的熱。此種熱量能導致密封件相對地迅速惡化，結果密封件的壽命大大縮短。
在采用密封墊圈284，預防密封件296及備用密封件298的情況下，這些密封較少承擔滑動運動因此既相對于錐體32也相對于轉軸100而回轉。在密封墊284的情況下，此種密封件既能相對于環形螺母286的內表面、又能相對于由圓柱形凸緣部分224所形成的對置表面302而作滑動。為了進一步有利于密封墊圈284相對于表面300及302所作的滑動，該密封墊圈284在其對置著的二個面上設有許多間隔放置的同心筋條304，如圖11D所示。在筋條304上及筋條304間涂覆上非水溶性的油脂有助于密封墊圈284相對對置著的表面300及302滑動容易些。
如圖11A及11C所，預防密封圈296被放置在錐體32下方的一副表面及轉軸100圓柱凸緣部分224所構成的一副表面308之間。此預防密封件296既能承受相對于表面306又能承受相對于表面308的滑動，因之它既能相對錐體32又能相對于轉軸100而滑動。
以同樣的方式，備用密封件298相對可滑動地被放置在錐體32的下方中的槽310及轉軸100的外周邊處對置著的表面312間，并得以既相對于錐體32也相對于轉軸100而回轉。
在很多通常用的鉆頭上，錐體及支腿做成的形狀使支腿靠近所鉆孔的側壁。當支腿隨本體的轉動而繞孔運動時，它們常刮擦孔的側壁并被巖石及其他從壁上來的凸出物所打擊。這常導致嚴重磨耗及損壞以及鉆頭的永久失效。為努力延長此種鉆頭的壽命，支腿的外部邊緣有時被復蓋上硬質材料。縱使此種措施趨于減少問題的嚴重性，然而磨耗及損壞仍繼續發生。
根據本發明做成的模件式鉆頭上，如圖11A所最好表示的，錐體和支腿做成的形狀使支腿相對于孔的側壁有間距。圖11A表示孔的側壁285及一個支腿20的相鄰的表面322。如圖所示支腿20的全部表面322離側壁285有間距。這部分地由于錐體32在環緣46的背部帶有延伸表面50才成為可能。錐體32在延伸表面50上的外形用來將支腿20的表面322放到離開側壁285有間距的位置。延伸表面50受陶瓷扣粒52的保護，此陶瓷扣粒如前所述同時形成輔助的尺寸裁定功能。還如前所說，環形螺母286裝有硬化的外表面290以抗磨防損。支腿20上相鄰錐體32的一部分以及包括表面322被復以抗磨材料作為預防措施。然而，再重復一次，按照本發明表面322由于已離開壁285早已避免了主要摩擦及損傷。
從圖9像圖11A那樣將看得很明顯，轉軸100在支腿20的末端38附近處有大體上敞開式的外形。各種不同的圓柱部分204，210，214及220按階梯形式設置，使包括軸承滾道在內的各表面完全暴露在支腿20的外部。這就使磨削支腿時對轉軸100之成形有利。在支腿20上對置著的表面106及108間孔104的存在也對磨削支腿時使轉軸100的成形有利。夾具可以放在孔104的對置著的二端以安裝支腿20。許多的支腿用此種方式裝夾然后可以用相對地大的砂輪磨制轉軸100成形就使磨削速度大為提高并相對地提高了效率。與此相反，許多已有的鉆頭技術上的支腿具有的是非敞開式的外形，包括在難以到達的位置及角度上的一些表面它們在加工支腿成形時往往需要使用小砂輪。這使磨削過程成為遠非有效的。
正如與圖11A在一起所指出的，錐體32在轉軸100上保持往防止不應有的移動是藉助于鎖緊螺母244在環形螺母286的協助下作用的結果。由于鎖緊螺母244不在錐體32外部而是當錐放在轉軸上時隱芷在內的，為把鎖緊螺母244裝在轉軸上必須能接近此鎖緊螺母。如圖11A所示，在錐體32對置著的兩側相應地通過孔328、330插有一副對置著的銷棒324及326進入到鎖緊螺母244的相應的孔332及334內，藉此就提供了此種可接近性。銷棒324及326用來在錐體32的內部擰緊此鎖緊螺母244目的使鎖緊螺母244能擰在轉軸100上。
為將錐體32裝在轉軸100上，鎖緊螺母244在錐體內部用銷棒324及326固定就位。隨著鈹銅合金墊圈230及所包括的彈簧232，止推軸承249，軸承襯套242，滾動軸承248的滾子250、主止推軸承262、預防密封件296及備用密封件298在錐體32內就位后，將轉軸100插入錐體32中繼之以轉動支腿20。這樣就將鎖緊螺母244推進到轉軸100上去。環形螺母286的螺紋節距與鎖緊螺母244的節距是相同的故與此同時環形螺母286被喂入錐體32。與鎖緊螺母244在轉軸100上推進的同時，環形螺母286連同放置在環形螺母286及錐體32間的密封墊圈284一起推進入錐體32內。當鎖緊螺母244及環形螺母286均也裝緊就位后，銷棒324及326從孔328、330、332及334中取走。然后將一副帶有密封的止動螺釘裝入孔328及330中每一個向外漸擴的帶螺紋部份以封阻錐體32一支腿轉軸100的交界面不與錐體32的外部相通。
圖3及11A中所示的壓力補償器總成112在圖13中表示得更詳細。如圖13所示，在對置著的表面106及108間貫通的孔104具有直徑加大的第一區段336及在第一區段336與支腿20的表面106間伸展的直徑比第一區段336更大的第二區段338。第二區段338的內壁帶有螺紋以接納帶有中心貫通通道344的一對止動螺釘340及342的帶螺紋的外表面。
在孔104第一區段336的前區內所設置的塞蓋總成346具有一與孔104相溝通的中心孔348，并靠一個在此塞蓋總成346外表面的環形溝槽352中放置著的O形環來密封第一區段336的側壁。塞蓋總成346具有一中心領圈354用以承接柔性的金屬波紋管總成356，此波紋管總成具有一個作為帶開口的對置端部的頂帽358波紋管總成356及頂帽358設置在位于孔104的第一區段336中的圓柱形管360內。在管360的一個端部內頂帽358之上設置一塊海綿362用作濾清器。
每個止動螺釘340及342具有六角形空凹364，中心通道344可穿此而過。六角形的空凹364接納六角搬子把止動螺釘340及342擰入到孔104的帶螺紋的第二區段338，第一個止動螺釘340被擰入到第二區段338用以固定塞蓋總成346及管360于第一區段336內。然后將第二止動螺釘342擰入第二區段338直至它座緊在第一止動螺釘340為止以防止第一止動螺釘340不慎松弛。
錐部-支腿轉軸交界面的壓力趨于保持或接近大氣壓力，因為此種交界面是受密封的。此交界面壓力通過孔104及塞蓋總成346中的中心孔348而與波紋管總成356的內部相溝通。與此同時，支腿20外部的壓力隨著模件式鉆頭在地層中深度增加總是趨于增加。此種壓力通過止動螺釘340及342中的中心通道344，通過海綿濾清器362與頂帽358及波紋管總成356的外部相溝通。海棉濾清器362防止污物進入管360的內部。波紋管總成356隨著不同的壓差而膨脹或收縮以提供壓力補償，使錐體-支腿轉軸交界面處的壓力與支腿20外部及模件式鉆頭10周圍的壓力趨于平衡。
從密封墊圈284，預防密封件296及備用密封件298的“離合器式”運行的觀點來看，此種壓力補償裝置是特別有益的。由于此種密封件的正反雙側的壓力取得平衡，密封件相對于它們所接觸的對立表面可以自由滑動或轉動。如無此種壓力補償裝置，密封件將被迫壓向接觸面中之某一組，并使相對于該組的滑動減少或消失，而使大部或全部滑動發生在相對于另一對置著的表面上。
與圖11在一起前面指出過，錐體-支腿轉軸交界面處的潤滑油是通過散熱器總成282進行再循環的。此散熱器總成282的分解透視圖示于圖14掃剖面圖則在圖15。這些圖表明流經支腿20的通道280延伸到一個在支腿20中空凹370的背壁368上按裝著的一個熱交換板366所形成的曲折“之”字形通道。當熱交換板366裝到壁368上時，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。
加熱過的潤滑油從錐體-支腿轉軸交界面經通道280到熱交換板366內部溝槽372的上端374。油流經溝槽372從熱交換板366的下端376流出再經過孔道104返回錐體-支腿轉軸交界面。當潤滑油在溝槽372中時，被本體18端部28上的噴嘴噴出的泥漿所冷卻。當支腿20繞模件式鉆頭10回轉時安設在支腿的先導邊的散熱器總成282迎著泥漿流。裝在熱交換板366上面的一塊百葉窗板378用來保護熱交換366，它上面開的許多槽380可讓泥漿通過。泥漿與熱交換板366的外表面相接觸，并由于溫度低冷給流經溝槽372的潤滑油以必要的冷卻。百葉窗板378、熱交換板366和裝在熱交換板366正反兩側的矩形密封圈379、381一起用一些螺釘383裝入支腿20中的空凹370。
結合圖11所指出的軸承襯套242設置在轉軸100的圓柱段204的圓柱形軸承表面208及錐體32的圓柱形軸承面240之間。在圓柱形軸承面208及240間存在著足夠的空間供軸承襯套242在上面既相對于錐體32又相對于轉軸來滑動。如果錐體32在轉軸100上以給定速度回轉，則理想的是軸承襯套242以給定速度之半繞轉軸100旋轉。
不幸的是，無法保證軸承襯套242將同時相對于圓柱形軸承面208及240而旋轉。由于溫度變化結果造成的膨脹或收縮之類的原因，軸承襯套可能凍住或滑動于圓柱形軸承面208及240二者之一上，以致二者間無相對滑動發生。
為防止此類情況發生，圖16及17所詳細表示的軸承襯套242沿圓周開有第一排孔382以及與第一排孔382相錯開位置的第二排孔384。孔382及384在軸承襯套242的外表面286及其內表面388之間穿透其全部厚度。外表面386及內表面388上在其不同排的孔382及384間向前及向后呈“之”字形地均開有溝槽的陳列390并將這些孔溝通在一起。
至少在某些孔382及384中有橡膠棍392被插入。在剖面圖17中橡膠棍392中有二根被顯示出。每根橡膠棍392的長度比軸承襯套的厚度稍微大一些。最好是橡膠棍392比軸承襯套242的厚度大7-15%，以使從孔382及384正反二端均能凸起。與此同時每一橡膠棍392的直徑要比孔382及384的直徑小1-5%以保證在其中密貼而又可活動的配合。
軸承襯套242是暴露在再循環的潤滑油中的。在內、外表面388及386上的溝槽390用來通導潤滑油到孔382及384中，在該處潤滑油將橡膠棍392浸潤至所需程度。這就促使橡膠棍的正反兩端在圓柱形軸承表面208及240上以可控方式滑動從而使軸承襯套242同時相對于二表面回轉。橡膠棍392能夠適應當在圓柱形軸承面208及240上連續滑動時二表面間距離的變化。
如前所述，每個錐體32，34及36均裝有許多切削齒42。圖18A表示切削齒142中之一尚未裝到錐體32、34及36上去以前的樣子。切削齒42及其類似物是將一成份適合相對較硬的金屬棒切割成許多型坯。一般具有圓柱外形的每一個型壞然后在其一端被磨制成圖18所示之切削齒42。被磨出的切削齒42端部具有一個不和切削齒42中心軸相垂直而是相傾斜的鑿尖或是切削刃400。
圖19是表示切削齒42的切削刃400的頂視圖。像圖18A那樣在圖19中切削齒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。
當裝在錐體的外環緣46上的切削齒48較切削齒42大得多時，此種切削齒148像剛剛結合圖18A及19中所描述的切削齒42那樣主要用同樣的方式制成。大切削齒48的直徑和長度比小切削齒42的直徑和長度要大得多，它們裝在錐體上的方式和切削齒42在下面要講到的所使用的過程一樣。
將切削齒42裝到錐體上去的準備工作中，在錐體的外表面上需要按裝切削齒的位置鉆出許多孔。圖20表示錐體32的一小部分，顯示出許多被鉆出后孔406中的一個。孔406的直徑要比切削齒42的直徑稍大些以便在切削齒42的外表面及孔406的壁之間形成一個小的空間。孔406的底部有一小池408，它是在鉆孔406時造成的。
在將圖18A及19中的切削齒42插入錐體32中的孔406以前，孔406底部小池坑408中用少量粘結材料充填。合適的粘結材料作為例子有銅焊劑，鎳焊劑及其他釬焊材料。將粘結材料放入小池坑408中后，將切削齒402的基底插入到孔406中。如圖20所示，孔406的上端鄰近錐體32的外表面288處有一倒角區412。在將各種切削齒42放入像錐體32的表面288上形成的孔406那像的孔中以后，將錐體32加熱到足以將小池坑408中的粘結材料熔化的溫度以使粘結材料充滿并浸潤在切削齒42的外表面及孔406的壁之間包含倒角區412在內的空間。如圖20所示粘結材料414的數量充滿了切削齒42的外表面和孔406的表面間包含倒角區412在內的空間。冷卻以后，切削齒42被釬焊在錐體32上。
用來將切削齒42釬焊進錐體32的孔406內的過程可以改變以適應所用的特殊粘結材料。在銅焊劑及鎳焊劑的情況下，錐體32與所裝入的切削齒是在氫氛圍中加熱至約1750°F的溫度，加熱時間要足夠長以便粘結材料熔化并浸潤切削齒42及孔406的表面。如前面所指出的，將大切削齒48裝入錐體32的外環緣46的孔中所用的過程是相同的。
圖18B表示一個切削齒416，其成形方法以及裝入錐體中的方法與圖18A中的切削齒142采用剛才所述的過程下的情況基本上是相同的。但是，在切削齒416的情況下，其上端磨成主要地與切削齒中心軸線420相垂直的鑿尖或切削刃418。在加工過程中在切削刃418的對置二端部形成小倒角的區段422及424。雖然圖18A中切削齒42的斜切削刃在多數用途下是被優先采用的，因為它改善了切削作用，但圖18B的切削齒416提供了一種可能在某些用途上被采用的變型方案。為此按照本發明切削齒的切削刃可以假設成各種不同的傾斜度及外形。
圖1、11A及12所示的陶瓷扣粒可以采用像壓配合那樣的適當技術安裝到錐體32上的延伸表面50中鉆出的孔中去。如力11C所示，每一個陶瓷扣粒52具有一傾斜的外表面426，它在錐體32的延伸表面50之外伸出一個小距離。此陶瓷扣粒52的傾斜的外表面426有助于它當完成輔助的裁定尺寸功能時挺住它所承受的巨大的壓縮力，以及藉擠壓孔287的側壁285來保護延伸表面50。
圖21A及21B是錐體的相應的側視圖及剖視圖表示其切削齒42及48的一種特殊形式的特征。所示之錐可能包括錐體32、34及36中的任何一個，但為了便于參考起見被指定為錐體32。如圖21B所示，小切削齒42按上面剛提到的方式被釬焊到錐體32孔406中。大切削齒48當被放入到錐體32的外環緣46中的孔406內時與此相仿被釬焊到錐體32上。
根據本發明錐體表面288上的切削齒42布置在一條軸線上，該軸線在錐體32的頂部60處離中心軸線64偏置一小量。此種軸線之一432示于圖21A，圖上有幾個切削齒42沿此軸線就位，還有大切削齒48之一在錐體32的環緣46處。可以看到軸432的位置在頂部60處離錐體32的中心軸64有一小的距離。此外，軸432與軸433成一銳角并與錐體32的中心軸線64相交，故而每個切削齒42最后的大切削齒48被放置在隨著從錐體32頂部60的距離的增加而增加著從軸433起始的距離的位置上。所有其他切削齒42及48都類似地排放在與軸432同樣的方式偏置與傾斜著的其他軸上，其結果是齒42及48在錐體32的表面上形成一個變節距的模式。此種變節距特征也存在于在以后圖24及25所描述的模式中，它通過各種不同的孔在表面上條件的變化提供了大大改進的切削作用。
按照本發明，每個小切削齒42的切削刃400在錐體32的表面288上與切削齒布置的軸線成相同的夾角。在圖21A所示的軸432的情況下，每個切削刃400相對于軸432偏置垂傾斜成近似30°的夾角。
圖22A是以展開圖形式顯示的包括整個外環緣46在內的錐體32的一部分。外環緣46具有沿環緣安裝的大切削齒。除每一個切削齒48在錐體32的回轉方向相對于從錐體32的中心軸64處發出的各徑向軸線是傾斜的而外，按照本發明的另一個特征，切削齒48的切削刃400，圍繞著環緣46以交變方式進行傾斜。就這樣，如圖22A所示，切削齒48中包含第一個此種切削齒434，它具有切削刃如圖22A′所示相對于沿錐體32的中心軸64方向伸展出的軸438來說偏向左方。相反地，在剛提到的切削齒434的左方一個鄰近的切削齒440具有切削刃442相對于圖22中的軸438偏向右方。下一個切削齒444在剛提起過的切削齒440的直接左方，其切削刃446以第一個切削齒434切削刃436同樣的方式相對于圖22中的軸線438偏向左方。同樣地，切削齒444的直接左方的切削齒448的切削刃450以切削齒440切削刃442同樣的方式相對于軸線438偏向右方。各個大切削齒48的切削刃就是圍繞錐體32的整個外環緣46用此種方式交變方向。
裝在環緣46上的切削齒48交變著的切削刃400在所鉆孔底面的外周邊上當齒48完成其基本裁定尺寸的功用時提供了一種有益的十字交叉切割型式。這示于圖22B，它表示孔底面287上鄰近壁285處的一部分。當切削齒48的刃口400連同一系列交變著的切割451進入地面287時形成了圖示的松土堆453。隨著齒48在底面287外周邊上的重復運動，切削刃400的交變斜角重復地切入表面，其鉆進及粉碎表面物質的方式遠比采用相同切削刃方向于基本裁定尺寸的齒上時所得的結果為優。
圖23A是錐體32的更完整的表示法，其旋轉方向如箭頭452所示。按照本發明用于切削齒模式的另一個特征，在錐體32的大體上圓周形的主外表面288上的小切削齒42圍繞著不同心于錐體32的中心軸64的圓而設置，并且位于不垂直于中心軸64的平面內。不僅如此，每個這樣的圓不同心于所有其他設有切削齒42的圓并與中心軸64成不同夾角。在圖23中用虛線顯示幾個這樣的圓454、456及458。接近于但不同心于錐體32的中心軸64的最小的這樣的圓454包含有5個切削齒。下一個比圓454大得多并且與圓454及中心軸64均不同心的這種圓456包含有10個切削齒。第三個比圓456還大的并且和圓454、456以及中心軸64均不同心的此種圓458具有11個切削齒。在錐體32上其他的切削齒42位于圖23未標示的其他圓上。
按照本發明所有切削齒42及48沿錐體32的回轉方向是偏置或傾斜的。這示于圖23B中。這樣，在圖23A中，在外環緣46上所裝大切削齒48的情況下，此種大切削齒48相對于從錐體32的中心軸線64出發經向伸出至切削齒48所在位置并垂直于在該位置上環緣46表面的軸線來說是傾斜成銳角的。切削齒48順著圖23A中曲線箭頭452所代表的錐體32的回轉方向而傾斜的。
設置在錐體32的大體為圓錐形的主外表面288上的小切削齒也是順著曲線箭頭452所代表的錐體32的回轉方向而傾斜的。對于切削齒42中的每一個來說這種齒相對于在其本身位置上垂直于表面288的軸線而傾斜成銳角。換言之，每個切削齒42相對于錐體32表面288上的直立位置來說順錐體的回轉方向傾斜成相對小的銳角。
再參看圖23B，它表示了錐體32錐形外表面上的三個切削齒。錐體回轉方向用箭頭469表示。由于齒42(還有大切削齒48)是順錐體回轉方向傾斜的，因之在錐體表面他們所在的位置并非成直角，齒42啃入孔表面287時就較側向更直接。這樣就使對齒42的彎曲，折損或其它傷害減至最低，而與此同時以更有效的方式啃入地層。
圖24是小切削齒42按本發明第二種模式排列的錐體32的平面圖。在圖24所示的第二種模式中，相當于圖24上半部的錐體32的第一個半部470上的切削齒42的布置與相當于圖24下半部所示的相反的第二個半部472的布置是不同的。在第一個半部470中，各切削齒42沿著許多大體上平行著的線而排列，此三條線474，476及478以虛線形式示于圖24。進而，每個切削齒42的切削刃400相對于從中心軸線64出發通過該齒的軸線傾斜成相同的夾角，如圖示切削齒480設置在從中心軸線64經此齒的軸線482上可作為例子。在圖24所示的每個切削齒的情況下，包括切削齒480，其切削刃400相對于通過錐體32中心軸線64伸經該齒諸如在齒480情況下的軸線482那樣的軸線傾斜成相同之角夾，也即近似地為30°。
錐體32第二個半部472于示圖24，切削齒42布置成不同模式。如圖24所示，切削齒42沿著從中心軸線64放射出來的曲線而布設，如圖24中心虛線標出的四條不同曲線484，486、488及490。還是那樣，沿曲線484、486、488及490中之一而布置的每個切削齒42的切削刃400與從中心軸線64出發延伸通過切削齒的軸線傾斜成近似30°的夾角。
圖25是小切削齒42按本發明第三種模式排列的錐體32的平面圖。在圖25所示的第三種模式中，相當于圖25上半部的錐體32的第一個半部492上的切削齒42的布置與相當于圖25下半部所示的相反的第二個半部494的布置是不同的。在第一個半部492中，各切削齒42沿許多平行著的、向著遠離第二個半部494的共同方向伸出的線而排列。6條此種線496、498、500、502、504及506以虛線示于圖25。進而，每個切削齒42的切削刃400相對于從中心軸線延伸出來通過該齒的軸線傾斜成相同的夾角，如圖示切削齒508設置在從中心軸線64伸經此齒的軸線510上。對于圖25所示的每個切削齒42，包括切削齒508其切削刃400相對于從錐體32中心軸線64伸經該齒諸如在切削齒508情況下的軸510那樣的軸線傾斜成相同的夾角，也即近似為30°。
錐體32的第二個半部494示于圖25，切削齒42布置成不同模式。如圖25所示，切削齒42沿曲線布設。四條此種曲線512、514、516及518用虛線示于圖25中。還是那樣，沿曲線512、514、516及518中之一而布置的每個切削齒42的切削刃400與從中心軸線64伸出經過該切削齒的軸線成近似于30°的夾角。以圖示之切削齒520為例，其切削刃與從中心軸線64伸經切削齒520的軸線524形成約30°的夾角。
如前面結合圖21A及21B時所述，按本發明錐體上的切齒42以不等節距模式布置，也即它們沿著一條在錐體頂部偏離錐體中心軸線的軸線而布設。此種變節距模型提供了改進了的鉆孔性能，而且當鉆經不同地面條件時特別有效。用在每個錐部兩對置的半部上設置不同數量的切削齒的方法，如前面結合圖24及25所描述的，進一步加強了變節距的特征。此種切削齒的非對稱布置提供了一種變節距的模式對防止不希望有的共振方面是特別有利的。圖24及25中的模式也可將其切削齒結合圖21A及21B所描述的方式布置在錐頂離錐的中心軸線偏置著的軸線上。
如前面結合圖23B所描述，小切削齒42及大切削齒48都順著錐的回轉方向而傾斜以改進孔表面的掘進，并與此同時把切削齒的損壞降至最低限度。此特征在圖24及25的模式中也存在，其中所有切削齒順圖中所示錐的回轉方向面傾斜。
按本發明的另一特征，錐體32、34及36上的切削齒42的各種模式是這樣布置的切削齒42所安裝的錐的頂部到每個切削齒的距離是不同的。這是靠把切削齒42所要裝入的每一個孔鉆在離錐中心不同的距離上來實現的，此距離是要和鉆頭上三個錐上的所有孔的距離做比較才能得出。與此同時，前面描述過有關齒的其他安置規則仍然遵守，故而根據本發明所具有的其他特征也能實現。將鉆頭上的每個切削齒42設置在離其錐的中心不同的距離上得以保證地層287在孔底的全部表面積被切削齒所啃碎。事實上，三個錐部32、34及36中的每一個有能力粉碎主要地整個地表面因為在它上面的切削齒位于距錐頂不同的距離并能消除用原有技術做成的鉆頭在錐部經常存在著的齒排或齒組間的巨大空間。此特征被應用在根據本發明的所有模式上，包括圖23A、24及25中的模式。
根據本發明的再一個特點，模件式鉆頭的三個錐部32、34及36中的每一個有著相同數目的切削齒42。這樣，縱使錐部的對置的二個半部上切削齒數不同及為達到各種其它特征方面的設想也得到實現，三個錐部裝備相同數量的齒被證明可在每個錐上引起基本上相同的扭矩，從而，在先前技術中的鉆頭通常有的回轉擺頭運動可減少或消失。
按照本發明還有另一個特征示于圖26。結合圖21A、24及25如前所述，每個切削齒42的切削刃400相對于從錐的中心線伸經切削齒的軸線傾斜成銳角。在這些例中，切削刃400與這些軸相傾斜成近似30°夾角。進而，每個切削刃400相對于這些軸線是在錐的回轉方向傾斜的。
圖26表示孔底面287鄰近壁285的一部分，它表明所有切削刃均傾斜成此種情狀時所產生的切割作用。為圖示簡化起見，圖22B所示之各錐外環緣46處的大切削齒所產生的切割作用在圖26中被省去了。當每個像錐32那樣的錐轉過孔底面287時，齒42的切削刃400掘入表面287以產生許多斜的挖痕550。鄰近每個挖痕550及在其旁邊緊挨孔壁285處是一堆被切削齒142所粉碎及推起的土渣。此種側向刮削作用是有益的，特別站在從孔表面快速排出松散物的觀點來看更如此。噴散的泥漿將土渣及其這物質攜帶到孔的外壁285的區域，在該處此種物質向上浮起到鉆管外側以便排出。因此，把每個切削刃400按圖21A、24及25中每一種模式那樣的方式扭成角度，則在按照本發明的所有模式中此種優點實現了。
經本發明經特別的展示及描述并參改了其較好的實施例以后，有技術素養的人將會了解到可以在其中進行各種形式或細節上的變化而不離本發明的精神及范疇。
權利要求
1.用在鉆頭上的一種包括一個本體的裝置，該本體具有中心軸線及圍繞中心線而設置的一組凹口，每一凹口是適于容納帶錐部的支腿的，每一凹口一般具有一個平的一般平行于本體中心軸的背壁。
2.根據權利要求1的一種裝置，其特征是，其中一組凹口由一般地等距圍繞中心軸放置的鍵槽組成，每個鍵槽的背壁的中線一般地平行于本體的中心軸線。
3.根據權利要求2的一種裝置，其特征是，進一步包含有一適配于本體的一個帶螺紋的樞軸，此樞軸有一組凹口，每個凹口和本體上的鍵槽之一互相對中。
4.根據權利要求1的一種裝置，其特征是，還包含有一組加長的帶錐部的支腿，每個支腿裝入本體一組凹口中的一個不同凹口，并沿著一般地行于本體中心軸線的方向延伸。
5.根據權利要求4的一種裝置，其特征是，還包含一個與本體相適配在鄰近本體處帶有法蘭部分的樞軸，樞軸上有一組凹口，每一凹口和本體上一組凹口中的一個不同凹口互相對中，并接納一組加長的帶錐體的支腿中之一的一個端部。
6.根據權利要求4的一種裝置，其特征是，其中一組凹口由三個凹口組成，一組加長的帶錐體的支腿由三個加長的帶支腿的支腿所組成。
7.一種用于鉆頭的裝置，其特征是，其中包含一具有延伸至端面的本體，在此本體的端面上有許多孔及許多由此噴射泥漿流的噴嘴，噴嘴裝在本體端部表面上的孔中，這些噴嘴之一位于相對地接近于中心軸線處而其中其它噴嘴位于離中心軸線不同的距離一個比一個更遠離中心軸線處。
8.根據權利要求7的一種裝置，其特征是，其中本體具有一個與首先提到的端面相對置的第二端面，一個公共流道從該第二端面伸入本體內以及一些流道構成的歧管在本體內將首先提到的端面上的許多孔與公共流道相連通。
9.一種用于鉆孔的裝置，其特征是，其中的本體包含一個帶有許多螺紋孔在內的端面;許多噴射泥漿流的噴嘴，每個噴嘴具有其第一及第二兩個互相能相對旋轉的部分以改變流經噴嘴的泥漿流，該兩部分裝在一組帶螺紋的孔的各自的其中之一內，并通過螺紋連結用一組帶螺紋的環形螺母各自的其中之一將該二部分固定在其中，帶螺紋的螺母用來防止噴嘴的第一及第二兩部分相對地轉動。
10.一種用于鉆頭的裝置，其特征是，其中包含一個帶螺紋的適于將鉆頭本體偶接于鉆管上的樞軸，該樞軸具有一組大體上均布于其外表面的凹口以接納一組帶有錐體的支腿的端部。
11.一種用于鉆頭的裝置，其特征是，其中的本體具有一組大體上繞其中心軸線均布的鍵槽，每一鍵槽具有一大體上平的帶有中線的板壁以及沿此中線相間設置的一組帶螺紋的孔，至少有一個帶錐的支腿裝入一組鍵槽中之一內。并用一組帶螺紋的螺柱進行固定，這些位于支腿一組孔內的螺柱被納入鍵槽中一組帶螺紋的孔內，每個螺柱具有錐度部分以利于插入支腿上一組孔的其中之一內以便將支腿裝入鍵槽。
12.根據權利要求11的一種裝置，其特征是，其中一組帶螺紋的螺柱由三個帶螺紋的螺柱所組成。
13.根據權利要求11的一種裝置，其特征是，每根帶錐度部分的螺柱有一個直徑較大些但比支腿上一組孔中的每一個直徑稍小的區段，在此直徑稍小些的區段之外有一個直徑更小的區段，其直徑比支腿上一組孔中的每一個直徑都要小得多。
14.根據權利要求11的一種裝置，其特征是，其中每個螺柱上帶錐度的部分是帶螺紋的，支腿上成組孔中的每一孔具有一個擴孔帶螺紋的靠外部分，以后更包括一個裝在該組螺柱中每一個的帶螺紋的錐度部分上的螺母，以及一個具有螺紋外表面并被擰入支腿的成組孔中每一個孔上的帶螺紋的擴大部分內的安全螺母。
15.一種用于鉆頭的裝置，其特征是，該裝置包含有噴射泥漿的噴嘴，噴嘴為改變流經的泥漿流包括有可調裝置。
16.一種根據權利要求15的裝置，其特征是，其中可調裝置在最大泥漿流量及泥漿根本斷流之間可調的。
17.一種根據權利要求15的裝置，其特征是，其中噴嘴包含具有一開口在內的第一部分及具有一開口在內的第二部分，第二部分能相對于第一部分而轉動以調整從第一部分開口進入第二部分開口的流量。
18.一種用于鉆頭的裝置，其特征是，該裝置包括一種用于噴嘴射泥漿，具有一流道貫通的噴嘴，此泥漿噴嘴主要是由陶瓷做成。
19.一種用于鉆頭的裝置，其特征是，該裝置包含一個大體上為圓柱形具有中心軸線并在其第一端部有一溝槽的零件，此溝槽經內部通道到達其對面的第二端部內的一個開口，溝槽相對于中心軸線給定方式偏置，還包含一個位于鄰近圓柱形零件第一端部并能相對于它轉動的圓盤，圓盤中心軸線與圓柱形中心軸線相重合并具有一相對于圓盤中心線偏置的溝槽，其形式與在圓柱形零件第一端部中的溝槽相彷。
20.根據權利要求19的一種裝置，其特征是，該裝置在圓柱形零件及圓盤間設置的環形橡膠密封。
21.根據權利要求19的一種裝置，其特征是，該裝置還包括一從圓柱形零件第二端部伸出之榫銷以防止圓柱形零件放入接納零件后的轉動。
22.根據權利要求19的一種裝置，其特征是，該裝置還包含一本體，上面有接納圓柱形零件及圓盤的孔，本體上有一通道止于該孔并與圓柱形零件第二端部內的開口相通，鄰近圓盤處孔的朝外部分有螺紋，把螺母擰入固定住圓盤以防止圓盤相對于圓柱體轉動。
23.根據權利要求22的一種裝置，其特征是，其中螺母有一開溝的面藉以將螺母擰緊在圓盤上。
24.根據權利要求22的一種裝置，其特征是，其中本體中的孔在其內側面有一小洞，另外還包含一榫銷從圓柱形零件的第二端部伸出并進入到孔內側面上的小洞中以防止圓柱形零件在其中的轉動。
25.用于鉆頭的一種裝置，其特征是，其中空氣噴嘴有一個貫通的中心通道，此通道有一個向下收縮的上部段及一個向下擴張的下部段。
26.根據權利要求25的一種裝置，其特征是，其中噴嘴由一帶中心通道大體上圓柱形零件，以及還由一內部有孔以接納大體上圓柱形的零件的本體所組成，本體在其內部有一通道止于中心通道，本體內孔的朝外部分帶有螺紋，用一帶螺紋的螺母擰入此孔的帶螺紋的朝外部分，此螺母用來把大體上圓柱形的零件固定在本體的孔中。
27.一種用于鉆頭的裝置，其特征是，其中包含支腿連同其裝有錐體的轉軸，錐體位于支腿的轉軸上，一個滾動軸承設置于錐體及轉軸間，軸承的運用得以防止錐體從轉軸上分離。
28.根據權利要求27的一種裝置，其特征是，其中錐體及轉軸每個帶有滾道以接納滾動軸承的滾子，包容住滾子的對置著的端面。
29.根據權利要求29的一種裝置，其特征是，該裝置還包括一個裝在支腿轉軸上的鎖緊螺母，它在轉軸上形成滾道的一端。
30.根據權利要求28的一種裝置，其特征是，其中在錐體及轉軸上的每個滾道接納的滾動軸承上每個滾子近半個直徑。
31.根據權利要求30的一種裝置，其特征是，其中滾動軸承的滾子具有中心軸線，還包含一個鎖緊螺母在滾動軸承的一端裝到支腿的轉軸上并具有一外直徑近似地與滾動軸承的滾子中心軸線相重合。
32.一種用于鉆頭的裝置，其特征是，其中有支腿和裝著錐體具有中心軸線轉軸的一種組合，一個置于支腿的轉軸上的錐體，一滾動軸承置于錐體和轉軸間并包含有圓柱形滾子的圓形陳列，每個滾子有一中心軸線大致平行于轉軸的中心軸線，錐體及轉軸各有一滾道以接滾動軸承的滾子，每個滾道伸展超過每個滾子相對置的端面并離滾子的二對置端面有一相對小的距離。
33.一種用于鉆頭的裝置，其特征是，其中包含支腿帶有裝著錐體的轉軸一種組合;一個置于支腿的轉軸上的錐體;以及置于錐體及轉軸間的一個墊圈及附在上面的彈簧，以吸收運行時作用在錐體上的振動負荷。
34.根據權利要求33的一種裝置，其特征是，其中墊圈由具有一凸出物以接納彈簧的鈹青銅圓盤組成，彈簧由鋼制成。
35.根據權利要求33的一種裝置，其特征是，其中轉軸具有一內部帶孔的軸承表面以傳送潤滑油，彈簧于常態下將墊圈壓向軸承表面，而墊圈在鄰接軸承面的面上具有一螺旋形溝槽以便從孔中用可控的方式供潤滑油。
36.根據權利要求33一種裝置，其特征是，其中轉軸具有一軸承面在其上面用以承接墊圈，錐體具有一孔，在其內側用以承接其中的彈簧。
37.用于鉆頭的一種裝置，其特征是，該裝置包含有下列件的組合一個支腿;一個裝在支腿上可轉動的錐體;及在錐體及支腿間設置的滾動止推軸承，支腿及錐體之間構成了一個止于錐體一外周邊的交界面，滾動止推軸承就位于此交界面內鄰近錐體外周邊處。
38.根據權利要求37的一種裝置，其特征是，其中還包含一個位于交界面內及首先提到的滾動止推軸承內側的第二滾動止推軸承。
39.根據權利要求37的一種裝置，其特征是，其中還包括，一個位于錐體及支腿間的主軸承，并在其間滾動止推軸承位于主軸承的外側。
40.根據權利要求39的一種裝置，其特征是，其中還包括一個位于錐體及支腿間在主軸承的內側的第二滾動止推軸承。
41.根據權利要求37的一種裝置，其特征是，其中滾動止推軸承包含一大致上環形的軸承保持架，該保持架內部開有許多徑向槽以及許多滾子置于此徑向槽內。
42.根據權利要求41的一種裝置，其特征是，其中，還包含將一定量潤滑油引入滾動止推軸承的設置，其中徑向槽及滾子起作用將潤滑油分配到全部滾動止推軸承。
43.根據權利要求42的一種裝置，其特征是，其中還包括位于支腿及錐體間滾動止推軸承外側的一個密封件，其作用為把潤滑油限制在滾動止推軸承區。
44.根據權利要求43的一種裝置，其特征是，其中密封件為大致環狀外形。
45.用于鉆頭的一種裝置，其特征是，其中包含下列各件的組合一個到轉軸為止的支腿，轉軸具有一中心軸線及一與中心軸線同心地設置的圓形軸承滾道及一個位于大致和中心軸線相垂直的平面內的背壁;一個裝在轉軸上可轉動的錐體及具有一個大致與轉軸中心軸線相重合的回轉中心軸線，及一與錐的中心軸線同心設置的軸承滾道，以及一個位于大致和錐體中心軸線相垂直的平面內的背壁，錐體上軸承流道的壁與轉軸上軸承滾道的背壁間有一距離而且大體上相平行;和在轉軸的軸承滾道和錐體的軸承滾道間安裝著的并且在轉軸的軸承滾道背壁和錐體的軸承滾道壁間延伸的一個止推軸承。
46.根據權利要求44的一種裝置，其特征是，其中錐體有一個剛到止推軸承外側的外周邊為止的外表面。
47.根據權利要求44的種裝置，其特征是，其中止推軸承包含一個帶有成陳列的徑向槽的環狀保持架以及位于此徑向槽內的許多圓柱形滾子。
48.根據權利要求44的一種裝置，其特征是，其中止推軸承有一外直徑及內直徑，還包括一個位于轉軸及錐體之間的主滾動軸承以利于錐體在轉軸上的轉動，此主滾動軸承設置在鄰近止推軸承的內直徑處。
49.根據權利要求49的一種裝置，其特征是，其中還包括尺寸遠小于首先提到的上推軸承的第二止推軸承，它設置在轉軸及錐體間主滾動軸承上離首先提到的止推軸承的相反一側。
50.用于鉆頭的一種裝置，其特征是，其中包括在其一端具有大致上呈錐狀的轉軸的支腿，轉軸具有中心軸線并包含有一相對于中心軸線同心地設置的主軸承滾道，以及相對于中心軸線同心地設置的止推軸承滾道，止推軸承滾道設置在主軸承滾道的外方，從而使主軸承滾道及止推軸承滾道在轉軸上構成一個大致敞開式的外形。
51.根據權利要求50的一種裝置，其特征是，其中還包含一個沿著轉軸中心軸線方向，在支腿兩對置的外表面之間貫通支腿及轉軸的一個孔，該孔有利于包含主軸承滾道及止推軸承滾道在內的轉軸磨削成形時支腿的裝夾。
52.根據權利要求51的一種裝置，其特征是，其中還包括一個設置于孔中的壓力補償器。
53.用于鉆頭的一種裝置，其特征是，其中包括一個在其端部止于轉軸的支腿，轉軸具有一中心軸線并適于在其上承接可轉動的鉆孔用錐，支腿有一沿轉軸中心軸線在支腿二對置著的表面之間內部伸展的孔。
54.根據權利要求53的一種裝置，其特征是，其中還包含一置于孔中的壓力補償器。
55.根據權利要求54的一種裝置，其特征是，其中孔具有置入壓力補償器的擴大部分，壓力補償器包含有置于孔擴大部分之內的柔性波紋管。
56.用于鉆頭的一種裝置，其特征是，其中包含以下各件的組合一個支腿;一個裝在支腿上可轉動的錐體;至少一個軸承放置在支腿及錐體之間;支腿內促使潤滑油再循環到至少環繞一個軸承區的裝置。
57.根據權利要求56的一種裝置，其特征是，其中再循環裝置包含有潤滑油的冷卻裝置。
58.根據權利要求55的一種裝置，其特征是，其中潤滑油再循環裝置包含有一限流襯套用以防止當錐朝向支腿猛然運動時所引起的潤滑油流脈動喘振。
59.根據權利要求57的一種裝置，其特征是，其中再循環裝置包含從潤滑油中去除金屬質點的裝置。
60.根據權利要求59的一種裝置，其特征是，其中從潤滑油中去除金屬質點的裝置由一磁性襯套組成。
61.根據權利要求57的一種裝置，其特征是，其中冷卻裝置包含裝在支腿內部的散熱器裝置。
62.根據權利要求61的一種裝置，其特征是，其中散熱器裝置由鄰近支腿外表面的而又在支腿內部的熱交換片所構成，該熱交換片所形成的溝內有潤滑油在其中再循環，此溝有曲折的“之”字形路徑供潤滑油流動。
63.用于鉆頭的一種裝置，其特征是，其中包含有下列各件的組合一個支腿;一個裝在支腿上可轉動的錐體;及設置在支腿與錐體之間的一個密封件，當錐體在轉軸上回轉時該密封件和支腿間及和錐體間均起作用并均能自由滑動。
64.根據權利要求63的一種裝置，其特征是，其中錐體在轉軸上以一給定轉速回轉，密封件則以低于此給定轉速之轉速而相對于支腿滑行。
65.根據權利要求63的一種裝置，其特征是，其中密封件具有大致環狀外形并被置于在支腿及錐體上對置著的相對地光滑的表面之間。
66.根據權利要求63的一種裝置，其特征是，其中密封件的外形為在其上具有許多同心的筋條，這有利于密封件相對于支腿及錐體的滑行。
67.根據權利要求63的一種裝置，其特征是，其中密封件是由帶固態潤滑劑質點在內的橡膠所制成。
68.用于鉆頭的一種裝置，其特征是，該裝置包含有下列組件帶有錐體座的端部以及外側邊的加長了的支腿;可回轉地裝在支腿的錐體座的端部的一個錐體，此錐體在其直徑最大的基底部鄰近支腿錐座端的外緣處有一外環緣，在此外環緣的一側有一大致錐形的表面，以及一個在外環緣一側與錐形表面相對置著的延伸部分，它伸出在支腿錐座端的外側并保護它。
69.根據權利要求68的一種裝置，其特征是，其中包含一批裝在錐體延伸表面上的陶瓷扣粒，這些陶瓷扣粒有助于錐體延伸部分的抗磨。
70.根據權利要求68的一種裝置，其特征是，其中還包含復蓋在支腿上鄰近錐體部分的一層抗磨材料層。
71.根據權利要求68的一種裝置，其特征是，其中還包含大致上環形的螺母，它固定在錐體延伸部，此螺母伸展在支腿之上并具有一內直徑比支腿的錐座端部外邊緣的直小以防止錐體從支腿掉走。
72.根據權利要求71的一種裝置，其特征是，其中螺母有一個抗磨材料組成的外表面，它和錐體的外環緣成傾斜角。
73.根據權利要求71的一種裝置，其特征是，其中還包含有一置于螺母與支腿之間的密封墊圈，它并將該空間密封。
74.根據權利要求73的一種裝置，其特征是，其中密封墊通常是環形的而且可滑動地被置于螺母及支腿之間以使當錐體與螺母相對于支腿而旋轉時，它能相對于螺母及相對于支腿而滑行。
75.根據權利要求74的一種裝置，其特征是，其中密封墊圈是由有固體質點潤滑劑植入其內的橡膠所制成。
76.根據權利要求74的一種裝置，其特征是，其中還包含有一預防密封件，它被置于錐體與支腿間，在密封墊圈的離螺母而對置著的另一側，當錐與螺母相對于支腿而旋轉時，此預防密封件相對螺母及相對于支腿可滑轉。
77.用于鉆頭的一種裝置其特征是，該裝置包含有下列各件的組合一個支腿;一個裝在支腿上可回轉的錐部，該錐部在外環緣在其基底處有一直徑最大的部分以及在外環緣的一側有一個大致為錐形的部分;及一個螺母，它在外環緣的離大致為錐形的部分相對的一側上錐體的一部分處被固定在錐體上，此螺母伸出在支腿之上并抓住錐體于支腿上。
78.根據權利要求77的一種裝置，其特征是，其中還包含有一置于螺母于支腿之間的密封墊圈，它并將該空間密封。
79.根據權利要求78的一種裝置，其特征是，其中密封墊圈可滑動地既對著螺母也對著支腿放置著以使當錐體與螺母相對于支腿而旋轉時，它能相對于螺母及相對于支腿而滑行。
80.根據權利要求79的一種裝置，其特征是，其中密封墊圈是由有固體質點潤滑劑植入其內的橡膠所制成。
81.根據權利要求79的一種裝置，其特征是，其中包含一預防密封件，它既對著錐體也對著支腿而設置在密封墊圈的離螺母而對置著的另一側，當錐體與螺母相對于支腿而旋轉時，此預防密封件相對于螺母及相對于支腿可滑轉。
82.根據權利要求78的一種裝置，其特征是，其中密封墊圈通常為環狀并在其外表面上具有許多同心的筋。
83.根據權利要求82的一種裝置，其特征是，其中還包含一定數量的非水溶性油脂涂在許多同心筋上。
84.根據權利要求82的一種裝置，其特征是，其中密封墊圈具有第一表面與螺母進行可滑動的接觸，一對置著的第二表面與支腿進行可滑動的接觸，許多同心的筋條既布在第一表面也布在第二表面。
85.一種軸承裝置包含有下列各件的組合具有圓形軸承表面的第一零件;在第一零件的圓形軸承表面內放置的一個襯套;具有圓形軸承表面的可轉動地位于襯套中的第二零件;及能對第二件以給定速度相對于第一零件的回轉作出反應從而能造成襯套相對于第一零件以低于給定速度的速度而旋轉的裝置。
86.根據權利要求85的一種軸承裝置，其特征是，其中造成襯套旋轉的裝置包含有在襯套與第一零件圓軸承表面間及襯套與第二零件圓軸承表面間能提供選定數量的著力點的裝置。
87.根據權利要求86的一種軸承裝置，其特征是，其中提供選定數量的著力點的裝置包含襯套中孔的布置及許多設在襯套孔中的輥。
88.根據權利要求87的一種軸承裝置，其特征是，其中還包含一種在襯套上伸展于各孔間的油溝的布置方式。
89.根據權利要求87的一種裝置，其特征是，其中襯套具有給定厚度，每輥則由橡膠制成而且其長度比襯套的給定厚度大5-25%。
90.根據權利要求89的一種軸承裝置，其特征是，其中孔是一般經向貫通襯套布置的并具有一給定的直徑，橡膠輥的直徑比此給定直徑小1-5%。
91.把錐體裝到鉆頭支腿的轉軸上去的一種方法，包括以下步驟在帶有轉軸的支腿上設置帶螺紋的部分;設置一個錐部;設置一鎖緊螺母;當把轉軸相對于錐體轉動以把鎖緊螺母擰到轉軸的帶螺紋部分上去時，將鎖緊螺母臨時把住在錐體內部，再把錐體固定在轉軸上使不致移走;再在錐體內部放開此鎖緊螺母使錐部從此能相對于轉軸自由旋轉。
92.根據權利要求91的一種方法，其特征是，其中錐部至少有一伸入錐體內部的孔而鎖緊螺母至少在其上面有一孔，臨時將鎖緊螺母把住在錐體內部的步驟包括準備一根銷棒，再將穿過錐體上的至少一個孔進入鎖緊螺母上的至少一個孔，而在錐體內部放開此鎖緊螺母的步驟包括從鎖緊螺母的至少一個孔中及從錐體的至少一個孔中取走此銷棒。
93.根據權利要求92的一種方法，其特征是，其中錐部具有一對分別從錐的對置側伸入錐的內部的孔，鎖緊螺母有一對孔分別在其對置著的兩側，臨時將鎖緊螺母把住在錐體內部的步驟包括好一對銷棒，再將此對銷棒穿過錐中一對孔進入鎖緊螺母中的一對孔中，而在錐體內部放開此鎖緊螺母的步驟包括從鎖緊螺母的一對孔中及從錐體的一對孔中取走一對銷棒。
94.根據權利要求93的一種方法，其特征是，其中還包括從錐體的一對孔中取走銷棒以后將這一對孔密封的步驟。
95.根據權利要求94的一種方法，其特征是，其中將錐體的一對孔密封的步驟包括將一對止動螺釘帶著設置在中間的密封件擰入錐體一對孔中的每一個孔內。
96.根據權利要求91的一種方法，其特征是，其中還包括在將鎖緊螺母擰到轉軸帶螺紋部分上去的同時，準備好一個環形螺母并將此環形螺母擰到錐體的外延伸部分上去的步驟。
97.用于鉆頭的構成錐體總成的一種方法，其特征是，其中包括下列是步驟準備出具有一批孔的一個錐部;準備出一批切削齒;將該批切削齒固緊在錐的一批孔中以形成一個錐部總成。
98.根據權利要求97的一種方法，其特征是，其中緊固這一步驟包括將一批切削齒釬焊在錐體的一批孔內以形成錐體總成。
99.根據權利要求98的一種方法，其特征是，其中釬焊的步驟包括下列各步將一定量的釬焊材料放入錐體一批孔中的每一個孔中;將一批切削齒放入錐體的一批孔中以形成錐體總成;再加熱錐體總成至足以溶化粘結材料的溫度以使粘結材料浸潤切削齒表面及孔的表面以使錐體總成冷卻時將切削齒固緊在錐的孔內。
100.根據權利要求99的一種方法，其特征是其中粘結材料是從含有銅膏及鎳膏的組劑中選出的，錐體總成的加熱步驟包含著將錐體總成在氫氛圍中加熱至大概1750°F的溫度的過程。
101.根據權利要求99的一種方法，其特征是，其中一批孔中的每個孔在其底部形成一個池坑，將一定數量的粘結材料裝入錐體的一批孔的每一個孔中的步驟就是將一定數量的粘結材料放入錐體一批孔的每一個孔底部所形成的池坑中。
102.根據權利要求97的一種方法，其特征是，其中制備一批切削齒的步驟包括以下步驟準備出由所需材料做成的壓制條棒;反復切割條棒以形成許多料坯;及將許多料坯加工成許多切削齒的形式。
103.一種用于鉆頭的錐體總成裝置，其特征是，該總成裝置下列各件組成一個其上有很多孔的錐體。設置在錐體內許多孔中的許多切削齒;及將許多切削齒固緊在錐體中許多孔內的措施。
104.根據權利要求103的錐體總成，其特征是，其中的固緊措施為金屬釬焊。
105.一種用于鉆頭的錐體總成裝置，其特征是，該總成裝置由下列各件組成具有一止于外環緣的外錐表面并具有在外環緣的離錐面相對置的一側延伸表面的一個金屬錐部;置于外錐面及金屬錐環緣上的一批金屬的切削齒;置于金屬錐延伸表面上的一批陶瓷扣粒。
106.根據權利要求105的一種錐體總成裝置，其特征是，其中陶瓷扣粒被放置在延伸表面上成二圈同心圓。
107.根據權利要求105的一種錐體總成裝置，其特征是，其中每顆陶瓷機粒具有伸出在延伸表面外的傾斜表面。
108.根據權利要求105的一種錐體總成裝置，其特征是，其中一批金屬切削齒包含著一排位于金屬錐體環緣上的起著基本的裁定尺寸作用的金屬切削齒連同一批為一旦位于金屬錐環緣處金屬切削齒磨耗磨起后備裁定尺寸作用的陶瓷扣粒。
109.一種用于鉆頭制造錐體總成的方法，其特征是，其中包括下列各步驟制備具有一批切削齒及一批孔在上面的錐體;準備一批陶瓷扣粒;將這批陶瓷扣粒固緊在錐的一批孔內以形成錐體總成。
110.一種用于鉆頭的錐體總成裝置，其特征是，其中由以下各件組成具有止于一外環緣的外錐面的錐體;置于錐體外錐面上的第一批切削齒，并具有給定的大體上一致的尺寸;及置于錐體外環緣上的第二批切削齒，并具有大體上一致但比第一批切削齒的大體上一致的給定尺寸大得多的尺寸。
111.根據權利要求110的一種錐體總成裝置，其特征是，其中第一批切削齒由直徑給定而且通常相同的大體為圓柱形的元件所組成，而第二批切削齒由通常相同的直徑比第一批切削齒的通常相同而且給定的直徑大得多的大體為圓柱形的元件所組成。
112.用于鉆頭的一種錐體總成裝置，其特征是，該總成裝置由下列各件組成一個錐體;及裝于錐體上的一批切削齒，該批切削齒中的每一個具有一延長軸，其切削刃與此延長軸之間形成的夾角不是直角。
113.用于鉆頭的一種錐體總成，其特征是，由下列各件組件具有回轉軸通過錐尖的一個錐體;置于錐上的一批切削齒，其切削刃與在切削齒及在錐尖處的回轉軸向延伸著的一個軸形成銳角。
114.根據權利要求113的一種錐體總成裝置，其特征是，其中由切削齒的切削刃所形成的銳角，通常是相等的角。
115.根據權利要求114的一種錐體總成裝置，其特征是，其中相等的角是近似地30°。
116.根據權利要求113的一種錐體總成裝置，其特征是，其中錐體被設計為在給定方向繞回轉軸而旋轉，所有切削齒的切削刃與延伸在該切削齒及在錐尖處的回轉軸間的軸線按給定的錐體回轉方向形成同一側的銳角。
117.用于鉆頭的一種裝置，其特征是，該裝置包含一帶中心軸線的錐體，原定錐體繞該軸沿給定方向旋轉，錐體在其外表面還有一批切削齒，其中每個切削齒順錐體原定的回轉方向傾斜，從而與在每個切削齒的位置上垂直于錐體外表面的軸線形成銳角。
118.根據權利要求117的一種裝置，其特征是，其中的切削齒包括設置在錐體外表的圓錐部分具有給定尺寸的第一批切削齒以及置于錐體外環緣的遠大于給定尺寸的第二切削齒。
119.用于鉆頭的一種裝置，其特征是，其中包括一個具有中心頂尖及在其外表面上具有一批切削齒的錐體，該批切削齒中的每一個齒離中心頂尖的距離與該批中其它齒的相比是不同的。
120.根據權利要求119的一種裝置，其特征是，其中還包括一鉆頭總成，它包括一個本體及一組從本體伸出的支腿，首先的到的可轉動地安裝在一組支腿中之一上的錐體以及一組可轉動地安裝在該組中余下支腿上的輔助錐體，每個輔助錐體具有中心頂尖并在其外表面具有一批切削齒，該批切削齒中的每一個齒的位置離中心頂尖的距離比在每一個輔助錐體和首先提到的錐體上的每一個切削齒的距離是不同的。
121.用于鉆頭的一種裝置，其特征是，其中包含一錐體，它有中心軸線及具有上面成一排裝有一批切肖齒的外環緣，切削齒的切削刃在沿切削齒排的方向交替變向。
122.根據權利要求121的一種裝置，其特征是，其中切削齒中變向齒的切削刃傾斜于沿錐的中心軸線方向延伸的軸線呈同側大致相同的夾角，而切削齒中余下齒的切削刃則傾斜于沿錐的中心軸線方向延伸的軸線呈相反側大致相同的夾角。
123.用于鉆頭的一種裝置，其特征是，其中包含一個在其外表面上具有一批切削齒的錐體，它被分為大致尺寸相同的對置的第一及第二兩部分，切削齒的布置是這樣的，外表面第一部分上的切削齒數目大于外表面第二部分上的切削齒數目。
124.一種鉆頭裝置，其特征是，該裝置包含有下列各件的組合一個本體;裝在本體上的一組支腿;及可轉動地裝在一組支腿上的一組切削錐體，每個切削錐體具有上面帶著不同數目切削齒的互相對置著的二半，而切削錐體中的每一個具有相同的切削齒總數目。
125.一種鉆頭裝置，其特征是，該裝置包含有下列各件的組合一個本體;裝在本體上的一組支腿;及一組切削錐體，每個裝在該組支腿中的不同支腿上的以便繞錐體中心軸線旋轉，它相對于本體的方向性是如此定了的;錐體面向下方部分的二個對置著的側邊都與由鉆頭所鉆孔的底面相接觸。
126.根據權利要求125的鉆頭裝置，其特征是，其中本體有一中心軸線以及每個錐體的中心軸線與本體的中心軸線相交。
127.用于鉆頭的一種裝置，其特征是，其中包含一錐體，它帶有錐頂面及通過錐頂面的中心軸線，錐裝有很多切削齒并沿很多軸線而設置，這些軸線沿錐表面而伸展并在錐頂面處離中心軸線而偏置。
128.根據權利要求127的一種裝置，其特征是，其中至少有某些軸線沿它們有某些切削齒裝于其上，某些切削齒中的每一個被設置在離沿錐表面上的一軸線并交與中心軸線的距離隨著離開錐頂面距離之增大而越大的位置。
129.用于鉆頭的一種裝置，其特征是，其中包含一錐體，它具有中心軸線及從一外表面向外伸展的一批切削齒，切削齒被設置在錐體外表面上許多不同的圓周內，每個圓周與其它圓周不同心，與錐的中心軸線也不同心并且所在的平面與錐的中心軸線也不垂直。
130.用于鉆頭的一種裝置，其特征是，其中包含一具有中心軸線及錐形表面的錐體，錐形表面在中心軸線相對的二側具有第一及第二兩個半部，第一半部在其表面上具有一批大體上平行的軸線，沿這些軸線裝有第一批切削齒，第二個半部具有一批由中心軸線放射出來的曲線軸線并向相同方向彎曲，沿這些軸線裝上第二批切削齒。
131.用于鉆頭的一種裝置，其特征是，其中包含一具有中心軸線及錐形表面的錐體，錐形表面在中心軸線相對的二側具有第一及及第二兩個半部，第一半部在其表面上具有一批離開第二個半部的方向而伸展出去的大體上平行的軸線，沿這些軸線裝有第一批切削齒，第二個半部具有一批曲線軸線，它們位于從中心軸線起漸增的距離上并沿這些軸線裝有第二批切削齒。
132.用于鉆頭的一種潤滑油，其特征是，由含有聚四氟乙烯及鉬的質點的油所組成。
133.根據權利要求132的一種潤滑油，其特征是，其中聚四氟乙烯質點及鉬質點每一種組成油體積的15%。
全文摘要
一種模件式鉆頭，該鉆頭帶有凹口用以承接支腿，支腿下端止于轉軸，轉軸具有敞開式外形，通過襯套，滾動軸承，止推軸承及一批密封件將錐體部可轉動地安裝于轉軸上，錐體支腿界面由潤滑油來潤滑，油由主止推軸承泵送經支腿側面的散熱裝置來再循環。不對稱布置的可調整的噴嘴將泥漿噴出。每個錐體裝有切削齒，它們順錐的回轉方向而傾斜，它們覆蓋在錐表面上的方式得以使所鉆孔的全部底面受到刮掘，一批陶瓷扣粒裝在錐體的延伸面上。
文檔編號E21B10/22GK1061457SQ9110997
公開日1992年5月27日 申請日期1991年10月30日 優先權日1990年10月30日
發明者費爾南德斯·卡洛斯 申請人:模件組合工程合伙組織