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CN113195864B - 刀头装置 - Google Patents

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CN113195864B
CN113195864B CN201980082443.0A CN201980082443A CN113195864B CN 113195864 B CN113195864 B CN 113195864B CN 201980082443 A CN201980082443 A CN 201980082443A CN 113195864 B CN113195864 B CN 113195864B
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MASTER DRILLING SOUTH AFRICA Pty Ltd
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Abstract

根据本发明的第一方面，提供了一种刀头装置，该刀头装置包括刀头部分，该刀头部分包括(大体上圆柱形)刀头侧壁，以限定由刀头侧壁包围的腔室(或腔)。大体上圆形的边缘部分从刀头侧壁(的远端)延伸，该边缘部分限定了刀头部分的工作接触面。凹壁部分远离边缘部分向内延伸到腔室中，以便被刀头侧壁包围，其中边缘部分和/或凹壁部分装配有多个刀具元件，以使刀头部分能够在使用中盲钻导孔。远离边缘部分向内延伸到腔室中的凹壁部分是大体上圆锥形主体，以便限定圆锥形凹部(在刀头部分的远端处接近刀头部分的中心区域)。圆锥形主体相应地限定了向内延伸的顶点，该顶点大体上与刀头部分的中心轴线成直线终止。

Description

刀头装置
技术领域
本发明涉及一种通常用于采矿或民用工业的刀头装置。在一个版本中，刀头装置可以被装配到井钻孔机上，用于盲井钻孔和扩张应用，诸如生产和通风井。然而，刀头装置的应用有很多并且最终可以用于需要井/孔的任何地方。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种刀头装置，该刀头装置包括刀头部分，该刀头部分包括(大体上圆柱形)刀头侧壁，以限定由刀头侧壁包围的腔室(或腔)，其中(大体上圆形)边缘部分从刀头侧壁(的远端)延伸，该边缘部分限定了刀头部分的工作接触面，其中凹壁部分远离边缘部分向内延伸到腔室中，以便被刀头侧壁包围，其中边缘部分和/或凹壁部分装配有多个刀具元件(以使刀头部分能够在使用中盲钻导孔)。
在实施例中，远离边缘部分向内延伸到腔室中的凹壁部分是大体上圆锥形主体，以便限定圆锥形凹部(在刀头部分的远端处接近刀头部分的中心区域)。圆锥形主体相应地限定了向内延伸的顶点，该顶点大体上与刀头部分的中心轴线成直线终止。
在实施例中，刀具元件可以同心地和/或径向地布置在圆锥形主体上。
在实施例中，刀头部分包括在刀头侧壁(的远端)与边缘部分之间延伸的锥形周壁，该边缘部分相应地从刀头侧壁突出，使得边缘部分限定圆形脊部。在实施例中，锥形周壁还可以装配有刀具元件。
有利地，可以从刀头部分的前部或后部(即，从刀头部分的腔室内)安装和更换刀具元件。
在实施例中，如果需要，则刀头装置包括从刀头侧壁(的近端)延伸的连接器部分，以使刀头装置能够固定到钻孔机，诸如盲井钻孔机。因此，在一个版本中，刀头装置是较大钻孔机的一部分。然而，在另一个版本中，刀头装置可以单独使用，而无需将刀头装置连接到钻孔机。刀头部分的尺寸也可以根据需要变化，而不限于任何特定的尺寸。
连接器部分包括从刀头侧壁延伸的(大体上圆柱形)连接器头侧壁，其中端壁延伸穿过连接器头侧壁的(近)端，端壁在其中限定了大体上中心连接器孔口。
在实施例中，刀头侧壁相对于连接器头侧壁扩大，其中相应地在刀头侧壁与连接器头侧壁之间限定了台阶。
在实施例中，边缘部分限定了至少一个材料处理孔口，以容纳导井材料处理装置，该至少一个材料处理孔口在刀头部分的接触面与由刀头侧壁包围的腔室(或腔)之间延伸。
在实施例中，导井材料处理装置包括刀头吸入管，该刀头吸入管从材料处理孔口、邻近圆锥形主体的内表面、然后沿着刀头部分的中心轴线向上延伸，其中刀头吸入管的端部从连接器部分的中心连接器孔口突出。在实施例中，刀头吸入管的端部可以装配有双壁旋转装置(swivel arrangement)，该双壁旋转装置限定了与刀头吸入管连通的第一管以及通向刀头吹送管的第二管，该刀头吹送管延伸至设置在井钻孔机上(在井钻孔系统的上工作台上)的真空单元。
在实施例中，导井材料处理装置还包括用作真空收集器粗磨机的粗磨机，该真空收集器粗磨机可以通过井钻孔机被放低并且被固定到双壁旋转装置。粗磨机包括粗磨机吸入管，该粗磨机吸入管被固定到双壁旋转装置的第一管的另一端，以便与刀头吸入管材料连通，旋转装置允许材料在刀头装置旋转时经由刀头吸入管远离正被钻孔的导孔被吸走，并且经由粗磨机吸入管(经由双壁旋转装置)进入相对固定的粗磨机，材料(随着刀头装置继续旋转)积聚在该相对固定的粗磨机中。
粗磨机还包括粗磨机吹送管，该粗磨机吹送管被固定到双壁旋转装置的第二管的另一端，以便与刀头吹送管流体连通，其中粗磨机吹送管将空气从粗磨机的上部区域经由粗磨机吹送管引导到刀头吹送管中，经由双壁旋转装置的第二管并排出到真空单元。
在实施例中，粗磨机的上部区域包括过滤装置，以过滤由收集在粗磨机内的材料产生的灰尘，使得相对清洁的空气被输送通过粗磨机吹送管，然后通过刀头吹送管并排出到真空单元。
有利地，从刀头部分到切割面的距离被间隔成确保正被切割/钻孔的材料具有预定尺寸。该间距与刀具元件的间距以及刀具元件的数量一起被用于预先确定颗粒/材料切屑的尺寸。这些因素的组合用作尺寸指南或商定，以使颗粒或材料尺寸能够得到控制，从而最终确保吸入管不会被过大的颗粒堵塞。
在实施例中，刮刀元件可以装配到刀头部分，以促进切屑移动到材料处理孔口。刮刀元件可以根据需要进行更换。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于刀头装置的导井材料处理装置，该刀头装置包括可旋转的刀头部分，该可旋转的刀头部分包括工作接触面，该工作接触面装配有多个刀具元件，以使刀头部分能够在使用中钻出导孔，导井材料处理装置包括从工作接触面延伸的刀头吸入管，刀头吸入管的端部装配有双壁旋转装置，该双壁旋转装置限定了与刀头吸入管连通的第一管以及通向刀头吹送管的第二管，该刀头吹送管延伸至设置在井钻孔机上(在井钻井系统的上工作台上)的真空单元。
在实施例中，导井材料处理装置还包括用作真空收集器粗磨机的粗磨机，该真空收集器粗磨机可以被放低并且被固定到双壁旋转装置。粗磨机包括粗磨机吸入管，该粗磨机吸入管被固定到双壁旋转装置的第一管的另一端，以便与刀头吸入管材料连通，旋转装置允许材料在刀头部分旋转时经由刀头吸入管远离正被钻孔的导孔被吸走，并且经由粗磨机吸入管(经由双壁旋转装置)进入相对固定的粗磨机，材料(随着刀头部分继续旋转)积聚在该相对固定的粗磨机中。
粗磨机还包括粗磨机吹送管，该粗磨机吹送管被固定到双壁旋转装置的第二管的另一端，以便与刀头吹送管流体连通，其中粗磨机吹送管将空气从粗磨机的上部区域经由粗磨机吹送管引导到刀头吹送管中，经由双壁旋转装置的第二管并排出到真空单元。
在实施例中，粗磨机的上部区域包括过滤装置，以过滤由收集在粗磨机内的材料产生的灰尘，使得相对清洁的空气被输送通过粗磨机吹送管，然后通过刀头吹送管并排出到真空单元。
附图说明
现在将参考附图通过示例的方式进一步描述本发明。
在附图中：
图1示出了根据本发明的刀头装置的正透视图；
图2示出了刀头装置的后透视图；
图3示出了刀头装置的正视图；
图4示出了刀头装置的侧视图；
图5示出了刀头装置的后视图；
图6和图7示出了刀头装置的各种横截面侧视图；
图8示出了与钻孔机相关的刀头装置，在本发明的一个应用/版本中刀头装置可以被固定到该钻孔机上；以及
图9和图10示出了根据本发明的第二方面的在材料处理过程的两个不同阶段的导井材料处理装置。
具体实施方式
提供本发明的以下描述作为本发明的有效教示。相关领域的技术人员将认识到，可以对所描述的实施例进行许多改变，同时仍然获得本发明的有益效果。显而易见，通过选择本发明的一些特征而不利用其他特征，可以获得本发明的期望益处中的一些。因此，本领域技术人员将认识到对本发明的修改和调适是可能的，并且在某些情况下甚至是合乎需要的，并且是本发明的一部分。因此，提供以下描述作为对本发明的原理的说明而非对其的限制。
首先参考图1至图8，示出了根据本发明的一个版本/应用的刀头装置10。在该版本/应用中，刀头装置10包括后连接器部分12，以使刀头装置10能够被固定到钻孔机50(如图8中所示)，诸如盲井钻孔机。因此，在一个版本中，刀头装置10是较大钻孔机的一部分。然而，在另一个版本中，刀头装置10可以作为单独的设备单独使用，而无需将刀头装置连接到钻孔机。
刀头装置10限定了井钻孔机50的导井刀头。提供导井主驱动器52以相对于钻孔机50旋转地驱动刀头装置10。在一种应用中，如图8中所示，井钻孔机50是WO2016/116910和WO2018/055549中公开的类型的较大井钻孔系统54的一部分。井钻孔机50包括由扩孔钻主驱动器58驱动的扩孔钻刀头56，以对扩大的主井进行扩孔。在使用中，刀头装置10从井钻孔机50的最下端延伸，以盲钻导孔。
刀头装置10的尺寸也可以根据需要变化，而不限于任何特定的尺寸。
前刀头部分14从后连接器部分12延伸。刀头部分14包括大体上圆柱形的刀头侧壁15，以限定被刀头侧壁15包围的腔室或腔16，如图6和图7中最佳所示。连接器部分12从刀头侧壁15的近端延伸。
连接器部分12包括从刀头侧壁15延伸的大体上圆柱形的连接器头侧壁17。端壁18横跨连接器头侧壁17的近端延伸，端壁18在其中限定了大体上中心连接器孔口19，以利于将刀头装置10装配到钻孔机50上。
在实施例中，刀头侧壁15相对于连接器头侧壁17扩大，其中相应地在刀头侧壁15与连接器头侧壁17之间限定了台阶20。
前刀头部分14包括从刀头侧壁15的远端延伸的大体上圆形的边缘部分22。边缘部分22限定了前刀头部分14的工作接触面。
凹壁部分24通常以圆锥形主体24的形式远离边缘部分22向内(例如以35°的角度，如图7中最佳所示)延伸到腔室16中，以便被刀头侧壁15包围。因此，圆锥形主体24在刀头部分14的远端处限定了接近刀头部分14的中心区域的圆锥形凹部25，其中圆锥形主体24朝向后连接器部分12与前刀头部分14之间的界面26向内延伸。
如图6和图7中最佳所示，圆锥形主体24相应地限定了向内延伸的顶点28，该顶点28大体上与刀头装置10的中心轴线30成直线终止。
在实施例中，刀头部分14包括在刀头侧壁15的远端与边缘部分22之间延伸的锥形周壁32。边缘部分22相应地从刀头侧壁15突出，使得边缘部分22在向内延伸的圆锥形主体24与锥形周壁32之间限定了圆形脊部。
在实施例中，多个同心和/或径向的刀具元件38、40、42分别装配在边缘部分22和/或向内延伸的圆锥形部分24和/或锥形周壁32上或附近，以使刀头部分14能够在使用中盲钻导孔。
刀具元件38、40、42可以从刀头部分14的后面(即，从腔室或腔16内)或从前面进行安装。刀具元件38、40、42通常用盖元件封闭。该盖元件可以具有电子设备以测量某些参数，例如刀具元件38、40、42的磨损和工作温度。在刀头部分14中使用的旋转接头可以用于向刀头部分14供应所需的流体，例如但不限于可以用于智能和/或通信的液压流体、水和线缆。
边缘部分22限定了至少一个材料处理孔口44，以容纳导井材料处理装置80，这将在下面参考图9和图10更详细地描述。如图7和图8中最佳所示，至少一个材料处理孔口44在边缘部分22的接触面与由刀头侧壁15包围的腔室16之间延伸。
有利地，从刀头部分14到切割面的距离被间隔成确保正被切割/钻孔的材料具有预定尺寸。该间距与刀具元件38、40、42的间距以及刀具元件38、40、42的数量一起被用于预先确定颗粒/材料切屑的尺寸。这些因素的组合用作尺寸指南或商定，以使颗粒或材料尺寸能够得到控制，从而最终确保吸入管82(下文进一步描述)不会被过大的颗粒堵塞。为了实现这一点，在一个版本中，刀具元件可以被安装在材料处理孔口44的前面，以确保通过孔口44处理的材料具有适当的尺寸，从而防止堵塞。
在实施例中，刮刀元件可以被装配到刀头部分14，以促进切屑移动到材料处理孔口44。刮刀元件可以根据需要进行更换。
现在转向图9和图10，导井材料处理装置80包括从材料处理孔口44延伸的刀头吸入管82。刀头吸入管82邻近圆锥形主体24的内表面延伸，然后沿着刀头部分14的中心轴线向上延伸。刀头吸入管82的端部从连接器部分12的中心连接器孔口19突出。
在实施例中，刀头吸入管82的端部装配有双壁旋转装置84，该双壁旋转装置限定了与刀头吸入管82连通的第一管86以及通向刀头吹送管90的第二管88，该刀头吹送管90延伸到设置在井钻孔系统54的上工作台上的真空单元92，如图8中所示。
在实施例中，导井材料处理装置80还包括用作真空收集器粗磨机的粗磨机94，该粗磨机可以通过井钻孔机50被放低并且被固定到双壁旋转装置84。粗磨机94包括粗磨机吸入管96，该粗磨机吸入管96被固定到双壁旋转装置84的第一管86的另一端，以便与刀头吸入管82材料连通。如图9中的箭头98所指示的，旋转装置84允许材料在刀头装置10旋转时经由刀头吸入管82从正在钻孔的导孔中被吸走。随着刀头装置10继续旋转，材料100经由双壁旋转装置84，经由粗磨机吸入管96积聚在相对固定的粗磨机94内。
粗磨机94还包括粗磨机吸入管102，该粗磨机吸入管102被固定到双壁旋转装置84的第二管88的另一端，以便与刀头吹送管90流体连通。粗磨机吹送管102将空气从粗磨机94的上部区域经由粗磨机吹送管102引导到刀头吹送管90中，经由双壁旋转装置84的第二管88，然后排出到真空单元92，如箭头104所指示。
在实施例中，粗磨机94的上部区域包括过滤装置106，以过滤由收集在粗磨机94内的材料产生的灰尘。结果，相对清洁的空气被输送通过粗磨机吹送管102，然后通过刀头吹送管90，最后到达真空单元92。一旦粗磨机94收集了足够的材料，刀头装置10就停止旋转，以使粗磨机97能够被提升到将被清空的表面。
该材料处理装置80确保了材料和相关渣土的移除发生在非常靠近被钻孔的壁处，这导致机器极其高效。

Claims (21)

1.一种用于盲或凿井钻岩机的刀头装置，所述刀头装置包括：
刀头部分，所述刀头部分包括圆柱形的刀头侧壁，以限定由所述刀头侧壁包围的腔室，
从所述刀头侧壁延伸的边缘部分，所述边缘部分限定了所述刀头部分的工作接触面，所述边缘部分限定了至少一个材料处理孔口；
凹壁部分，所述凹壁部分以圆锥形主体的形式远离所述边缘部分向内延伸到所述腔室中，以便被所述刀头侧壁包围，其中所述边缘部分和/或所述凹壁部分装配有多个刀具元件，以使所述刀头部分能够在使用中钻出导孔。
2.根据权利要求1所述的刀头装置，其中，所述凹壁部分的所述圆锥形主体限定了圆锥形凹部，其中所述圆锥形主体相应地限定了向内延伸的顶点，所述顶点与所述刀头部分的中心轴线成直线终止。
3.根据权利要求2所述的刀头装置，其中，所述刀头部分包括在所述刀头侧壁与所述边缘部分之间延伸的锥形周壁，其中所述边缘部分相应地从所述刀头侧壁突出，使得所述边缘部分限定圆形边缘部分。
4.根据权利要求3所述的刀头装置，其中，连接器部分从所述刀头侧壁延伸，以使所述刀头装置能够固定到钻孔机，所述连接器部分包括从所述刀头侧壁延伸的圆柱形的连接器头侧壁，其中端壁延伸穿过所述连接器头侧壁的端部，所述端壁在其中限定了中心连接器孔口。
5.根据权利要求4所述的刀头装置，其中，所述刀头侧壁相对于所述连接器头侧壁扩大，其中相应地在所述刀头侧壁与所述连接器头侧壁之间限定了台阶。
6.根据权利要求4所述的刀头装置，其中，所述至少一个材料处理孔口连接到导井材料处理装置，所述至少一个材料处理孔口在所述刀头部分的所述接触面与由所述刀头侧壁包围的所述腔室之间延伸。
7.根据权利要求6所述的刀头装置，其中，所述导井材料处理装置包括刀头吸入管，所述刀头吸入管从所述材料处理孔口、邻近所述圆锥形主体的内表面、然后沿着所述刀头部分的所述中心轴线向上延伸，其中所述刀头吸入管的端部从所述连接器部分的所述中心连接器孔口突出。
8.根据权利要求7所述的刀头装置，其中，所述刀头吸入管的所述端部装配有双壁旋转装置，所述双壁旋转装置限定了与所述刀头吸入管连通的第一管以及通向刀头吹送管的第二管，所述刀头吹送管延伸至设置在所述井钻孔机上的真空单元。
9.根据权利要求8所述的刀头装置，其中，所述导井材料处理装置还包括粗磨机，所述粗磨机能够通过所述井钻孔机被放低并且被固定到所述双壁旋转装置。
10.根据权利要求9所述的刀头装置，其中，所述粗磨机包括粗磨机吸入管，所述粗磨机吸入管被固定到所述双壁旋转装置的所述第一管的另一端，以便与所述刀头吸入管材料连通，其中所述旋转装置允许材料在所述刀头装置旋转时经由所述刀头吸入管远离正被钻孔的所述导孔被吸走，并且经由所述粗磨机吸入管被吸入到所述相对固定的粗磨机中。
11.根据权利要求10所述的刀头装置，其中，所述粗磨机包括粗磨机吹送管，所述粗磨机吹送管被固定到所述双壁旋转装置的所述第二管的另一端，以便与所述刀头吹送管流体连通，其中所述粗磨机吹送管将空气从所述粗磨机的上部区域经由所述粗磨机吹送管引导到所述刀头吹送管中，经由所述双壁旋转装置的所述第二管并排出到所述真空单元。
12.根据权利要求11所述的刀头装置，其中，所述粗磨机的上部区域包括过滤装置，以过滤由收集在所述粗磨机内的所述材料产生的灰尘，使得相对清洁的空气被输送通过所述粗磨机吹送管，然后通过所述刀头吹送管并排出到所述真空单元。
13.根据权利要求6至12中的任一项所述的刀头装置，其中，所述刀具元件装配在所述边缘部分和所述凹壁部分以及所述锥形周壁上或附近。
14.根据权利要求13所述的刀头装置，其中，从所述刀头部分到切割面的距离被间隔成确保正被切割的所述材料具有预定尺寸，其中所述间距与所述刀具元件的间距和布置一起被用于预先确定材料切屑的尺寸，以便用作尺寸指南或布置，以使所述材料切屑的尺寸能够得到控制，从而最终确保所述材料处理装置的吸入管不会被过大的材料切屑堵塞。
15.根据权利要求14所述的刀头装置，其中，在所述材料处理孔口的前面设置有刀具元件，以确保移动通过所述材料处理孔口的所述材料具有适当的尺寸，以防止堵塞。
16.根据权利要求1至12中的任一项所述的刀头装置，其中，所述凹壁部分的所述圆锥形主体远离所述边缘部分以35°的角度延伸到所述腔室中。
17.一种用于刀头装置的导井材料处理装置，所述刀头装置包括可旋转的刀头部分，所述可旋转的刀头部分包括工作接触面，所述工作接触面装配有多个刀具元件，以使所述刀头部分能够在使用中钻出导孔，所述导井材料处理装置包括从所述工作接触面延伸的刀头吸入管，其中所述刀头吸入管的端部装配有双壁旋转装置，所述双壁旋转装置限定了与所述刀头吸入管连通的第一管以及通向刀头吹送管的第二管，所述刀头吹送管延伸至设置在所述井钻孔机上的真空单元。
18.根据权利要求17所述的导井材料处理装置，其中，导井材料处理装置还包括粗磨机，所述粗磨机能够被放低并且被固定到所述双壁旋转装置。
19.根据权利要求18所述的导井材料处理装置，其中，所述粗磨机包括粗磨机吸入管，所述粗磨机吸入管被固定到所述双壁旋转装置的所述第一管的另一端，以便与所述刀头吸入管材料连通，其中所述旋转装置允许材料在所述刀头部分旋转时经由所述刀头吸入管远离正被钻孔的所述导孔被吸走，并且经由所述粗磨机吸入管被吸入到所述相对固定的粗磨机中，所述材料积聚在所述相对固定的粗磨机中。
20.根据权利要求19所述的导井材料处理装置，其中，所述粗磨机还包括粗磨机吹送管，所述粗磨机吹送管被固定到所述双壁旋转装置的所述第二管的另一端，以便与所述刀头吹送管流体连通，其中所述粗磨机吹送管将空气从所述粗磨机的上部区域经由所述粗磨机吹送管引导到所述刀头吹送管中，经由所述双壁旋转装置的所述第二管并排出到所述真空单元。
21.根据权利要求20所述的导井材料处理装置，其中，所述粗磨机的所述上部区域包括过滤装置，以过滤由收集在所述粗磨机内的所述材料产生的灰尘，使得相对清洁的空气被输送通过所述粗磨机吹送管，然后通过所述刀头吹送管并排出到所述真空单元。
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