[发明专利]带有冷却剂输送装置的钻孔系统和方法

说明书

本发明提供了一种用于钻削金属或其他材料的钻具组件，包括具有安装槽的夹持器，位于该安装槽中的切削刀片,以及贯穿工具冷却液供应系统。钻具系统允许向切削刀片的前掠面施加冷却液，以有助于实现更高的穿透率，同时保持切削刀片切削刃的完整性。该钻具系统包括具有旋转轴线和安装槽的夹持器。在槽中安装有切削刀片，其侧面位于安装槽侧面附近，切削刃从旋转轴线延伸。刀片包括位于安装槽上方的切削刃相邻的前掠面。至少一个冷却液通道设置有至少一个冷却液出口，该冷却液出口指向位于前掠面下方位置处的刀片侧面。冷却液出口配置为将冷却液以帘幕状分散到每个切削刃的整个前掠面上。

交叉引用

本申请要求于2020年4月16日提交的美国专利申请号16/850684的优先权和权益，并通过引用将其全部内容并入本文。

技术领域

本发明涉及一种用于钻削金属或其他材料的钻具组件，包括夹持器，该夹持器具有安装槽和贯穿工具冷却液供应系统。其中切削刀片放置在安装槽中。更具体地说，本发明涉及一种钻具系统，该钻具系统允许冷却液应用于切削刀片的前掠面，以有助于实现更高的穿透率，同时保持切削刀片的切削刃的完整性。

背景技术

在金属切削行业，人们非常希望利用冷却液来实现更好的刀具性能。使用冷却液可提供润滑性、刀具散热，并有助于排屑。这会导致刀具运行速度更快，刀具寿命更长。尽管冷却液在各个行业的钻孔产品中的使用是典型的，但钻具行业仍然需要一种冷却液输送方法，该方法擅长瞄准切屑与切削几何体的前掠面之间的交接处，尤其是具有两个有效切削刃的钻具。在不牺牲工具寿命的情况下，此类工具中的冷却液输送无法允许在钻井作业中实现更高的钻速。实现这一点甚至更为关键，因为目前正在钻取的许多材料的性能会对此类钻具的前掠面产生不希望的热量、摩擦和粘附力，从而对钻头性能产生负面影响。在高产环境中，希望钻孔速度越来越快的愿望加剧了这些不良影响。因此，很明显地，需要以一种能够在钻孔作业期间减少热量、摩擦力和前掠面上粘附力的方式输送冷却液，以便在高于类似钻孔设计速度的情况下提高性能。

发明内容

因此，本发明涉及一种钻具，该钻具可最大限度地减少此类钻具的不需要的热量、摩擦和前掠面上的粘附力。该钻具系统包括具有旋转轴线的夹持器和第一和第二夹臂。夹臂的侧面形成安装槽。在槽中安装有切削刀片，其侧部位于安装槽侧面附近，切削刃从旋转轴线延伸。刀片包括切割刃附近的前掠面，在刀片安装在安装槽内时，前掠面位于第一和第二夹臂的上方。至少一个冷却液通道穿过第一和第二夹臂布置，其中至少一个冷却剂出口指向位于前掠面下方位置的刀片侧部。冷却液出口配置为将冷却液呈帘幕状分散到每个切削刃的整个前掠面上。

根据示例，钻具组件包括具有第一和第二端的夹持器以及旋转轴线。所述夹持器的第二端被配置成固定地连接在钻机中，所述第一端包括夹持器槽，所述夹持器槽的至少一部分上方具有底部支承面。提供至少一个具有第一和第二侧面的切削刀片，第一侧部位于夹持器槽中，与夹持器的底部支承面配合，从而使刀片与夹持器具有共同的旋转轴线。刀片的第二侧部包括从旋转轴线延伸的第一和第二双有效切削刃，以及与切削刃相邻的第一和第二前掠面。该夹持器还包括至少第一和第二冷却液孔，该冷却液孔延伸穿过夹持器，并将一定量的冷却液引导至第一和第二前掠面上的预定位置处，并将冷却液量铺开在第一和第二前掠面，基本覆盖每个切削刃相邻的前掠面的整个部分。

在一示例中，钻具组件包括至少第一和第二个冷却液孔，这些冷却液孔延伸穿过夹持器，并且在夹持器槽中的至少部分具有出口开口，并且以一定角度将一定量的冷却液引导至夹持器槽附近的预定位置处的第一和第二前掠面上，并且与前掠面成一定角度。在一示例中，钻具组件包括至少第一和第二冷却液孔，这些冷却液孔延伸穿过夹持器，并在夹持器槽中具有出口开口，并且进入与前掠面相邻的至少一个储液罐中，并将一定量的冷却液从至少一个储液罐引导到第一和第二前掠面的预定位置。