技术领域 本发明涉及一种潜孔式锤钻(down hole hammer drill)。 本发明具体应用于反循环潜孔式暴露面取样锤钻，并且将以该应用 为参照，供说明之用。然而，可以设想的是，本发明也可应用在其它形 式的钻孔装置中，例如反循环三牙轮钻。 背景技术 在取样锤的操作中，应理解的是，如果使用锤排气来冲洗被导向钻 头端面的切屑，则可提高取样完整性。通过这种方法，切屑在其产生点 处被带走。在澳大利亚专利号638571和656724中，公开了暴露面取样 反循环潜孔锤，其包括延伸超过卡盘或驱动器接头(sub)的下端的护罩 或套筒，以包围钻头头部，该钻头被释放以适应套筒或护罩。 护罩或套筒与沿着钻头头部的侧面向下的空气通道配合以朝向钻头 的切削面引导空气。从锤自由活塞电机排出的空气沿着花键向下传递， 该花键接合钻头以在卡盘或驱动器接头中转动和往复运动。空气通过在 钻头头部侧面中的空气通道凹槽退出护罩或套筒的下端，从而基本上传 递到钻头切削面并穿过该切削面。 切屑夹带在气流中并通过钻头切削面中的、与取样回收管道连通的 取样口导向表面，该取样回收管道包括贯穿锤至双壁钻柱的内管限定的 轴向通道。 护罩或套筒选择成与钻头头部的硬质合金保径齿圈(gauge row)的 直径大致相同，而大于锤壳体的直径，从而在钻孔和锤之间提供局部密 封以将空气限制在钻头的切削面并因此而大大减少排气窜漏和来自上方 的取样污染。 上述现有技术的锤依靠钻头头部本身来提供用于朝向钻头切削面传 送空气的管道或通道的一个壁。钻头必须在与套筒具有间隙的状态下运 行，从而钻头头部不可避免地相对套筒振动。结果，由于护罩或套筒必 须在恰好未到达切削面时停止以允许留下足够的钻头头部金属来支撑保 径齿圈，因此排出通道的空气并未完全独自通过钻头头部中的凹槽而向 下导向切削面。排出的空气还形成了从该通道向外膨胀的路径，以使其 被钻孔限制并穿过钻头的切削面转向。在测试中已经确认，偏离气流垂 直方向的散度在30到40度夹角之间。 在另一现有技术的锤中，钻杆上延伸的下支撑表面与驱动器接头下 端中的孔配合。该孔由四个透镜状截面切口代替，从而提供用于排气的 出口，该切口指向沿着钻头头部侧面向下的各个凹槽。钻头头部被缩短 以使出口点更接近钻头端面。该具体示例可称为套筒接头/短钻头头部 型。而且，支撑表面相对孔和切口振动，并且恰好未到达切削面，以允 许留下足够的钻头头部金属来支撑保径齿圈。因此，退出通道的空气并 未完全独自通过钻头中的凹槽而被向下导向切削面。排出的空气还形成 了从该通道向外膨胀的路径，以使其被钻孔限制并穿过钻头的切削面转 向。 在柔软地面中，从现有技术的锤排出的空气的湍流和膨胀往往会冲 刷钻孔，从而使得该孔明显大于标准套筒。这反过来会导致密封损失， 从而致使沿着钻孔向上的取样损失。由于沿着取样回收管道向上的空气 速度因密封漏气而损失，因此更增加了管道堵塞的倾向，尤其是在钻头 中的取样回收孔处。 在WO01/21930中提供了一种钻孔装置，其包括：卡盘；钻头，其 支撑在卡盘中并具有在该卡盘下方延伸的钻头头部，该钻头头部具有沿 着钻头外侧向下限定的纵向空气通道并延伸穿过切削面；标准套筒，其 相对于所述卡盘固定；以及空气通道，其限定在标准套筒和卡盘之间， 该卡盘具有末端部分，该末端部分基本平行于钻头的轴线且与空气通道 大致对齐地延伸。该结构也有缺点，即空气偏离遍布钻头头部长度的通 道的下端，从而趋于在切削面平面处冲刷钻孔。 发明内容 在一个方面中，本发明涉及一种潜孔式锤钻，包括： 驱动器接头或卡盘，其安装在空气锤壳体上；以及 反循环钻头，其具有以花键关系安装到所述驱动器接头或卡盘的钻 杆和适合在所述卡盘下方延伸的钻头头部，空气锤电机沿着花键向下排 气，所述钻杆中的环形凹槽接近所述钻头头部且延伸到与钻杆花键的下 端相交，套筒在所述钻杆花键的下端之上紧固在所述钻杆上且在所述凹 槽上方大致封闭以形成用于排放从所述花键排出的空气的歧管，上空气 通道沿着所述钻头的取样回收孔从所述歧管向上引导取样加速空气，所 述钻头头部具有至少一个贯穿该钻头头部并与所述歧管相交的下空气通 道，所述下空气通道具有下端，该下端通过一出口将空气引导到钻头的 切削面，该出口穿过钻头头部与其保径齿圈相邻的一侧并与从所述出口 延伸到所述切削面的通道连通。 所述卡盘可以为任何合适的形式。例如，该卡盘可包括在DTH锤领 域中作为驱动器接头的相关类型，或可包括被称为SAMPLEX卡盘的变体。 所述卡盘可通过任何适当的装置紧固到锤壳体上。 所述花键可具有典型形式，其中铣削该花键，铣刀朝向钻头头部加 工花键，并在尚未到达钻头头部时停止以避免铣刀切掉钻头头部材料。 凹槽可通过铣削或车削形成。通常在钻杆的花键部分与钻头头部之间具 有渐进变化的截面以避免应力集中。例如，钻头在杆主体与钻头头部之 间可形成有两个变化的截面。所述凹槽可有利地沿着截面变化的轮廓以 保持对应力集中的抵抗。 由此，所述套筒可具有大致柱形的内孔，该内孔在花键的下端部分 上接合所述钻杆，该套筒可具有平行于凹槽底面的部分，以提供大致矩 形的歧管，并因此使得该截面最大。该套筒可干涉配合在所述花键上。 该套筒可收缩在该花键上。可以通过机械方式(例如螺纹)来保持所述 套筒，有利地在花键铣削之前形成钻杆上的螺纹。该套筒可适用于与驱 动器接头或卡盘的沉孔部分成间隙地滑动。在这种情况下，可由驱动器 接头来保持辊子销等。 所述套筒可适用于周期性地打开在卡盘侧壁中的端口以允许排气沿 钻柱外侧向上逃逸从而从钻孔清除碎屑。 在取样回收孔与钻头头部接近保径齿圈的一侧之间限定的至少一个 下空气通道优选为用于保径齿圈中硬质合金的一个空气通道，钻头头部 在支撑保径齿圈固定块(button)的部分之间的材料被去除以形成凹槽， 从而允许冲洗空气通过钻头端面，带走取样以回收。该下空气通道优选 通过从钻头头部接近保径齿圈的一侧以相对于钻头轴线成一角度直钻并 延伸到钻头头部上方的取样回收孔而形成，该直钻优选在凹槽的最大截 面上与凹槽相交。通过该方法，在单次操作中，单次钻孔既提供了下空 气通道又提供了上空气通道。 钻头头部可设有通向下空气通道用于特定用途的其它端口。例如， 可从下空气通道到钻头头部最大直径处一侧设置一通道以提供对于钻孔 的空气密封。 上空气通道用于沿着钻柱向上加速回收取样并且还用于减少钻头切 削面的压力。为此，减少了由风动机感测的背压，从而增加了风动机的 操作效率。 因此，在另一方面中，本发明涉及一种潜孔式锤钻，包括： 驱动器接头或卡盘，其安装在空气锤钻壳体上；以及 反循环钻头，其具有以花键关系安装到所述驱动器接头或卡盘的钻 杆和适用于在所述卡盘下方延伸的钻头头部，空气锤电机沿着花键向下 排气，至少一个上空气通道在钻头头部区域中从花键开口并远离所述钻 头头部朝向钻头轴线倾斜，所述空气通道沿着所述钻头的取样回收孔从 所述开口向上引导取样加速空气。 也可以由贯穿钻头头部并与花键相交的至少一个下空气通道来引导 花键承载的排气通过钻头头部。例如，可以设置具有下端的下空气通道， 该下端通过一出口将空气引导到钻头的切削面，该出口贯穿钻头头部接 近其保径齿圈的一侧且与从该出口到切削面的通道连通。该下空气通道 可形成为上空气通道的钻孔的延续部分或可以单独形成。 或者，上空气通道和下空气通道可通过从在固定块位置处的保径齿 圈、经过钻头头部钻入到杆中以与上述取样回收孔相交而共同形成。该 钻孔在其下端可以为沉孔，以形成硬质合金固定块安装槽。通过该方法， 下空气通道通过硬质合金固定块而在其下端被有效封闭。在一些应用中， 排放气流的主要部分就是这样被引导到取样回收孔的。可以通过按期望 在空气通道上开口而达到将一些空气引导向钻头切削面，为钻孔提供动 态空气密封，以及其它如前面所述在本领域中的空气应用。在一些实施 例中，驱动器接头和钻杆可作为有效的滑阀来配合操作，以周期性地允 许一些排气进入到将空气引导到钻头切削面的装置。 在又一方面中，本发明涉及一种潜孔式锤钻，包括： 驱动器接头或卡盘，其安装在空气锤钻壳体上；以及 反循环钻头，其具有以花键关系安装到所述驱动器接头或卡盘的钻 杆和适用于在所述卡盘下方延伸的钻头头部，空气锤电机沿着花键向下 排气，排气通道接近所述钻头头部形成在所述钻杆中，并适用于接收在 钻杆花键下端排放的空气，上空气通道与所述排气通道相交，并沿着所 述钻头的取样回收孔从所述排气通道向上引导取样加速空气，所述钻头 头部具有至少一个贯穿该钻头头部并与所述排气通道相交的下空气通 道，所述下空气通道具有下端，该下端通过一出口将空气引导到钻头的 切削面，该出口贯穿钻头头部接近其保径齿圈的一侧，并与从所述出口 到所述切削面的通道连通。 附图说明 为了能够更容易地理解本发明并将本发明付诸实施，将参照附图进 行描述，附图示出了本发明的优选实施例，在附图中： 图1至图5为钻头组件在其制造生产过程中的渐进剖视图，在该制 造生产过程中形成了根据本发明第一实施例的锤钻组件； 图6A至图6C为根据本发明的可选的钻组件； 图7A和图7B分别为根据本发明可选的钻头的剖视图和侧视图； 图7C和图7D分别为根据本发明可选的钻头的剖视图和侧视图；以 及 图8为根据本发明可选的钻组件的剖视图。 具体实施方式 在图1至图5中(最终形式在图5中示出)，提供了具有花键11和 沉孔部分12的驱动器接头或卡盘10。在卡盘10中安装有具有钻杆14和 钻头头部15的钻头13用于往复运动。钻头头部15具有以一系列保径齿 圈安装部分17为边界的钻头端面16，每个保径齿圈安装部分17都具有 硬质合金固定块插入件20，该硬质合金固定块插入件20形成保径齿圈。 一对取样回收通道21通向端面16并二重连接在穿过钻头的轴向取样回 收孔22上，从而允许回收的取样最终进入到安装锤(未示出)的双壁钻 柱的内孔中。 钻杆14具有在其表面中铣削而成的纵向花键23，该纵向花键23向 成为钻头头部15的部分24的变化处延伸。钻杆花键23与卡盘花键11 配合以使钻头13转动，同时使得锤能够使钻头在卡盘10中往复运动。 相应的花键23、11的比例为允许锤电机排气沿着花键向下传输。 钻杆花键23通过在部分24变化处的凹槽25的车削或铣削而使其端 部被切削。套筒26装配在钻杆花键23上并延伸至钻头头部15。套筒26 在覆盖凹槽25的部分处具有锥形孔27，车削或铣削在使用中配合的凹槽 与孔的锥形部，由此而由凹槽25、锥形孔27和钻头头部15的肩部形成 大致矩形截面的环形空气歧管(air manifold)30。 通道31形成在钻头头部的外侧上，并且从在保径齿圈中的相应固定 块20之间的空间中开始，自钻头的端面16延伸至钻头头部的最大直径 部分32。 相对于钻头轴线成一角度地从每个通道31的内端钻孔以与空气歧 管30相交而形成空气通道33。该空气通道钻孔延伸穿过空气歧管的相对 侧以延续至与取样回收孔22相交，从而排气既可传送到该通道又可传送 到取样回收孔，钻头相对于轴线的角度确保进入取样回收孔的空气被沿 着钻柱向上引导。 套筒26的外表面紧密滑动配合在卡盘10的沉孔部分12中，并与其 形成用于端口34的滑阀，该端口穿过卡盘壁并朝向钻柱倾斜。端口34 在钻头的最大延伸处通向排气，以允许排气在钻柱周围冲洗钻孔。 钻头头部的最大直径部分32设有与空气通道33相交并且在腔室36 处退出钻头头部的横向钻孔35。从空气通道33传送到腔室36的空气与 钻孔一起形成了空气密封，从而防止材料从钻头上方的钻孔传送到切削 面16，以减少来自切削面上方的地层的取样污染。 在图6A至图6C的实施例中，相同的附图标记表示与图1至图5的 实施例相同的特征。设置了具有花键11和沉孔部分12的驱动器接头或 卡盘10。在卡盘10中安装有用于往复运动的具有钻杆14和钻头头部15 的钻头13。钻头头部15具有以一系列保径齿圈安装部分17为边界的钻 头端面16，每个保径齿圈安装部分17都具有硬质合金固定块插入件20， 该硬质合金固定块插入件20形成保径齿圈。一对取样回收通道21通向 端面16并二重连接在穿过钻头的轴向取样回收孔22中，从而允许回收 的取样最终进入到安装锤(未示出)的双壁钻柱的内孔中。 钻杆14具有在其表面中铣削而成的纵向花键23，该纵向花键23朝 向钻头头部15延伸。钻杆花键23与卡盘花键11配合以使钻头13转动， 同时使得锤能够使钻头在卡盘10中往复运动。相应的花键23、11的比 例为允许锤电机排气沿着花键向下传递。 花键23向上形成至钻头肩部39，而不是加工连续的环形脊面(land) 来通过单独的套筒关闭以形成歧管，该肩部39相对于钻头头部自身的直 径逐渐降低以形成密封脊面，其目的将在下文中变得明了。从花键铣削 终止处钻孔直到与流体通道33相交而形成钻孔37，该流体通道33从取 样回收孔22延伸到通道31，并且由此延伸至钻头端面16。 由钻头肩部39形成的密封脊面与钻头14同质，并且通过孔37与流 体通道33的相交处进行流体流转换。通过铣削环形腔室36以形成由多 个与空气通道33相交的横向孔35供应的多个周向凹槽而形成孔密封部 32，这些凹槽可单独地形成，或成螺旋形地切割以形成连续的螺旋凹槽， 由此提供迷宫效应，从而形成复合腔室36。 可在点38处改变流体通道33的直径，以提供改变上端与下端之间 空气/流体流平衡的装置，也可通过插入或为坯料或具有贯穿的孔且用作 阻流器的塞子来改变。这使得可精细调整气流以适合具体的地面条件。 卡盘10适用于在钻头接近于卡盘时在钻头肩部39上方通过。卡盘 10设有排放端口40，该排放端口40在钻头处于其伸长位置时沿钻孔向 上引导空气以减少由于材料下落到钻孔中在钻头端面处的污染。 在图7A至7D的本发明的实施例中，这些实施例与在钻孔工业的一 些领域中的需求有关，例如环境采样，或在其中不允许地面钻孔有任何 残留物和/或需要最小地面干扰的环境敏感区域中钻孔，因此以这样的方 式制造钻头，即不允许加压空气直接逃逸到钻头端面，而是通过流体通 道33将加压空气引导到取样回收孔22，从而在取样回收孔21处产生低/ 负压区，以从表面或从钻头的肩部39引入的计量排气沿钻孔向下按期望 吸引气流。在这种情况下，可以设想不需要孔密封部32。 图7A和图7B表示在通道33中的流体流通过利用作为塞子的硬质合 金刀具20被全部导向取样孔22的方法。该方法使得可从通道31或钻头 端面16灵活地钻取与通道33下端相交的通道，从而更有效地有角度地 引导冲洗流体。 图7C和7D规定空气通道33根本就不从保径齿圈处的钻头端面延 伸，通道33是从钻头的取样管端部钻至与钻孔37相交而形成的。 在图8的实施例中，示出了本发明的实施例，借此，与取样回收孔 22相交的流体通道33有利地有益于传统现有技术的环形套筒系统。 根据上述实施例的装置具有结构简单、同时提供有效的空气管理和 取样回收的优点。一定比例的排气被沿着取样回收孔向上的引导趋于减 少在切削面处的气压和流体容积，从而减少了钻孔冲刷。由于风动机的 效率和空气供应与排放背压之间的压差一起增加，因此端面压力的减少 也减少了背压，从而提高了风动机的效率。 当然，应理解的是，尽管以本发明的说明性示例的方式给出了上述 实施例，但是对本领域技术人员显而易见的所有这些及其它修改和变化 都被认为落入本文所述的本发明的宽广领域和范围内。 权利要求书 (按照条约第19条的修改) 1、一种潜孔式锤钻，包括： 驱动器接头或卡盘，其安装在空气锤壳体上；以及 反循环钻头，其具有以花键关系安装到所述驱动器接头或卡盘的钻 杆和适用于在所述卡盘下方延伸的钻头头部，空气锤电机沿着花键向下 排气，在所述钻杆中的环形凹槽接近所述钻头头部并延伸至与钻杆花键 的下端相交，套筒在所述钻杆花键的下端上方紧固在所述钻杆上并在所 述凹槽上方基本封闭以形成用于排放退出所述花键的空气的歧管，上空 气通道从所述歧管沿着所述钻头的取样回收孔向上引导取样加速空气， 所述钻头头部具有至少一个贯穿该钻头头部并与所述歧管相交的下空气 通道，所述下空气通道具有下端，该下端通过贯穿钻头头部接近其保径 齿圈一侧的出口将空气引导到钻头的切削面并与从所述出口延伸至所述 切削面的通道连通。 2、根据权利要求1所述的潜孔式锤钻，其特征在于，在钻杆中铣削 所述花键，铣刀朝向钻头头部加工花键并且在尚未到达钻头头部时停止 以避免铣刀切除钻头头部材料。 3、根据权利要求1或2所述的潜孔式锤钻，其特征在于，所述凹槽 通过铣削或车削而形成，所述凹槽在钻杆的花键部分与钻头头部之间形 成截面的渐进变化以避免应力集中。 4、根据权利要求1至3中任一项所述的潜孔式锤钻，其特征在于， 所述套筒具有大致平行于凹槽底面的部分，以提供具有大致矩形截面的 所述歧管。 5、根据权利要求1至4中任一项所述的潜孔式锤钻，其特征在于， 所述套筒适用于周期性地打开在所述卡盘侧壁中的端口，以允许排气沿 着钻柱的外侧向上逃逸，从而从钻孔清除细屑。 6、根据权利要求1至5中任一项所述的潜孔式锤钻，其特征在于， 限定在取样回收孔与钻头接近保径齿圈一侧之间的所述至少一个下空气 通道包括一个用于保径齿圈中每个硬质合金的空气通道，在支撑保径齿 圈固定块的部分之间钻头头部的材料被去除，以形成凹槽，从而允许冲 洗空气传递到钻头端面，带走取样用于回收。 7、根据权利要求1至6中任一项所述的潜孔式锤钻，其特征在于， 所述下空气通道是通过从钻头头部接近保径齿圈的一侧以相对于钻头轴 线成角度地直钻并延伸到钻头头部上方的取样回收孔而形成的，从而单 次钻孔既提供下空气通道又提供上空气通道。 8、一种潜孔式锤钻，包括： 驱动器接头或卡盘，其安装在空气锤钻壳体上；以及 反循环钻头，其具有以花键关系安装到所述驱动器接头或卡盘的钻 杆和适用于在所述卡盘下方延伸的钻头头部，空气锤电机沿着花键向下 排气，多个上空气通道均在钻头头部的区域中从花键开口并均远离所述 钻头头部朝向钻头的轴线倾斜，所述空气通道从所述开口沿着所述钻头 的取样回收孔向上引导取样加速空气。 9、根据权利要求8所述的潜孔式锤钻，其特征在于，花键承载的排 放空气还由贯穿钻头头部并与花键相交的至少一个下空气通道引导通过 钻头头部。 10、根据权利要求9所述的潜孔式锤钻，其特征在于，所述至少一 个下空气通道具有下端，该下端通过贯穿钻头头部接近其保径齿圈一侧 的出口将空气引导到钻头的切削面并与从该出口延伸至切削面的通道连 通。 11、根据权利要求10所述的潜孔式锤钻，其特征在于，所述至少一 个下空气通道形成为每个上空气通道钻孔的延续部分。 12、根据权利要求11所述的潜孔式锤钻，其特征在于，所述每个上 空气通道和下空气通道通过从固定块位置处的保径齿圈、经过钻头头部 钻至钻杆而与取样回收孔相交而共同形成。 13、根据权利要求12所述的潜孔式锤钻，其特征在于，所述每个上 空气通道通过从硬质合金固定块位置处的保径齿圈的位置开始、经过钻 头头部并钻至钻杆从而与所述取样回收孔相交而形成，其中所述钻孔在 其下端为沉孔以形成硬质合金固定块安装槽。 14、根据前述权利要求中任一项所述的潜孔式锤钻，其特征在于， 为所述钻孔提供了动态空气密封。 15、一种潜孔式锤钻，包括： 驱动器接头或卡盘，其安装在空气锤钻壳体上；以及 反循环钻头，其具有以花键关系安装到所述驱动器接头或卡盘的钻 杆和适用于在所述卡盘下方延伸的钻头头部，空气锤电机沿着花键向下 排气，排气通道接近所述钻头头部而形成在所述钻杆中，并适合于接收 在钻杆花键下端处排放的空气，上空气通道与所述排气通道相交并从所 述排气通道沿着所述钻头的取样回收孔向上引导取样加速空气，所述钻 头头部具有至少一个贯穿该钻头头部并与所述排气通道相交的下空气通 道，所述下空气通道具有下端，该下端通过贯穿钻头头部接近其保径齿 圈的一侧的出口将空气引导到钻头的切削面并且与从所述出口延伸至所 述切削面的通道连通。