专利名称：一种矿用牙轮钻头流道结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种矿用牙轮钻头的压缩空气流道结构。属于矿用钻具技术领域。
背景技术：
矿用牙轮钻头的工作条件极其恶劣，其开启的轴承系统，在承受超高接触应力的同时，无任何润滑介质、有矿岩侵入和轴承温度升高的恶劣条件下运行，钻头的失效80％是轴承的早期失效引起的，轴承寿命是钻头寿命的关键。
矿用牙轮钻头是使用压缩空气排除孔底矿渣及冷却钻头轴承部分。高压空气沿空心钻杆进入牙轮钻头后，一部分从喷嘴孔喷出吹洗孔底，并把矿渣排除到孔口或地面；另一部分从通风孔进入轴承系统，冷却轴承和吹洗进入轴承的岩粉。因此，喷出的压风速度和流量的流动参数将直接影响着排渣风量(风压和风速)和冷却效果，从而影响了钻头的穿孔速度和使用寿命。
增大喷出速度和风量可以有效地吹洗孔底岩渣，改善牙轮齿的破碎岩石的条件，还能减少钻头的牙轮、牙爪被磨损，增加冷却轴承效果和延长钻头寿命。此外，它还可减少孔底残渣，增加有效孔深，减少超钻深度。文献报道[陈玉凡.矿山机械(钻孔机械部分).冶金工业出版社，1981.9，P276-277]，在f＝16～18的硬岩中穿孔时，排渣风量由18米3/分增加到27米3/分时，钻头寿命提高了21.6％，穿孔速度提高了15.4％。
冷却轴承的风量大小直接影响轴承的寿命，它降低轴承过渡发热，以免降低其表面硬度而导致加快磨损速度，还能有效吹洗进入轴承的岩粉，防止轴承磨粒磨损。实践证明，冷却轴承的风道直径大小、部位及风量的大小都严重地影响轴承系统的使用寿命。因此，要尽量降低钻头内因流道引起的压风能量损失。
现有的矿用牙轮钻头在流道底部都属凹角形式，大部分高速气体质点冲到底部时使向前的速度降到零，损耗大量能量；质点向新的方向加速运动，并在拐角处形成大范围的旋流又消耗能量；喷嘴孔的面积约只占底部面积的7％，压风要流经喷嘴孔，遇断面突然缩小，阻力系数就很大。可见，流向喷嘴孔和冷却轴承风孔的气流扰动很大，造成压风的能量(动压头)损失很大。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种设计合理的矿用牙轮钻头的压缩空气流道结构，它能有效降低压缩空气在牙轮钻头流道内的动压头损失，提高喷气速度和冷却轴承的效果。
本实用新型为解决上述提出的问题所采用的技术方案为包括有钻头体4，钻头体下端的轴承部位10装有牙轮8，钻头体上安设有喷嘴5，在钻头体上部开设有内腔7，内腔的底部与喷嘴孔和轴承冷却风孔9相导通，其不同之处在于在钻头体内腔的上方设置压风分流腔，压风分流腔底部通过导流孔管分别与喷嘴孔和轴承冷却风孔相连通。
按上述方案，所述的压风分流腔呈倒圆台形；所述的压风分流腔由压风分流套2构成，所述的导流孔管为导流管3，压风分流套通过导流管与喷嘴孔和轴承冷却风孔9分别相连通；或者所述的压风分流腔和导流孔管由填充材料在钻头体内腔7填空浇注而形成，构成与钻头体相联成一体的浇注压风分流腔2a和导流孔3a，与喷嘴孔和轴承冷却风孔9相连通。
本实用新型的有益效果在于1、压风进入钻头后，经压风分流腔、导流孔管分别直通喷嘴孔和轴承冷却风孔，消除了尺寸急剧变化的区域和阻力系数，能有效降低压风进入流道后的动压头损失。在同等供气压力、供气量、喷嘴孔径和冷却孔径条件下，不仅能显著提高通过牙轮钻头喷嘴孔和轴承冷却风孔的风量和速度，从而更有效的吹拂扬起孔底矿渣，有利于清洗孔底和排渣，而且可使冷却轴承获得更大的喷气速度，从而获得更有效的冷却效果，提高矿用牙轮钻头轴承系统的使用寿命。2、该流道结构新颖，可制成组件，也可以在钻头体内腔浇注而成，便于流道腔体的优化和加工。
图1为本实用新型一个实施例的正剖面图，也即图2中的A-A剖面图，图中箭头表示压风流向。
图2为图1的俯视图。
图3为本实用新型第二个实施例的正剖面图，也即图4中的B-B剖面图。
图4为图3的俯视图。
图5为本实用新型第三个实施例的正剖面图，也即图6中的C-C剖面图。
图6为图5的俯视图。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本实用新型的实施例。
第一个实施例如图1、2所示，为一个三牙轮矿用钻头，包括有钻头体4，钻头体由三块牙掌焊接而成，钻头体下端的轴承部位10装有牙轮8，钻头体上对应牙轮安设有喷嘴5，并由弹性档圈6固定，牙轮和喷嘴均为3个；在钻头体上部开设有内腔7，在内腔的上方设置碗状压风分流套2，构成压风分流腔，压风分流套底部开设有6个通孔，连接6根导流管3，6根导流管下端分别与3个喷嘴孔和3个轴承冷却风孔9相连通。上述结构中，导流管3上端与压风分流套2相焊接，下端与喷嘴孔和轴承冷却风孔相插接，然后，压风分流套2上端用弹簧挡圈1和定位销进行固定。由此构成矿用牙轮钻头的压缩空气流道。
第二个实施例如图3、4所示，它与上一个实施例的主要不同之处在于，所述的压风分流套2底部呈多孔锥斗状，分设有6个锥斗与6根导流管3相接，6根导流管的下端插入喷嘴孔和轴承冷却风孔9后相焊接，其它结构与上一个实施例相同。
第三个实施例如图5、6所示，为浇注式压缩空气流道结构，它与上一个实施例的不同在于所述的压风分流腔和导流孔管由金属(或非金属)材料在通气内腔浇注而形成，构成与钻头体相联成一体的浇注压风分流腔2a和导流孔3a，导流孔上端与压风分流腔成流线型连通，导流孔由大渐小向下延伸，与喷嘴孔和轴承冷却风孔相连通。
权利要求1.一种矿用牙轮钻头流道结构，包括有钻头体(4)，钻头体下端的轴承部位(10)装有牙轮(8)，钻头体上安设有喷嘴(5)，在钻头体上部开设有内腔(7)，内腔的底部与喷嘴孔和轴承冷却风孔(9)相导通，其特征在于在钻头体内腔的上方设置压风分流腔，压风分流腔底部通过导流孔管分别与喷嘴孔和轴承冷却风孔相连通。
2.按权利要求1所述的矿用牙轮钻头流道结构，其特征在于所述的压风分流腔呈倒圆台形。
3.按权利要求1或2所述的矿用牙轮钻头流道结构，其特征在于所述的压风分流腔由压风分流套(2)构成，所述的导流孔管为导流管(3)，压风分流套通过导流管与喷嘴孔和轴承冷却风孔(9)分别相连通。
4.按权利要求1或2所述的矿用牙轮钻头流道结构，其特征在于所述的压风分流腔和导流孔管由填充材料在钻头体内腔(7)填空浇注而形成，构成与钻头体相联成一体的浇注压风分流腔(2a)和导流孔(3a)，与喷嘴孔和轴承冷却风孔(9)相连通。
5.按权利要求1或2所述的矿用牙轮钻头流道结构，其特征在于为一个三牙轮矿用钻头，包括有钻头体(4)，钻头体下端的轴承部位装有牙轮(8)，钻头体上对应牙轮安设有喷嘴(5)，牙轮和喷嘴均为3个。
6.按权利要求5所述的矿用牙轮钻头流道结构，其特征在于在钻头体内腔的上方设置碗状压风分流套(2)，构成压风分流腔，压风分流套底部开设有6个通孔，连接6根导流管(3)，6根导流管下端分别与3个喷嘴孔和3个轴承冷却风孔(9)相连通，导流管上端与压风分流套(2)相焊接，下端与喷嘴孔和轴承冷却风孔相插接。
7.按权利要求3所述的矿用牙轮钻头流道结构，其特征在于所述的压风分流套(2)底部呈多孔锥斗状，分设有6个锥斗与6根导流管(3)相接，6根导流管的下端插入喷嘴孔和轴承冷却风孔(9)后相焊接。
8.按权利要求4所述的矿用牙轮钻头流道结构，其特征在于所述的导流孔上端与压风分流腔成流线型连通，导流孔由大渐小向下延伸，与喷嘴孔和轴承冷却风孔相连通。
专利摘要本实用新型涉及一种矿用牙轮钻头的压缩空气流道结构。包括有钻头体，钻头体下端的轴承部位装有牙轮，钻头体上安设有喷嘴，在钻头体上部开设有内腔，内腔的底部与喷嘴孔和轴承冷却风孔相导通，其特征在于在钻头体内腔的上方设置压风分流腔，压风分流腔底部通过导流孔管分别与喷嘴孔和轴承冷却风孔相连通。本实用新型的有益效果在于不仅能显著提高通过牙轮钻头喷嘴孔和冷却轴承孔的风量和速度，从而更有效地吹拂扬起孔底矿渣，有利于清洗孔底和排渣，而且可使冷却轴承获得更大的喷气速度，从而获得更有效的冷却效果，提高矿用牙轮钻头轴承系统的使用寿命。该流道结构新颖，可制成组件，也可以在钻头体内腔浇注而成，便于流道腔体的优化和加工。
文档编号E21B10/08GK2809186SQ20052009688
公开日2006年8月23日 申请日期2005年6月24日 优先权日2005年6月24日
发明者从善海, 吴世友, 邱玲慧 申请人:江汉石油钻头股份有限公司