[實(shí)用新型]具有冷卻結(jié)構(gòu)的礦用牙輪鉆頭

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520401438.0
• 申請(qǐng)日: 2015-06-11
• 公開（公告）號(hào): CN204703766U
• 公開（公告）日: 2015-10-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃曉弟;黃建陽;魯新義;鐘毅;劉洋;明偉方;陳剛;李恒山;李華;吳林川;盧獻(xiàn)忠;王志高;徐燕;胡麗;李博文;劉繼雄;趙國(guó)知;徐俊;姜濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢鋼鐵（集團(tuán)）公司
• 主分類號(hào): E21B10/18
• 分類號(hào): E21B10/18
• 代理公司: 武漢開元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104
• 代理人: 胡鎮(zhèn)西

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及礦山機(jī)械設(shè)備領(lǐng)域，具體地指一種具有冷卻結(jié)構(gòu)的礦用牙輪鉆頭。

背景技術(shù)

三牙輪鉆頭是石油、礦山廣泛使用的鉆井工具，其中礦用三牙輪鉆頭是露天礦山穿孔的主要工具，其工作原理是鉆頭整體公轉(zhuǎn)的同時(shí)，牙輪圍繞與之配合的牙爪軸頭自轉(zhuǎn)，從而破碎巖石；礦用三牙輪鉆頭的使用壽命是設(shè)備最重要的性能指標(biāo)之一，而鉆頭的綜合使用壽命主要由鉆頭的軸承系統(tǒng)壽命和鉆頭的切削齒壽命共同決定。

在工作中軸承系統(tǒng)常常先于切削齒損壞，提高軸承系統(tǒng)壽命是提高牙輪鉆頭總體壽命的重要途徑。牙輪鉆頭軸承系統(tǒng)在工作時(shí)承受了很大的鉆壓，鉆頭的周圍充滿了巖石碎屑、粉塵、或泥漿，極易進(jìn)入軸承加速材料磨損。提高軸承壽命涉及軸承結(jié)構(gòu)、材料、熱處理、潤(rùn)滑和密封。與石油深鉆井不同，礦山爆破淺鉆井不使用鉆井液，而是用壓縮空氣排出巖石碎屑。牙輪鉆頭工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱，壓縮空氣風(fēng)冷遠(yuǎn)不如鉆井液水冷有效，因此，礦山鉆井牙輪鉆頭工作時(shí)的溫度可能會(huì)很高，一旦超過潤(rùn)滑脂和橡膠密封所允許的最高工作溫度，將損壞潤(rùn)滑和密封，減少牙輪鉆頭的使用壽命。再者，由于不同材料、零件熱漲冷縮系數(shù)不一樣，當(dāng)鉆頭溫度過高，不僅會(huì)影響軸承各部件公差配合容易損害軸承，還容易出現(xiàn)牙輪材料與合金齒材料熱漲冷縮不同步，進(jìn)而造成合金齒脫落。因此，改善礦用牙輪鉆頭的冷卻也是提高其使用壽命的重要途徑。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的就是要克服現(xiàn)有礦用牙輪鉆頭存在的缺陷，提供一種能夠及時(shí)測(cè)量鉆頭溫度、改善牙輪鉆頭冷卻效果、從而有效提高礦用鉆頭的整體使用壽命、保障生產(chǎn)順利進(jìn)行的具有冷卻結(jié)構(gòu)的礦用牙輪鉆頭。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的具有冷卻結(jié)構(gòu)的礦用牙輪鉆頭，包括牙輪、牙爪和絲扣接頭，所述牙輪通過內(nèi)腔設(shè)置的軸承系統(tǒng)活動(dòng)安裝在牙爪的軸頭上，所述牙爪尾端通過絲扣接頭與中空鉆桿連接，其特殊之處在于：所述牙輪不承重的表面上設(shè)置有若干散熱溝槽和散熱孔；所述牙爪內(nèi)埋設(shè)有測(cè)溫探頭，所述測(cè)溫探頭通過信號(hào)電纜與固定在中空鉆桿頂端的無線溫度傳感器相連，所述無線溫度傳感器通過地面上與其配套的無線溫度采集器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；所述中空鉆桿的壓縮空氣入口處連接有冷卻水源，所述冷卻水源與鉆頭風(fēng)道相連，從而將冷卻水經(jīng)鉆頭風(fēng)道送至牙爪和牙輪處。

進(jìn)一步地，所述散熱溝槽和散熱孔的展開面積為牙輪外表面積的30～40％。這樣，礦用牙輪鉆頭的風(fēng)冷效率會(huì)因?yàn)樯崦娣e增加而顯著改善。

進(jìn)一步地，所述冷卻水源為帶有電磁閥可控制流量的水箱。這樣，可以根據(jù)實(shí)時(shí)測(cè)得的鉆頭溫度，控制冷卻水流量。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于：所設(shè)計(jì)的具有冷卻結(jié)構(gòu)的礦用牙輪鉆頭，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，方便改造，且具有可實(shí)時(shí)測(cè)量鉆頭溫度、及時(shí)冷卻等特點(diǎn)，確保軸承系統(tǒng)以及鉆頭合金切削齒始終處于允許的溫度范圍內(nèi)，避免鉆頭工作溫度過高，影響設(shè)備整體使用壽命；通過采用上述結(jié)構(gòu)，減少了因鉆頭溫度過高導(dǎo)致的軸承潤(rùn)滑失效以及合金齒脫落的現(xiàn)象，有效提高礦用鉆頭的整體使用壽命、保障生產(chǎn)順利進(jìn)行。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型具有冷卻結(jié)構(gòu)的礦用牙輪鉆頭的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：牙輪1；散熱孔2；散熱溝槽3；測(cè)溫探頭4；牙爪5；信號(hào)電纜6；中空鉆桿7；絲扣接頭8；鉆頭風(fēng)道9；無線溫度傳感器10；無線溫度采集器11；壓縮空氣入口12。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

圖1～2中所示的具有冷卻結(jié)構(gòu)的礦用牙輪鉆頭，包括牙輪1、牙爪5和絲扣接頭14，牙輪1通過內(nèi)腔設(shè)置的軸承系統(tǒng)活動(dòng)安裝在牙爪5的軸頭上，牙爪5尾端通過絲扣接頭14與中空鉆桿7連接，牙輪1不承重的表面上設(shè)置有若干散熱溝槽3和散熱孔2；這些散熱孔和散熱溝槽的尺寸、形狀、數(shù)量以不破壞牙輪所需的強(qiáng)度為準(zhǔn)，盡可能增加牙輪的表面積，增加的表面積至少超過原牙輪外表面積30％。

牙爪5內(nèi)埋設(shè)有測(cè)溫探頭4，測(cè)溫探頭4通過信號(hào)電纜6與固定在中空鉆桿7頂端的無線溫度傳感器10相連，無線溫度傳感器10通過地面上與其配套的無線溫度采集器11進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；中空鉆桿7的壓縮空氣入口12處設(shè)置有帶電磁閥可控制流量的水箱，冷卻水經(jīng)鉆頭風(fēng)道9送至牙爪5和牙輪1處，另外也可將少量的水連續(xù)注入中空鉆桿壓縮空氣入口12，通過持續(xù)水冷降低牙輪鉆頭的工作溫度。無線溫度傳感器10也可替換為轉(zhuǎn)動(dòng)耦合子，其可連接到溫度儀上記錄牙輪鉆頭的工作溫度。