Umfassende Kenntnisse über Kugelzahn-Gesteinsbohrer

Kugelzahnbohrer sind weit verbreitete Werkzeuge beim Bohren, im Bergbau und bei anderen technischen Arbeiten.

1. Strukturmerkmale

Kugelzahn-Design Das Hauptmerkmal eines Kugelzahnbohrers besteht darin, dass sein Kopf mit Kugeln eingelegt ist. Diese Kugeln bestehen im Allgemeinen aus Hartmetall, beispielsweise Wolframkarbid. Die Form des Kugelzahns ähnelt einem Teil einer Kugel, wodurch der Kugelzahn bei Kontakt mit harten Materialien wie Steinen einen größeren Druck bei kleinerer Kontaktfläche ausüben kann. Wenn beispielsweise im Tagebau der Kugelzahnbohrer auf das Gestein auftrifft, wirken die Kugelzähne wie kleine "-Brecher", die die lokale Spannung des Gesteins konzentrieren und es so einfacher machen, das Gestein zu knacken und zu brechen. Bohrerkörper Der Bohrerkörper besteht in der Regel aus hochwertigem Stahl, der die Rolle der Stützung der Kugelzähne übernimmt. Die Konstruktion des Bohrerkörpers muss eine ausreichende Festigkeit und Zähigkeit gewährleisten, um den Stößen und Drehmomenten beim Bohren standzuhalten. Seine Strukturformen sind vielfältig, einschließlich integraler und kombinierter Typen. Der integrierte Bohrerkörper ist ein Kugelzahn, der direkt in einen kompletten Bohrer eingearbeitet ist; Beim kombinierten Typ handelt es sich um eine Schneidstruktur mit Kugelzähnen und der Basis des Bohrers, die durch eine spezielle Verbindungsmethode kombiniert werden, was zum Ersetzen beschädigter Kugelzähne geeignet ist. Spanrillen Kugelzahnbohrer sind ebenfalls mit Spanrillen ausgestattet. Während des Bohrvorgangs müssen die gebrochenen Gesteinsreste rechtzeitig entladen werden, da sonst die Bohrleistung des Bohrers beeinträchtigt wird. Form, Größe und Anzahl der Spannuten variieren je nach Größe und Verwendungszweck des Bohrers. Beispielsweise sollte beim Kugelzahnbohrer für Ölbohrungen bei der Gestaltung der Spannut berücksichtigt werden, dass das Bohrgut unter der Förderung der Bohrflüssigkeit und ihrer Spirale reibungslos vom Boden des Bohrlochs in den Boden zurückgeführt wird Die Spänerille kann dazu führen, dass die Späne mit der Fließrichtung der Bohrflüssigkeit aufsteigen.

2. Funktionsprinzip

Der schlagzerkleinernde Kugelzahnbohrer zerkleinert hauptsächlich Steine ​​durch Aufprall. Bei manchen Bergbaugeräten, beispielsweise Gesteinsbohrern, wird die Schlagkraft durch die Hin- und Herbewegung des Kolbens erzeugt und auf den Kugelzahnbohrer übertragen. Wenn der Kugelzahn das Gestein berührt, kann die Aufprallkraft aufgrund der hohen Härte des Hartmetallmaterials des Kugelzahns effektiv auf die Innenseite des Gesteins übertragen werden, wodurch das Gestein gebrochen wird. Beispielsweise können bei Tunnelaushubprojekten die Schlagfrequenz und Schlagkraft des Gesteinsbohrwagens mithilfe des Kugelzahnbohrers entsprechend der Härte des Gesteins angepasst werden. Bei Granit mit höherer Härte sind eine höhere Schlagfrequenz und eine größere Schlagkraft erforderlich, damit die Kugelzähne das Gestein effektiv brechen können. Scherzerkleinerung Neben der Schlagzerkleinerung erzeugt der Kugelzahnbohrer beim Rotationsvorgang auch Scherkräfte. Wenn sich der Bohrer dreht, ermöglicht die Relativbewegung zwischen den Kugelzähnen und dem Gestein, dass die Kugelzähne das Gestein abscheren und zerkleinern. Diese Scherwirkung ist effektiver beim Zerkleinern einiger Gesteine ​​mit Schichtstrukturen oder geringer Sprödigkeit. Beim Abbau von Schiefer kann beispielsweise die rotierende Scherwirkung des Kugelzahnbohrers den Schiefer entlang der Bettungsebene zerkleinern und so die Abbaueffizienz verbessern.

3. Anwendungsbereich

Bergbau Im Metall- und Nichtmetallbergbau werden Kugelzahnbohrer häufig zum Bohren von Sprenglöchern verwendet. Beispielsweise ist es in Eisenerzbergwerken erforderlich, mit einem Kugelzahnbohrer ein Sprengloch mit einer bestimmten Tiefe und einem bestimmten Durchmesser in den Erzkörper zu bohren und anschließend Sprengstoff zum Sprengen zu laden, um das Erz vom Erzkörper zu lösen . Für Erze unterschiedlicher Härte werden Kugelzahnbohrer unterschiedlicher Spezifikationen und Materialien ausgewählt. Für Erze mit höherer Härte werden Kugelzahnbohrer mit höherer Kugelzahnhärte und größerer Bohrkörperfestigkeit verwendet. Beim Bau von Gebäudefundamenten, beispielsweise beim Bohren von Pfahlgründungen, können Kugelzahnbohrer zum Bohren verschiedener Schichten, darunter Erd-, Sand- und Gesteinsschichten, eingesetzt werden. Beim Auftreffen auf Gesteinsschichten können Kugelzahnbohrer das Gestein effektiv aufbrechen, um ein reibungsloses Bohren von Pfahllöchern zu gewährleisten. Beispielsweise können Kugelzahnbohrer beim Pfahlgründungsbau von Hochhäusern Pfahllöcher bohren, die den Designanforderungen in hartes Grundgestein entsprechen und so eine solide Unterstützung für das Fundament des Gebäudes bieten. Öl- und Gasbohrungen Bei der Exploration und Ausbeutung von Öl und Gas sind Kugelzahnbohrer ein wichtiges Bohrwerkzeug. Beim Bohren in unterirdische Gesteinsschichten können sich Kugelzahnbohrer an Schichten unterschiedlicher Härte und komplexer Strukturen anpassen. Es kann häufig vorkommendes Lagerstättengestein wie Sandstein und Kalkstein aufbrechen und so Ölarbeiter bei der Gewinnung von Öl- und Gasproben sowie bei anschließenden Bergbauarbeiten unterstützen.

4. Vorteile und Einschränkungen

Vorteile Gute Verschleißfestigkeit: Da die Kugelzähne aus Hartmetall bestehen, ist ihre Verschleißfestigkeit viel besser als bei herkömmlichen Stahlzahnbohrern. Bei langfristigen Bohrarbeiten können die Kugelzähne eine gute Form und Schneidleistung beibehalten, wodurch die Anzahl häufiger Bohrerwechsel reduziert und die Betriebskosten gesenkt werden. Starke Anpassungsfähigkeit: Kugelzahnbohrer können sich an eine Vielzahl unterschiedlicher Härten und Gesteinsarten anpassen. Ganz gleich, ob es sich um harten Granit oder relativ weichen Sandstein handelt, Kugelzahnbohrer können Bohrvorgänge effektiv durchführen, indem sie die Bohrparameter (wie Schlagenergie, Rotationsgeschwindigkeit usw.) anpassen. Einschränkungen Hohe Kosten: Da die Kugelzähne aus Hartmetall bestehen und der Herstellungsprozess des Bohrers relativ komplex ist, sind die Kosten für Kugelzahnbohrer höher als für gewöhnliche Bohrer. Dies schränkt die Anwendung in einigen kleinen Projekten mit strenger Kostenkontrolle bis zu einem gewissen Grad ein. Hohe Betriebsanforderungen: Beim Einsatz von Kugelzahnbohrern ist es notwendig, die Bohrparameter angemessen an unterschiedliche Gesteinseigenschaften und Bohranforderungen anzupassen. Wenn die Parameter nicht richtig eingestellt sind, kann es zu Problemen wie übermäßigem Verschleiß der Kugelzähne, Beschädigung des Bohrers oder geringer Bohrleistung kommen.