[发明专利]一种矿用仿生钻头

说明书

技术领域

本发明属于采矿技术领域，尤其涉及一种模仿蜣螂表面结构的矿用仿生钻头。

背景技术

煤炭资源是我国最主要的能源，煤矿的安全和高效生产对保障我国能源供给安全和我国工业和经济发展具有重要影响。

煤矿钻头钻进过程中，钻头主要受钻杆的进给力和扭矩的作用，产生前进和圆周运动，从而受煤层的的静压力、摩擦阻力和冲击力；我国煤矿钻探普遍采用的是普通三翼钻头，其端面和圆周面都是平滑的，造成钻探过程中钻头磨损快，能量消耗大，特别是在软煤包钻卡钻事故时钻进机构难以退出的问题，不仅大大经降低生产效率，增加能源成本，更有可能因退钻时间过长造成瓦斯堆积而引起瓦斯爆炸。

但是，对于松软煤层钻孔的包钻卡钻问题，国内外相关企事业单位和科研机构研究进行了大量的研究，一直都没有得到很好的解决。因此，亟需提出一种新的有效方法来应对该问题，为我国的煤炭安全高效开采提供可靠保障。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种模仿蜣螂表面结构，可以有效减粘降阻、易退出的矿用仿生钻头。

本发明所采用的技术方案是：一种矿用仿生钻头，包括三翼钻头，其特征在于：所述的三翼钻头的端面上设置有不止一个球冠体，所述的三翼钻头的圆周面和侧面设置有不止一个球冠型凹槽。

作为优选，所述的球冠体大小一致、分奇偶列均匀设置在所述的三翼钻头的端面上。

作为优选，所述的每列球冠体中，各球冠体底面球心间距为3mm。

作为优选，所述的每列球冠体中，偶列球冠体底面球心与奇列球冠体底面球心的间距为3mm。

作为优选，所述的每列球冠体中，偶列球冠体底面球心与奇列球冠体底面球心的垂直距离为1.5mm。

作为优选，所述的球冠体底面直径2mm，球冠高0.2mm。

作为优选，所述的球冠型凹槽大小一致、分奇偶列均匀设置在所述的三翼钻头的圆周面和侧面上。

作为优选，所述的每列球冠型凹槽中，各球冠型凹槽底面球心间距为3mm。

作为优选，所述的每列球冠型凹槽中，偶列球冠型凹槽底面球心与奇列球冠型凹槽底面球心的间距为3mm。

作为优选，所述的每列球冠型凹槽中，偶列球冠型凹槽底面球心与奇列球冠型凹槽底面球心的垂直距离为1.5mm。

作为优选，所述的球冠型凹槽底面直径2mm，球冠型凹槽高0.2mm。

相对于现有技术，本发明的矿用仿生钻头，能在松软煤层中起到减粘降阻作用，不但有效降低钻头磨损，而且在钻孔垮塌时容易退出，有效避免卡钻现象。

附图说明

图1：本发明具体实施例的矿用仿生钻头效果图。

图2：本发明具体实施例的球冠体结构尺寸图。

图3：本发明具体实施例的球冠体高度尺寸图。

图4：本发明具体实施例的球冠型凹槽结构尺寸图。

图5：本发明具体实施例的球冠型凹槽高度尺寸图。

图6：本发明具体实施例的蜣螂头部的凸包外形图。

图7：本发明具体实施例的蜣螂胸节背板的凹坑外形图。

图8：本发明具体实施例中的煤屑粘附在蜣螂仿生钻头非光滑圆周面上的运动效果图。

图9：本发明具体实施例中的煤屑粘附在普通钻头光滑圆周面上的运动效果图。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施方式来对本发明做进一步的说明。

请见图1、图2、图3、图4和图5，本发明所采用的技术方案是：一种模仿蜣螂表面结构的矿用仿生钻头，包括三翼钻头，三翼钻头的端面上设置有不止一个球冠体，球冠体底面直径2mm，球冠高0.2mm，球冠体大小一致、分奇偶列均匀设置在三翼钻头的端面上；每列球冠体中，各球冠体底面球心间距为3mm；偶列球冠体底面球心与奇列球冠体底面球心的间距为3mm；偶列球冠体底面球心与奇列球冠体底面球心的垂直距离为1.5mm；三翼钻头的圆周面和侧面设置有不止一个球冠型凹槽，球冠型凹槽底面直径2mm，球冠型凹槽高0.2mm，球冠型凹槽大小一致、分奇偶列均匀设置在三翼钻头的圆周面和侧面上；每列球冠型凹槽中，各球冠型凹槽底面球心间距为3mm；偶列球冠型凹槽底面球心与奇列球冠型凹槽底面球心的间距为3mm；偶列球冠型凹槽底面球心与奇列球冠型凹槽底面球心的垂直距离为1.5mm。