ダウンザホールドリルビットの丸歯と尖歯の違いと動作原理
1. 外観と構造
円形歯：
円形歯の形状は球体の一部に似ており、表面は比較的丸いです。この形状により、岩石と接触する際の円形歯の接触面積が比較的大きくなります。円形歯のエッジには鋭いエッジや角はなく、円弧状の遷移があります。たとえば、軟岩掘削に使用されるダウンザホールドリルビットの一部では、円形歯の直径は数ミリメートルから十数ミリメートルの範囲であり、そのサイズもドリルビットの全体的なサイズと特定のアプリケーションシナリオに応じて調整されます。
尖った歯：
尖った歯は先端がはっきりしており、円錐の一部のような形をしています。尖った歯の先端角度はより鋭く、より小さな領域に大きな圧力を集中させることができます。尖った歯の長さと厚さは、ドリルビットの設計目的によっても異なります。たとえば、硬岩の掘削に使用されるダウンザホールドリルビットでは、尖った歯は硬岩を粉砕する能力を高めるために、より長く、より厚く設計される場合があります。
2. 岩石を砕く原理
円形歯：
円形歯は主に押し出しと粉砕によって岩石を粉砕します。接触面積が大きいため、岩石をハンマーで叩くと、円形歯が岩石表面に大きな圧力をかけ、圧力によって岩石が変形して破損します。軟岩の圧縮強度は比較的低いため、この粉砕方法は軟岩に適しています。たとえば、頁岩などの軟岩を掘削する場合、円形歯はロードローラーのように軟岩を徐々に粉砕できます。同時に、回転プロセス中に、円形歯は砕かれた岩石粒子も粉砕して岩石切削片をさらに精製し、その後のスラグ除去に役立ちます。
鋭い歯：
鋭い歯は主に穿孔と割裂の原理を利用して岩を砕きます。岩をハンマーで叩くと、鋭い歯の先端が力を集中して岩を貫通し、岩に亀裂を形成します。ドリルビットが回転してハンマーで叩き続けると、これらの亀裂は拡大し続け、最終的に岩の破砕につながります。花崗岩や玄武岩などの硬い岩の掘削では、鋭い歯のこの破砕方法が非常に効果的です。鋭い歯はくさびのようで、硬い岩を割り、硬い岩に対する破砕効率は丸い歯よりも高くなります。
3. 適用可能な岩石の種類
円形歯：
円形歯は、頁岩、粘土岩、泥灰岩などの軟岩に適しています。これらの岩は硬度が低く、圧縮強度が低いため、円形歯の押し出しおよび研削方法はそれらの特性にうまく適応できます。軟岩掘削では、円形歯は岩石の過度の破砕を回避し、エネルギー消費を削減し、破砕プロセスが比較的穏やかであるため、掘削孔の形状とサイズを効果的に制御できます。
鋭い歯：
鋭い歯は主に花崗岩、珪岩、玄武岩などの硬い岩石に使用されます。これらの岩石は硬度が高く、圧縮強度も高いです。鋭い歯の突き刺しと分割作用により、岩石の硬い殻を効果的に突き破り、岩石の奥深くまで浸透して破砕することができます。鋭い歯のドリルビットを使用すると、硬い岩石でより高い掘削速度を実現できますが、硬い岩石は鋭い歯をより激しく摩耗するため、鋭い歯のドリルビットの耐用年数はある程度影響を受ける可能性があります。
4. 摩耗と耐用年数
円形歯：
軟岩掘削の過程では、岩石の硬度が低いため、円形歯の摩耗は主に表面の漸進的な摩耗です。円形歯は押し出しと研磨によって機能するため、摩耗は比較的均一です。通常の使用では、特に軟岩の掘削の場合、円形歯の耐用年数は比較的長くなる可能性があります。たとえば、頁岩の連続掘削プロジェクトでは、円形歯ドリルビットを長期間使用できますが、円形歯の半径がわずかに減少するだけで、一定の作業効率を維持できます。
鋭い歯：
硬岩を掘削する場合、岩を激しく破壊するため、鋭歯の先端が摩耗しやすくなります。鋭歯の摩耗は主に先端と側面に集中します。掘削が進むにつれて、鋭歯の先端は徐々に鈍くなります。鋭歯が鈍くなると、岩を突き刺して割る能力が低下し、掘削効率も低下します。そのため、硬岩掘削における鋭歯ドリルビットの耐用年数は、軟岩掘削における丸歯ドリルビットの耐用年数よりも短く、より頻繁に交換または修理する必要があります。
5. スラグ除去特性
球状の歯：
作業プロセス中、丸歯は岩石を砕く方法により、比較的多くの細かい岩石チップを生成します。スラグ除去の観点から、これらの細かい岩石チップは、フラッシング媒体（圧縮空気や泥など）の作用により、掘削孔からより簡単に取り除かれます。丸歯ドリルビットのスラグ排出チャネルの設計も比較的小さくすることができます。岩石切削片が小さく、チャネルを塞ぎにくいためです。
鋭い歯：
鋭い歯が岩を破砕した後に生成される岩石切削片は比較的大きいです。排出時には、これらの大きな岩石切削片を掘削孔から排出するために、十分な洗浄媒体の流量と速度が必要です。鋭い歯のドリルビットのスラグ排出チャネルは、通常、岩石切削片が詰まって掘削効率に影響を与えないように、比較的広く設計されています。
