Буровая коронка

 

Изобретение относится к горным буровым инструментам и позволяет повысить долговечность работы путем гашения в ней динамических волн напряжений от взаимодействия резцов (Р) с породой. Коронка содержит корпус (К) и четное количество Р. Между Р и К в чередующемся через один порядке установлень изонирующие прокладки , обеспечивающие противофазовый сдвиг волн напряжен ий от смежных Р. При выбуривании керна на Р действуют динамические нагрузки, изменяющие свою величину в короткие промежутки времени В Р возникают возмущения,. распространяющиеся на К. Волны возмущений, распространяющиеся из каждых двух соседних Р в К, благодаря прокладке сдвигаются по фазе на некоторый угол. В итоге волны возмущений, встречаясь в К в противофазе, гасятся. 2 ил. с 8 (Л

СО1ОЗ СОЕЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

091 (11) А1 (51)4 Е 21 В 10/46

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ4

Н ABTOPCKOMV СВИДЕтЕЛЬСТВМ (21) 3956764/22-03 (22) 23.09.85 (46) 07.02.88. Бюл. Ф 5 (71) Уфимский нефтяной институт (72) В,Ф. Галиакбаров, М.P. Мавлютов, P.Х. Санников, В,Б. Штур, В.В. Прокшин и М,И. Кузнецов (53) 622.24.51.62(088.8) (56) Патент США У 2101376, кл. 175-4 10, опублик. 1937.

Породораэрушающий инструмент для геологоразведочных скважин. — M.

Недра, 1979, с. 212. (54) БУРОВАЯ КОРОНКА (57) Изобретение относится к горным буровым инструментам и позволяет повысить долговечность работы путем гашения в ней динамических волн напряжений от взаимодействия резцов (P) с породой. Коронка содержит корпус (К) и четное количество P. Между

P и К в чередующемся через один порядке установлены изонирующие прокладки, обеспечивающие противофаэовый сдвиг волн напряжений от смежных P. При выбуривании керна íà P действуют динамические нагрузки, изменяющие свою величину в короткие промежутки времени. В P возникают возмущения, распространяющиеся на

К. Волны возмущений, распространяющиеся из каждых двух соседних P в К, благодаря прокладке сдвигаются по фазе на некоторый угол. В итоге волны возмущений, встречаясь в К в противофазе, гасятся. 2 ил.

1372027

К h (3) 2 i ° f .1 с (4) Чсдв

Изобретение относится к горным буровым инструментам и может быть использовано в различных отраслях горно-добывающей промышленности.

Цель изобретения — повышение долговечности коронки путем гашения в ней динамических волн напряжений от взаимодействия резцов с породой.

В корпусе коронки размещено четное количество резцов, причем под каждым вторым резцом установлены прокладки, обеспечивающие смещение фазы волн напряжений, распространяющихся из соседних резцов в корпус 15 коронки, на угол, близкий » +К 7, где К вЂ” четное число.

На фиг. 1 приведена схема интерференции волн напряжений в корпусе коронки; а — при прохождении волн близких по фазе и амплитуде, б при прохождении волн напряжений, смещенных по фазе и частично ослабленных по амплитуде эа счет установ ки прокладок, на фиг. 2 — коронка. 25

Буровая коронка состоит из стального корпуса 1 и четырех твердосплавных резцов 2, размещенных в его торце, причем под каждым вторым резцом

2 установлены латунные прокладки 3. 30

Определяют толщину прокладки 3, необходимую для сдвига фазы волн напряжений на угол, равный

Гармонические колебания, распространяющиеся иэ каждого резца 3 корпус

1 коронки, описываются выражением:

В = А cos(ut+K, Е) (1) где  — амплитуда колебаний, прошед- 40 ших из резца в корпус коронки, А — амплитуда колебаний, образующихся в процессе бурения, И вЂ” угловая частота вращения коронки, время;

К вЂ” волновое число материала корпуса, Š— акустический импеданс материала корпуса.

Колебания, прошедшие в корпус коронки через прокладку, установленную между резцом и корпусом, описываются выражением

I

В = Т, ° А cos(ut+K„ Z-К 1), (2) 1 где  — амплитуда колебаний, прошедших в корпус коронки через прокладку

Т,д — коэффициент прохождения волн напряжений, для латуни Т,, 0,6-0,7

К вЂ” волновое число материала прокладки.

В выражении (2) член К 1 характеризует сдвиг волн по фазе.

Волновое число где 3 — длина волны. с

В то же время 9 = -- где с

Ф скорость распространения продольной волны, f — частота колебаний.

Используя выражения (1) †(3), находят угол сдвига фаз при прохождении волн напряжений из резца в корпус коронки через прокладку где 1 — толщина прокладки, м; частота, принимаемая в данном случае 250 кГц, с — скорость прохождения продольной волны в латуни, равная

3300 м/с.

Из выражения (4) Чс g c

1=--в — — =66мм в

Таким образом, для обеспечения сдвига фазы волн напряжений, проходящих через латунную прокладку, на угол, близкий n, требуется толщина прокладки, равная 6,6 мм.

Работа коронки происходит следующим образом.

При выбуривании керна на забое происходит резание и скалывание горной породы. На резцы коронки действуют динамические нагрузки, изменяющие свою величину в короткие промежутки времени, В резцах возникают возмущения: нагрузка, разгрузка, отражения и т.д., распространяющиеся в корпус коронки. Процесс разрушения горных пород бурением сопровождается полем динамических возмущений с частотами порядка 200-300 кГц. Волны

1372027

Сюю uwme epeeguu Sozw м оямжЮ 6 ю>юусе л.олжчэ

Ю - х .7х 0 Х g ях .ух а-npu u megpeye yuu ww длямиг ло qme б-я)и инл7ерцэеренцуо 6олн, смеценныг мрадс нау ол, Елижы7 Х

puz. 1 возмущений, распространяющиеся иэ каждых двух соседних резцов в корпус коронки, благодаря установке под одним иэ них прокладки в соответствии с приведенным расчетом, сдвигаются по фазе на угол, равный и

В результате волны возмущений, встречаясь в корпусе коронки в протйвофаэе, гасятся. Тем самым снимается разрушительное воздействие отраженных волн напряжений на режущие кромки резцов и обеспечивается защита резцов от износа и быстрого притупления.

Формула изобретения

Буровая коронка, содержащая корпус, четное количество резцов, отличающаяся тем, что, с целью повышения долговечности работы корон..и путем гашения в ней динамических волн напряжений от взаимодействия резцов с породой, между резцами и корпусом в чередующемся через один порядке установлены изолирующие прокладки, обеспечивающие противофаэовый сдвиг волн напряжений от смежных резцов.

1372027

Составитель Ю.Палащенко

Техред М.Ходанич Корректор О.Кундрик

Редактор Л.Зайцева

Заказ 461/26

Тиразк 530 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская- наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4