Одношарошечное долото

 

ОПИСАНИИ< 911001

ИЗОВРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТИЛЬСТВУ

Сеаеэ Советск их

Сецнапиетичееиик

Респубпии

{6I ) Дополнительное к авт. спид-ву(22)ЗаЯвлено 09.04.80 (2l) 290/345/22-03 с присоединением заявки J4 " (23) Приоритет(51)NL. Кл.

Е 21 В 10/08

9мудараяанвФ кенвтвт

СССР ао делзи извбретфикН н еткрытвв

Опубликовано 07.03. 82. Ьюллетень М 9 (53) УДК622.24.. 05. 05 I ° 55 (088.8) Дата опубликования описания 09.03;82 1 »а»», т

Э. Г. Золотухин, С. В. Кононыхин, Е. ф. Тилхо !иров и В. С. Усенко

ri (72) Авторы изобретения .(!

Донецкий филиал Научно-исследовательск го горнорудного института. Министерства черной металлургии. „ "" - - .

Украинско" ССР (71) Заявитель (54) (ДНОШАРОШЕЧНОЕ ДОЛОТО

Изобретение относится к горному делу, конкретно к технике бурения промысловых, разведочно-поисковых, взрывных и других скважин.

Известно одношарошечное буровое долото, состоящее из корпуса с наклонной цапфой, на которой с помощью подшипников смонтирована сферическая шарошка. Центр сферы шарошки лежит на осн корпуса долота (! ).

Недостатком такого долота является низкая стойкость вооружения шарошки ввиду ее неудовлетворительной кинематики и динамики.

При обкатывании шарошкой стенок забоя точки ее сферической поверхности имеют равные линейные скорости.

Чем дальше от оси вращения шарошки, тем эти скорости выше и наоборот. В точке выхода оси шарошки на ее поверхность линейные скрости равны нулю, а дальше (от этой точки и до центра забоя) направление вектора скоростей противоположно направлению относи2 тельного перемещения частиц забоя, и суммарная скорость породоразрушающих элементов равна

-Ч Ч где Ч вЂ” линейная скрость конца оси т:!БР на поверхности шарошки;

Чяо - линейная скорость породоразрушающих элементов на

10 стороне, противоположной рабочей стороне (прижимаемой к стенке забоя).

В результате указанные элементы вооружения шарошки вступают в режим

15 чистого резания.: Элементы центральной части шарошки (примыкающей к центру забоя) описывают длинные траектории, испытывают высокие боковые нагрузки (на срез) и к тому же воспринимают основную часть осевых нагрузок от подачи долота.

Наиболее близким к предлагаемому является одношарошечное буровое долота, состоящее из корпуса с эксцент3 91 !00 рично смещенной относительно оси кор- пуса цапфой, на которой посредством подшипник в смонтирована сферическая шарошка $2).

Недостатком этих долот является отмеченная выше низкая стоимость вооружения шарошек, ввиду неудовлетворительной кинематики и динамики доло. та, что обусловлено расположением центра сферы шарошки на геометрической оси .1в корпуса и возникающим при этом встречным по отношению стенок забоя направлением векторов линейных скоростей элементов вооружения шарошки в центральном секторе (анализ скоростей tS см. выше) . В результате эти элементы работают в режиме резания и к тому же испытывают значительные осевые усилия от подачи корпуса,что вызывает преждевременный опережающий, износ этих эле- 2О ментов (эти элементы обычно не расI считаны на боковые тангенциальные усилия).

Цель изобретения — повышение эффективности разрушения высокопрочных 2$ пород и увеличение при этом стойкости вооружения путем исключения режима резания и боковых тангенциальных усилий на элементах вооружений центрального сектора шарошки. 30

Указанная цель достигается тем, что в одношарошемном буровом долоте, состоящем из корпуса с эксцентрично смещенной относительнЬ его оси цапфой, на которой посредством подшипников смонтирована сферическая ша рошка, последняя выполнена с конусной поверхностьюy вершины, сопряженной со сферичес; кой поверхностью, причем ось корпуса пересекается с осью шарошки в вершине конуса.

На чертеже изображено предлагаемое долото.

Одношарошечное буровое долото содержит корпус 1, наклонную цапфу 2, подшипники 3, шарошку 4, вершину 5, канал для промывки 6, твердосплавные штыри 7. Наклонная цапфа 2 эксцентрично смещена относительно геометричес" кой оси вращения корпуса 1 так, что.эта ось пересекает геометрическую ось цапфы 2 в точке О, лежащей на наружной поверхности сферы шарошки 4 в ее вершине 5. Вершина 5 выполнена в виде конуса, поверхность которого сопрягается со сферической поверхнос„SS тью шарошки 4. Корпус 1 имеет конический хвостовик с резьбой для соедине" ния (навинчиванием ) с буровой штангой.! ф

Внутри корпуса и цапфы имеется сквозной канал 6 для промывочной жидкости.

Шарошка 4 вооружена твердосплавными штырями 7 и имеет внутреннюю расточку для посадки на цапфу 2, причем шарошка удерживается на цапфе двумя рядами подшипников 3, обойками которых служат поверхности расточки и ца дафн.

Расточка соединяется сквозными отверстиями в ее центральном секторе с на-. ружной поверхностью шарошки.

Одношарошечное буровое долото работает следующим образом.

При вращении корпуса эксцентрично смещенная цапфа 2 начинает вращать.ся вокруг геометрической оси 1- корпуса, описывая при этом телесный угол (конус ) с вершиной, исходящей из вершины 5 шарошки. В результате этого края шарошки 4 последовательно прижимаются к стенкам забоя, а вершина 5 постоянно находится в центре воронки. Размеры воронки при этом превышают диаметр сферы шарошки, за счет чего породоразрушающие элементы на стороне, противоположной той, которая прижимается цапфой к забою, свободны от зацепления со стенками забоя и, следовательно, не находятся в режиме резания с характерными для этого режима боковыми (тангенциальными) усилиями. Твердосплавные штыри работают только в режиме обкатки, при котором преобладают осевые нагрузки, действующие со стороны забоя.

Таким образом, применением долота предлагаемой конструкции исключается режим резания за счет совмещения конца оси вращения шарошки с осью вращения корпуса. В результате этого размеры воронки становятся значительно больше размеров сферы шарошки и твердосплавные штыри на стороне, противоположной рабочей, выходят из зацепления со стенками забоя. Кроме того, улучшается режим работы твер" досплавных штырей, исключается их интенсивный износ в центральном секторе шарошки (за счет разгрузки от тангенциальных усилий), увеличивается эффективность разрушения горных пород высокой прочности.

Предлагаемое одношарошечное буровое долото дешевле существующих, проще по конструкции и вооружению и имеет большой срок службы. Годовой экономический эффект от их применения, на карьерах Украины составляет

200 тыс.руб.

5 9»OO1

Формула изобретения пуса пересекается с осью шарошки в

Одношарошечное долото, включающее вершине конуса. .корпус с эксцентрично смещенной относ сительно его оси цапфой и установлен- Источники информации, ную на цапфе посредством подшипников принятые во внимание при экспертизе сферическую шарошку, о т л и ч а ю - 1. Авторское свидетельство СССР щ е е с я тем, что, с целью повыше- t," 248Я@, кл. E 21 0 9/03, 1967. ния стойкости вооружения шарошки, последняя выполнена с конусной поверх- 2. Зубарев А. В. и др. Одношарошечностью у вершины,. сопряженной со сфе->в ные долота. И., "Недра", 1971 % 3 рической поверхностью, причем ось кор- с. 15 (прототип).

Составитель С. Денисова

Редактор И. Келемеш Техред " Тепер Корректор С. Шекмар

Заказ 1074/14 Тираж 624 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11)ОД .Москва ЙД5 Раушская наб. д. 4/g

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4