Породоразрушающий инструмент

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,>953179

Союз Советскик

Социалистическик

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 19.11.80 (21) 3253082/22-03 1 М К з

E 21 В 10/44 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (33) УДК622.233..05(088.8) Опубликовано 230882 Бюллетень М931

Дата опубликования описания 23.08.82 (72) Авторы изобретения

Л.Н.Лукин, Б.Ф.Верхотуров, Н.В,Хребтов и О.И (71) Заявитель

Проектный и научно-исследовательский институ

"Красноярский Промстройниипроект" (54) ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ

Изобретение относится к породораэрушающему инструменту для бурения скважин большого диаметра в мерзлых грунтах.

Известна буровая коронка, включающая корпус с продольными наклонными ребрами, оснащенными съемными рабочими элементами, установленными симметрично относительно оси вращения коронки (1j..

Однако эта коронка применима в основном при бурении мягких пород.

При бурении же пород средней твердости и выше эффективность ее резко снижается, что связано с нерациональной схемой расположения рабочих элементов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является породораэрушающий инструмент, содержащий корпус с забурником и хвостовиком, закрепленные на корпусе шнековую лопасть и траверсу со ступенчато установленными режущими зубками ),2).

Недостатком известного инструмента является низкая эффективность при бурении мерзлых грунтов.

Цель изобретения — повышение эффективности работы породораэрушающвго инструмента в мерзлых грунтах.

Эта цель достигается тем, что инструмент снабжен тангенциальными шарошками, закрепленными на траверсе и установленными ступенчато и под острым углом к оси инструмента, при этом каждая шарошка смещена относительно рядом расположенного режущего зубка в вертикальной плоскости в сторону хвостовика на величину подачи инструмента эа один оборот.

Породоразрушающий инструмент снабжен отвальными щитками, установленными на траверсе под углом 25-60 к забою скважины и размещенными по высоте между шнековой лопастью и режу" щими зубками и шарошками.

Причем угол установки тангенциальной шарошки с осью инструмента составляет 5-30

На фиг. 1 изображен инструмент, общий вид, на фиг, 2 — форма забоя

25 скважины в процессе бурения, на фиг. 3 — вид A на фиг. 1, на фиг.4 разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 5 разрез В-В на фиг. 3; на фиг. б вариант выполнения тангенциальной

30 шарошки.

953179

Инструмент содержит оснащенную режущими зубками 1 и тангенциальными шарошками 2 траверсу 3, забурник

4 и корпус 5 с хвостовиком 6. Траверса 3 выполнена с приливами 7 для закрепления в них зубков 1 и осей

8 шарошек 2. Между зубками 1 и шнековой лопастью 9, закрепленной в верхней части корпуса 5, размещены отвальные щитки 10. Режущие зубки

1 и тангенциальные шарошки 2 установ. лены ступенчато, что обеспечивает различную величину их заглубления, увеличивающуюся от периферии к центру. Разница O величин заглубления шарошки 2 и рядом распаложенноIo зубка 1 должна соответствовать величине подачи инструмента за один оборот. Зубки 1 и шарошки 2 расположены равномерно по окружности и диаметрально противоположно, что обеспечивает хорошую центрацию инструмента.

При этом шарошки 2 расположены так, что расстояние 8 между внешней относительно оси инструмента стороной шарошки и радиусом К эабурника

4, а для последующих шарошек — с внешней поверхностью рядом расположенного зубка 1, составляет три и более миллиметра (в зависимости от прочности разрушаемой породы) ° Оси

8 шарошек 2 установлены к оси инструмента под острым углом a(, равным

5-30 . Это способствует ликвидации лобового сопротивления шарошек 2 и их самозатягиванию при вреэании в грунт. С целью избежания проскальзывания и уменьшения износа шарошки 2 имеют рифленую поверхность или армированы твердым сплавом. Шарошки 2 могут быть выполнены с поясками 4, являющимися концентраторами напряжений. Зубки 1 установлены к забою

0 скважины под углом, равным 45-60

Количество зубков 1 и шарошек 2 опрев деляется диаметром скважины. Отвальные щитки 10, закрывающие нерабочую часть зубков 1 и шарошек 2, расположены к забою скважины под углом Г, равным 25-60

Инструмент работает следующим образом.

Забурник 4 разрушает центр забоя скважины. Зубки 1 образуют в зоне забоя концентрические кольцевые канавки, обрабатывая одновременно боковые стенки скважины. Шарошки 2 своей боковой поверхностью эаглубляются в образованные между кольцевыми канавками выступы породы, образуя трещины. При вращении шарошек 2 происходит скол выступов породы. Отвальные щитки 10 подчищают забой и способствуют направлению движения разрушенной при бурении породы на лопасть

9 и далее на шнек (не показан).

Таким образом, при бурении предлагаемым инструментом используется комбинированное разрушение породы. Наличие шарошек позволяет перейти от процесса чистого резания к частичному сколу грунта,-что позволяет значительно повысить эффективность бурения и одновременно снизить энергоемкость процесса. Этому способствует и то, что шарошки работают при наличии двух поверхностей обнажения, при которых происходит неблокированный скол.

20

Формула изобретения

1. Породоразрушающий инструмент, содержащий корпус с забурником и хвостовиком, закрепленные на корпусе шнековую лопасть и траверсу со ступенчато установленными режущими

25 зубками, отличающийся тем, что, с целью повышения эффек30-тивности его работы в мерзлых грунтах, он снабжен тангенциальными шарошками, закрепленными на траверсе и установленными ступенчато и под, острым углом к оси инструмента, при

35 этом каждая шарошка смещена относительно рядом расположенного режущего зубка в вертикальной плоскости в сторону хвостовика на величину подачи инструмента за один оборот.

40 2. Инструмент по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что он снабжен отвальными щитками, установленными на траверсе под углом 25-60 к забою скважины и размещенными по высо4 те между шнековой лопастью и режущими зубками и шарошками, 3. Инструмент по п.1, о т л ич а ю шийся тем, что угол установки тангенциальной шарошки с осью инструмента составляет 5-30, 50

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.. Авторское свидетельство СССР

9318686, кл. Е 21 С 13/02, 1970.

2,Макушкин Д.О.и др.усовершенство

55 ванные буровые головки.-"Механизация строительства", 1972, Р 7, с. 8-9 (прототип).

953179 e088pegmy

Составитель Н.Панин

Техред Т. Фанта Корректор М.Демчик

Редактор .Л.Филиппова

Закаэ 6228/54 Тираж 623 Подписное

ВНИИПИ Государственного. комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. ужгород, ул. Проектная, 4