БУРОВАЯ КОРОНКА Российский патент 1995 года по МПК E21B10/02 

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым коронкам с твердосплавным вооружением.

Известна буровая коронка, содержащая корпус с пазами, в которых закреплены твердосплавные вставки, установленные с отрицательным углом наклона. Эта коронка из-за сложности изготовления и малой надежности крепления резцов имеет ресурс работы.

Наиболее близкой по сущности к предлагаемой является буровая коронка, содержащая корпус с пазами на рабочем торце, в каждом из которых закреплен твердосплавный резец Г-образной формы, перекрывающий торец корпуса и имеющий со стороны скважинообразующей поверхности опорный выступ. Передняя поверхность твердосплавных резцов выполнена в плане выпуклой формы и образована внутренним участком, расположенным параллельно диаметральной плоскости корпуса, и наружным участком, расположенным под острым углом к диаметральной плоскости. При этом в процессе работы резцы образуют дополнительные плоскости обнажения на забое за счет клиновидной формы резца в радиальном направлении [1] Однако применение данной конструкции коронки связано с определенными трудностями. Эти трудности заключаются в сложности изготовления Г-образной формы резцов, когда в силу технологических причин поперечная часть соединяется с продольной частью резца посредством переходной зоны закругленной формы. Учитывая же значительные допуски на изготовление твердосплавных пластин, обеспечить точное совмещение выемки корпуса с переходной зоной резца практически невозможно, и коронки после закрепления резцов подвергаются дополнительной обработке для получения заданного диаметра. Такая форма выполнения пластины не позволяет также решить вопрос о радиальном перемещении резцов в сторону периферии, что снижает надежность их крепления и ведет к уменьшению ресурса работы коронки.

К снижению ресурса работы коронки ведет также и слабая вооруженность кернообразующей части резцов, что имеет особое значение при бурении по трещиноватым породам. Отсутствие дополнительной поверхности обнажения в горизонтальной плоскости со стороны кернообразующей части повышает энергоемкость процесса разрушения породы и как следствие этого снижает механическую скорость бурения.

Основной задачей изобретения является устранение указанных недостатков и увеличение ресурса работы коронки за счет повышения надежности крепления резцов и снижения энергоемкости процесса разрушения породы при одновременном упрощении технологии изготовления коронки.

Поставленная задача решается за счет того, что в буровой коронке, содержащей корпус с пазами на рабочем торце и установленные в них твердосплавные резцы, перекрывающие торец корпуса и имеющие со стороны скважинообразующей поверхности выступ, передняя поверхность резца выполнена вогнутой, а контактирующая с ней стенка паза соответственно выпуклой, при этом выступ расположен на торце резца, примыкающем к пазу. Решению задачи способствует также то, что передняя поверхность резца в плане представляет дугу.

Выполнение передней грани резца вогнутой позволяет получить опережающий забой в направлении вращения коронки, что повышает эффективность разрушения породы. При этом усиливаются скважино- и кернообразующие части резца по сравнению со средней частью, которая является менее нагруженной, что повышает ресурс работы резца. Кроме того, выемка на передней грани позволяет снизить расход твердого сплава, а также снизить энергоемкость процесса разрушения породы при одновременном обеспечении равностойкости резцов по всей ширине, что в свою очередь обеспечивает равномерную отработку коронок по вооружению.

Установка твердосплавных резцов с возможностью взаимодействия их вогнутой передней поверхности с выпуклой стенкой паза обеспечивает их фиксацию в радиальном направлении как в сторону периферии, так и в сторону керна.

Выполнение выступа со стороны скважинно-образующей части резца на его торце, примыкающем к пазу, позволяет упростить технологию изготовления коронок за счет обеспечения заданного вылета резцов по диаметру корпуса. Одновременно с этим выступ усиливает калибрующую способность скважинообразующей части резцов и предотвращает смещение их в сторону центра, что имеет особое значение при выполнении выемки на передней грани с большим радиусом.

На фиг. 1 изображен общий вид буровой коронки в продольном сечении; на фиг. 2 вид по стрелке А на фиг.1; на фиг. 3-5 вид твердосплавного резца в трех проекциях.

Буровая коронка содержит корпус 1 с присоединительной резьбой 2, промывочными каналами 3 и пазами 4 на рабочем торце, в которых установлены твердосплавные резцы 5 с выступом 6 со стороны скважинообразующей поверхности для взаимодействия с наружной поверхностью корпуса 1. Передняя поверхность 7 резцов 5 выполнена вогнутой с радиусом R для взаимодействия с ответной соответствующей выпуклой стенкой 8 паза 4, ширина которой меньше ширины выемки на передней поверхности 7 резцов 5. Благодаря этому стенка 8 входит в выемку передней поверхности 7 и фиксирует резец 5 от радиального перемещения. Этому способствует также и то, что выступ 6 расположен на торце 9 резца 5, примыкающем к пазу 4, и взаимодействует с наружной поверхностью корпуса 1. Одновременно с этим выступ 6 обеспечивает усиление калибрующей поверхности коронки. В плане передняя поверхность 7 резца представляет дугу.

Принцип работы коронки заключается в следующем. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента твердосплавные резцы 5 внедряются в породу и разрушают ее. При этом резцы 5 за счет выполнения передней поверхности 7 вогнутой радиусом R обеспечивают получение опережающего забоя в направлении вращения коронки, что способствует улучшению эффективности разрушения породы благодаря образованию дополнительной поверхности обнажения со стороны керно- и скважино- образующей поверхностей и образованию режущих кромок 10 и 11 на передней грани резцов 5 в зоне сопряжения их скважинно- и кернообразующей поверхностей с образующей передней поверхности 7.

При этом выполнение передней поверхности 7 вогнутой снижает расход твердого сплава, сохраняя равностойкость резца. Это обеспечивается разной толщиной резца 5, у которого минимальная толщина находится в средней части, которая в процессе работы является наименее нагруженной. Начиная от средней части, толщина резца увеличивается и достигает максимума на периферийных участках, которые подвержены наибольшему износу.

Выполнение передней поверхности 7 в плане в форме дуги исключает образование концентраторов напряжений, что повышает стойкость резцов, причем цилиндрическая форма выемки является и наиболее технологичной.

Одновременно с этим выступ 6 на торце 9 твердосплавного резца 5, сопрягаемом с дном паза 4, обеспечивает точное сохранение диаметра коронки благодаря получению заданного вылета резцов 5 над наружным диаметром корпуса 1 при совмещении внутренней грани выступа 6 с наружной поверхностью корпуса 1. Кроме того, наличие выступов 6 повышает и калибрующую поверхность коронки, т.к. они усиливают вооруженность скважинообразующей части резцов и предохраняют корпус 1 от износа.

Применение буровой коронки с новой твердосплавной пластиной позволяет повысить ее ресурс и механическую скорость бурения.

Использование: в буровых коронках с твердосплавными режущими элементами. Сущность изобретения: буровая коронка содержит корпус с пазами на рабочем торце и установленные в них твердосплавные резцы, перекрывающие торец коронки. Передняя поверхность твердосплавного резца выполнена вогнутой, а контакирующая с ней стенка паза соответственно выпуклой. На нижнем торце резца со стороны скважинообразующей поверхности выполнен выступ. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. БУРОВАЯ КОРОНКА, содержащая корпус с пазами на рабочем торце и установленные в них твердосплавные резцы, перекрывающие торец коронки и имеющие со стороны скважинообразующей поверхности выступ, отличающаяся тем, что передняя поверхность резца выполнена вогнутой, а контактирующая с ней стенка паза соответственно выпуклой, при этом выступ расположен на торце резца, примыкающем к пазу. 2. Коронка по п.1, отличающаяся тем, что передняя поверхность резца в плане представляет дугу.