РЕЗЕЦ ДЛЯ ВРАЩАТЕЛЬНОГО БУРЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК E21B10/42 

Изобретение относится к угле- и породоразрушающему инструменту, а именно к резцам для вращательного бурения. Известно долото для вращательного бурения (авт. св. N 1481373, кл. E 21 B 10/42, 06.03.87), содержащее корпус с хвостовиком, два пера и твердосплавные пластины с главной режущей кромкой в виде ломаной линии с точкой перегиба в вершине пера и выполненным на передней грани пазом с наклонными стенками, образующими между собой тупой угол, линией пересечения стенок паза проходящей через вершину пера.

Известное долото благодаря форме передней грани обеспечивает высокие скорости, производительность бурения в хрупких углях и горных породах и стойкость долота при одновременном снижении пылеобразования.

Недостатком известного долота является недостаточно высокая производительность удаления буровой мелочи от забоя при "сухом" бурении шпуров (скважин) для анкерного крепления, особенно наклоненных вниз, когда применение промывочной жидкости невозможно по условиям дальнейшей эксплуатации данных шпуров (скважин).

Известно долото для вращательного бурения (авт. св N 1745862, кл. E 21 B 10/42, 10.07.90), включающее корпус с хвостовиком, два пера и твердосплавные пластины с главной режущей кромкой в виде ломаной линии с точкой перегиба в вершине пера, выполненным на передней грани пазом с наклонными стенками, образующими между собой тупой угол, и линией пересечения стенок паза, проходящей через вершину пера, ребром, выполненном по винтовой линии на тыльной стороне каждого пера до торца хвостовика с расположением ребра на одной линии со шпурообразующей кромкой соседнего пера и оптимальной высотой ребра. Недостатком известного долота является недостаточно четкое совпадение ребер известного долота и витой буровой штанги при резьбовом соединении их, что создает сопротивление выходу буровой мелочи из забоя шпура (скважины), а следовательно, снижает производительность бурения. Известен угольный резец с клиновидным хвостовиком РУ43 (Крапивин М.Г. Раков И.Я, Сысоев Н.И. Горные инструменты, М. Недра, 1990, с. 41 42, рис. 2.12.а.), предназначенный для бурения всех типов углей, особенно вязких, при "сухом" бурении шпуров и удалении буровой мелочи из шпура витой буровой штангой.

Недостатком известного угольного резца, а также других угольных и углепородных (РУ4М, РУ6, РУ13М) резцов с подобными клиновидными хвостовиками является недостаточная производительность удаления буровой мелочи из забоя шпура, а также прочность в месте перехода от корпуса резцов к хвостовику, вследствие чего при бурении горных пород происходит скручивание хвостовика - отделение резца от хвостовика.

Целью настоящего изобретения является повышение технологичности изготовления и восстановления в процессе эксплуатации, производительности бурения и надежности резца в работе при бурении шпуров (скважин) без применения за счет улучшения удаления продуктов разрушения и предотвращения их переизмельчения путем беспрепятственного целенаправленного неразрывного движения потока буровой мелочи от забоя шпура до устья.

Указанная цель достигается тем, что резец для вращательного бурения, включающий корпус с хвостовиком, два пера и твердосплавные пластины с главной режущей кромкой в виде асимметричной ломаной линии с точкой перегиба в вершине пера и задней гранью, параллельной диаметральной плоскости, выполненным на передней грани пазом с наклонными стенками, образующими между собой тупой угол, линией пересечения стенок паза проходящей через вершину пера, снабжен элементом ребра, выполненным по винтовой линии на тыльной стороне каждого пера от вершины его для линии пересечения плоскости контакта, перпендикулярной оси вращения резца, корпуса резца и витой буровой штанги с плоскостью, параллельной задней грани твердосплавной пластины и расположенной касательно корпуса резца, переходящим плавно непосредственно на соответствующий виток буровой штанги, при этом размер корпуса резца по ребрам в направлении плоскости, перпендикулярной задним граням твердосплавных пластин, соответствует размеру витой буровой штанги по виткам, причем ниже плоскости контакта корпуса резца выполнен дополнительный упрочнительно-соединенный плоско-криволинейный минихвостовик, плоские грани которого параллельны задним граням твердосплавных пластин и поперечным сечением большим, чем сечение расположенного ниже укороченного плоско-криволинейной, квадратной или иной, в поперечном сечении, формы хвостовика, а на минихвостовике со стороны режущей части обоих перьев резца выполнен скос.

На фиг.1 показан общий вид резца в комплекте с витой буровой штангой; на фиг. 2 вид сверху; на фиг. 3 вид сбоку.

Резец состоит из корпуса 1 с хвостовиком 2 и двух перьев 3, армированных твердосплавными пластинами 4. Каждая пластина имеет главную режущую кромку 5 в виде асимметричной ломаной линии с точкой перегиба 6 в вершине пера и заднюю грань 7 параллельно диаметральной плоскости 8. На передней грани 9 каждой твердосплавной пластины выполнен паз 10 с наклонными стенками 11, образующими между собой тупой угол α. Линия пересечения 12 стенок паза проходит через вершину пера. Ребро 13 пера 3 по винтовой линии продолжается от вершины пера до плоскости контакта 14, перпендикулярной оси вращения резца, корпуса 1 резца с витой буровой штангой 15. Ребро 13 каждого пера 3 плавно непосредственно, в соответствии с размером штанги, переходит на соответствующий виток 16 штанги 15. С целью повышения прочности резца в плоскости контакта его с буровой штангой между корпусом 1 резца и укороченным хвостовиком 2 выполнен упрочнительно-соединенный плоско-криволинейный минихвостовик 17, плоские грани 18 которого выполнены параллельно задним граням 7 твердосплавных пластин 4, что повышает технологичность изготовления резца. Поперечное сечение минихвостовика 17 больше поперечного сечения, в месте контакта, расположенного ниже укороченного плоско-криволинейного, квадратного или иной, в поперечном сечении, формы хвостовика 2. С целью плавного безуступного перехода ребра 13 на соответствующий виток 16 штанги размер корпуса резца по ребрам В_р в плоскости контакта соответствует размере штанги В_ш по виткам. На минихвостовике 18 выполнен скос 19 для плавного беспрепятственного перепуска буровой мелочи с корпуса резца на витую буровую штангу.

Принцип работы резца в комплекте с витой буровой штангой заключается в следующем.

Главная режущая кромка, выполненная в виде асимметричной ломаной линии с точкой перегиба в вершинах перьев, находящихся на различных расстояниях от оси вращения резца, разрушает горный массив по разным линиям резания с меньшими осевыми усилиями подачи, а следовательно, усилиями резания и вращения. Задняя грань твердосплавных пластин выполнена параллельно диаметральной плоскости, что позволяет повысить скорость фрезерования на перьях резца паза под твердосплавные пластины за один проход фрезы. Выполнение на передней грани твердосплавных пластин паза с наклонными стенками, образующими между собой тупой угол, позволяет повысить прочность пластины у вершины пера вследствие уплотнения порошковой смеси перед штамповкой пластины, а также улучшить процесс удаления образующейся буровой мелочи от забоя шпура (скважины) как по желобу к основанию пера. Далее ребром каждого пера буровая мелочь транспортируется передается на витки буровой штанги. Чтобы предотвратить процесс скручивания хвостовика при разрушении горных пород, переход от корпуса резца к хвостовику усилили за счет упрочнительно-соединительного минихвостовика, сечение которого больше сечения хвостовика. Минихвостовик выполнен плоско-криволинейной формы, плоские грани которого параллельны задним граням твердосплавных пластин, с целью повышения технологичности изготовления резца. Плавный беспрепятственный целенаправленный переход потока буровой мелочи с ребер резца на витки буровой штанги осуществляется за счет соответствия их по диаметральным размерам и по ширине ребер и витков и скоса на минихвостовике.

Выполнение резца с перечисленным выше комплексом ограничительных и отличительных признаков позволяет повысить технологичность изготовления и восстановления резца в процессе его эксплуатации, производительность бурения и надежность резца в работе как при бурении шпуров (скважин) по углям, так и по породам.

Использование: преимущественно для бурения шпуров (скважин) по углям и горным породам крепостью f до 8 по шкале проф. М.М.Протодьяконова. Сущность изобретения: резец для вращательного бурения содержит корпус с хвостовиком, два пера и твердосплавные пластины, каждая из которых имеет главную режущую кромку в виде асимметричной ломаной линии с точкой перегиба в вершине пера, заднюю грань, параллельную диаметральной плоскости, и переднюю грань с пазом с наклонными стенками, образующими между собой тупой угол, и ребро, расположенное на тыльной стороне каждого пера от его вершины до плоскости контакта корпуса с витой буровой штангой, плоскость контакта расположена перпендикулярно оси вращения резца, его корпуса и буровой штанги. Ниже плоскости контакта он выполнен с расположенным между корпусом и хвостовиком упрочнительно-соединительным плоско-криволинейным мини-хвостовиком. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Резец для вращательного бурения, содержащий корпус с хвостовиком, два пера и твердосплавные пластины, каждая из которых имеет главную режущую кромку в виде асимметричной ломаной линии с точкой перегиба в вершине пера, заднюю грань параллельную диаметральной плоскости и переднюю грань с пазом с наклонными стенками, образующими между собой тупой угол, и ребро, расположенное на тыльной стороне каждого пера от его вершины до плоскости контакта корпуса с витой буровой штангой, плоскость контакта расположена перпендикулярно оси вращения резца, его корпуса и буровой штанги, отличающийся тем, что ниже плоскости контакта он выполнен с расположенным между корпусом и хвостовиком упрочнительно-соединительным плоскокриволинейным минихвостовиком. 2. Резец по п.1, отличающийся тем, что размер корпуса резца по ребрам соответствует размеру витой буровой штанги по виткам. 3. Резец по п.1, отличающийся тем, что поперечное сечение минихвостовика больше сечения расположенного ниже хвостовика. 4. Резец по п.3, отличающийся тем, что плоские грани минихвостовиков выполнены параллельно или под определенными углами относительно задних граней твердосплавных пластин.