БУРОВАЯ КОРОНКА Российский патент 1997 года по МПК E21B10/46 

Изобретение относится к области горных машин, касается бурового инструмента для погружных пневмоударников.

Известна буровая коронка со сменной головкой (Емельянов П.М. Есин Н.Н. и др. Машины для бурения скважин погружными молотками в подземных условиях. Ред.-изд. отдел СО АН СССР, Новосибирск, 1965, стр. 156). Головка, армированная твердосплавными вставками, соединена резьбой с хвостовиком и может быть заменена по мере ее износа. Это позволяет более длительно использовать хвостовик коронки, снижает расходы на инструмент.

Однако срок службы самой головки полностью лимитируется износом твердосплавного сооружения. Затраты же на создание армированной головки значительны, а при армировании цилиндро- сферическими твердосплавными вставками методом прессования эти затраты еще больше из-за необходимости точного исполнения отверстий под вставки. Конструкция не позволяет продлить срок службы головки.

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является буровая коронка, описанная в а.с. СССР N 825914, E 21 С 13/02, опубликованном в Б.И. N 16, 1981 г.

Эта коронка имеет съемное периферийное кольцо, армированное твердосплавными вставками, и хвостовик, забойный торец которого также армирован твердосплавными вставками. Периферийная часть вставок наиболее подвержена износу, поэтому при замене съемного периферийного кольца достигается увеличение срока службы коронки. Вставки на торце хвостовика, обрабатывающие центральную часть забоя, изнашиваются меньше, и их срок службы может быть кратно больше срока службы периферийного кольца. Затраты на изготовление периферийного кольца меньше в сравнении со сменной сплошной головкой, поскольку на нем расположена только часть вставок.

Однако срок службы периферийного кольца ограничен сроком службы армирующих его вставок, а поскольку это быстроизнашиваемые периферийные вставки, то и срок службы кольца невелик. При армировании кольца прессованием в данной конструкции не решается вопрос утилизации твердого сплава. При расположении вставок торца хвостовика на одном уровне по высоте со вставками периферийного кольца достигается минимальное увеличение срока их службы в сравнении с периферийными вставками.

В зависимости от диаметра коронки, способа армирования, стоимости твердосплавных вставок затраты на изготовление даже части коронки могут значительны, что вызывает необходимость повышения ресурса всех элементов конструкции.

Техническая задача, решаемая в изобретении, заключается в увеличении ресурса коронки. Поставленная задача решается тем, что в съемном периферийном кольце выполнены открытые каналы, пересекающие упорные донные поверхности гнезд вставок, а сами твердосплавные вставки заключены в более мягкие втулки и совместно запрессованы в гнезда. Имеет значение и то, что хотя бы внутренний ряд вставок съемного периферийного кольца выдвинут над вставками забойной части хвостовика.

В предлагаемой коронке для выпрессовки изношенных породоразрушающих вставок в периферийном кольце выполнены каналы, проходящие через донные поверхности гнезд. Для обеспечения сохранности боковых стенок гнезд при запрессовке и выпрессовке твердосплавные вставки заключены в более мягкие втулки. Эти втулки могут выполняться из стали и других материалов. При этом поверхность гнезда не подвергается смятию и срезанию, сохраняет форму и размеры, близкие к первоначальным, и пригодна к повторному прессованию. Кромка выхода гнезда в процессе эксплуатации коронки может быть "завалена". Для повторной запрессовки этот наплыв убирается.

Имея возможность выпрессовывать изношенные породоразрушающие вставки и запрессовывать в эти гнезда вновь, можно проводить следующие работы: выпрессовывать периферийные твердосплавные вставки, поворачивать более сохранной частью головки к периферии и запрессовывать в те же гнезда с обеспечением примерно тех же натягов. Для обеспечения вылета вставки над поверхностью корпуса могут использоваться прокладки под торец вставки. Это позволяет продлить ресурс и самих породоразрушающих вставок; можно осуществлять замену периферийных вставок на внутренние, имеющие другой характер износа; возможна замена изношенных вставок на новые; осуществляется утилизация твердого сплава.

Срок службы вставок забойной части хвостовика призван быть кратно больше срока службы вставок периферийного кольца до момента их замены. Поскольку вставки хвостовика не меняются, продление их срока службы осуществляется расположением их в центральной части забоя, где они подвержены меньшему истиранию. Выдвижение вставок периферийного кольца над вставками хвостовика также обеспечивает их меньший износ. В этом случае вставки хвостовика воздействуют на центральный высокий выступ забоя, для разрушения которого требуется значительно меньше энергии, что обеспечивает более легкие условия нагружения этих вставок.

На хвостовик могут навинчиваться периферийные кольца различного диаметра, обеспечивающие разные диаметры буримых скважин.

На чертеже изображен продольный разрез буровой коронки.

Она состоит из хвостовика 1 с каналами 2, с забойным торцем 3, армированными твердосплавными вставками 4, из съемного периферийного кольца 5, армированного твердосплавными вставками 6, заключенными в более мягкие втулки 7 и запрессованные в гнезда 8. В съемном периферийном кольце 5 выполнены открытые каналы 9, пересекающие поверхность дна гнезда 8. Ряд вставок 10 съемного периферийного кольца 5 выдвинут над вставками 4 хвостовика 1. В съемном периферийном кольце 5 выполнены шламоотводные пазы 11.

Буровая коронка работает следующим образом. Коронка устанавливается в гнезде погружного пневмоударника. В процессе работы к коронке прикладывается крутящийся момент, коронка начинает вращаться. По ударному торцу хвостовика 1 наносятся удары бойком пневмоударника. Начинается процесс бурения.

Породоразрушающие вставки 6 съемного периферийного кольца 5 образуют на забое кольцевую канавку. Центральная часть забоя, представляющая собой высокий выступ, разрушается породоразрушающими вставками 4 забойного торца 3 хвостовика 1.

Периферийные вставки 6 съемного периферийного кольца 5, образующие стенку скважины, подвергаются в процессе работы наибольшему износу. Внутренний ряд вставок 10 съемного периферийного кольца 5, выдвинутый над вставками 4, образующий центральную керновую часть забоя, также подвержен значительному износу. Вставки 4 хвостовика 1 изнашиваются гораздо меньше.

Очистка забоя скважины от продуктов разрушения производится воздухом или каким-либо другим агентом, подаваемым на забой через каналы 2 хвостовика 1. Шлам с забоя удаляется через шламоотводные пазы 11 съемного периферийного кольца 5 в затрубное пространство.

При износе вставок 6 съемное периферийное кольцо 5 свинчивается с хвостовика 1. Через открытые каналы 9 при помощи стержня прессом или ударом вставки 6 выпрессовываются из гнезд 8, втулки 7, выполненные из более мягких материалов (стали), обеспечивают сохранность поверхности гнезд 8.

После выпрессовки породоразрушающие вставки могут быть при большом износе заменены на новые или использоваться вновь при постановке их в другие гнезда с учетом характера износа головки вставки или поставлены в те же гнезда, но быть иначе ориентированы.

При повторном запрессовывании вставок 6 втулки 7 также защищают поверхность гнезд 8 от пластических деформаций.

После армирования съемное периферийное кольцо 5 соединяется с хвостовиком 1, работа продолжается.

Замена изношенных вставок может производиться несколько раз. Количество замен ограничивается износом хвостовика и состоянием съемного периферийного кольца.

Использование: изобретение относится к области горных машин, а конкретно к инструменту для погружных пневмоударников. Сущность изобретения: периферийная часть коронки выполняется в виде съемного периферийного кольца, в теле которого выполняются открытые каналы, проходящие через дно гнезд породоразрушающих вставок и предназначенные для выпрессовки этих вставок, причем вставки заключены в более мягкие втулки, предохраняющие поверхность гнезд при запрессовке и выпрессовке вставок. Внутренний ряд вставок съемного периферийного кольца выдвинут над вставками забойного торца хвостовика, что обеспечивает конфигурацию забоя скважины с высоким центральным выступом, разрушение которого вставками требует меньшей энергии и не приводит к их значительному износу. Очистка от шлама производится очистным агентом, подаваемым через каналы. Вынос шлама в затрубное пространство осуществляется через шламоотводные пазы в съемном периферийном кольце. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Буровая коронка, содержащая хвостовик с каналами и забойным торцом, армированным твердосплавными вставками, и объемное периферийное кольцо, армированное твердосплавными вставками, расположенными в гнездах, отличающаяся тем, что в съемном периферийном кольце выполнены открытые каналы, пересекающие упорные донные поверхности гнезд, а твердосплавные вставки заключены в более мягкие втулки и совместно запрессованы в гнезда. 2. Коронка по п.1, отличающаяся тем, что по меньшей мере внутренний ряд вставок съемного периферийного кольца выдвинут над вставками забойной части хвостовика.