СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЗУБКОВ ИЗ ОТРАБОТАННЫХ ШАРОШЕЧНЫХ ДОЛОТ Российский патент 1998 года по МПК E21B10/16 

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к способам извлечения твердосплавных зубков из отработанных шарошечных долот.

Известен способ извлечения зубков из отработанных шарошечных долот, включающий снятие прессовых напряжений в соединительных отверстиях под зубки корпуса шарошки и воздействие на него ударного импульса за счет нагрева корпуса шарошки и вибрационных усилий (авт.св. СССР N 229372, кл. E 23 B 10/08, 1965).

Однако этот способ характеризуется низкой производительностью, недостаточной эффективностью, требует дорогостоящего оборудования и является весьма трудоемким.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков является способ извлечения зубков из отработанных шарошечных долот, включающий снятие прессовых напряжений в соединительных отверстиях под зубки корпуса шарошки и воздействие ударным импульсным путем полного заполнения внутренней полости шарошки жидкостью и последующего воздействия на жидкость взрывом через прокладку.

Однако известный способ характеризуется низкой эффективностью вследствие недостаточной способности механизировать и автоматизировать процесс, невозможности точно регулировать ударный импульс (особенно при извлечении зубков из шарошек различных типоразмеров), а также высокой опасностью работ, связанных с применением взрывчатых веществ.

Основная задача изобретения заключается в увеличении эффективности способа извлечения твердого сплава из отработанных шарошечных долот за счет возможности регулирования ударного импульса, механизации и автоматизации процесса.

Другой задачей является повышение безопасности извлечения твердого сплава за счет удаления из процесса взрывчатых веществ.

Для решения поставленных задач способ извлечения твердых сплавов из отработанных шарошечных долот включает снятие прессовых напряжений в соединительных отверстиях под зубки корпуса шарошки и воздействие ударным импульсом с полным заполнением внутренней полости шарошки жидкостью, причем снятие прессовых напряжений и воздействие ударным импульсом осуществляют путем создания в находящемся во внутренней полости шарошки объеме жидкости высоковольтного электрического импульсного разряда и возникновения в зоне его действия импульсных сверхвысоких гидравлических давлений, превышающих прессовые напряжения на зубки.

По отношению к прототипу у предлагаемого способа имеются следующие отличительные признаки: снятие прессовых напряжений и воздействие ударным импульсом осуществляют путем создания в находящемся во внутренней полости шарошки объеме жидкости высоковольтного электрического импульсного разряда.

Между отличительными признаками и решаемой задачей существует следующая причинно-следственная связь. В результате высоковольтного электрического импульсного разряда в объеме жидкости в зоне его действия возникают импульсные сверхвысокие гидравлические давления, превышающие прессовые напряжения на зубки.

Для осуществления способа от отработанного долота при помощи, например, механической резки отделяют шарошки. Из каждой шарошки удаляют цапору, шарошки и ролики подшипниковых узлов, а также очищают от грязи и пыли. После этого шарошки (вершиной вниз) помещают в контейнер, футерованный эластичным материалом, например резиной. Внутреннюю полость шарошки заполняют жидкостью, например водой или маслом с небольшой плотностью, в которую опускают два электрода. Сверху шарошку закрывают крышкой. На электроды подают электрический ток высокого напряжения. При подаче высокого напряжения на разрядный промежуток в виде двух электродов происходит пробой промежутка. При осуществлении внутри объема жидкости, находящейся внутри корпуса шарошки, высоковольтного разряда в зоне его действия возникнут импульсные сверхвысокие гидравлические давления. Эти давления проявляются в механических перемещениях жидкости. Практически несжимаемая жидкость с огромной скоростью раздвигается во все стороны от линии разряда, создавая полость кавитации и первый основной, гидравлический, удар. Затем полость смыкается, создавая второй, кавитационный удар. На этом цикл заканчивается, повторяясь с частотой чередования импульсов.

Гидравлический и кавитационный удары передают давление жидкости внутренним стенкам шарошки, в результате чего линейные размеры шарошки увеличиваются.

За счет первого, гидравлического, удара зубки освобождаются от прессовых напряжений и получают некоторую начальную скорость. За счет второго, кавитационного, удара зубки вылетают из гнезд и поступают в бункер для их сбора, находящийся в нижней части контейнера.

Процесс извлечения твердого сплава указанным способом позволяет более точно регулировать ударные импульсы. Устройства для осуществления указанного способа легко поддается механизации и автоматизации и могут встраиваться в автоматические линии. С применением указанного способа исключается использование взрывчатых веществ, что повышает безопасность процесса извлечения твердого сплава из отработанных шарошечных долот.

Пример. Извлечение твердого сплава предлагаемым способом из шарошечных долот диаметром 244,5, 269,9 и 320 мм.

1. Прессовые напряжения на зубки (давление со стороны тела шарошки) определим

P_224,5 = 0,23 МПа; P_269,9 = 0,24 МПа; P₃₂₀ = 0,25 МПа;
где
N - натяг в соединении "зубок - тело шарошки", мм.

Для долот рассчитан N_244,5 = 0,0089 мм; N_269,9 = 0,015 мм; N₃₂₀ = 0,025 мм.

dcp - средний диаметр зубка.

Для долот он принят dcp_224,5 = 8 мм; dcp_269,9 = 14 мм; dcp₃₂₀ = 24 мм.

C₁ = 968 - коэффициент, E = 2,06 • 10¹¹ - модуль упругости.

2. Максимальное импульсное гидравлическое давление на фронте ударной волны для каждого типа шарошки будет практически одинаковым и равно

где
ρ = 1 - плотность воды, кг/дм³;
R = 1,13 мм - рассчитанный радиус канала разряда электроимпульса;
l = 14,2 мм - рассчитанная длина разрядного промежутка;
τ = 0,1 мкс - длительность импульса тока;
r ≥ 2 • l - расстояние от электрода до внутренней поверхности шарошки.

Для расчетов принята конденсаторная батарея со следующими параметрами; энергия W = 30 кДж, рабочее напряжение U = 25 кВ, площадь поверхности неизолированной части положительного электрода, контактирующего с водой, F = 3,375 см².

Из расчета видно, что импульсное гидравлическое давление на фронте ударной волны (P_у) больше прессовых напряжений в соединении "зубок - тело шарошки" (P). Следовательно, зубки при импульсном ударе будут извлекаться из шарошки.

Изобретение относится к горной промышленности и позволяет увеличить эффективность способа извлечения твердого сплава из отработанных шарошечных долот за счет возможности регулирования ударного импульса, механизации и автоматизации процесса. Это достигается тем, что снятие прессовых напряжений в соединительных отверстиях под зубки корпуса шарошки и воздействие ударным импульсом осуществляют путем создания в находящемся во внутренней полости шарошки объеме жидкости высоковольтного электрического импульсного разряда и возникновения в зоне его действия импульсных сверхвысоких гидравлических давлений, ударом превышающим прессовые напряжения на зубки.

Способ извлечения зубков из отработанных шарошечных долот, включающий снятие прессовых напряжений в соединительных отверстиях под зубки корпуса шарошки и воздействие на него ударным импульсом с полным заполнением внутренней полости шарошки жидкостью, отличающийся тем, что снятие прессовых напряжений и воздействие ударным импульсом осуществляют путем создания в находящемся во внутренней полости шарошки объема жидкости высоковольтного электрического импульсного разряда и возникновения в зоне его действия импульсных сверхвысоких гидравлических давлений, превышающих прессовые напряжения на зубки.