БУРОВАЯ КОРОНКА Российский патент 1999 года по МПК E21B10/38 

Предлагаемое изобретение относится к области буровых машин ударно-вращательного действия, а именно, к буровому инструменту, предназначенному для работы с погружными пневмоударниками, и может быть использовано для проходки скважин в крепких горных породах.

Известна буровая коронка к погружному пневмоударнику типа Тандематик (см. К.И.Иванов и др. Техника бурения при разработке месторождений полезных ископаемых. М. , "Недра", 1974, с. 200, 208), содержащая армированную твердосплавными вставками головку и цилиндрический ступенчатой формы хвостовик с центральным выхлопным клапаном и шлицевой прямобочной нарезкой на ступени большого диаметра для соединения с буксой пневмоударника. Передача осевого усилия от пневмоударника коронке осуществляется через торцевые поверхности зубьев шлицевой нарезки посредством опоры их на полукольца, установленные между буксой и гильзой пневмоударника, а для выхлопа отработанного воздуха из камер пневмоударника, кроме центрального выхлопного канала в хвостовике коронки, используются клапаны, образованные продольными впадинами шлицевой нарезки хвостовика и зубьями шлицевой нарезки буксы. Недостатком коронки является то, что вследствии осевого подвода отработанного воздуха в каналы, образованными продольными впадинами шлицевой нарезки хвостовика и зубьями шлицевой нарезки буксы, торцевые поверхности зубьев шлицевой нарезки хвостовика используются для передачи осевого усилия от пневмоударника коронки неполностью, что приводит к увеличению контактных напряжений и, как следствие, к снижению прочности.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является коронка для ударного бурения (см. авт. свидетельство СССР N 726324, E 21 C 13/06, Б. И. 1980, N 13), включающая армированную твердосплавными вставками головку и цилиндрический хвостовик с центральным выхлопным каналом, опорным пояском на торцевой поверхности для передачи осевого усилия, боковыми и радиальными пазами для шарового байонетного соединения с буксой пневмоударника. Для облегчения установки буровой коронки в пневмоударник и продувку шарового байонетного соединения отработанным воздухом на торцевой поверхности хвостовика коронки в зоне выхода боковых пазов для шарового соединения выполнены торцевые наклонные лунки. Недостатком коронки является то, что для каждого бокового паза требуется выполнение индивидуальной наклонной лунки, что усложняет конструкцию.

Другим недостатком коронки является то, что при использовании наклонных лунок для образования дополнительного выхлопного тракта они должны быть выполнены достаточно большого проходного сечения, что приведет к снижению прочности торца хвостовика и ухудшению условий передачи энергии удара коронке.

Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в упрощении конструкции коронки при повышении ее прочности.

Поставленная задача решается тем, что в буровой коронке, содержащей армированную твердосплавными вставками головку и цилиндрический хвостовик с центральным выхлопным каналом, продольными впадинами и продольными зубьями на боковой поверхности, имеющими выход на торец хвостовика и выполненными в виде прямобочной шлицевой нарезки, согласно изобретению, в хвостовике, с торца соосно образующей боковой поверхности выполнено углубление, наружный диаметр окружности которого больше или равен диаметру хвостовика по продольным впадинам.

Выполнение в хвостовике с торца соосно образующей боковой поверхности углубления, наружный диаметр окружности которого больше или равен диаметру хвостовика по продольным впадинам, упрощает конструкцию коронки, повышает прочность за счет практически полного использования торцевой поверхности продольных зубьев хвостовика для передачи осевого усилия от пневмоударника коронке и позволяет выполнить каналы для подвода отработанного воздуха из полости, прилегающей к торцу хвостовика коронки, к каналам, образованным продольными впадинами хвостовика и продольными зубьями буксы пневмоударника, необходимого проходного сечения.

Целесообразно выполнение углубления в хвостовике с плоским дном и соприкасающемся с устьем центрального выхлопного канала. Это обеспечивает дополнительное упрощение конструкции коронки, позволяет использовать дно углубления для приложения ударной нагрузки, увеличивает площадь ударного торца хвостовика коронки и повышает его прочность.

Предполагаемое изобретение поясняется чертежами:
фиг. 1 - продольный разрез коронки;
фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1;
фиг. 3 - продольный разрез задней части хвостовика коронки с углублением, имеющим плоское дно и соприкасающимся с центральным выхлопным каналом;
фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 3;
фиг. 5 - продольный разрез коронки и передней части пневмоударника в сборке;
фиг. 6 - сечение Г-Г на фиг. 5.

Коронка содержит головку 1, армированную твердосплавными вставками 2, цилиндрический хвостовик 3 с центральным выхлопным каналом 4, продольными впадинами 5, продольными зубьями 6 и поперечным пазом 7 на боковой поверхности, причем продольные впадины 5 и продольные зубья 6 выполнены в виде прямоблочной шлицевой нарезки и имеют выход на торец хвостовика 3 и на головку 1 коронки. В хвостовике 3 с торца соосно образующей боковой поверхности выполнено углубление 8, сообщающееся с внешней стороны с продольными впадинами 5. Сообщение углубления 8 с продольными впадинами 5 обеспечивается тем, что наружный диаметр углубления 8 равен или несколько превышает диаметр поверхности 9 хвостовика 3 по продольным впадинам 5. На фиг. 1, 2, 5 углубление 8 имеет кольцевую форму и охватывает участок между ударным торцом 10 и зубьями 6. Целесообразно выполнение углубления 8 с плоским дном и соприкасающимся с устьем центрального выхлопного канала по всему его периметру, т. е. охватывающим участок между зубьями 6 и центральным выхлопным каналом 4 /фиг. 3, 4/.

Коронка работает в паре с пневмоударником, содержащим корпус 11, ударник 12, буксу 13 с продольными впадинами 14 и продольными зубьями 15, выполненными в виде прямоблочной шлицевой нарезки и обеспечивающими соединение с коронкой и передачу крутящего момента, стопор 16, установленный на поперечном пазу 7 хвостовика 3 и удерживающий коронку от выпадания. Продольные зубья 15 буксы 13 выполнены по высоте значительно меньшими, чем глубина продольных впадин 5 хвостовика 3, в которых размещены, и образуемые ими каналы 17 имеют достаточно большое проходное сечение. Передача осевого усилия на коронку осуществляется через торцевые поверхности продольных зубьев 6 посредством их опоры на торец 18 корпуса 11. Углубление 8 выполнено такой глубины, что радиальные каналы 19, образуемые торцом 18 и боковыми поверхностями зубьев 6, имеют проходное сечение не меньшее, чем каналы 17, и обеспечивают совместно с каналами 17 эффективное сообщение прилегающей к торцу хвостовика полости 20 с окружающим пространством.

Буровая коронка в паре с пневмоударником работает следующим образом.

Под действием сжатого воздуха ударник 12 совершает возвратно-поступательное движение и периодически воздействует на ударный торец 10 хвостовика 3 коронки. Энергия удара через хвостовик 3, головку 1 и твердосплавные вставки 2 передается на забой скважины, обеспечивая разрушение породы. Отработанный воздух из рабочих камер пневмоударника поступает в полость 20, а из нее часть воздуха по центральному выхлопному каналу 4 подается непосредственно на забой скважины, а другая его часть через углубление 8, каналы 19, 17, продольные впадины 5 удаляется в призабойную зону. Оба потока отработанного воздуха участвуют в очистке забоя скважины от разрушенной породы, обеспечивая процесс бурения. Возможность выполнения каналов 19, 17 достаточно большого проходного сечения улучшает сообщение рабочих камер пневмоударника с окружающим пространством, способствует снижению остаточного давления в рабочих камерах, повышает мощность пневмоударника и скорость бурения.

Изобретение относится к буровым машинам ударно-вращательного действия, а именно к буровому инструменту, предназначенному для работы с погружными пневмоударниками, и может быть использовано для проходки скважин в крепких горных породах. Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в упрощении конструкции коронки при повышении ее прочности. Поставленная задача решается тем, что в буровой коронке, содержащей армированную твердосплавными вставками головку и цилиндрический хвостовик с центральным выхлопным каналом, продольными впадинами и продольными зубьями на боковой поверхности, имеющими выход на торец хвостовика и выполненными в виде прямобочной шлицевой нарезки, в хвостовике с торца соосно образующей боковой поверхности выполнено углубление, наружный диаметр окружности которого больше или равен диаметру хвостовика по продольным впадинам. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Буровая коронка, содержащая армированную твердосплавными вставками головку и цилиндрический хвостовик с центральным выхлопным каналом, продольными впадинами и продольными зубьями на боковой поверхности, имеющими выход на торец хвостовика и выполненными в виде прямобочной шлицевой нарезки, отличающаяся тем, что в хвостовике с торца соосно образующей боковой поверхности выполнено углубление, наружный диаметр окружности которого больше или равен диаметру хвостовика по продольным впадинам. 2. Буровая коронка по п. 1, отличающаяся тем, что углубление имеет плоское дно и соприкасается с устьем центрального выхлопного канала.