АЛМАЗНАЯ КОРОНКА Российский патент 2002 года по МПК E21B10/48 

Изобретение относится к горному делу и может использоваться при алмазном бурении.

Известны алмазные коронки типа БСИ, в матрице которых, на всю ее высоту, установлены износостойкие вставки (Марамзин А.В., Блинов Г.А. Алмазное бурение на твердые полезные ископаемые. - Л., 1977 (см. с. 59).

Эти вставки предохраняют матрицу от быстрого износа, как по наружному, так и по внутреннему диаметру. Однако существенным недостатком таких коронок является тот факт, что при бурении в трещиноватых и сильнотрещиноватых породах в коронках возникает самозаклинивание керна. Как следствие, перекрываются шламом промывочные каналы и развивается прижог коронки.

Известны алмазные коронки, содержащие матрицу и корпус, в котором выполнены радиальные промывочные каналы (авт. св. СССР 1182148, БИ 36, 1985). В таких коронках часть очистного агента проходит под торцом матрицы, а основная часть очистного агента циркулирует через радиальные промывочные каналы в корпусе коронки. При такой конструкции коронки мелкозернистый шлам эффективно удаляется через промывочные каналы в корпусе коронки, матрица коронки постоянно охлаждается и прижог маловероятен. Однако при бурении в сильнотрещиноватых породах образуется крупнозернистый шлам. Крупные фракции шлама, по размеру соизмеримые с диаметром промывочных каналов, могут заклиниваться при движении по промывочным каналам, диаметр которых постоянен по всей длине. Это приводит к нарушению циркуляции очистного агента. В результате может развиться прижог алмазной коронки. Другой недостаток конструкции таких коронок заключается в том, что часть шлама, удаляемая через промывочные каналы в корпусе коронки, достаточно быстро истирает корпус коронки, образуя на нем кольцевую канавку, что в дальнейшем может привести к обрыву корпуса коронки.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, а именно повышение надежности работы алмазных коронок.

Поставленная задача решается тем, что в алмазной коронке, состоящей из матрицы и корпуса с радиальными промывочными каналами, радиальные промывочные каналы выполнены в виде усеченного конуса с расширением к наружной стенке корпуса. За сбегающей частью каждого радиального конически расширяющегося промывочного канала в пазах по наружной стенке корпуса установлены износостойкие вставки. При этом высота износостойких вставок равна или больше диаметра выходных отверстий промывочных каналов, а для диаметра D по двум противоположно установленным вставкам выполняется условие: D_к≤D<D_м, где D_к, D_м - диаметры корпуса и матрицы коронки. Износостойкие вставки, устанавливаемые в корпусе коронки, могут выполняться съемными.

На фиг.1 изображен продольный разрез алмазной коронки. На фиг.2 показан поперечный разрез по А-А.

Алмазная коронка (фиг.1 и фиг.2) состоит из матрицы 1, корпуса 2 с радиальными промывочными каналами 3, конически расширяющимися к наружной стенке корпуса, износостойкой вставки 4, установленной в пазах корпуса 2. Также на фиг. 1 и фиг.2 показаны диаметр D по двум противоположно установленным износостойким вставкам, диаметр D_к корпуса и диаметр D_м матрицы коронки.

Порядок работы алмазной коронки следующий.

Очистной агент, циркулируя через радиальные конически расширяющиеся промывочные каналы 3 и частично под матрицей коронки, выносит через радиальные конически расширяющиеся промывочные каналы 3 шлам, который, попав во входное отверстие радиальных конически расширяющихся промывочных каналов 3, далее свободно удаляется в затрубное пространство. На выходе из промывочного канала шлам будет попадать на износостойкую вставку 4, которая может быть выполнена, например, из карбида вольфрама. При этом шлам может быть дополнительно измельчен, попав в зазор между стенкой скважины и износостойкой вставкой. Так как высота износостойкой вставки равна или несколько больше диаметра выходного отверстия радиальных конически расширяющихся промывочных каналов, то абразивное воздействие шлама придется на износостойкую вставку, а не на легкоистираемый корпус алмазной коронки.

Износостойкие вставки могут иметь различное исполнение. Например, при бурении в слаботрещиноватых породах они могут быть установлены в один диаметр (заподлицо) с корпусом алмазной коронки, т.е. диаметр D по двум противоположно установленным износостойким вставкам равен диаметру D_к корпуса коронки. В данном случае образуется мелкозернистый шлам и повторное измельчение его просто нецелесообразно. При бурении в сильнотрещиноватых породах износостойкие вставки могут выступать из корпуса алмазной коронки для дополнительного измельчения шлама, т.е. диаметр D по двум противоположно установленным износостойким вставкам будет больше диаметра D_к корпуса коронки и меньше диаметра D_м матрицы. При этом, чтобы стойкость алмазной коронки не определилась степенью износа износостойких вставок, они могут выполняться съемными.

Изобретение относится к горному делу, конкретно к конструкциям породоразрушающего инструмента. Алмазная коронка состоит из матрицы и корпуса, в котором имеются радиальные промывочные каналы. Радиальные промывочные каналы выполнены в виде усеченного конуса с расширением к наружной стенке корпуса, а за сбегающей частью каждого промывочного канала в пазах по наружной стенке корпуса установлены износостойкие вставки. Высота износостойких вставок равна или больше диаметра выходных отверстий промывочных каналов, а для диаметра D по двум противоположно установленным вставкам выполняется условие D_к≤D<D_м, где D_к, D_м - диаметры корпуса и матрицы коронки. Повышается надежность работы алмазных коронок. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Алмазная коронка, содержащая матрицу и корпус, в котором имеются радиальные промывочные каналы, отличающаяся тем, что радиальные промывочные каналы выполнены в виде усеченного конуса с расширением к наружной стенке корпуса, а за сбегающей частью каждого промывочного канала в пазах по наружной стенке корпуса установлены износостойкие вставки, причем высота износостойких вставок равна или больше диаметра выходных отверстий промывочных каналов, а для диаметра D по двум противоположно установленным вставкам выполняется условие D_к≤D<D_м, где D_к, D_м - диаметры корпуса и матрицы коронки. 2. Коронка по п. 1, отличающаяся тем, что износостойкие вставки, установленные в корпусе, выполнены съемными.