РЕЗЕЦ ДЛЯ ВРАЩАТЕЛЬНОГО БУРЕНИЯ Российский патент 2007 года по МПК E21B10/42 

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к резцам, предназначенным для вращательного бурения шпуров по породам с коэффициентом крепости (f) от 6 до 8.

Известен резец для вращательного бурения из описания к патенту РФ на изобретение №2167259, МПК 7 Е21В 10/42, опубликованного 20.05.2001, бюл. №14. Резец содержит корпус с хвостовиком, два пера, твердосплавные пластины, закрепленные в теле каждого пера. Каждая твердосплавная пластина имеет главную режущую кромку в виде ломаной линии, состоящей из разновеликих участков, а заявленное соотношение величин проекций на продольную ось резца обеспечивает повышение скорости бурения и снижение энергозатрат на бурение.

Однако описанный резец имеет недостаток в ненадежности крепления твердосплавной пластины, что снижает срок службы резца и требуется его замена.

Известен также резец породный РШ 42-25 (резцовая коронка) из технической литературы (Машины и оборудование для проведения горизонтальных и наклонных выработок, М.: Недра, 1975 - С.320, рис.8.30), содержащий корпус с хвостовиком, два пера, оснащенных цилиндрическими штырями из твердосплавного материала со скругленной режущей кромкой, направленными в сторону, обратную направлению вращения резца. Резец РШ 42-25 имеет те же недостатки, что и вышеописанный: ненадежность крепления штыревой твердосплавной вставки, что снижает срок службы резца и его эксплуатационные качества.

Известен также резец, являющийся наиболее близким к предлагаемому решению, из описания к патенту РФ на изобретение №2258792, МПК 7 Е21В 10/42, опубл. 20.08.2005, бюл. №23 (прототип).

Резец содержит корпус с хвостовиком, два пера с твердосплавными пластинами, закрепленными в пазах каждого из перьев, с режущей кромкой, обращенной в направлении вращения резца, и центральный канал для подачи жидкости.

Однако резец имеет следующие недостатки. В процессе бурения и при заглублении резца в скважину всегда происходит заштыбовка шпура. Удалить штыб только подачей воды по центральному каналу невозможно, поэтому для выброса штыба из скважины всегда требуется включение обратного хода шпурового инструмента, при котором твердосплавная припаянная пластинка, как правило, частично или полностью выкрашивается, и требуется замена резца.

Техническая задача изобретения - повышение надежности крепления твердосплавной пластины, эффективная система подачи жидкости для промывки и одновременного охлаждения резца, увеличение срока службы резца за счет снижения нагрузки на твердосплавные режущие пластины при обратном ходе инструмента в скважине.

Поставленная задача решается за счет того, что в резце, содержащем корпус с хвостовиком, два пера с твердосплавными пластинами, закрепленными в пазах каждого из них, с режущей кромкой, обращенной в направлении вращения резца, и центральный канал для подачи жидкости, оба пера снабжены цилиндрическими заостренными штырями, выполненными из твердосплавного материала, обращенными в сторону, обратную направлению вращения резца, и установленными в отверстии, ось которого перпендикулярна твердосплавной пластине, с упором торца штыря в фиксатор, проходящий через твердосплавную пластину, при этом центральный канал для подачи жидкости соединен отходящими от него каналами с проточками, выполненными с обеих сторон по поверхностям контакта твердосплавной пластины с телом пера для сквозного прохода жидкости.

Изобретение поясняется чертежами, где:

фиг.1 - вид резца сбоку;

фиг.2 - вид сверху на резец;

фиг.3 - сечение по А-А на фиг.1 (вид на штыревое крепление пластины и заостренный штырь);

фиг.4 - сечение по В-В на фиг.1 (вид на подвод воды под торец твердосплавной пластины);

фиг.5 - сечение по Г-Г на фиг.4.

Резец содержит корпус 1 с хвостовиком 2, имеющим внутреннюю резьбу для соединения со штангой (не показана), два пера 3, с закрепленной в пазах каждого из них твердосплавной пластиной 4. Твердосплавные пластины 4 расположены симметрично относительно оси вращения резца и запрессованы в пазы каждого пера 3 с наклоном в направлении вращения резца. Между торцом твердосплавной пластины 4 и внутренней поверхностью паза имеется зазор.

В теле каждого пера 3 выполнены отверстия, в которые запрессованы цилиндрические заостренные штыри 5 из твердосплавного материала. Ось отверстия перпендикулярна твердосплавной пластине 4. Отверстие пересекает пластину 4, и в месте его пересечения с пластиной 4 установлен цилиндрический фиксатор 6, в торец которого упирается цилиндрический заостренный штырь 5. Штыри 5 обращены в сторону, обратную направлению вращения резца.

В хвостовике 2 резца выполнен центральный канал 7, по которому подается промывочная жидкость для удаления штыба из скважины. Для эффективной промывки скважины и одновременного охлаждения резца центральный канал 7 соединен отходящими от него каналами 8, которые имеют выход под торец (в зазор) твердосплавных пластин 4. По поверхностям контакта Б каждой твердосплавной пластины 4 с телом пера 3 выполнены проточки 9. Проточки 9 могут быть выполнены как на боковых поверхностях твердосплавной пластины 4, так и по этой же поверхности контакта Б, но в теле пера 3 или частично на обеих поверхностях: на пластине 4 и на внутренней поверхности тела пера 3 - и имеют сквозной проход промывочной жидкости через резец с выходом жидкости в шпур (скважину).

Работает резец следующим образом.

При соприкосновении вершины резца с породой происходит забуривание и затем бурение шпура при вращении и поступательном движении резца. Разрушение породы происходит режущей кромкой твердосплавных пластин 4. За счет того, что твердосплавная пластина 4 запрессована в пазы перьев 3 и имеет дополнительное крепление с помощью штырей 6, то даже при значительных скоростях бурения она защищена от воздействия усилий, стремящихся ее сдвинуть или вывернуть из паза.

Периодически, по мере накопления штыба в шпуровой скважине, включается обратный ход и вращение резца в сторону, противоположную направлению вращения при бурении. Заостренные штыри 5 при обратном вращении резца воспринимают всю нагрузку, защищая режущую кромку твердосплавных пластин 4 от поломки и выкрашивания, что увеличивает срок службы пластин 4. Кроме того наличие каналов 8 для подачи жидкости и возможность ее сквозного прохода по проточкам 9 обеспечивает не только эффективное удаление и промывку шпура, но и охлаждение резца, что способствует продлению его срока службы.

Таким образом конструктивные особенности резца обеспечивают решение поставленной задачи.

Резец предназначен для вращательного бурения шпуров, преимущественно под анкерную крепь по породам с коэффициентом крепости (f) от 6 до 8. Позволяет повысить надежность крепления твердосплавной пластины и способствует увеличению срока службы резца. Резец содержит корпус с хвостовиком, два пера с твердосплавными пластинами, закрепленными в пазах каждого из них, с режущей кромкой, обращенной в направлении вращения резца, и центральный канал для подачи жидкости. Твердосплавные пластины закреплены в теле каждого пера с помощью цилиндрических фиксаторов, проходящих через твердосплавную пластину, оси которых перпендикулярны твердосплавным пластинам. В отверстии с упором в торец фиксатора установлены цилиндрические заостренные штыри из твердосплавного материала, обращенные в сторону, обратную направлению вращения резца. Центральный канал для подачи жидкости соединен отходящими от него каналами с проточками для сквозного прохода жидкости, выполненными по поверхностям контакта твердосплавной пластины с телом пера. 5 ил.

Резец для вращательного бурения, содержащий корпус с хвостовиком, два пера с твердосплавными пластинами, закрепленными в пазах каждого из них, с режущей кромкой, обращенной в направлении вращения резца, и центральный канал для подачи жидкости, отличающийся тем, что оба пера снабжены цилиндрическими заостренными штырями, выполненными из твердосплавного материала, обращенными в сторону, обратную направлению вращения резца, и установленными в отверстии, ось которого перпендикулярна твердосплавной пластине, с упором торца штыря в фиксатор, проходящий через твердосплавную пластину, при этом центральный канал для подачи жидкости соединен отходящими от него каналами с проточками, выполненными с обеих сторон по поверхностям контакта твердосплавной пластины с телом пера для сквозного прохода жидкости.