ТВЕРДОСПЛАВНАЯ ВСТАВКА Российский патент 2014 года по МПК E21B10/56 

Изобретение относится к буровому инструменту, а именно к твердосплавным вставкам для армировки буровых долот и коронок.

Известна твердосплавная вставка, содержащая цилиндрический хвостовик и рабочую головку с вершиной в виде части тора, при этом сама головка выполнена конической формы (авт.свидетельство СССР №446622, кл. Е21В 10/15, 1972 г.).

К недостаткам данной твердосплавной вставки следует отнести малую надежность крепления вставок в отверстиях корпуса и, как следствие этого, высокую вероятность их выпадения, что снижает все показатели работ буровых долот.

Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является твердосплавная вставка, содержащая цилиндрический хвостовик, рабочую головку, соединенные между собой коническим участком, и узел фиксации вставки с корпусом бурового долота (патент США №3603414, кл. 175-374, 1971 г.).

В данной вставке узел фиксации выполнен в виде сочетания выступов и впадин на боковой поверхности хвостовика. При запрессовке вставок в отверстия корпуса бурового инструмента выступы в виде продольных ребер врезаются в стенки отверстия корпуса и предохраняют ее от проворота и выпадения.

Основным недостатком данной вставки является сложность изготовления хвостовика, представляющего собой многогранную поверхность. Именно это и послужило причиной того, что вставки такой конструкции не нашли промышленного применения.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является упрощение технологии изготовления вставки при одновременном сохранении прочности соединения ее с корпусом.

Указанный технический результат достигается тем, что в твердосплавной вставке, содержащей цилиндрический хвостовик, рабочую головку, соединенные между собой коническим участком, и узел фиксации вставки с корпусом бурового долота, согласно изобретению боковая поверхность хвостовика выполнена, по меньшей мере, с двумя кольцевыми проточками с треугольным сечением в продольной плоскости, расположенными ниже конического участка, при этом конические участки проточек своими меньшими основаниями обращены один к другому.

Достижению указанного технического результата способствует также и то, что:

- хвостовик ее выполнен ступенчатой формы, причем проточки выполнены на разных ступенях;

- кольцевая проточка в продольном сечении выполнена в форме прямоугольного треугольника, один из катетов которого расположен перпендикулярно оси хвостовика, а другой - параллельно;

- кольцевая проточка в продольном сечении выполнена в форме тупоугольного треугольника, вершина тупого угла которого расположена на наружной поверхности хвостовика;

- участок хвостовика под нижней проточкой выполнен с продольными ребрами, высота которых не превышает высоту нижней проточки.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид вставки; на фиг.2 - узел А на фиг.1; на фиг.3 - узел Б на фиг.1.

Предложенная твердосплавная вставка включает цилиндрический хвостовик 1, рабочую головку 2, соединенные между собой коническим участком 3, и узел фиксации вставки с корпусом бурового долота. Отличительной особенностью предложенной вставки является то, что боковая поверхность хвостовика 1 выполнена, по меньшей мере, с двумя кольцевыми проточками 4 и 5, расположенными ниже конического участка 3, при этом конические участки проточек 4 и 5 своими меньшими основаниями обращены один к другому. Такое выполнение вставки позволяет использовать верхнюю кольцевую проточку 4 в качестве фиксатора благодаря тому, что вершина кромки 6, направленная вверх, врезаясь в стенки отверстия корпуса, препятствует смещению вставки вверх. Этому помогает также наличие конического участка 3, который способствует «затеканию» материала корпуса в полость кольцевой проточки 4. В этом случае материал корпуса заполняет кольцевую проточку 4 и образует защитный бурт, который предохраняет вставку от осевого перемещения, а следовательно, и от выпадения из отверстия корпуса долота. Защитный бурт может быть образован в процессе запрессовки вставок в отверстия корпуса, материал которого предварительно разогревают до определенной температуры. Дополнительно к этому образованию защитного бурта способствует также и конический участок 3 вставки в процессе всего времени работы бурового долота за счет передачи осевого усилия на материал корпуса долота. Повышению надежности фиксации вставок в отверстиях корпуса способствует и выполнение кольцевой проточки 4 с острой кромкой 6, которая при осевом перемещении вставки врезается в стенки отверстия 2 корпуса 1 и препятствует ее выпадению. Наиболее целесообразно кромку 6 выполнять с углом при вершине менее 90°. Такая кромка образуется в случае использования проточек 4 с продольным сечением в виде тупоугольного треугольника. При этом остроугольная вершина кромки 7 нижней проточки 5 позволяет упростить процесс запрессовки вставки в отверстие корпуса. Этому также способствует выполнение хвостовика 1 ступенчатой формы, а нижней ступени - с продольными ребрами 8, высота которых не превышает высоту нижней проточки 5. При ступенчатой форме хвостовика 1 путь, который проходят ребра 8 при запрессовке вставки, значительно меньше по сравнению с ребрами вставок прототипа, а следовательно, и меньше требуется усилий для запрессовки вставки в отверстие корпуса бурового инструмента.

Кольцевые проточки 4 и 5 в плоскости, параллельной оси 9 хвостовика 1, имеют треугольную форму, а количество проточек определяется диаметром породоразрушающего инструмента и физико-механическими свойствами горных пород. При этом диаметр ступеней увеличивается в направлении от хвостовика 1 в сторону рабочей головки 2 вставки, т.е. в каждой вставке диаметр - Д_в - верхней ступени больше диаметра - Д_н - нижней ступени. Кольцевые проточки 4 и 5 смещены одна относительно другой по высоте хвостовика 1 и выполнены в продольном сечении в форме тупого или прямоугольного треугольника. В случае выполнения проточки в виде прямоугольного треугольника один из катетов его располагают перпендикулярно оси 9 хвостовика, а другой - параллельно. Более предпочтительным вариантом является выполнение кольцевых проточек 4 и 5 в продольном сечении в форме тупоугольного треугольника, вершина тупого угла которого расположена на наружной поверхности хвостовика 1.

В предложенной вставке роль фиксатора выполняют верхняя кольцевая проточка 4 на боковой поверхности хвостовика 1 и ребра 8 на поверхности нижней ступени 5. Изготовление такой вставки значительно проще, а надежность соединения сохраняется благодаря «затеканию» материала корпуса бурового инструмента в кольцевую проточку под действием осевого усилия, передаваемого на материал корпуса коническим участком 3 вставки как при изготовлении бурового инструмента, так и в процессе работы.

Таким образом, применение предложенной вставки позволяет снизить себестоимость ее изготовления по сравнению с прототипом, сохраняя ее высокую надежность.

Изобретение относится к буровому инструменту, а именно к твердосплавным вставкам для армировки буровых долот и коронок. Технический результат заключается в упрощении технологии изготовления вставки и обеспечении высокой надежности крепления в корпусе бурового инструмента. Твердосплавная вставка содержит цилиндрический хвостовик, рабочую головку, соединенные между собой коническим участком, и узел фиксации вставки с корпусом бурового долота. Боковая поверхность хвостовика выполнена, по меньшей мере, с двумя кольцевыми проточками с треугольным сечением в продольной плоскости, расположенными ниже конического участка. Конические участки проточек своими меньшими основаниями обращены один к другому. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Твердосплавная вставка, содержащая цилиндрический хвостовик, рабочую головку, соединенные между собой коническим участком, и узел фиксации вставки с корпусом бурового долота, отличающаяся тем, что боковая поверхность хвостовика выполнена, по меньшей мере, с двумя кольцевыми проточками с треугольным сечением в продольной плоскости, расположенными ниже конического участка, при этом конические участки проточек своими меньшими основаниями обращены один к другому.

2. Твердосплавная вставка по п.1, отличающаяся тем, что хвостовик ее выполнен ступенчатой формы, причем проточки выполнены на разных ступенях.

3. Твердосплавная вставка по п.1, отличающаяся тем, что кольцевая проточка в продольном сечении выполнена в форме прямоугольного треугольника, один из катетов которого расположен перпендикулярно оси хвостовика, а другой - параллельно.

4. Твердосплавная вставка по п.1, отличающаяся тем, что кольцевая проточка верхней ступени хвостовика в продольном сечении выполнена в форме тупоугольного треугольника, вершина тупого угла которого расположена на наружной поверхности хвостовика.

5. Твердосплавная вставка по п.1, отличающаяся тем, что участок хвостовика под нижней проточкой выполнен с продольными ребрами, высота которых не превышает высоту нижней проточки.