Разъемное соединение бурового инструмента Советский патент 1983 года по МПК E21B17/04 

(57 6 I lit. 3 Рыг.1 Изобретение относится к горному делу, а конкретно к буровому инстру менту, применяемому при буровзрглвнЫ работах, и может быть использовано 8 конструкциях соединений буровых штанг с буровыми коронками, а также для соединений буровых штанг соединительными муфтами. Известны конструкции разъемных соединений бурового инструмента, включающие, сопрягаемые наконечник буровбй штанги с эксцентричной и центрирующей концентричной поверхностью и соответствующее его профилю посадочное гнездо буровой коронки, при этом торцовая поверхность наконечника штанги контактирует с поверх ностью днища посадочного гнезда ко- ронки 1. Основным недостатком данного сое динения является наличие в его конструкции заниженной площади торцово поверхности наконечника щтанги и ко тактирующей с ней площади поверхнос ти днища посадочного гнезда коронкн по сравнению с площа,цью поперечного сечения диаметра центрирующей кон центричной поверхности наконечника штанги. Наиболее близким техническим решением.к изобретению является разъемное соединение бурового инструмента, включающее сопрягаемые наконечник буровой штанги с эксцентричной. поверхностью, расположенной менаду двумя центрирующими концентричными поверхностями, и соединительную част буровой коронки с ответным центрирующим концентричным поверхностям наконечника посадочным гнездом, днище которого имеет возможность взаимодей ствия с торцом наконечника 2. Недостаток известного соединения заключается в заниженной площади,тор цовой поверхности наконечника штанги и контактирующей с ней площади поверхности днища посадочного гнезда коронки по сравнению с площадвю поперечного сечения диаметра основной (большей) центрирующей концентричной .V поверхности наконечника штанги, Отме ченные в качестве недостатка конструктивные параметры существенно уменьшают так называемую активную площадь торцовой поверхности наконечника йтанги и площадь поверхности днища посадочного гнезда коронки, че рез которые проходит основной Фронт ударной волны, передаваемой через упор (контакт торца наконечника в днище посадочного гнезда коронки. Это явление, естественно, определяет более высокую удельную нагруженность заниженной площади торцовой поверхности наконечника и площади поверхности днища гнезда коронки по сравнению с удельной нагруженностью площади поперечного сечения диаметра основной (большей) центрирующей концейтричной поверхности наконечника штанги, а следовательно, и более циклическую прочность наконечника штанги с заниженной площадью торцовой поверхности и соответственно днища посадочного гнезда коронки. От осевого разъединения соединенных наконечника и коронки удерживает сила трения, возникающая от эффекта радиального вэаимозаклинивания эксцентричных поверхностей, Как только осе бое растягивакяцее усилие превысит силу трения, наконечник и коронка разъединяются. В результате этого известное соединение обладает низкой циклической .прочностью и надежностью, . / Целью изобретения является повышение надежности и циклической прочности соединения путем снижения контактных напряжений нагруженной зоны соединения. Указанная цель достигается тем, что в разъемном соединении бурового инструмента, имеющем сопрягаемые наконечник буровой штанги с эксцентричной поверхностью, расположенной между двумя центрирующими концентричными поверхностями, и соединительную часть буровой коронки или муфты с ответным центрирующим концентричным поверхностям наконечника посадочным . гнездом, днище которого имеет возможность взаимодействия сторцом наконечника, диаметр первой входящей при сборке в посадочное гнездо центрирующей концентричной поверхности . наконечника выполнен равным диаметру второй центрирующей концентричной поверхности и имеет лыску, причем посадочное гнездо соединительной части буровой коронки или муфты выполнено с внутренним выступом для взаимодействия с частью наконечника, имеющей эксцентричную поверхность. На фиг, 1 показано разъемное соединение бурового инструмента перед сборкой; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг, .1; на фиг. 3 - разъемное соединение бурового инструмента в собранном, виде; на фиг, 4 - разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг, 5 - буровая коронка; на фиг, 6 - вид В на фиг, 5; на фиг, 7 - наконечник буровой штанги; на фиг, вид Г на фиг, 7, Разъемное соединение инструмента включает соединительную часть буровой коронки (или муфты) 1 с посадочньм гнездом 2 и внутренним выступом 3 и наконечник 4 буровой штанги, имеюций две центрирукяцие концентричные поверхности 5 и б с одинаковыми диаметрами, соответствующими диаметру посадочного гнезда 3 коронки 1, Торец наконечника 4 имеет возможность взаимодействия с днищем гнезда 2, Между поверхностями 5 и б расположена эксцентричная поверхность 7, контактирующая с поверхностью выступа 3 посадочного гнезда коронки. На первой входящей при сборке в посадочное гнездо центрирующей конЦентричной поверхности 5 имеется -лыска 8, этом размер от образующей посадочного гнезда коронки до поверхности выступа 3 больше, чем размер от образующей наконечника до поверхности лыски. Контактирующая с эксцентричной .поверхностью 7 поверхность выступа 3 может быть выполнена плоской или криволинейной. Внутренний выступ 3 посадочного гнезда может быть образован с использованием дополнительной детали, вставленной в отверстие юбки буровой коронки и закрепленной, например, сваркой или пайкой (фиг.1 и 5), или получен методом пластического деформирования стенк-и юбки коронки (фиг. 3).

Для сборки соединения наконечник штанги 4 вводят в посадочное гнездо 2, являющееся полостью соединительной части буровой коронки 1. Наличие лыски 8 на поверхности 5 наконечника обеспечивает проход его в посадочное гнездо до упора торцом в днище гнезда (фиг. 1). Затем поворачивают рокруг оси наконечник штанги в посадочром гнезде коронки (фиг. 3), при этом эксцентричная поверхность 7 наконечника взаимозаклинивается с поверхностью выступа 3 коронки, а шейка 5 участком тела входит в зацепление с выступом 3, образуя замковое зацепление.

Передача крутящего момента через соединение осуществляется как пос-, редсхвом активного зацепления эксцентричной поверхности 7 наконечника с поверхностью выступа 3 посадоч.ного гнезда, так за счет силы трения, возникающей от эффекта взаимозаклинивания этих поверхностей.

--При работе рекомендуемого соединения с осевыми растягивающими, ударНЫ14И и вибродинамическими нагрузками от осевого разъединения наконечника и коронки удерживает как .сила трения возникающая от эффекта взаимозаклинивания эксцентричной поверхности 7 с поверхностью выступа 3, так и дополнительное активное зацепление шейки 5 с выступом 3 (фиг. 3 и 4), т.е. упор внутреннего торца, образованного шейками 5 и 7, в боковой торец выступа 3, образуя замковое зацепле-, ние наконечника и коронки, активно препятствует их разъединению при действии осевых растягивающих, ударных и вибродинамических нагрузок.

Осевые ударные нагрузки при этом передаются через упор торцовой поверхности наконечника в поверхность днища посадочного гнезда коронки.

0 Вследствие большей по абсолютной величине активной площади торцовой поверхности наконечника и контактирующей с ней поверхности днища посгщочного гнезда, в сравнении с известны5ми, возникающие в теле наконечника. и корпусе .коронки от действия ударной волны напряжения также будут поч-: ти пропорционально меньшими. Это ; . ; естественно определяет более высокую циклическую прочность нагруженной зо0ны соединения (торцовой части наконечника штанги в контакте с днищем гнезда коронки), а значит повышает циклическую прочность всего соединения в целом. Разборка соединения про5изводится в порядке, обратном сбор-. к©.

Наличие одинаковых дис1метров у пО верхностей 5 и 6 наконечника и у соответствующих им поверхностей q oca0дочного гнезда коронки повышает точность центрирования соединения, увеличивает площадь торцовой поверхности наконечника и контактируксцую с ней площадь поверхности днища поса5дочного гнезда коронки и за счет этого снижает контактные напряжения нагруженной зоны соединения, тем самым повышает циклическую его прочность, при этом наличие выступа в посадочном гнезде и лыски на первой

0 входящей при сборке в посадочное гнездо центрирующей концентричной поверхности обеспечивает замковое зацепление наконечника и коронки, что повьаиает надежность их соедине5ния при работе с осевыми растягивающими, ударными и вибродинамическими нагрузками.

Технико-экономическая эффектив0ность изобретения заключается в снижении материальных затрат, связанных с проведением дополнительных работ при случайном разъединении бурового инструмента.

-J57J 6

ФnгJ

Фиг, 6

Фиг, 5

576

j

ФигЛ

Ви&Г

РАЗЪЕМНОЕ СОЕДИНЕНИЕ БУРОВОГО ИНСТРУМЕНТА, содержащее сопрягаемые наконечник буровой штанги с эксцентричной поверхностью, располо- женной между двумя центрирующими кон центричнй и поверхностями, и соедиг нительную часть буророй коронки или муфты с ответным центрирующим концентричным поверхностям наконечника посадочным гнездом, днище которого имеет возможность взаимодействия с торцом наконечника, отличаю. щ е в с я тем, что, с цеЛью повьвае.ния надежности и циклической прочности путем снижения контактных напряже НИИ нагруженной зоны соединения, диаметр первой входящей при сборке в посадочное гнездо центрирующей концентричной поверхности наконечника выполнен равным диаметру второй центрирующей концентричной поверхности и имеет лыску, причем посадочное гнездо соединительной части буровой коронки или муфты выполнено с внутренним выступом для взаимодействия (П с частью наконечника, имеющей экс(центричную поверхность.