Буровая коронка Советский патент 1988 года по МПК E21B10/46 

00

о

ГчЭ

Изобретение относится к горным буровым инструментам и может быть использовано в различных отраслях горно-добывающей промьшшенностИо

Цель изобретения - повьпиение долговечности коронки путем гашения в ней динамических волн напряжений от взаимодействия резцов с породой.

В корпусе коронки размещено чет- ное количество резцов, причем под каждым вторым резцом установлены прокладки, обеспечивающие смещение фазы волн напряжений, распростра- НЯЮ1ЦИХСЯ из соседних резцов в корпус коронки, на угол, близкий Т K Tr, где К - четное число.

На фиг о 1 приведена схема интерференции волн напряжений в jcopnyce коронки; а - при прохождении волн близких по фазе и амплитуде} б - при прохождении волн напряжений, смещенных по фазе и частично ослабленных по амплитуде за счет установки прокладок; на фиг. 2 - коронка.

Буровая коронка состоит из стального корпуса 1 и четьфех твердосплавных резцов 2, размещенных в его торце, причем под каждым вторым резцом 2 установлены латунные прокладки 3. Определяют толщину прокладки 3, необходимую для сдвига фазы волн напряжений на угол, равный ii .

Гармонические колебания, распространяющиеся из каждого резца 3 корпус

1 коронки, описываются выражением:

шедших в корпус коронки через прокладку/

Т - коэффициент прохождения

волн напряжений, для латуни Т,.0,6-0,7

К - волновое число материала прокладки.

В выражении (2) член харакеризует сдвиг волн по фазе.

Волновое число

2V К -.. ,

где - длина волны.

(3)

В то же время

Г

где с

скорость распространения продольной волны f - частота колебаний.

Используя выражения (1)-(3), находят угол сдвига фаз при прохождении волн напряжений из резца в корпус коронки через прокладку

ч...- ---, W

где 1 - толщина прокладки, м;

f - частота, принимаемая в данном случае 2.50 кГц, с - скорость прохождения продольной волны в латуни, равная 3300 м/с. Из выражения (4)

Изобретение относится к горным буровым инструментам и позволяет повысить долговечность работы путем гашения в ней динамических волн напряжений от взаимодействия резцов (Р) с породой. Коронка содержит корпус (К) и четное количество Р. Между Р и К в чередующемся через один порядке установлень изонирующие прокладки, обеспечивающие противофазо- вый сдвиг волн напряжен ий от смежных Р. При выбуривании керна на Р действуют динамические нагрузки, изменяющие свою величину в короткие промежутки времени В Р возникают возмущения,. распространяющиеся на К. Волны возмущений, распространяющиеся из каждых двух соседних Р в К, благодаря прокладке сдвигаются по фазе на некоторый угол. В итоге волны возмущений, встречаясь в К в про- тивофазе, гасятся. 2 ил. с 8 (Л

В A-cos(cot+K,-Z)j

(1)

где В - амплитуда колебаний, прошедших из резца в корпус коронки ,

А - амплитуда колебаний, образующихся в процессе бурения со - угловая частота вращения

коронки; t - время-, К, - волновое число материала

корпуса}

Z - акустический импеданс материала корпуса.

Колебания, прошедшие в корпус коронки через прокладку, установленную между резцом и корпусом, описываются вьфажением

в 1,2. A cos(cot4-K, Z-K, l) (2) где В - амплитуда колебаний, про1

- Я;&l

мм

0

0 Таким образом, для обеспечения сдвига фазы волн напряжений, проходящих через латунную прокладку, на угол, близкий ir , требуется толщина прокладки, равная 6,6 мМо

Работа коронки происходит следующим образом.

При выбуривании керна на забое происходит резание и скалывание горной породы„ На резцы коронки действуют динамические нагрузки, изменяющие свою величину в короткие промежутки времени, В резцах возникают возмущения: нагрузка, разгрузка, отражения и ТоД., распространяющиеся 5 в корпус коронки. Процесс разрушения горных пород бурением сопровождается полем динамических возмущений с частотами порядка 200-300 кГц. Волны

возмущений, распространяющиеся из каждых двух соседних резцов в корпус коронки, благодаря установке под одним из них прокладки в соответствии с приведенным расчетом, сдвигаются по фазе на угол, равный п , В результате волны возмущений, встречаясь в корпусе коронки в протйво- фазе, гасятся. Тем самым снимается разрушительное воздействие отраженных волн напряжений на режущие кромки резцов и обеспечивается защита резцов от износа и быстрого притупления.

i f mepmepe L/fJ Н(7 ряжен1/о б /fo/y i/ce /fopon/fa

а- - zif jjT

jr S 2 JJT

а -/7pfj (ререщ1/1/ SOMM ff f/j/fM /7o фсзе -лри L/ /77ep((i/{ ,cAfeuie 6/ /JO(po3f , ff((}

Qyf/z. /

Формула изобретения

Буровая коронка, содержащая корпус, четное количество резцов, отличающаяся тем, что, с целью повышения долговечности работы корон.:и путем гашения в ней динамических волн напряжений от взаимодействия резцов с породой, между резцами и корпусом в чередующемся через один порядке установлены изолирующие прокладки, обеспечи- ваюпще противофазовый сдвиг волн напряжений от смежных резцов.

о

jr S 2 JJT

Фиг. 2