Долото для ударно-вращательного бурения Советский патент 1991 года по МПК E21B10/36 

ON О 00 О

Изобретение относится к горной промышленности и позволяет снизить сдвиговые напряжения действующие на центральные твердосплавные вставки долота для ударно-вращательного бурения, за счет уменьшения сдвиговых напряжений в материале этих вставок от ударных импульсов. Долото содержит корпус (К) 1 с выполненными на его рабочем торце 2 периферийными и по крайней мере одним центральным глухими отверстиями (ГО) 3, имеющими наклон к наружной боковой поверхности К 1, и поперечным сквозным пазом (П) 5. В ГО 3 установлены твердосплавные вставки 4. Глубина П 5 превышает глубину центрального ГО 3, а его полость сообщается с внутренней полостью центрального ГО 3 в его ближайшей к оси долота угловой зоне. В процессе бурения на центральную вставку 4 действует тангенциальная составляющая ударного импульса, которая возбуждает в теле этой вставки сдвиговые напряжения. Наличие П 5 обеспечивает демпфирование К 1 в направлении действия тангенциальной нагрузки за счет податливости стенки между центральной вставкой 4 и П 5, что приводит к снижению сдвиговых напряжений в материале вставки 4. 5 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано в долотах для ударно-вращательного бурения.

Цель изобретения - снижение действующих на центральные вставки долота нагрузок за счет уменьшения сдвиговых напряжений в материале вставок от ударных импульсов.

На фиг.1 изображено долото для ударно-вращательного бурения, общий вид (вариант с одной центральной вставкой); на фиг.2 - то же (вариант с двумя центральными вставками); на фиг.З - вид с рабочего торца долота на фиг.1 Г на фиг.4 - то же на фиг.2; на фиг.5 - схема сил, действующих на центральную вставку.

Долото содержит корпус 1 с рабочим торцом 2. На рабочем торце выполнены с наклоном к наружной боковой поверхности корпуса периферийные и по крайней мере одно центральное глухие отверстия 3, в которых установлены твердосплавные вставки 4. На рабочем торце 2 корпуса 1 выполнен также поперечный сквозной паз 5. Глубина паза 5 превышает глубину центрального отверстия, а его полость сообщается с внутренней полостью этого отверстия в его ближайшей к оси долота угловой зоне. -При наличии ..двух центральных отверстий внутренняя полость паза 5 сообщается с внутренними полостями обоих отверстий (фиг.2 и 4). .

Долото работает следующим образом. В процессе бурения на него передаются ударные нагрузки и вращение, под действи- ем которых твердосплавные вставки 4 энед- ряются в породу и разрушают ее.

При взаимодействии с породой на центральные вставки в момент удара действует реакция породы Р, которая разлагается на нормальную составляющую N, действующую по оси вставки, и тангенциальную составляющую R, действующую перпендикулярно оси вставки. Тангенциальная сила R вызывает в твердосплавной вставке 4 сдвиговые напряжения, которые наиболее опасны для материала вставки. Наличие на рабочем торце 2 корпуса 1 долота поперечного сквозного паза 5, глубина которого несколько больше глубины центрального отверстия 3 под вставку 4, а внутренняя полость сообщается с внутренней полостью отверстия в его ближайшей к оси долота угловой зоне, обеспечивает демпфирование корпуса 1 в направлении действия танген- циальной силы R за счет податливости стенки между центральной вставкой 4 и пазом 5.

Фиг. 1

При этом энергия тангенциальной силы R идет на генерацию сдвиговых напряжений в теле вставки и упругую деформацию стенки между вставкой и пазом. В результате сдвиговые напряжения в центральной вставке, возникающие под действием ударных импульсов, существенно снижаются. Все это позволяет повысить стойкость твердосплавных вставок, расположенных в центральной части корпуса долота, а также увеличить энергию удара без увеличения диаметра штыря, что повышает скорость бурения. Формула изобретения Долото для ударно-вращательного бурения, содержащее корпус, выполненные на рабочем торце корпуса с наклоном к наружной боковой поверхности последнего периферийные и по крайней мере одно центральное глухие отверстия, установленные в отверстиях твердосплавные вставки и выполненный на рабочем торце корпуса поперечный сквозной паз, отличающееся тем, что, с целью снижения действующих на центральную вставку нагрузок за счет уменьшения сдвиговых напряжений в материале вставки от ударных импульсов, поперечный паз выполнен глубиной, превышающей глубину центрального глухого отверстия, при этом полость паза сообщается с внутренней полостью центрального глухого отверстия в его ближайшей к оси долота угловой зоне.

Фиг.2

Фиг.д

Фиг. 4

Фиг. 5