Шарошечный инструмент уступного действия Советский патент 1992 года по МПК E21B10/12 

Изобретение относится к бурению вертикальных и наклонных шахтных выработок, а конкретно - к шарошечному инструменту для оснащения буровых органов уступного действия.

Известен шарошечный инструмент для оснащения буровых органов большого диаметра, включающий шарошкодержатель, соединяемую с ним ось и вращающийся венец с зубчатым вооружением на поверхности (см., например, проспект Hughes sepies 12 shuft cutters компании Hughes Tool Company, США, 1973). Такой инструмент имеет герметизированную маслона- полненную и поэтому достаточно долговечную опору качения, достаточно эффективное вооружение применительно к хрупким породам. Однако применительно к эффективным буровым органам уступного (тангенциального) действия (см,, например, Качан В.Г.. Купчинский И.А. Бурение шахтных стволов и скважин, М.: Недра, 1984, с. 18-19) такой инструмент малоэффективен при бурении в вязких породах вследствие образования сальника на действующей части вооружения и невозможности свободного выхода сальника за пределы этой части.

Известен подобный инструмент с многодисковым вооружением, невооруженная поверхность венца которого выполнена в виде усеченного конуса с центральным углом 20° (см. там же, угол конусности F согласно таблице). Этот инструмент также малоэффективен при бурении в вязких породах, так как породой забиваются промежутки между дисками.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и техническому эффекту является шарошечный инструмент с однодисковым вооружением и цилиндрическим корпусом венца (см., например, Гросскемпер Г.Ю, Разрушающая способность.

N

О

со со

СА)

энергоемкость и производительность различных видов буровых шарошек в песчаниках карбона, - Глюкауф, № 17, 1971. ее, 12-14. рис. 10). Этот инструмент наиболее эффективен применительно к буровым органам уступного действия, Однако и он при бурении в сзльникообразующмх породах ограничивает продолжительность работы бурового органа, поскольку мелкодисперсный шлам склонной к адгезии породы, вытесняемый из зоны действия вооружения, постепенно напрессовывается на нерабочую (цилиндрическую) поверхность венца, в результате чет он садится на уступ, что по эффекту аналогично тому, что отражено на рис. 8 к указанной статье Гросскемперз; проходка при этом прекращается, и необходим подъем бурового органа на поверхность для очистки инст румента от сальника, Цель изобретения - повьииение производительности инструмента за счет уменьшения сальникообразования.

Поставленная цель достигается тем, что корпус венца выполнен в виде усеченного конуса, большим основанием расположенного со стороны вооружения, причем центральный угол а конуса находится в пределах 50° .

Отличительный признак предлагаемого изобретения - пределы центрального угла конуса: 50° .

Сравнение предлагаемою технического решения с известными, а также с прототипом, свидетельствует о наличии Б данном решении нового признака, а также о связи 3TOi о решения с известными, т.е. о соответствии предлагаемого технического решения критерию новизны.

Сравнение с прототипом и другими известными решениями не позволило выявить признак .аналогичныйтому, которым предлагаемое решение отличается от прототипа и который обеспечивает новый технический эффект, заключающийся в повышении производительности инструмента за счет уменьшения сальникообразоваиия, что позволяет считать отличие предлагаемого тех- нического решения соответствующим критерию существенных.

На чертеже представлен пример выполнения предлагаемого инструмента (в ситуации бурения по сальникообразующей породе применительно к клиновидно-дисковому вооружению шарошки).

Посредством шарошкодержателя 1 по- родоразрушающий инструмент крепится к

корпусу 2 бурового органа. К шарошкодер- жателю 1, в свою очередь, прикреплена ось 3 шарошки, на которой свободно вращается корпус 4 венца шарошки, снабженный вооружением 5. Корпус 4 венца шарошки выполнен в виде усеченного конуса с большим основанием со стороны вооружения 5.

Шарошечный инструмент предлагаемой конструкции функционирует следующим образом.

Перекатываясь по кольцевому уступу породного забоя 6 шириной Нусти находясь под действием усилия подачи, вооружение 5 шарошки отделяет от породного массива

5 в сторону поверхности обнажения В кусок породы, ограниченный поверхностью разрушения С. Если разрушаемая порода - вязкая и липкая, в процессе перекатывания вооружения 5 по уступу 6, а также образова0 ния лунки А мелкие частицы породы налипают на внутреннюю сторону вооружения 5 и в то же время выдавливаются из лунки А в сторону корпуса 4 венца шарошки и достигают этого корпуса, в результате чего посте5 пенно образуется кольцевой шламовый сгусток D.

В предлагаемой конструкции шарошечного инструмента корпус 4 венца шарошки имеет коническую форму с центральным уг0 лом а 50°, благодаря чему шламовый сгусток D, скользя вдоль конической поверхности корпуса 4 венца, вытесняется из пространства между породным уступом и корпусом 4; условия прессования сгустка D

5 в сальник исключаются, а в рыхлом состоянии сгусток D отделяется от шарошечного инструмента, выйдя из зоны прессования, т.е. за пределы ширины уступа Нуст. благодаря чему венец шарошки не заклинивается

0 и производительность бурения не снижается.

Формула изобретения Шарошечный инструмент уступного действия, содержащий шарошкодержатель

5 и установленный на шарошкодержателе с возможностью вращения шарошечный венец в виде корпуса и клиновидно-дискового вооружения, закрепленного к торцу корпуса со стороны периферии инструмента, о т л и0 чающийся тем, что, с целью повышения производительности инструмента за счет уменьшения сальникообразования, корпус выполнен в виде усеченного конуса, большим основанием расположенного со

5 стороны вооружения, причем центральный угол конуса находится в пределах 50° .

Использование: бурение вертикальных и наклонных шахтных выработок шарошечным инструментом уступного действия. Сущность: корпус 4 выполнен в виде усеченного конуса. Большее основание конуса рас- положено со стороны вооружения 5. Центральный угол конуса 4 находится в пределах 50° а 180°. При работе в месте соединения корпуса 4 с вооружением 5 не образуется сальник. 1 ил.