Буровое шарошечное долото
Использование: в области бурения скважин и касается породоразрушающего инструмента . Буровое шарошечное долото содержит лапы с цапфами 1, шарошки 5, закрепленные на цапфах 1 при помощи подшипников 2. На вершинах шарошек 5 расположены твердосплавные зубки 6. Оси зубков 6 пересекают образующие основного конуса. Площадки зубков расположены под острым углом к образующей шарошки 5 или перпендикулярно оси шарошки. Угол установки вершинных твердосплавных зубков 6 равен половине угла между образующей основного конуса и перпендикуляром, восстановленным к оси шарошки. Оси вершинных твердосплавных зубков б шарошки 5 пересекают образующую основного конуса на расстоянии, измеренном вдоль оси от ее вершины и определяемом по формуле для первой шарошки X Y/2 sin «, для второй шарошки Y (Ray6 + S) tg /3, для третьей шарошки Z Y cos (ау) sin у, для первой шарошки близлежащего ряда К
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)5 E 21 В 10/16
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4745024/03 (22) 01.09.89 (46) 07.05.92. Бюл. N 17 (75) В. Г. Смирнов, В. С. Травкин, Б. П. Филатов и Г, А. Поланский (53) 622.24. 051.55(088. 8) (56) Палий П. А., Корнеев К. Е. Буровые долота. — M. Недра, 1971, с. 252. (54) БУРОВОЕ ШАРОШЕЧНОЕ ДОЛОТО (57) Использование: в области бурения скважин и касается породоразрушающего инструмента. Буровое шарошечное долото содержит лапы с цапфами 1, шарошки 5, закрепленные на цапфах 1 при помощи подшипников 2. На вершинах шарошек 5 расположены твердосплавные зубки 6, Оси зубков 6 пересекают образующие основного конуса. Площадки зубков расположены под острым углом к образующей шарошки 5 или перпендикулярно оси шарошки. Угол установки вершинных твердосплавных зубков 6 равен половине угла между образую„„Я.(„„1731930 А1 щей основного конуса и перпендикуляром, восстановленным к оси шарошки. Оси вершинных твердосплавных зубков 6 шарашки
5 пересекают образующую основного конуса на расстоянии, измеренном вдоль оси от ее вершины и определяемом по формуле для первой шарошки Х = Y/2 sin a, для второй шарошки Y = (R>y5 + S) tg P, для третьей шарошки 2 = Y cos (а- y) з!п у, для первой шарошки близлежащего ряда К =
= (2Y/sin а) + 1, где Х, У, 2, К вЂ” расстояния, измеряемые вдоль оси шарошки от ее вершины для рядов зубков соответственно I, II, ill шарошек и близлежащего первого ряда! шарашки; S —;P— угол между осью шарошки и образующей основного конуса; а — половина угла между образующей основного конуса и перпендикуляром, восстановленным к оси шарошки; у= arctg (Иэуб+ S)/ пзуб расчетный угол, где
hays. — высота твердосплавного зубка. 1 з;и. ф-лы, 2 ил.
1731930
Изобретение относится к области бурения скважин и касается породоразрущающего инструмента, а именно к вооружению шарошечных долот.
Известно буровое шарошечное долото, включающее лапы, цапфы, шарошки, закрепленные на цапфе при помощи подшипников, На вершинах шарошек расположены твердосплавные зубки, оси которых пересекают образующие основного конуса и площадки которых расположены под острым углом к образующей шарашки или перпендикулярно оси шарошки.
В известном долоте из-за неоптимального угла наклона площадок под зубки и нерационального размещения зубков в привершинной зоне шарошек снижается надежность их крепления.
Цель изобретения — увеличение долговечности долота за счет увеличения надежности крепления вершинных зубков.
Поставленная цель достигается тем, что в буровом шарошечном долоте, содержащем лапы, цапфы, шарошки, закрепленные на цапфе при помощи подшипников, угол установки вершинных твердосплавных зубков равен половине угла между образующей основного конуса и перпендикуляром, восстановленным к оси шарошки, а оси вершинных твердосплавных зубков шарошки пересекают образующую основного конуса на расстоянии, измеренном вдоль шарошки от ее вершины, и определяется по формулам; для первой шарошки
2 sin а для второй шарошки лзуб + S
tgp для третьей шарошки
Z -=
sin y для первой шарошки близлежащего ряК= 2Y+1
$!и (Х где: Х, Y, Z, К вЂ” расстояния, измеряемые вдоль оси шарашки от ее вершины для рядов зубков соответственно первой, второй, третьей шарошек и близлежащего первого ряда первой шарошки;
S — технологические размеры (S =
= 0,8...2 мм);
P — угол между осью шарашки и образующей основного конуса; а — половина угла между образующей основного конуса и перпендикуляром, восстановленным к оси шарошки;
y = arCtg —" — Оесчетный угол, где
В,уб+ S
5 !1зуб
h уб — высота твердосплавного зубка.
На фиг. 1 изображено буровое шарошечное долото; на фиг. 2 — схема распределения твердосплавных зубков на шарошках.
10 Буровое шарошечное долото состоит из корпуса (не показан) цапф 1, шарошек I, II, !!! и замковых подшипников 2. На вершинах шарошек !, !!, !!! расположены твердосплавные зубки, угол а установки которых равен половине угла между образующей основного конуса 3 и перпендикуляром 4, восстановленным к оси шарошки 5. Угол установки аобеспечивает надежность крепления твердосплавного зубка б. Надежность обеспечи20 вается тем, что основание твердосплавного зубка находится на значительном расстоянии от противоположной образующей 7 основного конуса. С другой стороны, этот угол а позволяет установить твердосплавные зубки 6 и 8 на шарашке 1 на минимальном расстоянии от центра долота и между собой.
Такая установка зубков позволяет увеличить количество рядов зубков на шарошках.
Максимальное насыщение твердосп30 лавными зубками вершин шарошек будет в том случае, когда на одной из вершин зубки устанавливаются параллельно оси шарошки. В этом случае на вершине возможно расположить два таких зубка 9, и располага35 ются они таким образом, чтобы ось 10 этих зубков пересекала образующую 3 шарашки
II на расстоянии Y от ее вершины 11:
y=
Rs 6+о
66Д
Величина Y определяется из треугольника АБС. Величина X определяется из треугольника MNP и TCN:
Взуб+Я Y
2tg $!па 2sina
Величина К определяется из соотношения:
К=4Х= . = —,+1, 4У 2У
2 sin a sin а где 4 — коэффициент определяющий путем конструктивных проработок;
1 — допуск на изготовление, мм.
Расчет величины Z ведется следующим образом, Из треугольника ВФИ (эубок 12):
55 лзуб + S
sin y где у = arctg ! зуб + S
cr =а — у. !
1зуб
ВИ = !6зуб
1731930
sinу tgP
40
50
Из треугольника ВОС
2—
f4 6 +S Соз Q — )
sin y
Предложенное буровое шарошечное долото работает следующим образом.
Долото, вращаясь на забое под нагрузкой, разрушает породу. Обладая наиболее насыщенным и надежным вооружением на трех вершинах шарошек и минимальным . расстоянием их рабочих площадок от центра, долото на забое значительно повышает эффективность разрушения центральной части забоя, что приводит к усилению ударного воздействия всех остальных зубьев долота и повышает проходку и механическую скорость бурения.
Формула изобретения
1, Буровое шарошечное долото, включающее лапы с цапфами, закрепленные на цапфах при помощи подшипников шарошки с расположенными на вершинах твердосплавными зубками, оси которых пересекают образующие основного конуса шарашек, а площадки расположены подострым углом к образующей шарошки или перпендикулярно к оси шарашки, отл и ч а ю ще ес я тем, что, с целью повышения долговечности долота за счет увеличения надежности крепления вершинных зубков, угол установки вершинных твердосплавных зубков равен половине угла между образующей основного конуса и перпендикуляром, восстановленным к оси шарашки.
5 2.Долото по и. 1, отл и чаю щееся тем, что оси вершинных твердосплавных зубков шарашки пересекают образующую основного конуса на расстоянии, измеренном вдоль оси от ее вершины и определяе10 мом по формулам: для первой шарашки Х = Y/2 sin а; для второй шарошки Y = (Р у6 + S)/tg ô; для третьей шарошки Z= Ycos(a-у)/sin y для первой шарошки близлежащего ря15 да
K=(2Y/sin а)+ 1, где Х, Y, Z, К вЂ” расстояния, измеряемые вдоль оси шарошки от ее вершины для рядов зубков соответственно первой, второй и
20 третьей шарошек и близлежащего первого ряда первой шарошки;
S = 0,8...2,0 — расстояние от оси шарошки до основания зубка;
Р- угол между осью шарошки и образу25 ющей основного конуса; а — половина угла между образующей основного конуса и перпендикуляром, востановленным к оси шарошки; у = arctg (Рзуб. + S)/hçóü. — расчетный
30 угол, где Ьзу6. высота твердосплавного зубка, 1731930
Саста вител ь Д. Бил ьская
Редактор И,Ванюшкина Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор Т.Палий
Заказ 1563 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
