Бурильный инструмент для вращательного бурения скважин

 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4955081/03 (22) 14.06.91 (46) 15.12.93 бюл. Na 45-46 (71) Алапаевский завод "Стройдормаш" (72) Старцев В.Г„Татаринов П.Г; Дунаев Г.б.

{73) Алапаевский завод "Стройдормаш" (54) БУРИЛЬНЫЙ ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ВРАЩАТЕЛЬНОГО БУРЕНИЯ СКВАЖИН (57) Использование: бурильный инструмент для вращательного бурения скважин в вечномерзлых и с сезонным промерзанием грунтах! — IV категории, а также промышленное и гражданское строительство. Сущность: в бурильном инструменте для вра(в) Щт (tt) 2004761 Cl (51) 5 Е 21 8 10 42 щательного бурения скважин центральные резцы 6 расположены на образующих конуса 8. Вершина конуса 8 расположена на оси корпуса 1 в верхней части забурника 4. Образующие конусов 7 и 8 пересекаются в месте установки ближайшего к центру периферийного резца 5, расположенного ниже остальных резцов. Режущие кромки резцов 5 и 6 смещены по окружности в направлении вращения относительно радиальной линии резца 5. Верхний край режущей кромки забурника 4 расположен выше режущих кромок периферийных 5 и центральных6 резцов. 3 ил.

2004761

Изобретение относится к буровой технике, а именно к бурильному инструменту, и предназначено для вращательного бурения скважин в грунтах I-IV категории в вечномерзлых и с сезонным промерэанием

„грунтах. Изобретение может быть использовано в промышленном и гражданском строительстве, Известны шнековый бур и Gyp, выпускаемый Алапаевским заводом "Стройдормаш", содержащие двухзаходный лояастной корпус с эабурником и установленными в нижней части лопастей режущими элементами (резцами), расположенными по шахматной схеме в одной плоскости вращения (авт. св. инструкция по эксплуатации машины АН-БКГМ-63, 1957).

Недостаток этих буров заключается в том, что они имеют большой расход мощно< сти и удельный расход твердого сплава, что в целом снижает эффективность бурильных работ, Из вест н ы также спиральное сверло, шнековый бур со сьемной опорной конструкцией для режущих зубьев, шнековый бур для бурения скважин в горных породах, содержащие двухзаходный лопастной корпус с эабурником и с установленными в нижней части лопастей режущими элементами (резцами), расположенными по шахматно-ступенчатой схеме, Недостаток этих буров заключается в том, что у них: — крайне неблагоприятные условия работы забурника; — значительные усилия на первом (внутреннем) резце, что приводит к преждевременному выходу его из строя; — нерациональное использование мощности привода; — повышенный расход резцов и твердого сплава.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является буровой инструмент, разработанный Красноярским филиалом "ВНИИстройдормаш", на основе двухзаходного лопастного корпуса с заслонками. эабурником и с установленными в нижней части лопастей резцедержателями, в которых закреплены резцы, причем; — резцы в зависимости от радиуса вращения установлены под разными углами в плоскости вращения и расположены по шахматно-ступенчатой схеме с определенным шагом расстановки и углом конусности; — режущие кромки всех резцов, эа исключением периферийных, расположены горизонтально и направлены преимущественно по радиальным линиям, чтобы исключить коссе резание и обеспечить

45 вписываемость резцов в разрабатываемый след; — режущие кромки периферийных резцов установлены на одном уровне о горизонтальной плоскости, а оси этих резцов отклонены от центра бура на угол; — центральный резец установлен эа транспортирующей лопастью забурника и перекрывает ее по вертикали.

Однако этот бурильный инструмент обладает рядом недостатков; крайне неблагоприятные условия работы забурника; — все резцы работают в разных условиях. На периферийных резцах возникают большие ударные нагрузки, а к внутренним резцам прилагаются наибольшие усилия, что приводит к интенсивному износу внутренних и периферийных резцов. При этом имеется резец, который работает в оптимальных условиях (по скорости резания и усилию) и изнашивается меньше всех остальных; — нерациональное использование мощности привода.

Целью изобретения является улучшение внедрения бура в грунт и повышение эксплуатационных свойств бурильного инструмента;

Указанная цель достигается тем, что в бурильном инструменте для вращательного бурения, содержащем двухзаходный лопастной корпус с заслонками, эабурником и с установленными в нижней части лопастей резцедержателями, в которых установлены резцы по шахматно-ступенчатой схеме с двойным углом конусности и под разными углами в плоскости вращения, согласно изобретению, верхний край линии резания забурника расположен выше линий резания резцов, причем режущая кромка резца, имеющего оптимальный режим работы, характерный для данного твердого сплава, расположена нижс остальных, обеспечивая тем самым более равномерную загрузку всех резцов, и режущие кромки всех резцов расположены по радиальным линиям и смещены по окружности в направлении вращения относительно радиальной линии периферийного резца.

Указанные отличительные признаки позволяют повысить производительность, улучшить условия работы забурника, снизить энергоемкость бурения и износ резцов.

Заявителю не известно использование отличительных признаков от прототипа предлагаемого бурильного инструмента.

На основании этого можно сделать вывод о соответствии заяеляе;лого решения критерию существенные отли ч1< . Отличи2004761 тельные от прототипа признаки позволяют улучшить внедрение бура в грунт и повысить эксплуатационные свойства бурильного инсгрумента, эа счет улучшения условий работы эабурника и более равномерного распределения нагрузок на резцы.

На фиг.1 представлен бурильный инструмент для вращательного бурения; фиг.2— развернутая схема расположения резцов; фиг.З вЂ” схема резания грунта.

Бурильный инструмент состоит из двухзаходного лопастного корпуса 1, в нижней части лопастей которого установлены резцедержатели 2. а в его гнездах закреплены резцы 3, 4, 5, 6 таким образом, что режущие кромки резцов 3. 4, 5 расположены по радиальным лийиям 9 и смещены по окружности в направлении вращения относительно радиальной линии 10 периферийных резцов 6, верхний край линии резания 11 сменного забурника 7 расположен выше линии резания резцов 3. 4, 5, 6, расположенных по шахматно-ступенчатой схеме и под разными углами в плоскости вращения, причем режущая кромка резца 4 расположена ниже режущей кромки резцов 3, 5, 6, Для устранения просыпания грунта на буре имеются заслонки 8.

Бурильный инструмент работает следующим образом.

При воздействии на бурильный инструмент крутящего момента и осевой нагрузки

Формула изобретения

БУРИЛЬНЫИ ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ

ВРАЩАТЕЛЬНОГО БУРЕНИЯ СКВАЖИН, содержащий корпус в виде спиральных лопастей и закрепленных на них шарнирно заслонок в верхней части, соосно закрепленный в нижней части лопастей эабурник и закрепленные к лопастям по радиальным линиям ступенчато с воэможностью перекрытия друг друга под разными углами к вертикальной плоскости центральные резцы и периферийные резцы, установленные на образующих конуса. вершина которого расположена на оси корпуса в нижней части забурника, отличающийся тем, что, с целью улучшения внедрения бура в грунт и забурник 7 внедряется в грунт и удерживает инструмент от радиального смещения. Затем в грунт врезается резец 4, который находится на нижнем уровне и подготавливает

5 более легкие условия для работы оставшимся резцам. Резцы 3, 5, 6 работают в условиях полусвободного резания и при резании скалывают грунт 12. После того как резцы разрушат грунт в зоне их действия эабурник 7

10 верхней частью линии резания 11 скалывает образовавшийся гребень 13, Разрушенный грунт, подпираемый вновь разрушаемым, поднимается на лопасти корпуса 1 и ими трэнспортируется в пространство над за15 слонками. После проходки скважины на некоторую глубину производится выемка бура из скважины вместе с разрушенным грунтом. которому не дают просыпаться заслонки 8.

20 Использование предлагаемого инструмента дает следующие преимущества:

-улучшение условий работы забурника; — уменьшение расхода резцов и твердого сплава;

25 — рациональное использование мощности привода; — повышение производительности; — увеличение объема проходки; — увеличение срока службы.

30 (56) Строительство и дорожные машины, 1990, N 8. повышения эксплуатационных свойств, .центральные резцы расположены на образующих конуса, вершина которого расположена на оси корпуса в верхней части эабурника, причем образующие конусов

40 периферийных и центральных резцов пересекаются B месте установки ближайшего к центру периферийного резца, расположенного ниже остальных, режущие кромки центральных и периферийных резцов сме45 щены по окружности в направлении вращения относительно радиальной линии периферийного резца, а верхний край режущей кромки эабурника расположен выше режущих кромок центральных и

5р периферийных резцов.

2004761

2604761

Заказ 3388

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул,Гагарина, 101

Составитель А.Скалунов

Редактор Е.Полионова Техред M.Moðãåíòàâ Корректор M,Ñàìáoðñêàÿ