Алмазная импрегнированная буровая коронка

 

Использование: бурение горных пород Сущность: буровая коронка состоит из корпуса и алмазосодержащей матрицы в виде концентрических секторов 1. На торце коронки выполнены две группы промывочных канавок. Одна группа канавок 2 пересекает торец в поперечном направлении, другая группа канавок 3 - в окружном. Канавки первой группы в 1.8 - 2 раза шире канавок другой группы и имеют сужения 4 в местах пересечения с более узкими канавками. Секторы 1 смещены один относительно другого в радиальном и окружном направлениях Сумма проекций секторов на плоскость в радиальном сечении не менее чем в 1,5 раза превышает ширину торца Зил.

(19) ЯЦ (11) (51) Ег1В 1О 48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4787348/03 (22) 29.01.90 (46) 30.1293 Бюл Nu 47-48 (71) Институт сверхтвердых материалов им.В.Н.Бакуля АН УССР (72) Бугаев АА; Богданов Р.К„Фадеев В.Ф„Лившиц

В.И„Опольский В.И„. Быченков ЕИ (73) Институт сверхтвердых материалов им.В.Н.Бакуля АН Украины (54) АЛМАЗНАЯ ИМПРЕГНИРОВАННАЯ БУРОВАЯ КОРОНКА (57) Использование: бурение горных пород Сущность: буровая коронка состоит из корпуса и алмазосодержащей матрицы в виде концентрических секторов 1. На торце коронки выполнены две группы промывочных канавок Одна группа канавок 2 пересекает торец в поперечном направлении, другая группа канавок 3 — в окружном Канавки первой группы в 18 - 2,2 раза шире канавок другой группы и имеют сужения 4 в местах пересечения с более узкими канавками. Секторы 1 смещены один относительно другого в радиальном и окружном направлениях Сумма проекций секторов на плоскость в радиальном сечении не менее чем в 1,5 раза превышает ширину торца 3 ил

2005160

Изобретение относится к алмазным импрегнировэнным буровым коронкам, которые предназначены для бурения крепких горных пород.

Известны алмазные буровые коронки с 5 ,алмазоносной матрицей, разделенной на . повышенное количество секторов. уменьшение размеров секторов позволяет в этих коронках эффективно ирпольэовать мелкие алмазы и повысить механическую скорость бурения, избегая прижогэ из-за накопления разрушенных частиц породы в задней па направлению вращения части сектора. Такие коронки успешно бурят крепкие породи с хрупким 15 разрушением, но при попадании в прослой с упругопластичным характером разрушения не обеспечивают эффективного фления шлама, что ведет. к прижогам алмазоносной поверхности. Для улучшения выноса шлама выгодно производить расчленение забоя s радиальном направлении на эоны, разрушаемые отдельными алмазаносными секторами, Наиболее близкой по технической сущ- 25 ности к изобретению является алмазная коронка, состоящая из корпуса и припаянной к нему матрицы, разделенной на расположенные на торце скважинообразующие и кернообразующие сектора, из которых пер- 30 вые имеют большую вь(соту, чем последние и торцы их взаимно перекрываются по высоте и по радиусу. В окружном направлении сектора обоих концентрических рядов чередуются не перекрываясь и увеличивается площадь промывочнь(х канавок, выполненных в окружном-радиальном-окружном направлениях, Промывка улучшается, однако почти в два раза снижается оснащенность коронок, особенно по наружному и внутрен- 4О нему диаметрам. B результате снижается механическая скорость бурения, поскольку ограниченная прочность алмазных зерен с превышением на них допустимой нагрузки приводит к их скалыванию, повышенному 45 износу. а при полном внедрении алмазов в породу и контакта породы с матрицей - к разрушению коронки. Перекрытие в,радиальном направлении секторов обеих рядов беэ канавки между ними ухудшает условия работы, так как в перекрытой зоне происходит значительное накопление шлама, ведущее к прижогу.

Целью изобретения является повын(е5г ние механической скорости бурения за счет 5-1 увеличения степени оснащенности аабоей поверхности коронки и павы(пения зффекТИВНОС Г(1 Bh(HO(;3 !!! ((ЙМЛ.,/1-.! (((,Л /1(!С ИГЛ ется T(м (т-,. г, кГ Г!г(((к, г !/((: рч(!!(!=и " 10!!у алма:((л(! hr)a а : г4н1 (1Д! г/!((, у Г(Р! !! : "I ров. расположенных в нескольких концентрических рядах на торце матрицы, две группы промывочных канавок. первая из которых пересекает торец в попереч(ко направлении, вторая группа промывочных канавок пересекает торец в окружном направлении, причем канавки первой группы выполнены шире в 1,8-2.2 раза, чем канавки второй группы и с сужением в местах пересечения с ними, при этом сектора смещены друг относительно друга в радиальном и окружном направлениях, а сумма проекций на плоскость в радиальном сечении не менее чем в 1,5 раза превышает ширину торца. Сумма размеров (а| + а2 +...ал) не менее чем в 1.5 раза превышает ширину торца (В ар - гану,р)." +»+ " а- „5

Йнар Гвнутр

На фиг.1 показан общий вид торца коронки; на фиг.2 - узел I на фиг.1 (участок торца в укрупненном масштабе); на фиг.3разрез А-А на фиг.2.

Коронка с элмазсодержащей матрицей выполнена в виде секторов 1, расположенных в нескольких концентрических рядах на торце матрицы, разделенных двумя группами промывочных канавок, Первая группа широких канавок 2 пересекает торец в поперечном направлении.

Вторя группа узких канавок 3 пересекает торец в окружном направлении. Канавки первой группы 2 а местах пересечения с канавками второй группы 3.имеют сужения

4 зэ счет смешения секторов относительно друг друга в радиальном и окружном направлениях. На внутренней и наружной боковых поверхностях коронки находятся промывочные канавки 5, выполненные в матрице б, припаянной к торцу корпуса 7, а на боковой поверхности коронок расположены подрезные элементы 8.

Предлагаемая буровая коронка работает следующим образом, При бурении режущие кромки алмазных зерен выступающих на рабочей поверхности, входят в KQHTBKTc породой и разрушают ее. Разрушенные частицы под воздействием сил инерции и центробежных сил постепенно перемещаются по рабочей поверхности сектора 1 в направлении, противоположна(я вращению и к наружнамудиаметру. заполняя в первую очередь пространств, освобождаемое ат шлама, уда- . ляемого по контуру сектора промывочным потоком. Промывочный поток поступает па канавкам 5 с внутренней боковой поверхности на торец в широкие канав((и 2. располож е н н ы е в н а и р а в л е и и и с м е ((н (// и м

l идравли(ес((им сапротивлс(- (((.;(1 Ь/(ходя

2005160

20 к сужению 4, поток разделяется (показано стрелками) на две части, одинаковые по мощности и скорости, и идет по обеим группам широких 2 и узких 3 канавок, а затем уносит шлам через канавки 5 на наружной 5 боковой поверхности.

Шлам значительно.аюеньше накапливается в задней по ходу части сектора, что позволяет повысить нагрузку без прижога 10 коронки, Взаимное перекрытие секторов в радиальном и окружн(н направлениях обеспе-чивает также более высокую оснащенность торца (до 65-70 против 40-50ф> у прототи- 15 па), и позволяет коронке воспринимать более высокие нагрузки без полного погружения алмазов в породу, что особенно

Формула изобретения

АЛМАЗНАЯ ИМПРЕГНИРОВАННАЯ

БУРОВАЯ КОРОНКА, содержащая корпус, . 25 алмазосодержащую матрицу в виде секторов, расположенных в нескольких концентрических рядах на торце матрицы, две группы промывочных канавок, первая из которых пересекает торец в поперечном направлении. отличающаяся тем,. -что, с целью повышения механическОЙ скорости бурения за счет увеличения степени оснаважно при использовании мелких синтетических алмазов, Снижение опасности прижога и высокая оснащенность торца позволяют увеличить нагрузку в 1,5-1,7 раза и повысить на 30-50 механическую скорость бурения и стойкость коронок.

Увеличение в радиальном направлении максимальных размеров секторов обеспечивает им повышенную прочность и позволяет сохранить высокую работоспособность при больших динамических нагрузках связанных с увеличением механической скорости бурения и частоты врашения, Ф (56) Авторское свидетельство СССР, М 308181, кл. Е 21 В 10!48. 1970.

Патент США М 2495400, кл. 175-330, опублик, 1950. щенности рабочей поверхности коронки и повышения эффективности выноса шлама, . вторая группа промывочных канавок пересекает торец в окружном направлении, причем канавки первой группы выполнены . шире в 1,8 - 2,2 раза, чем канавки второй группы, и с сужением в местах пересечения с ними, при этом. секторы амещены друг относительно, друга в радиальном и окружном. направлениях, а сумма проекций секторов на плоскость в радиальном

<сечении нв менее чем s 1,5 раза превыша, ет ширину торца.

20Г)51 г0

Составитель А,Бугаев

Техред М.Моргентал

Корректор М.СамГорская

Редактор А,Бер

Заказ 3424

Тираж Подписное

НПО "Поиск"Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушс",àÿ наб. 4i!;

Ппг.и" р iдств -}i lr)-изд91ел к вил кок1оинат П; тент, Г,, " ;: . i : ".,:, 1!1,