Буровой инструмент для вращательного бурения

 

Использование: буровой инструмент горных машин вращательного действия для бурения скважин и шпуров. Сущность: имеет фиксатор в виде пружинного кольца. Перья 3 закреплены с возможностью ограниченного поворота вокруг своих осей и взаимодействия друг с другом в крайних положениях. Расстояние от плоскости соприкосновения до оси вращения каждого пера меньше расстояния от оси вращения пера до оси инструмента. Режущий элемент 5 расположен на расстоянии большем, чем расстояние любой точки на поверхности узких граней пера 3 до оси его вращения. Перо 3 выполнено асимметричным. 1 з. п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к буровому инструменту горных машин вращательного действия для бурения скважин и шпуров.

Наиболее близким к предлагаемому является буровой инструмент для вращательного бурения, включающий корпус с отверстиями, в которых закреплены части рабочей головки с взаимодействующими между собой соприкасающимися плоскостями и оснащенные оконтуривающими и породоразрушающими алмазными режущими элементами [1] .

Недостатком данного бурового инструмента является жесткое крепление частей рабочей головки в корпусе бурового инструмента, не позволяющее производить бурение скважин разного диаметра.

Целью изобретения является изменение диаметра скважины в процессе бурения.

Указанная цель достигается благодаря тому, что буровой инструмент снабжен фиксатором от выпадения частей рабочей головки из отверстий корпуса бурового инструмента, а каждая часть рабочей головки установлена в корпусе бурового инструмента с возможностью вращения относительно своей оси и имеет ограничение в своих крайних положениях при взаимном вращении. При этом расстояние от плоскости соприкосновения до оси вращения части рабочей головки меньше расстояния от оси вращения части рабочей головки до продольной оси бурового инструмента, а оконтуривающий алмазный режущий элемент удален от оси вращения части рабочей головки на расстояние, большее расстояния до любой другой точки на боковой поверхности этой части рабочей головки.

Кроме того, фиксатор содержит пружинное кольцо, а каждая часть рабочей головки и отверстие корпуса бурового инструмента выполнены с кольцевой проточкой.

На фиг. 1 показан вид сбоку бурового инструмента при максимальном раздвижении частей бурового инструмента (D_max) и минимальной плоскости их соприкосновения (Н_min); на фиг. 2 - вид сверху на фиг. 1; на фиг. 3 - вид сбоку при минимальном раздвижении частей рабочей головки (D_min) и максимальной плоскости их соприкосновения (Н_max); на фиг. 4 - вид сверху на фиг. 3; на фиг. 5 - расположение плоскости соприкосновения части рабочей головки относительно оси ее вращения и продольной оси бурового инструмента; на фиг. 6 - узел крепления части рабочей головки в отверстии корпуса бурового инструмента.

Буровой инструмент для вращательного бурения включает корпус 1 с отверстиями 2, в которых закреплены части 3 рабочей головки с взаимодействующими между собой соприкасающимися плоскостями 4 и оснащенные оконтуривающими 5 и породоразрушающими 6 алмазными режущими элементами. Кроме того, буровой инструмент для вращательного бурения снабжен фиксатором, служащим для предохранения частей 3 рабочей головки от выпадения их из отверстий 2 корпуса 1 бурового инструмента. Фиксатор содержит пружинное кольцо 7, а каждая часть 3 рабочей головки и отверстие 2 корпуса 1 бурового инструмента выполнены с кольцевыми проточками 8 и 9.

Каждая часть 3 рабочей головки установлена в корпусе 1 бурового инструмента с возможностью вращения относительно своей оси и имеет ограничение в своих крайних положениях при взаимном вращении (фиг. 2 и фиг. 4). При этом расстояние "а" от плоскости соприкосновения 4 до оси вращения части 3 рабочей головки меньше расстояния "е" от оси вращения части 3 рабочей головки до продольной оси бурового инструмента (фиг. 5). В противном случае, как показывает эксперимент, происходит стопорение.

Оконтуривающий алмазный режущий элемент 5 удален от оси вращения части 3 рабочей головки на расстояние (r₁), большее расстояние (r₂) до любой другой точки на боковой поверхности этой части 3 рабочей головки.

Работа бурового инструмента для вращательного бурения осуществляется следующим образом. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента происходит внедрение бурового инструмента в породу. При бурении скважины меньшего диаметра части 3 рабочей головки бурового инструмента сдвинуты до упора, при этом плоскость соприкосновения 4 этих частей будет максимальной (фиг. 4). Затем при необходимости бурения скважины большего диаметра осуществляют изменение направления вращения бурового инструмента, при этом за счет постоянного контакта алмазных режущих элементов со стенками забоя происходит раздвижение частей 3 рабочей головки бурового инструмента, а плоскость соприкосновения их уменьшается (фиг. 2).

В случае последующего уменьшения диаметра скважины в процессе бурения осуществляют те же операции вращением бурового инструмента в обратную сторону.

При бурении скважины буровым инструментом для предотвращения от выпадения частей 3 рабочей головки бурового инструмента из отверстий 2 корпуса 1 закрепление частей 3 осуществляется посредством фиксатора, содержащего пружинные кольца 4, которые помещают в кольцевые проточки 8 и 9, выполненные на каждой части 3 рабочей головки и отверстии 2 корпуса 1 бурового инструмента, в которое установлена часть 3.

(56) Патент СССР N 1802066, кл. Е 21 В 10/46, 1991.

Формула изобретения

1. БУРОВОЙ ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ВРАЩАТЕЛЬНОГО БУРЕНИЯ, содержащий корпус с отверстиями, установленные в отверстиях корпуса перья и размещенные на узких гранях перьев алмазные режущие элементы, отличающийся тем, что, с целью повышения технологических возможностей путем изменения диаметра скважины, он снабжен фиксаторами, а перья закреплены с возможностью ограниченного поворота вокруг своих осей и взаимодействия друг с другом в крайних положениях, причем расстояние от плоскости соприкосновения до оси вращения каждого пера меньше расстояния от оси вращения пера до оси инструмента, а алмазный режущий элемент расположен на расстоянии, большем, чем расстояние любой точки на поверхности узких граней пера до оси вращения пера, выполненного асимметричным.

2. Инструмент по п. 1, отличающийся тем, что каждый фиксатор выполнен в виде пружинного кольца, расположенного в совмещенных проточках, выполненных на перьях и корпусе.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7