Породоразрушающий инструмент

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту для бурения скважин в мерзлых грунтах. Технический результат - уменьшение радиального биения и крутящего момента породоразрушающего инструмента и энергоемкости процесса. Породоразрушающий инструмент содержит корпус с забурником, закрепленные на корпусе две шнековые лопасти и две траверсы с дисковыми резцами. Резцы установлены на одном уровне в горизонтальной плоскости симметрично относительно оси вращения инструмента, при этом поперечные оси основания дисковых резцов, находящиеся в одной вертикальной плоскости с осью вращения инструмента, наклонены к горизонтальной поверхности забоя скважины на угол не более 15°. 3 ил.

 

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту для бурения скважин в мерзлых грунтах.

Известна буровая коронка, содержащая корпус с забурником, закрепленные на корпусе шнековую лопасть и траверсу с зубками и коническими роликами (Авт. свид. СССР №968304, кл. Е21В 10/44, опубл. 1982 г.).

Недостатками данной коронки являются блокированное резание зубками в кутковой части забоя, а установка конических роликов с основанием конуса в верхней части коронки приведет к разрушению забоя между канавкой, выполненной зубком, и предварительной скважиной, выполненной забурником, за счет самого не эффективного вида разрушения - сжатия грунта. Причем чем меньше разница диаметров между верхним и нижним основаниями, тем меньше деформация боковой стенки скважины, выполненной забурником, и в пластично мерзлых грунтах не произойдет разрушение, а только раскатывание скважины (уплотнение грунта в стенке предварительной скважины). С увеличением разницы в диаметрах оснований роликов угол заострения конусных дисков будет приближаться к 0° градусов, в результате чего грунт будет уплотнятся вдоль оси скважины, т.е. работать на сжатие.

Наиболее близким по технической сущности и достигающему результату к изобретению является породоразрушающий инструмент (Авт. свид. СССР №953179, кл. Е21В 10/44, опубл. 1982 г.), содержащий корпус с забурником, закрепленные на корпусе шнековую лопасть, траверсу и ступенчато расположенные относительно вертикальной оси инструмента и по глубине скважины зубки и шарошки (дисковые резцы).

Недостатком известного инструмента является радиальное биение его относительно оси скважины за счет ступенчатого расположения относительно этой оси режущих элементов шарошек (дисковых резцов), траверсы и шнековой лопасти. При такой конструкции инструмент не сбалансирован относительно оси скважины. Зубки разрушают мерзлый грунт по блокированной схеме, когда усилия резания повышаются на 25% по сравнение с полублокированным резанием, когда открытыми являются две поверхности. А это приводит к увеличению крутящего момента на породоразрушающем инструменте и энергоемкости процесса. Кроме того, разрушенный шарошкой грунт будет направляется под тыльную поверхность отвального щитка и вызывать дополнительные сопротивления при транспортировке грунта на лопасть.

Техническим результатом изобретения является уменьшение радиального биения и крутящего момента породоразрушающего инструмента и энергоемкости процесса.

Поставленная задача для достижения технического результата достигается тем, что породоразрушающий инструмент, содержащий корпус с забурником, закрепленные на корпусе шнековую лопасть и траверсу с дисковыми резцами, согласно изобретению, он снабжен второй шнековой лопастью и второй траверсой, закрепленными на корпусе, дисковые резцы установлены на одном уровне в горизонтальной плоскости симметрично относительно оси вращения инструмента, при этом поперечные оси основания дисковых резцов, находящиеся в одной вертикальной плоскости с осью вращения инструмента, наклонены к горизонтальной поверхности забоя скважины на угол не более 15°.

Такое размещение предотвращает радиальное биение, обеспечивает центрирование породоразрушающего инструмента по оси скважины, уменьшает крутящий момент его и энергоемкость процесса бурения скважин в мерзлых грунтах.

На фиг.1 изображен породоразрушающий инструмент, общий вид; на фиг.2 - вид сверху фиг.1; на фиг.3 - разрез А-А на фиг.2.

Породоразрушающий инструмент содержит корпус 1 и шнековые лопасти 2. На корпусе 1 закреплены траверсы 3. На траверсах 3 посредством осей 4 установлены дисковые резцы 5 на одном уровне в горизонтальной плоскости симметрично оси вращения инструмента, при этом поперечные оси основания конусов дисковых резцов, находящиеся в одной вертикальной плоскости с осью вращения инструмента, наклонены к горизонтальной поверхности забоя на угол не более 15°. Такое размещение обеспечивает лучшее центрирование породоразрушающего инструмента по оси скважины и предотвращает биение. Траверсы 3 наклонены по ходу вращения инструмента на угол не менее 30°. Такой угол обеспечивает предотвращение трения основания дисковых резцов о грунт при заданной величине подачи инструмента за оборот с сохранением рационального заднего угла не менее 5°. Под дисковыми резцами 5 размещен забурник 6, закрепленный на корпусе 1 с помощью оси 7. Заостренная под углом 30° торцевая поверхность лопасти 2 расположена за тыльной стороной основания конуса дискового резца. Эта поверхность упрочнена твердосплавной напайкой и повышает ее износостойкость, а также обеспечивает транспортировку разрушенного грунта непосредственно на лопасть, уменьшая при этом сопротивление при транспортировке.

Породоразрушающий инструмент работает следующим образом.

При вращении и осевой подаче забурник 6 разрушает центр забоя скважины. Дисковые резцы 5 острой режущей кромкой большого основания заглубляются в образованный уступ между предварительной скважиной, выполненный забурником, и забоем скважины и срезают его по полублокированной схеме резания грунта.

Разрушенный грунт с боковой поверхности дисковых резцов 5 подхватывается заостренной поверхностью лопасти 2 и транспортируется на шнек буровой машины (на чертеже не показан).

Породоразрушающий инструмент, содержащий корпус с забурником, закрепленные на корпусе шнековую лопасть и траверсу с дисковыми резцами, отличающийся тем, что он снабжен второй шнековой лопастью и второй траверсой, закрепленными на корпусе, дисковые резцы установлены на одном уровне в горизонтальной плоскости симметрично относительно оси вращения инструмента, при этом поперечные оси основания дисковых резцов, находящиеся в одной вертикальной плоскости с осью вращения инструмента, наклонены к горизонтальной поверхности забоя скважины на угол не более 15°.



 

Похожие патенты:

Бур // 2298076
Изобретение относится к области строительства и сельского хозяйства, а именно к приспособлениям и инструментам для земляных работ, в частности к конструкциям буров, предназначенных для образования отверстий в почве.

Изобретение относится к буровому устройству и способу бурения вытеснением грунта. .

Изобретение относится к проходке скважин методом завинчивания устройства в грунт. .

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при бурении взрывных скважин с применением для эвакуации бурового шлама (БШ) сжатым воздухом (СВ).

Бур // 2257980
Изобретение относится к области обработки материалов резанием, в частности камня, бетона, металла. .

Изобретение относится к технике строительного и садово-огородного инвентаря и может быть использовано для строительных работ, при бурении почвы под несущие столбы конструкций или заборов, для бурения почвы под строительство колодцев, для бурения почвы при создании посадочных ям под цветочные и кустарниковые растения, для бурения льда с образованием рыболовных лунок и для других аналогичных работ.

Изобретение относится к буровой технике, а именно к конструкции буровых коронок вращательного бурения неглубоких скважин большого диаметра в мягких породах с твердыми включениями.

Изобретение относится к буровой технике, а именно к дробовым долотам. .

Изобретение относится к области строительства, а именно к приспособлениям и инструментам для земельных работ, в частности к конструкциям буров для образования вертикальных скважин в рыхлых, слабосвязных горных породах

Изобретение относится к буровой технике, а именно к конструкции бурового инструмента для вращательного бурения неглубоких скважин в грунтах I-IV категорий буримости по нормам СНИП IV-2-82 с твердыми включениями, а также в вечномерзлых и с сезонным промерзанием грунтах

Изобретение относится к устройствам для бурения скважин. Техническим результатом является повышение производительности, выполнение уплотненного основания. Ковшовый бур включает кольцевой бур с внутренним шнековым буром, выполненным в виде спирали. Ковшовый бур имеет уширение в шнековом буре в нижней части с окном для забора грунта, при этом спиральная навивка выполнена на внутренней и внешней поверхности уширения, а привод взаимного противоположного вращения кольцевого и шнекового буров выполнен с помощью зубчатых передач. 4 ил.

Изобретение относится к резцам, предназначенным для бурения шпуров в массивах горных пород. Технический результат заключается в повышении работоспособности и создании конструкции резца, способного производить бурение шпуров в массивах горных пород. Четырехступенчатый трехлезвийный буровой резец для вращательного бурения шпуров включает ступень резания, ступень экскавации отбуренной породы, замковую ступень для крепления на буровой штанге. Резец дополнительно оснащен зажимной ступенью, расположенной между ступенью экскавации и замковой ступенью, обеспечивающей силовое соединение резца со штангой, причем высоты каждой из четырех ступеней вдоль геометрической оси вращения резца выполнены в соотношениях 2/10:3/10:2/10:3/10 от общей высоты резца с допуском на каждую ступень ±0,5/10. На ступени резания расположены твердосплавные пластины, имеющие форму семигранника, две из граней которого выполнены взаимно перпендикулярными и служат для закрепления их посредством припоя на конгруэнтном теле резца, две фронтальные грани, образующие между собой тупой угол, предназначены для прямого контакта с буримой горной породой, а три оставшихся грани образуют с двумя фронтальными режущие кромки с различными углами резания. Реборда шнека ступени экскавации отбуренной породы выполнена по высоте с изменяющимся шагом и с уменьшающимся радиусом от ступени резания к зажимной ступени. Зажимная ступень, предназначенная для крепления на буровой штанге, выполнена с шестью попарно-параллельными плоскими гранями, расстояния между которыми заданы в соответствии со стандартными размерами под ключ. Замковая ступень выполнена в виде резьбового соединения с внутренним отверстием, которое может быть выполнено цилиндрическим или по параболическому или коническому закону с уменьшением диаметра к зажимной ступени. 3 з.п. ф-лы, 9 ил.
Наверх