Шарошечное долото



Шарошечное долото
Шарошечное долото

 


Владельцы патента RU 2508441:

Панин Николай Митрофанович (RU)

Изобретение относится к области горной промышленности, а именно к породоразрушающему инструменту шарошечного типа. Шарошечное долото содержит корпус с цапфой, на которой посредством подшипников установлена шарошка с вогнутой сферической вершиной, армированной породоразрушающими зубками. Особенностью долота является выполнение породоразрушающих зубков съемными и с утолщением на хвостовике, при этом вершинная часть шарошки выполнена с каналами для размещения съемных зубков, а торец цапфы - с несколькими концентрическими рядами в виде кулачковых венцов, взаимодействующих с хвостовиками съемных зубцов. При этом кулачковые венцы в продольном сечении имеют трапецеидальную форму, а утолщения хвостовиков выполнены в виде выступов сферической формы. Применение предложенного долота повышает эффективность его работы, особенно при бурении по породам выше средней твердости. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области горной промышленности, а именно к породоразрушающему инструменту шарошечного типа.

Известно шарошечное долото, содержащее корпус с цапфами, на которых смонтированы посредством подшипников шарошки с породоразрушающими элементами, расположенными на венцах шарошек (авт. св. СССР №1509503, кл. Е21В 10/16, 1987 г.).

Недостатком данного долота является малая эффективность его работы при бурении по крепким породам из-за образования «сахарной головки» в центральной части забоя. Это объясняется тем, что скорость вращения вершинной части шарошек приближается к нулю и для разрушения породы требуется приложение значительных осевых нагрузок, приводящих к заклиниванию шарошек и поломке цапф.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является шарошечное долото, содержащее корпус с цапфой, на которой посредством подшипников установлена шарошка с вогнутой сферической вершиной, армированной породоразрушающими зубками (см. патент РФ №73432, кл. Е21В 10/16, 1949 г.).

К недостаткам данного инструмента можно отнести низкую эффективность, связанную с разрушением породы в центральной части забоя методом истирания. Если при бурении по мягким породам этот недостаток сказывается мало, то при бурении пород средней твердости и особенно более твердых пород это приводит к образованию так называемой «сахарной головки» и долото практически зависает на центральном выступе. Это резко снижает как проходку, так и скорость бурения.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы долота, особенно при бурении по породам средней твердости и твердым.

Указанный технический результат достигается тем, что в шарошечном долоте, содержащем корпус с цапфой, на которой посредством подшипников установлена шарошка с вогнутой сферической вершиной, армированной породоразрушающими зубками, согласно изобретению породоразрушающие зубки выполнены съемными и с утолщением на хвостовике, при этом вершинная часть шарошки выполнена с каналами для размещения съемных зубков, а торец цапфы - с несколькими концентрическими рядами в виде кулачковых венцов, взаимодействующих с хвостовиками съемных зубцов.

Дополнительно достижению указанного технического результата способствует также и то, что:

- кулачковые венцы в сечении, перпендикулярном продольной оси цапфы, имеют трапецеидальную форму.

- утолщения хвостовиков породоразрушающих зубков выполнены в виде выступов сферической формы.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен общий вид фрагмента шарошечного долота в продольном разрезе, на фиг.2 - развертка по линии А-А на фиг.1.

Шарошечное долото содержит корпус 1 с цапфой 2, на которой посредством подшипников 3 установлена шарошка 4 с вогнутой сферической вершиной 5, армированной породоразрушающими зубками 6. Породоразрушающие зубки 6 выполнены съемными и с утолщением 7 на хвостовике, при этом вершинная часть шарошки 3 выполнена с каналами 8 для размещения съемных зубков 6, а торец цапфы 2 - с несколькими концентрическими рядами в виде кулачковых венцов 9, взаимодействующих с утолщениями 7 хвостовиков съемных зубцов 6. Утолщения 7 хвостовиков выполнены, преимущественно, в виде сферических выступов, а кулачковые венцы 9 в сечении, перпендикулярном продольной оси цапфы 2, - в виде трапеций (см. фиг.1). Однако возможны и другие варианты выполнения выступов 7, например в виде кольцевых или другой формы буртов.

Принцип работы предложенного долота заключается в следующем. При приложении к долоту осевой нагрузки и крутящего момента разрушение породы происходит по двум поверхностям: горизонтальной и вертикальной. В первом случае разрушение породы происходит в результате дробления за счет перекатывания зубков 6 по забою. Во втором случае происходит скалывание породы, так как зубки 6, расположенные на вогнутой поверхности вершины 5 шарошки 4, приобретают принудительное вращение от перекатывания ее в перпендикулярном к торцу направлении. При этом благодаря расположению зубков 6 с возможностью осевого перемещения за счет выполнения торца цапфы 2 с кулачковыми венцами 9 зубки 6 оказывают на породу ударное воздействие, что значительно повышает эффективность разрушения центральной части забоя. Одновременно с этим зубки 6 контактируют с породой периодически, что позволяет избежать температурного воздействия на зубки 6 и значительных изгибающих нагрузок. Кроме того, шарошки 2 с предложенной схемой расположения зубков 6, опираясь на центральный выступ забоя, облегчают работу опоры, так как в этом случае шарошка 2 одновременно контактирует как с центральным выступом забоя, так и с боковым стенкам скважины. Это разгружает нагрузку на опору шарошки.

В целом применение предложенного долота позволит повысить эффективность его работы. Это позволит снизить затраты на проведение буровых работ.

1. Шарошечное долото, содержащее корпус с цапфой, на которой посредством подшипников установлена шарошка с вогнутой сферической вершиной, армированной породоразрушающими зубками, отличающееся тем, что породоразрушающие зубки выполнены съемными и с утолщением на хвостовике, при этом вершинная часть шарошки выполнена с каналами для размещения съемных зубков, а торец цапфы - с несколькими концентрическими рядами в виде кулачковых венцов, взаимодействующих с хвостовиками съемных зубков.

2. Шарошечное долото по п.1, отличающееся тем, что кулачковые венцы в сечении, перпендикулярном продольной оси цапфы, имеют трапецеидальную форму.

3. Шарошечное долото по п.1, отличающееся тем, что утолщения хвостовиков породоразрушающих зубков выполнены в виде выступов сферической формы.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, применяемому в бурении скважин, а именно к шарошечным долотам. Обеспечивает повышение показателей эффективности работы долота.

Группа изобретений относится к области буровой техники и может быть использована в буровых долотах, предназначенных для бурения скважин. Обеспечивает уменьшение энергоемкости породоразрушения и повышение эффективности бурения.

Изобретение относится к буровым шарошечным долотам, преимущественно для бурения мягких пород и пород средней твердости, разрушение которых не требует значительных осевых нагрузок.

Изобретение относится к буровым шарошечным долотам. Обеспечивает повышение ресурса работы долота, надежное крепление шарошек.

Изобретение относится к области буровой техники и может быть использовано при производстве буровых долот, предназначенных для строительства скважин. .

Изобретение относится к буровым шарошечным долотам. .

Изобретение относится к буровой технике, а именно к одношарошечным буровым долотам. .

Изобретение относится к буровым долотам, а именно к породоразрушающим зубкам буровых долот, предназначенным для разрушения перемежающихся по твердости пород. .

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к конструкции шарошек буровых долот. .

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к конструкции буровых шарошечных долот. .

Изобретение относится к области горной промышленности, а именно к породоразрушающему инструменту шарошечного типа. Обеспечивает повышение эффективности работы долота. Буровое шарошечное долото содержит корпус с каналом для очистного агента и цапфой со сферическим торцом, на которой посредством замкового подшипника установлена шарошка с ответной торцу цапфы внутренней сферической поверхностью и породоразрушающими элементами на венцах, разделенных шламоотводящими пазами. Долото снабжено съемной втулкой с продольными пазами на наружной поверхности, установленной на цапфе и зафиксированной относительного нее от проворота, а шарошка выполнена с радиальными каналами, в которых с возможностью осевого перемещения размещены съемные породоразрушающие элементы, хвостовики которых в плоскости, параллельной оси цапфы, выполнены с выпуклым торцом и установлены с возможностью взаимодействия с наружной поверхностью съемной втулки. Съемные породоразрушающие элементы в плоскости, перпендикулярной оси цапфы, могут быть установлены под острым углом к радиусу шарошки. Часть съемных породоразрушающих элементов может быть установлена на венцах шарошек, а часть - в шламоотводящих пазах. Хвостовики съемных породоразрушающих элементов в плоскости, параллельной оси цапфы, могут быть выполнены в виде полуцилиндров. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области горной промышленности, а именно к породоразрушающему инструменту шарошечного типа. Обеспечивает повышение эффективности работы долота. Буровое шарошечное долото содержит корпус с каналом для очистного агента и цапфой со сферическим торцом, на которой посредством замкового подшипника и роликового подшипника качения установлена шарошка с ответной торцу цапфы внутренней сферической поверхностью и породоразрушающими элементами на венцах, разделенных шламоотводящими пазами. Шарошка выполнена с радиальными каналами, в которых размещены съемные породоразрушающие элементы, хвостовики которых в плоскости, параллельной оси цапфы, выполнены с выпуклым торцом и установлены с возможностью взаимодействия с боковыми поверхностями роликовых подшипников, наружная поверхность части которых, контактирующая с выпуклыми торцами хвостовиков съемных породоразрушающих элементов, выполнена с ответной вогнутой формой. Съемные породоразрушающие элементы могут быть установлены под острым углом к радиусу шарошки. Часть съемных породоразрушающих элементов может быть установлена на венцах шарошек, а часть - в шламоотводящих пазах. Хвостовики съемных породоразрушающих элементов в плоскости, параллельной оси цапфы, могут быть выполнены в виде бочкообразных цилиндров или сфер. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к породоразрушающему шарошечному инструменту, применяемому в бурении скважин. Технический результат заключается в увеличении механической скорости бурения за счет увеличения объема разрушения резанием в горизонтальном направлении и вводом в процесс бурения разрушения горной породы резанием в вертикальном направлении путем образования боковой открытой ступенчатой поверхности со ступеньками, полностью разрушаемыми в процессе их формирования. Многоступенчатый шарошечный буровой инструмент включает многоступенчатые шарошки, причем отдельный опережающий венец любой шарошки удален от последующего другой шарошки по оси долота на (0,04-0,06)D с шириной ступеньки (0,02-0,04)D, где D - диаметр инструмента, с сохранением этих соотношений на внешних конусах шарошек. 6 ил.

Изобретение относится к области горной промышленности, а именно к породоразрушающему инструменту шарошечного типа. Обеспечивает повышение эффективности работы долота. Буровое шарошечное долото содержит корпус с каналом для очистного агента и цапфой со сферическим торцом, на которой посредством замкового подшипника и роликового подшипника качения установлена шарошка с ответной торцу цапфы внутренней сферической поверхностью и породоразрушающими элементами на венцах, разделенных шламоотводящими пазами. Шарошка выполнена с радиальными каналами, в которых размещены съемные породоразрушающие элементы, хвостовики которых установлены с возможностью взаимодействия с боковыми поверхностями роликовых подшипников. Съемные породоразрушающие элементы могут быть установлены под острым углом к радиусу шарошки. Часть съемных породоразрушающих элементов может быть установлена на венцах шарошек, а часть - в шламоотводящих пазах. Хвостовики съемных породоразрушающих элементов могут быть выполнены в виде цилиндров или сфер. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к буровым шарошечным долотам. Техническим результатом является увеличение механической скорости бурения. Буровое шарошечное долото включает многоконусные шарошки, рабочая поверхность зубчатого вооружения венцов которых у каждой шарошки сформирована несколькими образующими конических поверхностей. Рабочая поверхность зубчатого вооружения каждого венца в месте контакта с забоем выполнена перпендикулярной оси долота, образуя между вооружением шарошек ступенчатую поверхность. 2 ил.

Изобретение относится к вооружению породоразрушающего инструмента, применяемому в бурении скважин, а именно к зубкам шарошечных долот. Технический результат заключается в повышении эффективности разрушения непроницаемых горных пород путем выравнивания гидростатического давления в зоне разрыва горной породы перед зубком. Зубок шарошечного долота ковшеобразной формы содержит проточные канавки на тыльной стороне, выходящие к рабочим кромкам зубка, которые при работе долота формируют гидравлические каналы между тыльной стороной зубка и незатронутой разрушением породой забоя, соединяющие зону разрушения горной породы с полостью скважины. 5 ил.

Изобретение относится к буровым шарошечным долотам, преимущественно для бурения мягких пород и пород средней твердости. Обеспечивает повышение эффективности работы долота за счет более качественной очистки забоя скважины от шлама путем оптимизации процесса его эвакуации в затрубное пространство. Буровое шарошечное долото с асимметричной схемой промывки включает лапы с наклонными цапфами, установленные на них шарошки с литыми или фрезерованными зубьями, шламоотводящий канал и размещенные между шарошками напорные промывочные узлы. Все шарошки выполнены с косыми зубьями, при этом первая шарошка расположена между промывочными узлами и имеет зубья, наклоненные к оси цапфы таким образом, чтобы суммарная осевая составляющая усилия одновременного механического воздействия всех косых зубьев на гидравлическую среду забоя шарошки была направлена от периферии к центру, а у смежных шарошек - в обратную сторону. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к буровым шарошечным долотам. Буровое шарошечное долото включает лапы с наклонными цапфами, параллельно смещенными в плане относительно оси долота, установленные на них с наклонно расположенными относительно их образующих конические шарошки с фрезерованными или литыми зубьями и промывочный узел. Промывочный узел расположен по оси долота, а у всех шарошек венцы выполнены с косыми зубьями. Косые зубья наклонены к оси цапфы таким образом, чтобы суммарная осевая составляющая усилия одновременного механического воздействия всех косых зубьев на гидравлическую среду забоя для каждой шарошки была одинаковой и направлена от центра к периферии. Как вариант, угол наклона рабочих поверхностей косых зубьев к образующей шарошки составляет 5-45°, при этом меньшее значение угла наклона соответствует большему значению угла наклона цапфы к оси долота. Технический результат заключается в повышении эффективности работы долота и улучшении очистки забоя от шлама. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к буровым шарошечным долотам, преимущественно для работы по мягким и средней твердости породам. Буровое шарошечное долото включает лапы с наклонными цапфами со смещенными в плане осями, установленные на них шарошки с фрезерованными или с литыми зубьями, и промывочные узлы. Венцы шарошек, подверженные осевому и радиальному проскальзыванию, выполнены с косыми зубьями, причем косые зубья на каждом венце наклонены к оси цапфы таким образом, чтобы их боковые поверхности располагались под углом 90°±40° к направлению вектора суммарной скорости скольжения зуба по забою. Венцы, подверженные только осевому проскальзыванию, могут иметь как прямозубое вооружение, рабочие поверхности которых расположены под углом 90°±10° к оси шарошки, так и косозубое вооружение, аналогичное одному из соседних венцов. Технический результат заключается в повышении эффективности работы долота, снижении энергоемкости процесса разрушения породы за счет более рациональной геометрии его вооружения, в повышении проходки и механической скорости бурения. 4 ил.

Изобретение относится к буровым шарошечным долотам. Технический результат заключается в повышении эффективности работы долота. Буровое шарошечное долото включает лапы с наклонными цапфами со смещенными в плане осями, установленные на них конические шарошки с фрезерованными, литыми или твердосплавными зубьями, расположенными параллельно или под углом к образующей шарошки, и узел промывки. Величина проскальзывания зубьев шарошек, работающих в режиме пробуксовки, при которой достигается максимальный объем выбуренной породы за весь цикл работы долота путем обеспечения качественного выравнивания поверхности забоя, определяется соотношением в зависимости от радиуса венца шарошки и угла между двумя соседними зубьями венца шарошки. 2 ил.
Наверх