Твердосплавная вставка

Изобретение относится к буровому инструменту, а именно к твердосплавным вставкам для армировки буровых долот и коронок. Технический результат заключается в упрощении технологии изготовления вставки и обеспечении высокой надежности крепления в корпусе бурового инструмента. Твердосплавная вставка содержит цилиндрический хвостовик, рабочую головку, соединенные между собой коническим участком, и узел фиксации вставки с корпусом бурового долота. Боковая поверхность хвостовика выполнена по меньшей мере с двумя кольцевыми проточками, заполненными мягким металлом и имеющими во фронтальной плоскости треугольное сечение. Цилиндрический участок между кольцевыми проточками выполнен с наклонными пазами для сообщения проточек между собой. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к буровому инструменту, а именно к твердосплавным вставкам для армировки буровых долот и коронок.

Известна твердосплавная вставка, содержащая цилиндрический хвостовик и рабочую головку с вершиной в виде части тора, при этом сама головка выполнена конической формы (авт. свидетельство СССР №446622, кл. E21B 10/15, 1972 г.).

К недостаткам данной твердосплавной вставки следует отнести малую надежность крепления вставок в отверстиях корпуса и, как следствие этого, высокую вероятность их выпадения, что снижает все показатели работ буровых долот.

Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является твердосплавная вставка, содержащая цилиндрический хвостовик, рабочую головку, соединенные между собой коническим участком, и узел фиксации вставки с корпусом бурового долота (патент США №3603414, кл. 175-374, 1971 г.).

В данной вставке узел фиксации выполнен в виде сочетания выступов и впадин на боковой поверхности хвостовика. При запрессовке вставок в отверстия корпуса бурового инструмента выступы в виде продольных ребер врезаются в стенки отверстия корпуса и предохраняют ее от проворота и выпадения.

Основным недостатком данной вставки является сложность изготовления хвостовика, представляющего собой многогранную поверхность. Именно это и послужило причиной того, что вставки такой конструкции не нашли промышленного применения.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является упрощение технологии изготовления вставки при одновременном сохранении прочности соединения ее с корпусом.

Указанный технический результат достигается тем, что в твердосплавной вставке, содержащей цилиндрический хвостовик, рабочую головку, соединенные между собой коническим участком, и узел фиксации вставки с корпусом бурового долота, согласно изобретению боковая поверхность хвостовика выполнена по меньшей мере с двумя кольцевыми проточками, заполненными мягким металлом, например свинцом, и имеющими во фронтальной плоскости треугольное сечение, при этом цилиндрический участок между кольцевыми проточками выполнен с наклонными пазами для сообщения проточек между собой.

Достижению указанного технического результата способствует также и то, что:

- хвостовик ее выполнен ступенчатой формы, причем проточки выполнены на разных ступенях;

- кольцевая проточка в продольном сечении выполнена в форме прямоугольного треугольника, один из катетов которого расположен перпендикулярно оси хвостовика, а другой - параллельно;

- кольцевая проточка в продольном сечении выполнена в форме тупоугольного треугольника, вершина тупого угла которого расположена на наружной поверхности хвостовика;

- участок хвостовика под нижней проточкой выполнен с продольными ребрами, высота которых не превышает высоту нижней проточки.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид вставки; на фиг. 2 - узел А на фиг. 1.

Предложенная твердосплавная вставка включает цилиндрический хвостовик 1, рабочую головку 2, соединенные между собой коническим участком 3, и узел фиксации вставки с корпусом бурового долота. Отличительной особенностью предложенной вставки является то, что боковая поверхность хвостовика 1 выполнена по меньшей мере с двумя кольцевыми проточками 4 и 5, расположенными ниже конического участка 3 и имеющими во фронтальной плоскости треугольное сечение. При этом кольцевые проточки 4 и 5 заполнены мягким металлом, например свинцом, а цилиндрический участок 6 между кольцевыми проточками выполнен с наклонными пазами 7 для сообщения проточек между собой. Именно через эти пазы 7 и происходит перемещение свинца из одной проточки в другую и плотное заполнение всех зазоров между вставкой и корпусом бурового инструмента.

Такое выполнение вставки позволяет использовать верхнюю кольцевую проточку 4 в качестве фиксатора благодаря тому, что вершина кромки 8 на боковой поверхности хвостовика вставки, направленная вверх, врезаясь в стенки отверстия корпуса бурового инструмента, препятствует выпадению вставки. Этому помогает также наличие конического участка 3, который способствует «затеканию» материала корпуса в полость кольцевой проточки 4, причем как в процессе изготовления инструмента, так и в процессе работы. С целью образования защитного бурта в процессе запрессовки вставок в отверстия корпуса бурового инструмента осуществляют предварительный разогрев до определенной температуры соединяемых элементов. Наиболее целесообразно кромку 8 выполнять с углом при вершине менее 90°. Такая кромка образуется в случае использования проточек 4 с продольным сечением в виде тупоугольного треугольника. При этом остроугольная вершина кромки 8 нижней проточки 5 позволяет упростить процесс запрессовки вставки в отверстие корпуса. Этому также способствует выполнение хвостовика 1 ступенчатой формы, а нижней ступени - с продольными ребрами 9, высота которых не превышает высоту нижней проточки 5. При ступенчатой форме хвостовика 1 путь, который проходят ребра 9 при запрессовке вставки, значительно меньше по сравнению с ребрами вставок прототипа, а следовательно, и меньше требуется усилий для запрессовки вставки в отверстие корпуса бурового инструмента. Количество проточек определяется диаметром породоразрушающего инструмента и физико-механическими свойствами горных пород. При этом диаметр ступеней увеличивается в направлении от хвостовика 1 в сторону рабочей головки 2 вставки, т.е. в каждой вставке диаметр - Д_в верхней ступени больше диаметра - Д_н нижней ступени. В случае выполнения проточки в виде прямоугольного треугольника, один из катетов его располагают перпендикулярно оси 10 хвостовика, а другой - параллельно. Более предпочтительным вариантом является выполнение кольцевых проточек 4 и 5 во фронтальной плоскости в форме тупоугольного треугольника, вершина тупого угла которого расположена на наружной поверхности хвостовика 1.

В предложенной вставке роль фиксатора выполняют верхняя кольцевая проточка 4 на боковой поверхности хвостовика 1 и ребра 8 на поверхности нижней ступени 5. Изготовление такой вставки значительно проще, а надежность соединения сохраняется благодаря «затеканию» материала корпуса бурового инструмента в кольцевую проточку под действием осевого усилия, передаваемого на материал корпуса коническим участком 3 вставки как при изготовлении бурового инструмента, так и в процессе работы.

Таким образом, применение предложенной вставки позволяет снизить себестоимость ее изготовления по сравнению с прототипом, сохраняя ее высокую надежность.

1. Твердосплавная вставка, содержащая цилиндрический хвостовик, рабочую головку, соединенные между собой коническим участком, и узел фиксации вставки с корпусом бурового долота, отличающаяся тем, что боковая поверхность хвостовика выполнена по меньшей мере с двумя кольцевыми проточками, заполненными мягким металлом и имеющими во фронтальной плоскости треугольное сечение, при этом цилиндрический участок между кольцевыми проточками выполнен с наклонными пазами для сообщения проточек между собой.

2. Твердосплавная вставка по п. 1, отличающаяся тем, что ее хвостовик выполнен ступенчатой формы, причем проточки выполнены на разных ступенях.

3. Твердосплавная вставка по п. 1, отличающаяся тем, что кольцевая проточка в продольном сечении выполнена в форме прямоугольного треугольника, один из катетов которого расположен перпендикулярно оси хвостовика, а другой – параллельно.

4. Твердосплавная вставка по п. 1, отличающаяся тем, что кольцевая проточка верхней ступени хвостовика в продольном сечении выполнена в форме тупоугольного треугольника, вершина тупого угла которого расположена на наружной поверхности хвостовика.

5. Твердосплавная вставка по п. 1, отличающаяся тем, что участок хвостовика под нижней проточкой выполнен с продольными ребрами, высота которых не превышает высоту нижней проточки.