Породоразрушающая твердосплавная вставка

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 31.07.80 (21) 2967671/22-03 (51) М. Кп.

Е 21 В 10/50 а присоединением заявки М (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (33) УДК 6 22. 24. . 051. 55 (088. 8) Опубликовано 30.1182 ° Бюллетень Мо 44

Дата опубликования описания 30 ° 11 ° 82 (72) Авторы изобретения

A.B. Эубарев, Т.Х. Саркисьянц, Г. И . Матвеев, Г.B. Линдо и Ю.В.Рыжиков

Северо-Кавказский государственный научноисследовательский и проектный институт нефтяной промьзаленности и Всесоюзный научно-исследовательский р и проектный институт тугоплавких металлов и тЫердых ": сплавов (71) 3"аяви тели (54 ) ПОРОДОРАЭРУШАЮЩАЯ ТВЕРДОС ПЛАВНАЯ ВСТАВКА

Изобретение относится к буровой технике, а именно к породоразрушающим инструментам. .Известно шарошечное долото, в котором породоразрушающие твердосплав1 ные вставки выполнены в форме конуса (1) .

Недостатком данной вставки является то, что большой диаметр при основании конуса не всегда позволяет. разместить вставки на поверхности шарошки по наиболее рациональной схеме.

Кроме того, вставке характерны сложность крепления в корпусе Р арошки из-эа конического хвостовика; не« которое снижение эффективности процесса разрушения .породы по мере углубления конусной вставки при ее двйжении по поверхности забоя; большой вес вставки.

Известна также породораэрушающая твердосплавная вставка, состоящая иэ конусной рабочей части и цилинд- . .рического хвостовика (2).

Недостатком известной вставки является то, что при ее использовании в долотах с вылетом вставки над телом долота, значительно превышающим максимально допустимый износ вставки, резкий переход поверхности между конусной головкой и цилиндрическим хвостовиком значительно снижает проч; ность вставки.

Цель изобретения - повышение эффективности работы твердосплавных вставок, применяемых в буровом инструменте за счет увеличения прочности вставки и 9KoHQMHH твердосплавных смесей. указанная цель достигается тем, что между рабочей частью твердосплавной вставки конусной формы и ее цилиндрическим хвостовиком выполнена переходная поверхность, образованная вращением дуги, плавно сопрягающей между собой рабочую конусную часть и цилиндрический хвостовик, причем радиус дуги, образующей переходную . поверхность, определяется из следующего соотношения: .(0,5D-hat y t 90 -Э l4), эмап (о /2 )

rqe D .—.диаметр вставки, мм;

h о. — высота конусной рабочей части, мм; - угол при вершине вставки, граде

На фиг. 1 изображена предлагаемая вставка; на фиг. 2 - схема определе3

977681

AC=R si = h z (из д ОКРАС), (1)

x=h>tKlf = АК (ии AAOK);

90 — (из д ВО40),, тогда х= - htg+

D Д отрезок а . АВС

СВ=

D отсюда, рассматривая АВС, получают

AC=CB . tg ABC=(0,5D-h Уд . ) x

7 х tg (90- ) = h» (2) 40 а из выражения (1) следует (0,,5D-h>tg ) 1д(90 — )

sin

Таким образом, для каждого заданного сочетания параметров получают конкретные величины высоты h и радиуса R спрягающей дуги. ,Так, например, для одношарошечных долот диаметра 244,5 мм желательно иметь вставку с D = 20 мм, hy = 7 мм ния радиуса переходной поверхности.

Породоразрушающая твердосплавная вставка состоит из конусной рабочей части 1 с высотой Л.3, равной максимально допустимому износу, Практика бурения показывает, что износ вставок по высоте более чем на 3-7 мм нерационален из-за потери диаметра долотом и необходимости- последующей расширки и проработки ствола 10 скважины.

Высота цилиндрического хвостовика 2 .определяется из условия проч-

Йости эапрессовки и равна hq.=

= 0,75-1,0, где D — диаметр вставки, который определяется размером долота..

Угол при вершине конуса определяется Физико-механическими свойствами проходимых пород и изменяется в относительно небольших пределах

40о < - с 70о

Высота Л и радиус R переходной поверхности 3 определяется по черте жу (Ьиг. 2) . Здесь! J. О,ОА= L АОА О» =

= 0,5о — стороны углов взаимно перпен-2 дикулярны, отсюда следует, что г и 9 = 68 (долото предназначено для пород средней твердости) . Подставляя значения параметров в выражения. (2) и (3), получаем, соответственно, Л = 17,5 мм; R = 35 мм.

При внедрении вставки в породу, возникающие в ней внутренние напряжения равномерно распределяются в переходной части вставки.

Применение предлагаемой твердосплавной вставки позволяет расширить область применения режущих и режущескалывающих долот эа счет значительного увеличения вариантов расположения элементов вооружения; увеличить эффективность процесса разрушения . породы долотами этих типов; значй-1 тельно упростить крепление вставки и повысить его надежность.

Формула изобретения

Породоразрушающая твердосплавная вставка для бурового инструмента, состоящая из конусной рабочей части и цилиндрического хвостовика, о т— л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения эффективности ее работы за счет увеличения прочности вставки и экономии твердого сплава, между рабочей частью и хвостовиком выполнена переходная поверхность,обра.« зованная вращением дуги, плавно сопрягающей между собой конусную рабочую часть и цилиндрический хвостовик, причем радиус дуги, образующей переходную поверхность, определяется из следующего соотношения: (0,5D-h3tg $) tg(90 - )

sin

7 где ф - диаметр вставки, мм;

h — - высота конусной рабочей часЭ ти, мм;

Я - угол при вершине вставки, град е

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Долота шарощечные. Долота типа

МС3. ГОСТ 20692-75 °

2. Патент Великобританиии

9 2031047, кл. Е 1 F, опублик. 16. 04. 80 (прототип) .