Przedmiotem wynalazku jest swider obrotowy do wiercen ziemnych. v Do wiercenia otworów w ziemi stosuje sie urza¬ dzenia wyposazone we wkladki wykonane z twar¬ dych materialów, zamontowane w glowicach tna¬ cych, z uwagi na zdolnosc twardych wkladek tna¬ cych do wnikania w skale. Przy zastosowaniu urzadzen tego typu wystapily trudnosci z utrzyma¬ niem pozadanej srednicy na calej dlugosci otworu wiertniczego. Utrzymanie srednicy otworu jest wazne w przypadku wiercenia szybów i tuneli, a przede wszystkim przy wierceniu szybów nafto¬ wych, gazowych i tym podobnych. Przykladowo, przy wierceniu glebokich szybów, w których sto¬ suje sie wiecej niz jeden swider, wkladki tnace obwodowe musza otrzymac pelny wymiar sretoicy otworu wierniczago. W przeciwnym wypadku na¬ stepne wiertlo opuszczane do otworu wierniczego musialoby rozwiercic otwór do wymaganej sred¬ nicy przed osiagnieciem glebokosci wiercenia i przystapieniem' do wiercenia kolejnego odcinka otworu.Dzialanie rozwiercajace drugiego swidra zmniej¬ sza jego trwalosc, .poniewaz znaczna czesc obwodo¬ wych wkladek tnacych zuzywa sie przed osiagnie¬ ciem ustalonej glebokosci wiercenia.Wkladki tnace w rzedzie obwodowym narazone sa na najciezsze warunki pracy. Musza one wier¬ cic znaczna czesc powierzchni przekroju otworu.Ponadto poniewaz formacje usytuowane na zew- 10 15 20 25 30 natrz wzgledem rzedu wkladek obwodowych nie podlegaja wierceniu 'stanowia one w pewnym stopniu oparcie poprzeczne dla formacji wierco¬ nych przez rzad obwodowy.W znanych rozwiazaniach przyjeta metoda okres¬ lania dokladnej srednicy swidra polega na szlifo¬ waniu zewnetrznej powierzchni obwodowej gryza.W ten sposób powstaja splaszczenia na powierzch¬ ni wkladek obwodowych. Siplaszczenia te stykaja sie ze scianami otworu wiertniczego. Szlifowanie zewnetrznej powierzchni obwodowej istniejacych wkladek obwodowych do takiego stopnia aby wiek¬ sza czesc powierzchni wkladek stykala sie ze scia¬ na otworu wiertniczego jest niepraktyczne. Po¬ nadto szlifowanie Wkladek zmniejsza ich calkowita wytrzymalosc.Znane sa z opisu patentowego Stancw Zjedno¬ czonych Ameryki nr. 3 442 342 wkladki o specjal¬ nym ksztalcie dla swidrów oraz gryzy i swidry do skal uzywajace te wkladki. Oryginalne wkladki wykonane ze spieków weglika wolfraimiu maja ku¬ liste wierzcholki tnace, a swidry majace takie wkladki uzyto do wiercenia najitwardszych forma¬ cji sciernych, takich jak lakonit, bromek i czert.Ksztalt taki nie jest korzystny przy wierceniu for¬ macji sciernych o sredniej twardosci, takich jak twarde lupki, dolomity, niektóre wapienie. W zwiazku z tym wynalazek dotyczy wkladek o ksztalcie dluta lulb klina ulatwiajacych ciecie ta¬ kich sikal. Jednoczesnie wkladki takie unikaja nie- 113 302113 302 3 dogodnosci „dachowego" kjsztaltu wierzcholka tna¬ cego, w którym dwie scianki boczne maja plaskie powierzchnie przechodzace w plaski wierzcholek.Zostaly ujawnione dwa podstawowe ksztalty wierzcholków tnacych: zmodyfikowane dluto o wy¬ puklych sciankach bocznych przechodzacych w wierzcholek wypukly wzdluz wydluzonych krawe¬ dzi, o jednolitej niewielkiej szerokosci i sciankach prostopadlych do wspólnej plaszczyzny przechodza¬ cej przez os wkladki tak, ze przedluzenie ich linii przeciecia stanowi krzywa prostopadla do tej osi, oraz ksztalt klina, którego scianki boczne sa za¬ krzywione na zewnatrz talk, zernie wystepuje ani jedna plaszczyzna przechodzaca przez te wkladki, p|t)i|W^ a przedluzenie linii pfzeclecia nie jest |]^)sitopadle do osi. W rezuiltacie utworzony wierzcholek prostopadly do osi ma z^i^Jeszpna szerokosc? pomiedzy przeciwnymi kon- caimi. 1 We wszystkich rozwiazaniach wystepuja zaokrag¬ lone linie przeciecia, aby uniknac ostrych rogów i krawedzi na których wystepuja spieprzenia na¬ prezen. Zaokraglenia oraz wypukle powierzchnie rozkladaja obciazenie z krawedzi tnacych wkladki na srodek powierzchni wkladki, unikajac w ten sposób spietrzen naprezen na krawedziach, co po¬ woduje pekanie wkladek o „daszkowych" wierz¬ cholkach.Znany jest z opisu patentowego Stanów Zjedno¬ czonych Ameryki nr 2 990 025 zespól wkladek od¬ pornych na scieranie, umozliwiajacych utrzymanie stalej srednicy wierconego otworu. Przy podstawie gryza jest usytuowany pierwszy obwodowy rzad wkladek odpornych na scieranie, nacinajacy sred¬ nice otworu. Drugi obwodowy rzad wkladek od¬ pornych na zuzycie jest przesuniety do wewnatrz wzgledem pierwszego rzedu, w kierunku osi wzdluznej gryza, przy czym wielkosc przesuniecia pomiedzy pierwszym i drugim rzedem jest taka, ze slad drugiego rzedu wkladek na dnie wierco¬ nego otworu pokrywa slad pierwszego rzedu.Pierwszy rzad jest usytuowany pod prawie zero¬ wym katem nadwymóarowym, natomiast drugi rzad jest usytuowany pod katem wiekszym niz pierwszy rzad talk, ze drugi rzad zapewnia rozdrab¬ nianie formacji glebowych przyleglych do scian otworu wiertniczego ponizej poziomu pierwszego rzedu, przy czym formacje rozdrabniane przez pierwszy rzad nie posiadaja wewnetrznego pod¬ parcia poprzecznego, co ulatwia nacinanie sredni¬ cy otworu przez pierwszy rzad wkladek.Znany jest z opisu patentowego .Stanów Zjedno¬ czonych Ameryki nr 3 800 891 twardy stop oraz stop na powierzchnie obwodowe swidra gryzowego.Patent ten dotyczy bardziej swidra spiczastego niz swidra gryzowego jednakze zwraca on uwage na koniecznosc zachowania wlasciwej srednicy otwo¬ ru. Poniewaz wszytstkie kolejne operacje takie jak przesuwanie obudowy i mocowanie jej we wlasci¬ wym polozeniu wymaga pelnej srednicy otworu.Jezeli swider wywierci otwór o mniejszej srednicy, kolejny swider musi rozwiercac ten otwór na pelny wymiar, przy czym po rozwierceniu swider ten nie nadaje sie do dailszego wiercenia. Tak wiec po¬ wierzchnia obwodowa swidra obrotowego uzywa¬ lo 15 20 25 30 35 40 45 50 55 nego przy wierceniu szybów naftowych jest cal¬ kowicie rózna od innych swidrów uzywanych przy wierceniu skal i musi byc lepsza od zespolu naci¬ najacego dno otworu tego samego swidra obroto¬ wego na którym jest uzywana. Tak wiec zuzycie powierzchni obwodowych nie moze byc tolerowa¬ ne, natomiast nie ma znaczenia czy zeby nacinaja¬ ce wewnetrzna czesc otworu zuzywaja sie, o ile dostatecznie dobrze wcinaja sie w glebe.Znany jest z opisu patentowego Stanów Zjedno¬ czonych Ameryki nr 2 774 570 swider obrotowy do wiercen ziemnych. Swider obrotowy zawiera sze¬ regi pierscieniowych wkladek cylindrycznych wy¬ konanych z materialu odpornego na zuzycie, maja¬ cych osie wystajace na zewnatrz, prostopadle do powierzchni korpusu i stanowiacych wystepy na powierzchni swidra. Wkladki powoduja rozdrab¬ nianie gleby i pozwalaja na utrzymanie srednicy wierconego szybu.Niniejszy wynalazek zapewnia wieksza po¬ wierzchnie styku obrotowego rzedu wkladek z po¬ wierzchnia otworu wiertniczego. Pozwala1 to na zmniejszenie zuzycia wkladek obwodowych oraiz zwieksza zdolnosc urzadzenia wiertniczego do utrzymania pelnej srednicy otworu.Istota rozwiazania wedlug wynalazku polega na tym, ze kazda wkladka ma scianki zbiegajace sie w wierzcholku, przy czym scianka lezaca na obwo¬ dzie gryza zawiera powierzchnie plaska znacznie wieksza od powierzchni plaskiej kazdej .pozostalej scianki. Korzystnie powierzchnia plaska lezy na obwodowej powierzchni gryza.Wkladka zawiera cylindryczny trzonek, przysto¬ sowany do zamocowania w gniezdzie gryza, oraz glowice utworzona przez scianki zbiegajace sie w wierzcholku.Przedmiot wynalazku zostal uwidoczniony w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia swider obrotowy zawierajacy trzy gryzy stozkowe, fig. 2 — wkladka z rzedu obwodowego swidra z fig. 1, w widoku z boku, fig. 3 — wkladka z fig. 2 z pokazaniem obwodowej powierzchni tnacej, fig. 4 — wkladka, w widoku z boku, fig. 5 — wkladka wedlug fig. 4, w widoku z tylu, fig. 6 — wkladka w innym przykladzie wy¬ konania, fig. 7 — wkladka wedlug fig. 6, w wido¬ ku z tylu.Na figurze 1 jest przedstawiony ogólnie obroto¬ wy swider gryzowy 10 wedlug wynalazku. Swider 10 zawiera kadlug, którego czop jest przystosowany do polaczenia z dolnym koncem obrotowej zerdzi wiertniczej (nie .pokazanej). Kadlub swidra zawiera kanal dla mulu wiertniczego lub podobnego mate¬ rialu przedostajacego sie przez zerdz wiertnicza do dolu, umozliwiajac kierowanie mulu wiertnicze¬ go na dno otworu wiertniczego oraz do góry pierscieniem pomiedzy sciankami otworu wiertni¬ czego, a przewodem wiertniczym przez który prze¬ chodzi urobek oraz gruz skalny.Od kadluba swidra odchodza trzy^ identyczne gryzy. Gryzy 11 i ,12 sa pokazane na fig. 1. Dolny koniec kazdego gryza jest ulozyskowany w znany sposób. Kazdy gryz zawiera stozkowa glowice tna¬ ca. Glowice tnace 13f 14, 15 sa przedstawione na fig. 1. Czopy lozyskowe przenoszace glowice tnace113 302 6 13, 14, 15 okreslaja osie obrotu wokól których ob¬ racaja sie glowice. Osie obrotu sa pochylone pod pewnym 'katem do dolu i do wewnatrz. Poniewaz obrót gryzów zachodzi w kierunku zgodnym z ru¬ chem wskazówek zegara gwinty tworzace poszcze¬ gólne polaczenia odcinków zerdzi wiertniczej sa stale dokrecane przez sily powstajace przy obrocie swidra 10 przez zerdz wiertnicza.Randa glowica tnaca 13, 14, 15 zawiera stozek czolowy nachylony w kierunku osi obrotu swidra oraz podstawe usytuowana na przecieciu scian otworu wiertniczego z jego podstawa. Dzialanie tnace podstawy ogranicza srednice otworu wiertni¬ czego.Kazda glowica tnaca 13, 14, 15 zawiera pierscie¬ niowy rzad wkladek 16 nacinajacy wnetrze otworu.Glowice te zawieraja równiez pierscieniowe rz?fcdy wkladek 17 usytuowane przy podstawie/kazdej glo¬ wicy tnacej. Wkladki 17 nacinaja linie przeciecia sciany otworu wiertniczego z dnem otworu.-^Piers¬ cieniowe rzedy wkladek 17 sa nazywane „rzedami obwodowymi" a wkladki 17 sa okreslane jako ,/wikladki obwodowe". Rzedy wkladek obwodowych podlegaja najciezszym warunkom wiercenia.Wynalazek obecny zapewnia wieksza powierzch¬ nie styku wkladek obwodowych ze sciana otworu wiertniczego. Umozliwia to zmniejszenie zuzycia wkladek obwodowych, a wiec zwieksza zdolnosc swidra do utrzymania pelnej srednicy otworu wiertniczego. Wkladka wedlug wynalazku styka sie ze scianami otworu wiertniczego na wiekszej czesci dlugosci swej powierzchni i jest usytuowa¬ na pod tym samym katem co kat nachylenia pierscienia obwodowego swidra. Uwaza sie, ze wkladka ta ma maksymalna zdolnosc do utrzyma¬ nia stalej srednicy otworu wiertniczego.Figura 2 przedstawia obwodowa wkladke 17 w powiekszeniu, w widoku z boku. Kat zewnetrzny a wkladki przed szlifowaniem obwodowym zawie¬ ra sie w granicach il^O' kata zewnetrznego swi¬ dra. Tak wiec unika sie nadmiernego szlifowania zewnetrznej powierzchni wkladki w celu zrówna¬ nia kata zewnetrznego wkladki z katem zewnetrz¬ nym swidra. Kat wewnetrzny fi wkladki jest znacznie mniejszy od kata zewnetrznego a- Rózni¬ ca pomiedzy katem wewnetrznym a zewnetrznym sprawia, ze dlugosc wierzcholka 19 jest w przy¬ blizeniu równa dlugosci wierzcholka wkladki kon¬ wencjonalnej. Scianki boczne wkladki moga byc plaskie lufo wypukle, przy czym wypukle po¬ wierzchnie boczne daja wieksze powierzchnie plas¬ kie od strony kata zewnetrznego niz scianki bocz¬ ne plaskie.Figura 3 przedstawia wkladke 17 w widoku z ty¬ lu. Wkladka 17 styka sie ze sciana otworu wiert¬ niczego wieksza czescia powierzchni plaskiej 21 pod katem równym katowi zewnetrznemu swidra.Powierzchnia 21 jest najwieksza powierzchnia plas¬ ka glowicy tnacej wkladki 17. Powierzchnia plaska 21 styka sie ze sciana otworu wiertniczego i spel¬ nia funkcje nacinania obwodu. Poniewaz " po¬ wierzchnia 21 jest stosunkowo duza w porównaniu z innymi powierzchniami wkladki 17, trwalosc wkladki 17 wzrosnie.Wkladke 17 wytwarza sie przez prasowanie gra- 15 nulek materialu odpornego na zuzycie, takiego jak weglik wolframu, z granulkami spoiwa, takiego jak kobalt. Granulki materialu odpornego na zuzy¬ cie oraz granulki spoiwa sa prasowane z woskiem 5 i formowane na wymagany ksztalt wkladek. Glo¬ wica wkladki moze byc formowana w martycy.Przykladowo glowice wkladki mozna formowac przy pomocy matrycy górnej tworzacej wymagany ksztalt koncówki wkladki. W piecu nastepuje uisu- 10 niacie wosku i spiekanie wkladki w wyzszej tem¬ peraturze. Nastepnie wkladka jest wciskana w ka¬ dlub gryza majacego asymetryczna glowice usy¬ tuowana tak, ze powierzchnia plaska wkladki znaj¬ duje sie na obwodzie. W ten sposób nie jest wy¬ magane szlifowanie obwodowe, lulb tez szlifowanie prowadzi sie w-niewielkim stopniu.Figura 4 przedstawia inny przyklad wykonania wkladki 22 w widoku z boku. Wkladka 22 zawiera cylindryczny trzonek 23 przystosowany do zamo- 20 cowania w gniezdzie gryza. Glowica wkladki 22 za¬ wiera powierzchnie wewnetrzna 24 oraz powierzch¬ nie obwodowa 26 (lub zewnetrzna). Powierzchnia obwodowa 26 jest wieiksza niz powierzchnia we¬ wnetrzna 24. Wierzcholek 25 wkladki ma te sama 25 dlugosc co w przypadku wkladek konwencjonal¬ nych.Figura 5 przedstawia wkladke 22 wedlug fig. 4 w widoku z tylu. Wkladka 22 styka sie ze sciana otworu wiertniczego wieksza czescia powierzchni 30 obwodowej 26, pod katem równym katowi obwo¬ dowemu swidra. Powierzchnia 26 jest najwieksza plaska powierzchnia na glowicy tnacej wkladki 22.Plaska powierzchnia obwodowa 26 styka sie ze sciana otworu wiertniczego poniewaz powierzchnia 35 obwodowa 26 jest duza w porównaniu z innymi powierzchniami wkladki 22. Trwalosc wkladki 22 zwiekszy sie.Figurav 6 przedstawia inny przyklad wykonania wkladki 27 wedlug .wynalazku. Wkladka 27 ma 40 kulista glowice 29 oraz cylindryczny trzonek 28.Trzonek 28. jest dopasowany do gniazd gryza. Kat zewnetrzny powierzchni obwodowej 30 wkladki przed szlifowaniem obwodowym zawiera sie w gra¬ nicach +\°W kata zewnetrznego swidra. Tak wiec 45 nie jest konieczne nadmierne szlifowanie zew¬ netrznej powierzchni wkladki w celu zrównania kata zewnetrznego wkladki z katem zewnetrznym swidra.Figura 7 przedstawia wkladke 27 wedlug fig. 6 50 w widoku z tylu. Wkladka 27 styka sie ze sciana otworu wiertniczego wieksza czescia powierzchni obwodowej 30, pod katem równym katowi obwo¬ dowemu swidra. Powierzchnia 30 jest najwieksza powierzchnia glowicy tnacej wkladki 27. Claska powierzchnia 30 styka sie ze sciana otworu wiert¬ niczego. Poniewaz powierzchnia obwodowa 30 jest duza w porównaniu z innymi powierzchniami wkladki 27, trwalosc wkladki 27 zwiekszy sie. 55 60 Zastrzezenia patentowe 1. Swider obrotowy, majacy co najmniej jeden gryz, zawierajacy pierscieniowy rzad wkladek ob¬ wodowych, znamienny tym, ze kazda wkladka (17, 65 22, 27) ma scianki zbiegajace sie w wierzcholku113 302 (19), przy czym scianka lezaca na obwodzie gryza zawiera powierzchnia plaska (21, 26, 30) znacznie wieksza od powierzchni plaskiej kazdej pozostalej scianki. 2. Swider wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze wkladka (17, 22, 27) zawiera cylindryczny trzonek 8 (18, 23, 28), przystosowany do zamocowania- w gniezdzie gryza, oraz glowice utworzona przez scianki zbiegajace sie w wierzcholku (19). 3. Swider wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze powierzchnia plaska (21, 26, 30) lezy na obwodowej powierzchni gryza.FIG.U/8 FIG. 2 -18 FIG. 3113 302 \~23 FIG. 4 FIG. 5 27, \ L-28 FIG. 6 r29 27, \ ,30 -28 FIG. 7 PL