RU1804539C - Алмазна бурова коронка - Google Patents

Abstract

Использование: бурение геологоразве-Г домны скважин Сущность изобретени : коронка содержит корпус 1 и матрицу, состо щую из секторов 2, каждый из.кото - рых выполнен из алюмазоносного импреги- рованного сло  3 и вкладыша 4,. .соединенных посредством приварочного сло  5 с-жорпусом 1 коронки. Алмазоносный ймпрегированный слой 3 каждого сектора 2 выполнен в виде параллелепипеда. Верхн   грань параллелепипеда соединена с приварочным слоем 5 сектора 2, а противоположна  ей грань,  вл етс  режущей, Задн   наклонна  бокова  грань параллелепипеда соприкасаетс  плотно со смежно расположенной с ней боковой гранью вкладыша 4. Между задней наклонной гранью параллелепипеда противопо- ложна  - передн    вл етс  наклонной стенкой промывочного паза 6, имеетс  щель 7, в которой.скользит задн   наклонна  грань параллелепипеда и смежна  относительно нее бокова  грань вкладыша 4 из-за разных коэффициентов линейного расшиое- ни . Наклон составл ет 30°. Режуща  грань параллелепипеда содержит поверхность периодически-переменного профил  8 в ча- стноети синусоидального типа, с углом раскрыти  при вершине равным 60°. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к бурению разведочных скважин, а именно к алмазным буро вым коронкам.

Целью изобретени   вл етс  повышение эффективности работы за счет повышени  износостойкости алмазоносного импрегнированного сло  режущей параллелепипеда.;

На фиг.1 изображен общий вид алмазной буровой коронки; на фиг.2 - вид со стороны рабочего торца; на фиг.З.- продольное сечение сектора буровой коронки.

Коронка содержит корпус 1 и матрицу, состо щую из секторов 2, выполненных из алмазоносного импрегнированного сло . 3,

выполненного в виде параллелепипеда и вкладыша 4 из легкоразрушаемого абразив- . ного материала в виде треугольной призм.ы, соединенных посредством приварочного сло  5 с корпусом алмазной буровой коронки . Одна грань параллелепипеда 3 соединена . . с . приварочным слоем 5, а противоположна  ей грань параллелепипеда .3  вл етс  режущей. Передн   и задн   гра- ; ни паралл 1епипеда 3  вл ютс  наклонными. Задн   грань параллелепипеда 3 соприкасаетс  и опираетс  на наклонную боковую грань вкладыша 4. Отсутствие жесткого соединени  последних между собой создает степень свободы задней грани параллелесо

о

ел со ю

ы

пи педа относительно боковой грани вкладыша 4, что создает услови  дл  нее скольжение при термическом расширении, по вл ющемс  при выделении энергии в процессе бурени , Между секторами матри- цы 2 расположен промывочный паз 6, который образован наклонной передней гранью параллелепипеда 3 и задней гранью вкладыша 4. Между,задней наклонной гранью параллелепипеда и наклонной боковой гранью вкладыша 4 имеетс  щель 7, в которую в силу действи  капилл рных и поверхностных сил вт гиваетс  охлаждающа  промывочна  среда из промывочного паза 6 в процессе резани  горной породы при бу- рении..

Режуща  грань алмазоносного наклон- ногопараллелепипеда 3 выполнена в виде профил  переменного типа, в частности, синусоиды 8 с углом раскрыти  при вершине равным 60°. Щель 7 на чертеже фиг. 1, ввиду ее незначительности, представлена в виде . Вкладыш 4 имее т форму пр моугольной призмы, основание которой жестко со- единено приварочным слоем 5 и выполнен из легкоразрушаемого абразивного материала . Так как рабочую поверхность образует параллелепипед 3,-его нагрев будет выше чем у вкладыша 4 и поэтому дл  параллелепипеда 3 будет выше термическое расшире- ние. а значит вершина вкладыша 4 будет в тени параллелепипеда будет отставать в расширении и поэтому она находитс  в режиме .длительной работы без разрушени , Это попытает в целом ресурс алмазной бу- ровой коронки. Жесткое закрепление задней грани параллелепипеда 3 ко вкладышу 4. что было в прототипе приводило при дей- ствии термических расширений к накоплению термических напр жений в нем,  вл  сь тем самым основной причиной преждевременного старени  инструмента и выхода из стро .

Алмазна  бурова  коронка работает следующим образом.

При вращении корпуса 1 алмазной буровой коронки, матрпца, состо ща  из секторов 2 начинает разрушать пробуриваемую горную породу резанием. При этом параллелепипеды 3 каждого сектора 2 внедр ютс  в пробуриваемую породу. Этот процесс идет плавно, ввиду того, что ввиду наклона передней грани параллелепипеда 3, процесс ввода каждого сектора в разрушаемую горную породу происходит равномерно. Через тра- пецевидный промывочный паз 6 происходит вынос разрушенной буровой мелочи. Промывочна  жидкость ооддействием капилл рных сил. вт гивающих в щель 7 и таким путем активизирующих и интенсифицирующих

процесс охлаждени , вплоть до осуществлении процесса испарени  этой среды в щели 7 . При осуществлении последнего происходит термостатирование этой зоны при одновременном повышении интенсивности охлаждени  этой активной части алмазной буровой колонки. Наличие вместо плоской грани, как это имеет место в прототипе рабочей режущей поверхности в виде синусоидального периодически переменного профил  повышает значение режущей поверхности что уменьшает удельную нагрузку при резании, а значит, повышает скорость и производительность в процессе резани , исключа  при этом вредный эффект полировани  режущей кромки и переизмельчени  разрушаемой горной породы, вызыва  к жизни процесс перезаточки инструмента в процессе резани . При этом режим в одной плоскости резани  замен етс  на режим резани  в слое определенной толщины со своей стратегией и пор дком поэтапного разрушени  в каждом уровне сло , периодически мен ющегос  во времени. Все это позвол ет без снижени  надежности и долговечности алмазной буровой коронки повысить скорость и .производительность коронки.

Технико-экономические преимущества за вл емой алмазной буровой коронки в сравнении с прототипом и аналогами состо т: .

в повышении скорости резани  при одновременном повышении надежности и долговечности, за счет выполнени  режущего профил  8 секторов в виде синусоидального профил , осуществл ющего разрушение горной породы в слое определенной толщины, а не плоском слое, как это имеет в прототипе. Выполнению этой же задачи способствует наличие щели 7, а также наклон задней грани параллелепипеда, равного 30°. Последнее повышает плотность упаковки кристаллической структуры матрицы каждого сектора 2. а следовательно ее жесткость:

в исключении эффекта полировани  алмазоносного сло  3. а также режима переизмельчени  породы, св занного с ним, притупл ющего инструмент, за счет осуществлени  режима резани  в слое горной породы конечной толщины, что достигаетс  путем бурени  горной породы с помощью синусоидально-переменного профил  8 режущей грани каждого сектора 2, а также повышению эффективности самоочищени  от буровой мелочи благодар  щели 7, с помощью которой осуществл етс  режим испарительного истечени  паровой фазы промывочной среды, генерируемой от тепловой энергии, выдел емой на секторах 2 при бурении;

в повышении стойкости параллелепипеда 3 из-за наличи  щели 7 на задней грани, повышающей степень его свободы, создающего услови  дл  самоустановки параллелепипеда 3 в момент резани , создающего услови  дл  равномерного термического расширени  всех граней параллелепипеда 3, что исключает накопление в нем термических напр жений во времени. Параллелепипед жестко соединен с приварочным слоем 5 лишь в своем основании, то есть консольно, что позвол ет ему освобождатьс  от энергии термических напр жении,  вл ющейс  причиной преждевременного выхода из стро , путем колебаний с собственной частотой, аналогично камертону. Этому же способствует выполнение наклона параллелепипеда под углом 30° и синусоиды с углом при вершине равным 60°, первое повышает эффект его скольжение в процессе бурени , а второе- повышенную прочность равносторонней структуры профил  8 синусоиды. Все это повышает скорость бурени  и повышает эффективность бурени , за счет более полного использовани  режущего потенциала алмазоносных слоев параллелепипеда 3 каждого сектора 2 алмазной буровой коронки;

в повышении ресурса работы вкладыша 4, за счет того, что наличие щели 7 между задней гранью параллелепипеда 3 и боковой , смежной с ним гранью вкладыша 4, создает услови  дл  свободного расширени  обоих под действием термических расширений при выделении на них .энергии в процессе разрушени  горной породы при бурении. Поскольку параллелепипед 3 воспринимает основную энергию, выдел емую

при бурении, то он и нагреваетс  больше, а

значит и больше расшир етс  и удлин етс ,

перекрыва  вкладыш 4 по высоте, что и предохран ет его от преждевременного износа

и св занного с ним выхода его из стро .

Claims (3)

1. Алмазна  бурова  коронка, содержаща  корпус, на рабочем торце которого выполнены промывочные пазы и секторы, включающие алмазоносный слой в виде па- ралле епипеда с наклонными передней и

задней гран ми, приварочный слой и вкладыш из легкоразрушаемого абразивного материала в виде треугольной призмы, одна бокова  грань которой жестко соединена с приварочным слоем, отличающа с 

тем, что, с целью повышени  эффективности в работе за счет повышени  износостойкости алмазоносного импрегнированного сло  режущей грани параллелепипеда, поверхность режущей грани параллелепипеда

в продольном сечении сектора выполнена периодически переменного профил , например , в виде синусоиды, а задн   наклонна  грань параллелепипеда плотно прилегает к смежно расположенной боковой грани вкладыша и содержит щель.

2. Коронка по п.1, отличающа с  тем, что угол при вершине синусоиды составл ет 60°..

3. Коронка по пп.1 и 2, о т л и ч а ю щ а  - с   тем, что задн   наклонна  грань параллелепипеда и смежна  с ней бокова  грань вкладыша имеют угол наклона относительна приварочного сло , равный 30°.

Редактор

ФкгчЗ

Составитель Б.Аспанди ров

Техред М.МоргенталКорректор Я.Ливринц