RU2247215C1

RU2247215C1 - Drilling crown

Info

Publication number: RU2247215C1
Application number: RU2003134922/03A
Authority: RU
Inventors: В.Г. Божко (RU); В.Г. Божко; Л.И. Кантович (RU); Л.И. Кантович; В.В. Божко (RU); В.В. Божко
Original assignee: Московский государственный горный университет (МГГУ)
Priority date: 2003-12-03
Filing date: 2003-12-03
Publication date: 2005-02-27

Abstract

FIELD: mining industry.

SUBSTANCE: drilling crown has cylindrical body, armored by hard-alloy plate with to wedge blades in central portion and spherical shelves on its peripheral portions. Hard-alloy plate is provided with additional wedge blade, center of each of which is placed on straight line, connecting centers of spherical shelves, and at distance same from crown axis, equal to half of length of portion of this axis to one of spherical shelves. Projections of blades on horizontal surface of plate are directed at angle less than 90° to straight line and oppositely to each other.

EFFECT: higher productiveness.

3 dwg

Description

Изобретение относится к буровой технике, а именно к буровому породоразрушающему инструменту для ударно-вращательного бурения крепких пород.The invention relates to drilling equipment, and in particular to a rock cutting tool for impact and rotational drilling of hard rocks.

Известна буровая коронка, содержащая корпус и твердосплавную призматическую вставку [1].Known drill bit containing a housing and carbide prismatic insert [1].

Недостатком этой коронки является то, что в процессе бурения в лезвии вставки происходит накопление напряжений от действия ударных нагрузок, что приводит к разрушению лезвия.The disadvantage of this crown is that during drilling in the insert blade, stress accumulates from the action of shock loads, which leads to the destruction of the blade.

Известна буровая коронка, содержащая цилиндрический корпус, армированный твердосплавной пластиной с двумя сферическими выступами на периферийных ее участках, и клиновым лезвием, соединяющим сферические выступы [2]. Эта буровая коронка взята нами в качестве прототипа.Known drill bit containing a cylindrical body reinforced with a carbide plate with two spherical protrusions in its peripheral sections, and a wedge blade connecting the spherical protrusions [2]. This drill bit is taken by us as a prototype.

Однако данная конструкция имеет невысокую скорость бурения, поскольку процесс разрушения породы сферическими выступами происходит в условиях большого сопротивления как на периферийных участках забоя, так и в центральной его части.However, this design has a low drilling speed, since the process of rock destruction by spherical protrusions occurs under conditions of high resistance both in the peripheral sections of the face and in its central part.

Задачей изобретения является повышение скорости бурения за счет увеличения трещиноватости породы в центральной части забоя.The objective of the invention is to increase the drilling speed by increasing the fracturing of the rock in the Central part of the face.

Это достигается тем, что в буровой коронке, содержащей цилиндрический корпус, армированный твердосплавной пластиной с клиновым лезвием в центральной части и двумя сферическими выступами на периферийных ее участках, твердосплавная пластина снабжена дополнительным клиновыми лезвием, центр каждого из которых расположен на прямой линии, соединяющей центры сферических выступов, и на одинаковом от оси коронки расстоянии, равном половине длины отрезка от этой оси до одного из сферических выступов, а проекции лезвий на горизонтальную поверхность пластины направлены под углом менее 90° к прямой линии и навстречу друг другу.This is achieved by the fact that in the drill bit containing a cylindrical body reinforced with a carbide plate with a wedge blade in the central part and two spherical protrusions in its peripheral sections, the carbide plate is equipped with an additional wedge blade, the center of each of which is located on a straight line connecting the centers of the spherical protrusions, and at the same distance from the axis of the crown equal to half the length of the segment from this axis to one of the spherical protrusions, and the projection of the blades on a horizontal surface The spine of the plate is directed at an angle of less than 90 ° to a straight line and towards each other.

На фиг.1 изображена буровая коронка, вид сбоку; на фиг.2 изображена буровая коронка, вид со стороны рабочей части; на фиг.3 - твердосплавная пластина.Figure 1 shows the drill bit, side view; figure 2 shows the drill bit, a view from the side of the working part; figure 3 - carbide plate.

Буровая коронка состоит из цилиндрического корпуса 1, армированного твердосплавной пластиной 2 с двумя сферическими выступами 3 и клиновыми лезвиями 4. Сферические выступы расположены на периферийных участках пластины, а клиновые лезвия между этими выступами 3 и составляющие с пластиной одно целое. При этом центры лезвий находятся на прямой, соединяющей центры сферических выступов, и на одинаковом расстоянии от оси коронки, причем величина расстояния равна половине длины отрезка от этой оси до одного из сферических выступов. Для обеспечения большей трещиноватости горных пород в процессе бурения лезвия наклонены относительно друг друга таким образом, что их проекции на горизонтальную поверхность пластины направлены под углом менее 90° к вышеуказанной прямой линии и навстречу друг к другу. Величина угла наклона лезвий зависит от крепости породы. Для крепких пород угол наклона лезвий составляет 45°, что показано на фиг.2. При увеличении крепости породы угол наклона лезвий увеличивается до 90°.The drill bit consists of a cylindrical body 1, reinforced with a carbide plate 2 with two spherical protrusions 3 and wedge blades 4. The spherical protrusions are located on the peripheral sections of the plate, and the wedge blades between these protrusions 3 and are integral with the plate. In this case, the centers of the blades are on a straight line connecting the centers of the spherical protrusions, and at the same distance from the axis of the crown, and the distance is equal to half the length of the segment from this axis to one of the spherical protrusions. To ensure greater fracturing of the rocks during drilling, the blades are inclined relative to each other so that their projections on the horizontal surface of the plate are directed at an angle of less than 90 ° to the above straight line and towards each other. The value of the angle of inclination of the blades depends on the strength of the rock. For hard rocks, the angle of inclination of the blades is 45 °, as shown in Fig.2. With increasing rock strength, the angle of inclination of the blades increases to 90 °.

Буровая коронка работает следующим образом.The drill bit works as follows.

В процессе бурения сферические выступы разрушают периферийную часть забоя и испытывают максимальное сопротивление породы при ее разрушении, а клиновые лезвия воздействуют на породу центральной его части. При вышеописанном расположении клиновых лезвий под действием ударной нагрузки происходит воздействие сдвигающих сил от наклонных граней лезвий на породу, находящуюся между ними, и на породу - с внешней их стороны. Поскольку на породу между лезвиями имеет место двустороннее воздействие сил, а на породу с внешней стороны - одностороннее воздействие сил, то в первом случае создают максимальную концентрацию напряжений в этой зоне, что вызывает появление большего количества трещин по сравнению со вторым случаем.In the process of drilling, spherical protrusions destroy the peripheral part of the face and experience maximum rock resistance during its destruction, and wedge blades act on the rock of its central part. With the above-described arrangement of the wedge blades under the action of an impact load, shear forces from the inclined faces of the blades act on the rock located between them and on the rock from the outside. Since there is a two-sided force effect on the rock between the blades, and a one-way force influence on the rock on the outside, in the first case the maximum stress concentration in this zone is created, which causes a greater number of cracks in comparison with the second case.

В результате чего происходит распространение трещин и разупрочнение породы от центральной зоны забоя к периферийной ее части и это позволяет повысить скорость бурения в 1,2 раза, что подтверждено экспериментальными исследованиями.As a result, crack propagation and softening of the rock occur from the central bottom zone to its peripheral part and this allows to increase the drilling speed by 1.2 times, which is confirmed by experimental studies.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:Sources of information taken into account during the examination:

1. К.И.Иванов и др. Техника бурения при разработке месторождений полезных ископаемых. М., Недра, 1987, с.215.1. K.I. Ivanov and others. Drilling technique in the development of mineral deposits. M., Nedra, 1987, p. 215.

2. Авторское свидетельство СССР №817244, кл³. Е 21 В 10/46 17.05.79. (прототип).2. Copyright certificate of the USSR No. 817244, class ³ . E 21 B 10/46 05/17/79. (prototype).

Claims

A drill bit containing a cylindrical body reinforced with a carbide plate with a wedge blade in the central part and two spherical protrusions in its peripheral sections, characterized in that the carbide plate is equipped with an additional wedge blade, the center of each of which is located on a straight line connecting the centers of the spherical protrusions, and at the same distance from the crown axis equal to half the length of the segment from this axis to one of the spherical protrusions, and the projection of the blades on a horizontal surface Lastin directed at an angle less than 90 ° to the straight line and toward each other.