RU2543001C2 - Компенсационные канавки для нейтрализации расширения во время пропитки - Google Patents
Компенсационные канавки для нейтрализации расширения во время пропитки Download PDFInfo
- Publication number
- RU2543001C2 RU2543001C2 RU2011103926/03A RU2011103926A RU2543001C2 RU 2543001 C2 RU2543001 C2 RU 2543001C2 RU 2011103926/03 A RU2011103926/03 A RU 2011103926/03A RU 2011103926 A RU2011103926 A RU 2011103926A RU 2543001 C2 RU2543001 C2 RU 2543001C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- groove
- grooves
- removal
- channel
- drill cuttings
- Prior art date
Links
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 title 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims abstract description 55
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 45
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 33
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 115
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 claims description 17
- 239000004927 clay Substances 0.000 claims description 3
- 238000005336 cracking Methods 0.000 abstract description 5
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 abstract 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000010327 methods by industry Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 40
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 27
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 18
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 6
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 4
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 3
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 101100390736 Danio rerio fign gene Proteins 0.000 description 1
- 101100390738 Mus musculus Fign gene Proteins 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 239000012255 powdered metal Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B10/00—Drill bits
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22C—FOUNDRY MOULDING
- B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
- B22C9/22—Moulds for peculiarly-shaped castings
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
- B22D19/06—Casting in, on, or around objects which form part of the product for manufacturing or repairing tools
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
- B22D19/14—Casting in, on, or around objects which form part of the product the objects being filamentary or particulate in form
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D23/00—Casting processes not provided for in groups B22D1/00 - B22D21/00
- B22D23/06—Melting-down metal, e.g. metal particles, in the mould
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Geology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Drilling Tools (AREA)
Abstract
Группа изобретений относится к устройствам формования литьем скважинного снаряда, калибровочным кольцам и способам изготовления калибровочного кольца для применения в устройстве. Технический результат заключается в устранении или снижении ослабляющего растрескивания отливки, в эффективном изготовлении отливки. Калибровочное кольцо включает в себя форму под диаметр буровой коронки и один или более вытесняемых объемов каналов для выноса бурового шлама, продолжающихся внутри по внутренней поверхности формы под диаметр буровой коронки. Вытесняемый объем канала для выноса бурового шлама включает в себя первый конец, второй конец и лицевую поверхность, продолжающуюся от первого конца до второго конца. На внутренней поверхности калибровочного кольца выполнена, по меньшей мере, одна канавка, которая ослабляет возникающие в отливке во время процесса литья напряжения. Согласно некоторым вариантам осуществления, по меньшей мере, одна канавка выполнена на лицевой поверхности вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама. Дополнительно в одну или более канавок введен нейтрализующий давление материал. 3 н. и 31 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
Предшествующий уровень техники
Данное изобретение, в целом, касается скважинных снарядов, способов и устройств, для изготовления таких изделий. В частности данное изобретение относится к внедряемым матричным буровым инструментам, включающим в себя, но не ограничиваясь этим, матричные буровые коронки, бицентровые коронки, керновые коронки, скважинные буровые расширители с приданной матричной формой и стабилизаторы, и к способам и устройствам для изготовления таких изделий.
Матричную буровую коронку обычно изготавливают с применением, по меньшей мере, графитовой формы, литейного сердечника или заготовки, расположенной внутри формы, карбидно-вольфрамового матричного материала, размещенного внутри формы и вокруг литейного сердечника. Литейный сердечник, в общем, намного более дешевый, по сравнению со стоимостью карбидно-вольфрамового матричного материала. Согласно одному способу, для снижения нормативных затрат изготовления матричной буровой коронки в общем увеличивают диаметр литейного сердечника, или заготовки, снижая, тем самым, количество используемого для отливки буровой коронки дорогостоящего карбидно-вольфрамового матричного материала. Таким образом, также снижают толщину дорогостоящего карбидно-вольфрамового матричного материала.
Однако увеличение диаметра литейного сердечника свыше некоторого размера создает проблемы с процессом изготовления буровой коронки. Более тонкая стенка матричных образцов испытывает чрезмерное давление во время процесса термообработки из-за более высокого коэффициента термического расширения стального литейного сердечника, что зачастую приводит к ослабляющему растрескиванию законченной отливки. Данная проблема особенно превалирует, когда вытесняемые объемы каналов для выноса бурового шлама формы непосредственно обрабатывают в графитовой форме, поскольку графит, по существу, является несжимаемым и хрупким. Дополнительная проблема состоит в том, что графитовая форма, из-за неспособности воспринимать давление при расширении стальной заготовки, может растрескаться и протечь.
В свете вышеизложенного очевидна необходимость в данной области усовершенствования литейного устройства и/или способа литья, с целью снижения стоимостных затрат. Дополнительно очевидна необходимость усовершенствования литейного устройства и/или способа литья, с целью снижения расхода потребляемого при этом порошка карбида вольфрама. Дополнительно очевидна необходимость литейного устройства и/или способа литья, с целью устранения или снижения ослабляющего растрескивания готовой отливки. Технические решения, предназначенные для одной или более данных потребностей, или некоторых других, связанных с несовершенством в данной отрасли техники, были бы положительными для скважинного бурения, например для более эффективного и более рентабельного изготовления отливок. Такие технические решения включены в данное изобретение.
Краткое описание чертежей
Вышеотмеченные и другие признаки и объекты изобретения будут более понятны из следующего описания примеров осуществления в сочетании с прилагаемыми чертежами, на которых:
фиг.1 представляет вид сечения устройства формования литьем скважинного снаряда по примеру осуществления;
фиг.2 представляет вид сверху в перспективе калибровочного кольца, показанного на фиг.1 по примеру осуществления;
фиг.3 представляет вид сечения калибровочного кольца, показанного на фиг.2, с нейтрализующим давление материалом, введенным в одну или более канавок, по примеру осуществления;
фиг.4А представляет вид спереди лицевой поверхности вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама, по примеру осуществления;
фиг.4В представляет вид спереди лицевой поверхности вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама, по второму примеру осуществления;
фиг.4С представляет вид спереди лицевой поверхности вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама, по третьему примеру осуществления;
фиг.4D представляет вид спереди лицевой поверхности вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама, по четвертому примеру осуществления;
фиг.4Е представляет вид спереди лицевой поверхности вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама, по пятому примеру осуществления;
фиг.4F представляет вид спереди лицевой поверхности вытесняемого объема для выноса бурового шлама, по шестому примеру осуществления;
фиг.4G представляет вид спереди лицевой поверхности вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама, по седьмому примеру осуществления; и
фиг.4Н представляет вид спереди лицевой поверхности вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама, по восьмому примеру осуществления.
Чертежи иллюстрируют только варианты осуществления изобретения и, следовательно, их не следует рассматривать как ограничивающие его объем, поскольку изобретение допускает другие равно эффективные варианты осуществления.
Краткое описание примеров вариантов осуществления
Данное изобретение касается пропитанного матричного бурового инструмента, включающего в себя, но без ограничения, матричные буровые коронки, бицентровые коронки, керновые буровые коронки, скважинные буровые расширители с приданной матричной формой и стабилизаторы, способов и устройств изготовления таких изделий. Изобретение лучше будет понято при прочтении последующего описания не ограничивающих вариантов осуществления с помощью прилагаемых чертежей, причем аналогичные части на каждом из чертежей обозначены одинаковыми ссылками, и которые описаны, в основном, следующим образом.
Фиг.1 представляет вид сечения устройства 100 формования литьем скважинного снаряда согласно варианту осуществления. По фиг.1 устройство формования скважинного снаряда включает в себя нижнюю форму 110, калибровочное кольцо 120, каркас 130 литейного стержня, один или более форсуночных вытесняемых объемов 132, заготовку 140, литник 150 и крышку 160. Согласно некоторым вариантам осуществления, нижняя форма 110 и калибровочное кольцо 120 выполнены в виде единого формовочного компонента. Дополнительно, согласно некоторым вариантам осуществления, крышка 160 не является обязательной. Сразу после сборки устройства 100 формования литьем скважинного снаряда по приведенному ниже описанию, внутри устройства 100 размещают матричный материал 180 и обрабатывают по известным специалистам в данной области техники способам изготовления скважинного снаряда (не показано). По некоторым вариантам осуществления, для изготовления отливки (не показано) скважинного снаряда применяют устройство 100 формования литьем скважинного снаряда, что позволяет применять заготовку 140 большего диаметра, которая замещает более дорогой матричный материал 180. Таким образом, при формовании скважинного снаряда используют меньшее количество более дорогого матричного материала 180. Поэтому, согласно некоторым вариантам осуществления, для изготовления отливки скважинного снаряда применяют устройство 100, которое допускает применение заготовок обычного диаметра. Согласно некоторым вариантам осуществления, для изготовления отливки (не показано) скважинного снаряда применяют устройство 100, которое сохраняет или повышает существующий уровень трещиноустойчивости, обеспечиваемый традиционными устройствами для литья (не показано).
По представленному на фиг.1 варианту осуществления, нижняя форма 110 выполнена по известным специалистам в данной области техники способам. Нижняя форма 110 имеет точно обработанную механическим способом внутреннюю поверхность 112. Конструкция нижней формы 110 образует внутреннюю полость 114, размещенную в ее внутреннем участке, и которая окружена внутренней поверхностью 112. Внутренняя поверхность 112 нижней формы имеет форму, противоположную той, которая будет обладать характерными внешними признаками конечного режущего участка буровой коронки (не показано), которая включает в себя, по меньшей мере, участки из одного или более лезвий (не показано), по меньшей мере, участки из одного или более каналов для выноса бурового шлама (не показано), размещенные между соседними лезвиями, и один или более резцов (не показано). Для получения соответствующего очертания режущего участка буровой коронки в окончательном виде, внутренняя поверхность 112 обработана и отшлифована. На участках лезвий могут быть размещены различные известные специалистам в данной области техники типы резцов (не показано). Данные резцы могут быть размещены во время процесса отливки буровой коронки или после ее изготовления путем твердосплавной пайки или другими известными специалистам в данной области техники способами.
Нижняя форма 110 может быть выполнена из песка, плотного угольного графита, керамики или любого другого известного специалистам в данной области техники подходящего материала. Некоторыми преимуществами применения плотного угольного графита являются легкость его обработки с жесткими допусками, хорошая теплопроводность при обжиге, устойчивость размеров при литейных температурах и обеспечение по окончании литья гладкой поверхности. Согласно некоторым вариантам осуществления, толщина стенок нижней формы 110 изменяется от примерно 9,5 мм до примерно 63,5 мм. В других вариантах осуществления толщина стенок нижней формы 110 больше 63,5 мм и может быть выполнена, при желании, любой толщины. Однако с увеличением толщины стенок нижней формы 110 также возрастают затраты по изготовлению отливки.
Согласно некоторым вариантам осуществления, около наружной окружности верхнего участка нижней формы 110 выполнен уступ 116. Данный уступ 116 нижней формы облегчает соединение между нижней формой 110 и калибровочным кольцом 120, которое рассмотрено более подробно ниже.
Калибровочное кольцо 120 выполняют по известным специалистам в данной области техники способам. Калибровочное кольцо 120 имеет точно обработанную механическим способом внутреннюю поверхность 122. Конструкция калибровочного кольца 120 образует полость 124, размещенную в его внутреннем участке, которая окружена внутренней поверхностью 122. Внутренняя поверхность 122 калибровочного кольца имеет форму, противоположную той, которая будет обладать характерными внешними признаками конечного калиброванного участка буровой коронки (не показано), которая включает в себя, по меньшей мере, участки из одного или более лезвий (не показано) и, по меньшей мере, участки из одного или более каналов для выноса бурового шлама (не показано), размещенных между соседними лезвиями. Для получения соответствующего очертания калиброванного участка буровой коронки в окончательном виде внутренняя поверхность 122 калибровочного кольца обработана и отшлифована. В некоторых вариантах осуществления, на лезвиях калиброванной зоны буровой коронки могут быть дополнительно установлены различные типы известных специалистам в данной области техники резцов. Данные резцы могут быть установлены во время процесса отливки буровой коронки или после ее изготовления с помощью твердосплавной пайки или другими известными специалистам в данной области техники способами.
Калибровочное кольцо 120 выполнено из песка, плотного угольного графита, керамики или любого другого известного специалистам в данной области техники подходящего материала. Некоторыми преимуществами применения плотного угольного графита являются легкость его обработки с жесткими допусками, хорошая теплопроводность при обжиге, устойчивость размеров при литейных температурах и обеспечение по окончании литья гладкой поверхности отливки. Согласно некоторым вариантам осуществления, толщина стенок калибровочного кольца 120 изменяется от примерно 9,5 мм до примерно 63,5 мм. В других вариантах осуществления толщина стенок калибровочного кольца 120 больше 63,5 мм и может быть выполнена, при желании, любой толщины. Однако с увеличением толщины стенок калибровочного кольца 120 также возрастают затраты на изготовление отливки.
Согласно некоторым вариантам осуществления, около наружной окружности нижнего участка калибровочного кольца 120 выполнен удлинитель 126. Данный удлинитель 126 облегчает соединение между нижней формой 110 и калибровочным кольцом 120, причем удлинитель 126 расположен на уступе 116 нижней формы. Согласно некоторым вариантам осуществления, около наружной окружности верхнего участка калибровочного кольца 120 выполнен уступ 128. Данный уступ 128 калибровочного кольца облегчает соединение между калибровочным кольцом 120 и литником 150, который рассмотрен более подробно ниже. Несмотря на то, что один способ соединения калибровочного кольца 120 с верхним участком нижней формы 110 описан, без отступления от объема и существа варианта осуществления, могут быть применены другие известные специалистам в данной области техники способы.
Несмотря на то, что нижняя форма 110 и калибровочное кольцо 120 выполнены в виде двух независимых компонентов, согласно другим вариантам осуществления, нижняя форма 110 и калибровочное кольцо 120 могут быть выполнены в виде как единого компонента, так и в виде составных компонентов. В некоторых вариантах осуществления нижняя форма 110 и калибровочное кольцо 120 выполнены в виде однокомпонентной формы с применением технологии, изложенной в находящейся в настоящее время на рассмотрении заявке США №12/180,276, озаглавленной "Single Mold Milling Process For Fabrication Of Rotary Bits To Include Necessary Features Utilized For Fabrication In Said Process", которая предусматривает единый корпус литейной формы, без отдельного калибровочного кольца 120. Заявка США №12/180,276 приведена здесь в качестве ссылки в полном объеме.
После того как нижняя форма 110 и калибровочное кольцо 120 собраны вместе, в полости 114 нижней формы и полости 124 калибровочного кольца 120 размещают, по меньшей мере частично, вытесняемые объемы. Вытесняемые объемы обычно выполняют из глины, песка, графита, керамики или любого другого известного специалистам в данной области техники подходящего материала. Данные вытесняемые объемы включают в себя центральный каркас 130 литейного стержня и, по меньшей мере, один форсуночный вытесняемый объем 132. Центральный каркас 130 литейного стержня располагают по существу в центре калибровочного кольца 120 и подвешивают на заданном расстоянии от дна нижней внутренней поверхности 112 нижней формы. Форсуночные вытесняемые объемы 132 размещены в нижней форме 110 и калибровочном кольце 120 и продолжаются от центрального каркаса 130 литейного стержня до дна внутренней поверхности 112 нижней формы. Затем из конечной отливки удаляют центральный каркас 130 литейного стержня и форсуночные вытесняемые объемы 132, так что при работе буровых коронок буровая текучая среда может течь через центр готовой буровой коронки.
Заготовка 140 представляет собой цилиндрический литейный сердечник, который подвешен по центру, по меньшей мере, частично в калибровочном кольце 120 и вокруг центрального каркаса 130 литейного стержня. Заготовка 140 опущена на заданное расстояние вниз в калибровочном кольце 120 и направлена к дну внутренней поверхности 112 нижней формы ближе, чем известные традиционно применяемые заготовки. Для отливки одного и того же диаметра заготовка 140 имеет также больший, чем у традиционно применяемой заготовки, диаметр. Такая заготовка 140 большего диаметра обеспечивает сниженный расход матричного материала 180, поскольку заготовка 140 занимает больший объем. Размещение заготовки 140 вокруг центрального каркаса 130 литейного стержня в калибровочном кольце 120 создает первое пространство между наружной поверхностью заготовки 140 и внутренней поверхностью 122 калибровочного кольца 120, и второе пространство между внутренней поверхностью заготовки 140 и наружной поверхностью каркаса 130 литейного стержня. Согласно одному варианту осуществления, расстояние между, по меньшей мере, участком наружной поверхности заготовки 140 и внутренней поверхностью 122 калибровочного кольца 120 изменяется от примерно 4 мм до примерно 10 мм. Согласно другому варианту осуществления, расстояние между, по меньшей мере, участком наружной поверхности заготовки 140 и внутренней поверхностью 122 калибровочного кольца 120 изменяется от примерно 5 мм до примерно 8 мм. В еще одном варианте осуществления расстояние между, по меньшей мере, участком наружной поверхности заготовки 140 и внутренней поверхностью 122 калибровочного кольца 120 составляет около 5 мм. Несмотря на то, что вариант осуществления представляет заготовку 140 большего диаметра, заготовку 140 можно рассчитывать в соответствии с обычно применяемыми известными заготовками. Несмотря на то, что вариант осуществления представляет заготовку, выполненную из стали, без отступления от объема и существа варианта осуществления, могут быть применены другие известные специалистам в данной области техники подходящие материалы, включающие в себя, но без ограничения, легированные стали.
После установки в нижней форме 110 и калибровочном кольце 120 вытесняемых объемов 130, 132 в нижнюю форму 110 и калибровочное кольцо 120 загружают матричный материал 180, так что он заполняет участок полости 124 калибровочного кольца, который окружает, по меньшей мере, нижний участок заготовки 140 между участком внутренних поверхностей заготовки 140 и наружными поверхностями центрального каркаса 130 литейного стержня, и между форсуночными вытесняемыми объемами 132. Матричный материал 180 представляет собой порошок из карбида вольфрама или любого другого известного специалистам в данной области техники подходящего материала, включая, но без ограничения, любой подходящий порошкообразный металл. Матричный материал 180 выполнен угловатой формы, но альтернативно может быть сферической формы любого подходящего геометрического и/или негеометрического рисунков. Согласно некоторым вариантам осуществления, матричный материал 180 сверху покрывают поверхностным порошком (не показано). Поверхностный порошок выполнен из вольфрамового порошка или любого другого известного специалистам в данной области техники подходящего материала. Поверхностный порошок имеет угловатую форму, но альтернативно может быть сферической формы или выполнен любого другого подходящего геометрического и/или негеометрического рисунков. Данный поверхностный порошок предназначен для превращения отливки в сталь и обеспечения возможности ее механической обработки.
После загрузки матричного материала 180 и поверхностного порошка в нижнюю форму 110 и калибровочное кольцо 120 матричный материал 180 и поверхностный порошок внутри них уплотняют. Одним способом уплотнения матричного материала 180 и поверхностного порошка является вибрация нижней формы 110 и калибровочного кольца 120, так что матричный материал 180 и поверхностный порошок сжимают до меньшего объема. Несмотря на то, что данный способ уплотнения матричного материала 180 и поверхностного порошка описан, могут быть применены другие, не выходящие из объема и существа варианта осуществления, способы уплотнения матричного материала 180 и поверхностного порошка, включая использование веса вышележащего матричного материала 180 и поверхностного порошка. Несмотря на то, что вибрацию нижней формы 110 и калибровочного кольца 120 выполняют после загрузки в них матричного материала 180 и поверхностного порошка, вибрация нижней формы 110 и калибровочного кольца 120 может быть выполнена в виде промежуточного этапа перед загрузкой поверхностного порошка сверху на матричный материал 180.
Литник 150 представляет собой графитовый цилиндр, который имеет внутри себя полость 154 литника. Литник 150 соединен с верхним участком калибровочного кольца 120. Удлинитель 156 литника выполнен около наружной окружности нижнего участка литника 150. Данный удлинитель 156 литника облегчает соединение между калибровочным кольцом 120 и литником 150, причем удлинитель 156 литника расположен на уступе 128 калибровочного кольца. Несмотря на то, что вариант осуществления представляет литник 150, выполненный из графита, могут быть применены другие известные специалистам в данной области техники подходящие материалы, не выходящие за пределы объема и существа варианта осуществления. Несмотря на то, что описан данный способ соединения литника 150 с верхним участком калибровочного кольца 120, могут быть применены другие известные специалистам в данной области техники способы, не выходящие за пределы объема и существа варианта осуществления.
В полость 154 литника, полость 142 калибровочного кольца и полость 114 нижней формы вводят связующий материал (не показано), так что во время нагревания устройства 100 формования литьем скважинного снаряда связующий материал взаимодействует с матричным материалом 180 и поверхностным порошком. Связующий материал представляет собой медный сплав или другой известный специалистам в данной области техники подходящий материал. Необходимое для применения количество связующего материала рассчитывается специалистами, имеющими опыт в данной области техники. В одном не представленном варианте осуществления связующий материал вводят в полость 154 литника, полость 124 калибровочного кольца и полость 114 нижней формы с применением резервуара для связующего материала (не показано), имеющего отверстие (не показано). В одном примере связующий материал размещают в резервуаре для связующего материала, а резервуар для связующего материала соединяют с верхним участком литника 150 посредством уступа (не показано), который выполнен на наружном краю резервуара для связующего материала. Данный уступ облегчает соединение резервуара для связующего материала с верхним участком литника 150.
После сборки устройства 100 формования литьем скважинного заряда и соединения резервуара для связующего материала с литником 150, перед нагреванием в печи (не показано), или другой подобной конструкции, которая описана ниже, в резервуар для связующего материала загружают заданное количество связующего материала. Несмотря на то, что описан один способ соединения резервуара для связующего материала с литником 150, могут быть применены другие известные специалистам в данной области техники способы, не выходящие за пределы объема и существа варианта осуществления.
Согласно некоторым вариантам осуществления, для предотвращения металлургического сваривания связующего материала с верхним участком заготовки 140 в результате формования в процессе литья, с верхним участком заготовки 140 соединена дополнительная крышка 160. Такого металлургического сваривания не происходит, поскольку крышка 160 предотвращает увлажнение верхнего участка заготовки 140 связующим материалом. В данном варианте осуществления крышка 160 соединена и закрывает, по меньшей мере, верхнюю поверхность заготовки 140. Крышка 160 представляет собой тонкий цилиндрический колпак, имеющий проходящее по его центру отверстие 162. Крышка 160 включает в себя загнутый выступ 164 по краю, который соединяется с верхним участком заготовки 140. Загнутый выступ 164 соответствует геометрической форме верхней поверхности заготовки 140, так что крышка 160 соединяется и закрывает наружный контур верхнего бокового участка заготовки 140. Несмотря на то, что в данном варианте осуществления крышка выполнена круглой, другие варианты осуществления могут иметь крышку, выполненную в форме квадрата, прямоугольника, овала, или любой другой формы. Крышка 160 может быть выполнена из графита, керамики, или любого другого подходящего термостойкого материала. Применение крышки 160 позволяет удалить излишний затвердевший связующий материал, который расположен в полости 154 литника, и утилизировать при обработке в виде одного куска. Утилизированный затвердевший связующий материал составляет примерно 50% первоначального веса и имеет высокую степень чистоты, поскольку он не смешан с отходами стали при традиционной механической обработке заготовки. Чистый связующий материал может быть далее реализован, что приведет к увеличению экономии затрат.
Устройство 100 формования литьем скважинного снаряда вместе с резервуаром со связующим материалом, помещают в печь (не показано), нагревают и охлаждают в регулируемом режиме. В процессе литья связующий материал расплавляется и стекает в матричный материал 180 через отверстие в резервуаре со связующим материалом. В печи расплавленный связующий материал пропитывает литейный материал 180 и поверхностный порошок, что также называют этапом пропитывания. При данном процессе используют значительное количество связующего материала, так что он заполняет, по меньшей мере, значительную часть полости 154 литника. Данный избыточный связующий материал в полости 154 литника оказывает силовое воздействие вниз на матричный материал 180 и поверхностный порошок.
В процессе литья наружный диаметр заготовки 140 с повышением температуры расширяется, оказывая тем самым давление на плотно упакованный матричный материал 180. Матричный материал 180 передает это давление на внутреннюю поверхность 122, по меньшей мере, калибровочного кольца 120, создавая, тем самым, тангенциальное напряжения по окружности. Калибровочное кольцо 120 выполнено таким образом, что ослабляет и/или снижает данные тангенциальные напряжения по окружности и предотвращает трещинообразование в калибровочном кольце 120 и отливке, которое будет рассмотрено более подробно ниже в связи с фиг.2 и 3.
По завершении обжига в печи и охлаждения устройства 100 в регулируемом режиме литник 150 и резервуар со связующим материалом полностью пригодны к утилизации, при желании, для многократного повторного использования. В некоторых вариантах осуществления, использованные калибровочное кольцо 120 и нижнюю форму 110 удаляют с отливки и выбрасывают. Отливку подвергают обработке для получения готовой буровой коронки.
Фиг.2 представляет вид сверху в перспективе калибровочного кольца 120, показанного на фиг.1 по варианту осуществления. Как отмечено выше, некоторые варианты осуществления включают в себя калибровочное кольцо 120 и нижнюю форму 110 (фиг.1) в виде единой детали, в то время как другие варианты осуществления предусматривают выполнение их в виде нескольких деталей. Калибровочное кольцо 120 включает в себя форму 230 под диаметр буровой коронки и один или более вытесняемых объемов 210 каналов для выноса бурового шлама, продолжающихся внутри формы 230 под диаметр буровой коронки.
Согласно некоторым вариантам осуществления форма 230 под диаметр буровой коронки включает в себя уступ 128 калибровочного кольца, выполненный около наружной окружности верхнего участка формы 230 под диаметр буровой коронки. Как отмечено ранее, данный уступ 128 калибровочного кольца облегчает соединение между формой 230 под диаметр буровой коронки и литником 150 (фиг.1). Дополнительно форма 230 под диаметр буровой коронки включает в себя внутреннюю поверхность 231. Согласно некоторым вариантам осуществления, внутренняя поверхность 231 формы 230 под диаметр буровой коронки выполнена по существу кольцевой; однако, без отступления от объема и существа варианта осуществления, для внутренней поверхности 231 могут быть использованы другие формы. Согласно некоторым вариантам осуществления форма 230 под диаметр буровой коронки выполнена цилиндрической, однако, без отступления от объема и существа вариантов осуществления, форма 230 под диаметр буровой коронки может быть выполнена в виде других форм.
Каждый вытесняемый объем 210 канала для выноса бурового шлама продолжается внутри от внутренней поверхности 231 формы под диаметр буровой коронки и расположен по окружности около внутренней поверхности 231. Вытесняемый объем 210 канала для выноса бурового шлама включает в себя лицевую поверхность 212, продолжающуюся под углом примерно от верхнего участка формы 230 под диаметр буровой коронки примерно до нижнего участка формы 230 под диаметр буровой коронки, и одну или более канавок 215, выполненных на лицевой поверхности 212. Внутренняя поверхность 231 формы под диаметр буровой коронки в сочетании с вытесняемыми объемами 210 совместно образуют внутреннюю поверхность 122 калибровочного кольца. Канавки 215 продолжаются аксиально, по меньшей мере, на участке длины лицевой поверхности. В некоторых вариантах осуществления лицевая поверхность 212 продолжается над верхним участком формы 230 под диаметр буровой коронки. В некоторых вариантах осуществления лицевая поверхность 212 продолжается ниже нижнего участка формы 230 под диаметр буровой коронки. Несмотря на то, что некоторые варианты осуществления представляют лицевую поверхность 212 продолжающейся под углом примерно от верхнего участка формы 230 под диаметр буровой коронки примерно до нижнего участка формы 230 под диаметр буровой коронки, другие варианты осуществления представляют лицевую поверхность 212 продолжающейся, по существу, вертикально примерно от верхнего участка формы 230 под диаметр буровой коронки примерно до нижнего участка формы 230 под диаметр буровой коронки. Каждый вытесняемый объем 210 канала для выноса бурового шлама образуется (не показано) на конечной отливке буровой коронки, тогда как каждый участок внутренней поверхности 231, расположенный между соседними вытесняемыми объемами 210 каналов для выноса бурового шлама, образует лезвие (не показано) на конечной отливке буровой коронки.
Согласно некоторым вариантам осуществления, вытесняемый объем 210 канала для выноса бурового шлама выполнен за одно целое с формой 230 под диаметр буровой коронки. Однако, в альтернативных вариантах осуществления, по меньшей мере, участок вытесняемого объема 210 канала для выноса бурового шлама выполнен отдельно от формы 230 под диаметр буровой коронки и затем соединен с ней известным специалистам в данной области техники способом. В одном примере полный вытесняемый объем 210 канала для выноса бурового шлама выполнен отдельно от формы 230 под диаметр буровой коронки и затем соединен с ее внутренней поверхностью 231 с образованием калибровочного кольца 120. В другом примере участок вытесняемого объема 210 канала для выноса бурового шлама выполнен за одно целое с формой 230 под диаметр буровой коронки, тогда как лицевая поверхность 212 вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама выполнена отдельно и затем, для образования калибровочного кольца 120, соединена с участком вытесняемого объема 210 канала для выноса бурового шлама, который был выполнен за одно целое с формой 230 под диаметр буровой коронки.
Канавки 215 обеспечивают понижение давления для значительного уменьшения или устранения трещин, образующихся в отливке в процессе изготовления. В частности, канавки 215 создают некоторое пространство матричному материалу 180 (фиг.1) для расширения при нагреве матричного материала 180 (фиг.1) и заготовки 140 (фиг.1). Согласно некоторым вариантам осуществления одиночная канавка 215 проходит по всей длине оси одной или более лицевых поверхностей 212 вытесняемых объемов каналов для выноса бурового шлама. В одном примере канавка 215 по существу делит пополам ширину лицевой поверхности 212 вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама, когда она проходит от верха лицевой поверхности 212 вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама до низа лицевой поверхности 212 вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама; однако, согласно другим вариантам осуществления, канавка 215 не отцентрирована по оси лицевой поверхности 212 вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления по всей длине оси одной или более лицевых поверхностей 212 вытесняемых объемов каналов для выноса бурового шлама проходит множество канавок 215. Альтернативно, в некоторых вариантах осуществления одна или более канавок 215 проходят по участку всей длины оси одной или более лицевых поверхностей 212 вытесняемых объемов каналов для выноса бурового шлама. Например, одна или более канавок 215 проходят по участку всей длины оси лицевой поверхности 212 вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама, причем, по меньшей мере, одна канавка 215 не продолжается до каждого или верхнего, или нижнего края лицевой поверхности 212 вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама. В других вариантах осуществления, на одной, или более лицевых сторонах 212 вытесняемых объемов каналов для выноса бурового шлама выполнено множество канавок 215, причем, по меньшей мере, одна канавка 215 лежит параллельно, по меньшей мере, одной другой канавке 215. В некоторых вариантах осуществления дополнительно на одной или более лицевых поверхностях 212 вытесняемых объемов каналов для выноса бурового шлама выполнено множество канавок, причем, по меньшей мере, одна канавка 215 перекрывает другую канавку 215 по вертикальной оси. В некоторых вариантах осуществления дополнительно на одной или более лицевых поверхностях 212 вытесняемых объемов каналов для выноса бурового шлама выполнено множество канавок, причем, по меньшей мере, одна канавка 215 лежит параллельно, по меньшей мере, одной другой канавке 215 и перекрывает другую канавку 215 по вертикальной оси. Согласно некоторым вариантам осуществления, когда, по меньшей мере, одна канавка 215 перекрывает другую канавку 215 по вертикальной оси, канавки 215 совместно проходят, по меньшей мере, по участку всей длины оси одной или более лицевых поверхностей 212 вытесняемых объемов каналов для выноса бурового шлама. Согласно некоторым вариантам осуществления, одна или более канавок 215 расположены по существу в одном и том же направлении с направлением, по которому проходит лицевая поверхность 212 вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама. Альтернативно, одна или более канавок 215 расположены под углом к направлению, по которому проходит лицевая поверхность 212 вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама. Канавки 215 могут быть выполнены в сочетании с одной или более описанных ранее характеристик по одному или более вариантам осуществления.
Канавки 215 представлены полукруглой формы, однако, согласно другим вариантам осуществления, канавки 215 выполнены другой формы. Альтернативно, по меньшей мере, одна канавка 215 выполнена отличной, по меньшей мере, от одной другой канавки 215 формы.
Фиг.3 представляет вид сечения калибровочного кольца 120, показанного на фиг.2, с нейтрализующим давление материалом 310, введенным по варианту осуществления в одну или более канавок 215. Данное введение нейтрализующего давление материала 310 в одну или более канавок 215 не обязательно. Согласно некоторым вариантам осуществления, канавку 215 заполняют нейтрализующим давление материалом 310 для восстановления заданной формы вытесняемого объема 210 канала для выноса бурового шлама, так что конечный канал для выноса бурового шлама в отливке буровой коронки также принимает заданную форму. Нейтрализующий давление материал 310 помогает канавке 215 нейтрализовать давление, вызванное объемным расширением во время процесса пропитывания. В одном варианте осуществления нейтрализующий давление материал 310 представлен глиной; однако, без отступления от объема и существа варианта осуществления, могут быть применены другие известные специалистам в данной области техники нейтрализующие давление материалы.
Обратимся к фиг.1-3, когда при применении калибровочного кольца 120 с введенным в канавки 215 нейтрализующим давление материалом 310 во время процесса изготовления матричный материал 180 оказывает на нейтрализующий давление материал 310 давление, вызванное расширением заготовки 140 и матричного материала 180 на этапе пропитывания или этапе нагревания процесса изготовления. После охлаждения отливки и удаления с нее калибровочного кольца 120, на месте, где матричный материал 180 был вдавлен в канавку 215 с введенным в нее во время этапа пропитывания нейтрализующим давление материалом 310, остается чуть заметный прилив (не показано). Прилив, при желании, может быть легко удален для обеспечения ровной поверхности в канале для выноса бурового шлама отливки. Альтернативно, допускается оставление прилива на наружной поверхности отверстия для выноса бурового шлама. Несмотря на то, что канавка 215 расположена на лицевой поверхности 215 вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама, согласно некоторым вариантам осуществления, на практике, как отмечено выше, некоторые альтернативные варианты осуществления включают в себя одну или более канавок 215, которые расположены по внутренней поверхности 231 формы 230 под диаметр буровой коронки, где одна или более канавок 215 ориентированы, в общем, под углом, подобно ориентации и местоположению канавок 215 на лицевой поверхности 212 вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама.
Некоторые варианты осуществления допускают производство буровых коронок или других скважинных снарядов, имеющих меньшую матричную толщину. Согласно некоторым вариантам осуществления, объем матричного материала 180, используемого для изготовления буровой коронки, снижается примерно на 20%, уменьшая, таким образом, стоимость изготовления буровой коронки. Дополнительно снижается объем изделий, отправленных в брак из-за трещинообразования во время изготовления скважинного снаряда.
На фиг.4А-4Н представлены виды спереди лицевой поверхности 212 вытесняемого объема канала для выноса шлама, согласно разным вариантам осуществления. Несмотря на то, что раскрыты и проиллюстрированы несколько вариантов осуществления, специалисту в данной области техники понятно, что возможны многие другие варианты осуществления изобретения. Например, в других вариантах осуществления число канавок 215 может быть больше или меньше. В других вариантах осуществления также может быть отличная ориентация и/или форма канавок 215. Каждый из данных вариантов осуществления является дополнением к представленному и рассмотренному в качестве дополнительного варианта осуществления.
Фиг.4А представляет вид спереди лицевой поверхности 212 вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама, согласно варианту осуществления. По фиг.4А одиночная канавка 215 проходит по всей длине оси лицевой поверхности 212 вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама. Канавка 215 по существу разделяет пополам лицевую поверхность 212 вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама, когда она проходит от верха лицевой поверхности 212 вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама до низа лицевой поверхности 212 вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама. Однако в других вариантах осуществления канавка 215 не разделяет пополам по оси ширину лицевой поверхности 212 вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама.
Фиг.4В представляет вид спереди лицевой поверхности 212 вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама, согласно второму варианту осуществления. По фиг.4В одиночная канавка 215 проходит участок всей длины по оси лицевой поверхности 212 вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама. В частности, на фиг.4В одиночная канавка 215 проходит участок всей длины по оси лицевой поверхности 212 вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама, причем канавка 215 не продолжается до нижнего края лицевой поверхности 212 вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама. Однако в других вариантах осуществления канавка 215 проходит участок всей длины по оси лицевой поверхности 212 вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама, причем канавка 215 продолжается до нижнего края лицевой поверхности 212 вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама, но не продолжается до верхнего края лицевой поверхности 212 вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама.
Фиг.4С представляет вид спереди лицевой поверхности 212 вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама, согласно третьему варианту осуществления. По фиг.4С одиночная канавка 215 проходит участок всей длины по оси лицевой поверхности 212 вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама. В частности, на фиг.4С одиночная канавка 215 проходит участок всей длины по оси лицевой поверхности 212 вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама, причем канавка 215 не продолжается как до верхнего края лицевой поверхности 212 вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама, так и до нижнего края лицевой поверхности 212 вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама.
Фиг.4D представляет вид спереди лицевой поверхности 212 вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама, согласно четвертому варианту осуществления. По фиг.4D на лицевой поверхности 212 вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама выполнено множество канавок 215, причем каждая канавка 215 аксиально выровнена с другой канавкой 215. Однако в других вариантах осуществления, по меньшей мере, одна канавка 215 не выровнена аксиально, по меньшей мере, с другой канавкой 215.
Фиг.4Е представляет вид спереди лицевой поверхности 212 вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама, согласно пятому варианту осуществления. По фиг.4Е на лицевой поверхности 212 вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама выполнены две канавки 215, причем каждая канавка 215 проходит по всей длине оси лицевой поверхности 212 вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама. Каждая из канавок 215 параллельна другой канавке 215. Однако в других вариантах осуществления, по меньшей мере, одна канавка 215 не параллельна, по меньшей мере, одной другой канавке 215.
Фиг.4F представляет вид спереди лицевой поверхности 212 вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама, согласно шестому варианту осуществления. По фиг.4F на лицевой поверхности 212 вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама выполнены две канавки 215, причем каждая канавка 215 проходит участок всей длины по оси лицевой поверхности 212 вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама. В частности, на фиг.4F обе канавки 215 проходят участок всей длины по оси лицевой поверхности 212 вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама, причем каждая канавка 215 не продолжается как до верхнего края лицевой поверхности 212 вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама, так и до нижнего края лицевой поверхности 212 вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама. Каждая из канавок 215 параллельна другой канавке 215. Однако, в других вариантах осуществления, по меньшей мере, одна канавка 215 не параллельна, по меньшей мере, одной другой канавке 215.
Фиг.4G представляет вид спереди лицевой поверхности 212 вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама, согласно седьмому варианту осуществления. По фиг.4G на лицевой поверхности 212 вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама выполнено множество канавок 215, причем часть множества канавок 215 аксиально выровнена с образованием первого столбца 450 канавок, а оставшаяся часть множества канавок 215 при этом аксиально выровнена с образованием второго столбца 452 канавок. Каждая из первого столбца 450 канавок и второго столбца 452 канавок по существу проходят по длине оси лицевой поверхности 212 вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама. Первый столбец 450 канавок по существу параллелен второму столбцу 452 канавок. Однако в других вариантах осуществления первый столбец 450 канавок по существу не параллелен второму столбцу 452 канавок. По фиг.4G верхний конец, по меньшей мере, одной канавки 215, одной из первого столбца 450 канавок и второго столбца 452 канавок перекрывает нижний конец, по меньшей мере, одной канавки 215 другого столбца 450 и 452 по направлению вертикальной оси 460. Однако согласно некоторым вариантам осуществления, верхний конец, по меньшей мере, одной канавки 215, одной из первого столбца 450 канавок и второго столбца 452 канавок перекрывает нижний конец, по меньшей мере, одной канавки 215 другого столбца 450 и 452 по направлению длины оси лицевой поверхности 212 вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама. По фиг.4G канавки 215 как первого столбца 450 канавок, так и второго столбца 452 канавок также совместно проходят по всей длине оси лицевой поверхности 212 вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама. Однако, в некоторых вариантах осуществления канавки 215 как первого столбца 450 канавок, так и второго столбца 452 канавок совместно проходят участок всей длины по оси лицевой поверхности 212 вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама. Несмотря на то, что столбцы 450 и 452 канавок представлены в законченном виде, в некоторых вариантах осуществления канавки могут не образовывать столбцы.
Фиг.4Н представляет вид спереди лицевой поверхности 212 вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама согласно восьмому варианту осуществления. По фиг.4Н канавки 215 выполнены на лицевой поверхности 212 вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама, причем каждая канавка 215 проходит участок длины по оси лицевой поверхности 212 вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама, но совместно проходят всю длину по оси лицевой поверхности 212 вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама. Однако в других вариантах осуществления канавки 215 совместно проходят участок лицевой поверхности 212 вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама. Каждая канавка 215 ориентирована параллельно остальным канавкам 215. Однако, в некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, одна канавка 215 не является параллельной, по меньшей мере, одной другой канавке 215. Каждая канавка 215 ориентирована, по существу, под углом 45° к направлению длины по оси лицевой поверхности 212 вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама; однако, согласно некоторым альтернативным вариантам осуществления, одна или более канавок 215 ориентированы под углами более или менее 45° к направлению длины по оси лицевой поверхности 212 вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама. По фиг.4Н верхний конец, по меньшей мере, одной канавки 215 перекрывает нижний конец, по меньшей мере, одной другой канавки 215 по направлению вертикальной оси 460. Однако, согласно некоторым вариантам осуществления, верхний конец, по меньшей мере, одной канавки 215 перекрывает нижний конец, по меньшей мере, одной другой канавки 215 по направлению длины по оси лицевой поверхности 212 вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама.
Несмотря на то, что подробно описан каждый вариант осуществления, понятно, что любые признаки и модификации, которые применимы к одному варианту осуществления, применимы также к другим вариантам осуществления. Кроме того, несмотря на то, что изобретение описано со ссылкой на конкретные варианты осуществления, данные описания не следует понимать в ограничительном смысле. Специалистам в данной области техники, при обращении к описанию вариантов осуществления, будут понятны различные модификации раскрытых, а также альтернативных вариантов осуществления изобретения. Специалисту в данной области техники понятно, что концепция и конкретные раскрытые варианты осуществления могут быть просто применены в качестве базы для модификации или проектирования других конструкций, или способов для достижения вышеупомянутых целей изобретения. Специалистам в данной области техники должно быть также понятно, что данные эквивалентные конструкции не выходят за рамки объема и существа изобретения, изложенного в прилагаемой формуле изобретения. Поэтому предполагается, что формула изобретения включает в себя любые такие модификации или варианты осуществления, которые находятся в пределах объема изобретения.
Claims (34)
1. Калибровочное кольцо, содержащее: внутреннюю поверхность с формой под диаметр буровой коронки; один или более вытесняемых объемов каналов для выноса бурового шлама, продолжающихся внутри от внутренней поверхности формы под диаметр буровой коронки, причем вытесняемый объем канала для выноса бурового шлама содержит первый конец, второй конец и лицевую поверхность, продолжающуюся от первого конца до второго конца; и, по меньшей мере, одну канавку, выполненную на внутренней поверхности калибровочного кольца, при этом внутренняя поверхность формы под диаметр буровой коронки и лицевая поверхность вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама совместно образуют, по меньшей мере, участок внутренней поверхности калибровочного кольца.
2. Калибровочное кольцо по п.1, характеризующееся тем, что на лицевой поверхности вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама выполнены канавки.
3. Калибровочное кольцо по п.2, характеризующееся тем, что, по меньшей мере, одна канавка продолжается от первого конца до второго конца.
4. Калибровочное кольцо по п.3, характеризующееся тем, что канавка по существу разделяет ширину лицевой поверхности вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама пополам.
5. Калибровочное кольцо по п.2, характеризующееся тем, что, по меньшей мере, одна канавка продолжается на участке расстояния между первым концом и вторым концом.
6. Калибровочное кольцо по п.5, характеризующееся тем, что, по меньшей мере, одна канавка продолжается до первого конца.
7. Калибровочное кольцо по п.2, характеризующееся тем, что множество канавок по существу аксиально выровнено по всей длине лицевой поверхности вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама, причем множество канавок по существу совместно продолжается по длине лицевой поверхности вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама.
8. Калибровочное кольцо по п.2, характеризующееся тем, что первое множество канавок образует первый столбец канавок, второе множество канавок образует второй столбец канавок, причем первый столбец канавок и второй столбец канавок совместно продолжаются по существу по длине лицевой поверхности вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама.
9. Калибровочное кольцо по п.8, характеризующееся тем, что первый столбец канавок по существу параллелен второму столбцу канавок.
10. Калибровочное кольцо по п.8, характеризующееся тем, что верхний участок, по меньшей мере, одной канавки, одной из первого столбца канавок и второго столбца канавок, перекрывает нижний участок, по меньшей мере, одной канавки другого столбца канавок по направлению длины лицевой поверхности вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама.
11. Калибровочное кольцо по п.8, характеризующееся тем, что верхний участок, по меньшей мере, одной канавки, одной из первого столбца канавок и второго столбца канавок, перекрывает нижний участок, по меньшей мере, одной канавки другого столбца канавок по направлению вертикальной оси лицевой поверхности вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама.
12. Калибровочное кольцо по п.2, характеризующееся тем, что, по меньшей мере, одна канавка ориентирована под углом относительно направления длины лицевой поверхности вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама, причем множество канавок совместно продолжаются по существу по длине лицевой поверхности вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама.
13. Калибровочное кольцо по п.12, характеризующееся тем, что первая канавка параллельна второй канавке.
14. Калибровочное кольцо по п.12, характеризующееся тем, что угол составляет около 45°.
15. Калибровочное кольцо по п.12, характеризующееся тем, что верхний участок, по меньшей мере, одной канавки перекрывает нижний участок второй канавки по направлению длины лицевой поверхности вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама.
16. Калибровочное кольцо по п.12, характеризующееся тем, что верхний участок, по меньшей мере, одной канавки перекрывает нижний участок второй канавки по направлению вертикальной оси лицевой поверхности вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама.
17. Калибровочное кольцо по п.1, характеризующееся тем, что, по меньшей мере, одна канавка заполнена нейтрализующим давление материалом.
18. Калибровочное кольцо по п.17, характеризующееся тем, что нейтрализующий давление материал является глиной.
19. Устройство формования литьем скважинного снаряда, содержащее: заготовку; калибровочное кольцо, имеющее внутреннюю поверхность с формой под диаметр буровой коронки, один или более вытесняемых объемов каналов для выноса бурового шлама, продолжающихся внутри от внутренней поверхности формы под диаметр буровой коронки, причем вытесняемый объем канала для выноса бурового шлама содержит первый конец, второй конец и лицевую поверхность, продолжающуюся от первого конца до второго конца, и, по меньшей мере, одну канавку, выполненную на внутренней поверхности калибровочного кольца, при этом внутренняя поверхность формы под диаметр буровой коронки и лицевая поверхность вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама совместно образуют, по меньшей мере, участок внутренней поверхности калибровочного кольца, причем внутренняя поверхность калибровочного кольца окружает, по меньшей мере, участок заготовки.
20. Устройство формования литьем скважинного снаряда по п.19, характеризующееся тем, что на лицевой поверхности вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама выполнены канавки.
21. Устройство формования литьем скважинного снаряда по п.20, характеризующееся тем, что, по меньшей мере, одна канавка продолжается, по меньшей мере, на участке расстояния между первым концом и вторым концом.
22. Устройство формования литьем скважинного снаряда по п.20, характеризующееся тем, что первое множество канавок образует первый столбец канавок, второе множество канавок образует второй столбец канавок, причем первый столбец канавок и второй столбец канавок совместно продолжаются по существу по длине лицевой поверхности вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама.
23. Устройство формования литьем скважинного снаряда по п.22, характеризующееся тем, что верхний участок, по меньшей мере, одной канавки, одной из первого столбца канавок и второго столбца канавок, перекрывает нижний участок, по меньшей мере, одной канавки другого столбца канавок по направлению длины лицевой поверхности вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама.
24. Устройство формования литьем скважинного снаряда по п.22, характеризующееся тем, что верхний участок, по меньшей мере, одной канавки, одной из первого столбца канавок и второго столбца канавок, перекрывают нижний участок, по меньшей мере, одной канавки другого столбца канавок по направлению вертикальной оси лицевой поверхности вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама.
25. Устройство формования литьем скважинного снаряда по п.20, характеризующееся тем, что, по меньшей мере, одна канавка ориентирована под углом к направлению длины лицевой поверхности вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама, причем множество канавок совместно продолжаются по существу по длине лицевой поверхности вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама.
26. Устройство формования литьем скважинного снаряда по п.25, характеризующееся тем, что верхний участок, по меньшей мере, одной канавки перекрывает нижний участок второй канавки по направлению длины лицевой поверхности вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама.
27. Устройство формования литьем скважинного снаряда по п.25, характеризующееся тем, что верхний участок, по меньшей мере, одной канавки перекрывает нижний участок второй канавки по направлению вертикальной оси лицевой поверхности вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама.
28. Устройство формования литьем скважинного снаряда по п.19, характеризующееся тем, что, по меньшей мере, одна канавка заполнена нейтрализующим давление материалом.
29. Устройство формования литьем скважинного снаряда по п.19, характеризующееся тем, что расстояние между наружной поверхностью заготовки и участком внутренней поверхности калибровочного кольца изменяется от примерно 4 мм до примерно 10 мм.
30. Устройство формования литьем скважинного снаряда по п.19, характеризующееся тем, что расстояние между наружной поверхностью заготовки и участком внутренней поверхности калибровочного кольца изменяется от примерно 5 мм до примерно 8 мм.
31. Способ изготовления калибровочного кольца для применения в устройстве формования литьем скважинного снаряда, содержащий этапы: изготовления калибровочного кольца, имеющего внутреннюю поверхность с формой под диаметр буровой коронки, один или более вытесняемых объемов каналов для выноса бурового шлама, продолжающихся внутри от внутренней поверхности формы под диаметр буровой коронки, причем вытесняемый объем канала для выноса бурового шлама содержит первый конец, второй конец и лицевую поверхность, продолжающуюся от первого конца до второго конца, при этом внутренняя поверхность формы под диаметр буровой коронки и лицевая поверхность вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама совместно образуют, по меньшей мере, участок внутренней поверхности калибровочного кольца; и выполнения, по меньшей мере, одной канавки на внутренней поверхности калибровочного кольца.
32. Способ по п.31, характеризующийся тем, что на одной или более лицевых поверхностях вытесненных объемов каналов для выноса бурового шлама выполняют, по меньшей мере, одну канавку.
33. Способ по п.31, характеризующийся тем, что на внутренней поверхности формы под диаметр буровой коронки выполняют, по меньшей мере, одну канавку.
34. Способ по п.31, характеризующийся тем, что включает в себя введение, по меньшей мере, в одну канавку нейтрализующего давление материала.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US26167509P | 2009-11-16 | 2009-11-16 | |
| US61/261,675 | 2009-11-16 | ||
| PCT/US2010/056802 WO2011060406A1 (en) | 2009-11-16 | 2010-11-16 | Compensation grooves to absorb dilatation during infiltration of a matrix drill bit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011103926A RU2011103926A (ru) | 2012-08-10 |
| RU2543001C2 true RU2543001C2 (ru) | 2015-02-27 |
Family
ID=43992117
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011103926/03A RU2543001C2 (ru) | 2009-11-16 | 2010-11-16 | Компенсационные канавки для нейтрализации расширения во время пропитки |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8251122B2 (ru) |
| EP (1) | EP2501504B1 (ru) |
| RU (1) | RU2543001C2 (ru) |
| WO (1) | WO2011060406A1 (ru) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8061408B2 (en) * | 2009-10-13 | 2011-11-22 | Varel Europe S.A.S. | Casting method for matrix drill bits and reamers |
| WO2011089526A2 (en) * | 2010-01-25 | 2011-07-28 | Varel Europe S.A.S. | Self positioning of the steel blank in the graphite mold |
| US9359824B2 (en) | 2011-05-23 | 2016-06-07 | Varel Europe S.A.S. | Method for reducing intermetallic compounds in matrix bit bondline |
| WO2012160444A2 (en) * | 2011-05-23 | 2012-11-29 | Varel Europe S.A.S. | Heavy duty matrix bit |
| CN104923727B (zh) * | 2015-05-15 | 2017-05-31 | 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 | 带有异形内孔的钛或钛合金铸件砂型铸造方法 |
| CN109848645A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-06-07 | 无锡捷特锐科技有限公司 | 一种机加工含浸工艺 |
| CN109848646A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-06-07 | 无锡捷特锐科技有限公司 | 一种机加工防烤工艺 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1110888A1 (ru) * | 1982-03-12 | 1984-08-30 | Ордена Трудового Красного Знамени Институт Сверхтвердых Материалов Ан Усср | Способ изготовлени алмазной буровой коронки |
| US6073518A (en) * | 1996-09-24 | 2000-06-13 | Baker Hughes Incorporated | Bit manufacturing method |
| US6200514B1 (en) * | 1999-02-09 | 2001-03-13 | Baker Hughes Incorporated | Process of making a bit body and mold therefor |
Family Cites Families (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2344066A (en) * | 1942-08-04 | 1944-03-14 | J K Smit & Sons Inc | Method of and apparatus for producing cutting and abrading articles |
| US2371489A (en) * | 1943-08-09 | 1945-03-13 | Sam P Daniel | Drill bit |
| US2493178A (en) * | 1946-06-03 | 1950-01-03 | Jr Edward B Williams | Drill bit |
| US3173314A (en) * | 1961-02-15 | 1965-03-16 | Norton Co | Method of making core drills |
| NL275996A (ru) * | 1961-09-06 | |||
| US3757878A (en) * | 1972-08-24 | 1973-09-11 | Christensen Diamond Prod Co | Drill bits and method of producing drill bits |
| US4234048A (en) * | 1978-06-12 | 1980-11-18 | Christensen, Inc. | Drill bits embodying impregnated segments |
| US4398952A (en) * | 1980-09-10 | 1983-08-16 | Reed Rock Bit Company | Methods of manufacturing gradient composite metallic structures |
| US4423646A (en) * | 1981-03-30 | 1984-01-03 | N.C. Securities Holding, Inc. | Process for producing a rotary drilling bit |
| US4460053A (en) * | 1981-08-14 | 1984-07-17 | Christensen, Inc. | Drill tool for deep wells |
| US4499795A (en) * | 1983-09-23 | 1985-02-19 | Strata Bit Corporation | Method of drill bit manufacture |
| US4667756A (en) * | 1986-05-23 | 1987-05-26 | Hughes Tool Company-Usa | Matrix bit with extended blades |
| US4884477A (en) * | 1988-03-31 | 1989-12-05 | Eastman Christensen Company | Rotary drill bit with abrasion and erosion resistant facing |
| US5373907A (en) * | 1993-01-26 | 1994-12-20 | Dresser Industries, Inc. | Method and apparatus for manufacturing and inspecting the quality of a matrix body drill bit |
| US5441121A (en) * | 1993-12-22 | 1995-08-15 | Baker Hughes, Inc. | Earth boring drill bit with shell supporting an external drilling surface |
| GB2307699B (en) | 1994-03-16 | 1997-10-15 | Baker Hughes Inc | Rotary drag bit |
| GB9500659D0 (en) * | 1995-01-13 | 1995-03-08 | Camco Drilling Group Ltd | Improvements in or relating to rotary drill bits |
| US5967248A (en) * | 1997-10-14 | 1999-10-19 | Camco International Inc. | Rock bit hardmetal overlay and process of manufacture |
| US7398840B2 (en) * | 2005-04-14 | 2008-07-15 | Halliburton Energy Services, Inc. | Matrix drill bits and method of manufacture |
| WO2007127899A2 (en) * | 2006-04-28 | 2007-11-08 | Halliburton Energy Services, Inc. | Molds and methods of forming molds associated with manufacture of rotary drill bits and other downhole tools |
| US7841259B2 (en) * | 2006-12-27 | 2010-11-30 | Baker Hughes Incorporated | Methods of forming bit bodies |
| US8915166B2 (en) | 2007-07-27 | 2014-12-23 | Varel International Ind., L.P. | Single mold milling process |
| US20100101747A1 (en) * | 2008-10-24 | 2010-04-29 | Michael Tomczak | Mold used in manufacture of drill bits and method of forming same |
| US8061408B2 (en) * | 2009-10-13 | 2011-11-22 | Varel Europe S.A.S. | Casting method for matrix drill bits and reamers |
-
2010
- 2010-11-16 US US12/947,090 patent/US8251122B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2010-11-16 WO PCT/US2010/056802 patent/WO2011060406A1/en active Application Filing
- 2010-11-16 EP EP10830893.3A patent/EP2501504B1/en not_active Not-in-force
- 2010-11-16 RU RU2011103926/03A patent/RU2543001C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1110888A1 (ru) * | 1982-03-12 | 1984-08-30 | Ордена Трудового Красного Знамени Институт Сверхтвердых Материалов Ан Усср | Способ изготовлени алмазной буровой коронки |
| US6073518A (en) * | 1996-09-24 | 2000-06-13 | Baker Hughes Incorporated | Bit manufacturing method |
| US6200514B1 (en) * | 1999-02-09 | 2001-03-13 | Baker Hughes Incorporated | Process of making a bit body and mold therefor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US8251122B2 (en) | 2012-08-28 |
| EP2501504B1 (en) | 2016-09-14 |
| RU2011103926A (ru) | 2012-08-10 |
| EP2501504A1 (en) | 2012-09-26 |
| EP2501504A4 (en) | 2015-01-07 |
| WO2011060406A1 (en) | 2011-05-19 |
| US20110115118A1 (en) | 2011-05-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2543001C2 (ru) | Компенсационные канавки для нейтрализации расширения во время пропитки | |
| US8079402B2 (en) | Casting method for matrix drill bits and reamers | |
| RU2466826C2 (ru) | Способ и система для уплотнения порошковых материалов при формовке бурового инструмента | |
| US5373907A (en) | Method and apparatus for manufacturing and inspecting the quality of a matrix body drill bit | |
| RU2508178C2 (ru) | Буровое долото и другие изделия, содержащие цементированный карбид | |
| US5944128A (en) | Matrix hard facing by lost wax process | |
| US5979298A (en) | Cooling gallery for pistons | |
| ITMI20060745A1 (it) | Punte per trivella a matrice composita e relativo metodo di produzione | |
| KR20160030990A (ko) | 접합 레이어가 있는 실린더 라이너 | |
| CN103492662A (zh) | 套管端工具 | |
| US9993869B2 (en) | Directional solidification of polycrystalline diamond compact (PDC) drill bits | |
| CN111468734B (zh) | 滑动推力轴承止推环的制造方法 | |
| CN115210445A (zh) | 具有预制部件的钻井工具 | |
| US8387677B2 (en) | Self positioning of the steel blank in the graphite mold | |
| US9463508B2 (en) | Method for manufacturing a component with internal cavities | |
| RU2574925C2 (ru) | Узел бандажированной литейной формы, литьевой узел скважинного снаряда, способ изготовления отливки скважинного снаряда, способ изготовления литьевого узла скважинного снаряда | |
| SU1803523A1 (ru) | Буровой фрезер и способ его изготовления | |
| US9194188B2 (en) | Rotary drill and method for the production thereof | |
| EP2899360B1 (en) | Method for reducing intermetallic compounds in matrix bit bondline | |
| WO2012177252A1 (en) | Custom shaped blank | |
| EP0847312A1 (en) | Drill bit manufacture |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181117 |