RU2543769C1

RU2543769C1 - Hard-alloy insert

Info

Publication number: RU2543769C1
Application number: RU2014106571/03A
Authority: RU
Inventors: Родион Михайлович Богомолов; Оксана Владимировна Хлопова; Владимир Федорович Сорокин; Николай Митрофанович Панин
Original assignee: Николай Митрофанович Панин
Priority date: 2014-02-21
Filing date: 2014-02-21
Publication date: 2015-03-10

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: hard-alloy insert comprises a cylindrical liner and a working head with an end face with the semi-toroid shape. The internal surface of the working head has wedge-shaped ledges located at sharp angle to the diametrical plane of the working head. Apexes of wedge-shaped projections in a cross section have a rounded shape.

EFFECT: improvement of overall performance of rock cutting insert.

2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к буровому инструменту, а именно к твердосплавным вставкам для армировки буровых долот и коронок.The invention relates to a drilling tool, namely to carbide inserts for reinforcing drill bits and crowns.

Известна твердосплавная вставка, содержащая цилиндрический хвостовик и рабочую головку с вершиной, имеющей треугольную форму (авт. свидетельство СССР №308189, кл. Е21В 10/60, 1971 г.).A carbide insert is known that contains a cylindrical shank and a working head with a top having a triangular shape (USSR author's certificate No. 308189, class E21B 10/60, 1971).

К недостаткам данной твердосплавной вставки следует отнести наличие концентраторов напряжений в виде острых углов на торце, приводящих к быстрому разрушению вставки, что отрицательно сказывается как на проходке бурового инструмента, оснащенного данными вставками, так и на механической скорости бурения.The disadvantages of this carbide insert include the presence of stress concentrators in the form of sharp angles at the end, leading to rapid destruction of the insert, which negatively affects both the drilling of a tool equipped with these inserts and the mechanical drilling speed.

Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является твердосплавная вставка, содержащая полый цилиндрический хвостовик и рабочую головку с торцом в виде полутора (см. авторское свидетельство СССР №1778265, кл. Е21В 10/56, 1992 г.).Closest to the proposed technical essence and the achieved result is a carbide insert containing a hollow cylindrical shank and a working head with an end face in the form of one and a half (see USSR author's certificate No. 1778265, class E21B 10/56, 1992).

В данной вставке благодаря исключению концентраторов напряжений с ее рабочей поверхности обеспечивается более высокая прочность вставки. Однако эффективность работы таких вставок невелика, особенно в ее центральной части.In this insert, due to the exclusion of stress concentrators from its working surface, a higher insert strength is provided. However, the performance of such inserts is low, especially in its central part.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы породоразрушающей вставки.In connection with the stated technical result of the invention is to increase the efficiency of the rock cutting insert.

Указанный технический результат достигается тем, что в твердосплавной вставке, содержащей полый цилиндрический хвостовик и рабочую головку с торцом в виде полутора, согласно изобретению на внутренней поверхности рабочей головки выполнены клиновидные выступы, расположенные под острым углом к диаметральной плоскости рабочей головки, при этом вершины клиновидных выступов имеют закругленную форму.The specified technical result is achieved by the fact that in a carbide insert containing a hollow cylindrical shank and a working head with an end face in the form of one and a half, according to the invention, wedge-shaped protrusions are made on the inner surface of the working head located at an acute angle to the diametrical plane of the working head, while the tops of the wedge-shaped protrusions have a rounded shape.

Достижению указанного технического результата способствует также и то, что осевой канал хвостовика вставки выполнен с винтовыми пазами на боковой поверхности канала.The achievement of the specified technical result is also facilitated by the fact that the axial channel of the insert shank is made with screw grooves on the side surface of the channel.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид вставки; на фиг.2 - вид со стороны рабочего торца; на фиг.3 - сечение А-А на фиг.2.The invention is illustrated by drawings, where in Fig.1 shows a General view of the insert; figure 2 is a view from the side of the working end; figure 3 is a section aa in figure 2.

Предложенная твердосплавная вставка включает цилиндрический хвостовик 1 с каналом 7 для подачи очистного агента и рабочую головку 2 с торцом 3 в виде полутора. На внутренней поверхности рабочей головки 2 выполнены клиновидные выступы 4, расположенные под острым углом α к диаметральной плоскости рабочей головки 2. При этом вершины клиновидных выступов 4 в поперечном сечении имеют закругленную форму, например в форме арккосинуса 6, а боковые грани 5 выступов 4 могут иметь как симметричную, так и асимметричную форму, что определяется физико-механическими свойствами разрушаемых пород.The proposed carbide insert includes a cylindrical shank 1 with a channel 7 for supplying a cleaning agent and a working head 2 with an end face 3 in the form of one and a half. On the inner surface of the working head 2, wedge-shaped protrusions 4 are made, located at an acute angle α to the diametrical plane of the working head 2. Moreover, the vertices of the wedge-shaped protrusions 4 in a cross section have a rounded shape, for example, in the form of an arccosine 6, and the side faces 5 of the protrusions 4 can have both symmetric and asymmetric shape, which is determined by the physico-mechanical properties of destructible rocks.

Предусмотрен вариант выполнения осевого канала 7 хвостовика 1 вставки с винтовыми пазами 8 на боковой поверхности.An embodiment of the axial channel 7 of the shank 1 of the insert with screw grooves 8 on the side surface is provided.

В процессе бурения вставка своей рабочей головкой 2 взаимодействует с разрушаемой породой. При этом контактная линия каждой вставки с забоем будет в форме окружности, причем полутороидальная поверхность рабочей головки 2 каждой вставки создает ударные волны, которые, суммируясь с ударными волнами от смежных вставок, производят эффективное разрушение забоя скважины. Повышению эффективности работы вставки способствует и выполнение внутренней поверхности рабочей головки 2 с клиновидными выступами 4, обеспечивающими дополнительное разрушение или ослабление участков забоя внутри кольцевой поверхности рабочей головки 2. Этому способствует также и эффективное удаление подаваемым по каналу 7 очистным агентом разрушенной в полости рабочей головки 2 породы в момент отрыва ее от забоя до нанесения следующего удара. Этот эффект усиливается благодаря выполнению каналов 7 с винтовыми пазами 8 на их боковой поверхности, особенно при совмещении угла наклона выступов 4 с направлением винтовых пазов 8. Наиболее эффективно порода разрушается при расположении внутренних концов клиновидных выступов 4 со смещением относительно оси хвостовика 1.During drilling, the insert with its working head 2 interacts with destructible rock. In this case, the contact line of each insert with a face will be in the form of a circle, and the one and a half toroidal surface of the working head 2 of each insert creates shock waves, which, when combined with shock waves from adjacent inserts, effectively destroy the bottom of the well. Increasing the efficiency of the insert contributes to the implementation of the inner surface of the working head 2 with wedge-shaped protrusions 4, which provide additional destruction or weakening of the face sections inside the annular surface of the working head 2. This is also facilitated by the effective removal by feed agent 7 of the rock destroyed in the cavity of the working head 2 at the time of its separation from the face to the next strike. This effect is enhanced due to the implementation of channels 7 with screw grooves 8 on their lateral surface, especially when combining the angle of inclination of the protrusions 4 with the direction of the screw grooves 8. The rock is most effectively destroyed when the internal ends of the wedge-shaped protrusions 4 are displaced relative to the axis of the shank 1.

Таким образом, использование предложенной твердосплавной вставки благодаря выполнению ее с клиновидными выступами 4 на внутренней поверхности рабочей головки 2, исключению концентраторов напряжений на торце рабочей головки 2 и своевременному удалению шлама из под рабочей головки 2 очистным агентом позволяет значительно снизить энергоемкость процесса разрушения породы и повысить производительность бурового инструмента.Thus, the use of the proposed carbide insert due to its implementation with wedge-shaped protrusions 4 on the inner surface of the working head 2, the exclusion of stress concentrators at the end of the working head 2 and the timely removal of sludge from under the working head 2 by a cleaning agent can significantly reduce the energy consumption of the rock destruction process and increase productivity drilling tool.

Claims

1. A carbide insert containing a hollow cylindrical shank and a working head with an end face in the form of one and a half, characterized in that on the inner surface of the working head there are wedge-shaped protrusions located at an acute angle to the diametrical plane of the working head, while the vertices of the wedge-shaped protrusions in cross section have rounded shape.

2. The carbide insert according to claim 1, characterized in that the axial channel of the insert shank is made with helical grooves on the side surface of the channel.