SU953179A1

SU953179A1 - Rock-breaking tool

Info

Publication number: SU953179A1
Application number: SU803253082A
Authority: SU
Inventors: Леонид Николаевич Лукин; Борис Федорович Верхотуров; Николай Васильевич Хребтов; Олег Иванович Лю
Original assignee: Проектный И Научно-Исследовательский Институт "Красноярский Промстройниипроект"
Priority date: 1980-11-19
Filing date: 1980-11-19
Publication date: 1982-08-23

Description

Изобретение относитс к породоразрушающему инструменту дл бурени скважин большого диаметра в мерзлых грунтах. Известна бурова коронка, в.ключаю ща корпус с продо;1ьными наклонньами ребрами, оснащенными съемными рабочи ми элементами, установленными симмет рично относительно оси вращени коронки l. Однако эта коронка применима в основном при бурении м гких пород. При бурении же пород средней твердое ти и выше эффективность ее резко снижаетс , что св зано с нерациональ ной схемой расположени рабочих элементов . Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению вл етс породоразрушающий инструмент, содержащий корпус с забурником и хвостовиком, закрепленные на корпусе шнековую лопасть и траверсу со ступенчато установленными режущими зубками 2j. Недостатком известного инструмента вл етс низка эффективность при бурении мерзлых грунтов. Цель изобретени - повышение эффективности работы породоразруиак цег-о инструмента в мерзлых грунтак . Эта цель достигаетс тем, что инструмент снабжен тангенциальными шарошками , закрепленными на траверсе и установленными ступенчато и под острым углом к оси инструмента, при этом кажда шарошка смещена относительно р дом расположенного режущего зубка в вертикальной плоскости в сторону хвостовика на величину подачи инструмента за один оборот. Породоразрушающий инструмент снабжен отвальными щитками, установленными на траверсе под углом 25-60 к забою скважины и размещенными по высоте между шнековой лопастью и режущими зубками и шарошками. Причем угол установки тангенциальной шарошки с осью инструмента составл ет 5-30°. На фиг. 1 изображен инструмент, общий вид; на фиг. 2 - форма забо скважины в процессе бурени ; на фиг. 3 - вид А на фиг. 1, на фиг.4 разрез В-Б на фиг. 1; на фиг. 5 разрез В-В на фиг, 3; на фиг. 6 вариант выполнени тангенциальной шарошки.The invention relates to a rock cutting tool for drilling large diameter wells in frozen soils. A crown is known, including a casing with additional; 1 tilted ribs, equipped with removable working elements, installed symmetrically relative to the axis of rotation of the crown l. However, this crown is applicable mainly for drilling soft rocks. When drilling the rocks of medium hardness and higher, its efficiency decreases sharply, which is associated with an irrational arrangement of the working elements. The closest in technical essence and the achieved result to the invention is a rock-destructive tool, comprising a housing with an intake and a shank, a screw blade attached to the housing and a traverse with stepped cutting teeth 2j. A disadvantage of the known tool is low efficiency in drilling frozen soils. The purpose of the invention is to increase the efficiency of the rock-porosiak tse-o tool in frozen soils. This goal is achieved by the fact that the tool is equipped with tangential roller consoles fixed on the traverse and installed stepwise and at an acute angle to the tool axis, while each roller cone is displaced relative to the adjacent cutting insert in the vertical plane toward the shank by the amount of tool feed per revolution. The rock-destructive tool is provided with waste shields mounted on the traverse at an angle of 25-60 to the bottom of the well and placed in height between the screw blade and the cutting teeth and the cones. Moreover, the installation angle of the tangential roller cutter with the tool axis is 5-30 °. FIG. 1 shows an instrument, a general view; in fig. 2 - bottom hole shape during drilling; in fig. 3 is a view A of FIG. 1, FIG. 4 shows a section B-B in FIG. one; in fig. 5 section bb in FIG. 3; in fig. 6 embodiment of the tangential roller cutter.

Инструмент содержит оснащенную режущими зубками 1 и тангенциальными шарошками 2 траверсу 3, забурник 4 и корпус 5 с хвостовиком 6. Траверса 3 выполнена с приливами 7 дл закреплени в них зубков 1 и осей 8 шарошек 2. Между зубками 1 и шнековой лопастью 9, закрепленной в верхней части корпуса 5, размещены отвальные щитки 10. Режущие зубки 1 и тангенциальные шарошки 2 установлены ступенчато, что обеспечивает различную величину их заглублени , увеличивающуюс от периферии к центру. Разница а величин заглублени шарошки 2 и р дом расположенного зубка 1 должна соответствовать величине подачи инструмента за один оборот. Зубки 1 и шарошки 2 расположены равномерно по окружности и диаметрально противоположно, что обеспечивает хорошую центрацию инструмента .The tool contains a traverse 3 equipped with cutting teeth 1 and tangential cutters 2, an intake 4 and a body 5 with a shank 6. The traverse 3 is made with tides 7 for fixing the teeth 1 and the axes 8 of the cones 2 between them. Between the teeth 1 and the screw blade 9 fixed in the upper part of the body 5, the dump plates 10 are placed. The cutting teeth 1 and the tangential roller cones 2 are installed in steps, which provides a different amount of their penetration, increasing from the periphery to the center. The difference in the magnitude of the deepening of the roller cutter 2 and the number of the positioned tooth 1 must correspond to the feed rate of the tool per revolution. The teeth 1 and the roller cutters 2 are evenly spaced around the circumference and diametrically opposed, which ensures a good centering of the tool.

При этом шарошки 2 расположены так, что рассто ние -в между внешней относительно оси инструмента стороной шарошки и радиусом R забурника 4, а дл последующих шарошек - с внешней поверхностью р дом расположенного зубка If составл ет три и более миллиметра (в-зависимости от прочности разрушаемой породы). Оси 8 шарошек 2 установлены к оси инструмента под острым углом об, равным 5-30. Это способствует ликвидации лобового сопротивлени шарошек 2 и их самозат гиванию при врезании в грунт. С целью избежани проскальзывани и уменьшени износа шарошки 2 имеют рифленую поверхность или армированы твердым сплавом. Шарошки 2 могут быть выполнены с по сками 4, вл ющимис концентраторами напр жений . Зубки 1 установлены к забою скважины под углом И, равным 45-60 Количество зубков 1 и шарошек 2 определ етс диаметром скважины. Отвальные щитки 10, закрывающие нерабочую часть зубков 1 и шарошек 2, расположены к забою скважины под углом , равным 25-60.At the same time, the cutters 2 are positioned so that the distance between the outside of the tool axis and the cutter radius R and 4 for the subsequent cutters with the outer surface of the row of the located chuck If is three or more millimeters (depending on the strength destructible rock). The axis 8 of the roller cutters 2 are set to the tool axis at an acute angle of about 5-30. This contributes to the elimination of the frontal resistance of the roller cutters 2 and their self-engagement when plunging into the ground. In order to avoid slipping and reducing wear, the cones 2 have a grooved surface or are reinforced with a hard alloy. Cutters 2 can be made with molds 4, which are stress concentrators. The teeth 1 are set to the bottom of the well at an angle of AND equal to 45-60. The number of the teeth 1 and the cones 2 is determined by the diameter of the well. The dump plates 10, closing the non-working part of the teeth 1 and the cutters 2, are located to the bottom of the well at an angle equal to 25-60.

Инструмент работает- следующим образом .The tool works as follows.

Забурник 4 разрушает центр забо скважины. Зубки 1 образуют в зоне забо концентрические кольцевые канавки , обрабатыва одновременно боковые стенки скважины. Шарошки 2 своей боковой поверхностью заглубл ютс в образованные между кольцевыми канавками выступы породы, образу трещины . При вращении шарошек 2 происходит скол выступов породы. Отвальные щитки 10 подчищают забой и способствуют направлению движени разрушенной при бурении породы на лопасть 9 и далее на шнек (не показан).Intake 4 destroys the center of the bottom hole. The teeth 1 form concentric annular grooves in the bottom zone, simultaneously processing the side walls of the well. The cutters 2, with their lateral surface, are buried in the rock protrusions formed between the annular grooves to form cracks. During the rotation of the cones 2, chipping of the rock projections occurs. The waste flaps 10 clean the face and facilitate the direction of movement of the rock destroyed during drilling to the blade 9 and further to the screw (not shown).

Таким образом, при бурении предлагаемым инструментом используетс комбинированное разрушение породы. Наличие шарошек позвол ет перейти от процесса чистого резани к частичному сколу грунта,-что позвол ет значительно повысить эффективность бурени и одновременно снизить энергоемкость процесса. Этому способствует и то, что шарошки работают при наличии двух поверхностей обнажени , при которых происходит неблокированный скол.Thus, when drilling with the proposed tool, a combined rock destruction is used. The presence of cones makes it possible to move from a clean cutting process to a partial chipping of the soil, which allows a significant increase in drilling efficiency and at the same time a reduction in the energy intensity of the process. This is facilitated by the fact that the roller cutters work in the presence of two surfaces of the exposure, in which there is an unblocked cleavage.

Claims

1. A rock-destructive tool, comprising a housing with a borer and a shank, a screw blade and a traverse with stepped cutting teeth mounted on the housing, characterized in that, in order to increase the efficiency of its operation in frozen soils, it is equipped with tangential balls, mounted on the traverse and set in steps and at an acute angle to the tool axis, with

In this, each roller cutter is displaced relative to a number of located cutting teeth in a vertical plane toward the shank by the amount of tool feed per revolution.

0

2. The tool according to claim 1, characterized in that it is provided with waste plates mounted on the cross-beam at an angle of 25-60 to the bottom of the well and placed in height between the screw blade and the cutting teeth and the cones.

3. The tool according to claim 1, which is distinguished by the fact that the installation angle of the tangential roller cutter with the tool axis is 5-30. 50 Sources of information

taken into account in the examination

1. USSR author's certificate 318686, cl. E 21 C 13/02, 1970.

2, Makushkin D.O. and others. Improved drilling heads. - Mechanization of construction, 1972, No. 7, p. 8-9 (prototype).

rotate, ou fyg. FIG. 5 Fig. B