БУРОВОЕ РЕЖУЩЕЕ ОТКРЫВАЮЩЕЕСЯ ДОЛОТО

Полезная модель относится к области строительства, в частности к конструкциям буровых режущих открывающихся долот под действием массы поступающих в них растворов, и может быть использовано при сооружении полыми (проходными) шнековыми буровыми ставами буронабивных (буроинъекционных) свай и других скважин.
Известно буровое режущее открывающееся долото, содержащее корпус, лопасти с резцами, и связанную с корпусом посредством элементов крепления крышку, с уплотнительным кольцом в хвостовой части, открывающую центральный канал долота по всему поперечному сечению под действием массы бетонного раствора и удерживаемую в открытом состоянии относительно корпуса при помощи элемента фиксации в виде цепи (GeoDrilling international // January-February, 2007, pg.23.).
Данное техническое решение позволяет пропускать бетонный раствор прямым потоком вследствие открытия центрального канала долота по всему поперечному сечению и исключает несанкционированное закрытие крышкой долота центрального канала, а также поломки мест крепления крышки с долотом т.к. элемент фиксации крышки относительно корпуса долота выполнен гибким, в виде цепи, что позволяет гарантировано отвести крышку от корпуса долота на некоторое расстояние т.е. от его центрального канала.
Недостатком данного технического решения является отсутствие на крышке, закрывающей центральный канал долота, режущего лезвия, что
существенно затрудняет бурение скважин до проектной глубины из-за посадки крышки долота на керн грунта или породы, образующийся в центральной (забурной) части долота, особенно при бурении вязких грунтов и пород. Кроме того, наличие гибкого элемента фиксации в виде цепи хотя и позволяет исключить случаи прикрытия крышки и уменьшить ударные нагрузки на ее крепления, тем не менее в силу своего конструктивного исполнения будет оказывать повышенное сопротивление подъему бурового шнекового става при заполнении скважины бетонным раствором и уменьшать поперечное сечение центрального канала долота.
Наиболее близким к предлагаемому является буровое режущее открывающееся долото, содержащее корпус, лопасти с резцами и связанную с корпусом посредством элементов крепления крышку с уплотнительным кольцом в хвостовой части и с двухперовым режущим лезвием с плоской передней гранью в головной части, открывающую центральный канал долота по всему поперечному сечению под действием массы бетонного раствора и удерживаемую в открытом состоянии относительно корпуса при помощи элемента фиксации (Комплекс КШР-320 // http://www.geomash.ru).
Данное техническое решение позволяет существенно повысить эффективность бурения различных грунтов и пород вследствие наличия на крышке долота двухперового режущего лезвия обеспечивающего разрушение керна грунта (породы) в центральной части долота.
Недостаток данного технического решения заключается в том, что крышка долота связана непосредственно с корпусом долота, шарнирно в
направлении его подачи на забой, вследствие чего на сложных грунтах (обводненные, валун, галечник и т.п.) это будет приводить к повороту крышки и уменьшению поперечного сечения центрального канала долота, необоснованному снижению расхода бетонного раствора, ухудшению качества работ и т.п. Кроме того, жесткое крепление крышки к корпусу долота при помощи пальца, по отношению к плоскости вращения долота, будет приводить к поломкам данного крепления при необходимости как прямого, так и обратного (реверс) вращения долота, что является обычной практикой при сооружении буронабивных(буроинъекционных) свай в сложных условиях.
Полезная модель направлена на повышение эффективности использования бурового режущего открывающегося долота в полых (проходных) шнековых буровых ставах при сооружении буронабивных(буроинъекционных) свай в сложных условиях.
Указанная цель достигается тем, что в буровом режущем открывающимся долоте, содержащим корпус, лопасти с резцами и связанную с корпусом посредством элементов крепления крышку с уплотнительным кольцом в хвостовой части и с двухперовым режущим лезвием с плоской передней гранью в головной части, открывающую центральный канал долота по всему поперечному сечению под действием массы бетонного раствора и удерживаемую в открытом состоянии относительно корпуса при помощи элемента фиксации, элемент фиксации крышки долота к его корпусу выполнен в виде стопорного каната,
размещенного внутри центрального канала долота с выходом его на наружную поверхность корпуса долота через сквозное отверстие, выполненное в корпусе, а элементы крепления крышки долота выполнены в виде шариковых фиксаторов, с упругими и нажимными элементами, контактирующих с кольцевой проточкой, выполненной на хвостовой части крышки, и двух взаимно параллельных граней, выполненных на головной части крышки, входящих в конгруэнтный им паз на торцевой поверхности корпуса долота, причем один конец стопорного каната шарнирно закреплен посредством проушины в торце хвостовой части крышки, а второй крепежным разъемным элементом расположенным на наружной поверхности корпуса долота, при этом нажимные элементы шариковых фиксаторов выполнены в потаи, а крепежный разъемный элемент расположен на наружной поверхности корпуса долота с опережением плоской передней грани двухперового режущего лезвия крышки долота в сторону его вращения и размещен под нерабочей поверхностью лопасти долота. При этом уплотнительное кольцо в хвостовой части крышки долота размещено между кольцевой проточкой и головной частью крышки, а стопорный канат в сквозном отверстии корпуса долота закреплен с натягом. Кроме того, упругие элементы шариковых фиксаторов выполнены из резины.
На фиг.1 показан общий вид бурового режущего открывающегося долота; на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1 (штриховыми линиями показано размещение крышки при заполнении скважины).
Буровое режущее открывающееся долото, содержит корпус 1, лопасти 2 с резцами 3 и связанную с корпусом 1 посредством элементов крепления крышку 4 с уплотнительным кольцом 5 в хвостовой части бис двухперовым режущим лезвием 7 с плоской передней гранью 8 в головной части 9, открывающую центральный канал 10 долота по всему поперечному сечению, под действием массы бетонного раствора, и удерживаемую в открытом состоянии относительно корпуса 1 при помощи элемента фиксации крышки 4. Элемент фиксации крышки 4 долота к его корпусу 1 выполнен в виде стопорного каната 11, размещенного внутри центрального канала 10 долота с выходом его на наружную поверхность корпуса 1 долота через сквозное отверстие 12, выполненное в корпусе 1 долота, а элементы крепления крышки 4 долота к его корпусу 1 выполнены в виде шариковых фиксаторов 13, с упругими 14 и нажимными элементами 15, контактирующих с кольцевой проточкой 16, выполненной на хвостовой части 6 крышки 4 долота, и двух взаимно параллельных граней 17, выполненных на головной части 9 крышки 4 долота, входящих в конгруэнтный им паз 18 на торцевой поверхности 19 корпуса 1 долота, причем один конец 20 стопорного каната 11 закреплен посредством проушины 21 в торце 22 хвостовой части 6 крышки 4 долота, а второй 23 крепежным разъемным элементом 24, расположенным на наружной поверхности корпуса 1 долота, при этом нажимные элементы 15 шариковых фиксаторов 13 выполнены в потаи, а крепежный разъемный элемент 24 расположен на наружной поверхности корпуса 1 долота с опережением
плоской передней грани 8 двухперового режущего лезвия 7 крышки 4 долота в плоскости его вращения и размещен под нерабочей поверхностью 25 лопасти 2 долота. Уплотнительное кольцо 5 в хвостовой части 6 крышки 4 долота размещено между кольцевой проточкой 16 и головной частью 9 крышки 4 долота. Стопорный канат 11 в отверстии 25 корпуса 1 долота закреплен с натягом. Упругие элементы 14 шариковых фиксаторов 13 выполнены из резины.
Работает данное техническое решение следующим образом. При бурении скважин буровое режущее открывающееся долото соединяют с полым шнековым буровым ставом(не показан) и придают ему рабочие нагрузки - осевое усилие подачи и крутящий момент, которые передаются на забой скважины его двухперовому режущему лезвию 7 через элементы крепления крышки 4 долота в виде двух взаимно параллельных граней 17, выполненных на головной части 9 крышки 4 и входящих в конгруэнтный им паз 18. При этом от самопроизвольного выпадения крышка 4 долота удерживается при помощи шариковых фиксаторов 13, с упругими (из резины) 14 и нажимными элементами 15, контактирующими с кольцевой проточкой 16, выполненной на головной части 9 крышки 4 долота. С целью предотвращения попадания загрязнений в шариковые фиксаторы 13, в хвостовой части 6 крышки 4 долота, между кольцевой проточкой 16 и головной частью 9 крышки 4 долота, размещено уплотнительное кольцо 5. В процессе бурения скважины до проектной глубины центральная часть забоя эффективно разрушается при помощи двухперового режущего
лезвия 7, размещенного на крышке 4 долота. Образовавшаяся буровая мелочь от двухперового режущего лезвия 7 по плоской передней грани 8, и от резцов 3 поступает на верхнюю (рабочую) поверхность лопастей 2 долота и далее по шнековому буровому ставу подается к устью скважины, не разрушая при этом ни разъемного элемента 24 стопорного каната 11, поскольку последний, во-первых, спрятан под нижней (нерабочей) поверхностью 25 лопасти 2 долота, а во-вторых, размещен с опережением плоской передней грани 8 двухперового режущего лезвия 7 крышки 4 долота в сторону его вращения, ни нажимных элементов 15 шариковых фиксаторов 13, которые вообще выполнены в потаи. После достижения проектной глубины скважины буровой шнековый став приподнимается над забоем на высоту более длины хвостовой части 6 крышки 4 долота (для свободного выхода крышки 4 из центрального канала 10 долота) и по бетоноводу (не показан) бетонный раствор непрерывно поступает к центральному каналу 10 бурового режущего открывающегося долота, воздействует своей массой на торец 22 хвостовой части 6 крышки 4 долота и преодолевая сопротивление упругих элементов 14 шариковых фиксаторов 13, выталкивает полностью крышку 4 из центрального канала 10 долота, обеспечивая тем самым хорошее заполнение скважины бетонным раствором при подъеме полого шнекового бурового става. При этом, вследствие наличия гибкой связи крышки 4 долота с его корпусом 1 в виде стопорного каната 11, имеющего меньшее поперечное сечение, простую обтекаемую форму и шарнирное крепление его конца 20 посредством проушины 21 в
торце 22 хвостовой части 6 крышки 4, вероятность закрытия центрального канала 10 долота крышкой 4 при не санкционированном воздействии бетонного раствора или возмущений со стороны забоя (вывалы стенок, галечника и т.п.) будет существенно снижена, а расходные показатели заполнения скважины бетонным раствором и его качество будут оставаться высокими. Причем, закрепление стопорного каната 11 в сквозном отверстии 12 с натягом позволяет уменьшить через него утечки раствора, а размещение второго конца 23 стопорного каната 11 на наружной поверхности корпуса 4 долота и закрепление его при помощи крепежного, и именно разъемного, элемента 24 повышает ремонтопригодность бурового режущего открывающегося долота в целом.
Данное техническое решение позволяет существенно повысить скорость и надежность проходки скважины буровым режущим открывающимся долотом до проектной отметки, предотвратить частичное прикрытие центрального канала крышкой долота, или поломки элементов крепления крышки долота к его корпусу, при подъеме шнекового бурового става с вращением при заполнении скважины бетонным раствором, улучшить качество заполнения скважин бетонным раствором и, в целом, повысить эффективность сооружения буронабивных (буроинъекционных) свай в сложных условиях.