РАСШИРИТЕЛЬ ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН БОЛЬШОГО ДИАМЕТРА ОБРАТНОГО ХОДА

Заявляемая полезная модель относится к породоразрущающим устройствам, для уширения уже имеющихся скважин.
Из технической литературы известны расширители для бурения скважин (Масленников И.К. Буровой инструмент. Справочник. М.: Недра, 1989, с. 84. рис. 2.1.22). Также известны подобные решения из патентных источников, например, Расширитель для бурения скважин большого диаметра (Патент №2012813 опубликовано 15.05.1994), включающий корпус и закрепленные на нем ярусообразно лапы с консольно установленными на них между лапами и корпусом шарошками с клиновидным вооружением, при этом, с целью повышения производительности расширителя в вязких и тугоплавких грунтах, минимальное расстояние между шарошкой и корпусом равно или превышает высоту клиновидного вооружения шарошки.
Недостатком известной конструкции является низкая эффективность работы, низкая надежность, а также высокая материалоемкость, при производстве изделия.
Наиболее близким аналогом к заявляемому устройству, является расширитель для бурения скважин большого диаметра (Патент №US 5417292 опубликовано 23.05.1995), расширитель содержит трубчатый корпус и центральный вал. Вал проходит в продольном направлении по оси выше верхнего края корпуса и прикреплен к приводному средству. Множество разнесенных под углом вертикальных пластин прикреплены к внутренней стенке, между корпусом и валом. Каждая из пластин имеет треугольную форму. На каждой из пластин установлено множество бурильных зубцов. Зубцы расположены вниз и наружу, под углом в направлении по часовой стрелке или против часовой стрелки. Зубцы на соседних пластинах смещены друг относительно друга на определенный угол, что приводит к практически уникальной круговой траектории каждого зубца, при повороте расширителя. Множество зубцов устанавливают на нижней части расширителя, расположенных вниз и наружу под углом, в любом направлении по часовой стрелке или против часовой стрелки.
К недостаткам конструкции также можно отнести низкую эффективность работы, низкую надежность, а также высокую материалоемкость, при производстве изделия.
Целью заявляемой полезной модели является устранение перечисленных недостатков для достижения таких технических результатов, как увеличение эффективности работы устройства, повышение надежности, а так же снижение материалоемкости.
Поставленная цель достигается следующим образом: расширитель для бурения скважин большого диаметра обратного хода, включающий в себя кольцевой корпус, центральный цилиндрический вал, расположенный  вдоль его продольной оси и шарошечный инструмент в виде наклонных балок с буровыми зубками, закрепленных между кольцевым корпусом и центральным цилиндрическим валом, причем кольцевой корпус соединен с центральным цилиндрическим валом наклонными распорками, буровые зубки плотно вставлены в карманы наклонных балок и направлены наружу и вперед, а центральный цилиндрический вал с торца содержит приспособление для крепления к внешнему приводному средству, при этом в качестве приспособления для крепления к внешнему приводному средству в передней части содержит цилиндрическую головку с внутренней резьбой, а противоположный торец центрального цилиндрического вала содержит заглушку, наклонные балки с буровыми зубками содержат ступенчатые уступы,  которые несут карманы для закрепления буровых зубков, а каждый буровой зубок хвостовой частью запрессован в эти карманы, причем наклонные балки с буровыми зубками по отношению к продольной оси кольцевого корпуса наклонены под углом, заключенным в промежутке 22-47 градусов, число балок с буровыми зубками составляет три и расположены они относительно плоскости кольцевого корпуса так, что угол между ними составляет 120 градусов.
Расширитель для бурения скважин большого диаметра обратного хода, в частности может характеризоваться тем, что хвостовой конец центрального цилиндрического вала заглушен цилиндрической металлической пробкой.
Расширитель для бурения скважин большого диаметра обратного хода, в частности может характеризоваться тем, что диаметр цилиндрической головки с внутренней резьбой превышает диаметр центрального внутреннего вала.
Расширитель для бурения скважин большого диаметра обратного хода, в частности может характеризоваться тем, что каждый карман для закрепления бурового зубка снабжен боковым овальным отверстием.
Расширитель для бурения скважин большого диаметра обратного хода, в частности может характеризоваться тем, что длина центрального цилиндрического вала не менее чем в два раза превышает внешний диаметр кольцевого корпуса.
Расширитель для бурения скважин большого диаметра обратного хода, в частности может характеризоваться тем, что карманы для закрепления буровых зубков имеют внутреннюю конусность для запрессовки зубков.
Расширитель для бурения скважин большого диаметра обратного хода, в частности может характеризоваться тем, что буровые зубки имеют в хвостовой части конусность для запрессовки в карманах ступенчатых уступов наклонных балок.
На Фиг. 1 изображен расширитель для бурения скважин большого диаметра обратного хода, общий вид, на Фиг. 2 вид с торца, на Фиг. 3 ступенчатые уступы с карманами, на Фиг. 4 зубок, где цифрами обозначено следующее:
1. кольцевой корпус
2. центральный цилиндрический вал
3. наклонные балки с буровыми зубками
4. наклонные распорки
5. буровой зубок
6. цилиндрическая головка с внутренней резьбой
7. ступенчатые уступы
8. карманы для запрессовки буровых зубков
9. овальные отверстия карманов
10. головка бурового зубка
11. конусный хвостовик бурового зубка
12. заглушка
Представленный на фигурах расширитель для бурения скважин большого диаметра обратного хода устроен следующим образом.
К кольцевому корпусу 1 с одной стороны и к центральному цилиндрическому валу 2 с другой, закреплены наклонные балки с буровыми зубками 3. Наклонные распорки 4 также соединяют корпус 1 и вал 2. Буровой зубок 5 расположен на наклонной балке 3. С одной стороны вала 2 расположена цилиндрическая головка с внутренней резьбой 6, с другой стороны расположена заглушка 12. Наклонные балки 3 выполнены в виде ступенчатых уступов 7. На наклонных балках 3 имеются карманы для запрессовки буровых зубков 8 и овальные отверстия карманов 9. Буровой зубок 3 состоит из головки бурового зубка 10 и конусного хвостовика бурового зубка 11.
Представленный на фигурах расширитель для бурения скважин большого диаметра обратного хода действует следующим образом.
На бурильную колонну (на Фиг. не показана) наворачивается расширитель, при помощи цилиндрической головки с внутренней резьбой 6. При этом с другой стороны центрального цилиндрического вала 2 устанавливается заглушка 12. Расширитель помещается заостренным концом в устье скважины, подлежащей уширению. Вращаясь, бурильная колонна тянет расширитель, он начинает продвигаться внутрь грунта, срезая головкой бурового зубка 10 грунт. При этом за счет полой конструкции, разбуриваемый грунт свободно преодолевает корпус, не препятствуя дальнейшему продвижению вглубь проходки.
Кольцевой корпус 1, центральный цилиндрический вал 2, наклонные балки с буровыми зубками 3 и наклонные распорки 4 совместно создают открытую структуру, позволяющую разбуриваемому грунту свободно преодолевать конструкцию.
Также, с целью повышения надежности работы устройства, в конструкции имеется возможность замены сточенных буровых зубков 5 на новые. С этой целью в наклонных балках 3 на ступенчатых уступах 7 предусмотрены карманы для запрессовки буровых зубков 8. Сточенные зубки при помощи клина (на Фиг. не показан) выбивают из овальных отверстий карманов 9. Буровые зубки 5, в свою очередь, имеют конусный хвостовик бурового зубка 11, что в совокупности с внутренней конусностью (на Фиг. не показано) карманов 8 позволяют достаточно просто и надежно закреплять зубки 5.
Так как угол наклона каждого зубка 5 не изменен относительно самой наклонной балки 3 и определяется только конфигурацией кармана 8 в ступенчатом уступе 7, то наклон балки 22-47 градусов определяет, в конечном счете, наклон рабочей кромки зубка 5 к срубаемой поверхности. При этом в случае мягких пород, зубок 5 возможно наклонять под большим углом, а если твердая порода, то необходимо делать небольшой угол наклона к срубаемой поверхности, иначе зубок может 5 застрять в разбуриваемой породе, что в конечном итоге может привести к механическим дефектам расширителя. Таким образом, подбор оптимального угла конфигурации расширителя, позволяет использовать его с большей эффективностью, в широком диапазоне твердости грунта. Кроме того, с целью создания универсальной конструкции, для пород различной твердости предусмотрены зубки, выполненные из различных сплавов. Таким образом, возможно лишь сменой зубков использовать инструмент для широкого перечня пород.
Таким образом, применение полой конструкции со сменными зубками, позволяет добиться заявляемого технического результата, а именно увеличение эффективности работы устройства, повышение надежности, а так же снижение материалоемкости.
Промышленная применимость.
Заявляемый расширитель для бурения скважин большого диаметра обратного хода, может быть с успехом применен в качестве надежного инструмента при работе по расширению существующих проходок. И может найти применение, например, в горном деле.