КОЛЬЦЕВОЙ БУРОВОЙ ИНСТРУМЕНТ
TUBULAR DRILL

Изобретение относится к буровым шнековым рабочим органам землеройных машин специального назначения, а именно колонковому или кольцевому буровому инструменту для разработки мерзлых и прочных грунтов.
Известна алмазная буровая коронка, состоящая из корпуса с закрепленной на торце матрицей и износостойкими элементами, А.С. №9262233 от 22.05.78.
Известное устройство имеет ограниченную возможность разработки мерзлых и неоднородных грунтов.
Наиболее близкое техническое решение - это алмазная коронка для бурения с гидротранспортером керна, состоящая из корпуса и металлокерамической матрицы, разделенной на секторы торцевыми каналами, переходящими в наружные боковые каналы, А.С. №474598 от 12.01.87.
Недостатком данной конструкции является конструктивная невозможность бурения больших диаметров и при больших подачах.
Целью данного изобретения является увеличение эффективности надежности кольцевого бурения талых, мерзлых и прочных грунтов с каменистыми и валунными включениями скважин большого диаметра.
Данная цель достигается тем, что на конце трубчатого корпуса выполнен кольцевой выступ, на котором закреплена коронка, состоящая из съемных секторов, установленных и зафиксированных от перемещения болтовыми соединениями, на торцах каждого из съемных секторов выполнены расходящиеся по спиральной линии торцевые каналы для транспортировки разработанного грунта и установлены в гнездах режущие пластины твердого сплава таким образом, что обеспечивают полную разработку забоя каждым сектором за один оборот с формированием поверхности забоя конусной формы, при этом каждый сектор имеет технологическое отверстие с выходом на дно гнезда, в котором установлены пластины твердого сплава для удаления их осколков, а, соответственно, на боковой внешней поверхности секторов и трубчатого корпуса выполнены спиральные каналы для транспортирования разработанного грунта, плавно сопрягающиеся с торцевыми каналами, и установлены прерывистые шнековые секторы так, что каждый из последующих секторов опережает предыдущий.
Таким образом, заявляемая конструкция кольцевого бурового инструмента для разработки мерзлых и прочных грунтов соответствует критерию «новизна». Сравнение заявляемого решения с аналогичными позволило выявить в нем признаки, отличающие заявляемую конструкцию от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «изобретательский уровень».
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1. изображен вид сбоку кольцевого бурового инструмента, на фиг.2. изображен вид снизу режущей части кольцевого бурового инструмента, на фиг.3. изображен вид режущей части в разрезе и схема установки режущих пластин в забое.
Кольцевой буровой инструмент для разработки мерзлых и прочных грунтов состоит из трубчатого корпуса 1, в нижней части которого на кольцевом выступе установлена рабочая коронка 2, составленная из секторов 3, 4, 5, 6, закрепленных на корпусе 1 от перемещения относительно оси вращения 7 болтами крепления 8, а от бокового перемещения кольцевым выступом 9 в торце трубчатого корпуса. В торцевой части коронки на каждом секторе 3, 4, 5, 6 имеются каналы 10, выполненные по спиральной образующей 10а, на кромке которых выполнены гнезда под установку твердого сплава 11 и имеющие в основании сквозное технологическое отверстие 12, установлены по конусной направляющей 13, перпендикулярной плоскости резания по схеме резания, обеспечивающей полное срезание и транспортировку грунта в сторону стенки скважины, причем пластины твердого сплава 11, установленные в каждой съемной коронке 3, 4, 5, 6, обеспечивают полную разработку забоя одним сектором за один проход, спиральные каналы 10а, выполненные на торцевой поверхности коронки, плавно сопрягаются с боковыми каналами 14, обеспечивают эвакуацию грунта вдоль внешней поверхности корпуса, а прерывистые секторы шнеков 15 установлены на боковой поверхности трубчатого корпуса так, что каждый из последующих секторов 16 опережает предыдущий 15.
Последовательность работы кольцевого бурового инструмента для разработки мерзлых и прочных грунтов осуществляется следующим образом:
трубчатый корпус 1, в нижней части которого на кольцевом выступе закреплена коронка, состоящая из секторов 3, 4, 5, 6, зафиксированных от перемещения болтовым соединением 8, имеющих каналы 10 по спиральным образующим 10а, в пазах которых установлены пластины твердого сплава 11. Во время привода вращения и вертикальной подачи корпуса 1 пластины твердого сплава 11 последовательно по специальной схеме срезают грунт с подачей, соответствующей мощности привода вращения, кроме того, резцы на секторах установлены так, что обеспечивают разработку периметра забоя каждым сектором 3, 4, 5, 6. Срезанный грунт по спиральным каналам 10а в торцевой поверхности и сопрягаемым боковым поверхностям 14 транспортируется в сторону боковой поверхности в пространство между трубчатым корпусом 1 и стенкой разработанной скважины, а так как трение грунта о стенку скважины больше, чем трение грунта о стенку трубчатого корпуса, то транспортирование производится по стенке скважины секторами, причем каждый предыдущий сектор 16, поднимая грунт по наклонной плоскости, освобождает пространство для подъема последующего слоя сектором 15 в освобожденную зону. Данная технология парциального транспортирования по энергоемкости значительно ниже, чем сплошное шнековое транспортирование, и снижает возможность налипания и намерзания грунта на трубчатый корпус 1. Технологические отверстия 12 в дне паза под установку пластин твердого сплава 11 позволяют эффективно удалять осколки твердого сплава при ремонте съемных коронок 3, 4, 5, 6.