КОРОНКА БУРИЛЬНАЯ

Предлагаемая полезная модель относится к буровой технике, а именно к бурильному инструменту при бурении дегазационных и технических скважин в угольных шахтах.
Известен бурильный инструмент (см. Машины и инструменты для бурения скважин в угольных шахтах. / Сафонов М.С., Катанов Б.А. и др. Москва изд-во «Недра»,1972, стр. 90-91, рис. 54), оснащенный сменными породоразрушающими резцами. Корпус-державка инструмента в виде пластины. На передний конический конец ее по центру насажен без какого-либо крепления опережающий двухлезвенный породоразрушающий резец. Другие резцы периферийные осуществляют расширение скважины после опережающего резца. Они посажены в конические гнезда с дополнительным креплением от проворачивания при помощи планки, приваренной к корпусу перед передней плоскостью резца. Удаление шлама происходит путем выдавливания ее коронкой из зоны резания под действием усилия подачи и крутящего момента.
В конструкции данного нерационально решен вопрос крепления расширительных резцов, т.к. дополнительное крепление от проворачивания (приваренная планка) увеличивает металлоемкость, а удаление шлама из забоя осуществляется неинтенсивно, что уменьшает скорость бурения скважин, а также срок службы резцов.
Известна также бурильная коронка (см. Буровой инструмент для станков вращательного бурения. / Перетолчин В.А., Страбыкин Н.И. и др. Иркутск, 1975, стр. 12-13) со сменными резцами и центральным опережающим двухлезвенным резцом.
Удаление шлама из зоны резания возможно только с помощью шнекового транспортера, что недостаточно и влечет за собой те же недостатки, что и в предыдущем примере.
Известна буровая коронка (а.с. СССР №418608, 1974, E21B 10/44), состоящая из вала, центрального забурника и отдельных секций с режущими зубками. Секции фиксируются на валу с помощью шпонки и запираются в осевом направлении забурником. Наружная поверхность сектора представляет собой участок спирали. Обращенная к забою поверхность каждого сектора совпадает с торцевой плоскостью втулки, противоположная ей поверхность является участком шнековой поверхности и выполняет функции шнекового транспортера.
Недостатком данной буровой коронки является сложность конструкции и низкая эффективность бурения из-за перегрева зубков.
Наиболее близким по технической сущности заявляемому устройству является техническое решение «Коронка бурильная» (патент РФ №2338865, 2008, E21B 10/26, E21B 10/42), содержащая державку со сменными резцами и водопроводными каналами-отверстиями, один конец которой соединен с буровым ставом, а на противоположный конец насажен опережающий резец-забурник, при этом державка выполнена монолитной в виде круглого стержня с несколькими коническими выступами, на которых размещены расширительные резцы числом не менее трех на окружной линии резания, которые вставлены в конические гнезда, концевая часть которых при помощи технологического отверстия сообщается с поверхностью конического выступа, что позволяет при замене износившихся резцов удалять их («выбивать» из гнезда) принудительно специальным инструментом. В промежутке между смежными резцами выполнены штыбопроходные выточки.
Данная конструкция решает вопрос замены износившихся резцов, так же увеличен срок службы резцов за счет их охлаждения водой через водопроводные каналы и эффективного удаления шлама с водой из зоны резания через штыбопроходные выточки, однако конструкция достаточно металлоемка, поскольку посадка резца происходит в гнезда, выполненные в конических выступах, при этом высота конического выступа больше длины конической части резца, а так же конструкция трудоемка, поскольку перпендикулярно концу гнезда выполнено технологическое отверстие, соединяющее поверхность конического выступа с концом посадочного гнезда, для удаления поврежденного резца при ремонте бурильной коронки, путем выбивания поврежденных резцов специальным инструментом, что создает дополнительную трудоемкость.
Задачей предлагаемого изобретения является снижение металлоемкости и трудоемкости коронки бурильной за счет выполнения более рациональной посадки резцов, а также снижение трудоемкости замены резцов при ремонте коронок.
Поставленная задача решается тем, что в известном устройстве коронки бурильной, содержащей державку со сменными резцами и водопроводными каналами-отверстиями, один конец которой соединен с буровым ставом, а на противоположный конец насажен опережающий резец-забурник, при этом державка выполнена монолитной в виде круглого стержня с несколькими коническими выступами, на которых размещены расширительные резцы числом не менее трех на окружной линии резания, а в промежутке между смежными резцами выполнены штыбопроходные выточки, через которые удаляется штыб, вымываемый водой.
Согласно предлагаемому техническому решению в качестве полезной модели:
для установки расширительных резцов на конических выступах выполнены сквозные конические отверстия, при этом высота конического выступа меньше длины конической части резца на размер его хвостовой части, выполненной с фиксатором;
посадка расширительных резцов на конических выступах через сквозные конические отверстия, как и само изготовление посадочного элемента, более технологичны, а следовательно, менее трудоемки, по сравнению с посадкой резцов (как в ближайшем аналоге) в гнезда, при этом выход хвостовой части резцов за конический выступ позволяет уменьшить высоту конического выступа на треть, что снижает металлоемкость буровой коронки, наличие фиксатора на конце резца удерживает его от выпадения при извлечении буровой коронки. К тому же улучшены условия ремонта бурильных коронок, т.к. заменяемые резцы легко удаляют из сквозных конических отверстий и заменяют новыми, при этом не требуется специальный инструмент, что снижает трудоемкость ремонта;
фиксатор на хвостовой части резца выполнен в виде проточки с вставленным в нее стопорным элементом;
фиксатор на хвостовой части резца выполнен в виде шплинта.
Выполнение фиксатора предусмотрено альтернативным и зависит от технологических возможностей производства, но не влияет значительно на технологичность и качество изготовления коронки буровой.
Сущность технического решения поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображена коронка бурильная, общий вид, на фиг. 2 - вид. Б на фиг. 1, где изображено сквозное отверстие на коническом выступе с конической частью резца.
Коронка буровая (рис. 1) выполнена монолитной конструкции в виде круглого стержня 1 с одним или более коническими выступами 2 (далее выступами), при этом количество выступов 2 соответствует диаметру скважины и зоне покрытия поверхности реза. Выступы 2 выполнены коническими, что защищает коронку от ее затирания о стенки скважины. Каждый выступ 2 снабжен сквозными коническими отверстиями с посаженными в них сменными резцами 3, каждый из которых представляет собой зубок 4 с твердосплавной пластиной 5, и плоской гранью соединен с упором 6 на выступе 2, а конической частью 6 резцы вставляются в конические отверстия, при этом их хвостовые части 7 выходят за высоту выступа 2 и закрепляются фиксаторами 8, удерживающими их от выпадения при извлечении коронки из скважины. В дисках имеются штыбопроходные выточки (впадины) 9 со смещением на 120° вокруг оси вращения коронки для удаления штыба и удобной замены изношенных резцов.
Коронка буровая имеет в передней части двухлезвийнный резец-забурник 10 со стопорным фиксатором (на рис. не показан) при коническом исполнении посадки или имеет резьбовое соединение, а с другого конца - шестигранный штырь с впадиной 11 для соединения и фиксации с буровыми штангами става, так же возможно резьбовое соединение коронки (на рис. не показано) или другим известным способом.
Внутри стержня 1 выполнены водопроводный канал 12 и поперечные отверстия 13 от него, через которые промывочно-охлаждающая жидкость поступает в забой к каждому резцу 3, которая не только охлаждает режущий инструмент, но и вымывает штыб из скважины забоя.
На окружности линии резания находятся расширительные зубки 4 в количестве кратном трем и с симметричным поворотом вокруг оси на 120° между собой на боковых дисках. Это не позволяет уводку става при бурении, уменьшает сопротивление и увеличивает скорость бурения.
1
2
3
4
Коронка бурильная работает следующим образом: опережающий резец-забурник 10 оставляет после себя скважину диаметром d. Резцы 3 следующего за ним первого выступа 2 расширяют ее до диаметра d, и далее резцы 3 последующих выступов расширяют скважину до диаметров d, d и т.д. Конечный диаметральный размер скважины зависит от количества выступов 2 на державке. Такое равномерно-последовательное увеличение диаметрального размера скважины выравнивает силовую нагрузку на резцы; позволяет бурить глубокие скважины режуще-скалывающим разрушением породы на забое. При этом подача охлаждающей жидкости по каналам 12, 13 на резцы 3 и более эффективное удаление шлама совместно с жидкостью из зоны реза через штыбопроходные выточки 9 позволяет увеличить скорость проходки и стойкость резцов 3.
Ремонтные работы по замене резцов 3 (см. фиг. 2), как наиболее уязвимых комплектующих, при их разрушении проводят путем удаления фиксаторов 8 с хвостовой части 7 резца 3 и выбивают резец 3 путем ударов по хвостовой части 7 любым доступным инструментом (например, молотком) из сквозного конического отверстия снизу конического выступа 2 и внедрения в него нового резца 3 в обратном направлении вверху, после чего монтируют на хвостовую часть 7 фиксатор 8.
Использование предложенного в качестве полезной модели технического решения позволяет решить поставленные задачи: крепление резцов на конических выступах коронки, путем вставления их в сквозные конические отверстия, что уменьшает высоту конического выступа и, следовательно, уменьшается металлоемкость бурильной коронки; более технологичные решения, как изготовления посадочных мест для монтажа резцов, так монтажа и разборки при замене износившихся резцов при ремонте коронок буровых снижает трудоемкость, как изготовления, так и ремонта коронок бурильных.
Таким образом, достигнуто снижение металлоемкости и трудоемкости коронки бурильной, что экономически целесообразно и доказано испытаниями опытного образца ООО «УМГШО2», шахта «Ерунаковская VII», г. Осинники, Кемеровской области.