БУРОВАЯ ШТАНГА ДЛЯ ВРАЩАТЕЛЬНОГО БУРЕНИЯ ШПУРОВ
DRILL ROD FOR ROTARY DRILLING BOREHOLES

Изобретение относится к угольной промышленности, а точнее к буровым штангам для вращательного бурения шпуров в горных породах.
Известна буровая штанга для бурения шпуров, тело которой выполнено с круглым поперечным сечением. Штанга имеет конусное соединение с резцом и шпинделем бурильной машины (Друкованый, М.Ф. Справочник по буровзрывным работам [Текст] / М.Ф. Друкованый, Л.В. Дубнов, Э.О. Миндели, К.И. Иванов, В.И. Ильин. - М.: Недра, 1976. - 631 с., С. 483).
Недостатком такой буровой штанги является трудность удаления из шпура отбуренной горной породы, так как тело штанги может занимать большую часть объема шпура.
Наиболее близкой к предлагаемой является буровая штанга, состоящая из тела штанги, выполненного в виде трехзаходного винта с поперечным сечением в виде равностороннего треугольника, хвостовика и замка для закрепления резца. Выполнение штанги с поперечным сечением в виде равностороннего треугольника обеспечивает пространство между стенкой шпура и телом штанги в виде пустых сегментов (SU №208606 А1, МПК Е21В 17/00, опубл. 17.01.1968)
Существенным недостатком буровой штанги, выполненной с поперечным сечением в виде равностороннего треугольника, является наличие точек, расположенных на серединах сторон треугольника, в которых возникают наибольшие напряжения, что может приводить к появлению в этих точках трещин, уменьшающих прочность всей штанги. К тому же, при нагружении штанги осевой силой, поперечное сечение в виде равностороннего треугольника имеет неодинаковый момент инерции сечений относительно продольной оси (Анурьев В.И., Справочник конструктора-машиностроителя. Том 1 [Текст] / В.И. Анурьев. - М.: Машиностроение - 1, 2006. - 928 с., с. 66).
Техническая проблема, которую решает настоящее изобретение, это не только увеличение прочности буровой штанги при передаче крутящих моментов на буровой инструмент, но и обеспечение одинакового момента инерции во всех продольных сечениях штанги.
Техническая проблема решается тем, что в известной буровой штанге для вращательного бурения шпуров, состоящей из тела штанги с треугольным поперечным сечением, хвостовика и замка для закрепления резца, согласно изобретению тело штанги выполнено с поперечным сечением в виде фигуры, описанной овальной кривой постоянной ширины (Яглом, И.М. Выпуклые фигуры. Выпуск 4 [Текст] / И.М. Яглом, В.Г. Болтянский. - М-Л.: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1951. - 631 с., 90).
Технический эффект предлагаемого изобретения заключается в исключении точек на поперечном сечении штанги, в которых происходит концентрация напряжений, а также в увеличении продольной и осевой жесткости штанги.
Известно, что кроме круглого, постоянную ширину сечения имеет овальное сечение, описанное выпуклой кривой в виде так называемого треугольника Рело (Математика. Большой энциклопедический словарь [Текст] / Гл. ред. Ю.В. Прохоров. - М.: Большая Российская энциклопедия, 1998. - 848 с.: ил., с. 478). Основным отличием такого сечения является то, что оно ограничивается тремя дугами окружностей радиуса R. Такое выполнение сечения буровой штанги обеспечивает существенное увеличение как продольной, так и поперечной ее жесткости. К тому же, поперечное сечение штанги по овальной кривой не содержит по периметру сечения концентраторов напряжений.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 изображена буровая штанга для вращательного бурения шпуров, на фиг. 2 -поперечное сечение предлагаемой буровой штанги.
Буровая штанга состоит из тела штанги 1, хвостовика 2, замка 3 для закрепления резца.
Построение поперечного сечения заявляемой штанги выполняется в следующей последовательности. Радиусом R1 из центра 0 строится окружность 4 диаметром, меньшим диаметра шпура на величину, обеспечивающую зазор между телом 1 буровой штанги и шпуром. Из точки А радиусом R1 проводится дуга B0D. Точка С определяется на пересечении окружности 4 с прямой, проведенной через точки А и 0. Точки В, С и D соединяются между собой дугами ВС, CD, и DB проведенными радиусом R2 соответственно из точек D, В и С, что приводит к появлению овальной кривой постоянной ширины.
Работает предлагаемая буровая штанга следующим образом: штанге задается вращательное движение с осевой подачей на забой вдоль оси вращения. В процессе вращательного движения и одновременной подачи на забой буровой резец, закрепленный на штанге, срезает горную породу, при этом отбуренная горная порода удаляется через пустоты, располагающиеся между стенками шпура и овальным телом штанги.
Положительный результат заявляемого изобретения заключается в исключении точек на поперечном сечении штанги, в которых происходит концентрация напряжений, а также в увеличении продольной и осевой жесткости штанги.