Зуб буровой коронки — SU 2004757 (original) (raw)
(19) КЦ (и) (5 Ц 5 Е 21 В 10 1 ПАТЕН скии институт тайпо ВВ. ый технический Иом и ударно-вращаКомитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам 1(54) ЗУБ БУРОВОЙ КОРОНК(57) Использование; при ударн тельном способе бурения. Сущность: вставка 4 из композиционного твердосплавного материала включает внешний слой 5 и матрицу 6. Внутренние слои вставки выполнены из более твердых материалов. Вставки выполнены с выпуклой наружной поверхностью в виде плавной кривой в продольном и поперечных сечениях и переменной толщиной, увеличивающейся к вершинной части вставки и периферии коронки 6 ип.Изобретение относится к буровой технике, в частности к буровому породораэрушающему инструменту, преимущественно для ударного и ударно-вращательного способов бурения шпуров и скважин.Известна буровая коронка, содержащая корпус с породоразрушающими элементами, армированными призматическими твердосплавными пластинами,Недостатком коронки является низкаяэффективность, особенно при бурении крапких и абразивных горных пород. В процессе бурения шпуров и скважин породораэрушающие элементы, армированныетвердосплавными пластинами, изнашиваются, что приводит к уменьшению скорости бурения. Кроме того, в перетупленных пластинах возникают при бурении высокие напряжения, приводящие к поломками 10 твердого спла ва, т.е, к и режде времен ному 20выходу коронок из строя,Известен также зубок буровой машиныс самовосстанавливающимся рабочим концом, включающий несколько чередующихсяслоев в форме конуса из твердых и болеемягких материалов, которые лежат друг поддругом аксиально относительно зубка, приэтом слой ведущего конца зубка образуетрабочую поверхность, каждый слой расположен коаксиально вокруг оси зубка и рас- З 0ходится от нее и ведущего конца, при, этомслои являются последовательными рабочими поверхностями с ведущим концом конической формы, слои из более мягкогоматериала изнашиваются быстрее и обна- З 5жают слои из твердого материала,Недостаток известного устройства состоит в низкой производительности, обусловленной необходимостью заточкиэатупленных твердосплавных вставок. 40Цель изобретения - повышение производительности зуба эа счет более стойкойрабочей части.Указанная цель достигается тем, что взубе буровой коронки, содержащем конусообразную рабочую часть и полые конусообразные твердосплаЬные вставки,внутренняя поверхность которых конгруэнтна наружной поверхности, расположенныеравномерно на рабочей головке вдоль ее 50оси, согласно изобретению твердосплавныевставки выполнены с выпуклой наружнойповерхностью в виде плавной кривой в продольном и поперечном сечениях вставки и .переменной толщиной, увеличивающейся к 55вершинной части вставки и периферии коронки,На фиг,1 представлена буровая коронкас острозаправленными зубками; на фиг.2 буровая коронка с изношенными (затупленными) зубками; на фиг,З - разрез по А-А на фиг,2; на фиг.4 - разрез по Б - Б на фиг,1; на фиг,5 - разрез по В - В на фиг.1; на фиг,6 - разрез по Г - Г на фиг.1,Корпус 1 буровой коронки изготовлен из легированной стали с пазами на зубках 2 под армировку 3, выполненную в виде вставки 4 из композиционного твердосплавного материала, закрепленной в корпусе 1, Вставка 4 иэ композиционного твердосплавного материала включает внешний слой 5 и матрицу 6, выполненные из материала корпуса. Внутренние слои вставки выполнены из более твердых материалов. Слой 7, например, состоит иэ вольфрамо-кобальтового сплава, а последующий слой 8 - из еще более твердого материала, например, из поликристаллического алмаза. Вставки выполнены с выпуклой наружной поверхностью в виде плавной кривой в продольном и поперечном сечениях и переменной толщиной, увеличивающейся к вершинной части вставки и периферии коронки,В буровых коронках, армированных твердосплавными пластинами, в процессе бурения горных пород происходит затупление 9 их лезвий, в связи с чем они подвергаются периодической заточке со снятием материала 10. На пластинах твердого сплава материал снимается по всей их длине и на одном уровне, что приводит к непроизводительным затратам времени и повышенному расходу твердого сплава, В связи со специфичностью фронтального износа -эатупления по площадке переменной ширины, увеличивающейся при проходе от центра к периферии, в буровой коронке с зубом с твердосплавной вставкой 4 со слоями 5, 7, 8, площади поперечных сечений слоев снижаются на разных удалениях от периферии коронки.В процессе работы буровой коронки, армированной твердосплавной вставкой из композиционного материала, при выполнении технологического процесса, связанного с разрушением горных пород средней и высокой крепости, за счет абразивных свойств пород и продуктов их разрушения, происходит износ вставок 4 и зубков 2. Наибольший износ имеет место в зоне непосредственного контакта вставки с разрушаемой горной породой. В начальный момент работы буровая коронка контактирует с разрушаемой породой наружными слоями 5 вставки 4, соответственно этому контакту начинает изнашиваться слой 5 на зубках 2, В последующем в зоне наибольшего износа слоя 5 вставки 4 обнажается слой 7 из материала с высокими механическими свойствами и более высокой твердостью. За счет компози2004757 ционных свойств материала вставки 4, в результате износа ее слабого слоя 5 создается преграда износу в зоне максимальногО его значения из более твердого материала, Причем в результате износа наружного слоя 5 5 и обнажения внутреннего слоя 7 на зубках 2 происходит одновременно и подзаточка породоразрушающих лезвий. По мере износа слоя 5 в работу все больше включается слой из более твердого материала 7, обла дающего стойкостью значительно выше, чем стойкость материала слоя 5. При таком характере износа материала вставки 4 углы заточки на зубках создаются оптимальными в соответствии с условиями разрушения 15 горных пород и свойствами материала контактирующего слоя вставки 4. В результате 20 повышения производительности зуба засчет более стойкой рабочей части, твердосплавные вставки выполнены с выпуклой наружной поверхностью в виде плавной кривой в поперечном сечении вставки и 25 переменной толщинй, увеличивающейся квершинной части вставки,Формула изобретенияЗУБ БУРОВОЙ КОРОНКИ, содержащий конусообразную рабочую часть ввиде полых твердосплавных вставок, внутренняя поверхность которых конгруэнтна наружной поверхности, расположенных одна под другой, отличающийся тем, чтО, с целью повышается производительность, При дальнейшей работе буровой коронки изнашивается и второй слой 7 вставки 4. По мере его износа обнажается слой 8, обладающий еще более высокими прочностными свойствами. Обнажение слоя 8 сопровождается орми. рованием новых более оптимальных углов заострения зубков 2, но уже свойственных другим условиям разрушения горных пород и другим свойствам материала контактирующего слоя 8 вставки 4.(56) Иванов В.И. и др. Техника бурения при разработке месторождении полезных ископаемых. - М.: Недра, 1987, с, 213 - 215,Патент США М 4277106,кл, Е 21 С 25/36, 1981.2004757 юг Составитель А.Скалуноведактор Е,Полионова Техред М.Моргентал орректор, Л,Ливрин Заказ 3388 Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5