Результат интеллектуальной деятельности: РЕЗЕЦ ДЛЯ ВРАЩАТЕЛЬНОГО БУРЕНИЯ ШПУРОВ

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к резцам для вращательного бурения.

Известен резец для разрушения горных пород, содержащий корпус с рабочей головкой, передняя и задняя грани которой армированы твердосплавными пластинами переменной толщины (см. авт. св - во ССССР №300610, кл. E21C 25/38, 1971 г.).

Недостатком данного бурового инструмента является его низкая производительность, связанная с частым сколом твердосплавных пластин, контактирующих между собой и воспринимающих нагрузки, действующие на них как со стороны передней, так и задней рабочих граней.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является резец для вращательного бурения шпуров, содержащий корпус с рабочей головкой, передняя и задняя грани которой армированы твердосплавной пластиной в форме треугольника с полками (см. авт. св-во ССССР №798290, кл. E21B 10/42, 1981 г.).

К недостаткам данного резца следует отнести сравнительно невысокую эффективность его работы по разрушению перемежающихся по твердости пород из-за невозможности изменения схемы разрушения породы непосредственно в процессе бурения.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы резца за счет автоматического регулирования угла наклона твердосплавных пластин к плоскости забоя в зависимости от физико-механических свойств разбуриваемых пород.

Поставленный технический результат достигается тем, что в резце для вращательного бурения шпуров, содержащем корпус с рабочей головкой, передняя и задняя грани которой армированы твердосплавной пластиной в форме треугольника с полками, согласно изобретению рабочая головка и твердосплавная пластина соединены между собой шарнирно с возможностью ограниченного поворота в вертикальной плоскости, при том между обращенными одна к другой гранями рабочей головки и полками твердосплавной пластины размещены упругие элементы.

Достижению указанного технического результата способствует также и то, что упругие элементы выполнены в виде ленточной пружины или эластичной губки, причем жесткость их в каждом резце различна.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 и 5 представлены фрагменты общего вида резца; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг. 3 и 4 - узлы Б и В на фиг. 1.

Резец для вращательного бурения содержит корпус 1 (см. фиг. 1 и 5) с рабочей головкой 2, передняя и задняя грани которой армированы твердосплавной пластиной 5 в форме треугольника с полками 4 и 6. Рабочая головка 2 и твердосплавная пластина 5 соединены между собой шарнирно посредством оси 7 с возможностью ограниченного поворота в вертикальной плоскости. Твердосплавная пластина 5 выполнена с выступающим сферическим или тороидальным выступом 3, расположенным по оси ее симметрии, а рабочая головка 2 - с ответной выступу 3 пластины 5 впадиной 10. При этом между обращенными одна к другой гранями рабочей головки 2 и полками 4 и 6 твердосплавной пластины 5 размещены упругие элементы, которые выполнены в виде ленточной пружины 8 (см. фиг. 3) или эластичной, например поролоновой или полиуретановой, губки 9 (см. фиг. 4). В зависимости от физико-механических свойств разбуриваемых пород в одном резце могут использоваться упругие элементы как одинаковой, так и различной жесткости.

Принцип работы резца заключается в следующем. Под действием крутящего момента и осевой нагрузки твердосплавная пластина 5 внедряется в породу и разрушает ее. При бурении шпуров разрушенная порода выносится на дневную поверхность очистным агентом, подаваемым с поверхности через колонну бурильных труб и корпус резца. При использовании резцов для проведения других видов геологоразведочных работ очистка забоя может осуществляться другим способом. В зависимости от жесткости упругих элементов 8 и 9 твердосплавная пластина 5 занимает различное положение. При бурении по однородным породам используются, как правило, одинаковые упругие элементы, а при разбуривании перемежающихся пород целесообразно применять упругие элементы разной жесткости. В этом случае за счет изменения сопротивления углублению твердосплавных пластин 5 в породу при встрече пород другой твердости твердосплавная пластина 5 автоматически меняет угол наклона к плоскости забоя, поворачиваясь на определенный угол, и тем самым обеспечивает наиболее оптимальную схему разрушения чередующихся по твердости пород.

Такое выполнение резца позволяет повысить эффективность его работы за счет автоматического регулирования угла наклона твердосплавных пластин к плоскости забоя и, как следствие этого, снизить энергоемкость процесса разрушения породы.