Буровое режущее открывающееся долото
Полезная модель относится к области строительства, в частности к конструкциям буровых режущих открывающихся долот (БРОД), под действием массы бетонного раствора (МБР), и может быть использована при сооружении проходными полыми шнековыми буровыми ставами (ПШБС) буронабивных (буроинъекционных) свай. БРОД содержит корпус (К) 1, лопасти (Л) 2 с резцами 3 и, размещенные диаметрально на торце (Т) 4 К 1 две крепежные скобы (КС), в одной из которых КС 5 на штифте (Ш) 6 подвешено дно (Д) 7 с центральной породоразрушающей лопастью (ЦПЛ) 8, открывающее центральный канал 9 долота (Д) по всему поперечному сечению под действием МБР, которое закрепляется в другой КС 10 фиксатором 11 в закрытом положении. КС 5 со Ш 6 выполнена подвижной относительно К 1 Д, при любом направлении вращения Д, и содержит ось поворота (ОП) 12 закрепленную в К 1 Д, перпендикулярно его продольной оси, при этом на конце ЦПЛ 8, закрепленной в КС 5 со Ш 6, на минимальном расстоянии, не препятствующем свободному повороту КС 5 со Ш 6 вокруг ее ОП 12 на некоторый угол, выполнен выступ 13 входящий при закрытом положении Д в конгруэнтную ему впадину 14 выполненную напротив, на Т 4 К 1 Д. Причем свободный конец ОП 12 размещен по отношению к телу КС 5 в потай 15, а поверхности трения КС 5 со Ш 6 могут снабжаться сменными шайбами 16, размещаемыми на ОП 12. Выполнение нового технического решения указанным образом позволяет предотвратить случаи изгиба и поломок КС и, в целом, повысить долговечность БРОД в ПШБС при сооружении буронабивных (буроинъекционных) свай в сложных условиях. Ил.3.
Полезная модель относится к области строительства, в частности к конструкциям буровых режущих открывающихся долот под действием массы бетонного раствора, и может быть использовано при сооружении полыми (проходными) шнековыми буровыми ставами буронабивных (буроинъекционных) свай.
Известно буровое режущее открывающееся долото, содержащее корпус, лопасти с резцами и связанную с корпусом посредством элементов крепления крышку с уплотнительным кольцом в хвостовой части, открывающую центральный канал долота по всему поперечному сечению под действием массы бетонного раствора и удерживаемую в открытом состоянии относительно корпуса при помощи элемента фиксации (Ray М. Female drillers // GeoDrilling international. - 2007-issue 127. - p.16).
Недостатком данного технического решения является отсутствие на крышке, закрывающей центральный канал долота, режущего лезвия, что будет существенно затруднять бурение скважин до проектной глубины из-за посадки долота на керн (дно или крышку) грунта или породы, образующийся в центральной (забурной) части долота, особенно при бурении вязких грунтов и пород.
Наиболее близким является буровое режущее открывающееся долото, содержащее корпус, лопасти с резцами и, размещенные диаметрально на торце корпуса две крепежные скобы, в одной из которых на штифте подвешено дно (крышка) с центральной породоразрушающей лопастью, открывающая центральный канал долота по всему поперечному сечению под действием массы бетонного раствора, которое закрепляется в другой крепежной скобе фиксатором в закрытом положении (Комплекс КШР-320 // http://www.geomash.ru).
Данное техническое решение позволяет существенно повысить эффективность бурения различных грунтов и пород вследствие наличия на дне (крышке) долота центральной породоразрушающей лопасти, обеспечивающей разрушение керна грунта (породы) в центральной части долота.
Недостаток данного технического решения заключается в том, что в открытом состоянии (пропуск бетонного раствора) дно долота с центральной породоразрушающей лопастью связано с периферийной частью корпуса долота посредством именно неподвижной крепежной скобы. Вследствие жесткого соединения крепежной скобы со штифтом к корпусу долота, в плоскости вращения долота, будет создаваться значительный изгибающий момент (с плечом практически равным диаметру центральной породоразрушающей лопасти со дном), который будет приводить к изгибу и поломкам данной крепежной скобы при необходимости как прямого, так и обратного (реверс) вращения долота, что является обычной практикой при сооружении буронабивных (буроинъекционных) свай в сложных условиях.
Полезная модель направлена на повышение долговечности буровых режущих открывающихся долот в полых шнековых буровых ставах при сооружении буронабивных (буроинъекционных) свай в сложных условиях.
Технический результат достигается тем, что в буровом режущем открывающемся долоте, содержащем корпус, лопасти с резцами и, размещенные диаметрально на торце корпуса две крепежные скобы, в одной из которых на штифте подвешено дно с центральной породоразрушающей лопастью, открывающее центральный канал долота по всему поперечному сечению под действием массы бетонного раствора, которое закрепляется в другой крепежной скобе фиксатором в закрытом положении, крепежная скоба со штифтом выполнена подвижной относительно корпуса долота, при любом направлении вращения последнего, и содержит ось поворота консольно закрепленную в корпусе долота, перпендикулярно его продольной оси, при этом на конце центральной породоразрушающей лопасти, закрепленной в крепежной скобе со штифтом, на минимальном расстоянии, не препятствующем свободному повороту крепежной скобы со штифтом вокруг ее оси поворота на некоторый угол, выполнен выступ входящий при закрытом положении долота в конгруэнтную ему впадину выполненную напротив, на торце корпуса долота. Причем свободный конец оси поворота размещен по отношению к телу крепежной скобы в потаи, а поверхности трения крепежной скобы со штифтом могут снабжаться сменными шайбами, размещаемыми на оси поворота.
На фиг.1 показан общий вид бурового режущего открывающегося долота (процесс бурения); на фиг.2 - тоже, процесс заполнения скважины бетонным раствором; на фиг.3 - вид А на фиг.2 (поворот дна с центральной породоразрушающей лопастью при вращении долота).
Буровое режущее открывающееся долото, содержит корпус 1, лопасти 2 с резцами 3 и, размещенные диаметрально на торце 4 корпуса 1 две крепежные скобы, в одной из которых 5 на штифте 6 подвешено дно 7 с центральной породоразрушающей лопастью 8, открывающее центральный канал долота 9 по всему поперечному сечению под действием массы бетонного раствора, которое закрепляется в другой крепежной скобе 10 фиксатором 11 в закрытом положении, крепежная скоба 5 со штифтом 6 выполнена подвижной относительно корпуса 1 долота, при любом направлении вращения последнего, и содержит ось поворота 12 закрепленную в корпусе 1 долота перпендикулярно его продольной оси, при этом на конце центральной породоразрушающей лопасти 8, закрепленной в крепежной скобе 5 со штифтом 6, на минимальном расстоянии, не препятствующем свободному повороту крепежной скобы 5 со штифтом 6 вокруг ее оси поворота 12 на некоторый угол, выполнен выступ 13 входящий при закрытом положении долота в конгруэнтную ему впадину 14, выполненную напротив, на торце 4 корпуса 1 долота. Причем свободный конец оси поворота 12 размещен по отношению к телу крепежной скобы 5 в потаи 15, а поверхности трения крепежной скобы 5 со штифтом 6 могут снабжаться сменными шайбами 16, размещаемыми на оси поворота 12.
Работает данное техническое решение следующим образом. При бурении скважин буровое режущее открывающееся долото соединяют с полым шнековым буровым ставом (не показан) и придают ему рабочие нагрузки - осевое усилие подачи и крутящий момент, которые передаются на забой скважины его центральной породоразрушающей лопастью 8 через крепежные скобы 5, 10 и выступ 13, взаимодействующий со стенками впадины 14, выполненной напротив, на торце 4 корпуса 1 долота. Причем, выполнение выступа 13 на минимальном расстоянии, не препятствующем свободному повороту крепежной скобы 5 со штифтом 6 вокруг ее оси поворота 12 на некоторый угол позволяет снизить нагрузки на элементы крепежной скобы 5, что также способствует увеличению ее долговечности. При этом от самопроизвольного открытия, при маневровых операциях, центральная породоразрушающая лопасть 8 с дном 7 удерживается при помощи фиксатора 11 и штифта 6, расположенных в соответствующих крепежных скобах 5, 10.
В процессе бурения скважины до проектной глубины центральная часть забоя эффективно разрушается при помощи центральной породоразрушающей лопасти 8. Образовавшаяся буровая мелочь от центральной породоразрушающей лопасти 8 и от резцов 3 поступает на верхнюю (рабочую) поверхность лопастей 2 долота и далее по шнековому буровому ставу подается к устью скважины. После достижения проектной глубины скважины буровой шнековый став приподнимается над забоем на высоту более диаметра центральной породоразрушающей лопасти 8 долота и по бетоноводу (не показан) бетонный раствор непрерывно поступает к центральному каналу 9 бурового режущего открывающегося долота, воздействует своей массой на дно 7, и преодолевая сопротивление фиксатора 11, открывает полностью центральный канал 9 долота путем свободного поворота центральной породоразрушающей лопасти 8 совместно с дном 7 относительно штифта 6, обеспечивая тем самым хорошее заполнение скважины бетонным раствором при подъеме.
При несанкционированном воздействии бетонного раствора, возмущений со стороны сложного забоя (вывалы стенок, галечника и т.п.), либо при остановке полого шнекового бурового става для наращивания дополнительных шнеков при увеличенной глубине скважин, приводящих к необходимости прокрутки шнекового бурового става с долотом, находящимся в открытом положении, изгибающие нагрузки на крепежную скобу 5 в плоскости вращения долота будут существенно снижаться по сравнению с аналогами вследствие наличия у последней оси поворота 12, обеспечивающей поворот центральной породоразрушающей лопасти 8 совместно с дном 7 на некоторый угол. При этом величина данного угла поворота не является величиной постоянной (из теории движения аналогичных тел известно, что данный угол может находиться в пределах от 0 до 90°) и зависит от частоты вращения долота, конструктивных параметров, состава бетона, забоя, и т.п., но всегда поворот центральной породоразрушающей лопасти 8, даже на небольшой угол, будет разгружать элементы крепежной скобы 5. При этом свободный конец оси поворота 12 менее подвержен износу, т.к. размещен по отношению к телу крепежной скобы 5 в потай 15, а поверхности трения крепежной скобы 5 со штифтом 6 с целью повышения их износостойкости могут снабжаться сменными шайбами 15, размещаемыми на оси поворота 12, заменяемыми в процессе их истирания абразивными материалами.
Данное техническое решение, за счет выполнения крепежной скобы подвижной относительно корпуса долота, с осью поворота перпендикулярной продольной оси долота, позволяет предотвратить случаи изгиба и поломок последней и, в целом, повысить долговечность буровых режущих открывающихся долот в полых шнековых буровых ставах при сооружении буронабивных (буроинъекционных) свай в сложных условиях.
Буровое режущее открывающееся долото, содержащее корпус, лопасти с резцами и размещенные диаметрально на торце корпуса две крепежные скобы, в одной из которых на штифте подвешено дно с центральной породоразрушающей лопастью, открывающее центральный канал долота по всему поперечному сечению под действием массы бетонного раствора, которое закрепляется в другой крепежной скобе фиксатором в закрытом положении, отличающееся тем, что крепежная скоба со штифтом выполнена подвижной относительно корпуса долота при любом направлении вращения последнего и содержит ось поворота, консольно закрепленную в корпусе долота, перпендикулярно его продольной оси, при этом на конце центральной породоразрушающей лопасти, закрепленной в крепежной скобе со штифтом, на минимальном расстоянии, не препятствующем свободному повороту крепежной скобы со штифтом вокруг ее оси поворота на некоторый угол, выполнен выступ, входящий при закрытом положении долота в конгруэнтную ему впадину, выполненную напротив, на торце корпуса долота, причем свободный конец оси поворота размещен по отношению к телу крепежной скобы в потай, а поверхности трения крепежной скобы со штифтом могут снабжаться сменными шайбами, размещаемыми на оси поворота.
