Зуб буровой коронки

(19) КЦ (и) (5Ц 5 Е 21 В 10 16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4772572/03 (22) 20.11.89 (46) 15.12.93 Бюл. Ию 45-46 (71) Хабаровский политехнический институт (72) Блохин В.С.; Карюк Г.Г„. Заметайпо В.В. (73) Хабаровский государственный технический университет (54) ЗУБ БУРОВОЙ КОРОНКИ (57) Использование: при ударном и ударно-вращательном 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.

2004757

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 низкая эффективность, особенно при бурении крепких и абразивных горных пород. В процессе бурения шпуров и скважин породоразрушающие элементы, армированные твердосплавными пластинами, изнашиваются, что приводит к уменьшению скорости бурения. Кроме того, в перетупленных пластинах возникают при бурении высокие напряжения, приводящие к поломкам

10 твердого спла ва, т.е, к и режде времен ному 20 выходу коронок из строя, Известен также зубок буровой машины с самовосстанавливающимся рабочим концом, включающий несколько чередующихся слоев в форме конуса из твердых и более мягких материалов, которые лежат друг под другом аксиально относительно зубка, при этом слой ведущего конца зубка образует рабочую поверхность, каждый слой расположен коаксиально вокруг оси зубка и рас- 80 ходится от нее и ведущего конца, при, этом слои являются последовательными рабочими поверхностями с ведущим концом конической формы, слои из более мягкого материала изнашиваются быстрее и обна- З5 жают слои из твердого материала.

Недостаток известного устройства состоит в низкой производительности, обусловленной необходимостью заточки эатупленных твердосплавных вставок. 40

Цель изобретения — повышение производительности зуба эа счет более стойкой рабочей части.

Указанная цель достигается тем, что в зубе буровой коронки, содержащем конусо- 45 образную рабочую часть и полые конусообразные твердосплаЬные вставки, внутренняя поверхность которых конгруэнтна наружной поверхности, расположенные равномерно на рабочей головке вдоль ее 50 оси, согласно изобретению твердосплавные вставки выполнены с выпуклой наружной поверхностью в виде плавной кривой в продольном и поперечном сечениях вставки и . переменной толщиной, увеличивающейся к 55 вершинной части вставки и периферии коронки, На фиг.1 представлена буровая коронка с острозаправленными зубками; на фиг.2буровая коронка с изношенными (затупленными) зубками; на фиг,З вЂ” разрез по А-А на фиг,2; на фиг.4 — разрез по Б — Б на фиг,1; на фиг,5 — разрез по  — В на фиг.1; на фиг,6— разрез по à — 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 иэ 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 эатупление 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 максимальног0 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- 10 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

2р повышения производительности зуба за счет более стойкой рабочей части, твердосплавные вставки выполнены с выпуклой ,наружной поверхностью в виде плавной кривой в поперечном сечении вставки и

25 переменной толщинв1, увеличивающейся к вершинной части вставки, Формула изобретения

ЗУБ БУРОВОЙ КОРОНКИ, содержащий конусообразную рабочую часть в виде 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 формированием 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 B.È. и др. Техника бурения при разработке месторождении полезных ископаемых.— M.: Недра, 1987, с, 213 — 215.

Патент США М 4277106, кл, Е 21 С 25/36, 1981.

2004757

2004757

4Ь8. f

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Заказ 3388

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Составитель А.Скалунов

Редактор E.Ïoëèoíoâà Техред М.Моргентал Корректор, Л.Ливринц