Породоруйнуючий орган для буріння шахтних стовбурів та свердловин великого діаметра

!. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ОРГАН ДЛЯ БУРЕНИЯ ШАХТНЫХ СТВОЛОВ И СКВАЖИН БОЛЬШОГ О ДИАМЕТРА, включающий забурник с корпусом и шарошками, расширитель со ступенчато расположенными шарошками, кольцевой породоприемник,установленный между жабурником и расширителем и имеющий уплотнительный воротпик, наклонное днище и породоспускной патрубок с выходным отверстием, обращенным к входному отверстию породоприемного патрубка, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения эффективности работы, шарошки (абурника установлены на корпусе, образуя центральную, промежуточную и периферийную группы, в каждой из которых шарошки расположены на равном расстоянии от оси корпуса, при этом шарошки центральной группы расположены по высоте ближе к корпусу, чем шарошки соседней промежуточной группы, причем выходное отверстие породоспускного патрубка и входное отверстие породоприемного патрубка ориентированы в сторону забоя, при этом величина дуіи проведенной в направлении, противоположном направлению вращения породоразрушающего органа, от луча с центром на оси корпуса и проходящего через ось выходного отверстия породоспускного патрубка, к лучу с центром в этой же точке на оси корпуса и проходящего через входное отверстие породоприемного патрубка, менее 180°, шарошки промежуточных групп расположены на корпусе вне сектора, ограниченного этими лучами. 2. Породора^рушаюиАИЙ орган по п I, отличающийся тем, что он снабжен пере) ородкой с густой щеткой из стальной проволоки, установленной на корпусе забурника в радиальном направлении перед породоспускным патрубком по направлению вращения породоразрушающего органа. 167336 Изобретение относится к буровой технике, ной группы, причем выходное отверстие поконкретно к устройствам для бурения шахтродоспускного патрубка и входное отверстие ных стволов и скважин большого диаметра породоприемного патрубка ориентированы в одну фазу с выдачей разрушенной породы в сторону забоя, при этом величина дуги, на поверхность посредством обратной циркупроведенной в направлении, противоположляции буровой жидкости или воздуха. ном направлению вращения породоразрушающего органа, от луча с центром на оси Известны устройства для бурения веркорпуса и проходящего через ось выходного тикальных выработок в одну фазу с выдачей отверстия породоспускного патрубка,к лучу разрушенной породы посредством обратной с центром в эгой же точке на осп корпуса циркуляции, включающие корпус с шарош10 и проходящего через входное отверстие ками и n-ородоприсмный патрубок [1]. Недостаток этих устройств заключается породоприемною патрубка, менее 180°, а в низкой эффективности бурения из-за того, шарошки промежуточных групп расположечто вся площадь забоя обрабатывается шаны на корпусе вне сектора, ограниченного рошками по роторно-лобовой схеме, при коэтими лучами. торой необходимы значительные удельные , При этом породоразрушающий орган усилия на зубьях шарошек, которые невозснабжен перегородкой с густой щеткой из можно создать ввиду ограниченных возможстальной проволоки, установленной на корпуностей грузоподъемного оборудования буросе забурника в радиальном направлении вой установки Кроме того, малоэффективна перед породоспускным патрубком по направочистка забоя от выбуренной породы. лению вращения породоразрушающего Наиболее близким к изобретению по тех- 20 органа. нической сущности и достигаемому резульНа фиг 1 схематически показан породотату является лородоразрушающий орган разрушающий орган, общий вид; на фиг. 2 — для бурения шахтных стволов и скважин вид А на фиг 1; на фиг. 3 — вид Б на большого диаметра, включающий забурник фиг. 2; на фиг. 4 — вид В на фиг. 2. с корпусом и шарошками, расширитель Породоразрушающий орган состоит из со ступенчато расположенными дисковыми 25 забурника I с корпусом 2. на котором усташарошками, кольцевой породоприемник, новлены при помощи кронштейнов 3 шарошустановленный между забурником и расшики 4, 5 и 6 соответственно центральной, рителем и имеющий уплотнительный воротпромежуточной и периферийной групп, и ник, наклонное днище и породоспускной расширителя 7 с шарошками 8 тангенциальпатрубок с выходным отверстием, обращен30 ного действия. Шарошки забурника одной ным к входному отверстию породоприемного группы расположены на равном расстоянии патрубка [2]. от оси корпуса 2. Между забурником 1 и расширителем 7 установлен кольцевой поНедостаток такого устройства — неродоприемник 9, имеющий уплотнительный надежность в работе из-за сложности устворотник 10, наклонное днище П и гтородоройства забурника, включающего редуктор и забойный двигатель Кроме того, низка 35 спускной патрубок 12 с выходным отверспроизводительность из за плохой очистки тием 13. Буровая колонна (не показана) забоя, образуемого забурником, и особенно сообщена с породоприемным патрубком 14, при бурении вязких пород, при котором возимеющим выходное отверстие 15. На корпуможно налипание породы на шарошки се 2 забурника перед породоспускным патрубком 12 (по направлению вращения) Цель изобретения — упрощение конструкции и повышение эффективности работы 40 ус оновлена в радиальном направлении щетка 16 с густой щетиной 17 из стальной породоразрушающего органа проволоки. Угол между лучами, проведенУказанная цель достигается тем, что ными из точки на оси корпуса 2 соответств породоразрушающем органе для бурения венно через оси отверстий 13 и 15, составляет шахтных стволов и скважин большого диаметра, включающем забурник с корпусом 45 величину а (фиг.2). и шарошками, расширитель со ступенчато Породоразрушающий орган работает расположенными шарошками, кольцевой следующим образом породоприемник, установленный между заПри вращении породоразрушающего бурником и расширителем и имеющий упоргана происходит разрушение породы, при лотнительный воротник, наклонное днище этом шарошки 4, 5 и 6, установленные на и породоспускной патрубок с выходным от- 50 корпусе 2 забурника І, вращаются на осях верстием, обращенным к входному отверскронштейнов 3 и разрушают породу по лоботию породоприемного патрубка, шарошки вой схеме, а шарошки 8 расширителя 7 — забурника установлены на корпусе, образуя по более эффективной тангенциальной схеме, центральную, промежуточную и периферийсрезая породу пластами. ную группы, в каждой из которых шарошки Куски породы, разрушенной расширитерасположены на равном расстоянии от оси 55 лем, падают в кольцевой породоприемник 9, корпуса, при этом шарошки центральной скользят по наклонному днищу 11, засасыгруппы расположены по высоте ближе к ваются нисходящим потоком циркулирующей корпусу, чем шарошки соседней промежуточ буровой жидкости в породоспускной патру 167336 бок [2 и выносятся на забой через выходное отверстие 13 Далее поток буровой жидкости омывает забой, обрабатываемый забурником 1, пополняясь частицами породы, разрушенной шарошками 4, 5 и 6, засасывается во входное отверстие 15 породоприемного патрубка 14 и выходит на поверхность В зоне действия забурника 1 поток буровой жидкости концентрируется в относительно узком «тоннеле» по кратчайшему пути от выходного отверстия 13 до входною 10 отверстия 15, так как этот поток расположен в секторе с углом а, меньшим 180° На пути этого потока нет гидравлических со противлении в виде шарошек 5 промежуточной группы, которые все расположены вне сектора с углом а Шарошки 4 центральной группы приподняты над уровнем забоя, обрабатываемого шарошками 5 про межуточной группы, так что в центре забоя образуется цилиндрическое возвышение, которым дополняется образование упомяну- 2 0 того «тоннеля» Проходу потока буровой жидкости с противоположной стороны цилиндрического возвышения в центре забоя препятствуют шарошки 5 и 6 и щетка 16 с густой щетиной 17 Высота опережения шарошек 5 относи тельно шарошек 4 должна быть в пределах Фиг 1 150—300 мм при диаметре шарошек 4, 5 и б в пределах 200—300 мм, что способств>ет наилучшей очистке всей поверхности забоя, в том числе части чабоя, обрабатываемой шарошками 4 центральной группы Одновременное ориентирование выходного 13 и входного 15 отверстий в направлении друг к другу и к забою также повышает эффективность очистки забоя от выбуренной породы Концентрация потока буровой жидкости на кратчайшем и свободном п^ти от отверстия 13 до отверстия 15 обеспечивает омывание этим потоком всей площади забоя, образуемою забурником, за оборот породо разрушаемого органа, ограничивает попаданиє кусков породы под шарошки 4, 5 и 6, измельчение этих кусков, что повьішаеі эффективность бурения Эффективность породоразрушающего ор гана особенно проявляется при бурении глинистых пород, склонных к налипанию на шарошки Это происходит из за того, что шарошки 8 отваливают пластовые куски глины подобно плугу Эти куски выносятся на поверхность, избежав измельчения, дис25 пергирования и налипания на шарошки 4, 5 и6 4 4 6 5 75 вид 5 Видб \ Фі/g.J Фиг 4 Составитель Л Черепенкшы РедакторН Швыдкая Техред И Верес Корректор В Симицкая Заказ 4399/34 Тираж 482 Полписиое ВНИИПИ Государственного комитета СССР го делам изобретений и открытий 113035, Москва Ж —35, Раушская на б д 4/5 Филиал ППП «Патент», г Ужгород, ул Проектная, 4