Перфораторна бурова коронка з твердосплавними вставками для її оснащення

Винахід відноситься до бурового інструменту ударно-обертової дії, а саме до твердосплавних бурових коронок і доліт для буріння перфораторами і погружними пневмоударниками, які використовуються при добуванні твердих корисних копалин і будівлі підземних гірничих виробок. На відомих бурових коронках твердосплавні вставки розташовані на торці головки корпуса, а саме: - на лезових (долотчаті, трьохпері, хрестові) - радіально, - на штирьових (циліндросферичні або балістичні вставки) - на одній або декількох концентричних колах. При бурінні, як лезовими, так і штирьовими коронками в зоні контакта твердосплавних вставок з породою виникають напруження стиску. Найбільш близькими по технічні суті до перфораторної бурової коронки, що заявляється буде перфораторна бурова коронка [заявка №2002042893 від 10.04.02р.], яка забезпечує по периферії шпура у кутовій зоні руйнування породи під впливом напружень зрушення. Це досягається завдяки тому, що коронка містить корпус, який складається з хвостовика і головки з закріпленими на її торці основними твердосплавними вставками, робоча частина яких виступає відносно нього, і додатковими, розташованими по периферії головки врівень з її торцем і конусною боковою поверхнею, при цьому відношення величини радіального зміщення ріжучої кромки додаткових твердосплавних вставок відносно основних до їх осьового зміщення знаходяться у межах від 0,4 до 1,0, а робоча поверхня додаткових вставок виконана з переднім негативним кутом від 5° до 20°. При такому конструктивному виконанні бурового інструмента, що за прототипом, на торці головки необхідно установити підвищену кількість твердосплавних вставок. Для ефективної експлуатації такого інструмента необхідна висока енергія удару. В ти х випадках, коли енергія удару недостатня, зменшується швидкість буріння і зростає знос коронок, особливо при бурінні міцних гірничих порід. В основу винаходу поставлено задачу створення бурової коронки з меншою кількістю твердосплавних вставок, що дозволить підвищити питоме напруження в зоні контакту з породою, ефективність буріння, а також зменшити вартість бурового інструмента. Це досягається тим, що замість двох форм твердосплавних вставок основних і додаткових, якими оснащують відому коронку по двох концентричних колах, на пропонованому інструменті застосовують одну твердосплавну вставку, яка складається з двох форм основної і додаткової ї виконана як одне ціле, завдяки чому кількість вставок на коронці майже в два рази менша. Для рішення цієї задачі узята перфораторна бурова коронка, що містить корпус, який складається із хвостовика і головки з закріпленими на її торці основними твердосплавними вставками, робоча зона яких виступає відносно нього і додатковими вставками, розташованими по периферії головки врівень з її торцем і конусною боковою поверхнею, при цьому відношення величини радіального зміщення ріжучої кромки додаткових твердосплавних вставок відносно основних до їх осьового зміщення знаходиться у межах від 0,4 до 1,0, а робоча поверхня додаткових вста вок виконана з переднім негативним кутом від 5° до 20°. Згідно винаходу на торці головки коронки по периферії застосовують одну твердосплавну вставку, яка складається з двох форм основної і додаткової і виконана як одне ціле. Одна форма єдиної вставки, що розташована ближче до осі коронки, виконана у вигляді призми, тіла обертання, та інших тіл, а др уга форма створює по периферії головки ріжучу кромку. Між двома формами пропонованих твердосплавних вставок розташовано паяний шов, який з'єднує їх як одне ціле. В залежності від діаметра інструмента на торці головки установлені тільки пропоновані твердосплавні вставки, або як пропоновані, так і відомі, наприклад, циліндропризматичні, циліндросферичні, балістичні та інші, які розташовані в центральній частині на торці головки. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак, що заявляються і технічними результатами, які досягаються при їх реалізації, полягають у наступному. Пропоноване технічне рішення дозволяє виконувати бурові коронки з мінімальною кількістю твердосплавних вставок розташованих на корпусі інструмента завдяки тому, що дві різні по конструкції і функціональному призначенню вставки об'єднані в одну, яка виконана як одне ціле. Це дозволяє значно підвищить питому енергію удару, швидкість буріння і стійкість інструменту. У зв'язку з тим, що коронка складається з сталевого корпуса і твердосплавних вставок, висока вартість яких визначає ціну коронки, суттєве зменшення їх кількість дозволяє знизити витрати на буровий інструмент. Крім того, коронка з запропонованими вставками створює при бурінні новий ефект, який полягає в тому, що на породу одночасно діють виступаюча частина вставки і ріжуча кромка. В місті контакту вставок з породою виникає взаємний вплив двох зон напружень, що полегшує руйн ування породи і зменшує енергоємність процесу буріння. Винахід проілюстровано кресленням, де на Фіг.1 показано боковий вигляд на пропоновану коронку, а на Фіг.2 вигляд на її робочий торець. Аналогічно на Фіг.3 і 4, а також на Фіг.5 і 6 та 7 і 8 показані пропоновані коронки з іншими технічними рішеннями, щодо форми твердосплавних вста вок і їх розташування на корпусі. Згідно винаходу один із варіантів пропонованої коронки виконано у вигляді корпуса, який складається із хвостовика 1 і головки 2, на торці 3 якій закріплені пропоновані твердосплавні вставки 4 складної форми, виконані як одне ціле. Форма вставок складається з двох частин, а саме: однієї, що виступає відносно торця головки і розташована ближче до осі коронки, яка виконана у вигляді, наприклад, призми 5 (Фіг.1 і 2), 6 (Фіг.3 і 4), і 7 (Фіг.7, 8), тіла обертання 8 (Фіг.5, 6) та інших фасонних тіл і др угої, що створює по периферії головки ріжучу кромку 9. Пропоновані фасонні вставки виготовляють з твердого сплаву, а в деяких випадках між двома частинами вставок може бути паяний шов 10, який з'єднує їх як одне ціле. На коронках великих діаметрів, коли пропоновані периферійні вставки не забезпечують руйнування породі по центру шпура, застосовують відомі форми вставок, наприклад, циліндропризматичні, циліндросферичні, балістичні 11 та інші. Запропоновані бурові коронки працюють таким чином. При бурінні твердосплавні вставки одночасно руйнують торець і периферію шпура, завдяки чому здійснюється взаємний вплив напруг в зоні контакту, що підсилює ефект крупного сколу, знижує енергоємність і підвищує швидкість процесу буріння. Значення цього ефекту особливо відчувається при бурінні перфораторами з малою енергією удару, наприклад ручними, або коли падає тиск стисненого повітря, що подається до перфоратора. Таким чином пропоновані бурові коронки дозволяють вести ефективне буріння в умовах з недостатньою енергетичною забезпеченістю. Представлені дані обґрунтовують можливість рішення поставленої задачі і промислове застосування заявленого бурового інструмента.