RU2399744C1

RU2399744C1 - Conical boring bar

Info

Publication number: RU2399744C1
Application number: RU2009121106/03A
Authority: RU
Inventors: Игорь Давидович Шапошников (RU); Игорь Давидович Шапошников
Original assignee: Игорь Давидович Шапошников
Priority date: 2009-06-03
Filing date: 2009-06-03
Publication date: 2010-09-20

Abstract

FIELD: mining. ^ SUBSTANCE: boring bar includes the body made in the form of flattened cone with smooth change of cross section along the axis for example as per right or inverse cone law, washing water channel and ends to be attached to the boring machine and boring crown. At that, change of cross section area of the bar body is performed by changing outer or inner diametre, or both of them. ^ EFFECT: increasing boring speed owing to increasing the impact energy use coefficient. ^ 2 cl

Description

Предлагаемое изобретение относится к инструментам для ударного бурения шпуров и скважин малого диаметра.The present invention relates to tools for shock drilling of holes and small diameter wells.

Известны бурильные штанги постоянного или периодического поперечного сечения с промывочным каналом и концевыми участками, выполненными с возможностью соединения с бурильной машиной для нанесения удара и прижатия к забою и соединения с буровой коронкой.Known drill rods of constant or periodic cross-section with a flushing channel and end sections made with the possibility of connection with the drilling machine for striking and pressing against the bottom and connection with the drill bit.

Недостатком известных бурильных штанг является выполнение ими только одной функции: передачи энергии удара в виде волны деформаций к буровой коронке.A disadvantage of the known drill rods is that they perform only one function: transfer of impact energy in the form of a deformation wave to the drill bit.

Прототипом является широко применяемая бурильная штанга постоянного поперечного сечения для бурения шпуров, например круглого, диаметром 32 мм, длиной 3 м, с промывочным каналом диаметром 9 мм, концы которой обработаны на конусы длиной около 80 мм, для соединения со шпинделем бурильной машины и с буровой коронкой. (Конусные короткие концы не порочат идею изобретения, так как они практически не влияют на волну деформаций.)The prototype is a widely used constant-cross-section drill rod for drilling holes, for example round, 32 mm in diameter, 3 m long, with a flushing channel with a diameter of 9 mm, the ends of which are machined into cones of about 80 mm in length, for connection with the spindle of the drilling machine and with the drill the crown. (Cone short ends do not discredit the idea of the invention, since they practically do not affect the deformation wave.)

Технической задачей изобретения является повышение коэффициента использования энергии удара и, как следствие, повышение скорости бурения и, дополнительно, снижение массы штанги.An object of the invention is to increase the utilization of impact energy and, as a result, increase the drilling speed and, additionally, reduce the weight of the rod.

Поставленная техническая задача решается выполнением основного тела штанги в виде усеченного конуса, например по сравнению с прототипом: диаметр 32 мм на одном конце, диаметр 25 мм - на другом. Это - пример. Главным же принципом является плавное изменение (уменьшение, или увеличение) площади поперечного сечения штанги вдоль ее оси, например по закону прямого, или обратного конуса, образующей гиперболы и прочих функций. При этом в зависимости от технологии изготовления штанги плавное изменение площади поперечного сечения может достигаться путем изменения ее наружного диаметра, или внутренного диаметра канала, или и того, и другого.The technical task is solved by making the main body of the rod in the form of a truncated cone, for example, compared with the prototype: diameter 32 mm at one end, diameter 25 mm at the other. That's an example. The main principle is a smooth change (decrease or increase) in the cross-sectional area of the rod along its axis, for example, according to the law of the forward or inverse cone, which forms hyperbole and other functions. Moreover, depending on the manufacturing technology of the rod, a smooth change in the cross-sectional area can be achieved by changing its outer diameter, or the inner diameter of the channel, or both.

Основное тело штанги, выполненное как выше указано, придает ей, кроме функции передачи энергии удара, дополнительно вторую функцию: преобразование параметров волны деформаций в сторону оптимальных.The main body of the rod, made as described above, gives it, in addition to the function of transferring impact energy, an additional second function: the transformation of the parameters of the deformation wave in the direction of optimal.

Действует новая функция следующим образом. Пусть волна деформаций перемещается от большей площади поперечного сечения к меньшей. В этом случае физическая скорость сечений (не волны, а охваченных волной) деформации и, соответственно, напряжения - увеличиваются, а сила сжатия между сечениями - уменьшается. (Первые три параметра - согласно диаметру, а четвертый - квадрату диаметра.) Уменьшение величины этой силы согласуется с малой силой сопротивления внедрению лезвий буровой коронки в начальный период, а это, как известно, уменьшает парараметры отраженной волны растяжения и, соответственно, ее энергию. Дальнейший подход к забою волны деформаций встречает уже увеличенную силу сопротивления внедрению, более соответствующую силе в волне, и происходит меньше отражений ее от забоя. Эти физические обстоятельства повышают коэффициент использования энергии удара и, соответственно, скорость бурения.The new function is as follows. Let the deformation wave move from a larger cross-sectional area to a smaller one. In this case, the physical speed of the sections (not waves, but enveloped by the wave) of strain and, accordingly, stresses increase, and the compressive force between sections decreases. (The first three parameters are according to the diameter, and the fourth is the square of the diameter.) A decrease in this force is consistent with a small resistance to penetration of the drill bit blades in the initial period, and this, as is known, reduces the parameters of the reflected tensile wave and, accordingly, its energy. The further approach to the bottom of the deformation wave encounters an already increased force of resistance to penetration, more corresponding to the strength in the wave, and there are fewer reflections from the bottom. These physical circumstances increase the utilization of impact energy and, accordingly, the drilling speed.

Из известных исследований, которые могут послужить пояснению вышеизложенного, предлагаю: канд. диссертацию автора «Исследование волновых ударных импульсов с целью повышения эффективности работы вращательно-ударных бурильных машин», Фрунзе, 1969, статью Малышева А.П. «Волновые процессы в коническом стержне», ж. Изв. Вузов, «Машиностроение», №12, 1968.Of the well-known studies that may serve to explain the foregoing, I propose: cand. Author's dissertation “Research of shock wave impulses in order to increase the efficiency of rotary-shock drilling machines”, Frunze, 1969, article by Malyshev A.P. “Wave processes in a conical rod”, g. Izv. Universities, "Mechanical Engineering", No. 12, 1968.

Claims

1. The drill rod is conical, including: a rod, a channel for flushing fluid, the ends made with the possibility of connection to the drilling machine for striking and pressing against the bottom and connection with the drill bit, characterized in that the rod is made in the form of a truncated cone with a smooth change cross-sectional area along the axis, for example, according to the law of the forward or inverse cone.

2. The conic drill rod according to claim 1, characterized in that the change in cross-sectional area is performed by changing the outer or inner diameter, or both.