BR112021003320A2

BR112021003320A2 - drill with curved mud grooves

Info

Publication number: BR112021003320A2
Application number: BR112021003320-3A
Authority: BR
Inventors: John Hammargren; David Wickström
Original assignee: Sandvik Mining And Construction Tools Ab
Priority date: 2018-08-30
Filing date: 2019-08-15
Publication date: 2021-08-10
Also published as: CN112585333A; CL2021000465A1; KR20210049810A; PE20211613A1; US20210238927A1; JP2021535299A; CA3107849A1; EP3617439B1; ZA202100662B; EP3617439A1; PL3617439T3; MX2021002224A; WO2020043504A1; AU2019328385A1

Abstract

BROCA COM SULCOS DE LAMA ENCURVADOS. A presente invenção se refere a uma broca percussiva possuindo uma cabeça e uma saia axialmente para trás a partir da cabeça. Uma pluralidade de estrias se projeta radialmente para fora na saia e define canais se estendendo longitudinalmente. As estrias e canais, na direção longitudinal são encurvada/os ou angulada/os para se desviar a partir de um eixo geométrico longitudinal da broca para facilitar transporte para trás de finos e de fluido de descarga.DRILL WITH CURVED MUD GROOVES. The present invention relates to a percussive drill having a head and a skirt axially rearward from the head. A plurality of flutes project radially outwardly into the skirt and define longitudinally extending channels. Splines and channels, in the longitudinal direction, are curved or angled to deviate from a longitudinal axis of the drill to facilitate backward transport of fines and discharge fluid.

Description

”BROCA COM SULCOS DE LAMA ENCURVADOS“ Campo técnico da invenção"DRILL WITH CURVED MUD GROOVES" Technical field of the invention

[0001] A presente invenção se refere a uma broca de rocha e em particular, embora não exclusivamente, a uma broca de rocha percussiva possuindo uma cabeça e uma saia axialmente para trás ao longo da qual estrias longitudinais se projetam radialmente para fora para definir canais de lama configurados para o transporte axialmente para trás de fluido e de rocha de corte. Panorama[0001] The present invention relates to a rock drill and in particular, though not exclusively, to a percussive rock drill having an axially backward head and skirt along which longitudinal ridges project radially outward to define channels slurries configured for the axially backward transport of fluid and cut rock. Panorama

[0002] Brocas de percussão são amplamente utilizadas tanto para perfuração de cavidades relativamente rasas na rocha dura e quanto para criação de cavidades de perfuração profundas (furos profundos). Para a última aplicação, uma corda de broca (coluna de perfuração) é tipicamente utilizada na qual uma pluralidade de hastes são acopladas de extremidade para extremidade por intermédio de junções rosqueadas na medida em que a profundidade da perfuração aumenta. Uma máquina terrestre é operativa para transferir um impacto combinado e movimento de tração rotativo para uma extremidade superior da coluna de perfuração enquanto uma broca posicionada na extremidade inferior é operativa para triturar a rocha e formar as perfurações. O pedido de patente internacional número WO 2006/033606 apresenta uma broca típica compreendendo uma cabeça de broca que monta uma pluralidade de pastilhas de corte duras, comumente referidas como botões. Referidos botões compreendem um material baseado em carbeto para reforçar o tempo de vida útil da broca.[0002] Percussion drills are widely used both for drilling relatively shallow cavities in hard rock and for creating deep drilling cavities (deep holes). For the latter application, a drill string (drilling column) is typically used in which a plurality of shanks are coupled end to end via threaded joints as the depth of the drill increases. A ground machine is operative to transfer a combined impact and rotary traction movement to an upper end of the drill string while a bit positioned at the lower end is operative to crush the rock and form the boreholes. International patent application number WO 2006/033606 discloses a typical drill comprising a drill head that mounts a plurality of hard cutting inserts, commonly referred to as knobs. Said knobs comprise a carbide-based material to enhance the service life of the drill.

[0003] Fluido é tipicamente descarregado através da coluna de perfuração e sai na base da perfuração por intermédio de aberturas na cabeça de broca para descarregar os cortes de rocha a partir da região de perfuração para serem transportados para trás em torno do exterior da coluna de perfuração.[0003] Fluid is typically discharged through the drill string and exits at the base of the drill through openings in the drill head to discharge the rock cuts from the drill string to be transported back around the outside of the drill string. drilling.

[0004] A efetividade da broca para perfurar na rocha é dependente do transporte para trás dos fragmentos de rocha a partir da região de corte. A rocha de corte combinada com o fluido de descarga tipicamente forma uma lama e é importante que a lama venha a ser transportada para trás durante corte para evitar retrituração da rocha e um correspondente encurtamento do tempo de vida útil operacional da broca. Adicionalmente, nenhuma lama transportada atua para bloquear a perfuração e inibir extração axialmente para trás da broca em adição para aumento do risco de possível colapso da perfuração durante extração de broca. Em concordância com isso, existe uma necessidade para uma broca para solucionar estes problemas. Sumário da invenção[0004] The effectiveness of the drill to drill in rock is dependent on the backward transport of the rock fragments from the cut region. Cut rock combined with the discharge fluid typically forms a slurry and it is important that the slurry is transported back during cutting to avoid rock shrinkage and a corresponding shortening of the drill's operating life. Additionally, no mud transported acts to block the borehole and inhibit axially backward extraction of the bit in addition to increasing the risk of possible hole collapse during bit extraction. Accordingly, there is a need for a drill to solve these problems. Invention Summary

[0005] É um objetivo da presente invenção o de proporcionar uma broca e em particular uma broca de rocha percussiva para facilitar transporte axialmente para trás de fluido de descarga e de rocha de corte tipicamente na forma de uma lama a partir da região de corte para frente da perfuração.[0005] It is an object of the present invention to provide a drill and in particular a percussive rock drill to facilitate axially backward transport of discharge fluid and cut rock typically in the form of a mud from the cut region to front of the perforation.

[0006] É um adicional objetivo da presente invenção o de proporcionar uma broca que minimiza retrituração ou esmerilhamento desnecessários de fragmentos de rocha de maneira tal a estender o tempo de vida útil operacional da broca.[0006] It is a further objective of the present invention to provide a drill that minimizes unnecessary grinding or grinding of rock fragments in such a way as to extend the operational lifetime of the drill.

[0007] É ainda um objetivo adicional da presente invenção o de proporcionar uma broca para facilitar extração para trás seguindo perfuração para frente e o de prevenir colapso de perfuração na medida em que a coluna de perfuração e a broca são extraídas para trás.[0007] It is a still further object of the present invention to provide a bit to facilitate backward extraction following forward drilling and to prevent drilling collapse as the drill string and bit are extracted backwards.

[0008] Os objetivos da presente invenção são conseguidos por provisão de uma broca possuindo uma saia se estendendo axialmente para trás a partir de uma cabeça de corte que compreende sulcos (ranhuras, entalhes) de lama especificamente adaptados para o transporte axialmente para trás de detritos de rocha e de fluido de descarga tanto durante perfuração axialmente para frente e quanto durante extração axialmente para trás da broca. Os sulcos de lama na saia são definidos por estrias se estendendo axialmente na direção longitudinal das estrias entre a cabeça de broca e uma parte axialmente a mais para trás da saia sendo dobrados ou encurvados relativamente para o eixo geométrico longitudinal da broca de maneira tal a serem alinhados oblíquos para o eixo geométrico longitudinal. O que significa dizer, as estrias que definem os sulcos de lama (referidos aqui como canais) possuem um componente longitudinal que pode ser considerado como desviado de maneira tal a se desviar em uma direção circunferencial em torno do eixo geométrico. Opcionalmente, o caminho (trajeto) longitudinal das estrias e dos canais pode ser helicoidal em torno do eixo geométrico.[0008] The objectives of the present invention are achieved by providing a drill having a skirt extending axially backwards from a cutting head comprising grooves (grooves, notches) of mud specifically adapted for the axially backward transport of debris of rock and discharge fluid both during axially forward drilling and during axially backward extraction of the bit. The mud grooves in the skirt are defined by flutes extending axially in the longitudinal direction of the flutes between the drill head and an axially further back portion of the skirt being bent or curved relatively to the longitudinal axis of the drill in such a way as to be aligned obliquely to the longitudinal axis. Which is to say, the ridges that define the mud grooves (referred to here as channels) have a longitudinal component that can be considered to be deflected in such a way as to deviate in a circumferential direction around the geometric axis. Optionally, the longitudinal path (path) of the splines and channels can be helical around the geometric axis.

[0009] Em concordância com um primeiro aspecto da presente invenção, é proporcionada uma broca compreendendo: uma cabeça possuindo elementos de corte para abrasar rocha por rotação da broca em torno de seu eixo geométrico longitudinal; uma saia se estendendo axialmente para trás a partir da cabeça; uma pluralidade de estrias se projetando radialmente para fora e se estendendo axialmente ao longo da saia para definir canais se estendendo axialmente, as estrias e canais cada um possuindo um comprimento se estendendo axialmente em uma direção entre a cabeça e uma extremidade axialmente para trás da saia; caracterizada pelo fato de que: na direção longitudinal pelo menos uma parte das estrias e canais são dobradas ou encurvadas de maneira tal que a parte longitudinal das estrias ou canais é oblíqua para o eixo geométrico longitudinal.[0009] In accordance with a first aspect of the present invention, there is provided a drill comprising: a head having cutting elements for abrading rock by rotating the drill around its longitudinal geometric axis; a skirt extending axially backwards from the head; a plurality of flutes projecting radially outward and axially extending along the skirt to define axially extending channels, the flutes and channels each having an axially extending length in a direction between the head and an axially rearward end of the skirt ; characterized in that: in the longitudinal direction at least a part of the splines and channels are bent or curved in such a way that the longitudinal part of the splines or channels is oblique to the longitudinal geometric axis.

[0010] As estrias e canais compreendem uma correspondente largura alinhada na direção circunferencial e uma profundidade se estendendo em uma direção radial. A largura e profundidade podem ser uniformes ao longo do comprimento das estrias e canais ou podem ser não uniformes. Entretanto, com qualquer variação da largura e profundidade, o caminho longitudinal das estrias e canais ao longo da saia em uma direção entre a cabeça e uma parte axialmente a mais para trás da saia é não paralelo, isto é, oblíquo para o eixo geométrico longitudinal de maneira tal a se estender pelo menos por alguma extensão na direção circunferencial em torno do eixo geométrico.[0010] The ridges and channels comprise a corresponding width aligned in the circumferential direction and a depth extending in a radial direction. The width and depth can be uniform along the length of the flutes and channels, or they can be non-uniform. However, with any variation in width and depth, the longitudinal path of the flutes and channels along the skirt in a direction between the head and an axially further back portion of the skirt is non-parallel, i.e., oblique to the longitudinal axis such as to extend at least some extent in the circumferential direction around the geometric axis.

[0011] Referência dentro deste pedido de patente para as estrias ou canais sendo oblíquos para o eixo geométrico longitudinal engloba o alinhamento das estrias e canais sendo não paralelos para o eixo geométrico longitudinal de broca sobre pelo menos uma porção de seus comprimentos. A orientação das estrias ou canais relativamente para o eixo geométrico engloba uma orientação geral com cada estria sendo definida genericamente por uma face de condução, uma aresta de condução, uma face de ancoragem, uma aresta de arraste e uma face de arraste. Tais faces e arestas podem ser lineares ou encurvadas, mas importantemente pelo menos algumas ou todas (sobre pelo menos uma parte de seus respectivos comprimentos axiais) são alinhadas não paralelas para o eixo geométrico longitudinal.[0011] Reference within this patent application to splines or channels being oblique to the longitudinal axis encompasses the alignment of the splines and channels being non-parallel to the longitudinal axis of drill over at least a portion of their lengths. The orientation of the splines or channels relative to the geometric axis comprises a general orientation with each spline being defined generically by a drive face, a drive edge, an anchor face, a drag edge and a drag face. Such faces and edges can be linear or curved, but importantly at least some or all (over at least a part of their respective axial lengths) are aligned non-parallel to the longitudinal axis.

[0012] Opcionalmente, a parte das estrias e canais que são oblíquas para o eixo geométrico longitudinal são posicionadas em uma parte axialmente para trás da saia. Opcionalmente, uma parte axialmente para frente das estrias e canais é alinhada genericamente paralela para o eixo geométrico longitudinal. A parte axialmente para frente linear é efetiva para proporcionar transporte para trás imediato da rocha de corte e de fluido de descarga enquanto a porção axialmente para trás alinhada oblíqua das estrias e canais é efetiva para encorajar a lama a seguir um caminho de fluxo helicoidal ou de rodamoinho sobre a superfície externa da coluna de perfuração para trás a partir da broca.[0012] Optionally, the part of the splines and channels that are oblique to the longitudinal axis are positioned in an axially backward part of the skirt. Optionally, an axially forward portion of the splines and channels is aligned generally parallel to the longitudinal axis. The linear axially forward portion is effective to provide immediate backward transport of the cut rock and discharge fluid while the obliquely aligned axially backward portion of the flutes and channels is effective to encourage the mud to follow a helical or flow path. whirlpool on the outer surface of the drill string backwards from the drill.

[0013] Opcionalmente, a parte axialmente para trás se estende até 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80% ou 90% do comprimento da saia entre uma região axialmente a mais para trás da cabeça e a extremidade axialmente para trás da saia. Preferivelmente, a parte axialmente para trás se estende sobre uma maior parte do comprimento da saia. Preferivelmente, a parte axialmente para trás se estende sobre 30% até 80%, 40% até 80%, 50% até 80% ou 50% até 70% do comprimento da saia entre uma região axialmente a mais para trás da cabeça e a extremidade axialmente para trás da saia.[0013] Optionally, the axially rearward portion extends to 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80% or 90% of the skirt length between an axially further back region of the head and the axially rearward end of the skirt. Preferably, the axially rearward portion extends over a greater portion of the length of the skirt. Preferably, the axially rearward portion extends over 30% to 80%, 40% to 80%, 50% to 80% or 50% to 70% of the length of the skirt between an axially further back region of the head and the edge axially to the back of the skirt.

[0014] Opcionalmente, a parte longitudinal das estrias e canais é pelo menos parte helicoidal em torno do eixo geométrico. O alinhamento é efetivo para proporcionar um fluxo não linear da lama axialmente para trás ao longo da perfuração e evitar que a broca venha a ficar presa durante extração.[0014] Optionally, the longitudinal part of the splines and channels is at least helical around the geometric axis. Alignment is effective to provide a non-linear mud flow axially backwards throughout the bore and prevent the bit from becoming stuck during extraction.

[0015] Preferivelmente, cada estria compreende uma face de condução e uma face de arraste separadas por uma face de ancoragem voltando-se radialmente para fora, as faces de condução e de arraste pelo menos parcialmente definindo os canais. A transição a partir da face de condução para a face de arraste dentro de qualquer um dos canais pode ser continuamente encurvada sobre uma região de tina de cada canal.Preferably, each spline comprises a drive face and a drag face separated by an anchor face facing radially outward, the drive and drag faces at least partially defining the channels. The transition from the lead face to the drag face within any of the channels can be continuously curved over a trough region of each channel.

[0016] Preferivelmente, na direção longitudinal tanto a face de condução e quanto a face de arraste das estrias são dobradas ou encurvadas na mesma direção circunferencial em torno do eixo geométrico de maneira tal a serem alinhadas oblíquas para o eixo geométrico longitudinal. Uma tal disposição é efetiva para apropriadamente canalizar o fluido de descarga e a rocha de corte para o que pode ser considerado um caminho de fluxo helicoidal ou de rodamoinho sobre a superfície externa da coluna de perfuração.[0016] Preferably, in the longitudinal direction both the driving face and the trailing face of the splines are bent or curved in the same circumferential direction around the geometric axis in such a way as to be aligned obliquely to the longitudinal axis. Such an arrangement is effective to properly channel the discharge fluid and cut rock into what may be considered a helical or whirlpool flow path on the outer surface of the drill string.

[0017] Preferivelmente, na direção longitudinal, pelo menos uma parte de uma aresta de condução e de uma aresta de arraste das estrias na junção entre a face de ancoragem e a respectiva face de condução e a respectiva face de arraste é dobrada ou encurvada de maneira tal a ser alinhada oblíqua para o eixo geométrico longitudinal. Preferivelmente, a parte da aresta de condução e da aresta de arraste que é oblíqua para o eixo geométrico longitudinal é posicionada em uma parte axialmente para trás da saia.[0017] Preferably, in the longitudinal direction, at least a part of a leading edge and a trailing edge of the splines at the junction between the anchoring face and the respective leading face and the respective trailing face is bent or curved from such as to be aligned obliquely to the longitudinal axis. Preferably, the part of the leading edge and the trailing edge which is oblique to the longitudinal axis is positioned at an axially rearward part of the skirt.

[0018] Preferivelmente, em um plano de seção transversal perpendicular para o eixo geométrico longitudinal, a face de condução é alinhada genericamente normal para a direção rotacional da broca em torno do eixo geométrico longitudinal. Esta configuração é benéfica para induzir o fluxo da lama na direção circunferencial (aproximadamente caminho de fluxo helicoidal) dentro da perfuração. Opcionalmente, no plano de seção transversal perpendicular para o eixo geométrico longitudinal, a face de arraste é alinhada transversal para a direção rotacional da broca e/ou oblíqua para a face de condução.[0018] Preferably, in a cross-sectional plane perpendicular to the longitudinal axis, the drive face is aligned generally normal to the rotational direction of the drill about the longitudinal axis. This configuration is beneficial for inducing mud flow in a circumferential direction (approximately helical flow path) within the borehole. Optionally, in the cross-sectional plane perpendicular to the longitudinal axis, the drive face is aligned transverse to the rotational direction of the drill and/or oblique to the drive face.

[0019] Opcionalmente, um ângulo pelo qual as estrias são dobradas ou encurvadas de maneira tal que seus comprimentos se desviam em uma direção circunferencial é na faixa de 10 até 200, 10 até 180, 10 até 160, 10 até 140, 10 até 120, 20 até 120, 30 até 100, 30 até 80 ou 40 até 60 relativamente para o eixo geométrico longitudinal. Tal alinhamento oblíquo das estrias é efetivo para prevenir que a broca venha a ficar presa durante extração por direcionamento apropriadamente do fluido de descarga e da rocha de corte axialmente para trás para longe a partir da broca. Preferivelmente, a broca adicionalmente compreende uma perfuração interna e passagens se estendendo axialmente a partir de uma extremidade para frente da perfuração para emergir como aberturas em uma face de corte para frente da cabeça, pelo menos alguns dos canais se estendendo axialmente ao longo da cabeça em comunicação com as aberturas. Opcionalmente, aproximadamente metade dos canais é proporcionada em comunicação com as aberturas na face de corte.[0019] Optionally, an angle by which the splines are bent or curved such that their lengths deviate in a circumferential direction is in the range of 10 to 200, 10 to 180, 10 to 160, 10 to 140, 10 to 120 , 20 to 120, 30 to 100, 30 to 80 or 40 to 60 relative to the longitudinal axis. Such oblique alignment of splines is effective in preventing the bit from becoming stuck during extraction by properly directing the discharge fluid and cut rock axially back away from the bit. Preferably, the drill additionally comprises an internal bore and passageways extending axially from a forward end of the bore to emerge as openings in a forward cutting face of the head, at least some of the channels extending axially along the head at communication with the openings. Optionally, approximately half of the channels are provided in communication with the openings in the cut face.

[0020] Preferivelmente, os elementos de corte compreendem botões de corte embutidos na cabeça. Os botões de corte podem ser formados a partir de um material de carbeto superduro em concordância com disposições convencionais. Como irá ser apreciado, a presente broca pode compreender qualquer configuração de cabeça em adição para diferentes distribuições de botão de corte na cabeça de corte. Preferivelmente, os botões de corte incluem botões de calibre, botões médios e botões radialmente internos proporcionados na face de corte. Breve descrição dos desenhos[0020] Preferably, the cutting elements comprise cutting knobs embedded in the head. Cutting knobs can be formed from a super-hard carbide material in accordance with conventional arrangements. As will be appreciated, the present drill can comprise any head configuration in addition to different cutter knob distributions on the cutter head. Preferably, the cutter knobs include gauge knobs, middle knobs and radially inner knobs provided on the cut face. Brief description of the drawings

[0021] Uma implementação específica da presente invenção irá agora ser descrita, por intermédio de exemplo unicamente, e com referência para os desenhos acompanhantes nos quais:[0021] A specific implementation of the present invention will now be described, by way of example only, and with reference to the accompanying drawings in which:

[0022] A Figura 1 é uma vista em perspectiva a partir de cima de uma broca percussiva em concordância com uma implementação específica da presente invenção;[0022] Figure 1 is a perspective view from above of a percussive drill in accordance with a specific implementation of the present invention;

[0023] A Figura 2 é uma vista lateral em perspectiva da broca da Figura 1;[0023] Figure 2 is a side perspective view of the drill bit of Figure 1;

[0024] A Figura 3 é uma vista em perspectiva a partir de baixo da broca da Figura 2;[0024] Figure 3 is a perspective view from below of the drill of Figure 2;

[0025] A Figura 4 é uma vista em perspectiva de extremidade traseira da broca da Figura 3; e:[0025] Figure 4 is a rear end perspective view of the drill bit of Figure 3; and:

[0026] A Figura 5 é uma vista em perspectiva de seção transversal da broca da Figura 3. Descrição detalhada de concretização preferida da presente invenção[0026] Figure 5 is a cross-sectional perspective view of the drill of Figure 3. Detailed description of preferred embodiment of the present invention

[0027] Referindo-se para as Figuras 1 até 3, uma broca percussiva (10) compreende uma cabeça de corte (11) a partir da qual se estende axialmente para trás uma saia alongada (12). A cabeça (11) compreende uma face de corte voltando-se para frente (13) que, em concordância com a implementação específica, é abobadada em uma direção de corte para frente. Uma pluralidade de botões de corte superduros é embutida na face de corte (13) e inclui botões de calibre radialmente externos (14a) e botões internos (14b) como irá ser apreciado. A cabeça (11) é proporcionada com um anteparo anular elevado (16), a região axialmente para frente do qual monta botões de calibre (14a).[0027] Referring to Figures 1 to 3, a percussive drill (10) comprises a cutting head (11) from which an elongated skirt (12) extends axially rearwardly. The head (11) comprises a forward-facing cutting face (13) which, in accordance with the specific implementation, is domed in a forward-facing cutting direction. A plurality of superhard cutter knobs are recessed into the cutter face (13) and include radially outer gauge knobs (14a) and inner knobs (14b) as will be appreciated. The head (11) is provided with a raised annular shield (16), the axially forward region of which mounts gauge buttons (14a).

[0028] Referindo-se para a Figura 5, a saia (12) é oca e compreende uma perfuração interna (26) centrada sobre um eixo geométrico horizontal (19) de broca (10). Um conjunto de passagens de fluido de descarga (27) se estende axialmente para frente a partir de uma extremidade para frente (28) da perfuração (26) para emergir na face de corte (13) como aberturas (15). Em concordância com a implementação específica, três passagens de fluido são proporcionadas em comunicação com a perfuração (26) para emergir na face de corte (13). Um respectivo sulco ou canal (18a) se projeta radialmente para fora a partir de cada abertura (15) em uma direção a partir do eixo geométrico (19) para o anteparo de cabeça (16). Os canais (18a) são em recesso na face de corte (13) e também o anteparo (16) para se estenderem axialmente para trás a partir da cabeça (11) ao longo de todo o comprimento axial de saia (12). A broca (10) compreende dois tipos de sulco de descarga incluindo um primeiro canal (18a) em comunicação de fluido com cada respectiva passagem (27) [e abertura (15)] e um segundo canal (18b) que termina em sua extremidade axialmente para frente (12d) e não se estende sobre uma região média da face de corte (13) em direção do eixo geométrico (19).[0028] Referring to Figure 5, the skirt (12) is hollow and comprises an internal perforation (26) centered on a horizontal geometric axis (19) of drill (10). A set of discharge fluid passages (27) extends axially forward from a forward end (28) of the bore (26) to emerge in the cut face (13) as openings (15). In accordance with the specific implementation, three fluid passages are provided in communication with the bore (26) to emerge in the cut face (13). A respective groove or channel (18a) projects radially outward from each opening (15) in a direction from the axis (19) to the head shield (16). The channels (18a) are recessed in the cutting face (13) and also the shield (16) to extend axially rearwardly from the head (11) along the entire axial length of the skirt (12). The drill (10) comprises two types of discharge groove including a first channel (18a) in fluid communication with each respective passage (27) [and opening (15)] and a second channel (18b) terminating axially at its end. forward (12d) and does not extend over a mid-range region of the cutting face (13) in the direction of the geometric axis (19).

[0029] Com referência para as Figuras 1 e 3, a saia (12) compreende um comprimento axial, centrado sobre o eixo geométrico (19) e se estendendo entre um gargalo (12d) [representando uma região axialmente a mais para trás do ombro (16)] e uma extremidade axialmente a mais para trás (12e) da saia (12). Ao longo de seu comprimento, a saia (12) pode ser considerada para ser dividida em um número de seções axiais definidas pelo diâmetro externo máximo da saia (12) (dentro de cada seção). Uma primeira seção (12a) imediatamente axialmente para trás do gargalo (12d), compreende um diâmetro o menor, uma segunda seção média (12b) é radialmente ampliada relativamente para a primeira seção (12a) e uma terceira seção axialmente a mais para trás (12c) é radialmente ampliada relativamente para a primeira seção e a segunda seção (12a, 12b). Respectivas regiões escalonadas anulares (29) proporcionam uma transição entre as diferentes seções de diâmetros (12a, 12b, 12c).[0029] With reference to Figures 1 and 3, the skirt (12) comprises an axial length, centered on the geometric axis (19) and extending between a neck (12d) [representing an axially further region behind the shoulder (16)] and an axially rearward end (12e) of the skirt (12). Along its length, the skirt (12) can be considered to be divided into a number of axial sections defined by the maximum outer diameter of the skirt (12) (within each section). A first section (12a) immediately axially to the rear of the neck (12d) comprises a smallest diameter, a second middle section (12b) is radially enlarged relative to the first section (12a) and a third section axially further to the rear ( 12c) is radially enlarged relative to the first section and the second section (12a, 12b). Respective annular stepped regions (29) provide a transition between the different diameter sections (12a, 12b, 12c).

[0030] Cada um dos canais (12a, 12b) ao longo do comprimento da saia (12) entre o gargalo (12d) e a extremidade para trás (12e) são definidos (isto é, flanqueados) por estrias se estendendo axialmente indicadas genericamente pelo numeral de referência (17). O que significa dizer, as estrias (17) se estendem por todo o comprimento da saia (12) a partir da cabeça (11) para a extremidade traseira da saia (12e). Uma espessura na direção circunferencial de cada estria (17) é não uniforme e muda em uma direção do eixo geométrico (19) entre o gargalo (12d) e a extremidade traseira de saia (12e). Além do mais, cada estria (17) é encurvada (alternativamente chamada de angulada ou dobrada) em sua direção longitudinal entre o gargalo (12d) e a extremidade traseira de saia (12e) de maneira tal a se desviar ou flexionar na direção circunferencial. Em concordância com a implementação específica, cada uma das estrias (17) é dobrada dentro da segunda e terceira seções traseiras (12b, 12c), mas são substancialmente lineares dentro da seção axialmente para frente (12a) imediatamente atrás da cabeça (11). Em concordância com isso, os canais (18a, 18b) são também dobrados (alternativamente chamados angulados ou encurvados) de maneira tal a se desviar na direção circunferencial dentro da segunda e terceira seções (12b, 12c). Como tal, pelo menos uma porção do comprimento axial das estrias (17) e canais (18a, 18b) [dentro das seções (12b, 12c)] é alinhada oblíqua para o eixo geométrico (19). Em concordância com a implementação específica, as estrias (17) e os canais (18a, 18b) [dentro das seções (12b, 12c)] seguem um caminho em parte helicoidal em torno do eixo geométrico (19) entre uma extremidade traseira da primeira seção (12a) e uma extremidade traseira de saia (12e).[0030] Each of the channels (12a, 12b) along the length of the skirt (12) between the neck (12d) and the rearward end (12e) are defined (i.e. flanked) by axially extending splines generally indicated by the reference numeral (17). That is to say, the splines (17) extend the entire length of the skirt (12) from the head (11) to the rear end of the skirt (12e). A thickness in the circumferential direction of each spline (17) is non-uniform and changes in a direction of the geometric axis (19) between the neck (12d) and the rear end of skirt (12e). Furthermore, each spline (17) is curved (alternatively called angled or bent) in its longitudinal direction between the neck (12d) and the rear end of skirt (12e) in such a way as to deflect or flex in the circumferential direction. In accordance with the specific implementation, each of the splines (17) is bent within the second and third rear sections (12b, 12c), but are substantially linear within the axially forward section (12a) immediately behind the head (11). Accordingly, the channels (18a, 18b) are also bent (alternatively called angled or curved) in such a way as to deviate in the circumferential direction within the second and third sections (12b, 12c). As such, at least a portion of the axial length of the splines (17) and channels (18a, 18b) [within the sections (12b, 12c)] is aligned obliquely to the geometric axis (19). In accordance with the specific implementation, the splines (17) and channels (18a, 18b) [within the sections (12b, 12c)] follow a partly helical path around the geometric axis (19) between a rear end of the first section (12a) and a rear end of skirt (12e).

[0031] Com referência para a Figura 2, um ângulo θ pelo qual cada estria (17) é dobrada ou desviada em sua direção longitudinal a partir do eixo geométrico (19) [de maneira tal a ser oblíquo/não paralelo para o eixo geométrico (19)] pode ser na faixa de 10 até 200, 30 até 100 ou 30 até 80. Tal desvio se refere para o caminho longitudinal geral das estrias (17) dentro da segunda e terceira seções (12b, 12c). Como é ilustrado na Figura 2, as seções traseiras combinadas (12b, 12c) representam uma maior parte do comprimento da saia (12) na medida em que cada seção (12a, 12b, 12c) representa genericamente uma respectiva terceira do comprimento da saia (12). Um comprimento axial sobre o qual as estrias (17) [e canais (18a, 18b)] são oblíquas relativamente para o eixo geométrico (19) pode ser na faixa de 20% – 100%, 30% – 90%, 40& – 80% ou 50% – 70%.[0031] With reference to Figure 2, an angle θ by which each spline (17) is bent or deflected in its longitudinal direction from the geometric axis (19) [in such a way as to be oblique/non-parallel to the geometric axis (19)] can be in the range of 10 to 200, 30 to 100 or 30 to 80. Such deviation refers to the general longitudinal path of the splines (17) within the second and third sections (12b, 12c). As illustrated in Figure 2, the combined rear sections (12b, 12c) represent a major portion of the length of the skirt (12) as each section (12a, 12b, 12c) generally represents a respective third of the length of the skirt ( 12). An axial length over which the splines (17) [and channels (18a, 18b)] are oblique relative to the geometric axis (19) may be in the range of 20% – 100%, 30% – 90%, 40& – 80 % or 50% – 70%.

[0032] Com referência para as Figuras 2 até 4, cada estria (17) e canais (18a, 18b) podem ser definidos adicionalmente para incluir uma tina radialmente a mais interna (22) que na direção longitudinal é flanqueada em uma primeira lateral por uma face de condução (20) e uma lateral oposta por uma face de arraste (25). As faces (20, 25) são assim chamadas com referência para a direção rotacional R (Figura 4). Cada estria (17) compreende uma face de ancoragem (23) representando uma região radialmente a mais externa da saia (12) dentro de cada seção (12a, 12b, 12c). A face de ancoragem (23) é terminada em cada lateral [em uma direção circunferencial em torno do eixo geométrico (19)] por uma aresta de condução (21) na junção com a face de condução (20) e uma aresta de arraste (24) na junção com a face de arraste (25).[0032] With reference to Figures 2 to 4, each spline (17) and channels (18a, 18b) can be further defined to include a radially innermost tub (22) which in the longitudinal direction is flanked on a first side by a drive face (20) and an opposite side by a drag face (25). The faces (20, 25) are so named with reference to the rotational direction R (Figure 4). Each spline (17) comprises an anchor face (23) representing a radially outermost region of the skirt (12) within each section (12a, 12b, 12c). The anchor face (23) is terminated on each side [in a circumferential direction around the geometric axis (19)] by a driving edge (21) at the junction with the driving face (20) and a trailing edge ( 24) at the junction with the drag face (25).

[0033] O ângulo θ pelo qual cada estria (17) e canal (18a, 18b) se estende oblíqua/o para o eixo geométrico (19) pode ser definido relativamente para o caminho longitudinal geral das estrias (17) e canais (18a, 18b) ou com referência para a orientação relativa da tina (22), faces de condução (20), aresta de condução (21), face de ancoragem (23), aresta de arraste (24) e/ou face de arraste (25). Em concordância com a implementação específica, a aresta de arraste (24) é dobrada em um ângulo maior relativamente para a aresta de condução (21) de maneira tal que uma espessura na direção circunferencial de cada estria (17) diminui na direção axialmente para trás em direção da extremidade traseira da saia (12e) sobre a segunda e a terceira seções (12b, 12c). Em concordância com isso, uma largura na direção circunferencial de cada canal (18a, 18b) aumenta na direção axialmente para trás sobre as seções (12b, 12c). Onde as arestas de condução e/ou de arraste (21, 24) são encurvadas ao longo de seus comprimentos, um raio da aresta de condução (21) pode ser maior do que um correspondente raio de aresta de arraste (24) de maneira tal a proporcionar um correspondente alinhamento não paralelo de face de condução (20) e face de arraste (25).[0033] The angle θ by which each spline (17) and channel (18a, 18b) extends obliquely to the geometric axis (19) can be defined relative to the general longitudinal path of the splines (17) and channels (18a) , 18b) or with reference to the relative orientation of the tub (22), drive faces (20), drive edge (21), anchor face (23), drive edge (24) and/or drive face ( 25). In accordance with the specific implementation, the trailing edge (24) is bent at a greater angle relative to the leading edge (21) in such a way that a thickness in the circumferential direction of each spline (17) decreases in the axially backward direction. towards the rear end of the skirt (12e) over the second and third sections (12b, 12c). Accordingly, a width in the circumferential direction of each channel (18a, 18b) increases in the axially backward direction over the sections (12b, 12c). Where the leading and/or trailing edges (21, 24) are curved along their lengths, a leading edge radius (21) may be greater than a corresponding trailing edge radius (24) in such a way to provide a corresponding non-parallel alignment of drive face (20) and drag face (25).

[0034] Com referência para a Figura 4, a face de condução (20) compreende pelo menos uma posição radialmente externa que é alinhada em um raio radial (30) e normal para a direção rotacional R de maneira tal a ser alinhada perpendicular para uma tangente de um círculo imaginário centrado sobre o eixo geométrico (19). A face de arraste (25) é alinhada transversal para o raio radial (30) e a face de condução (20) de maneira tal a ser declinada radialmente para dentro a partir da face de ancoragem (23).[0034] Referring to Figure 4, the driving face (20) comprises at least one radially outer position that is aligned on a radial radius (30) and normal to the rotational direction R in such a way as to be aligned perpendicular to a tangent of an imaginary circle centered on the geometric axis (19). The trailing face (25) is aligned transverse to the radial radius (30) and the driving face (20) such that it slopes radially inward from the anchor face (23).

[0035] O caminho longitudinal não linear de cada uma das estrias (17) e canais (18a, 18b) pelo menos dentro da segunda e terceira seções (12b, 12c) é vantajoso para facilitar transporte axialmente para trás de cortes misturados com o fluido de descarga que é tipicamente representado como uma lama. O que significa dizer, a orientação longitudinal angulada ou encurvada das estrias (17) e canais (18a, 18b) facilita a passagem para trás da lama a partir da região de corte na cabeça (11) e axialmente para trás ao longo da perfuração assim formada. Adicionalmente, o alinhamento oblíquo de estrias (17) e canais (18a, 18b) facilita extração axialmente para trás da broca (10) que é também rotacionada na direção R durante extração. A remoção de detritos de corte e de fluido de descarga a partir de em torno da região externa da saia (12) e da cabeça (11) reduz o risco de que a broca (10) venha a ficar presa dentro da perfuração durante extração em adição para minimização de possível colapso de perfuração durante extração.[0035] The non-linear longitudinal path of each of the splines (17) and channels (18a, 18b) at least within the second and third sections (12b, 12c) is advantageous for facilitating axially-backward transport of cuts mixed with the fluid discharge which is typically represented as a slurry. Which is to say, the angled or curved longitudinal orientation of the splines (17) and channels (18a, 18b) facilitates the backward passage of the mud from the cutting region in the head (11) and axially backwards along the bore thus formed. Additionally, the oblique alignment of splines (17) and channels (18a, 18b) facilitates axially backward extraction of drill (10) which is also rotated in the R direction during extraction. Removal of cutting debris and discharge fluid from around the outer region of the skirt (12) and head (11) reduces the risk that the bit (10) will become trapped inside the bore during extraction in addition to minimize possible drilling collapse during extraction.

[0036] Em concordância com concretizações adicionais, o desvio longitudinal encurvado ou angulado das estrias (17) e dos canais (18a, 18b) pode se estender por todo o comprimento axial da saia (12) entre o gargalo (12d) e extremidade traseira (12e). O ângulo pelo qual cada estria (17) é alinhada relativamente para o eixo geométrico (19) pode ser o mesmo para todas as estrias (17) e em todas as regiões de cada estria (17) ou o ângulo de desvio pode ser diferente para diferente estrias (17) e em diferentes regiões de cada estria (17). Em concordância com isso, uma largura de cada canal (18a, 18b) pode ser a mesma entre o gargalo (12d) e a extremidade traseira da saia (12e) ou pode variar em uma direção longitudinal.[0036] In accordance with additional embodiments, the curved or angled longitudinal deviation of the splines (17) and the channels (18a, 18b) can extend along the entire axial length of the skirt (12) between the neck (12d) and the rear end (12e). The angle by which each spline (17) is aligned relative to the geometric axis (19) may be the same for all splines (17) and in all regions of each spline (17) or the offset angle may be different for different streaks (17) and in different regions of each streak (17). Accordingly, a width of each channel (18a, 18b) may be the same between the neck (12d) and the rear end of the skirt (12e) or may vary in a longitudinal direction.

Claims

1. A drill (10) comprising: a head (11) having cutting elements (14a, 14b) for abrading rock by rotating the drill (10) about its longitudinal geometric axis (19); a skirt (12) extending axially rearwardly from the head (11); a plurality of splines (17) projecting radially outwardly and extending axially along the skirt (12) to define axially extending channels (18a, 18b), the splines and channels each having an axially extending length in one direction. between the head (11) and an axially rearward end (12e) of the skirt (12); characterized in that: in the longitudinal direction at least a part of the splines (17) and channels (18a, 18b) is bent or curved in such a way that the longitudinal part of the splines (17) or channels (18a, 18b) is oblique to the longitudinal axis.

The drill according to claim 1, wherein the portion of the splines (17) and channels (18a, 18b) which is oblique to the longitudinal axis (19) is positioned in an axially rearward portion of the skirt (12 ).

The drill according to claim 2, wherein an axially forward portion of the splines (17) and channels (18a, 18b) are aligned generally parallel to the longitudinal axis (19).

4. The drill according to claim 2 or

3, wherein said axially backward portion extends to 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80% or 90% of the length of the skirt between an axially further backward region (12d) of the head (11) and the axially rearward end (12e) of the skirt (12).

The drill according to any preceding claim wherein the longitudinal part of the splines and shanks is at least helical around the geometric axis (19).

The drill according to any preceding claim wherein each edge comprises a drive face (20) and a drive face (25) separated by a radially rearward facing anchor face (23), the drive faces and drag (20, 25) at least partially defining the channels (18a, 18b).

The drill according to claim 5, wherein in the longitudinal direction both the driving and trailing faces (20, 25) of the splines (17) are bent or curved in the same circumferential direction around the geometric axis (19) in such a way as to be aligned obliquely to the geometric axis (19).

The drill according to claim 6 or 7, wherein in the longitudinal direction, at least a part of a leading edge (21) and a trailing edge (24) of the splines (17) at the junction between the face of anchorage (25) and the respective driving face (20) and trailing face (25) is bent or curved in such a way as to be aligned obliquely to the geometric axis (19).

The drill according to claim 8, wherein a portion of the leading edge (21) and the trailing edge (24) which is oblique to the axis (19) is positioned in an axially backward portion of the skirt. (12).

The drill according to any preceding claim when dependent on claim 6 wherein in a cross-sectional plane perpendicular to the longitudinal axis, the drive face (21) is aligned generally normal to the direction of rotation (R) of the drill around the geometric axis (19).

The drill according to claim 10, wherein in the cross-sectional plane perpendicular to the geometric axis (19), the drag face (25) is aligned transversely to the rotational direction (R) of the drill (10) and /or oblique to the driving face (20).

The drill according to any preceding claim wherein an angle (θ) by which the splines (17) are bent or curved such that their lengths deviate in a circumferential direction is in the range of 10 to 200 relative to the geometric axis (19).

The bit according to claim 12, wherein the range is from 30 to 100, from 30 to 80 or from 40 to 60.

The drill according to any preceding claim comprising an internal bore (26) and passages (27) extending axially from a forward end (28) of the bore (26) to emerge as openings (15) in a face of front cut (13) of the head (11), at least some of the channels (18a) extending axially along the head (11) in communication with the openings (15).

The drill according to any preceding claim wherein the cutting elements comprise cutting knobs (14a,14b) embedded in the head (11).