NO139495B

NO139495B - CUTTING ROLLER FOR DRILL CROWN.

Info

Publication number: NO139495B
Application number: NO731867A
Authority: NO
Inventors: Eugene Gray Ott; William Michael Conn
Original assignee: Dresser Ind
Priority date: 1972-05-08
Filing date: 1973-05-07
Publication date: 1978-12-11
Also published as: NO139495C; SE404055B; AU5472073A; GB1410534A; AU475924B2; JPS4961905A; ZA732541B; CA975389A; DE2323603A1; FR2183904A1

Description

,., Foreliggende oppfinnelse vedrører en skjærevalse for en rotasjonsborkrone som virker til å danne sirkulæré furer i de grunnformasjoner som bores, omfattende en skjærevalsemantel med en sylindrisk eller konisk overflate og i det minste to ringformede rekker av massive innsetninger som er forbundet med skjær-., valsemantelen og rager ut fra dennes overflate, idet innsetningene innbefatter sylindriske sokkelpartier som strekker seg inn i skjærvalsemantelen under dennes overflate samt hodepartier som strekker seg vesentlig over nevnte overflate, hvilke hodepartier har avlange skjæreegger som er innrettet i flukt med hverandre i hver av de ringformede rekker, og skjærevalsen er karakterisert ved at opprommet mellom skjæreeggene er mindre enn syttifem prosent (75 %) av senteravstanden mellom skjæreeggene, fortrinnsvis slik at det utgjør ca. sekstitoogenhalv (62,5 %) av denne. ,., The present invention relates to a cutting roller for a rotary drill bit which acts to form circular furrows in the base formations being drilled, comprising a cutting roller jacket with a cylindrical or conical surface and at least two annular rows of massive inserts which are connected by cutting-. , the roller jacket and protrudes from its surface, the inserts including cylindrical base parts which extend into the shear roller jacket below its surface as well as head parts which extend substantially above said surface, which head parts have oblong cutting edges which are arranged flush with each other in each of the annular rows, and the cutting roller is characterized by the space between the cutting edges being less than seventy-five percent (75%) of the center distance between the cutting edges, preferably so that it amounts to approx. sixty-eight and a half (62.5%) of this.

En har funnet at nevnte karakteristiske forhold ved skjærevalsen sikrer riktig formasjonsbelastning. Ved en fordel-aktig utføringsform av oppfinnelsen utgjør opprommet mindre enn 15,9 mm. It has been found that the aforementioned characteristic conditions at the cutting roller ensure the correct formation load. In an advantageous embodiment of the invention, the opening is less than 15.9 mm.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til tegningen, hvor: Fig. 1 viser et riss av en skjærevalse i henhold til oppfinnelsen, som er anbragt i en sadel som er innrettet til å forbindes med dreiehodet i en.boremaskin, Fig. 2 viser et enderiss av et parti av skjærevalsén In the following, the invention will be described in more detail with reference to the drawing, where: Fig. 1 shows a drawing of a cutting roller according to the invention, which is placed in a saddle which is arranged to be connected to the rotary head of a drilling machine, Fig. 2 shows an end view of a portion of the cutting roller

ifølge fig. 1, according to fig. 1,

Fig. 3 viser et enderiss av et parti av en skjærevalse av kjent type, og Fig. 4 viser et perspéktivriss av et av skjærene i valsen ifølge fig. 1. Fig. 1 viser en skjærevalse som er konstruert i overensstemmelse med oppfinnelsen. Skjærevalsen omfatter et større antall hardmetallskjær som er anordnet i flere, ringformede rader 1-8. Skjærevalsen som er generelt betegnet med 9, er forsynt med trehundreogfemti (350) individuelle skjær 10 av sintret wolframkarbid, som er montert i en mantel 11. Mantelen 11 omslutter en lagerkappe 12 som er forankret i en sadel 13. Sadelen 13 kan være forbundet med dreiehodet i en boremaskin eller med sokkelen i en borkrone. Valsen 9 kan videre være fremstilt i form"av en konisk-valse som er innrettet for å opplagres i en av armene i en rullemeiselkrone. Skjærevalsen 9 kan dessuten være av en konstruksjonsform som omfatter en enkelt rad av skjær, for ..utskjæring av en enkelt fure i jordformas]onen, og valsen 9 kan i samvirkning med en annen skjærevalse benyttes for utbryting av formasjonene mellom et par furer. Fig. 3 shows an end view of a part of a cutting roll of a known type, and Fig. 4 shows a perspective view of one of the cuts in the roll according to fig. 1. Fig. 1 shows a cutting roller which is constructed in accordance with the invention. The cutting roller comprises a large number of hard metal cutting edges which are arranged in several, ring-shaped rows 1-8. The cutting roller, generally designated 9, is provided with three hundred and fifty (350) individual cutters 10 of sintered tungsten carbide, which is mounted in a mantle 11. The mantle 11 encloses a bearing shell 12 which is anchored in a saddle 13. The saddle 13 can be connected to the rotary head of a drilling machine or to the base of a drill bit. The roller 9 can also be produced in form" of a conical roller which is arranged to be stored in one of the arms of a roller chisel crown. The cutting roller 9 can also be of a constructional form comprising a single row of cutters, for ..cutting a single furrow in the soil formation, and the roller 9 can, in cooperation with another cutting roller, be used for breaking out the formations between a pair of furrows.

Lagerkappen 12 er fastlåst i stilling i sadelen 13 The bearing cap 12 is locked in position in the saddle 13

ved hjelp av en hovedtapp 14 og en låsestift 15. Lagerkappen 12 holdes fastlåst i stilling under boringen ved hjelp av et arran-gement som er beskrevet i US patent nr. 3 203 492. Et antall lagersystemer som omfatter en kulelagerrekke 16, en indre rullelagerrekke 17 og en ytre rullelagerrekke 18, befordrer kutterman-telens 11 rotasjon om lagerkappen 12. Smøremiddel tilbakeholdes i opplagringssonen ved hjelp av to sett tetningselementer. Det indre sett tetningselementer omfatter et par metalltetningsrin- by means of a main pin 14 and a locking pin 15. The bearing cap 12 is kept locked in position during drilling by means of an arrangement which is described in US patent no. 3 203 492. A number of bearing systems comprising a ball bearing row 16, an inner roller bearing row 17 and an outer roller bearing row 18, promote the rotation of the cutter jacket 11 about the bearing cap 12. Lubricant is retained in the storage zone by means of two sets of sealing elements. The inner set of sealing elements comprises a pair of metal sealing rings

ger 19 og 20 som er anbragt" nær kutterens 9 indre endeparti. En fleksibel O-ring 21 av gummi, som er plassert mellom tetningsringen 19 og lagerkappen 12, fastholder tetningsringen 19 i ønsket stilling og tvinger tetningsringen 19 fjærende inn mot tetningsringen 20. En fleksibel O-ring 22 av gummi, som er plassert mellom mantelen 11 og tetningsringen 20, fastholder tetningsrin- gears 19 and 20 which are placed near the inner end part of the cutter 9. A flexible O-ring 21 made of rubber, which is placed between the sealing ring 19 and the bearing cap 12, maintains the sealing ring 19 in the desired position and forces the sealing ring 19 springily against the sealing ring 20. flexible rubber O-ring 22, which is placed between the jacket 11 and the sealing ring 20, holds the sealing ring

gen 20 i ønsket stilling og tvinger tetningsringen 20 fjærende inn mot tetningsringen 19. Det ytre sett tetningselementer omfatter et par metalltetningsringer 23 og 24 som er anbragt nær valsens 9 ytre endeparti. En fleksibel O-ring 25 av gummi, som gene 20 in the desired position and forces the sealing ring 20 springing against the sealing ring 19. The outer set of sealing elements comprises a pair of metal sealing rings 23 and 24 which are placed near the outer end part of the roller 9. A flexible rubber O-ring 25, which

er plassert mellom tetningsringen 24 og lagerkappen 12, fastholder tetningsringen 24 i ønsket stilling og tvinger tetningsringen 24 fjærende inn.mot tetningsringen 23. En fleksibel O-ring 26 is placed between the sealing ring 24 and the bearing cap 12, maintains the sealing ring 24 in the desired position and forces the sealing ring 24 resiliently in towards the sealing ring 23. A flexible O-ring 26

av gummi, som er plassert mellom mantelen 11 og tetningsringen 23, fastholder tetningsringen 23 i ønsket stilling og tvinger tetningsringen 23 fjærende inn mot tetningsringen 24. of rubber, which is placed between the mantle 11 and the sealing ring 23, maintains the sealing ring 23 in the desired position and forces the sealing ring 23 springily against the sealing ring 24.

Det henvises til fig. 2, hvor et enderiss av et parti av mantelen 11 er vist delvis i snitt. To naboskjær 10 er vist anbragt i mantelen 11. Hvert av skjærene 10 omfatter et ia<ngstrakt hodeparti 27 med skjæreegger 39 som er tilpasset for kontakt med jordformasjonene. Senteravstanden mellom skjæreeggene 39 utgjør 20,3 mm. Avstanden mellom de nærmeste punkter 29. i skjærenes 10 innbyrdes tilgrensende hodepartier 27, i det. følgende benevnt opprommet mellom skjærene, utgjør 12,7 mm. Opprommet mellom skjærene er således mindre enn senteravstanden - mellom skjæreeggene. Skjærenes 10 langstrakte hodepartier 37 er anordnet i flukt med hverandre. For å sikre riktig formasjonsbelastning, bør opprommet mellom skjærene ligge mellom 9,5 mm og 15,9 mm. Opprommet bør følgelig ikke overstige syttiåtte prosent (78 %) av senteravstanden, for. å sikre riktig formasjonsbelastning. Som vist i fig. 2, utgjør opprommet ca. sekstitoogenhalv prosent (62,5%). Reference is made to fig. 2, where an end view of a part of the mantle 11 is shown partially in section. Two adjacent cutters 10 are shown arranged in the mantle 11. Each of the cutters 10 comprises an elongated head portion 27 with cutting edges 39 which are adapted for contact with the soil formations. The center distance between the cutting edges 39 amounts to 20.3 mm. The distance between the nearest points 29. in the shears 10 mutually adjacent head parts 27, in that. the following named the space between the cuttings, amounts to 12.7 mm. The space between the cutting edges is thus smaller than the center distance - between the cutting edges. The 10 elongated head parts 37 of the cutters are arranged flush with each other. To ensure the correct formation load, the space between the cuttings should be between 9.5 mm and 15.9 mm. The clearance should therefore not exceed seventy-eight percent (78%) of the center distance, for. to ensure correct formation load. As shown in fig. 2, the room is approx. sixty-nine and a half percent (62.5%).

Det henvises videre til fig. 3, hvor et enderiss Further reference is made to fig. 3, where an end view

av et parti av en skjærevalse 30 av kjent type er vist delvis i snitt. Hodepartiet 32 av hvert av skjærene 31 er relativt spisst og adskiller seg derved tydelig fra det langstrakte hodeparti av skjærene ifølge fig. 2. Skjær av hittil kjente typer har vanligvis spisse eller avrundede hodepartier, men i en-kelte tilfeller har skjærene vært forsynt med meiselformede hodepartier. De hittil kjente skjær med meiselformet hodeparti har ikke vært anordnet slik, at hodene i hver ringformet rad har ligget i flukt med hverandre, og den spesielle form av de hittil kjente skjær med meiselformet hode adskiller seg fra formen av skjærene 10. Det fremgår videre at ved kuttere 30 av hittil kjent type er opprommet mellom skjærene stort sett lik senteravstanden mellom skjæreeggene. of part of a cutting roller 30 of a known type is shown partially in section. The head part 32 of each of the cutters 31 is relatively pointed and thereby clearly differs from the elongated head part of the cutters according to fig. 2. Shears of hitherto known types usually have pointed or rounded head parts, but in some cases the sherds have been provided with chisel-shaped head parts. The previously known sherds with a chisel-shaped head part have not been arranged in such a way that the heads in each ring-shaped row have been flush with each other, and the special shape of the hitherto known sherds with a chisel-shaped head differs from the shape of the sherds 10. It is further clear that in the case of cutters 30 of the hitherto known type, the space between the cutting edges is largely equal to the center distance between the cutting edges.

Et enkelt skjær 33 som er utformet i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse, er vist i fig. 4. Skjæret 33 omfatter et sylinderformet sokkelparti 34 som er tilpasset for å forankres i en skjærevalse, så som valse 9 ifølge fig. 1. Skjærets 33 øvre ende danner et meiselformet, formasjonsbearbei-dende hode. Skjærets fremre kantflate 35 og bakre kantflate 36 er stort sett parallelle, mens dets sideflater 37 og 38 konver-gerer. De hittil kjente, meiselformede skjærhoder omfatter fremre og bakre kantflater som, i forhold til de stort sett parallelle fremre og bakre kantflater på skjæret 33, er anordnet i skråstil-ling. Skjærets 33 hodeparti har således en langstrakt skjæreegg 39. Disse langstrakte skjæreegger 39 på skjærene i hver ringformet rad er anordnet i flukt med hverandre. A single blade 33 which is designed in accordance with the present invention is shown in fig. 4. The cutter 33 comprises a cylindrical base part 34 which is adapted to be anchored in a cutting roller, such as roller 9 according to fig. 1. The upper end of the insert 33 forms a chisel-shaped, formation processing head. The blade's front edge surface 35 and rear edge surface 36 are largely parallel, while its side surfaces 37 and 38 converge. The hitherto known, chisel-shaped cutting heads comprise front and rear edge surfaces which, in relation to the largely parallel front and rear edge surfaces of the cutting edge 33, are arranged in an inclined position. The head part of the blade 33 thus has an elongated cutting edge 39. These elongated cutting edges 39 on the blades in each annular row are arranged flush with each other.

Skjærevalsens 9 virkemåte er som følger. Sadelen 13 anordnes i en borkrone som bringes i rotasjon samt fremføres gjennom formasjonen. Skjærene 10 bringes i kontakt med formasjonene og former et antall furer i disse. Formasjonspartiene mellom tilgrensende furer vil derved brytes ut og bruddstykkene skillés fra formasponene under boringen, hvorved hullet eller tunnellen utformes slik som ønsket. På grunn av de langstrakte hodepartier 21 på skjærene 10 i hver av de sirkelformede rader 1-8 oppnås en kontinuerlig lineærkontakt med formasjonene, i . stedet for punktkontaktene ved skjær av hittil kjent type. Den kontinuerlige lineærkontakt resulterer i frembringelse av enkelt-furer i formasjonene under boringen. Skjærevalsen 9 vil således for hver omdreining av borkronen sønderdele en fullstendig forma-sjonssone, slik at etterboringen blir unødvendig. The mode of operation of the cutting roller 9 is as follows. The saddle 13 is arranged in a drill bit which is brought into rotation and advanced through the formation. The cutters 10 are brought into contact with the formations and form a number of furrows in them. The formation sections between adjacent furrows will thereby be broken out and the broken pieces separated from the formation chips during drilling, whereby the hole or tunnel is designed as desired. Because of the elongated head portions 21 of the cuttings 10 in each of the circular rows 1-8, a continuous linear contact with the formations is achieved, i . instead of the point contacts at shears of the hitherto known type. The continuous linear contact results in the creation of single furrows in the formations during drilling. The cutting roller 9 will thus break up a complete formation zone for each revolution of the drill bit, so that re-drilling becomes unnecessary.

Claims

1. Cutting roller for a rotary drill bit which acts to form circular furrows in the base formations being drilled, including a shear roll jacket (11) with a cylindrical or conical surface, and at least two annular rows of solid inserts (1-8, 33), which are connected to the shear roll jacket and protrude from its surface, the inserts (33) comprising cylindrical base parts (34) which extend into the cutting roll mantle below its surface as well as head parts (27) which extend substantially above said surface, which head parts (27) have elongated cutting edges (39) which are arranged flush with each other in each of the annular rows , characterized in that the space between the cutting edges is less than seventy-five percent (75%) of the center distance between the cutting edges, preferably so that it amounts to approx. sixty-eight and a half percent (62.5%) of this.

2. Cutting roller according to claim 1, characterized in that the clearance is less than 15.9 mm.