RU114997U1

RU114997U1 - DEVICE FOR CONNECTING A DRILL BIT WITH A SUBMERSIBLE SHOCK DRILL

Info

Publication number: RU114997U1
Application number: RU2011146516/03U
Authority: RU
Inventors: Анатолий Алексеевич Липин; Надежда Назимовна Заболоцкая
Original assignee: Учреждение Российской академии наук Институт горного дела Сибирского отделения РАН
Priority date: 2011-11-16
Filing date: 2011-11-16
Publication date: 2012-04-20

Abstract

Устройство для соединения бурового долота с погружным пневмоударником, включающее буксу с буровым долотом, имеющие подвижное шлицевое соединение, ограничитель осевого перемещения бурового долота в виде круглой шпонки, установленной в шпоночном гнезде, выполненном тангенциально в стенке буксы, отличающееся тем, что по направлению вращения буксы с правой стороны шпоночного гнезда выполнена канавка с цилиндрической поверхностью, ось которой эксцентрична оси шпоночного гнезда, а шпонка снабжена кулачком с цилиндрической поверхностью, ось которого соосна оси шпонки, при этом кулачок размещен в канавке с возможностью контакта цилиндрических поверхностей канавки и кулачка. A device for connecting a drill bit with a down-the-hole hammer, including an axle box with a drill bit, having a movable spline connection, a limiter for the axial movement of the drill bit in the form of a round key installed in a keyway made tangentially in the axle box wall, characterized in that in the direction of rotation of the axle box with on the right side of the keyway there is a groove with a cylindrical surface, the axis of which is eccentric to the axis of the keyway, and the key is equipped with a cam with a cylindrical surface, the axis of which is coaxial with the axis of the key, and the cam is located in the groove with the possibility of contact between the cylindrical surfaces of the groove and the cam.

Description

Техническое решение относится к горному делу и строительству, а именно к буровой технике, и может найти применение при бурении скважин ударно-вращательным способом.The technical solution relates to mining and construction, namely to drilling equipment, and can find application in drilling wells by impact-rotational method.

Известно устройство для соединения бурового инструмента с пневмоударником (см. Есин Н.Н. и др. Пневматические машины ударного действия для проходки скважин и шпуров. Новосибирск: Наука, 1986, с.61, п.1). Это устройство включает тангенциальную шпонку, ограничивающую осевое перемещение бурового инструмента, и стопор, фиксирующий тангенциальную шпонку в шпоночном гнезде корпуса от выпадения.A device is known for connecting a drilling tool with a hammer (see Yesin N.N. et al. Pneumatic impact machines for driving wells and holes. Novosibirsk: Nauka, 1986, p. 61, p. 1). This device includes a tangential key, restricting the axial movement of the drilling tool, and a stopper securing the tangential key in the key slot of the housing from falling out.

Недостатком этого устройства является то, что фиксирующая часть стопора размещена в открытом пазу снаружи корпуса и при бурении скважин подвержена интенсивному износу от потока бурового шлама. В результате не обеспечивается надежность работы устройства.The disadvantage of this device is that the locking part of the stopper is placed in an open groove outside the housing and when drilling wells is subject to intense wear from the flow of drill cuttings. As a result, the reliability of the device is not ensured.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков является устройство для соединения буровой коронки с погружным пневмоударником по а.с. СССР №1592482, кл. E21C 3/34, опубл. в БИ №34, 1990, включающее связанную с буровой коронкой посредством шлицевого соединения буксу, ограничитель осевого перемещения буровой коронки в виде круглой шпонки, установленной в шпоночном гнезде, выполненном в буксе, и стопор, размещенный в стенке буксы. На торце шпонки выполнен паз, а в шпоночном гнезде выполнен выступ, ответный пазу в шпонке, при этом цилиндрическая поверхность шпоночного гнезда со стороны коронки образует со шпонкой уплотнительные пояски для герметизации внутренней полости буксы.The closest in technical essence and the set of essential features is a device for connecting the drill bit with a submersible hammer on a.w. USSR No. 1592482, cl. E21C 3/34, publ. in BI No. 34, 1990, which includes an axle box connected to the drill bit by means of a spline connection, an axial displacement limiter of the drill bit in the form of a round key mounted in a key slot made in the axle box, and a stopper located in the axle box wall. A groove is made at the end of the key, and a protrusion is made in the key socket, which is the reciprocal of the groove in the key, while the cylindrical surface of the key socket on the crown side forms sealing bands with the key to seal the inner cavity of the axle box.

Недостатком этого устройства является то, что стопор, удерживающий круглую шпонку от осевого смещения, размещенный в стенке буксы и предотвращающий выпадение ее из шпоночного гнезда, подвергается интенсивному абразивному износу от потока бурового шлама между стенкой скважины и наружной стенкой буксы. В результате снижается надежность работы устройства.The disadvantage of this device is that the stopper that holds the round key from axial displacement, placed in the axle box wall and prevents it from falling out of the key socket, is subjected to intense abrasion from the flow of drill cuttings between the borehole wall and the outer wall of the axle box. As a result, the reliability of the device is reduced.

Техническая задача предлагаемого решения заключается в повышении надежности работы устройства за счет предотвращения абразивного износа стопора - кулачка шпонки путем закрытого исполнения его в канавке шпоночного гнезда.The technical task of the proposed solution is to increase the reliability of the device by preventing abrasive wear of the stopper - key cam by its closed execution in the keyway slot.

Техническая задача решается посредством того, что в предлагаемом устройстве для соединения бурового долота с погружным пневмоударником, включающем буксу с буровым долотом, имеющие подвижное шлицевое соединение, ограничитель осевого перемещения бурового долота в виде круглой шпонки, установленной в шпоночном гнезде, выполненном тангенциально в стенке буксы, согласно техническому решению по направлению вращения буксы с правой стороны шпоночного гнезда выполнена канавка с цилиндрической поверхностью, ось которой эксцентрична оси шпоночного гнезда, а шпонка снабжена кулачком с цилиндрической поверхностью, ось которого соосна оси шпонки, при этом кулачок размещен в канавке с возможностью контакта цилиндрических поверхностей канавки и кулачка.The technical problem is solved by the fact that in the proposed device for connecting the drill bit with a submersible hammer, including an axle box with a drill bit, having a movable splined connection, an axial displacement limiter of the drill bit in the form of a round key installed in a keyway made tangentially in the wall of the axle box, according to the technical solution, in the direction of rotation of the axlebox, a groove with a cylindrical surface, the axis of which is eccentric to the axis of the veneer, is made on the right side of the keyway socket full-time socket, and the key is equipped with a cam with a cylindrical surface, the axis of which is coaxial with the axis of the key, while the cam is placed in the groove with the possibility of contact of the cylindrical surfaces of the groove and cam.

Указанная совокупность признаков позволяет повысить надежность работы устройства за счет устранения абразивного износа стопора - кулачка шпонки от потока бурового шлама путем закрытого исполнения его в канавке шпоночного гнезда.The specified set of features can improve the reliability of the device by eliminating the abrasive wear of the stopper - the key cam from the drill cuttings stream by its closed execution in the keyway groove.

Сущность технического решения поясняется примером конкретного конструктивного исполнения устройства для соединения бурового долота с погружным пневмоударником (далее - устройство) и чертежами фиг.1-4, где на фиг.1 показан общий вид устройства в продольном разрезе в положении бурового долота на упоре в буксу; на фиг.2 - разрез А-А устройства, на котором изображено размещение кулачка шпонки в канавке шпоночного гнезда; на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.2, которое показывает поворот кулачка шпонки в канавке и зону контакта цилиндрических поверхностей кулачка и канавки, а также инерционную силу Р_и кулачка, возникающую за счет смещения его центра тяжести относительно центра тяжести шпонки; на фиг.4 - взаимодействие бурового долота и шпонки в режиме блокировки погружного пневмоударника и зона контакта шпонки и шпоночного паза бурового долота в процессе поворота шпонки в шпоночном пазу.The essence of the technical solution is illustrated by an example of a specific design of the device for connecting the drill bit with a submersible hammer (hereinafter referred to as the device) and the drawings of figures 1-4, where Fig. 1 shows a general view of the device in longitudinal section in the position of the drill bit against the axle box; figure 2 is a section aa of the device, which shows the placement of the cam key in the groove keyway socket; figure 3 is a section bB in figure 2, which shows the rotation of the cam dowels in the groove and the contact area of the cylindrical surfaces of the cam and grooves, as well as the inertial force P _and cam arising from the displacement of its center of gravity relative to the center of gravity of the dowel; figure 4 - the interaction of the drill bit and the keys in the locking mode of the submersible hammer and the contact area of the keys and the keyway of the drill bit during the rotation of the keys in the keyway.

Устройство содержит буксу 1 (фиг.1) с буровым долотом 2, имеющие подвижное шлицевое соединение 3, ограничитель осевого перемещения бурового долота 2 в виде круглой шпонки 4 (далее - шпонка 4), размещенной в шпоночном гнезде 5 (фиг.2), выполненном тангенциально в стенке буксы 1 и имеющим канавку 6, выполненную по направлению вращения буксы 1 с правой стороны шпоночного гнезда 5. Канавка 6 имеет цилиндрическую поверхность 7 с радиусом R (фиг.3). Ось канавки 6 выполнена с эксцентриситетом е относительно оси шпоночного гнезда 5. Шпонка 4 снабжена кулачком 8, имеющим цилиндрическую поверхность 9 с радиусом, равным радиусу R цилиндрической поверхности 7 канавки 6. Ось кулачка 8 соосна оси шпонки 4. При этом кулачок 8 размещен в канавке 6 с возможностью поворота против часовой стрелки и контакта цилиндрических поверхностей 7 и 9 (фиг.3). Буровое долото 2 имеет шпоночный паз 10 с боковыми поверхностями 11 и 12, в котором шпонка 4 ограничивает осевое перемещение бурового долота 2 (фиг.4).The device comprises an axle box 1 (Fig. 1) with a drill bit 2, having a movable spline connection 3, an axial displacement limiter of the drill bit 2 in the form of a round key 4 (hereinafter, key 4) located in a key socket 5 (figure 2), made tangentially in the wall of the axle box 1 and having a groove 6 made in the direction of rotation of the axle box 1 on the right side of the keyhole 5. The groove 6 has a cylindrical surface 7 with a radius R (figure 3). The axis of the groove 6 is made with an eccentricity e relative to the axis of the keyhole 5. The key 4 is provided with a cam 8 having a cylindrical surface 9 with a radius equal to the radius R of the cylindrical surface 7 of the groove 6. The axis of the cam 8 is aligned with the axis of the key 4. In this case, the cam 8 is placed in the groove 6 with the possibility of rotation counterclockwise and the contact of the cylindrical surfaces 7 and 9 (figure 3). The drill bit 2 has a keyway 10 with side surfaces 11 and 12, in which the key 4 limits the axial movement of the drill bit 2 (figure 4).

Соединение бурового долота 2 с погружным пневмоударником при помощи устройства осуществляют следующим образом. Буровое долото 2 устанавливают в буксу 1 без шпонки 4, ориентируя его относительно шлицевого соединения 3 и шпоночного паза 10 так, чтобы шпоночный паз 10 соответствовал положению шпоночного гнезда 5 для беспрепятственной установки шпонки 4 (фиг.1, 2). Далее устанавливают шпонку 4 в шпоночное гнездо 5 со стороны канавки 6 (фиг.2) с ориентацией кулачка 8 на свободный вход в канавку 6 (фиг.3). Шпонку 4 поворачивают в направлении против часовой стрелки (фиг.3) до упора цилиндрической поверхности 9 кулачка 8 в цилиндрическую поверхность 7 канавки 6. Для гарантированного заклинивания кулачка 8 в канавке 6 требуется контакт цилиндрических поверхностей 7 и 9 с натягом, для чего необходимо 2-3-х кратное перемещение бурового долота 2 до упора в шпонку 4.The connection of the drill bit 2 with a submersible hammer using the device is as follows. The drill bit 2 is installed in the axle box 1 without the key 4, orienting it relative to the spline connection 3 and the keyway 10 so that the keyway 10 corresponds to the position of the keyhole 5 for the smooth installation of the key 4 (Fig.1, 2). Next, install the key 4 in the keyhole 5 from the side of the groove 6 (figure 2) with the orientation of the cam 8 on the free entrance to the groove 6 (figure 3). The key 4 is turned counterclockwise (Fig. 3) until the cylindrical surface 9 of the cam 8 rests against the cylindrical surface 7 of the groove 6. For guaranteed jamming of the cam 8 in the groove 6, the interference of the cylindrical surfaces 7 and 9 is necessary, for which 2- 3-fold movement of the drill bit 2 all the way into the key 4.

Демонтаж бурового долота 2 производят в обратной последовательности. Шпонку 4 поворачивают по часовой стрелке до выхода кулачка 8 из канавки 6, удаляют ее из шпоночного гнезда 5 и вынимают буровое долото 2 из буксы 1.Dismantling of drill bit 2 is carried out in the reverse order. The key 4 is rotated clockwise until the cam 8 leaves the groove 6, remove it from the key slot 5 and remove the drill bit 2 from the axle box 1.

При работе погружного пневмоударника кулачок 8 шпонки 4 закрыт в канавке 6, а потому защищен от абразивного износа потоком бурового шлама. При ударах бурового долота 2 по буксе 1 при отскоке его от забоя происходит поворот против часовой стрелки кулачка 8 в канавке 6 за счет инерционной силы Р_и, стремящейся повернуть кулачок 8 в сторону зоны контакта цилиндрических поверхностей 7 канавки 6 и 9 кулачка 8. При блокировке погружного пневмоударника шпонка 4 перемещается в шпоночном пазу 11 бурового долота 2 с боковой поверхности 11 на боковую поверхность 12. Поворот шпонки 4 по боковой поверхности 12 шпоночного паза 10 также вызывает и поворот кулачка 8 в сторону зоны контакта цилиндрических поверхностей 7 канавки 6 и 9 кулачка 8. В результате заклинивания кулачка 8 в канавке 6 предотвращается выпадения шпонки 4 из шпоночного гнезда 5, что приводит к повышению надежности соединения бурового долота 2 с погружным пневмоударником.When operating a submersible hammer, the cam 8 of the key 4 is closed in the groove 6, and therefore is protected from abrasion by the flow of drill cuttings. When the drill bit 2 hits the axle box 1 when it bounces from the bottom, the cam 8 rotates counterclockwise in the groove 6 due to the inertial force P _and tends to rotate the cam 8 towards the contact zone of the cylindrical surfaces 7 of the grooves 6 and 9 of the cam 8. When blocking of the submersible hammer, the key 4 moves in the keyway 11 of the drill bit 2 from the side surface 11 to the side surface 12. The rotation of the key 4 on the side surface 12 of the keyway 10 also causes the cam 8 to turn towards the contact zone x 7 groove surfaces 6 and 9 of the cam 8. The cam 8 by jamming in a groove 6 is prevented from falling out of the key 4 keyed slot 5, which leads to higher reliability of the connection of the drill bit 2 with DTH.

Claims

A device for connecting a drill bit with a submersible hammer, including an axle box with a drill bit, having a movable spline connection, an axial displacement limiter of the drill bit in the form of a round key installed in a keyway made tangentially in the axle box wall, characterized in that in the direction of rotation of the axle box with a groove with a cylindrical surface, the axis of which is eccentric to the axis of the key slot, and the key is equipped with a cam with a cylindrical surface, about s which is coaxial with the axis of the tongue, wherein the cam is placed in the groove to make contact cylindrical surfaces of the groove and the cam.