RU173373U1

RU173373U1 - DRILLING CROWN

Info

Publication number: RU173373U1
Application number: RU2016149238U
Authority: RU
Inventors: Александр Алексеевич Кабашов
Original assignee: Александр Алексеевич Кабашов
Priority date: 2015-12-16
Filing date: 2015-12-16
Publication date: 2017-08-24

Abstract

Полезная модель относится к породоразрушающим инструментам и может быть использована в качестве бурильного инструмента для проходки скважин различного назначения в угольных пластах. Коронка содержит державку 1 со сменными резцами 3 в виде круглого стержня с несколькими коническими выступами 2. Один конец державки 11 соединен с буровым ставом. На другой конический конец 12 насажен опережающий резец-забурник 10. При этом каждый конический выступ 2 державки снабжен расширительными резцами 3 в количестве не менее трех на окружной линии резания. В промежутке между смежными зубками на выступах 2 державки 1 выполнены штыбопроходные выточки 9. Для монтажа расширительных резцов 3 на них выполнены сквозные конические отверстия, что позволяет сократить металлоемкость и трудоемкость изготовления и ремонта бурильной коронки. На выступающих хвостовых частях резцов 3 выполнены фиксаторы 8. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.The utility model relates to rock cutting tools and can be used as a drilling tool for sinking wells for various purposes in coal seams. The crown contains a holder 1 with interchangeable cutters 3 in the form of a round rod with several conical protrusions 2. One end of the holder 11 is connected to the drill stand. On the other conical end 12 a leading cutter-cutter 10 is mounted. Moreover, each conical protrusion 2 of the holder is equipped with expansion cutters 3 in an amount of at least three on the circumferential cutting line. In the interval between adjacent teeth on the protrusions 2 of the holder 1, there are pin-hole recesses 9. For mounting the expansion cutters 3, through them are made through conical holes, which reduces the metal consumption and the complexity of the manufacture and repair of the drill bit. On the protruding tail parts of the incisors 3, latches 8 are made. 2 zp f-ly, 2 ill.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к буровой технике, а именно к бурильному инструменту при бурении дегазационных и технических скважин в угольных шахтах.The proposed utility model relates to drilling equipment, namely to a drilling tool when drilling degassing and technical wells in coal mines.

Известен бурильный инструмент (см. Машины и инструменты для бурения скважин в угольных шахтах. / Сафонов М.С., Катанов Б.А. и др. Москва изд-во «Недра»,1972, стр. 90-91, рис. 54), оснащенный сменными породоразрушающими резцами. Корпус-державка инструмента в виде пластины. На передний конический конец ее по центру насажен без какого-либо крепления опережающий двухлезвенный породоразрушающий резец. Другие резцы периферийные осуществляют расширение скважины после опережающего резца. Они посажены в конические гнезда с дополнительным креплением от проворачивания при помощи планки, приваренной к корпусу перед передней плоскостью резца. Удаление шлама происходит путем выдавливания ее коронкой из зоны резания под действием усилия подачи и крутящего момента.The well-known drilling tool (see. Machines and tools for drilling wells in coal mines. / Safonov MS, Katanov B.A. and others. Moscow publishing house "Nedra", 1972, pp. 90-91, Fig. 54 ) equipped with replaceable rock cutting tools. Tool holder in the form of a plate. A leading two-blade rock cutting tool is mounted on the front conical end in the center without any attachment. Other peripheral incisors expand the well after the leading incisor. They are planted in conical nests with additional fastening against rotation by means of a strip welded to the body in front of the front plane of the cutter. Sludge is removed by extruding it with a crown from the cutting zone under the action of the feed force and torque.

В конструкции данного нерационально решен вопрос крепления расширительных резцов, т.к. дополнительное крепление от проворачивания (приваренная планка) увеличивает металлоемкость, а удаление шлама из забоя осуществляется неинтенсивно, что уменьшает скорость бурения скважин, а также срок службы резцов.The design of this unsustainably resolved the issue of mounting expansion tools, because additional fastening from rotation (welded strip) increases the metal consumption, and the removal of sludge from the bottom is not intensive, which reduces the speed of drilling wells, as well as the service life of the cutters.

Известна также бурильная коронка (см. Буровой инструмент для станков вращательного бурения. / Перетолчин В.А., Страбыкин Н.И. и др. Иркутск, 1975, стр. 12-13) со сменными резцами и центральным опережающим двухлезвенным резцом.A drill bit is also known (see Drilling tools for rotary drilling machines. / Peretolchin V.A., Strabykin N.I. et al. Irkutsk, 1975, pp. 12-13) with interchangeable cutters and a central leading two-blade cutter.

Удаление шлама из зоны резания возможно только с помощью шнекового транспортера, что недостаточно и влечет за собой те же недостатки, что и в предыдущем примере.Removing sludge from the cutting zone is only possible using a screw conveyor, which is insufficient and entails the same disadvantages as in the previous example.

Известна буровая коронка (а.с. СССР №418608, 1974, E21B 10/44), состоящая из вала, центрального забурника и отдельных секций с режущими зубками. Секции фиксируются на валу с помощью шпонки и запираются в осевом направлении забурником. Наружная поверхность сектора представляет собой участок спирали. Обращенная к забою поверхность каждого сектора совпадает с торцевой плоскостью втулки, противоположная ей поверхность является участком шнековой поверхности и выполняет функции шнекового транспортера.Known drill bit (USSR AS No. 418608, 1974, E21B 10/44), consisting of a shaft, a central borehole and separate sections with cutting teeth. The sections are fixed on the shaft with the help of a key and axially locked by a borehole. The outer surface of the sector is a portion of the spiral. The surface of each sector facing the bottom coincides with the end plane of the sleeve, the surface opposite to it is a section of the screw surface and performs the functions of a screw conveyor.

Недостатком данной буровой коронки является сложность конструкции и низкая эффективность бурения из-за перегрева зубков.The disadvantage of this drill bit is the design complexity and low drilling efficiency due to overheating of the teeth.

Наиболее близким по технической сущности заявляемому устройству является техническое решение «Коронка бурильная» (патент РФ №2338865, 2008, E21B 10/26, E21B 10/42), содержащая державку со сменными резцами и водопроводными каналами-отверстиями, один конец которой соединен с буровым ставом, а на противоположный конец насажен опережающий резец-забурник, при этом державка выполнена монолитной в виде круглого стержня с несколькими коническими выступами, на которых размещены расширительные резцы числом не менее трех на окружной линии резания, которые вставлены в конические гнезда, концевая часть которых при помощи технологического отверстия сообщается с поверхностью конического выступа, что позволяет при замене износившихся резцов удалять их («выбивать» из гнезда) принудительно специальным инструментом. В промежутке между смежными резцами выполнены штыбопроходные выточки.Closest to the technical nature of the claimed device is a technical solution "Drill bit" (RF patent No. 2338865, 2008, E21B 10/26, E21B 10/42), containing a holder with interchangeable cutters and water channels, holes, one end of which is connected to the drill with a stand, and a leading cutter-cutter is mounted on the opposite end, while the holder is made monolithic in the form of a round rod with several conical protrusions, on which there are expansion cutters with a number of at least three on the circumferential cutting line, which are inserted inserted into conical nests, the end part of which is connected with the surface of the conical protrusion with the help of the technological hole, which makes it possible to remove them (“knock out” from the socket) by replacing worn cutters with a special tool. In the interval between adjacent cutters, bayonet undercuts are made.

Данная конструкция решает вопрос замены износившихся резцов, так же увеличен срок службы резцов за счет их охлаждения водой через водопроводные каналы и эффективного удаления шлама с водой из зоны резания через штыбопроходные выточки, однако конструкция достаточно металлоемка, поскольку посадка резца происходит в гнезда, выполненные в конических выступах, при этом высота конического выступа больше длины конической части резца, а так же конструкция трудоемка, поскольку перпендикулярно концу гнезда выполнено технологическое отверстие, соединяющее поверхность конического выступа с концом посадочного гнезда, для удаления поврежденного резца при ремонте бурильной коронки, путем выбивания поврежденных резцов специальным инструментом, что создает дополнительную трудоемкость.This design solves the issue of replacing worn out cutters, also increased the service life of the cutters by cooling them with water through water channels and efficiently removing sludge and water from the cutting zone through bayonet grooves, however, the design is quite metal-intensive, as the cutter fits into nests made in conical protrusions, while the height of the conical protrusion is greater than the length of the conical part of the cutter, and also the construction is laborious, since a technological hole is made perpendicular to the end of the socket, connecting the surface of the conical protrusion with the end of the landing socket, to remove the damaged cutter during the repair of the drill bit, by knocking out the damaged cutters with a special tool, which creates additional laboriousness.

Задачей предлагаемого изобретения является снижение металлоемкости и трудоемкости коронки бурильной за счет выполнения более рациональной посадки резцов, а также снижение трудоемкости замены резцов при ремонте коронок.The task of the invention is to reduce the metal consumption and the complexity of the drill bit by performing a more rational fit of the cutters, as well as the reduction of the complexity of replacing the cutters during the repair of crowns.

Поставленная задача решается тем, что в известном устройстве коронки бурильной, содержащей державку со сменными резцами и водопроводными каналами-отверстиями, один конец которой соединен с буровым ставом, а на противоположный конец насажен опережающий резец-забурник, при этом державка выполнена монолитной в виде круглого стержня с несколькими коническими выступами, на которых размещены расширительные резцы числом не менее трех на окружной линии резания, а в промежутке между смежными резцами выполнены штыбопроходные выточки, через которые удаляется штыб, вымываемый водой.The problem is solved in that in the known device of the drill bit, containing a holder with replaceable cutters and water channels, holes, one end of which is connected to the drill stand, and the leading cutter is mounted on the opposite end, while the holder is made monolithic in the form of a round rod with several conical protrusions, on which there are expansion cutters with a number of at least three on the circumferential cutting line, and in the interval between adjacent cutters made by-pass recesses through the cat The bayonet washed out by water is removed.

Согласно предлагаемому техническому решению в качестве полезной модели:According to the proposed technical solution as a utility model:

для установки расширительных резцов на конических выступах выполнены сквозные конические отверстия, при этом высота конического выступа меньше длины конической части резца на размер его хвостовой части, выполненной с фиксатором;for installing expansion cutters on the conical protrusions, through conical openings are made, while the height of the conical protrusion is less than the length of the conical part of the cutter by the size of its tail part, made with a retainer;

посадка расширительных резцов на конических выступах через сквозные конические отверстия, как и само изготовление посадочного элемента, более технологичны, а следовательно, менее трудоемки, по сравнению с посадкой резцов (как в ближайшем аналоге) в гнезда, при этом выход хвостовой части резцов за конический выступ позволяет уменьшить высоту конического выступа на треть, что снижает металлоемкость буровой коронки, наличие фиксатора на конце резца удерживает его от выпадения при извлечении буровой коронки. К тому же улучшены условия ремонта бурильных коронок, т.к. заменяемые резцы легко удаляют из сквозных конических отверстий и заменяют новыми, при этом не требуется специальный инструмент, что снижает трудоемкость ремонта;the installation of expansion cutters on conical protrusions through the through conical holes, as well as the manufacturing of the landing element itself, is more technologically advanced and, therefore, less labor-consuming compared to the insertion of incisors (as in the closest analogue) into the nests, while the tail part of the incisors extends beyond the conical protrusion allows you to reduce the height of the conical protrusion by one third, which reduces the metal consumption of the drill bit, the presence of a retainer at the end of the cutter prevents it from falling out when removing the drill bit. In addition, the conditions for the repair of drill bits have been improved since replaceable cutters are easily removed from through conical holes and replaced with new ones, without the need for a special tool, which reduces the complexity of the repair;

фиксатор на хвостовой части резца выполнен в виде проточки с вставленным в нее стопорным элементом;the clamp on the tail of the cutter is made in the form of a groove with a locking element inserted into it;

фиксатор на хвостовой части резца выполнен в виде шплинта.the clamp on the tail of the cutter is made in the form of a forelock.

Выполнение фиксатора предусмотрено альтернативным и зависит от технологических возможностей производства, но не влияет значительно на технологичность и качество изготовления коронки буровой.The implementation of the retainer is provided alternative and depends on the technological capabilities of production, but does not significantly affect the manufacturability and quality of production of the drill bit.

Сущность технического решения поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображена коронка бурильная, общий вид, на фиг. 2 - вид. Б на фиг. 1, где изображено сквозное отверстие на коническом выступе с конической частью резца.The essence of the technical solution is illustrated by the drawing, where in FIG. 1 shows a drill bit, general view; in FIG. 2 - view. B in FIG. 1, which shows a through hole on a conical protrusion with a conical part of the cutter.

Коронка буровая (рис. 1) выполнена монолитной конструкции в виде круглого стержня 1 с одним или более коническими выступами 2 (далее выступами), при этом количество выступов 2 соответствует диаметру скважины и зоне покрытия поверхности реза. Выступы 2 выполнены коническими, что защищает коронку от ее затирания о стенки скважины. Каждый выступ 2 снабжен сквозными коническими отверстиями с посаженными в них сменными резцами 3, каждый из которых представляет собой зубок 4 с твердосплавной пластиной 5, и плоской гранью соединен с упором 6 на выступе 2, а конической частью 6 резцы вставляются в конические отверстия, при этом их хвостовые части 7 выходят за высоту выступа 2 и закрепляются фиксаторами 8, удерживающими их от выпадения при извлечении коронки из скважины. В дисках имеются штыбопроходные выточки (впадины) 9 со смещением на 120° вокруг оси вращения коронки для удаления штыба и удобной замены изношенных резцов.The drill bit (Fig. 1) is made of a monolithic design in the form of a round rod 1 with one or more conical protrusions 2 (hereinafter protrusions), while the number of protrusions 2 corresponds to the diameter of the well and the coverage area of the cut surface. The protrusions 2 are made conical, which protects the crown from rubbing it against the walls of the well. Each protrusion 2 is provided with through conical holes with interchangeable cutters 3 inserted into them, each of which is a tooth 4 with a carbide plate 5, and is connected with a stop 6 with a stop 6 on the protrusion 2, and the cutters are inserted into the conical holes by the conical part 6, their tail parts 7 extend beyond the height of the protrusion 2 and are secured with retainers 8, which keep them from falling out when removing the crown from the well. The disks have bay-hole undercuts (troughs) 9 with a displacement of 120 ° around the axis of rotation of the crown to remove the bayonet and conveniently replace worn cutters.

Коронка буровая имеет в передней части двухлезвийнный резец-забурник 10 со стопорным фиксатором (на рис. не показан) при коническом исполнении посадки или имеет резьбовое соединение, а с другого конца - шестигранный штырь с впадиной 11 для соединения и фиксации с буровыми штангами става, так же возможно резьбовое соединение коронки (на рис. не показано) или другим известным способом.The drill bit has a two-hole cutter-bore 10 in front of it with a locking lock (not shown in the figure) for a tapered fit or has a threaded connection, and on the other end - a hexagonal pin with a socket 11 for connection and fixing with the drill rods of the stand, so the threaded connection of the crown is possible (not shown in the figure) or by other known methods.

Внутри стержня 1 выполнены водопроводный канал 12 и поперечные отверстия 13 от него, через которые промывочно-охлаждающая жидкость поступает в забой к каждому резцу 3, которая не только охлаждает режущий инструмент, но и вымывает штыб из скважины забоя.Inside the rod 1 there is a water channel 12 and transverse holes 13 from it, through which the flushing and cooling liquid enters the face to each cutter 3, which not only cools the cutting tool, but also flushes the bayonet from the bottom hole.

На окружности линии резания находятся расширительные зубки 4 в количестве кратном трем и с симметричным поворотом вокруг оси на 120° между собой на боковых дисках. Это не позволяет уводку става при бурении, уменьшает сопротивление и увеличивает скорость бурения.On the circumference of the cutting line there are expansion teeth 4 in an amount multiple of three and with a symmetric rotation around the axis by 120 ° with each other on the side discs. This does not allow the drift of the stave during drilling, reduces drag and increases the drilling speed.

Коронка бурильная работает следующим образом: опережающий резец-забурник 10 оставляет после себя скважину диаметром d₁. Резцы 3 следующего за ним первого выступа 2 расширяют ее до диаметра d₂, и далее резцы 3 последующих выступов расширяют скважину до диаметров d₃, d₄ и т.д. Конечный диаметральный размер скважины зависит от количества выступов 2 на державке. Такое равномерно-последовательное увеличение диаметрального размера скважины выравнивает силовую нагрузку на резцы; позволяет бурить глубокие скважины режуще-скалывающим разрушением породы на забое. При этом подача охлаждающей жидкости по каналам 12, 13 на резцы 3 и более эффективное удаление шлама совместно с жидкостью из зоны реза через штыбопроходные выточки 9 позволяет увеличить скорость проходки и стойкость резцов 3.The drill bit works as follows: the leading cutter 10 leaves behind a well with a diameter of d ₁ . Cutters 3 of the following first protrusion 2 extend it to a diameter d ₂ , and then cutters 3 of the subsequent protrusions expand the well to diameters d ₃ , d ₄ , etc. The final diametrical size of the well depends on the number of projections 2 on the holder. Such a uniformly sequential increase in the diametric size of the well evens out the force load on the cutters; allows you to drill deep wells by cutting-chipping rock destruction at the bottom. Moreover, the supply of coolant through the channels 12, 13 to the cutters 3 and more efficient removal of sludge together with the liquid from the cutting zone through the pin-through recesses 9 allows to increase the penetration rate and resistance of the cutters 3.

Ремонтные работы по замене резцов 3 (см. фиг. 2), как наиболее уязвимых комплектующих, при их разрушении проводят путем удаления фиксаторов 8 с хвостовой части 7 резца 3 и выбивают резец 3 путем ударов по хвостовой части 7 любым доступным инструментом (например, молотком) из сквозного конического отверстия снизу конического выступа 2 и внедрения в него нового резца 3 в обратном направлении вверху, после чего монтируют на хвостовую часть 7 фиксатор 8.Repair work on replacing the cutters 3 (see Fig. 2), as the most vulnerable components, when they are destroyed, is carried out by removing the clips 8 from the tail part 7 of the cutter 3 and knock out the cutter 3 by hitting the tail part 7 with any available tool (for example, a hammer ) from the through conical hole from the bottom of the conical protrusion 2 and the introduction of a new cutter 3 into it in the opposite direction from the top, after which the latch 8 is mounted on the tail part 7.

Использование предложенного в качестве полезной модели технического решения позволяет решить поставленные задачи: крепление резцов на конических выступах коронки, путем вставления их в сквозные конические отверстия, что уменьшает высоту конического выступа и, следовательно, уменьшается металлоемкость бурильной коронки; более технологичные решения, как изготовления посадочных мест для монтажа резцов, так монтажа и разборки при замене износившихся резцов при ремонте коронок буровых снижает трудоемкость, как изготовления, так и ремонта коронок бурильных.Using the technical solution proposed as a useful model allows us to solve the problems posed: fastening the cutters on the conical protrusions of the crown by inserting them into the through conical holes, which reduces the height of the conical protrusion and, therefore, reduces the metal consumption of the drill bit; more technological solutions, such as the manufacture of seats for the installation of cutters, as well as installation and disassembly when replacing worn cutters during the repair of drill crowns, reduces the complexity of both the manufacture and repair of drill crowns.

Таким образом, достигнуто снижение металлоемкости и трудоемкости коронки бурильной, что экономически целесообразно и доказано испытаниями опытного образца ООО «УМГШО2», шахта «Ерунаковская VII», г. Осинники, Кемеровской области.Thus, a decrease in the metal consumption and the complexity of the drill bit was achieved, which is economically feasible and proved by testing a prototype of LLC UMGShO2, mine Erunakovskaya VII, Osinniki, Kemerovo region.

Claims

1. A drill bit containing a holder with interchangeable cutters and water channels, holes, one end of which is connected to the drill stand, and a leading cutter is mounted on the opposite end, while the holder is made monolithic in the form of a round rod with several conical protrusions on which expansion cutters with a number of at least three are placed on the circumferential line, and in the interval between adjacent cutters, recessed grooves are made, characterized in that for installing expansion cutters on conical protrusions troughs are made through conical holes, while the height of the conical protrusion is less than the length of the conical part of the cutter by the size of its tail part, made with a retainer.

2. The drill bit according to claim 1, characterized in that the latch on the tail of the cutter is made in the form of a circular groove with a locking element inserted into it.

3. The drill bit according to claim 1, characterized in that the latch on the tail of the cutter is made in the form of a cotter pin.