RU1793079C - Cone drill bit - Google Patents

Cone drill bit

Info

Publication number
RU1793079C
RU1793079C SU904857451A SU4857451A RU1793079C RU 1793079 C RU1793079 C RU 1793079C SU 904857451 A SU904857451 A SU 904857451A SU 4857451 A SU4857451 A SU 4857451A RU 1793079 C RU1793079 C RU 1793079C
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
teeth
crowns
bit
cones
angle
Prior art date
Application number
SU904857451A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Авраамович Бирман
Александр Алексеевич Перегудов
Владимир Федорович Кузнецов
Вадим Петрович Якимов
Original Assignee
Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Буровой Техники
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Буровой Техники filed Critical Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Буровой Техники
Priority to SU904857451A priority Critical patent/RU1793079C/en
Application granted granted Critical
Publication of RU1793079C publication Critical patent/RU1793079C/en

Links

Landscapes

  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

Использование: в горной промышлен- носги дл  буровых шарошечных долот, пре назначенных, преимущественно, дл  ударно-шарошечного бурени . Сущность: шарошки 3. 4, 5 по средним венцам 11, 12 выполнены с углом конусности при вершине , равным удвоенной разности между пр мым углом и углом наклона осей цапф 2 к оси долота. Твердосплавные зубки на венцах 11, 12 расположены параллельно рей долота. При работе зубками средних венцов 11 и 12 создаютс  дополнительные плоскости обнажени  Это способствует более эффективному разрушению породы. Реакци  от забо  направлена вдоль зубков, что уменьшает изгибающие напр х ени  в зубках и повышает КПД удара. 2 ил.Usage: in the mining industry for cone drill bits intended primarily for shock cone drilling. Essence: cones 3. 4, 5 along the middle crowns 11, 12 are made with a taper angle at the apex equal to twice the difference between the right angle and the angle of the axes of the axles 2 to the axis of the bit. The carbide teeth on the crowns 11, 12 are parallel to the chisel rails. When working with the teeth of the middle crowns 11 and 12, additional exposure planes are created. This contributes to a more effective destruction of the rock. The reaction from the bottom is directed along the teeth, which reduces the bending stresses in the teeth and increases the impact efficiency. 2 ill.

Description

Насто щее изобретение относитс  к горной промышленности и может быть использовано в буровых шарошечных долотах , преимущественно предназначенных дл  ударно-шарошечного бурени .The present invention relates to the mining industry and can be used in cone drill bits, primarily designed for shock cone drilling.

Известно буровое .шарошечное долото; содержащее лапы и смонтированные на цапфах лап с возможностью вращени  многоконусные шарошки, имеющие твердосплавное вооружение на вершинах, основных и периферийных част х шарошек.Known drill bit. comprising paws and trunnion mounted paws with the possibility of rotation of multi-cone cones having carbide armament on the tops, main and peripheral parts of cones.

Недостатком этого долота  вл етс  невысока  эффективность его работы, поскольку конструктивные параметры его вооружени : диаметр и количество зубков на вершинах, основных и периферийных част х шарошек, а также ориентаци  зубков относительно оси шарошки - заданы без учета возможности бурени  с наложением на дол ото ударн ых импульсов. Поэтому зна- чйтельна   часть эйёргйи удара бесполезно поглощаетс  .самим долотом, не реализу сь в разрушении обуриваемой породы.The disadvantage of this bit is the low efficiency of its operation, since the design parameters of its armament: the diameter and number of teeth on the peaks, the main and peripheral parts of the cones, as well as the orientation of the teeth relative to the axis of the cone are set without regard to the possibility of drilling with imposition of percussion pulses. Therefore, a significant part of the impact force is uselessly absorbed by the bit itself, not realized in the destruction of the rock being drilled.

При превышений рационального значени  шага зубков границы лунок разрушени  и трещины в породе от воздействи  любогоIf the rational value of the tooth pitch is exceeded, the boundaries of the holes of destruction and cracks in the rock from the influence of any

венца на породу удалены друг от друга иcrowns on the rock are removed from each other and

углубление скважины замедл етс , пока количество лунок и их размеры не достигнут определенных значений. В случа х, когда шаг зубка меньше рационального значени , то снижаетс  удар- ,на  составл юща  нагрузка, передаваема  зубками на породу, что также уменьшает скорость бурени , the deepening of the well slows down until the number of holes and their sizes reach certain values. In cases where the pitch of the tooth is less than the rational value, the impact is reduced by the component load transferred by the teeth to the rock, which also reduces the drilling speed.

Существенным недостатком дол отй  вл етс  то, что зубки ориентированы перпендикул рно венцовым поверхност м шарошек, а конусность последних в различных част х шарошек различна. Поэтому направлени  осей зубков в момент взаимодействи  с породой и осевой нагрузки не совпадают. Это приводит, к одной стороны, к уменьшению КПД передачи энергии удара через зубки и, соответствен- но, снижению разрушающего воздействи  породы. С другой стороны, несовпадение направлений действи  осевой нагрузки с осью зубка, её передающего, влечет за со бой по вление дополнительных изгибающих напр жений на породоразрушающей поверхности зубка, особенно опасных при изложении ударных нагрузок, iVro приводит к снижению стойкости зубка и, сбответст- венно, сооружени  долота в целом.A significant drawback is that the teeth are oriented perpendicular to the crown surfaces of the cones, and the taper of the latter is different in different parts of the cones. Therefore, the directions of the clove axes at the moment of interaction with the rock and the axial load do not coincide. This leads, on the one hand, to a decrease in the efficiency of transfer of impact energy through the teeth and, accordingly, to a decrease in the destructive effect of the rock. On the other hand, the mismatch of the axial load action directions with the axis of the tooth transmitting it entails the appearance of additional bending stresses on the rock-cutting surface of the tooth, which are especially dangerous when presenting shock loads, iVro reduces the resistance of the tooth and, accordingly, bit construction as a whole.

Сказанное относитс  в первую очередь к венцам, размещенным на основных част х шарошек, поскольку значительна  часть долот , отработанных в очень крепких и крепких породах, замен лась из-за скола зубков именно этих венцов.The foregoing relates primarily to crowns located on the main parts of the cones, since a significant part of the bits worked in very strong and strong rocks were replaced due to chipping of the teeth of these crowns.

Наиболее близким техническим решением  вл етс  буровое шарошечное долото,The closest technical solution is a cone drill bit,

содержащее лапы с наклонными цапфами и установленные на цапфах возможностью вращени  шарошки с внутренними, средними и периферийными венцами и ;твердосплавные зубки, размещенные наcontaining paws with inclined trunnions and mounted on trunnions with the possibility of rotation of the cone with inner, middle and peripheral crowns and; carbide teeth placed on

О венцах шарошек, В нем диаметр и количество зубков на внутренних, средних и периферийных венцах оптимизированы по рассто нию от оси долота и частоты ударной нагрузки на долото с целью исключить зави5 сание какой-нибудь шарошки на кольцевом участке забо , разрушаемом одним из этих венцов с отставанием от разрушени  остальной площади забо . Однако вышеуказанные недостатки, св занные сOn the cones of the cones, In it, the diameter and number of teeth on the inner, middle and peripheral crowns are optimized in terms of the distance from the axis of the bit and the frequency of the shock load on the bit in order to exclude the dependence of any cone on the annular section of the slab destroyed by one of these crowns with lagging behind the destruction of the remaining area of the face. However, the above disadvantages associated with

0 несовпадением направлени  действи  осевой нагрузки (соответственно, приложени  ударных импульсов), сохран ютс  и в этом долоте. : л./ . .......,-..... :./. : . ;,..By the mismatch of the direction of the axial load (respectively, the application of shock pulses), they are stored in this bit. : l. /. ......., -.....: ./. :. ; ..

Цель изобретени  - повышение пр.ойз5The purpose of the invention is the increase of pr. Oise5

водительности долота за счет увеличени bit water increase due to increase

КПД удара и долговечности долота за счет уменьшени  изгибающих напр жений на зубки. .......,;. ,...Impact efficiency and bit durability by reducing bending stresses on the teeth. .......,;. , ...

Указанна  цлеь достигаетс  тем, что вThis goal is achieved by the fact that in

0 буровом шарошечном долоте, содержащем лапы с наклонными цапфами и установлен- ,ные на цапфах с возможностью вращени  шарошки с внутренними, средними и периферийными венцами и твердосплавные зуб5 «и, размещенные на венцах шарошек, шарошки по средним венцам выполнены с углом конусности при верщине.,равным удвоенной разности между пр мым углом и углом наклона осей цапфы к оси долота, аWith a drill bit containing cones with inclined trunnions and mounted on trunnions with the possibility of rotation of the cone with internal, middle and peripheral crowns and carbide teeth 5 "and, located on the cones, the cones along the middle crowns are made with a taper angle at the top. equal to the doubled difference between the right angle and the angle of inclination of the axle axles to the axis of the bit, and

0 твердосплавные зубки на средних венцах расположены параллельно оси долота.0 carbide teeth on the middle rims are parallel to the axis of the bit.

На фиг.1 изображено буровое шарошечное долото: на фиг.2 - совмещённые проекции шарошек.In Fig.1 shows a cone drill bit: in Fig.2 - combined projections of cones.

5 . Буровое шарошечное долото содержит лапу 1 с цапфой 2, шарошки 3, 4, 5, смонтированные на цапфах с помощью подшипников качени  б, 7 и подшипника скольжени  8. Шарошки имеют многоконусную форму,5 . The cone drill bit contains a paw 1 with a pin 2, cones 3, 4, 5 mounted on the pins using rolling bearings b, 7 and a sliding bearing 8. The cones have a multi-conical shape,

0 на наружных поверхност х конусов-венцовых поверхност х, выполнены породоразрущающие венцы в виде запрессованных в0 on the outer surfaces of the cones-crown surfaces, rock-cutting crowns are made in the form of pressed-in

отверсти  шарошек твердосплавных зубков carbide holes

с выступающими над венцовыми поверхно5 ст ми породоразрушающими част ми. Так, у 1-й шарошки внутренние венцы 9,10, средние венцы 11. 12 и периферийные венцы - ..13; 14; :-;with rock-cutting parts protruding above the crown surfaces. So, at the 1st cone, the inner crowns are 9.10, the middle crowns are 11. 12 and the peripheral crowns are ..13; 14; : -;

Ось цапфы наклона по отношению к оси долота под углом а ,The axis of the tilt axle with respect to the axis of the bit at an angle a,

Конусные поверхности 1-й шарошки, предназначенные под венцы 11, выполнены с одинаковым углом ip при их вершине со смещением относительно друг друга, лэнусные поверхности средних венцов ос- альных шарошек также выполнены со сме- ценйем относительно друг друга с таким же /гл.ом р при их вершинах.The conical surfaces of the 1st cone designed for crowns 11 are made with the same angle ip at their apex with an offset relative to each other, the lane surfaces of the middle crowns of the cones are also made with a relative angle to each other with the same / Ch. p at their peaks.

При совмещении проекций шарошек по оси наклона цапфы и центру замкового юдшипника опоры шарошек), как это показано на фиг.2, образуетс  схема совмещенного забо  скважины. Как видно из фиг.2, онусные поверхности средних венцов шарошек образуют контур ступенчатой формы, причем вследствие равенства углов конуса при вершине всех указанных поверхностей, их образующие параллельпы друг другу, редние венцы на фиг.2 обозначены цифрами .15, 16, 17, 18, 19. When combining the projections of the cones along the axis of inclination of the trunnion and the center of the lock case bearing of the cones), as shown in Fig. 2, a diagram of the aligned bottom of the well is formed. As can be seen from figure 2, the onus surfaces of the middle cones of the cones form a stepped shape, and due to the equality of the angles of the cone at the apex of all these surfaces, they form parallels to each other, the rare crowns in figure 2 are indicated by the numbers .15, 16, 17, 18 , nineteen.

Угол (р. при вершине конуса средних зенцов шарошек задаетс  так, что ось зубка в момент взаимодействи  с породой совпадает с направлением действи  осевой нагрузки , т.е. на совмещенном забое ось зубка параллельна оси долота, а образующа , совпадающа  с плоскостью, включающей оси цолота и зубка, перпендикул рна оси доло- г а.. - .;. ,. The angle (p. At the apex of the cone of the middle cones of the cones is set so that the axis of the tooth at the moment of interaction with the rock coincides with the direction of the axial load, i.e., on the combined bottom face, the axis of the tooth is parallel to the axis of the bit, and the generatrix coincides with the plane including the axes base and tooth, perpendicular to the axis of the long a .. -.;.,.

Угол (р /2 между этой образующей и осью долота равен 90° - р , соответственно , угол р равен 2(90°-а ).The angle (p / 2 between this generatrix and the axis of the bit is 90 ° - p, respectively, the angle p is 2 (90 ° -a).

Долото работает следующим образом. В процессе бурени  на долото передаютс  осева  нагрузка и крут щий момент, а также ударна  нагрузка, последн   с помощью пневмо- или гидроударников. Под действием указанных нагрузок зубки шарошек пёрекатывзютс  по забою, вызыва  разрушение породы. Разрушенна  порода удал етс  с поверхности забо  и из скважины подводимым через долото газообразным или жидким очистным агентом.The bit works as follows. During the drilling process, the axial load and torque, as well as the shock load, the latter using pneumatic or hydraulic hammers, are transmitted to the bit. Under the influence of the indicated loads, the cones of the cones rotate along the face, causing the destruction of the rock. The destroyed rock is removed from the surface of the bottom and from the well by a gaseous or liquid cleaning agent supplied through the bit.

Благодар  ступенчатому контуру средних венцов долота на забое в основной его части образуютс  дополнительные плоскости обнажени , что способствует более эффективному разрушению породы и, соответственно, росту механической скорости бурени .Due to the stepped contour of the middle crowns of the bit on the face, additional exposure planes are formed in its main part, which contributes to more efficient destruction of the rock and, consequently, to an increase in the mechanical drilling speed.

Образование конусными поверхност ми средних венцов шарошек ступенчатой формы при совмещении их проекций и взаимосв зь их угла конусности с углом наклона оси цапф к оси долота обеспечивает совпадение направлений осевой нагрузки на долото и осей зубков средних венцов. Это увеличивает КПД передачи ударной нагрузки (энергии) на разрушение породы и уменьшает изгибающие напр жени  в самих зубках.The formation of cones of step-shaped form on the conical surfaces of the middle crowns when combining their projections and the interconnection of their taper angle with the angle of inclination of the axis of the pins to the axis of the bit ensures that the axial load directions of the bit coincide with the axes of the teeth of the middle crowns. This increases the transmission efficiency of the shock load (energy) to the destruction of the rock and reduces the bending stresses in the teeth themselves.

Осева  нагрузка и ударные импульсы передаютс  зубками предлагаемого долота на забой, практически без потери энергии. Превышение или уменьшение значени  указанного угла влечет за собой по вление на забое, в месте- контакта зубка с породой боковой составл ющей нагрузки, направленной под пр мым углом к оси зубка, вызывающей изгибающие напр жени  на его породоразрушающей поверхности, но не участвующей в разрушении породы.Axial loading and shock pulses are transmitted by the teeth of the proposed bit to the bottom, with little or no energy loss. Exceeding or decreasing the value of the indicated angle entails the appearance on the face, at the point of contact of the tooth with the rock, of a lateral component of the load directed at a right angle to the axis of the tooth, causing bending stresses on its rock-cutting surface, but not participating in the destruction of the rock .

Использование предложенного долота позволит увеличить механическую скорость бурени  и проходку на долото при ударно- шарошечном способе бурени  скважин.Using the proposed bit will allow to increase the mechanical drilling speed and penetration to the bit when shock-cone method of drilling wells.

Ф о р м ула изобретени  Буровое шарошечное долото, содержащее ламы с наклонными цапфами и установ- ленные на цапфах с возможностью вращени  шарошки с внутренними, средними и периферийными венцами и твердосплавные зубки, размещенные на венцах шарошек, о т л и чающеес  тем; что, с целью повышени  производительности долота за счет увеличени  КПД удара и долговечности долота за счет уменьшени  изгибающих напр жений на зубках, шарошки по средним венцам выполнены с углом конусности при вершине, равным удвоенной разности между пр мым углом и углом наклона осей цапф к оси долота, а твердосплавные зубки на средних венцах расположены параллельно оси долота.SUMMARY OF THE INVENTION A cone drill bit comprising lamas with inclined pins and mounted on pins with the possibility of rotation of the cone with inner, middle and peripheral crowns and carbide teeth placed on the cones of the cones; that, in order to increase the performance of the bit by increasing the efficiency of the impact and durability of the bit by reducing the bending stresses on the teeth, the cones along the middle crowns are made with a taper angle at the apex equal to twice the difference between the right angle and the angle of inclination of the axes of the axles to the axis of the bit and carbide teeth on the middle crowns are parallel to the axis of the bit.

SU904857451A 1990-08-06 1990-08-06 Cone drill bit RU1793079C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904857451A RU1793079C (en) 1990-08-06 1990-08-06 Cone drill bit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904857451A RU1793079C (en) 1990-08-06 1990-08-06 Cone drill bit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU1793079C true RU1793079C (en) 1993-02-07

Family

ID=21531137

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU904857451A RU1793079C (en) 1990-08-06 1990-08-06 Cone drill bit

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU1793079C (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
В.А.Бирман, А.А.Перегудов А.Ф.Кузнеи В.П.Якимов Авторское свидетельство СССР N; 1383877,кл. Е 21 В 10/16, 1986. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3765493A (en) Dual bit drilling tool
SU1654515A1 (en) Roller-cutter drilling bit
US3536150A (en) Rotary-percussion drill bit
RU2153569C2 (en) Drill bit cone
WO1996008343A1 (en) Drill retainer for percussive and rotary drilling machines
SU1344888A1 (en) Rock-breaking tooth of drill bit
US3519092A (en) Percussion bit
RU1793079C (en) Cone drill bit
RU2237148C2 (en) Method and device for drilling wells
SU1366627A1 (en) Bladed drill bit
SU976007A1 (en) Rotary drill bit
RU2186193C2 (en) Rotation bit
SU1170108A1 (en) Roller bit
RU2098593C1 (en) Crown bit for enhancing boreholes
SU1404631A1 (en) Drill bit cronw
SU1668620A1 (en) Rotary drilling bit
SU1165763A1 (en) Drill bit
SU973778A1 (en) Rotary drill bit
RU2052071C1 (en) Cone drill bit
SU474594A1 (en) Rock destructive bit for armament cone bits
SU1745860A1 (en) Dual roller-cutter drilling bit
SU1114779A1 (en) Single-cutter drilling bit
SU1460177A1 (en) Triple-roller bit
SU605927A1 (en) Single rolling cutter bit
SU968304A1 (en) Drill bit