RU2100562C1

RU2100562C1 - Device for rotary drilling

Info

Publication number: RU2100562C1
Application number: RU95119902A
Authority: RU
Inventors: Н.С. Родионов; С.И. Мультанов; Ю.А. Медовый
Original assignee: Институт горного дела им.А.А.Скочинского; Товарищество с ограниченной ответственностью "ПИГМА"
Priority date: 1995-11-27
Filing date: 1995-11-27
Publication date: 1997-12-27

Abstract

FIELD: mining industry, in particular, tools for blasthole rotary drilling. SUBSTANCE: device includes tubular drill rod carrying Y-shaped drill bit which has shank, working head with wings armored with hard-alloy inserts provided with main and auxiliary cutting edges formed by internal faces of wings, central channel made in working head and communicating shank hollow with inlet, and inclined radial channels oriented from end face of working head. Formed between end of drill rod and base of shank hollow is chamber. Inclined radial channels are made in form of bores in shank wall connecting chamber, formed by end of drill rod and base of shank hollow, with annular space. Segment recesses are made on external surface of end of drill rod located in drill bit shank. Recess length exceeds length of part of drill bit found in shank. EFFECT: higher efficiency. 3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к породоразрушающему инструменту для бурения шпуров машинами вращательного действия. The invention relates to the mining industry, and in particular to a rock cutting tool for drilling holes with rotary action machines.

Известен породоразрушающий инструмент [1] для бурения шпуров, который состоит из долота с пустотелым корпусом и технологическими выемками, вильчатой части с твердосплавными пластинками, внутренние поверхности которых образуют U-образную рассечку. Последняя имеет в основании центральный промывочный канал, сообщающийся с внутренней камерой, образованной полой буровой штангой в посадочном гнезде корпуса долота. Процесс бурения таким инструментом энергоемок, а удаление бурового шлама из кольцевого пространства между корпусом долота и стенками шпура затруднено, что снижает производительность бурения. Known rock cutting tool [1] for drilling holes, which consists of a bit with a hollow body and technological recesses, a fork part with carbide inserts, the inner surfaces of which form a U-shaped incision. The latter has at its base a central flushing channel communicating with an internal chamber formed by a hollow drill rod in the landing socket of the bit body. The drilling process is energy-intensive with such a tool, and it is difficult to remove drill cuttings from the annular space between the bit body and the borehole walls, which reduces drilling productivity.

Известно также вильчатое долото для вращательного бурения [2] устанавливаемое на трубчатой буровой штанге и содержащее полый хвостовик и рабочую головку с двумя перьями, армированными твердосплавными пластинками, имеющими главную и вспомогательную режущие кромки. Внутренние грани перьев образуют рассечку, а в рабочей головке выполнен соединяющий полость хвостовика с рассечкой центральный канал, от которого отходят радиальные наклонные каналы, ориентированные от торца рабочей головки. Между торцом буровой штанги и основание полости хвостовика образована камера. Also known is a forked bit for rotary drilling [2] mounted on a tubular drill rod and containing a hollow shank and a working head with two feathers reinforced with carbide inserts having a main and auxiliary cutting edges. The inner edges of the feathers form a cut, and in the working head there is a central channel connecting the cavity of the shank with the cut, from which radial inclined channels extend, oriented from the end of the working head. A chamber is formed between the end of the drill rod and the base of the shank cavity.

Долото разрушает породу твердосплавными пластинками. Образующаяся в шпуре буровая мелочь удаляется от каждого пера промывочной жидкостью, поступающей по центральному каналу и по радиальным каналам, образованным выносным соплом и скосами рабочей головки. The bit destroys the rock with carbide inserts. The drill trifle formed in the borehole is removed from each feather by flushing fluid coming through the central channel and through the radial channels formed by the remote nozzle and the bevels of the working head.

При бурении таким долотом мягких и слабых пород (когда преимущественно используют машины вращательного действия) недостаточно эффективно происходит удаление буровой мелочи, которая не успевает транспортироваться в сторону устья шпура и поэтому зашламовывает долото и буровую штангу в призабойной части шпура, что ведет к снижению производительности и увеличению стоимости бурения. Кроме того, наличие выносного сопла усложняет конструкцию долота и технологию его изготовления. When drilling with such a bit of soft and weak rocks (when rotary action machines are mainly used), drilling trifle is not effectively removed, which does not have time to be transported towards the mouth of the hole and therefore traps the bit and the drill rod in the bottom hole of the hole, which leads to a decrease in productivity and increase drilling cost. In addition, the presence of a remote nozzle complicates the design of the bit and the technology of its manufacture.

Цель изобретения повышение эффективности процесса бурения за счет улучшения удаления бурового шлама из призабойной части шпура промывочной жидкостью. The purpose of the invention is to increase the efficiency of the drilling process by improving the removal of drill cuttings from the bottom of the hole with drilling fluid.

Другая цель изобретения заключается в упрощении конструкции инструмента. Another objective of the invention is to simplify the design of the tool.

Цели изобретения достигаются тем, что в устройстве для вращательного бурения, включающем трубчатую буровую штангу и установленное на ней вильчатое долото, содержащее полый хвостовик, рабочую головку с перьями, армированными твердосплавными пластинками, имеющими главную и вспомогательную режущие кромки, рассечку, образованную внутренними гранями перьев, выполненный в рабочей головке центральный канал, соединяющий полость хвостовика с рассечкой, и наклонные радиальные каналы, ориентированные от торца рабочей головки, причем меду торцом буровой штанги и основанием полости хвостовика образована камера, наклонные радиальные каналы выполнены в виде сверлений в стенке хвостовика, соединяющих камеру между торцом штанги и основанием полости хвостовика с затрубным пространством шпура, а по наружной поверхности расположенного в хвостовике конца буровой штанги выполнены сегментные выточки, длина которых превышает длину расположенного в хвостовике участка штанги. The objectives of the invention are achieved in that in a device for rotary drilling, including a tubular drill rod and a fork bit installed on it, containing a hollow shank, a working head with feathers reinforced with carbide inserts having a main and auxiliary cutting edges, a cut formed by the inner edges of the feathers, made in the working head of the Central channel connecting the cavity of the shank with a cut, and inclined radial channels oriented from the end of the working head, and honey face m of the drill rod and the base of the shank cavity, a chamber is formed, inclined radial channels are made in the form of drills in the wall of the shank connecting the chamber between the end of the rod and the base of the cavity of the shank with the annulus of the hole, and segmented recesses are made along the outer surface of the end of the shaft of the drill rod, length which exceeds the length of the rod section located in the shank.

Твердосплавные пластинки могут быть развернуты в сторону, обратную направлению вращения долота, и образуют с его диаметральной плоскостью острый угол, вершина которого направлена к стенкам шпура. Оптимальная величина этого угла составляет 8 10^o.Carbide inserts can be deployed in the direction opposite to the direction of rotation of the bit, and form a sharp angle with its diametrical plane, the apex of which is directed towards the walls of the hole. The optimal value of this angle is 8 10 ^o .

На фиг. 1 и 2 изображено предлагаемое устройство, вид сбоку (частично в разрезе); на фиг.3 то же, вид сверху. In FIG. 1 and 2 show the proposed device, side view (partially in section); figure 3 is the same, top view.

Устройство для вращательного бурения включает вильчатое долото, содержащее полый хвостовик 1 с технологической выемкой 2, рабочую головку из двух перьев 3, твердосплавные пластинки 4 с главными 5 и вспомогательными 6 режущими кромками. Внутренние грани перьев образуют U-образную рассечку 7, которая центральным каналом 8 сообщается с внутренней камерой 9, образованной между торцом трубчатой буровой штанги 10 и основанием полости хвостовика 1. Твердосплавные пластинки 4 каждого пера развернуты в сторону, обратную направлению вращения, расположены α 8 10^o к диаметральной плоскости I-I долота, вершина которого направлена к стенкам шпура, и параллельны друг другу. Вспомогательные режущие кромки 6 параллельны продольной оси O-O долота и находятся от нее на расстоянии не более 10 12 мм. Водоподводящий канал 11 буровой штанги расположен соосно с центральным каналом 8. Внутренняя камера 9 сообщается с затрубным кольцевым пространством шпура через радиальные наклонные каналы 12, выполненные в виде сверлений в стенке хвостовика 1 и ориентированные от торца рабочей головки. Расположенный в хвостовике 1 конец буровой штанги 10 снабжен сегментными выточками 13, выполненными по наружной поверхности штанги 10. Длина выточек 13 превышает длину расположенного в хвостовике участка штанги 10. Выточки 13 образуют сегментные каналы, соединяющие камеру 9 с кольцевым зазором 14 между боковой поверхностью 15 буровой штанги и стенками 16 шпура 17.The rotary drilling device includes a fork bit containing a hollow shank 1 with a technological recess 2, a working head of two feathers 3, carbide inserts 4 with the main 5 and auxiliary 6 cutting edges. The inner edges of the feathers form a U-shaped incision 7, which is connected by the central channel 8 with the inner chamber 9, formed between the end of the tubular drill rod 10 and the base of the shank cavity 1. Carbide inserts 4 of each feather are turned in the direction opposite to the direction of rotation, α 8 10 are located ^o to the diametrical plane of the II bit, the top of which is directed to the walls of the hole, and parallel to each other. Auxiliary cutting edges 6 are parallel to the longitudinal axis OO of the bit and are located at a distance of not more than 10 12 mm. The water supply channel 11 of the drill rod is coaxial with the central channel 8. The inner chamber 9 communicates with the annular annulus of the hole through radial inclined channels 12, made in the form of drilling in the wall of the shank 1 and oriented from the end of the working head. The end of the drill rod 10 located in the shank 1 is provided with segmented recesses 13 made on the outer surface of the rod 10. The length of the recesses 13 exceeds the length of the rod section located in the shank 10. The recesses 13 form segmented channels connecting the chamber 9 with the annular gap 14 between the side surface 15 of the drilling rods and walls 16 of the hole 17.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. The proposed device operates as follows.

При вращении буровой штанги 10 и соединенного с ней долота вокруг оси O-O твердосплавные пластинки режущими кромками 5 разрушают поверхность забоя шпура 17, а керн 18 скалывают вспомогательные режущие кромки 6. Поток 19 промывочной жидкости по каналу 11 в буровой штанге 10 поступает в камеру 9, которая в данном случае является распределительной. Поток А жидкости, выходящий через центральный канал 8, удаляет буровой шлам из зоны рассечки 7 вдоль передних граней 20 перьев. Две симметричные струи Б, выходящие через радиальные каналы 12, удаляют буровой шлам из технологической выемки 2 между корпусом долота и стенками шпура. При этом направление радиальных каналов совпадает с направлением отражающей поверхности распределительной камеры, что повышает интенсивность струй Б и эффективность удаления ими бурового шлама. Два симметричных потока В из каналов 13 удаляют буровой шлам из кольцевого зазора между буровой штангой и стенками шпура, что способствует ускоренному отводу бурового шлама из призабойного объема шпура. Это исключает зашламовывание и прихват не только корпуса долота, но и хвостовой части буровой штанги, а следовательно, и всего технологического инструмента. When the drill rod 10 and the chisel connected around it rotate around the OO axis, the carbide inserts by the cutting edges 5 destroy the bottom surface of the borehole 17, and the core 18 break off the auxiliary cutting edges 6. The flow of flushing fluid 19 through the channel 11 in the drill rod 10 enters the chamber 9, which in this case is distribution. The fluid stream A exiting through the central channel 8 removes drill cuttings from the cutting zone 7 along the front faces 20 of the feathers. Two symmetrical jets B, exiting through the radial channels 12, remove drill cuttings from the technological recess 2 between the body of the bit and the walls of the hole. The direction of the radial channels coincides with the direction of the reflective surface of the distribution chamber, which increases the intensity of the jets B and the efficiency of their removal of drill cuttings. Two symmetrical flow B from the channels 13 remove drill cuttings from the annular gap between the drill rod and the walls of the hole, which contributes to the accelerated removal of drill cuttings from the bottomhole volume of the hole. This eliminates sludge and sticking not only of the body of the bit, but also of the tail of the drill rod, and, consequently, of the entire technological tool.

Площадь сечения водоподводящего канала 11 в буровой штанге не превышает площади суммарного сечения выводных каналов 8, 12 и 13, что гарантирует дифференцированные вытекание объема жидкости и обеспечивает интенсивное удаление бурового шлама из призабойной части шпура. The cross-sectional area of the water supply channel 11 in the drill rod does not exceed the total cross-sectional area of the outlet channels 8, 12 and 13, which ensures differentiated leakage of the fluid volume and ensures intensive removal of drill cuttings from the bottomhole portion of the borehole.

Расположение главных режущих кромок 5 под углом 8 10^o к диаметральной плоскости долота позволяет использовать составляющую силы резания, направленную под таким же углом, для сдвига породы, сопротивление которой на порядок меньше сопротивления дробления, что имеет место при радиальном расположении кромок. Это обеспечивает меньшую энергоемкость процесса бурения и, следовательно, большую скорость проходки шпура. Кроме того, такое расположение пластинок улучшает разрушение центрального керна вспомогательными режущими кромками 6.The location of the main cutting edges 5 at an angle of 8 10 ^o to the diametrical plane of the bit allows you to use the component of the cutting force directed at the same angle to shear the rock, whose resistance is an order of magnitude lower than the crushing resistance, which occurs when the edges are radially arranged. This provides a lower energy consumption of the drilling process and, therefore, a greater speed of drilling holes. In addition, this arrangement of the plates improves the destruction of the Central core auxiliary cutting edges 6.

Таким образом, в предлагаемом устройстве вынос бурового шлама обеспечивается трехступенчатой системой промывочных каналов: центральный канал 8, наклонные радиальные каналы 12 и сегментные каналы 13. Благодаря этому наряжу с эффективным разрушением породы долотом происходит интенсивное удаление продуктов разрушения из шпура, что способствует повышению эффективности бурения и снижению его стоимости. Thus, in the proposed device, the removal of drill cuttings is provided by a three-stage system of flushing channels: the central channel 8, inclined radial channels 12 and segmented channels 13. Thanks to this dress with effective rock destruction by a bit, intensive removal of fracture products from the hole occurs, which improves drilling efficiency and reduce its value.

Отсутствие выносного сопла позволяет упростить конструкцию долота и, следовательно, технологию его изготовления. The absence of a remote nozzle allows you to simplify the design of the bit and, therefore, the technology of its manufacture.

Источники информации
1. Родионов Н. С. Ганзен Г. А. Кирсанов А. Н. Тесликов М. И. Горное и буровое оборудование. -М. Недра, 1983, с.63, рис. 1.32,к.Sources of information
1. Rodionov N. S. Gansen G. A. Kirsanov A. N. Teslikov M. I. Mining and drilling equipment. -M. Nedra, 1983, p. 63, fig. 1.32, building

2. Авторское свидетельство СССР N 1668622, кл. E 21 B 10/60, опублик. 07.08.91, бюл. N 29. 2. USSR author's certificate N 1668622, cl. E 21 B 10/60, published. 08/07/91, bull. N 29.

Claims

1. Device for rotary drilling, including a tubular drill rod and a fork bit mounted on it, containing a hollow shank, a working head with feathers reinforced with carbide inserts having a main and auxiliary cutting edges, a cut made by the inner edges of the feathers, made in the working head central a channel connecting the cavity of the shank with a cut, and inclined radial channels oriented from the end of the working head, and between the end of the drill rod and the base of the cavity a chamber is formed, characterized in that the inclined radial channels are made in the form of drills in the wall of the shank connecting the chamber formed by the end of the drill rod and the base of the cavity of the shank with the annulus of the hole, and segmented recesses are made on the outer surface of the shaft end of the drill bit. , the length of which exceeds the length located in the shank of the section of the drill rod.

2. The device according to p. 1, characterized in that the carbide inserts are deployed in the direction opposite to the direction of rotation of the bit, and form with its diametrical plane an acute angle, the apex of which is directed towards the walls of the hole.

3. The device according to claim 2, characterized in that the angle between the carbide inserts and the diametrical plane of the bit is 8 10 ^o .