RU2117130C1

RU2117130C1 - Disk bit of milling type

Info

Publication number: RU2117130C1
Application number: RU96112335A
Authority: RU
Inventors: В.Д. Буткин; А.В. Гилев; Х.М. Мишхожев
Original assignee: Красноярская государственная академия цветных металлов и золота
Priority date: 1996-06-17
Filing date: 1996-06-17
Publication date: 1998-08-10

Abstract

FIELD: drilling machinery and equipment. SUBSTANCE: disk drilling bit has body. Installed in central part of body is thrust sector, and installed in slots of body are working disks which can slip over surface of work face due to braking caused by forces of friction between sliding supports of working disks and thrust sector. Thrust sector can be longitudinally displaced relative to sliding supports of working disks. This can be realized for example by means of spring intended for adjusting speed of their rotation depending on drilling conditions. Application of disk drilling bit of milling type widens technological potentialities of this drilling tool especially in drilling rock matter of various physical and mechanical properties. This is achieved due to adjustment of frictional force in sliding supports and adjustment of rotating speed of working disks in work face. EFFECT: higher efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту режуще-вращающегося действия и преимущественно может быть использовано при бурении скважин в горных породах на карьерах и разрезах, а также в геологоразведочном бурении. The invention relates to a rock cutting tool of cutting-rotating action and can mainly be used when drilling wells in rocks at quarries and opencasts, as well as in exploration drilling.

Известно дисковое долото режуще-вращающегося действия, включающее корпус, в пазах которого на осях смонтированы рабочие диски (Буткин В.Д. и др. Буровые долота с вращающимися резцами для разрезов. - М., 1967, 42 с). Known disk chisel cutting-rotating action, including a housing in the grooves of which the axes are mounted working disks (Butkin VD and other drill bits with rotating cutters for cuts. - M., 1967, 42 s).

Однако рабочие диски, посаженные на оси и образующие с ними подшипники скольжения, не могут разрушать забой скважины с регулируемым проскальзыванием, создающим различную скорость вращения рабочих дисков. Это снижает технологические возможности долота при бурении горных пород с различными физико-механическими свойствами. However, the working disks, seated on the axis and forming sliding bearings with them, cannot destroy the bottom of the well with adjustable slippage, which creates a different speed of rotation of the working disks. This reduces the technological capabilities of the bit when drilling rocks with various physical and mechanical properties.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков является дисковое долото фрезерного типа, включающее корпус, в центральной части которого установлен упорный сектор, а в пазах смонтированы рабочие диски с проскальзыванием по поверхности забоя за счет торможения, вызванного силами трения между опорами скольжения рабочих дисков и упорным сектором (Корнилов Н. И. и др. Породоразрушающий инструмент для геологоразведочных скважин. Справочник М.: Недра, 1979 359 с., рис. V.26). The closest in combination of essential features is a milling-type disk chisel, which includes a body in the central part of which a thrust sector is installed, and in the grooves working disks are mounted with slipping over the face due to braking caused by friction between the sliding supports of the working disks and the thrust sector ( Kornilov N.I. et al. Rock-cutting tool for exploration wells. Handbook M .: Nedra, 1979, 359 pp., Fig. V.26).

Однако использование данного долота имеет низкие технологические возможности при бурении горных пород с различными физико-механическими свойствами. However, the use of this bit has low technological capabilities when drilling rocks with various physical and mechanical properties.

Задача изобретения заключается в увеличении технологических возможностей дискового долота фрезерного типа при бурении горных пород с различными физико-механическими свойствами за счет возможности регулирования сил трения в опорах скольжения и скорости вращения рабочих дисков в забое. The objective of the invention is to increase the technological capabilities of a milling-type disk bit when drilling rocks with various physical and mechanical properties due to the possibility of regulating the friction forces in the sliding bearings and the rotational speed of the working disks in the face.

Для решения поставленной задачи дисковое долото фрезерного типа включает корпус, в центральной части которого установлен упорный сектор, а в пазах смонтированы рабочие диски с возможностью проскальзывания по поверхности забоя за счет торможения, вызванного силами трения между опорами скольжения рабочих дисков и упорным сектором, причем упорный сектор выполнен с возможностью продольного перемещения относительно опор скольжения рабочих дисков с помощью, например, пружины для регулирования их скорости вращения в зависимости от условий бурения. To solve this problem, a milling-type disk chisel includes a housing in the central part of which a thrust sector is installed, and working disks are mounted in grooves with the ability to slip over the face surface due to braking caused by friction between the sliding supports of the working disks and the thrust sector, and the thrust sector made with the possibility of longitudinal movement relative to the sliding bearings of the working discs using, for example, a spring to control their rotation speed depending on conditions drilling.

По отношению к прототипу у предлагаемого устройства имеются следующие отличительные признаки: упорный сектор выполнен с возможностью продольного перемещения относительно опор скольжения с помощью, например, пружины. In relation to the prototype of the proposed device has the following distinctive features: the thrust sector is made with the possibility of longitudinal movement relative to the sliding supports using, for example, a spring.

Между отличительными признаками и решаемой задачей существует следующая причинно-следственная связь. С помощью продольного перемещения упорного сектора обеспечивается регулирование сил трения в опорах скольжения и скорости вращения рабочих дисков в забое в зависимости от условий бурения. Это увеличивает технологические возможности дискового долота фрезерного типа. Between the distinguishing features and the problem to be solved, there is the following causal relationship. Using the longitudinal movement of the thrust sector, the friction forces in the sliding bearings and the rotation speed of the working disks in the face are regulated depending on the drilling conditions. This increases the technological capabilities of the milling type disk bit.

На чертеже изображено дисковое долото фрезерного типа. The drawing shows a milling type disk bit.

Дисковое долото состоит из корпуса 1, в центральной части которого установлен упорный сектор 2 со стержнями 3, а в пазах корпуса 1 на оси 4 смонтированы рабочие диски 5. Верхний конец стержня 3 свободно помещен во внутреннее отверстие регулировочной гайки 6. Регулировочная гайка 6 с помощью резьбы крепится в корпусе 1. На стержне 3 расположена пружина 7, на которую посажена защитная втулка 8. В верхней части корпуса 1 изготовлены каналы 9. The disk chisel consists of a housing 1, in the central part of which a thrust sector 2 with rods 3 is installed, and working disks 5 are mounted on the axis 4 in the grooves of the housing 1. The upper end of the rod 3 is freely placed in the inner hole of the adjusting nut 6. The adjusting nut 6 with the threads are mounted in the housing 1. On the rod 3 is a spring 7 on which the protective sleeve 8. is mounted. In the upper part of the housing 1, channels 9 are made.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Перед бурением скважины регулировочной гайкой 6 с помощью резьбы и пружины 7 на пяту упорного сектора 2 создают усилие. Регулировочная гайка 6 градуирована: поворот гайки на определенный угол соответствует конкретному значению создаваемого усилия. Упорный сектор 2 цилиндрическими поверхностями скольжения соприкасается с поверхностями опор скольжения, образованных на ступицах рабочих дисков 5, и передает на них усилие, создаваемое с помощью пружины 7. При этом в опорах скольжения возникает трение и торможение. Это позволяет регулировать вращение рабочих дисков 5, а следовательно, их проскальзывание по поверхности забоя. Before drilling the hole with the adjusting nut 6 using a thread and a spring 7 on the heel of the thrust sector 2 create a force. The adjusting nut 6 is graduated: turning the nut by a certain angle corresponds to the specific value of the generated force. The thrust sector 2 with cylindrical sliding surfaces is in contact with the surfaces of the sliding bearings formed on the hubs of the working disks 5 and transfers the force generated by the spring 7 to them. In this case, friction and braking occur in the sliding bearings. This allows you to adjust the rotation of the working discs 5, and therefore, their slipping on the surface of the face.

При бурении горных пород небольшой крепости регулировочную гайку 6 затягивают, сжимая при этом пружину 7, создавая большие усилия и силы трения в опорах скольжения. Рабочие диски 5 при этом вращаются относительно забоя скважины с большим проскальзыванием. When drilling rocks of small strength, the adjusting nut 6 is tightened, compressing the spring 7, creating great effort and friction in the sliding bearings. The working disks 5 in this case rotate relative to the bottom of the well with large slippage.

При бурении крепких пород регулировочную гайку 6 и пружину 7 ослабляют, создавая меньшие усилия и силы трения в опорах скольжения. Рабочие диски 5 при этом вращаются относительно забоя скважины с меньшим проскальзыванием. When drilling hard rock, the adjusting nut 6 and spring 7 are loosened, creating less effort and friction in the sliding bearings. The working disks 5 in this case rotate relative to the bottom of the well with less slippage.

При бурении скважины буровым долотом, взятым за прототип, в горных породах с различными физико-механическими свойствами происходит саморегулирование частоты вращения рабочих дисков. Проскальзывание осуществляется за счет возникновения сил трения о породу. При одинаковом усилии на долото величина проскальзывания увеличивается с повышением крепости горных пород. Это является отрицательным фактором, так как при бурении крепких пород необходимо иметь меньшее проскальзывание рабочих дисков. Они должны работать в режиме качения, как шарошки. При бурении некрепких пород рабочие диски должны иметь большее проскальзывание и работать в режиме резания, как режущий буровой инструмент. Такие режимы работы обеспечивает предлагаемое устройство. When drilling a well with a drill bit, taken as a prototype, in rocks with various physical and mechanical properties, self-regulation of the rotational speed of the working disks occurs. Slippage is due to the occurrence of friction forces on the rock. With the same force on the bit, the amount of slippage increases with increasing rock strength. This is a negative factor, since when drilling hard rocks it is necessary to have less slippage of the working disks. They should work in rolling mode, like cones. When drilling soft rocks, the working disks should have more slippage and work in cutting mode, like a cutting drilling tool. Such modes of operation provides the proposed device.

Пример. При бурении скважин предлагаемым долотом диаметром D = 244,5 мм, усилии на долоте P = 0,3 Мн и частоте его вращения n = 60 мин^-1 процесс бурения, в сравнении с прототипом, характеризуется параметрами, представленными в таблице.Example. When drilling the proposed drill bit with a diameter of D = 244.5 mm, the force on the bit P = 0.3 Mn and its rotation frequency n = 60 min ^-1, the drilling process, in comparison with the prototype, is characterized by the parameters presented in the table.

В таблице приняты следующие обозначения: P_p - регулируемое усилие, создаваемое пружиной и действующее на опоры скольжения; F_пр - коэффициент проскальзывания рабочих дисков относительно вращения долота; f_пр = P_тр/P, где P_тр - силы трения в опорах скольжения, P - усилие на долото; n_g - частота вращения рабочих дисков, мин^-1; F - коэффициент крепости горных пород.The following notation is adopted in the table: P _p - adjustable force created by the spring and acting on the sliding bearings; F _CR - slip coefficient of the working disks relative to the rotation of the bit; f _CR = P _Tr / P, where P _Tr are the friction forces in the sliding bearings, P is the force on the bit; n _g - rotational speed of the working disks, min ^-1 ; F is the coefficient of rock strength.

В числителе приведены значения для предлагаемого устройства, а в знаменателе - для прототипа. The numerator shows the values for the proposed device, and the denominator for the prototype.

Таким образом, использование предлагаемого дискового долота фрезерного типа позволяет увеличить технологические возможности при бурении горных пород с различными физико-механическими свойствами. Thus, the use of the proposed disk bits of the milling type allows you to increase technological capabilities when drilling rocks with various physical and mechanical properties.

Claims

A milling-type disk chisel comprising a housing in which a thrust sector is installed in the central part, and working disks are mounted in the grooves with the ability to slip over the face surface due to braking caused by friction between the sliding bearings of the working disks and the thrust sector, characterized in that the thrust sector made with the possibility of longitudinal movement relative to the sliding bearings of the working discs using, for example, a spring to control their rotation speed depending on the drilling conditions.