RU2250344C1 - Drilling chisel with variable rock-destroying armament - Google Patents

Drilling chisel with variable rock-destroying armament Download PDF

Info

Publication number
RU2250344C1
RU2250344C1 RU2003131924/03A RU2003131924A RU2250344C1 RU 2250344 C1 RU2250344 C1 RU 2250344C1 RU 2003131924/03 A RU2003131924/03 A RU 2003131924/03A RU 2003131924 A RU2003131924 A RU 2003131924A RU 2250344 C1 RU2250344 C1 RU 2250344C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
replaceable
drilling
cutters
removable
ribs
Prior art date
Application number
RU2003131924/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.Д. Буткин (RU)
В.Д. Буткин
А.В. Гилев (RU)
А.В. Гилев
В.Т. Чесноков (RU)
В.Т. Чесноков
Р.А. Гилев (RU)
Р.А. Гилев
И.И. Демченко (RU)
И.И. Демченко
Д.Б. Нехорошев (RU)
Д.Б. Нехорошев
Г.Н. Шаповаленко (RU)
Г.Н. Шаповаленко
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Красноярская государственная академия цветных металлов и золота"
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Красноярская государственная академия цветных металлов и золота" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Красноярская государственная академия цветных металлов и золота"
Priority to RU2003131924/03A priority Critical patent/RU2250344C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2250344C1 publication Critical patent/RU2250344C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

FIELD: mining industry.
SUBSTANCE: device has body with ribs, on which rock-destroying armament is placed, body is made replaceable, of four-groove or three-groove manufacture form, while during drilling of hard rocks four toothed disk cutters are mounted on axis on it, in grooves placed cross-wise between ribs and symmetrically in mutually perpendicular diametric planes, and during drilling of rock of average or lower hardness in space of grooves between ribs four-vertex or three-vertex transfer parts are placed having rectangular U-like profile, wherein replaceable cutter holders are inserted, provided with detachable cutters with different shapes of hard-alloy heads and tails, slant angles to well axis, height marks and placement plans in replaceable cutter holder, dependently on chisel diameter and geological conditions of planned drilling. Connection to transfer part body and replaceable cutter holders with replaceable cutters is made by means of same axes that were used for mounting toothed-disk cutters, while all elements of changeable armament are made replaceable and collapsible.
EFFECT: higher efficiency.
4 cl, 14 dwg

Description

Изобретение относится к породоразрушающему буровому инструменту и может быть использовано при бурении взрывных скважин на карьерах, шахтах, а также при глубоком бурении технологических скважин.The invention relates to a rock cutting tool and can be used for drilling blast holes in quarries, mines, as well as for deep drilling of technological wells.

Современный этап развития техники и технологии на карьерах характеризуется ростом масштабов применения на станках шарошечного бурения (СБШ) режущих долот с пневматической и шнекопневматической очисткой скважин. Способы построения породоразрушающего вооружения и корпусов таких долот отличаются большим разнообразием ввиду изменения свойств горных пород и диаметров взрывных скважин в широком диапазоне. В то же время, как показывает анализ литературных источников [Симкин Б.А., Кутузов Б.Н., Буткин В.Д. Справочник по бурению на карьерах. - 2-е изд. - М.: Недра, 1990, стр.125, рис.4.3, стр.122, рис.4.2; Страбыкин Н.Н. Техника бурения взрывных скважин в мерзлых породах. - М.: Недра, 1989, стр. 82-85, рис.3.5-3.7; Катанов Б.А. Развитие конструкций режущих буровых долот. - Механизация строительства, 2001, №7, стр.11, рис.3 и др.], конструкции существующих и предложенных режущих долот даже одного диаметра рассчитаны на какую-либо одну схему размещения (сетку резания) различных видов резцов и имеют различные конструкции корпусов из легированных сталей. Это усложняет технологию изготовления корпусов, резцов и сборки долот. Существующие заводы предпочитают изготавливать лишь шарошечные долота одноразового использования с неразборными корпусами (но с разными типами несъемных шарошек), а режущие долота для станков СБШ изготавливаются силами мелких ремонтных заводов или мастерскими ряда институтов. То же самое происходит с комбинированными инструментами: ни одно из них не освоено серийным производством по тем же причинам.The current stage in the development of engineering and technology in quarries is characterized by an increase in the use of cutting bits with pneumatic and auger-pneumatic well cleaning on the cone drilling machines (SBS). The methods for constructing rock-cutting weapons and bodies of such bits are very diverse due to changes in the properties of rocks and blast hole diameters in a wide range. At the same time, as the analysis of literature shows [Simkin B.A., Kutuzov B.N., Butkin V.D. Handbook of quarry drilling. - 2nd ed. - M .: Nedra, 1990, p. 125, fig. 4.3, p. 122, fig. 4.2; Strabykin N.N. Technique for drilling blast holes in frozen rocks. - M .: Nedra, 1989, pp. 82-85, Fig. 3.5-3.7; Katanov B.A. Development of designs of cutting drill bits. - Mechanization of construction, 2001, No. 7, p. 11, Fig. 3, etc.], designs of existing and proposed cutting bits of even one diameter are designed for any one layout (cutting grid) of various types of cutters and have different housing designs from alloy steels. This complicates the manufacturing technology of bodies, cutters and assembly of bits. Existing plants prefer to produce only single-use cone bits with non-separable bodies (but with different types of fixed cones), and cutting bits for SBSH machines are made by small repair plants or workshops of a number of institutes. The same thing happens with combined tools: not one of them has been mastered by mass production for the same reasons.

Из проведенного анализа следует, что требуется новый подход к проблеме для получения обобщенного инженерного решения, которое может быть найдено на основе создания рационального способа использования различного породоразрушающего вооружения в буровом долоте с унифицированным корпусом, сведя большое разнообразие одиночных конструкций режущих долот к интегральному унифицированному решению.From the analysis it follows that a new approach to the problem is required to obtain a generalized engineering solution, which can be found on the basis of creating a rational method of using various rock-breaking weapons in a drill bit with a unified body, reducing a wide variety of single designs of cutting bits to an integrated unified solution.

Известно буровое долото режуще-шарошечного типа, содержащее корпус, закрепленные в его лапах две конусные шарошки, между которыми установлен подвижный в осевом направлении режущий орган в виде лопастей или съемных стержневых резцов, выдвигаемых впереди шарошек при бурении мягких пород с помощью пружины и утапливаемых выше дна скважины при бурении крепких пород [Симкин Б.А., Кутузов Б.Н., Буткин В.Д. Справочник по бурению на карьерах. - М.: Недра, 1990, стр.128, рис.4.5].Known drill bit cutting-cone type, comprising a housing, two conical cones fixed in its paws, between which there is an axially movable cutting body in the form of blades or removable core cutters that are advanced in front of the cones when drilling soft rocks using a spring and sunk above the bottom wells during drilling of hard rocks [Simkin B.A., Kutuzov B.N., Butkin V.D. Handbook of quarry drilling. - M .: Nedra, 1990, p. 128, Fig. 4.5].

Недостатки этого долота следующие. Основная шарошечная часть долота является неразборной, что определяет одноразовость использования долота, каждая конструкция которого рассчитана на какой-либо один вид породоразрушающих элементов и на один диаметр скважины. Ресурс режущей части ограничен, так как режущий орган может быть только двухлучевым. В мягких породах скорость бурения ниже, чем при монорежущем долоте вследствие сдерживающего влияния шарошек и большого перекрытия забоя корпусом; при бурении крепких пород неизбежно значительное изнашивание режущей части. Дискретное использование шарошек и режущего вооружения в данном долоте невозможно и оно является конструктивно сложным и дорогим, трудоемким в изготовлении опор, конусных шарошек и лап.The disadvantages of this bit are as follows. The main roller cone part of the bit is non-separable, which determines the one-time use of the bit, each design of which is designed for any one type of rock cutting elements and for one diameter of the well. The resource of the cutting part is limited, since the cutting body can be only two-beam. In soft rocks, the drilling speed is lower than with a mono-cutting bit due to the restraining effect of the cutters and a large overlap of the face by the hull; when drilling hard rocks, inevitably significant wear of the cutting part. Discrete use of cones and cutting weapons in this bit is impossible and it is structurally complex and expensive, laborious in the manufacture of supports, cone cones and paws.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков является буровое долото с переменным породоразрушающим вооружением, содержащее корпус с ребрами, на котором расположено породоразрушающее вооружение [Буткин В.Д., Телешов А.С., Брюхов Б.Ф. Буровые долота с вращающимися резцами для разрезов (Обзор). - М.: ЦНИИЭуголь, 1976, стр.8-11, рис.1 и 2]. Недостатки долот этого типа состоят в том, что известные их конструкции оснащены двумя или тремя дисковыми шарошками, т. е. имеют ограниченный ресурс стойкости в крепких породах; каждое долото рассчитано только на один диаметр и характеризуется более низкими показателями скорости и стоимости бурения по сравнению со стержневыми резцами в породах ниже средней и средней крепости и неоправданно дорогим для этих условий вооружением, к тому же излишне измельчающим горную породу с увеличенным выделением пыли.The closest set of essential features is a drill bit with variable rock cutting weapons, containing a body with ribs on which rock cutting weapons are located [Butkin V.D., Teleshov A.S., Bryukhov B.F. Drill bits with rotating cutters for cuts (Overview). - M.: TsNIIEugol, 1976, pp. 8-11, Figs. 1 and 2]. The disadvantages of bits of this type are that their well-known designs are equipped with two or three disk cones, that is, they have a limited resource of durability in hard rocks; each bit is designed for only one diameter and is characterized by lower rates of drilling speed and cost compared to core cutters in rocks below the average and medium strength and unreasonably expensive weapons for these conditions, which also crush the rock with increased dust emission.

Основной задачей изобретения является повышение эффективности буровых работ и расширение области рационального использования (технологических возможностей) долота за счет увеличения ресурса износостойкости и возможности оснащения сменного корпуса различным сменным вооружением шарошечного и резцового типов и изменения диаметра скважин в породах различной крепости.The main objective of the invention is to increase the efficiency of drilling operations and expand the field of rational use (technological capabilities) of the bit by increasing the resource of wear resistance and the ability to equip the replaceable body with various replaceable weapons of cone and cutter types and changing the diameter of the wells in rocks of various strengths.

Для достижения поставленной цели в буровом долоте с переменным породоразрушающим вооружением, содержащем корпус с ребрами, на котором расположено породоразрушающее вооружение, корпус выполнен сменным, четырех- или трехпазового исполнения, причем при бурении крепких пород на нем на осях установлены четыре зубчато-дисковые шарошки в пазах, размещенных между ребрами крестообразно и симметрично во взаимно перпендикулярных диаметральных плоскостях, а при бурении пород средней и ниже средней крепости в пространство пазов между ребрами установлены четырехлучевые или трехлучевые переходники прямоугольного П-образного профиля, в которые вставлены сменные резцедержатели, оснащенные съемными резцами с различными формами твердосплавных головок и хвостовиков, углами наклона к оси скважины, высотными отметками и схемами расположения в сменном резцедержателе, в зависимости от диаметра долота и горно-геологических условий предстоящего бурения, при этом крепление к сменному корпусу переходника и сменных резцедержателей со съемными резцами выполнено с помощью тех же осей, что и для крепления зубчато-дисковых шарошек, причем все элементы переменного вооружения выполнены разборно-съемными; при бурении по углю и мягким породам сменные резцедержатели, оснащенные съемными резцами, размещены и закреплены непосредственно в пазах сменного корпуса, а для бурения резанием скважин увеличенного диаметра сменный корпус оснащен переходником с консолью, причем периферийные резцы армированы парой твердосплавных штырей; при этом буровое долото снабжено сменным хвостовиком, оснащенным полым ниппелем либо с конической резьбой для присоединения долота к буровой штанге при бурении скважин с пневматической очисткой, либо с отверстием и пальцем для присоединения к буровой штанге при бурении скважин со шнековой очисткой.To achieve this goal, in a drill bit with variable rock cutting weapons containing a body with ribs on which rock cutting weapons are located, the body is replaceable in four or three grooves, and when drilling hard rocks, four gear-wheel cones in grooves are mounted on its axes placed between the ribs crosswise and symmetrically in mutually perpendicular diametrical planes, and when drilling rocks of medium and below average strength into the space of grooves between the edges of the mouth four-beam or three-beam adapters of a rectangular U-shaped profile were installed, in which replaceable tool holders equipped with removable cutters with various shapes of carbide heads and shanks, tilt angles to the axis of the well, elevations and location patterns in the replaceable tool holder, depending on the diameter of the bit and mining -geological conditions of the upcoming drilling, while attaching to the removable adapter housing and replaceable toolholders with removable cutters is made using the same axes as for fastening the toothed disk bits, all elements of the alternating arms are made removable disassembled; when drilling on coal and soft rock, replaceable tool holders equipped with removable cutters are placed and fixed directly in the grooves of the replaceable case, and for drilling holes of increased diameter, the replaceable case is equipped with an adapter with a console, and the peripheral cutters are reinforced with a pair of carbide pins; the drill bit is equipped with an interchangeable shank equipped with a hollow nipple either with a tapered thread for attaching the bit to the drill rod when drilling wells with pneumatic cleaning, or with a hole and a finger for connecting to the drill rod when drilling wells with screw cleaning.

Причинно-следственная связь существенных признаков, характеризующих данное изобретение, с достигаемыми техническими результатами заключается в следующем. Оснащение бурового долота сменным корпусом четырехпазового исполнения и снабжение четырьмя (против двух - трех) зубчато-дисковыми шарошками не только повышает ресурс стойкости долота и возможность бурения более крепких пород, но и позволяет более рационально разместить пазы между ребрами крестообразно и симметрично, что в свою очередь упрощает конструкцию и изготовление сменного корпуса и создает возможность разместить четырехлучевое резцовое вооружение, наиболее предпочтительное для устойчивой работы долота на забое со значительным ресурсом стойкости съемных резцов. Введение цельной крестообразной конструкции переходника, прилегающего ко всем поверхностям пазов и закрепленного в сменном корпусе в четырех точках, создает достаточную жесткость конструкции для размещения в нем сменных резцедержателей и позволяет при необходимости увеличить диаметр, что в прототипе невозможно. Оснащение бурового долота сменным корпусом трехпазового исполнения создает возможность разместить трехлучевое резцовое вооружение, наиболее предпочтительное при бурении пород ниже средней крепости и необводненных. В то же время имеется возможность при бурении угля и мягких пород, когда крутящие моменты не велики, размещать и закреплять сменные резцедержатели непосредственно в пазах сменного корпуса Введение в конструкцию наряду с переходником сменных резцедержателей позволяет заранее оснащать их нужным комплектом съемных резцов с различными формами твердосплавных головок и хвостовиков, углами наклона к оси скважины, высотными отметками и схемами расположения в сменном резцедержателе в зависимости от горно-геологических условий предстоящего бурения. Применение осей как для установки зубчато-дисковых шарошек, так и для крепления резцового вооружения упрощает и удешевляет технологию изготовления и сборочные операции. Использование одинаковых твердосплавных штырей для периферийных съемных резцов и зубчато-дисковых шарошек также упрощает и удешевляет конструкцию и технологию изготовления. Снабжение сменным хвостовиком, оснащенным полым ниппелем с конической резьбой, позволяет присоединять буровое долото к буровой штанге при бурении скважин с пневматической очисткой (например, на станке СБШ-250-МНА), а снабжение сменным хвостовиком, оснащенным полым ниппелем с отверстием и пальцем, позволяет присоединить буровое долото к буровой штанге при бурении скважин со шнековой очисткой (например, на станках 2СБР-125-30, СВБ-2М, БТС-150). Поскольку все элементы бурового долота съемные, а долото полностью разборное, то оно является ремонтопригодным во всех деталях, что повышает срок его службы.The causal relationship of the essential features characterizing the invention with the achieved technical results is as follows. Equipping the drill bit with a four-groove replaceable body and supplying four (versus two - three) gear-disk cutters not only increases the bit life resource and the possibility of drilling stronger rocks, but also allows more rational placement of the grooves between the ribs crosswise and symmetrically, which in turn simplifies the design and manufacture of a removable housing and creates the ability to place four-beam tool armament, the most preferred for stable operation of the bit on the face with significantly m removable resource resistance cutters. The introduction of a solid cross-shaped design of the adapter, adjacent to all surfaces of the grooves and fixed in a removable housing at four points, creates sufficient structural rigidity to accommodate replaceable tool holders in it and allows you to increase the diameter if necessary, which is impossible in the prototype. Equipping the drill bit with a three-groove interchangeable body makes it possible to place three-beam cutting armament, which is most preferable when drilling rocks below average strength and non-irrigated. At the same time, when drilling coal and soft rocks, when the torques are not large, it is possible to place and fasten replaceable tool holders directly in the grooves of the replaceable case. Introduction to the design along with the adapter of replaceable tool holders allows you to pre-equip them with the necessary set of removable cutters with various shapes of carbide heads and shanks, angles of inclination to the axis of the well, elevations and location patterns in a replaceable tool holder, depending on the geological conditions of the upcoming urenia. The use of axes both for the installation of gear-disk cones and for the fastening of incisor weapons simplifies and reduces the cost of manufacturing technology and assembly operations. The use of the same carbide pins for peripheral removable cutters and gear-wheel cones also simplifies and reduces the cost of design and manufacturing technology. The supply of an interchangeable shank equipped with a hollow nipple with a tapered thread allows you to attach the drill bit to the drill rod when drilling wells with pneumatic cleaning (for example, on the SBSh-250-MNA machine), and the supply of an interchangeable shank equipped with a hollow nipple with a hole and a finger allows attach the drill bit to the drill rod when drilling wells with screw cleaning (for example, on machines 2SBR-125-30, SVB-2M, BTS-150). Since all elements of the drill bit are removable, and the bit is completely collapsible, it is repairable in all details, which increases its service life.

Таким образом, совокупность новых существенных решений унифицирует несущий вооружение корпус долота, позволяет использовать его попеременно как с шарошечным, так и резцовым вооружением и обеспечивать оптимальные показатели скорости и стоимости бурения на уступах с породами различной крепости. С позиции технологии изготовления все детали долота, включая корпус, могут изготавливаться поточным методом, автоматизированными линиями, что удешевляет стоимость долота. Необходимо отметить, что созданное исполнение долота и его компоновка сводят большое разнообразие существующих одиночных конструкций режущих и режуще-вращательных долот к интегральной конструкции, что значительно улучшит экономику буровых работ.Thus, the totality of new significant decisions unifies the body of the bit bearing the armament, allows it to be used alternately with both cone and cutter armaments and to provide optimal indicators of the speed and cost of drilling on ledges with rocks of various strengths. From the point of view of manufacturing technology, all the details of the bit, including the body, can be manufactured by the flow method, automated lines, which reduces the cost of the bit. It should be noted that the created version of the bit and its layout reduce a wide variety of existing single designs of cutting and cutting-rotary bits to an integrated structure, which will significantly improve the economics of drilling operations.

В итоге достигается решение поставленной задачи повышения эффективности буровых работ по интегральному критерию - стоимости бурения 1 м скважины, которая снижается по многим отмеченным факторам (как на стадии изготовления, так и на стадии эксплуатации), а также задачи расширения области рационального использования долота по свойствам горных пород и диаметру скважин.As a result, a solution is achieved of the task of increasing the efficiency of drilling operations by an integral criterion - the cost of drilling 1 m of a well, which is reduced by many of the factors noted (both at the manufacturing stage and at the operational stage), as well as the task of expanding the area of rational use of the bit by the properties of the mining rocks and borehole diameter.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами, на которых изображено:The invention is illustrated by graphic materials, which depict:

на фиг.1 - буровое долото с переменным породоразрушающим вооружением, оснащенное четырьмя зубчато-дисковыми шарошками;figure 1 - drill bit with variable rock cutting weapons, equipped with four gear-disk cones;

на фиг.2 - разрез А - А фиг.1;figure 2 - section a - a figure 1;

на фиг.3 - буровое долото с переменным породоразрушающим вооружением, оснащенное съемными резцами со сплошной режущей кромкой;figure 3 - drill bit with variable rock cutting weapons, equipped with removable cutters with a solid cutting edge;

на фиг.4 - вид Б фиг.3;figure 4 is a view B of figure 3;

на фиг.5 - буровое долото с переменным породоразрушающим вооружением, оснащенное съемными резцами с прерывистой режущей кромкой;figure 5 - drill bit with variable rock cutting weapons, equipped with removable cutters with an intermittent cutting edge;

на фиг.6 - вид В фиг 5;in Fig.6 is a view In Fig 5;

на фиг.7 - буровое долото с переменным породоразрушающим вооружением, оснащенное съемным режущим органом с трехступенчатой режущей кромкой, закрепленным непосредственно в пазах корпуса;7 is a drill bit with variable rock cutting weapons, equipped with a removable cutting body with a three-stage cutting edge, mounted directly in the grooves of the body;

на фиг.8 - вид Г фиг.7;in Fig.8 is a view G of Fig.7;

на фиг.9 - буровое долото с переменным породоразрушающим вооружением, оснащенное переходником с консолью и съемными резцами при бурении скважин увеличенного диаметра;figure 9 - drill bit with variable rock cutting weapons, equipped with an adapter with a console and removable cutters when drilling wells of increased diameter;

на фиг.10 - вид Д фиг.9;figure 10 is a view D of figure 9;

на фиг.11 - схема четырехлучевого переходника для четырехпазового исполнения сменного корпуса;11 is a diagram of a four-beam adapter for a four-groove design of a removable housing;

на фиг.12 - схема трехлучевого переходника для трехпазового исполнения сменного корпуса;in Fig.12 is a diagram of a three-beam adapter for a three-slot design of a removable housing;

на фиг.13 - вариант крепления съемных резцов в сменном резцедержателе;on Fig - option mounting removable cutters in a removable tool holder;

на фиг.14 - вид Е фиг.13.on Fig - view E of Fig. 13.

Заявленное буровое долото содержит (фиг.1 и 2) сменный корпус 1 с продувочными каналами 2, ребрами 3 и пазами 4 между ними. Пазы 4 размещены на сменном корпусе 1 крестообразно и симметрично во взаимно перпендикулярных диаметральных плоскостях и в них при бурении крепких пород (f=8-10) установлены четыре зубчато-дисковые шарошки 5, свободно вращающиеся на осях 6, закрепленных в отверстиях 7 ребер 3 сменного корпуса 1. Зубчато-дисковые шарошки 5 армированы твердосплавными штырями 8. На сменном корпусе 1 с помощью резьбовой втулки 9 закреплен сменный хвостовик 10 с полым ниппелем 11. При бурении пород средней (f=6-8) и ниже средней крепости (f=4-6) в пространство пазов 4 между ребрами 3 вместо зубчато-дисковых шарошек 5 установлены (фиг.3 и 4) четырехлучевые (для четырехпазового исполнения корпуса) переходники 12 прямоугольного П-образного профиля, в которые вставлены сменные резцедержатели 13, оснащаемые съемными резцами 14 с различными формами твердосплавных головок и хвостовиков, углами наклона к оси скважины, высотными отметками (превышениями относительно друг друга) и схемами расположения в сменном резцедержателе 13 в зависимости от диаметра долота и условий предстоящего бурения. Например, при бурении сухих пород ниже средней крепости (f=4-6) на корпусе долота в сменных резцедержателях 13 установлены сменные стержневые резцы 14 (фиг.3 и 4), параллельные оси скважины и образующие сплошную режущую кромку в каждом луче переходника 12, при этом головки 15 съемных резцов 14 армированы твердосплавными пластинами 16 с плоской формой. При бурении пород средней крепости (f=6-8), когда целесообразно уменьшать энергоемкость разрушения породы и площадь контакта зубьев с забоем, в сменных резцедержателях 13 установлены (фиг.5 и 6) съемные резцы 14 (например, серийные типа РК-8Б от проходческих комбайнов) с коническими или цилиндрическими державками 17, головки 18 которых армированы твердосплавными пластинами 19 скругленной формы, и съемные резцы 14 расположены с промежутками (для снижения линии контакта вооружения с забоем), наклоном к оси скважины и последовательным превышением на 8-10 мм друг от друга в расчете на сплошную схему обработки ступенчатого забоя (для уменьшения энергоемкости бурения и износа резцов). При бурении по углю и мягким породам (f=2-4), когда крутящий момент на долоте не велик и съемные резцы 14 легко проникают в породу, сменные резцедержатели 13 установлены непосредственно в пазах 4 корпуса 1 (фиг.7 и 8) и оснащены съемными режущими органами 20 с трехступенчатой режущей кромкой, армированной твердосплавными пластинами 16 с плоской формой и образующей забой ступенчатой формы.The claimed drill bit contains (FIGS. 1 and 2) a removable housing 1 with purge channels 2, ribs 3 and grooves 4 between them. The grooves 4 are placed on the interchangeable housing 1 crosswise and symmetrically in mutually perpendicular diametrical planes and in them, when drilling hard rock (f = 8-10), four gear-disk cones 5 are installed that rotate freely on the axes 6 fixed in the holes 7 of the ribs 3 of the interchangeable of the casing 1. The gear-wheel cones 5 are reinforced with carbide pins 8. On the replaceable casing 1, with the help of a threaded sleeve 9, a replaceable shank 10 with a hollow nipple 11 is fixed. When drilling medium-sized rocks (f = 6-8) and below average strength (f = 4 -6) into the groove space 4 between the ribs Ami 3 instead of gear-disk cones 5 installed (Figs. 3 and 4) four-beam (for a four-groove housing design) adapters 12 of a rectangular U-shaped profile, into which interchangeable tool holders 13 are inserted, equipped with removable cutters 14 with various shapes of carbide heads and shanks, angles of inclination to the axis of the well, elevations (excess relative to each other) and location patterns in a replaceable tool holder 13 depending on the diameter of the bit and the conditions of the upcoming drilling. For example, when drilling dry rocks below the average strength (f = 4-6), replaceable core cutters 14 (Figs. 3 and 4) are installed on the bit body in replaceable toolholders 13, parallel to the axis of the well and forming a solid cutting edge in each beam of the adapter 12, wherein the heads 15 of removable cutters 14 are reinforced with carbide inserts 16 with a flat shape. When drilling medium-strength rocks (f = 6-8), when it is advisable to reduce the energy consumption of rock destruction and the contact area of the teeth with the face, removable cutters 14 (for example, serial type RK-8B from roadheaders) with conical or cylindrical holders 17, the heads 18 of which are reinforced with carbide plates 19 of a rounded shape, and removable cutters 14 are arranged at intervals (to reduce the line of contact of weapons with the bottom), tilted to the axis of the well and sequential excess of 8-1 0 mm from each other, based on the continuous scheme of processing stepwise bottom (to reduce the energy consumption of drilling and wear of the cutters). When drilling on coal and soft rock (f = 2-4), when the torque on the bit is not large and removable cutters 14 easily penetrate the rock, replaceable toolholders 13 are installed directly in the grooves 4 of the housing 1 (Figs. 7 and 8) and are equipped removable cutting bodies 20 with a three-stage cutting edge reinforced with carbide inserts 16 with a flat shape and forming a stepped bottom face.

В случае необходимости бурения скважины увеличенного диаметра, например, 269,9 мм (стандарт) при базовом диаметре 244,5 мм, на сменном корпусе 1 установлен (фиг.9) переходник 12 с консолью 21, а периферийные (калибрующие) резцы 22 (фиг.10) армированы парой твердосплавных штырей 23, таких же, что и штыри 8 зубчато-дисковых шарошек 5 (фиг.2).If it is necessary to drill a well with an increased diameter, for example, 269.9 mm (standard) with a base diameter of 244.5 mm, an adapter 12 with a console 21 is installed (Fig. 9) on the removable housing 1, and peripheral (calibrating) cutters 22 (Fig. .10) reinforced with a pair of carbide pins 23, the same as the pins 8 of the gear-wheel cones 5 (FIG. 2).

Такое усиление армировки связано с ростом скоростей резания из-за увеличения диаметра бурения. Во всех исполнениях переменного вооружения долота крепление к сменному корпусу 1 переходника 12, сменных резцедержателей 13 со съемными резцами 14 выполнено с помощью тех же осей 6, что и для крепления зубчато-дисковых шарошек 5 (фиг.1). Четырехлучевой переходник 12 (фиг.11) для четырехпазового исполнения сменного корпуса и трехлучевой переходник 24 (фиг.12) для трехпазового исполнения сменного корпуса имеют одинаковый П-образный профиль. Съемные резцы 14 закреплены в сменных резцедержателях 13 (фиг.4) известными способами, например, замковыми планками, упорными валиками. Съемные резцы 14 с конусными державками (хвостовиками) 17 (фиг.5) удерживаются в гнездах сменных резцедержателей 13 (фиг.6) за счет сил трения. Один из вариантов крепления предусматривает удержание пары резцов 25 и 26 (фиг.13) непосредственно осью 6, а сопряженных с ними крайних резцов 27 и 28 - за счет выточек 29 и 30 в хвостовиках съемных резцов 14 (фиг.13 и 14). Для бурения скважин со шнековой очисткой долото снабжено сменным хвостовиком 10, который присоединяется к штанге с помощью пальца 31 (фиг.5).Such reinforcement reinforcement is associated with an increase in cutting speeds due to an increase in drilling diameter. In all versions of the variable armament of the bit, the fastening to the replaceable case 1 of the adapter 12, replaceable toolholders 13 with removable cutters 14 is made using the same axes 6 as for fastening the gear-disk cones 5 (Fig. 1). The four-beam adapter 12 (Fig. 11) for the four-groove design of the replaceable housing and the three-beam adapter 24 (Fig. 12) for the three-groove design of the replaceable housing have the same U-shaped profile. The removable cutters 14 are fixed in interchangeable toolholders 13 (Fig. 4) by known methods, for example, locking bars, thrust rollers. Removable cutters 14 with conical holders (shanks) 17 (Fig. 5) are held in the nests of replaceable toolholders 13 (Fig. 6) due to friction forces. One of the mounting options involves holding a pair of incisors 25 and 26 (Fig. 13) directly by the axis 6, and the adjacent extreme incisors 27 and 28 due to the grooves 29 and 30 in the shanks of the removable incisors 14 (Figs. 13 and 14). For drilling wells with auger cleaning, the bit is equipped with a replaceable shank 10, which is attached to the rod using a finger 31 (figure 5).

Способ использования предложенного бурового долота с переменным породоразрушающим вооружением состоит в следующем. При проходке скважин в крепких породах (f=8-10) на сменном корпусе 1 долота монтируют зубчато-дисковые шарошки 5 (фиг.1 и 2) на осях 6, закрепляемых в отверстиях 7 ребер 3. При проходке скважин в породах ниже средней крепости и повышенной влажности (f=4-6) вместо зубчато-дисковых шарошек 5 в пространство пазов 4 сменного корпуса 1 устанавливают переходник 12 (фиг.3 и 4), в который закрепляют сменные резцедержатели 13, оснащенные съемными резцами 14, параллельными оси скважины и армированными твердосплавными пластинками 16 незакругленной (плоской) формы. При проходке скважин в сухих породах ниже средней крепости (f=4-6) на долото устанавливают сменный корпус трехпазового исполнения, который снабжают трехлучевым переходником 24 и сменными резцедержателями 13 со съемными резцами 14.A method of using the proposed drill bit with variable rock cutting weapons is as follows. When drilling holes in hard rocks (f = 8-10) on a removable casing 1 bits mounted gear-roller cones 5 (Fig.1 and 2) on the axes 6, fixed in the holes 7 of the ribs 3. When drilling holes in the rocks below average strength and high humidity (f = 4-6) instead of gear-disk cones 5, an adapter 12 (Figs. 3 and 4) is installed in the groove space 4 of the replaceable housing 1, into which replaceable tool holders 13 are mounted, equipped with removable cutters 14 parallel to the well axis and reinforced carbide plates 16 of non-rounded (flat) shape. When drilling in dry rocks below the average strength (f = 4-6), a three-groove replaceable body is installed on the bit, which is equipped with a three-beam adapter 24 and replaceable toolholders 13 with removable cutters 14.

При проходке скважин в породах средней крепости (f=6-8) в сменных резцедержателях 13 сменного корпуса 1 устанавливают (фиг.5 и 6) съемные резцы 14 типа РК-8Б с коническими державками 17, головка 18 которых армирована твердосплавными пластинками 19 скругленной формы, причем съемные резцы 14 располагаются с промежутками, наклоном к оси скважины и ступенчато (с последовательным превышением на 8-10 мм друг от друга) в расчете на сплошную схему обработки ступенчатого забоя скважины. При проходке скважин по углю и мягким породам (f=2-4) сменные резцедержатели 13 устанавливают непосредственно в пазах 4 сменного корпуса 1 (фиг.7) и оснащают съемными режущими органами 20 (фиг.8) с трехступенчатой режущей кромкой, армированной пластинами твердого сплава и образующей забой скважины ступенчатой формы.When drilling holes in the rocks of medium strength (f = 6-8) in removable toolholders 13 of the replaceable housing 1 set (Figs. 5 and 6) removable cutters 14 of the type RK-8B with conical holders 17, the head 18 of which is reinforced with carbide inserts 19 of a rounded shape moreover, removable cutters 14 are arranged at intervals, inclined to the axis of the well and stepwise (with successive excess of 8-10 mm from each other) in the calculation of the continuous scheme of processing stepwise bottomhole. When drilling holes for coal and soft rocks (f = 2-4), replaceable toolholders 13 are installed directly in the grooves 4 of the replaceable housing 1 (Fig. 7) and equipped with removable cutting bodies 20 (Fig. 8) with a three-stage cutting edge reinforced with hard plates stepped form and bottom hole formation.

При необходимости бурения скважин увеличенного диаметра, например, 269,9 мм при базовом диаметре 244,5 мм на сменном корпусе 1 устанавливают (фиг.9) переходник 12 с консолью 21 (фиг.10). При этом на периферии лучей переходника 12 устанавливают калибрующие резцы 22, армированные парой твердосплавных штырей 23, таких же, что и штыри 8 зубчато-дисковых шарошек 5.If it is necessary to drill wells of increased diameter, for example, 269.9 mm with a base diameter of 244.5 mm, an adapter 12 with a console 21 (Fig. 10) is installed on the replaceable housing 1 (Fig. 9). At the same time, on the periphery of the beams of the adapter 12, calibrating cutters 22 are mounted, reinforced with a pair of carbide pins 23, the same as the pins 8 of the gear-wheel cones 5.

Для бурения скважин с пневматической очисткой (например, на станке СБШ-250-МНА) на буровое долото устанавливают сменный хвостовик 10, который присоединяют к буровой штанге с помощью полого ниппеля 11 с конической резьбой (фиг.1). Для бурения скважин со шнековой очисткой (например, на станках 2СБР-125-30, СВБ-2М, БТС-150) на буровое долото устанавливают сменный хвостовик 10, который присоединяют к буровой штанге с помощью полого ниппеля 11 и пальца 31 (фиг.5).For drilling wells with pneumatic cleaning (for example, on the SBSh-250-MNA machine), a replaceable shank 10 is installed on the drill bit, which is connected to the drill rod using a hollow nipple 11 with a tapered thread (Fig. 1). For drilling wells with screw cleaning (for example, on machines 2SBR-125-30, SVB-2M, BTS-150), a replaceable shank 10 is installed on the drill bit, which is attached to the drill rod using a hollow nipple 11 and pin 31 (Fig. 5 )

Таким образом, предлагаемое долото позволяет в зависимости от условий бурения устанавливать различные виды породоразрушающего вооружения (шарошечного и разнообразного резцового типа), а не только съемные режущие элементы одного вида, и при этом на одном корпусе изменять диаметр буримой скважины. Это означает существенное расширение технологических возможностей долота. Упрощается технология изготовления, сборки, ремонта и восстановления долот, снижается их себестоимость. В целом повышается эффективность буровых работ, оцениваемая интегральным критерием стоимости бурения единицы длины скважины. Необходимо отметить, что описанные реализации переменного вооружения долота демонстрируют примерные технические и технологические возможности предлагаемого долота, благодаря заложенным в его создание принципам построения, но не исчерпывают всех его возможностей. Конкретные схемы вооружения корпуса предлагаемого долота могут быть дополнены по мере совершенствования геометрических параметров породоразрушающих элементов (шарошек и резцов), форм их режущей части (головок резцов и зубьев шарошек), схем расположения резцов относительно корпуса и забоя скважины.Thus, the proposed bit allows, depending on the drilling conditions, to establish various types of rock-cutting weapons (cone and various cutter types), and not only removable cutting elements of the same type, and at the same time change the diameter of the borehole on one body. This means a significant expansion of the technological capabilities of the bit. The technology of manufacturing, assembly, repair and restoration of bits is simplified, their cost is reduced. In general, the efficiency of drilling operations, estimated by the integral criterion of the cost of drilling a unit length of a well, is increased. It should be noted that the described implementations of variable bit armament demonstrate the approximate technical and technological capabilities of the proposed bit, thanks to the principles of construction laid down in its creation, but do not exhaust all of its capabilities. Specific armament schemes for the body of the proposed bit can be supplemented as geometrical parameters of rock cutting elements (cutters and cutters) are improved, the shapes of their cutting parts (cutter heads and cutter teeth), location patterns of cutters relative to the body and bottom of the well.

Claims (4)

1. Буровое долото с переменным породоразрушающим вооружением, содержащее корпус с ребрами, на котором расположено породоразрушающее вооружение, отличающееся тем, что корпус выполнен сменным, четырех- или трехпазового исполнения, причем при бурении крепких пород на нем на осях установлены четыре зубчато-дисковые шарошки в пазах, размещенных между ребрами крестообразно и симметрично во взаимно перпендикулярных диаметральных плоскостях, а при бурении пород средней и ниже средней крепости в пространство пазов между ребрами установлены четырехлучевые или трехлучевые переходники прямоугольного П-образного профиля, в которые вставлены сменные резцедержатели, оснащенные съемными резцами с различными формами твердосплавных головок и хвостовиков, углами наклона к оси скважины, высотными отметками и схемами расположения в сменном резцедержателе, в зависимости от диаметра долота и горно-геологических условий предстоящего бурения, при этом крепление к сменному корпусу переходника и сменных резцедержателей со съемными резцами выполнено с помощью тех же осей, что и для крепления зубчато-дисковых шарошек, причем все элементы переменного вооружения выполнены разборно-съемными.1. A drill bit with variable rock cutting weapons, comprising a housing with ribs, on which rock cutting weapons are located, characterized in that the housing is replaceable, of four or three groove designs, and when drilling hard rocks, four gear-wheel cutters are mounted on the axes thereof in grooves placed between the ribs crosswise and symmetrically in mutually perpendicular diametrical planes, and when drilling rocks of medium and below average strength in the space of grooves between the ribs are installed Three-beam or three-beam adapters of a rectangular U-shaped profile, in which replaceable tool holders are equipped, equipped with removable cutters with various shapes of carbide heads and shanks, tilt angles to the axis of the well, elevations and location patterns in a replaceable tool holder, depending on the diameter of the bit and the mining geological conditions of the upcoming drilling, while attaching to the removable adapter housing and replaceable toolholders with removable cutters is made using the same axes as for the stronger Ia toothed disk bits, all elements of the alternating arms are made removable disassembled. 2. Долото по п.1, отличающееся тем, что при бурении по углю и мягким породам сменные резцедержатели, оснащенные съемными резцами, размещены и закреплены непосредственно в пазах сменного корпуса.2. The bit according to claim 1, characterized in that when drilling on coal and soft rocks, replaceable tool holders equipped with removable cutters are placed and fixed directly in the grooves of the replaceable body. 3. Долото по п.1, отличающееся тем, что для бурения резанием скважин увеличенного диаметра сменный корпус оснащен переходником с консолью, причем периферийные съемные резцы армированы парой твердосплавных штырей.3. The bit according to claim 1, characterized in that for drilling by cutting wells of increased diameter, the replaceable body is equipped with an adapter with a console, and peripheral removable cutters are reinforced with a pair of carbide pins. 4. Долото по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено сменным хвостовиком, оснащенным полым ниппелем либо с конической резьбой для присоединения к буровой штанге при бурении скважин с пневматической очисткой, либо с отверстием и пальцем для присоединения к буровой штанге при бурении скважин со шнековой очисткой.4. The bit according to claim 1, characterized in that it is equipped with an interchangeable shank equipped with a hollow nipple either with a tapered thread for connection to the drill rod when drilling wells with pneumatic cleaning, or with a hole and a finger for connection to the drill rod when drilling wells with screw cleaning.
RU2003131924/03A 2003-10-30 2003-10-30 Drilling chisel with variable rock-destroying armament RU2250344C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003131924/03A RU2250344C1 (en) 2003-10-30 2003-10-30 Drilling chisel with variable rock-destroying armament

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003131924/03A RU2250344C1 (en) 2003-10-30 2003-10-30 Drilling chisel with variable rock-destroying armament

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2250344C1 true RU2250344C1 (en) 2005-04-20

Family

ID=35634888

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003131924/03A RU2250344C1 (en) 2003-10-30 2003-10-30 Drilling chisel with variable rock-destroying armament

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2250344C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2452840C1 (en) * 2011-02-16 2012-06-10 Николай Митрофанович Панин Drilling bit rolling cutter
RU2692393C2 (en) * 2017-12-14 2019-06-24 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" Cutting-rotary drilling bit

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
БУТКИН В.Д. и др. Буровые долота с вращающимися резцами для разрезов. Обзор. - М.: ЦНИИЭуголь,1976, с. 8-11, рис. 1, 2. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2452840C1 (en) * 2011-02-16 2012-06-10 Николай Митрофанович Панин Drilling bit rolling cutter
RU2692393C2 (en) * 2017-12-14 2019-06-24 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" Cutting-rotary drilling bit

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4086973A (en) Asymmetric insert for inner row of an earth boring cutter
US5078219A (en) Concave drag bit cutter device and method
US3720273A (en) Mining tool
EP0239328B1 (en) Drill bits
PL167198B1 (en) Drilling bit
CN100507201C (en) Drill bit, system, and method for drilling a borehole in an earth formation
JPS6144193B2 (en)
US3185228A (en) Rotary-percussion drill bit with heel row inserts to prevent wedging
AU2007328409B2 (en) Earth boring bit
US20020062996A1 (en) Rotary contact structures and cutting elements
US5735360A (en) Mining bit
RU2250344C1 (en) Drilling chisel with variable rock-destroying armament
US20040231894A1 (en) Rotary tools or bits
WO2012051648A1 (en) A drill bit
RU2415249C1 (en) Drill tool (versions)
SU791889A1 (en) Drill bit
US20020066600A1 (en) Rotary tools or bits
RU2334862C1 (en) Rotary drilling bit (versions)
RU190484U1 (en) Drill bit
CN210738476U (en) Little whirlwind wear-resisting type digs pick soon
RU2670306C1 (en) Asymmetric cutter for a drilling tool
KR100231472B1 (en) Bit for a hamma drill body of a ground excavator
RU125617U1 (en) WELL CALIBRATOR
RU2338865C2 (en) Bore bit
SU1790659A3 (en) Drill bit

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20051031