RU2270317C1

RU2270317C1 - Annular crown bit

Info

Publication number: RU2270317C1
Application number: RU2004127261/03A
Authority: RU
Inventors: Николай Митрофанович Панин (RU); Николай Митрофанович Панин; Николай Михайлович Цехмистренко (RU); Николай Михайлович Цехмистренко; Павел Михайлович Цехмистренко (RU); Павел Михайлович Цехмистренко
Original assignee: Николай Митрофанович Панин; Николай Михайлович Цехмистренко; Павел Михайлович Цехмистренко
Priority date: 2004-09-14
Filing date: 2004-09-14
Publication date: 2006-02-20

Abstract

FIELD: rock drilling tools, particularly crowns adapted to drill through fractured and intermittent ground.

SUBSTANCE: crown bit comprises body with cuts formed in lower bit part. The cuts are inclined in direction opposite to body rotation direction and divide the crown bit into several sectors reinforced with cutters. The crown bit also has guiding bush arranged inside the body. The guiding bush has safety means to prevent cutters from damage arranged in each body sector in front of the cutters and having dimensions equal to multiple cutting edge width of the cutters defined in direction of crown bit rotation. Each safety means is made as a rod with spherical working head and annular groove or slot created in outer surface thereof for fixer receiving. The fixer is made as retaining corrugated ring. The body has mating axial channel for axially movable rod insertion and annular boring formed in inner body side. The boring crosses axial channels for rods receiving.

EFFECT: increased operational efficiency.

2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым коронкам, предназначенным для разрушения трещиноватых и перемежающихся по твердости пород.The invention relates to a rock cutting tool, namely to drill bits intended for fracturing fractured and alternating hardness rocks.

Известна буровая коронка, включающая корпус с прорезями в нижней части, разделяющими ее на отдельные армированные породоразрушающими резцами секторы, причем прорези выполнены наклонно в сторону, противоположную направлению вращения корпуса (см. авт. св. СССР №548701, кл. Е 21 В 10/02, 1974 г.).Known drill bit, comprising a housing with slots in the lower part, dividing it into separate sectors reinforced by rock cutting tools, and the slots are made obliquely in the direction opposite to the direction of rotation of the body (see ed. St. USSR No. 5448701, class E 21 B 10 / 02, 1974).

К недостаткам данной коронки следует отнести недостаточную эффективность ее работы. Это объясняется с одной стороны некачественной очисткой забоя от шлама из-за ухода части жидкости через прорези, а с другой стороны - с возможностью законушения скважины вследствие снижения жесткости корпуса наклонными пазами.The disadvantages of this crown include the lack of effectiveness of its work. This is explained, on the one hand, by poor-quality cleaning of the bottom of the sludge due to the departure of a part of the liquid through the slots, and on the other hand, by the possibility of well completion due to a decrease in the rigidity of the body by inclined grooves.

Наиболее близким к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является кольцевая буровая коронка, содержащая корпус с прорезями в нижней части, наклоненными в сторону, противоположную направлению вращения корпуса и разделяющими ее на рабочие секторы, армированные резцами, и направляющую втулку, размещенную в полости корпуса (см. авт. св. СССР №622961, кл. Е 21 В 10/02, 1976 г.).The closest to the proposed technical essence and the achieved result is an annular drill bit containing a body with slots in the lower part, inclined to the side opposite to the direction of rotation of the body and dividing it into working sectors reinforced with cutters, and a guide sleeve placed in the cavity of the body ( see ed. St. USSR No. 622961, class E 21 B 10/02, 1976).

Недостатком этой коронки является ограниченная область ее применения, т.к. она может эффективно работать только при разбуривании слаботрещиноватых пород. В случае же наличия крупных трещин, а также при резком изменении твердости пород, например, при бурении по моренным отложениям, велика вероятность скола резцов при их попадании в трещины или в зону перехода пород от одной твердости к другой.The disadvantage of this crown is the limited scope of its application, because it can work effectively only when drilling weakly fractured rocks. In the case of the presence of large cracks, as well as with a sharp change in the hardness of the rocks, for example, when drilling on moraine deposits, there is a high probability of chipping of the cutters when they fall into cracks or in the zone of transition of rocks from one hardness to another.

В связи с изложенным технической задачей изобретения является расширение области эффективного использования работы буровой коронки.In connection with the stated technical objective of the invention is the expansion of the field of effective use of the drill bit.

Поставленная задача решается тем, что в кольцевой буровой коронке, содержащей корпус с прорезями в нижней части, наклоненными в сторону, противоположную направлению вращения корпуса и разделяющими ее на армированные резцами секторы, и направляющую втулку, размещенную в полости корпуса, согласно изобретению она снабжена предохранителями резцов от скола, размещенными в каждом секторе корпуса перед резцами и имеющими в направлении вращения размер, кратно превышающий ширину режущей кромки резцов, при этом каждый предохранитель снабжен фиксатором и выполнен в виде стержня с кольцевой проточкой или пазом на наружной поверхности под фиксатор, а корпус - с ответным осевым каналом под стержень, установленный в канале с возможностью осевого перемещения и с кольцевой расточкой на внутренней поверхности, пересекающей осевые каналы под стержни, а фиксатор для предохранителей выполнен в виде стопорного гофрированного кольца, размещенного в совмещенных кольцевой расточке корпуса и кольцевых проточках или пазах на наружной поверхности стержней; рабочая головка подпружиненного стержня выполнена сферической.The problem is solved in that in an annular drill bit containing a housing with slots in the lower part, inclined to the side opposite to the direction of rotation of the housing and dividing it into sectors reinforced with cutters, and a guide sleeve placed in the cavity of the housing, according to the invention it is equipped with cutter fuses from chips placed in each sector of the body in front of the cutters and having in the direction of rotation a size that is a multiple of the width of the cutting edge of the cutters, with each fuse equipped with sator and made in the form of a rod with an annular groove or groove on the outer surface under the latch, and the housing with a reciprocal axial channel under the rod mounted in the channel with axial movement and with an annular bore on the inner surface intersecting the axial channels under the rods, and the latch for fuses it is made in the form of a retaining corrugated ring placed in the combined annular bore of the body and annular grooves or grooves on the outer surface of the rods; the working head of the spring-loaded rod is made spherical.

Изобретение поясняется чертежами: фиг.1 изображает общий вид коронки в разрезе, фиг.2 - фрагмент рабочего торца коронки, фиг.3 - сектор с резцами и предохранителем в увеличенном масштабе; фиг.4 - узел фиксации стержней в увеличенном масштабе; фиг.5 - фиксатор.The invention is illustrated by drawings: figure 1 depicts a General view of the crown in section, figure 2 is a fragment of the working end of the crown, figure 3 is a sector with cutters and a fuse on an enlarged scale; figure 4 - node fixing rods on an enlarged scale; 5 is a clamp.

Буровая коронка включает корпус 3 с резцами 4, закрепленными на отдельных секторах 7, разделенных наклонными прорезями 9, и направляющую втулку 2, соединенную с корпусом 3 посредством резьбы 8. Это позволяет использовать втулку 2 с несколькими корпусами 3, выход которых из строя определяется сроком службы резцов 4. Прорези 9 выполнены наклонными в сторону, противоположную направлению вращения коронки, а каждый сектор 7 в передней части снабжен предохранителем от скола резцов 4. Предохранитель выполнен в виде стержня 5 со сферической рабочей головкой 10 и кольцевой проточкой 11 (показана пунктиром) или пазом 12 на наружной боковой поверхности и расположен перед резцами 4 (фиг.3) в передней части каждого сектора 7. Стержни с пазом 12 рекомендуется использовать в тонкостенных буровых коронках при ограниченной толщине короночного кольца, а с кольцевой проточкой 11 - в коронках большого диаметра, толщина короночного кольца которых позволяет применять стержни 5 большего диаметра, т.е. когда кольцевая проточка 11 не ослабляет их прочность. В корпусе 3 на его внутренней поверхности выполнена кольцевая расточка 13 и осевой канал 14 под каждый стержень 5, причем расточка 13 соединена с осевыми каналами 14. В совмещенных кольцевой расточке 13 корпуса 3 и кольцевых проточках 11 или пазов 12 на боковой поверхности стержней 5 установлен фиксатор 6 в виде стопорного гофрированного пружинного кольца, обеспечивающего осевое перемещение стержней 5 на величину h, соответствующую осевому ходу гофрированной пружины 6 (фиг.4). Предохранители постоянно контактируют с забоем, однако, благодаря использованию стержней 5 со сферической рабочей головкой 10 они оказывают минимальное сопротивление вращению коронки. Буровая коронка соединяется с колонковой трубой посредством резьбы 1 направляющей втулки 2.The drill bit includes a housing 3 with cutters 4, mounted on separate sectors 7, separated by inclined slots 9, and a guide sleeve 2 connected to the housing 3 by means of a thread 8. This allows the use of the sleeve 2 with several buildings 3, the failure of which is determined by the service life cutters 4. Slots 9 are made oblique in the direction opposite to the direction of rotation of the crown, and each sector 7 in the front part is equipped with a fuse against chipping of the cutters 4. The fuse is made in the form of a rod 5 with a spherical working head 10 and an annular groove 11 (shown by a dotted line) or a groove 12 on the outer side surface and is located in front of the cutters 4 (Fig. 3) in the front of each sector 7. It is recommended that rods with a groove 12 be used in thin-walled drill bits with a limited thickness of the core ring, and with an annular groove 11 - in crowns of large diameter, the thickness of the crown ring of which allows the use of rods 5 of larger diameter, i.e. when the annular groove 11 does not weaken their strength. In the housing 3, an annular bore 13 and an axial channel 14 are made under each rod 5 on its inner surface, and the bore 13 is connected to the axial channels 14. In the combined annular bore 13 of the housing 3 and the annular grooves 11 or grooves 12, a latch is installed on the side surface of the rods 5 6 in the form of a retaining corrugated spring ring providing axial movement of the rods 5 by an amount h corresponding to the axial stroke of the corrugated spring 6 (Fig. 4). Fuses are constantly in contact with the face, however, due to the use of rods 5 with a spherical working head 10, they provide minimal resistance to rotation of the crown. The drill bit is connected to the core pipe by thread 1 of the guide sleeve 2.

Принцип работы коронки заключается в следующем. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента резцы 4 внедряются в породу и разрушают ее. Разрушенная порода выносится с забоя промывочной жидкостью, подаваемой через бурильную колонну и полость направляющей втулки 2. При разбуривании трещиноватых и перемежающихся по твердости пород велика вероятность попадания резцов 4 в трещины и выемки забоя, что может привести к их сколу. При работе предложенной коронкой резцы 4 предохраняются от сколов в случае их попадания в трещины или в зону перехода пород от одной твердости к другой благодаря наличию прорезей 9, обеспечивающих пружинящее действие секторов 7, и использованию предохранителей, размещенных в передней части каждого сектора 7, которые, кроме того, играют роль ограничителя углубки резцов 4 в породу. Это обеспечивается благодаря использованию стержней 5 с диаметром, превышающим толщину режущей кромки резцов 4 в несколько раз. Благодаря предложенной схеме размещения предохранителей в передней части секторов 7 подпружиненные стержни 5 первыми воспринимают ударные нагрузки и тем самым снижают вероятность скола резцов 2. При этом путем подбора жесткости пружины 6 предохранителя можно регулировать величину погружения резцов 2 в трещины или выемки и тем самым практически полностью исключить их поломки. Использование одного стопорного элемента в виде разрезного пружинного гофрированного кольца 6 позволяет упростить конструкцию и более равномерно нагружать резцы 4, перераспределяя ударную нагрузку, возникающую в случае попадания резцов 4 в трещины и неровности забоя. Кроме того, это позволяет упростить монтаж и демонтаж предохранителей, особенно при выполнении стержней 5 с кольцевой проточкой 11.The principle of operation of the crown is as follows. Under the action of axial load and torque, the cutters 4 are introduced into the rock and destroy it. The destroyed rock is carried out from the bottom by flushing fluid supplied through the drill string and the cavity of the guide sleeve 2. When drilling fractured and alternating hardness rocks, it is likely that the cutters 4 get into the cracks and excavations of the bottom, which can lead to their chipping. When working with the proposed crown, the cutters 4 are protected from chipping in case they fall into cracks or in the zone of transition of rocks from one hardness to another due to the presence of slots 9, providing spring action of sectors 7, and the use of fuses located in front of each sector 7, which, in addition, play the role of the limiter of the depths of the cutters 4 in the rock. This is achieved through the use of rods 5 with a diameter several times greater than the thickness of the cutting edge of the cutters 4. Thanks to the proposed arrangement of fuses in the front of sectors 7, the spring-loaded rods 5 are the first to perceive shock loads and thereby reduce the likelihood of chipping of the cutters 2. At the same time, by selecting the stiffness of the spring 6 of the fuse, the immersion of the cutters 2 into cracks or recesses can be controlled and thereby almost completely eliminated their breakdowns. The use of one locking element in the form of a split spring corrugated ring 6 allows to simplify the design and more evenly load the cutters 4, redistributing the shock load that occurs when the cutters 4 get into cracks and roughness of the bottom. In addition, this makes it possible to simplify the installation and dismantling of fuses, especially when performing rods 5 with an annular groove 11.

Таким образом, применение предложенной коронки позволяет значительно снизить вероятность скола резцов при бурении по трещиноватым и перемежающимся по твердости породам и тем самым повысить эффективность ее работы независимо от степени трещиноватости разбуриваемых пород.Thus, the use of the proposed crown can significantly reduce the likelihood of chipping of chisels during drilling along fractured and alternating hardness rocks and thereby increase its efficiency regardless of the degree of fracture of the drilled rocks.

Claims

1. An annular drill bit containing a housing with slots in the lower part, tilted to the side opposite to the direction of rotation of the housing and dividing it into sectors reinforced with cutters, and a guide sleeve located in the cavity of the housing, characterized in that it is provided with cutter guards against chipping, placed in each sector of the body in front of the incisors and having in the direction of rotation a size that is several times greater than the width of the cutting edge of the incisors, each fuse is equipped with a latch and is made in the form of a rod with a groove or groove on the outer surface under the latch, and the housing with a reciprocal axial channel under the rod mounted in the channel with the possibility of axial movement, the housing made with an annular bore on the inner surface intersecting the axial channels under the rods, and the latch for fuses is made in the form of a retaining corrugated ring placed in a combined annular bore of the body and annular grooves or grooves on the outer surface of the rods.

2. The annular drill bit according to claim 1, characterized in that the working head of the rod is made spherical.