RU2279528C1

RU2279528C1 - Flushing unit for drilling bit

Info

Publication number: RU2279528C1
Application number: RU2005106904/03A
Authority: RU
Inventors: Николай Митрофанович Панин (RU); Николай Митрофанович Панин; В чеслав Геннадьевич Смирнов (RU); Вячеслав Геннадьевич Смирнов; Евгений Семенович Булгаков (RU); Евгений Семенович Булгаков
Original assignee: Николай Митрофанович Панин; Вячеслав Геннадьевич Смирнов; Евгений Семенович Булгаков
Priority date: 2005-03-15
Filing date: 2005-03-15
Publication date: 2006-07-10

Abstract

FIELD: rock cutting tools, particularly flushing units thereof.

SUBSTANCE: flushing unit comprises nozzle and sealing member fastened to drilling bit body by means of retaining split spring ring installed in annular bore made in inner socket wall surface. The retaining split spring ring is provided with safety extensions made on ring periphery. Annular bore for retaining ring receiving has depression made in peripheral part thereof. Safety extensions of retaining split spring ring are made as collet members arranged in annular bore depression in working position. Depression of annular groove may be displaced upwards or downwards in vertical plane with regard to support surface of retaining ring.

EFFECT: improved hydrodynamics of the flushing unit.

3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к их промывочным узлам.The invention relates to a rock cutting tool, and in particular to their flushing units.

Известен промывочный узел бурового долота, содержащий коноидальную насадку с уплотнительным элементом, закрепленные в канале корпуса бурового долота посредством стопорного пружинного кольца (см. справочник "Буровой инструмент", Масленников И.К., Москва, Недра, 1989 г., с.27).Known flushing unit of the drill bit containing a conoidal nozzle with a sealing element, mounted in the channel of the drill bit body by means of a retaining spring ring (see reference book "Drilling tool", Maslennikov IK, Moscow, Nedra, 1989, p.27) .

К недостаткам данного промывочного узла следует отнести малую надежность, связанную с возможностью выдавливания промывочного узла из гнезда канала под действием перепада давления на насадке. Наиболее часто это наблюдается при бурении шарошечными долотами, работа которых сопровождается сильной вибрацией, особенно при бурении по твердым и крепким трещиноватым породам.The disadvantages of this flushing unit include low reliability associated with the ability to squeeze the flushing unit out of the channel socket under the influence of the pressure drop across the nozzle. This is most often observed when drilling with cone bits, the operation of which is accompanied by strong vibration, especially when drilling through hard and strong fractured rocks.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является промывочный узел долота, содержащий насадку и уплотнительный элемент, закрепленные в гнезде канала корпуса долота посредством стопорного разрезного пружинного кольца, установленного в кольцевой расточке на внутренней поверхности стенок гнезда и выполненного в периферийной части с предохранительными выступами (см. авт. св. СССР №1601310, кл. Е 21 В 10/18, 1988 г.).The closest to the proposed technical essence and the achieved result is a flushing unit of the bit, containing a nozzle and a sealing element fixed in the socket of the channel of the body of the bit by means of a detachable split spring ring installed in the annular bore on the inner surface of the walls of the socket and made in the peripheral part with safety protrusions (see ed. St. USSR No. 1601310, class E 21 B 10/18, 1988).

Недостатками данного промывочного узла являются гидродинамческое несовершенство и недостаточная надежность.The disadvantages of this flushing unit are hydrodynamic imperfection and lack of reliability.

Гидродинамическое несовершенство узла обусловлено наличием открытого зазора между дном гнезда и верхним торцом насадки для размещения уплотнительного кольца. В ряде случаев наличие такого зазора может привести к образованию кавитационных явлений и выходу промывочного узла. Недостаточная надежность в работе связана, с одной стороны, с возможностью возникновения кавитационных явлений, а с другой стороны, - с особенностями конструктивного выполнения предохранительного приспособления стопорного кольца для крепления элементов промывочного узла. Эта особенность заключается в том, что стопорное кольцо выполнено с выступами, охватывающими насадку по наружной поверхности, что накладывает определенные ограничения на размеры стопорного кольца и кольцевой расточки под него, ограничивая и область применения таких промывочных узлов.The hydrodynamic imperfection of the assembly is due to the presence of an open gap between the bottom of the socket and the upper end of the nozzle to accommodate the sealing ring. In some cases, the presence of such a gap can lead to the formation of cavitation phenomena and the exit of the washing unit. The lack of reliability in operation is associated, on the one hand, with the possibility of cavitation phenomena, and on the other hand, with the features of the design of the safety device of the retaining ring for fastening the elements of the washing unit. This feature is that the retaining ring is made with protrusions covering the nozzle on the outer surface, which imposes certain restrictions on the dimensions of the retaining ring and the annular bore under it, limiting the scope of such washing units.

В связи с изложенным технической задачей изобретения является повышение эффективности работы промывочного узла за счет улучшения его гидродинамического совершенства, повышения надежности работы и расширения области применения.In connection with the stated technical objective of the invention is to increase the efficiency of the washing unit by improving its hydrodynamic perfection, increasing the reliability of work and expanding the scope.

Поставленная техническая задача решается тем, что в промывочном узле долота, содержащем насадку и уплотнительный элемент, закрепленные в гнезде канала корпуса долота посредством стопорного разрезного пружинного кольца, установленного в кольцевой расточке на внутренней поверхности стенок гнезда и выполненного в периферийной части с предохранительными выступами, согласно изобретению кольцевая расточка выполнена с углублением в периферийной части, а предохранительные выступы стопорного кольца - в виде цанговых элементов, размещенных в рабочем положении в углублении кольцевой расточки.The stated technical problem is solved in that in the flushing unit of the bit containing the nozzle and the sealing element, fixed in the socket of the channel of the body of the bit by means of a detachable split spring ring mounted in the annular bore on the inner surface of the walls of the socket and made in the peripheral part with safety protrusions, according to the invention the annular bore is made with a recess in the peripheral part, and the safety protrusions of the retaining ring are in the form of collet elements placed in working position in the recess of the annular bore.

Решению поставленной задачи способствует также и то, что:The solution of the problem also contributes to the fact that:

- стопорное кольцо имеет, по меньшей мере, два участка с цанговыми элементами;- the retaining ring has at least two sections with collet elements;

- углубление кольцевой расточки выполнено со смещением в вертикальной плоскости относительно опорной поверхности стопорного кольца;- the deepening of the annular bore is made with a displacement in a vertical plane relative to the supporting surface of the retaining ring;

- цанговые элементы стопорного кольца выполнены съемными.- collet elements of the retaining ring are removable.

Выполнение кольцевой расточки с уширением, а предохранительных выступов стопорного кольца с несколькими участками в виде цанговых выступов позволяет создать замковое соединение, которое удерживает пружинное разрезное кольцо от выдавливания из гнезда смещенными над основной плоскостью кольца периферийными участками, прижимаемыми под действием перепада давления к стенкам углубления.The implementation of the annular bore with broadening, and the safety protrusions of the retaining ring with several sections in the form of collet protrusions, allows you to create a locking connection that keeps the spring split ring from squeezing peripheral sections displaced above the main plane of the ring, pressed against the walls of the recess under the influence of differential pressure.

Смещение вертикальной стенки периферийных участков стопорного кольца в радиальном направлении от стенок гнезда позволяет избежать создания опасного сечения и более равномерно распределить осевую нагрузку на всю опорную поверхность стопорного кольца.The offset of the vertical wall of the peripheral sections of the retaining ring in the radial direction from the walls of the socket allows you to avoid creating a dangerous section and more evenly distribute the axial load on the entire supporting surface of the retaining ring.

Выполнение цанговых элементов стопорного кольца съемными позволяет заменять вышедшие из строя цанговые элементы и тем самым обеспечить многократное использование стопорного кольца.The implementation of the collet elements of the retaining ring removable allows you to replace failed collet elements and thereby ensure multiple use of the retaining ring.

Такое выполнение промывочного узла по сравнению с прототипом позволяет исключить зазоры между дном гнезда и верхним торцом насадки и тем самым улучшить гидродинамические характеристики промывочного узла и надежность его работы за счет исключения кавитационных явлений при одновременном сохранении надежности крепления насадки.This embodiment of the washing unit in comparison with the prototype allows you to eliminate gaps between the bottom of the socket and the upper end of the nozzle and thereby improve the hydrodynamic characteristics of the washing node and the reliability of its operation by eliminating cavitation phenomena while maintaining the reliability of attachment of the nozzle.

Изобретение поясняется чертежом, на котором фиг.1 изображает общий вид промывочного узла, разрез А-А на фиг.2; фиг.2 - сечение Б-Б на фиг.1; фиг.3 - другой вариант выполнения промывочного узла.The invention is illustrated by the drawing, in which figure 1 depicts a General view of the washing unit, section aa in figure 2; figure 2 - section bB in figure 1; figure 3 is another embodiment of the washing unit.

Промывочный узел долота включает насадку 1, установленную в гнезде 4 корпуса 10 и закрепленную там посредством разрезного пружинного кольца 2, установленного в кольцевой расточке 3. Для герметизации насадки 1 от промывочной жидкости, нагнетаемой через канал 5, на боковой поверхности гнезда 4 установлен уплотнительный элемент 6. Стопорное пружинное кольцо 2 выполнено в периферийной части с предохранительными выступами в виде цанговых элементов 7, а кольцевая расточка 3 - с ответным углублением 8 для размещения цанговых элементов 7. Причем цанговые элементы 7 могут быть образованы из нескольких лепестков 9, а углубление 8 под них расположено со смещением в вертикальной плоскости от опорной поверхности стопорного кольца 2. Это уширение 9 может быть выполнено как с верхним (фиг.3), так и с нижним смещением (фиг.2), хотя предпочтительным является вариант с верхним расположением уширения 8. При этом цанговые элементы 7 могут быть выполнены съемными с целью повторного использования стопорного кольца 2.The flushing unit of the bit includes a nozzle 1 installed in the socket 4 of the housing 10 and secured there by means of a split spring ring 2 installed in the annular bore 3. To seal the nozzle 1 from the flushing fluid pumped through the channel 5, a sealing element 6 is installed on the side surface of the socket 4 The snap spring ring 2 is made in the peripheral part with the safety protrusions in the form of collet elements 7, and the annular bore 3 is with a reciprocal recess 8 to accommodate the collet elements 7. Moreover, the collet The elements 7 can be formed from several petals 9, and the recess 8 below them is located with an offset in the vertical plane from the supporting surface of the retaining ring 2. This broadening 9 can be performed with both the upper (Fig. 3) and the lower offset ( figure 2), although the preferred option is with the top location of the broadening 8. In this case, the collet elements 7 can be made removable with the aim of reusing the retaining ring 2.

Монтаж промывочного узла осуществляется следующим образом. После установки уплотнительного элемента 6 в гнездо 4 до упора с его дном вводят насадку 1, после чего сжимают стопорное кольцо 2 посредством проушин 11 и после деформации цанговых элементов 7 заводят его в кольцевую расточку 3. После установки периферийной части пружинного кольца 4 с цанговыми элементами 7 в кольцевой расточке 3 разжимают кольцо 2 до совмещения его предохранительных выступов с углублением 8. При этом кольцо 2 занимает положение, показанное на фиг.1 и 3.The installation of the washing unit is as follows. After installing the sealing element 6 in the socket 4, the nozzle 1 is inserted all the way with its bottom, then the retaining ring 2 is compressed by the eyes 11 and after deformation of the collet elements 7, it is inserted into the annular bore 3. After the peripheral part of the spring ring 4 with collet elements 7 is installed in the annular bore 3, unclench the ring 2 until its safety protrusions coincide with the recess 8. In this case, the ring 2 occupies the position shown in figures 1 and 3.

Демонтаж промывочного узла осуществляется в обратной последовательности. При этом в случае выхода из строя съемных цанговых элементов 7 при сжатии стопорного кольца 2 последние заменяются новыми.Dismantling the flushing unit is carried out in the reverse order. Moreover, in the event of failure of the removable collet elements 7 during compression of the retaining ring 2, the latter are replaced by new ones.

Использование промывочных узлов со стопорными кольцами 2 предложенной формы позволяет обеспечить высокую надежность крепления насадки 1 при одновременном улучшении гидродинамических характеристик всего промывочного узла.The use of flushing units with snap rings 2 of the proposed form allows for high reliability of attachment of the nozzle 1 while improving the hydrodynamic characteristics of the entire flushing unit.

Claims

1. The flushing unit of the bit, containing the nozzle and a sealing element, fixed in the socket of the channel of the body of the bit by means of a snap split spring ring installed in the annular bore on the inner surface of the walls of the nest and made in the peripheral part with safety protrusions, characterized in that the annular bore is made with a recess in the peripheral part, and the safety protrusions of the locking split spring ring are made in the form of collet elements placed in the working position and in the recess of the annular bore.

2. The flushing unit of the bit according to claim 1, characterized in that the retaining ring has at least two sections with collet elements.

3. The flushing unit of the bit according to claim 1, characterized in that the recess of the annular bore is made with a displacement in the vertical plane relative to the supporting surface of the retaining ring up or down.