RU2279530C1

RU2279530C1 - Flushing unit for drilling bit

Info

Publication number: RU2279530C1
Application number: RU2005106908/03A
Authority: RU
Inventors: Николай Митрофанович Панин (RU); Николай Митрофанович Панин; Виталий Анатольевич Ясашин (RU); Виталий Анатольевич Ясашин; Дмитрий Юрьевич Сериков (RU); Дмитрий Юрьевич Сериков
Original assignee: Николай Митрофанович Панин; Виталий Анатольевич Ясашин; Дмитрий Юрьевич Сериков
Priority date: 2005-03-15
Filing date: 2005-03-15
Publication date: 2006-07-10

Abstract

FIELD: rock cutting tools, particularly water-jet ones.

SUBSTANCE: flushing unit comprises body with channel and socket provided with annular bore, nozzle with sealing member installed in the socket and retaining split ring arranged in the annular bore and having ledge on upper ring end. The nozzle is provided with asymmetric pressure channel and grooves made in outer nozzle surface adapted to receive retaining ring ledges. The retaining ring is fixed in working position relatively body with threaded pin inserted in aligned radial channels made on the body and retaining split ring extension. One nozzle groove has width exceeding that of retaining split ring extension. Another nozzle groove cooperates with the second extension by groove sides to create spline connection. Sealing ring of flushing unit is located in area of socket sides and upper nozzle end intersection.

EFFECT: simplified mounting and demounting of the unit, improved operational reliability of drilling bit as a whole.

2 DWG

Description

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, преимущественно гидромониторного типа, а именно к их промывочным узлам.The invention relates to a rock cutting tool, primarily a hydromonitor type, namely to their washing units.

Известен промывочный узел бурового долота, включающий корпус с каналом для подачи очистного агента, гнездом под насадку и кольцевой канавкой, превышающей двойную толщину стопорного разрезного кольца, концы которого выполнены в виде соединения "шип - паз", и размещенное между дном гнезда и торцом насадки уплотнительное кольцо (см. авт. св. СССР №1148956, кл. Е 21 В 10/18, 1985).A well-known flushing unit of a drill bit, comprising a housing with a channel for supplying a cleaning agent, a socket for a nozzle and an annular groove exceeding the double thickness of the retaining split ring, the ends of which are made in the form of a thorn-groove connection, and a sealing seal located between the bottom of the socket and the end of the nozzle ring (see ed. St. USSR No. 1148956, class E 21 10/18, 1985).

Недостатком данного промывочного узла является недостаточная надежность в работе, связанная с возможностью размыва концевых участков стопорного кольца отраженным потоком промывочной жидкости и увеличением радиально сжимающих усилий, действующих на стопорное кольцо и выдавливающих его из гнезда из-за увеличенной толщины кольцевой канавки.The disadvantage of this flushing unit is the lack of reliability associated with the possibility of erosion of the end sections of the retaining ring by the reflected flow of washing fluid and an increase in radially compressive forces acting on the retaining ring and squeezing it out of the socket due to the increased thickness of the annular groove.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является промывочный узел бурового долота, содержащий корпус с каналом и гнездом, выполненным с кольцевой расточкой, и установленные в гнезде насадку с уплотнительным элементом и стопорное разрезное кольцо с буртом на верхнем торце, размещенное в кольцевой расточке гнезда (см. авт. св. СССР №1601310, кл. Е 21 В 10/18, опубликован в 1990 г.).The closest to the proposed technical essence and the achieved result is a flushing unit of the drill bit, comprising a housing with a channel and a socket made with an annular bore, and a nozzle with a sealing element and a snap ring with a collar at the upper end located in the annular bore installed in the socket nests (see ed. St. USSR No. 1601310, class E 21 B 10/18, published in 1990).

Данный промывочный узел имеет достаточно высокую надежность в работе за счет исключения выдавливания насадки из гнезда корпуса. К недостаткам его можно отнести сравнительно высокую сложность монтажа и демонтажа, т.к. для установки стопорного кольца необходимо деформировать уплотнительный элемент на величину бурта стопорного кольца. Другим недостатком известного устройства является его гидравлическое несовершенство, связанное с образованием свободной полости между торцом насадки и дном гнезда. При сильных перепадах давления в этой зоне это может привести к размыву размещенного в этой полости уплотнительного кольца и разгерметизации промывочного узла.This flushing unit has a fairly high reliability due to the elimination of extrusion of the nozzle from the housing socket. Its disadvantages include the relatively high complexity of installation and dismantling, because To install the retaining ring, it is necessary to deform the sealing element by the size of the collar of the retaining ring. Another disadvantage of the known device is its hydraulic imperfection associated with the formation of a free cavity between the end of the nozzle and the bottom of the socket. With strong pressure drops in this zone, this can lead to erosion of the sealing ring located in this cavity and depressurization of the washing unit.

В связи с изложенным технической задачей изобретения является упрощение монтажа и демонтажа промывочного устройства и повышение эффективности его работы за счет улучшения гидравлического совершенства.In connection with the stated technical objective of the invention is to simplify the installation and dismantling of the washing device and increase its efficiency by improving hydraulic perfection.

Поставленная задача решается тем, что в промывочным узле бурового долота, содержащем корпус с каналом и гнездом, выполненным с кольцевой расточкой, и установленные в гнезде насадку с уплотнительным элементом и стопорное разрезное кольцо с выступами на верхнем торце, размещенное в кольцевой расточке гнезда, согласно изобретению насадка выполнена под выступы стопорного кольца с пазами, расположенными на ее нижнем торце и открытыми в сторону наружной поверхности, при этом, по меньшей мере, один из выступов стопорного кольца в рабочем положении жестко зафиксирован относительно корпуса и образует шлицевое соединение с насадкой, а другие выступы стопорного кольца имеют ширину, меньше ширины соответствующих пазов насадки, в которых они размещены при монтаже промывочного узла.The problem is solved in that in the flushing unit of the drill bit, comprising a body with a channel and a socket made with an annular bore, and a nozzle with a sealing element and a snap ring with protrusions on the upper end, located in the annular bore of the socket, installed in the socket, according to the invention the nozzle is made under the protrusions of the retaining ring with grooves located on its lower end and open towards the outer surface, with at least one of the protrusions of the retaining ring in the working position SRI is rigidly fixed relative to the housing and forms a splined connection with a nozzle, and other tabs of the locking ring having a width less than the width of the respective nozzle slots in which they are placed during assembly of wash assembly.

Решению поставленной задачи способствует и то, что стопорное кольцо жестко соединено с корпусом посредством резьбового штифта, установленного в совмещенных радиальных каналах, выполненных в корпусе и выступе стопорного разрезного кольца, при этом уплотнительное кольцо расположено в зоне пересечения боковых стенок и торца гнезда, а насадка выполнена с асимметричным напорным каналом.The task is also facilitated by the fact that the retaining ring is rigidly connected to the housing by means of a threaded pin installed in combined radial channels made in the housing and the protrusion of the locking split ring, while the sealing ring is located at the intersection of the side walls and the end face of the socket, and the nozzle is made with asymmetric pressure channel.

Выполнение насадки с пазами на наружной поверхности обеспечивает легкость монтажа, т.к. при этом бурты стопорного кольца размещаются в этих пазах и исключают необходимость значительной деформации уплотнительного элемента для установки стопорного кольца в кольцевой расточке гнезда. Жесткое крепление стопорного кольца с корпусом предотвращает его сжатие и выдавливание из гнезда под действием осевого усилия, создаваемого перепадом давления в насадке. Использование для фиксации стопорного кольца резьбового штифта является наиболее простым и технологичным решением с одновременным обеспечением сменности всех элементов промывочного узла. Предложенная схема размещения уплотнительного элемента позволяет одновременно герметизировать зазоры между торцом насадки и дном гнезда, а также между наружной поверхностью насадки и боковыми стенками гнезда. При этом обеспечивается и осевое поджатие насадки к стопорному кольцу, что также способствует повышению надежности работы промывочного узла. Выполнение насадки с асимметричным напорным каналом позволяет направлять очистной агент в заданную зону, причем это может быть достигнуто только при размещении выступов стопорного кольца в пазах насадки и при жестком соединении стопорного кольца с корпусом.The execution of the nozzle with grooves on the outer surface provides ease of installation, because the collars of the retaining ring are placed in these grooves and eliminate the need for significant deformation of the sealing element to install the retaining ring in the annular bore of the socket. Rigid fastening of the retaining ring with the housing prevents it from being squeezed and squeezed out of the seat under the action of axial force created by the pressure drop in the nozzle. The use of a threaded pin for fixing the snap ring is the simplest and most technologically advanced solution while ensuring the interchangeability of all elements of the washing unit. The proposed arrangement of the sealing element allows you to simultaneously seal the gaps between the end of the nozzle and the bottom of the socket, as well as between the outer surface of the nozzle and the side walls of the socket. This ensures the axial compression of the nozzle to the circlip, which also helps to increase the reliability of the washing unit. The execution of the nozzle with an asymmetric pressure channel allows you to direct the cleaning agent in a given area, and this can only be achieved by placing the protrusions of the retaining ring in the grooves of the nozzle and with a rigid connection of the retaining ring with the housing.

На фиг.1 изображен общий вид промывочного узла, сечение Б-Б на фиг.2; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.Figure 1 shows a General view of the washing unit, section bB in figure 2; figure 2 is a section aa in figure 1.

Промывочный узел содержит корпус 1 с каналом 2 для подачи очистного агента с гнездом 3 под насадку 4. На наружной поверхности насадки 4 со стороны ее нижнего торца выполнены пазы 5, а в гнезде 3 выполнена кольцевая расточка 6 под стопорное кольцо 7 с выступами 8 на верхнем торце. Количество буртов 8 и пазов 5 может быть различно, однако оптимальным вариантом является не более трех выступов, что позволяет достичь поставленной цели при максимальном упрощении конструкции промывочного узла. При этом один из выступ 8 образует с насадкой 4 шлицевое соединение, обеспечивающее передачу окружного усилия. С этой целью один из буртов 8 выполнен с размерами, соответствующими размерам одного из пазов 5 насадки 4. Другой же выступ 8 установлен с возможностью ограниченного окружного перемещения в другом пазу 5, имеющем большую ширину по сравнению с шириной бурта 8. В рабочем положении один из буртов 8 установлен в кольцевой расточке 6 гнезда 4 и охватывает наружную поверхность насадки 4, а другой размещен в пазу 5 насадки 4 и контактирует с его боковыми стенками. Верхний торец насадки 4 выполнен с конической фаской 9 под уплотнительный элемент 10, высота которого в рабочем положении должна быть меньше, чем в свободном состоянии. Уплотнительный элемент 10 размещают в зоне пересечения боковых стенок гнезда 3 и верхнего торца насадки 4. Корпус 1 и бурты 8 стопорного кольца выполнены с радиальными резьбовыми каналами соответственно 11 и 12 под резьбовой штифт 13, с помощью которого стопорное кольцо 7 фиксируется относительно корпуса 1. Наиболее эффективно использование данного промывочного узла с асимметричным напорным каналом 14. Такая насадка позволяет направлять очистной агент в заданную зону забоя и сохранять это положение в течение всего времени работы долота, что достигается благодаря жесткой фиксации насадки 4 относительно корпуса 1.The washing unit contains a housing 1 with a channel 2 for supplying a cleaning agent with a socket 3 under the nozzle 4. On the outer surface of the nozzle 4, grooves 5 are made on the side of its lower end, and an annular bore 6 is made under the retaining ring 7 with protrusions 7 on the upper butt. The number of shoulders 8 and grooves 5 can be different, however, the best option is no more than three protrusions, which allows you to achieve your goal with the maximum simplification of the design of the washing unit. In this case, one of the protrusion 8 forms a splined connection with the nozzle 4, which ensures the transmission of circumferential force. To this end, one of the shoulders 8 is made with dimensions corresponding to the dimensions of one of the grooves 5 of the nozzle 4. The other protrusion 8 is installed with the possibility of limited circumferential movement in the other groove 5, having a larger width compared to the width of the shoulder 8. In the working position, one of the collars 8 is installed in the annular bore 6 of the socket 4 and covers the outer surface of the nozzle 4, and the other is placed in the groove 5 of the nozzle 4 and is in contact with its side walls. The upper end of the nozzle 4 is made with a conical chamfer 9 under the sealing element 10, the height of which in the working position should be less than in the free state. The sealing element 10 is placed in the zone of intersection of the side walls of the socket 3 and the upper end of the nozzle 4. The housing 1 and the collars 8 of the locking ring are made with radial threaded channels 11 and 12, respectively, under the threaded pin 13, with which the locking ring 7 is fixed relative to the housing 1. The most it is efficient to use this flushing unit with an asymmetric pressure channel 14. Such a nozzle allows you to direct the cleaning agent into a given bottom zone and maintain this position throughout the entire life of the bit, which is up to TIGA through rigid fixation of the nozzle 4 relative to the housing 1.

Монтаж узла осуществляется следующим образом. В гнезде 3 устанавливают насадку 4 с уплотнительным элементом 10. После этого совмещают бурты 8 стопорного кольца 7 с пазами 5 насадки 4, сжимают стопорное кольцо 7 и устанавливают его в кольцевой расточке 6 гнезда 4. При этом уплотнительный элемент 10 деформируется до контакта торца насадки 4 с дном гнезда 3 и тем самым исключает потери давления промывочной жидкости, которые имеют место в прототипе. Затем выступ 8 стопорного кольца 7, образующего шлицевое соединение с насадкой 4 и выполненного с радиальным пазом 12, совмещают с радиальным каналом 11 корпуса 1 и фиксируют относительно корпуса 1 резьбовым штифтом 13, направляя напорный канал 14 в определенную зону забоя. Демонтаж промывочного узла осуществляют в обратной последовательности.The assembly of the node is as follows. In the socket 3, the nozzle 4 is installed with the sealing element 10. After that, the collars 8 of the locking ring 7 are grooved with the grooves 5 of the nozzle 4, the locking ring 7 is pressed and installed in the annular bore 6 of the socket 4. The sealing element 10 is deformed to the contact of the end face of the nozzle 4 with the bottom of the socket 3 and thereby eliminates the pressure loss of the washing liquid that occur in the prototype. Then, the protrusion 8 of the retaining ring 7, forming a spline connection with the nozzle 4 and made with a radial groove 12, is combined with the radial channel 11 of the housing 1 and fixed relative to the housing 1 with a threaded pin 13, directing the pressure channel 14 to a certain bottom zone. Dismantling the washing unit is carried out in the reverse order.

Применение предложенного узла упрощает его монтаж и демонтаж благодаря исключению необходимости сжатия уплотнительного элемента на величину, соответствующую высоте буртов стопорного кольца, обеспечивает надежность фиксации насадки за счет предотвращения выдавливания стопорного кольца из кольцевой расточки гнезда и тем самым повышает эффективность работы долота в целом.The application of the proposed assembly simplifies its installation and dismantling due to the elimination of the need to compress the sealing element by an amount corresponding to the height of the collar of the retaining ring, provides reliable fixation of the nozzle by preventing extrusion of the retaining ring from the annular bore of the socket and thereby increases the overall performance of the bit.

Claims

A drilling bit flushing unit, comprising a body with a channel and a socket made with an annular bore, and a nozzle with a sealing element and a snap split ring with protrusions at the upper end installed in the socket annular bore installed in the socket, characterized in that the nozzle is made under the tabs of the retainer split ring with grooves located on its lower end and open towards the outer surface, while at least one of the protrusions of the snap split ring in the working position is rigidly fixed is secured relative to the body and forms a splined connection with the nozzle, and the other protrusions of the retaining split ring have a width smaller than the width of the corresponding grooves of the nozzle in which they are placed during the installation of the washing unit, while the retaining split ring is rigidly connected to the housing by means of a threaded pin mounted in aligned radial channels made in the housing and the protrusion of the locking split ring, the sealing ring is located in the zone of intersection of the side walls and the end face of the socket, and the nozzle is made Nene with asymmetric pressure channel.