RU2346131C1

RU2346131C1 - Washover unit of drilling bit

Info

Publication number: RU2346131C1
Application number: RU2007132647/03A
Authority: RU
Inventors: Николай Митрофанович Панин (RU); Николай Митрофанович Панин; Виталий Анатольевич Ясашин (RU); Виталий Анатольевич Ясашин; Дмитрий Юрьевич Сериков (RU); Дмитрий Юрьевич Сериков; В чеслав Геннадьевич Смирнов (RU); Вячеслав Геннадьевич Смирнов; Игорь В чеславович Смирнов (RU); Игорь Вячеславович Смирнов
Original assignee: Николай Митрофанович Панин
Priority date: 2007-08-30
Filing date: 2007-08-30
Publication date: 2009-02-10

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: invention relates to washover units of rock-destruction tools. Washover unit includes housing with channel and socket where nozzle is installed. Cavity between said nozzle and housing accommodates a hub with stepped inner surface, which is congruent with outer surface of said header, and a sealing ring, which is in contact with socket bottom and upper edge of said hub. The unit is equipped with a retainer. Housing and hub are provided with radial channels for rod retainer. Side surface of socket is provided with circular boring for retainer in operating position. Rod retainer is installed in radial channel and can move in longitudinal direction. Its length exceeds depth of said circular boring. Rod retainer can be implemented as two telescoped parts, where the part at the side opposite to the nozzle side is spring loaded against another part. Side wall of socket is provided with a longitudinal groove connecting retainer's radial channel with circular boring.

EFFECT: improved reliability of washover unit operating.

3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту различного типа, а именно к их промывочным узлам.The invention relates to a rock cutting tool of various types, namely to their washing 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., М., 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 snap ring (see reference book "Drilling tool", Maslennikov IK, M., Nedra, 1989, p.27 )

К недостаткам данного промывочного узла следует отнести малую надежность, связанную с возможностью выдавливания пружинного кольца 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 extrude the spring ring from the channel socket under the action of a differential pressure on 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 бурового долота, содержащий корпус с каналом и гнездом, в котором установлена насадка, а в полости между насадкой и корпусом размещены втулка со ступенчатой внутренней поверхностью, конгруэнтной наружной поверхности насадки, и уплотнительное кольцо, контактирующее с дном гнезда и верхним торцом втулки (см. авт.св. СССР №1073427, кл. Е21В 10/18, 1984 г.)The closest to the proposed technical essence and the achieved result is a flushing unit of the drill bit containing a housing with a channel and a socket in which the nozzle is installed, and in the cavity between the nozzle and the housing there is a sleeve with a stepped inner surface, a congruent outer surface of the nozzle, and an o-ring in contact with the bottom of the socket and the upper end of the sleeve (see ed. St. USSR No. 1073427, class. EB 10/18, 1984)

К недостаткам прототипа следует отнести малую надежность в работе, связанную с использованием в нем резьбового фиксатора для крепления элементов промывочного узла. Использование таких фиксаторов при бурении по трещиноватым породам может привести к их развинчиванию с последующим оставлением всех элементов промывочного узла на забое. Учитывая, что в настоящее время насадки в буровых долотах изготавливаются в большинстве случаев из твердого сплава, выпадение их на забой скважины может привести к выходу вооружения долота из строя с последующим возникновением тяжелых аварий.The disadvantages of the prototype include low reliability in operation associated with the use of a threaded lock for fastening the elements of the washing unit. The use of such clamps when drilling through fractured rocks can lead to their unscrewing, followed by leaving all the elements of the flushing unit at the bottom. Considering that at present, nozzles in drill bits are made in most cases from hard alloy, their loss to the bottom of the well can lead to failure of the drill's armament with the subsequent occurrence of severe accidents.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение надежности работы промывочного узла.In connection with the stated technical result of the invention is to increase the reliability of the washing unit.

Поставленный технический результат достигается тем, что в промывочном узле бурового долота, содержащем корпус с каналом и гнездом, в котором установлена насадка, а в полости между насадкой и корпусом размещены втулка со ступенчатой внутренней поверхностью, конгруэнтной наружной поверхности насадки, и уплотнительное кольцо, контактирующее с дном гнезда и верхним торцом втулки, согласно изобретению он снабжен стержневым фиксатором, корпус и втулка выполнены с радиальными каналами под стержневой фиксатор, а боковая поверхность гнезда - с кольцевой расточкой под фиксатор в рабочем положении, при этом стержневой фиксатор установлен в радиальном канале с возможностью продольного перемещения, а длина его больше глубины кольцевой расточки.The technical result is achieved by the fact that in the flushing unit of the drill bit containing a housing with a channel and a socket in which the nozzle is installed, and in the cavity between the nozzle and the housing there is a sleeve with a stepped inner surface, a congruent outer surface of the nozzle, and an o-ring in contact with the bottom of the socket and the upper end of the sleeve, according to the invention it is equipped with a rod clamp, the housing and the sleeve are made with radial channels under the rod clamp, and the side surface of the socket with ring bore under the clamp in the working position, while the rod clamp is installed in the radial channel with the possibility of longitudinal movement, and its length is greater than the depth of the ring bore.

Решению поставленного технического результата способствует также и то, что:The solution of the technical result also contributes to the fact that:

- стержневой фиксатор выполнен из двух телескопически соединенных частей, при этом часть стержня, расположенная со стороны, противоположной оси насадки, подпружинена относительно другой его части.- the rod retainer is made of two telescopically connected parts, while the part of the rod located on the side opposite to the axis of the nozzle is spring-loaded relative to its other part.

- боковая стенка гнезда выполнена с продольным пазом, соединяющим радиальный канал под фиксатор с кольцевой расточкой.- the side wall of the nest is made with a longitudinal groove connecting the radial channel under the retainer with an annular bore.

Изобретение поясняется чертежом, на котором фиг.1 изображает общий вид промывочного узла в разрезе; на фиг.2 - вариант выполнения промывочного узла; на фиг.3 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.4 - вариант выполнения стержневого фиксатора в увеличенном масштабе.The invention is illustrated in the drawing, in which figure 1 depicts a General view of the washing unit in section; figure 2 is an embodiment of a washing unit; figure 3 is a section aa in figure 1; figure 4 is an embodiment of a rod retainer in an enlarged scale.

Промывочный узел бурового долота содержит корпус 1 с промывочным каналом 3 и гнездом 2, в котором установлены насадка 4 со ступенчатой наружной поверхностью, втулка 5 с ответной внутренней поверхностью и уплотнительный элемент 6, размещенный между верхним торцом втулки 5 и дном гнезда 2 с одновременным контактом с боковой стенкой гнезда 2 и наклонной боковой стенкой бурта 7 насадки 4. Другой уплотнительный элемент 8 размещен между ступенчатыми поверхностями насадки 4 и втулки 5. Корпус 1 и втулка 5 выполнены с радиальным каналами 9 и 10 и под стержневой фиксатор 11. Радиальный канал 10 во втулке 5 должен иметь длину, не менее суммарной длины фиксатора 11 и пружины 14 в сжатом положении. Фиксатор 11 предпочтительно выполнять в виде стержня с длиной больше глубины кольцевой расточки 12, выполненной на боковой поверхности гнезда 2. Кольцевая расточка 12 может быть соединена с радиальным каналом 9 корпуса 1 продольным пазом 13 для перемещения фиксатора 11. Последний устанавливается в радиальных каналах 9 и 10 с возможностью свободного перемещения под действием пружины 14, устанавливаемой на дне радиального канала 10 (фиг.1) или между двумя частями 15 и 16 фиксатора (фиг.4). Во втором случае одна часть 16 может быть жестко соединена с втулкой 5, а другая - 15 свободно перемещается в продольном направлении под действием пружины 14 в отверстии 18 неподвижной части 16.The drill bit flushing unit includes a housing 1 with a flushing channel 3 and a socket 2, in which a nozzle 4 with a stepped outer surface, a sleeve 5 with a mating inner surface and a sealing element 6 located between the upper end of the sleeve 5 and the bottom of the socket 2 are installed with simultaneous contact with the side wall of the socket 2 and the inclined side wall of the shoulder 7 of the nozzle 4. Another sealing element 8 is placed between the stepped surfaces of the nozzle 4 and the sleeve 5. The housing 1 and sleeve 5 are made with radial channels 9 and 10 and under the rod evy latch 11. The radial channel 10 in the sleeve 5 should have a length not less than the total length of the latch 11 and the spring 14 in the compressed position. The latch 11 is preferably made in the form of a rod with a length greater than the depth of the annular bore 12, made on the side surface of the socket 2. The annular bore 12 can be connected to the radial channel 9 of the housing 1 by a longitudinal groove 13 to move the latch 11. The latter is installed in the radial channels 9 and 10 with the possibility of free movement under the action of a spring 14 mounted on the bottom of the radial channel 10 (figure 1) or between two parts 15 and 16 of the latch (figure 4). In the second case, one part 16 can be rigidly connected to the sleeve 5, and the other 15 can freely move in the longitudinal direction under the action of the spring 14 in the hole 18 of the fixed part 16.

Монтаж промывочного узла осуществляется следующим образом. Собирают насадку 4 с уплотнительными элементами 6 и 8, совмещают радиальные каналы 9 и 10 в корпусе 1 и во втулке 5 и устанавливают стержневой фиксатор 11, длина которого выбирается таким образом, чтобы наружный его торец располагался заподлицо с дном продольного паза 13 или с наружной поверхностью втулки 5. При этом уплотнительный элемент 6 должен быть сжат, т.е совмещение радиальных каналов 9 и 10 корпуса 1 и втулки 5 возможно только при сжатом уплотнительном кольце 6. После установки стержневого фиксатора 11 и сжатия пружины 14, расточки 12 с наружным торцом фиксатора 11, последний под действием сжатой пружины 14 входит в кольцевую расточку 12 и блокирует дальнейшее перемещение втулки 5 вниз. Этому способствует и выполнение стержня 11 с длиной, превышающей глубину кольцевой расточки 12. Благодаря этому стержень 11 жестко фиксирует положение втулки 5 относительно корпуса 1 в рабочем положении. При этом, благодаря использованию насадки 4 с буртом 7 с наклонной боковой стенкой, взаимодействующей с уплотнительным элементом 5, перепад давления на насадке 4 будет создавать дополнительное осевое усилие, которое удерживает фиксатор 11 в блокированном положении. Для демонтажа промывочного узла предусмотрен радиальный канал 17, совмещенный с кольцевой расточкой 12. Путем ввода в канал 17 стержня фиксатор утапливается в радиальном канале 10 втулки 5 и при приложении соответствующего осевого усилия на втулку 5 уплотнительный элемент 6 сжимается и фиксатор 11 совмещается с радиальным каналом 9 корпуса. После этого стержень свободно извлекается и при необходимости насадка и все изношенные элементы промывочного узла заменяются на новые.The installation of the washing unit is as follows. The nozzle 4 is assembled with sealing elements 6 and 8, the radial channels 9 and 10 are combined in the housing 1 and in the sleeve 5, and a rod clamp 11 is installed, the length of which is selected so that its outer end is flush with the bottom of the longitudinal groove 13 or with the outer surface bushings 5. In this case, the sealing element 6 must be compressed, that is, the combination of the radial channels 9 and 10 of the housing 1 and the sleeve 5 is possible only with a compressed sealing ring 6. After installing the rod clamp 11 and compressing the spring 14, the bore 12 with the outer ortsom retainer 11, the latter under the action of compressed spring 14 enters into the annular bore 12 and blocks the further downward movement of the sleeve 5. This contributes to the implementation of the rod 11 with a length exceeding the depth of the annular bore 12. Due to this, the rod 11 rigidly fixes the position of the sleeve 5 relative to the housing 1 in the working position. Moreover, due to the use of the nozzle 4 with a shoulder 7 with an inclined side wall interacting with the sealing element 5, the pressure drop across the nozzle 4 will create an additional axial force that holds the latch 11 in the locked position. For dismantling the washing unit, a radial channel 17 is provided, combined with the annular bore 12. By entering the rod channel 17, the latch is recessed in the radial channel 10 of the sleeve 5 and, when a corresponding axial force is applied to the sleeve 5, the sealing element 6 is compressed and the latch 11 is aligned with the radial channel 9 corps. After that, the rod is freely removable and, if necessary, the nozzle and all worn out elements of the washing unit are replaced with new ones.

Таким образом, применение предложенного промывочного узла позволяет избежать разблокировки стопорного узла и тем самым повысить надежность его работы, а следовательно и долота в целом. Предложенный промывочный узел может быть использован как в шарошечных долотах, так и в долотах режущего типа.Thus, the use of the proposed flushing unit allows you to avoid unlocking the locking unit and thereby increase the reliability of its operation, and therefore the bit as a whole. The proposed flushing unit can be used both in roller cone bits and in cutting type bits.

Claims

1. The flushing unit of the drill bit, comprising a housing with a channel and a socket in which the nozzle is installed, and a sleeve with a stepped inner surface, a congruent outer surface of the nozzle, and an o-ring in contact with the bottom of the socket and the upper end of the sleeve are placed in the cavity between the nozzle and the housing characterized in that it is provided with a rod clamp, the housing and the sleeve are made with radial channels under the rod clamp, and the side surface of the socket with an annular bore for the clamp in the working position, This pivotal latch mounted in a radial channel with the possibility of longitudinal movement, and its length is greater than the depth of the annular bore.

2. The flushing unit of the drill bit according to claim 1, characterized in that the rod retainer is made of two telescopically connected parts, while the part of the rod located on the side opposite to the axis of the nozzle is spring-loaded relative to its other part.

3. The flushing unit of the drill bit according to claim 1 or 2, characterized in that the side wall of the socket is made with a longitudinal groove connecting the radial channel under the retainer with an annular bore.