RU2445436C1 - Rolling cutter drill bit support - Google Patents

Rolling cutter drill bit support Download PDF

Info

Publication number
RU2445436C1
RU2445436C1 RU2010144909/03A RU2010144909A RU2445436C1 RU 2445436 C1 RU2445436 C1 RU 2445436C1 RU 2010144909/03 A RU2010144909/03 A RU 2010144909/03A RU 2010144909 A RU2010144909 A RU 2010144909A RU 2445436 C1 RU2445436 C1 RU 2445436C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
axis
liner
channel
insert
collet element
Prior art date
Application number
RU2010144909/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Родион Михайлович Богомолов (RU)
Родион Михайлович Богомолов
Олег Николаевич Панин (RU)
Олег Николаевич Панин
Николай Иванович Дедов (RU)
Николай Иванович Дедов
Сергей Дмитриевич Шапошников (RU)
Сергей Дмитриевич Шапошников
Николай Митрофанович Панин (RU)
Николай Митрофанович Панин
Original Assignee
Николай Митрофанович Панин
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 Николай Митрофанович Панин filed Critical Николай Митрофанович Панин
Priority to RU2010144909/03A priority Critical patent/RU2445436C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2445436C1 publication Critical patent/RU2445436C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: mining.
SUBSTANCE: support feature is design of a ball plug in the form of an eccentric two-stage rod with a common generatrix and a bore at a stage of smaller diameter. At the same time the support is equipped with an insert installed in the bore, having a segment shape in the cross section, the external and internal surfaces of which are eccentric, and a collet element of conical shape arranged between the insert and the channel mouth. Besides, the channel in the leg for the ball plug is made with a conical bore for the collet element, the larger base of which is arranged at the side of the channel mouth, and has a shape of two crossing cylinders with parallel axes for the plug. At the same time the axis of the cylinder of the smaller diameter is arranged coaxially with the axis of the inner surface of the insert, and the axis of the cylinder of larger diameter - coaxially with the axis of the external surface of the insert. The collet element may be arranged as a whole with the insert, also in the form of a separate element, at the same time the end of the collet element at the side of the ball plug is installed as capable of cooperation with the insert end.
EFFECT: improved reliability of retaining bearing fixation, which results in higher operability of the support and the drill bit as a whole.
4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к опорам шарошечных долот.The invention relates to a rock cutting tool, and in particular to supports of cone bits.

Известна опора шарошечного долота, содержащая шарошку, зафиксированную на цапфе посредством шарикового замкового подшипника, запираемого пальцем, один конец которого выполнен с беговой дорожкой под шариковый замковый подшипник, [см. патент США №4588309, кл. E21B 10/08, 1986 г.].Known support roller cone bit containing a roller cone fixed on the axle by means of a ball lock bearing, locked with a finger, one end of which is made with a treadmill under a ball lock bearing, [see US patent No. 4588309, CL. E21B 10/08, 1986].

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является опора бурового шарошечного долота, содержащая выполненную за одно целое с лапой цапфу, на которой установлена шарошка посредством шарикового замкового подшипника, зафиксированного запорным пальцем, установленным в канале лапы [см. патент РФ №2269635, кл. E21B 10/22, 2006 г.].The closest in technical essence and the achieved result is the support of the cone drill bit, containing a pin made in one piece with the paw, on which the cone is mounted by means of a ball bearing, fixed by a locking finger installed in the paw channel [see RF patent No. 2269635, class E21B 10/22, 2006].

К недостаткам аналога и прототипа можно отнести ограниченный ресурс работы из-за возможности проворота пальца при износе тыльной части лапы, что часто наблюдается при бурении по твердым и особенно абразивным породам. А как показывает опыт бурения, даже небольшое смещение пальца ведет к заклиниванию шарошки и быстрому выходу долота из строя. К другим недостаткам прототипа следует отнести ограниченную область применения. Так, например, его невозможно использовать при проведении стендовых испытаний из-за неразборности опоры долота.The disadvantages of the analogue and prototype include a limited service life due to the ability to rotate the finger when the back of the leg is worn, which is often observed when drilling on hard and especially abrasive rocks. And as the drilling experience shows, even a slight shift of the finger leads to jamming of the cone and a quick failure of the bit. Other disadvantages of the prototype should include a limited scope. So, for example, it cannot be used during bench tests due to the inseparability of the bit support.

В связи с изложенным, техническим результатом изобретения является повышение срока службы опоры за счет исключения заклинивания шарошки и расширение области его применения.In connection with the above, the technical result of the invention is to increase the service life of the support by eliminating jamming of the cone and expanding its scope.

Указанный технический результат достигается тем, что в опоре шарошечного долота, содержащей выполненную за одно целое с лапой цапфу, на которой установлена шарошка посредством шарикового замкового подшипника, зафиксированного запорным пальцем, установленным в канале лапы, согласно изобретению запорный палец выполнен в виде эксцентричного двухступенчатого стержня с общей образующей и расточкой на ступени меньшего диаметра и снабжен установленным в расточке вкладышем, имеющим в поперечном сечении форму сегмента, наружная и внутренняя поверхности которой эксцентричны, и цанговым элементом конической формы, расположенным между вкладышем и устьем канала, при этом канал в лапе под запорный палец выполнен с конической расточкой под цанговый элемент, большее основание которой расположено со стороны устья канала, и имеет форму двух пересекающихся цилиндров с параллельными осями под палец, причем ось цилиндра меньшего диаметра расположена соосно с осью внутренней поверхности вкладыша, а ось цилиндра большего диаметра - соосно с осью наружной поверхности вкладышаThe specified technical result is achieved by the fact that in the support of the cone bit containing the trunnion integral with the paw, on which the cone is mounted by means of a ball lock bearing fixed by a locking finger installed in the paw channel, according to the invention, the locking finger is made in the form of an eccentric two-stage rod with the common generatrix and the bore at the steps of a smaller diameter and is equipped with a liner installed in the bore, having a cross-sectional shape of a segment, external and internal the surfaces of which are eccentric, and a cone-shaped collet element located between the liner and the channel mouth, while the channel in the paw for the locking finger is made with a conical bore for the collet element, the larger base of which is located on the channel mouth side, and has the shape of two intersecting cylinders with parallel axes under the finger, and the axis of the cylinder of smaller diameter is aligned with the axis of the inner surface of the liner, and the axis of the cylinder of larger diameter is aligned with the axis of the outer surface of the liner

Достижению указанного технического результата способствует также и то, чтоThe achievement of the technical result also contributes to the fact that

- цанговый элемент выполнен за одно целое с вкладышем;- collet element made in one piece with the liner;

- цанговый элемент выполнен в виде отдельного элемента, при этом торец цангового элемента со стороны замкового подшипника установлен с возможностью взаимодействия с торцом вкладыша;- the collet element is made in the form of a separate element, while the end of the collet element from the side of the lock bearing is installed with the possibility of interaction with the end face of the liner;

- цанговый элемент выполнен с выступами, расположенными на его торце со стороны устья канала.- the collet element is made with protrusions located on its end from the side of the channel mouth.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид предлагаемой опоры бурового долота в разрезе, на фиг.2 и 3 - разрез А-А и Б-Б на фиг.1.The invention is illustrated by drawings, where in Fig.1 shows a General view of the proposed support of the drill bit in section, in Fig.2 and 3 is a section aa and bb in Fig.1.

Опора содержит шарошку 1, зафиксированную на цапфе 2 посредством шарикового подшипника 3, собираемого через канал 4 в лапе 6. После сборки подшипника 3 канал 4 запирают пальцем 5, выполненным в виде двухступенчатого эксцентричного стержня с общей образующей 7 и расточкой 13 на ступени меньшего диаметра и снабженного установленным в расточке 13 вкладышем 8, наружная 9 и внутренняя 10 поверхности которой выполнены с эксцентриситетом - ε, и цанговым элементом 14 конической формы, расположенным между вкладышем 8 и устьем канала 4. При этом канал 4 в лапе 6 под запорный палец 5 выполнен с конической расточкой 15 под цанговый элемент 14, большее основание которой расположено со стороны устья канала 4. Сам канал 4 имеет форму двух пересекающихся цилиндров 11 и 12 разного диаметра с параллельными осями под эксцентричный палец 5, причем ось цилиндра меньшего диаметра 11 расположена соосно с осью внутренней поверхности 10 вкладыша 8, а ось цилиндра большего диаметра 12 - соосно с осью наружной поверхности 9 вкладыша 8. Цанговый элемент 14 предназначен для предохранения от осевого перемещения запорного пальца 5 и для демонтажа опоры, например, при проведении стендовых исследований. При этом торец цангового элемента 14 со стороны замкового подшипника 3 установлен с возможностью взаимодействия с торцом вкладыша 8. Цанговый элемент 14 может быть выполнен за одно целое с вкладышем 8 или в виде отдельного элемента. В обоих случаях цанговый элемент 14 снабжают с выступами 16, размещенными на его торце большого диаметра и расположенными в пазах между прорезями цангового элемента 14. В качестве таких выступов 16 могут быть использованы отогнутые в сторону оси замкового пальца 5 разрезные лепестки цангового элемента 14. Эти выступы служат для монтажа и демонтажа цангового элемента 14. Предусмотрен вариант выполнения отдельного цангового элемента 14 в виде круговой конической втулки (не показана), а канала 4 - с ответной круговой конической расточкой. Предпочтительным вариантом является выполнение вкладыша 8 совместно с цанговым элементом 14.The support contains a roller cone 1 fixed on the pin 2 by means of a ball bearing 3 assembled through a channel 4 in a leg 6. After assembling the bearing 3, the channel 4 is locked with a finger 5 made in the form of a two-stage eccentric rod with a common generatrix 7 and a bore 13 at a step of a smaller diameter and equipped with a liner 8 installed in the bore 13, the outer 9 and inner 10 of the surface of which are made with an eccentricity ε, and a collet element 14 of a conical shape located between the liner 8 and the mouth of the channel 4. Moreover, the channel 4 in the foot 6 for the locking finger 5 is made with a conical bore 15 for the collet element 14, the larger base of which is located on the side of the mouth of the channel 4. The channel 4 itself has the form of two intersecting cylinders 11 and 12 of different diameters with parallel axes under the eccentric finger 5, and the axis of the cylinder is smaller in diameter 11 is coaxial with the axis of the inner surface 10 of the liner 8, and the axis of the cylinder of larger diameter 12 is coaxial with the axis of the outer surface 9 of the liner 8. The collet element 14 is designed to protect against axial movement of the locking pin 5 and for removing the support, for example, during bench studies. While the end of the collet element 14 from the side of the lock bearing 3 is installed with the possibility of interaction with the end face of the liner 8. The collet element 14 can be made integrally with the liner 8 or as a separate element. In both cases, the collet element 14 is provided with protrusions 16 located on its end face of large diameter and located in the grooves between the slots of the collet element 14. As such protrusions 16, split petals of the collet element bent towards the axis of the locking finger 5 can be used. These protrusions serve for mounting and dismounting the collet element 14. An embodiment of a separate collet element 14 is provided in the form of a circular conical sleeve (not shown), and channel 4 with a reciprocal circular conical bore. The preferred option is the implementation of the liner 8 in conjunction with the collet element 14.

В процессе работы долота за счет крутящего момента и осевого перемещения долота на запорный палец 5 постоянно действуют силы, стремящиеся к его провороту и выдавливанию из канала 4, что может привести к выпадению пальца 5. Использование эксцентричного замкового пальца 5 и серповидного вкладыша 8 позволит исключить это негативное явление и тем самым значительно увеличить ресурс работы опоры и долота в целом. При работе долота крутящий момент от шарошки 1 на палец 5 передается через вкладыш 8, который заклинивается между пальцем 5 и стенкой канала 12 в лапе 6. Величина усилия заклинивания вкладыша 8 зависит от величины эксцентриситета -ε, который и определяет величину угла заклинивания - ω вкладыша 8.In the process of operation of the bit due to the torque and axial movement of the bit on the locking finger 5, forces constantly act, tending to rotate it and squeeze it out of the channel 4, which can lead to the loss of finger 5. Using an eccentric locking finger 5 and a crescent-shaped insert 8 will eliminate this a negative phenomenon and thereby significantly increase the service life of the support and the bit as a whole. When the bit is working, the torque from the roller cutter 1 to the finger 5 is transmitted through the insert 8, which is jammed between the finger 5 and the channel wall 12 in the foot 6. The magnitude of the jamming force of the liner 8 depends on the eccentricity value ε, which determines the magnitude of the jamming angle - ω of the liner 8.

При бурении по трещиноватым породам, сопровождающимся сильной вибрацией, возникают усилия, стремящиеся переместить замковый палец 5 в осевом направлении. Для устранения этого явления служит цанговый элемент 14, опирающийся одним своим торцом на торец вкладыша 8, а другим - в стенку кольцевой расточки 15, выполненной в лапе 6. Монтаж и демонтаж цангового элемента 14 осуществляют путем сжатия ее в радиальном направлении посредством выступов 16 любым известным способом. После демонтажа цангового элемента 14 можно демонтировать палец 5 и сменить шарошку 1, предварительно освободив шариковый подшипник 3. Это позволит проводить стендовые испытания различных конструкций опор, уплотнительных элементов и вооружения долота.When drilling through fractured rocks, accompanied by strong vibration, there are efforts that tend to move the locking finger 5 in the axial direction. To eliminate this phenomenon, a collet element 14 is used, resting one end on the end face of the insert 8, and the other on the wall of the annular bore 15, made in the paw 6. Mounting and dismounting the collet element 14 is carried out by compressing it in the radial direction by means of protrusions 16 by any known way. After dismantling the collet element 14, you can remove the pin 5 and change the roller cone 1, having previously released the ball bearing 3. This will allow bench tests of various designs of supports, sealing elements and armament of the bit.

Такое выполнение замкового пальца исключает его проворот и осевое перемещение и тем самым повышает надежность крепления замкового подшипника. Это в свою очередь позволяет повысить работоспособность опоры и долота в целом. Благодаря же возможности монтажа и демонтажа опоры расширяется область применения долот в целом и создаются условия для проведения стендовых испытаний нового вооружения, опор и промывочных узлов.This embodiment of the locking finger eliminates its rotation and axial movement and thereby increases the reliability of mounting the locking bearing. This, in turn, makes it possible to increase the operability of the support and the bit as a whole. Owing to the possibility of mounting and dismounting the support, the field of application of the bits as a whole expands and conditions are created for bench testing of new weapons, supports and flushing units.

Claims (4)

1. Опора бурового шарошечного долота, содержащая выполненную за
одно целое с лапой цапфу, на которой установлена шарошка посредством шарикового замкового подшипника, зафиксированного запорным пальцем, установленным в канале лапы, отличающаяся тем, что запорный палец выполнен в виде эксцентричного двухступенчатого стержня с общей образующей и расточкой на ступени меньшего диаметра и снабжен установленным в расточке вкладышем, имеющим в поперечном сечении форму сегмента, наружная и внутренняя поверхности которой эксцентричны, и цанговым элементом конической формы, расположенным между вкладышем и устьем канала, при этом канал в лапе под запорный палец выполнен с конической расточкой под цанговый элемент, большее основание которой расположено со стороны устья канала, и имеет форму двух пересекающихся цилиндров с параллельными осями под палец, причем ось цилиндра меньшего диаметра расположена соосно с осью внутренней поверхности вкладыша, а ось цилиндра большего диаметра - соосно с осью наружной поверхности вкладыша.1. Bearing cone bit, containing made for
integral with the paw pin, on which the roller cone is mounted by means of a ball lock bearing fixed by a locking finger installed in the paw channel, characterized in that the locking finger is made in the form of an eccentric two-stage rod with a common generatrix and a bore on a step of smaller diameter and equipped with a bore installed a liner having a cross-sectional shape of a segment, the outer and inner surfaces of which are eccentric, and a cone-shaped collet located between the liner and channel, while the channel in the paw for the locking finger is made with a conical bore under the collet element, the larger base of which is located on the side of the channel mouth, and has the form of two intersecting cylinders with parallel axes under the finger, the axis of the cylinder of a smaller diameter being aligned with the axis of the inner the surface of the liner, and the axis of the cylinder of larger diameter is coaxial with the axis of the outer surface of the liner. 2. Опора бурового шарошечного долота по п.1, отличающаяся тем, что цанговый элемент выполнен за одно целое с вкладышем.2. Bearing cone bit according to claim 1, characterized in that the collet element is made in one piece with the liner. 3. Опора бурового шарошечного долота по п.1, отличающаяся тем, что цанговый элемент выполнен в виде отдельного элемента, при этом торец цангового элемента со стороны замкового подшипника установлен с возможностью взаимодействия с торцом вкладыша.3. The support of the roller cone bit according to claim 1, characterized in that the collet element is made in the form of a separate element, while the end of the collet element on the side of the lock bearing is installed with the possibility of interaction with the end face of the liner. 4. Опора бурового шарошечного долота по п.1, отличающаяся тем, что цанговый элемент выполнен с выступами, расположенными на его торце со стороны устья канала. 4. The support of the cone bit according to claim 1, characterized in that the collet element is made with protrusions located on its end from the side of the channel mouth.
RU2010144909/03A 2010-11-03 2010-11-03 Rolling cutter drill bit support RU2445436C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010144909/03A RU2445436C1 (en) 2010-11-03 2010-11-03 Rolling cutter drill bit support

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010144909/03A RU2445436C1 (en) 2010-11-03 2010-11-03 Rolling cutter drill bit support

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2445436C1 true RU2445436C1 (en) 2012-03-20

Family

ID=46030158

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010144909/03A RU2445436C1 (en) 2010-11-03 2010-11-03 Rolling cutter drill bit support

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2445436C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2494216C1 (en) * 2012-06-13 2013-09-27 Николай Митрофанович Панин Rotary drilling bit (versions)
RU2691180C1 (en) * 2018-08-01 2019-06-11 Рустем Флитович Гаффанов Flushing unit of drilling bit

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU306245A1 (en) * С. Сабирз нов Пермский машиностроительный завод В. И. Ленина METHOD OF FIXING A CLOSED FINGER BIT FINGER
US4588309A (en) * 1983-06-20 1986-05-13 Smith International, Inc. Resilient bearing seal with ability to compensate for wear and compression set
RU2011782C1 (en) * 1990-01-08 1994-04-30 Воскресенская Марина Федоровна Cone drill bit
RU2030541C1 (en) * 1990-12-10 1995-03-10 Специальное конструкторское бюро по долотам Самарского долотного завода Roller bit bearing
RU2269635C1 (en) * 2004-07-08 2006-02-10 Открытое акционерное общество "Волгабурмаш" (ОАО "Волгабурмаш") Drilling bit with support sealing
RU2391483C1 (en) * 2009-04-24 2010-06-10 Вячеслав Геннадьевич Смирнов Rolling drilling bit

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU306245A1 (en) * С. Сабирз нов Пермский машиностроительный завод В. И. Ленина METHOD OF FIXING A CLOSED FINGER BIT FINGER
US4588309A (en) * 1983-06-20 1986-05-13 Smith International, Inc. Resilient bearing seal with ability to compensate for wear and compression set
RU2011782C1 (en) * 1990-01-08 1994-04-30 Воскресенская Марина Федоровна Cone drill bit
RU2030541C1 (en) * 1990-12-10 1995-03-10 Специальное конструкторское бюро по долотам Самарского долотного завода Roller bit bearing
RU2269635C1 (en) * 2004-07-08 2006-02-10 Открытое акционерное общество "Волгабурмаш" (ОАО "Волгабурмаш") Drilling bit with support sealing
RU2391483C1 (en) * 2009-04-24 2010-06-10 Вячеслав Геннадьевич Смирнов Rolling drilling bit

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2494216C1 (en) * 2012-06-13 2013-09-27 Николай Митрофанович Панин Rotary drilling bit (versions)
RU2691180C1 (en) * 2018-08-01 2019-06-11 Рустем Флитович Гаффанов Flushing unit of drilling bit

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO327183B1 (en) Boreholes and tools for boreholes, with extendable arms
KR101837526B1 (en) Diameter expansion drill bit
RU2351736C1 (en) Washing unit of drilling bit
CA2903635A1 (en) Gouging cutter structure and drill bit made therewith
RU2658523C2 (en) Anchor hole formation method and diameter expanding device
CN103573211A (en) Composite bridge plug and central tube thereof
RU2445436C1 (en) Rolling cutter drill bit support
EA035588B1 (en) Boring apparatus and method
US10947786B2 (en) Roller reamer with mechanical face seal
JP4901059B2 (en) Quick release drill bit for downhole drills
RU2509867C1 (en) Core extractor
CN106232933B (en) The chuck of drill head for rotary rig
EP3225857B1 (en) Improved bit retainer
RU2691179C1 (en) One-cutter rock drilling bit
RU2445437C1 (en) Rolling cutter drill bit support
US10718165B2 (en) Roller reamer integral pressure relief assembly
US10837237B2 (en) Roller reamer with labyrinth seal assembly
RU2493349C1 (en) Drill bit and method of its assembly
CA2987589A1 (en) Locking drill bit tool and stabilizing setting tool head system
RU2592911C1 (en) Roller cutter drilling tool
RU2374419C1 (en) Cone bit support (versions)
RU2494216C1 (en) Rotary drilling bit (versions)
RU2499875C1 (en) Installation method of rolling drilling bit bearing structure
RU2690980C1 (en) Single-roller bit
RU2365733C1 (en) Drill bit bearing structure