RU2509861C1

RU2509861C1 - Flushing assembly of drilling bit

Info

Publication number: RU2509861C1
Application number: RU2012157693/03A
Authority: RU
Inventors: Алексей Викторович Кононов; Александр Викторович Кононов; Владимир Николаевич Митюшин; Николай Митрофанович Панин; Владимир Федорович Сорокин
Original assignee: Николай Митрофанович Панин
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2012-12-28
Publication date: 2014-03-20

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: flushing assembly of a drilling bit includes a head piece located in a flushing pass seat of the bit housing and fixed by means of a threaded bushing, between the upper end face of which and the seat bottom an additional bushing with radial holes and a sealing element are installed. The additional bushing is provided with several through axial holes and sleeves from elastic material, which are fixed on its outer and inner surfaces so that they can interact with walls of the flushing pass seat and the head piece; with that, the lower end face of the additional bushing has a convex shape, and the upper end face of the sealing element has a mating concave shape.

EFFECT: improving operating efficiency of the flushing assembly and the whole bit.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту гидромониторного типа, а именно к их промывочным узлам.The invention relates to a rock cutting tool of a hydromonitor type, and in particular to their washing units.

Известен промывочный узел бурового долота, содержащий корпус с каналом и гнездом, выполненным с кольцевой расточкой, и установленную в гнезде насадку с уплотнительным элементом, закрепленную там посредством стопорного разрезного кольца, размещенного в кольцевой расточке гнезда (см. Авт.св. СССР №1601310, кл. Е21В 10/18, опубл. в 1990 г.)A well-known flushing unit of a drill bit, comprising a housing with a channel and a socket made with an annular bore, and a nozzle with a sealing element installed in the socket, fixed there by means of a snap split ring located in the annular bore of the socket (see Authors. St. USSR No. 1601310, CL E21B 10/18, published in 1990)

Недостатком данного промывочного узла является сравнительно высокая 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 промывочной системе это может привести к размыву размещенного в этой полости уплотнительного кольца и разгерметизации промывочного узла.The disadvantage of this flushing unit is the relatively high complexity of mounting and dismounting, 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 the flushing system, this can lead to erosion of the sealing ring located in this cavity and depressurization of the flushing unit.

Известен также промывочный узел бурового долота, содержащий корпус с каналом и гнездом, в котором посредством резьбовой втулки закреплена насадка с уплотнительным элементом и жестко соединенным с ней узлом передачи крутящего момента (см. Авт.св. СССР №1643696, кл. Е21В 10/18, опубл. в 1991 г.)A drilling bit flushing unit is also known, comprising a housing with a channel and a socket, in which a nozzle with a sealing element and a torque transmission unit rigidly connected to it by a torque transmission unit is fixed by means of a threaded sleeve (see Aut. St. USSR No. 1643696, class. ЕВВ 10/18 , published in 1991)

К недостаткам данного промывочного узла следует отнести малую надежность из-за высокой вероятности образования кавитационных пузырьков при прохождении жидкости через лопастной диск. Это, как правило, приводит к разрушению внутренней поверхности насадки и выходу промывочного узла из строя, что снижает эффективность работы долота в целом. Другим его недостатком является неполное использование энергии промывочной жидкости для довинчивания резьбовой втулки, что также отрицательно влияет на надежность работы промывочного узла, а следовательно и бурового долота.The disadvantages of this flushing unit include low reliability due to the high probability of formation of cavitation bubbles during the passage of fluid through the blade disk. This, as a rule, leads to the destruction of the internal surface of the nozzle and the failure of the washing unit, which reduces the overall performance of the bit. Another disadvantage is the incomplete use of the energy of the flushing fluid for screwing the threaded sleeve, which also negatively affects the reliability of the flushing unit, and therefore the drill bit.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является промывочный узел бурового долота, содержащий насадку, расположенную в гнезде промывочного канала корпуса долота и закрепленную посредством резьбовой втулки, между верхним торцом которой и дном гнезда установлены дополнительная втулка с радиальными отверстиями и уплотнительный элемент (см. Авт.св. СССР №1686113, кл. Е21В 10/18, опубл. в 1991 г.)The closest to the proposed technical essence and the achieved result is a flushing unit of the drill bit containing a nozzle located in the slot of the flushing channel of the body of the bit and fixed by means of a threaded sleeve, between the upper end of which and the bottom of the socket there is an additional sleeve with radial holes and a sealing element (see Authors of the USSR No. 1686113, class Е21В 10/18, published in 1991)

Недостатком данного промывочного узла является сравнительно невысокая надежность, связанная с возможностью развинчивания резьбовой втулки и скола насадки из-за вибрации и биения верхней втулки. Последнее, в свою очередь, объясняется тем, что верхняя дополнительная втулка выполнена и размещена с возможностью свободного радиального перемещения между стенками гнезда и наружной поверхностью насадки. Это снижает эффективность работы промывочного узла.The disadvantage of this flushing unit is the relatively low reliability associated with the ability to unscrew the threaded sleeve and chip nozzles due to vibration and runout of the upper sleeve. The latter, in turn, is explained by the fact that the upper additional sleeve is made and placed with the possibility of free radial movement between the walls of the socket and the outer surface of the nozzle. This reduces the efficiency of the washing unit.

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

Поставленный технический результат достигается тем, что в промывочным узле бурового долота, содержащим насадку, расположенную в гнезде промывочного канала корпуса долота и закрепленную посредством резьбовой втулки, между верхним торцом которой и дном гнезда установлены дополнительная втулка с радиальными отверстиями и уплотнительный элемент, согласно изобретению дополнительная втулка с несколькими сквозными осевыми каналами и снабжена гильзами из эластичного материала, закрепленными на ее наружной и внутренней поверхности с возможностью взаимодействия со стенками гнезда промывочного канала и насадки, при этом нижний торец дополнительной втулки имеет выпуклую форму, а верхний торец уплотнительного элемента - ответную вогнутую форму.The technical result is achieved by the fact that in the flushing unit of the drill bit containing a nozzle located in the slot of the flushing channel of the body of the bit and secured by a threaded sleeve, between the upper end of which and the bottom of the socket there is an additional sleeve with radial holes and a sealing element, according to the invention, an additional sleeve with several through axial channels and equipped with sleeves made of elastic material, mounted on its outer and inner surface with the possibility the interaction with the walls of the flushing channel nest and nozzle, while the lower end of the additional sleeve has a convex shape, and the upper end of the sealing element is a mating concave shape.

Достижению указанного технического результата способствует также и то, что дополнительная втулка выполнена с кольцевыми проточками на верхнем торце, а гильзы в продольном сечении имеют Г-образную форму, поперечная часть которых установлена с возможностью взаимодействия с кольцевыми проточками дополнительной втулки.The achievement of the specified technical result is also facilitated by the fact that the additional sleeve is made with annular grooves at the upper end, and the sleeves in a longitudinal section are L-shaped, the transverse part of which is installed to interact with the annular grooves of the additional sleeve.

На чертеже изображен фрагмент промывочного узла в увеличенном масштабе.The drawing shows a fragment of the washing unit on an enlarged scale.

Промывочный узел содержит размещенную в гнезде 1 промывочного канала 2 корпуса 3 долота насадку 5, закрепленную посредством резьбовой втулки 4. Между верхним торцом резьбовой втулки 4 и дном гнезда 1 установлены дополнительная втулка 7, выполненная с радиальными отверстиями 8, и торообразный уплотнительный элемент 6, устанавливаемый между торцами дополнительной втулки 7 и резьбовой втулки 4. Дополнительная втулка 7 выполнена с кольцевыми проточками 14 на верхнем торце и несколькими сквозными осевыми каналами 9. При этом она снабжена гильзами 10 и 11, изготовленными из эластичного материала и закрепленными на ее наружной и внутренней поверхностях, взаимодействующих со стенками гнезда 1 промывочного канала 2 и наружной поверхностью насадки 5. Гильзы 10 и 11 в продольном сечении имеют Г-образную форму, поперечная часть которых установлена с возможностью взаимодействия с кольцевыми проточками 14 на верхнем торце дополнительной втулки 7. При этом нижний торец дополнительной втулки 7 имеет выпуклую форму 12, а верхний торец уплотнительного элемента 6 - ответную вогнутую форму 13. Уплотнительный элемент 6 может иметь в поперечном сечении форму прямоугольника, верхняя сторона которого, обращенная в сторону дополнительной втулки 7, выполнена вогнутой формы. Возможны и другие формы выполнения уплотнительного элемента, но предпочтительно с вогнутым верхним торцом.The washing unit contains a nozzle 5 located in the slot 1 of the washing channel 2 of the body 3 of the bit, fixed by means of a threaded sleeve 4. Between the upper end of the threaded sleeve 4 and the bottom of the socket 1 there is an additional sleeve 7 made with radial holes 8, and a toroidal sealing element 6 installed between the ends of the additional sleeve 7 and the threaded sleeve 4. The additional sleeve 7 is made with annular grooves 14 on the upper end and several through axial channels 9. Moreover, it is equipped with sleeves 10 and 11, made of elastic material and fixed on its outer and inner surfaces interacting with the walls of the slot 1 of the washing channel 2 and the outer surface of the nozzle 5. The sleeves 10 and 11 in longitudinal section are L-shaped, the transverse part of which is installed with the possibility of interaction with annular grooves 14 on the upper end of the additional sleeve 7. The lower end of the additional sleeve 7 has a convex shape 12, and the upper end of the sealing element 6 is a mating concave shape 13. Seal th element 6 may have a cross sectional shape of a rectangle, the upper side of which, facing towards the further sleeve 7 is formed concave shape. Other forms of execution of the sealing element are possible, but preferably with a concave upper end.

Принцип работы промывочного узла заключается в следующем. При прокачке промывочной жидкости часть ее попадает через осевые каналы 9 в зону между дополнительной втулкой 7 и уплотнительным элементом 6 и, воздействуя на него, плотно прижимает уплотнительный элемент 6 к стенкам гнезда 1 и насадки 5, обеспечивая надежную герметизацию всего промывочного узла. При вращении долота за счет центробежных сил имеет место биение дополнительной втулки 7 относительно стенок гнезда 1 промывочного канала 2. Это может привести к сколу насадки 5. Для того чтобы избежать это, промывочный узел снабжен гильзами 10 и 11 из эластичного материала, закрепленными на наружной и внутренней поверхностях дополнительной втулки 7 с возможностью взаимодействия со стенками гнезда 1 промывочного канала 2 и наружной поверхности насадки 5. Наличие гильз 10 и 11 позволяет полностью исключить сколы насадки 5, а следовательно и повысить надежность работы промывочного узла. Этому способствует также и то, что нижний торец дополнительной втулки 7 имеет выпуклую форму 12, а верхний торец уплотнительного элемента 6 - ответную вогнутую форму 13. Такая форма контакта уплотнительного элемента 6 и нижнего торца 12 дополнительной втулки 7 гарантирует равномерность деформации уплотнительного элемента 6 и совместного их радиального перемещения относительно стенок гнезда 1 и насадки 5, исключение скола последней.The principle of operation of the washing unit is as follows. When pumping the washing liquid, part of it enters through the axial channels 9 into the zone between the additional sleeve 7 and the sealing element 6 and, acting on it, tightly presses the sealing element 6 against the walls of the socket 1 and nozzle 5, ensuring reliable sealing of the entire washing unit. During the rotation of the bit due to centrifugal forces, an additional sleeve 7 beats against the walls of the socket 1 of the washing channel 2. This can lead to a chip nozzle 5. In order to avoid this, the washing unit is equipped with sleeves 10 and 11 of elastic material fixed to the outer and the inner surfaces of the additional sleeve 7 with the possibility of interaction with the walls of the socket 1 of the washing channel 2 and the outer surface of the nozzle 5. The presence of sleeves 10 and 11 allows you to completely eliminate chips of the nozzle 5, and therefore increase s reliability of the washing unit. This also contributes to the fact that the lower end of the additional sleeve 7 has a convex shape 12, and the upper end of the sealing element 6 has a reciprocal concave shape 13. This contact form of the sealing element 6 and the lower end 12 of the additional sleeve 7 ensures uniform deformation of the sealing element 6 and the joint their radial movement relative to the walls of the socket 1 and nozzle 5, the exception of the chip of the latter.

Предложенный узел более надежен и эффективен в работе по сравнению с прототипом и применение его повышает эффективность работы всего долота и снижает стоимость буровых работ.The proposed site is more reliable and efficient in operation compared to the prototype and its use increases the efficiency of the entire bit and reduces the cost of drilling.

Claims

1. A flushing assembly of a drill bit, comprising a nozzle located in the flushing channel of the casing of the drill bit and secured by a threaded sleeve, between the upper end of which and the bottom of the socket there is an additional sleeve with radial holes and a sealing element, characterized in that the additional sleeve with several through axial channels and is equipped with sleeves made of elastic material, mounted on its outer and inner surface with the possibility of interaction with the walls of the flushing socket anal and nozzles, wherein the lower end of the sleeve further has a convex shape, and the upper end of the sealing member - reciprocal concave shape.

2. The flushing unit of the drill bit according to claim 1, characterized in that the additional sleeve is made with annular grooves at the upper end, and the sleeves in a longitudinal section are L-shaped, the transverse part of which is mounted to interact with the annular grooves of the additional sleeve.