RU2539069C1

RU2539069C1 - Flushing assembly of drilling bit (versions)

Info

Publication number: RU2539069C1
Application number: RU2014103730/03A
Authority: RU
Inventors: Владимир Федорович Сорокин; Алексей Викторович Кононов; Олег Николаевич Исаев; Николай Митрофанович Панин
Original assignee: Николай Митрофанович Панин
Priority date: 2014-02-05
Filing date: 2014-02-05
Publication date: 2015-01-10

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: flushing assembly of a drilling bit includes a housing with a channel and a seat having an annular bore, a head piece with a sealing element and a retaining device arranged in the annular bore of the seat, which are installed in the seat, and a fastening assembly. Difference consists in the fact that the fastening assembly comprises a plate, a latch and a protective casing. When in a working position, a free end of the latch is arranged in the slot of the plate to interact with the side wall of the plate and fixed relative to the plate by means of a screw. The protective casing is of a cylindrical three-stage type with an internal channel; a stage of larger diameter has a possibility of being borne against the housing surface; a stage of mean diameter has an external thread mating the internal thread in the seat of the flushing assembly, and presses the plate and the latch to the retaining device and the head piece with its end face, and a stage of smaller diameter ends near the end face of the head piece. The internal channel of the protective casing is cone-shaped and has a broadening towards the working face.

EFFECT: improving operating efficiency of a flushing assembly.

2 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, преимущественно, гидромониторного типа, а именно к их промывочным узлам.The invention relates to a rock cutting tool, mainly of 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, превышающий двойную толщину стопорного разрезного кольца, концы которого выполнены в виде соединения «шип-паз», и размещенное между дном гнезда и торцом насадки уплотнительное кольцо (см SU 1148956, МПК E21B 10/18, 07.04.1985).A well-known flushing unit of a drill bit, including 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 SU 1148956, IPC E21B 10/18, 04/07/1985).

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 размещенный в кольцевой расточке гнезда стопор (в виде стопорного разрезного кольца) с фиксатором (SU 1601310, МПК E21B 10/18, 23.10.1990).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 installed in the socket and a stopper placed in the annular bore of the socket (in the form of a snap split ring) with a lock (SU 1601310, IPC E21B 10/18, 10.23.1990).

Данный промывочный узел имеет достаточно высокую надежность в работе за счет использования фиксатора в виде выступа на верхнем торце стопорного кольца, предотвращающего выдавливание насадки из гнезда корпуса.This flushing unit has a sufficiently high reliability due to the use of a latch in the form of a protrusion on the upper end of the retaining ring, which prevents extrusion of the nozzle from the housing socket.

К недостаткам его можно отнести сравнительно высокую сложность монтажа и демонтажа, так как 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, как следствие, к разгерметизации промывочного узла.Its disadvantages include the relatively high complexity of mounting and dismounting, since to install a 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, as a result, to depressurization of the washing unit.

В связи с вышеизложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы промывочного узла за счет упрощения его монтажа и демонтажа, за счет надежной его фиксации и за счет улучшения гидравлического совершенства.In connection with the above technical result of the invention is to increase the efficiency of the washing unit by simplifying its installation and dismantling, due to its reliable fixation and by improving hydraulic perfection.

Указанный технический результат решается тем, что по первому варианту в промывочном узле бурового долота, содержащем корпус с каналом и гнездом, выполненным с кольцевой расточкой, установленные в гнезде насадку с уплотнительным элементом и размещенное в кольцевой расточке гнезда стопорное разрезное кольцо, фиксирующий узел, согласно первому варианту фиксирующий узел состоит из пластины, щеколды и защитного кожуха, при этом один из концевых участков стопорного разрезного кольца снабжен пластиной, жестко соединенной со стопорным разрезным кольцом и выполненной с глухим пазом на верхнем торце, а другой концевой участок стопорного разрезного кольца снабжен щеколдой, соединенной со стопорным разрезным кольцом с возможностью поворота посредством оси, при этом свободный конец щеколды в рабочем положении размещен в пазу пластины для взаимодействия с боковой стенкой пластины и закреплен относительно пластины посредством винта, причем щеколда и пластина для этого закрепления имеют соосные отверстия и внутреннюю резьбу в отверстии пластины, кроме того, защитный кожух выполнен цилиндрическим трехступенчатым с внутренним каналом, ступень большего диаметра выполнена с возможностью упора к поверхности корпуса, ступень среднего диаметра имеет наружную резьбу, ответную внутренней резьбе в гнезде промывочного узла, и своим торцом поджимает пластину и щеколду к стопорному разрезному кольцу и насадке, а ступень меньшего диаметра оканчивается возле торца насадки, причем пластина и щеколда находятся в пространстве между ступенью меньшего диаметра и внутренней поверхностью гнезда, а внутренний канал защитного кожуха выполнен конусным с расширением к забою.The specified technical result is solved by the fact that according to the first embodiment, in the flushing unit of the drill bit, comprising a body with a channel and a socket made with an annular bore, a nozzle with a sealing element installed in the socket and a snap split ring located in the annular bore of the socket fixing the assembly according to the first In a variant, the fixing unit consists of a plate, a latch and a protective casing, while one of the end sections of the snap split ring is provided with a plate rigidly connected to the snap cut ring and made with a blind groove at the upper end, and the other end portion of the retaining split ring is provided with a latch connected to the locking split ring with the possibility of rotation through the axis, while the free end of the latch in the working position is placed in the groove of the plate for interaction with the side wall of the plate and is fixed relative to the plate by means of a screw, the heck and the plate for this fixing have coaxial holes and an internal thread in the hole of the plate, in addition, the protective casing is made a cylindrical three-stage with an internal channel, the step of larger diameter is made to abut against the surface of the body, the step of medium diameter has an external thread that is mating with the internal thread in the socket of the washing unit, and with its end presses the plate and the latch to the snap split ring and nozzle, and the step of a smaller diameter ends near the end of the nozzle, and the plate and the heck are in the space between the step of a smaller diameter and the inner surface of the socket, and the inner channel of the protective Ear formed conical extension to the bottom.

Согласно второму варианту промывочный узел бурового долота содержит корпус с каналом и гнездом, выполненным с кольцевой расточкой, установленные в гнезде насадку с уплотнительным элементом и размещенный в кольцевой расточке гнезда стопор, а также фиксирующий узел. Отличием по второму варианту является то, что стопор состоит из двух шарнирно соединенных полуколец со свободным концевым участком на каждом, причем фиксирующий узел состоит из пластины, щеколды и защитного кожуха, при этом свободный концевой участок одного полукольца снабжен пластиной, жестко соединенной с этим полукольцом и выполненной с глухим пазом на верхнем торце, а свободный концевой участок второго полукольца снабжен щеколдой, соединенной с этим полукольцом с возможностью поворота посредством оси, при этом свободный конец щеколды в рабочем положении размещен в пазу пластины для взаимодействия с боковой стенкой пластины и закреплен относительно пластины посредством винта, причем щеколда и пластина для этого закрепления имеют соосные отверстия и внутреннюю резьбу в отверстии пластины, кроме того защитный кожух выполнен цилиндрическим трехступенчатым с внутренним каналом, ступень большего диаметра выполнена с возможностью упора к поверхности корпуса, ступень среднего диаметра имеет наружную резьбу, ответную внутренней резьбе в гнезде промывочного узла, и своим торцом поджимает пластину и щеколду к стопору и насадке, а ступень меньшего диаметра оканчивается возле торца насадки, причем пластина и щеколда находятся в пространстве между ступенью меньшего диаметра и внутренней поверхностью гнезда, а внутренний канал защитного кожуха выполнен конусным с расширением к забою.According to the second embodiment, the drilling unit flushing unit includes a housing with a channel and a socket made with an annular bore, a nozzle with a sealing element installed in the socket and a stopper located in the annular socket bore, as well as a fixing unit. The difference in the second embodiment is that the stopper consists of two pivotally connected half rings with a free end section on each, and the fixing unit consists of a plate, a lintel and a protective casing, while the free end section of one half ring is equipped with a plate rigidly connected to this half ring and made with a blind groove at the upper end, and the free end portion of the second half ring is equipped with a latch connected to this half ring with the possibility of rotation through the axis, while the free end of the cheek In the working position, it is placed in the groove of the plate for interaction with the side wall of the plate and is fixed relative to the plate by means of a screw, the heck and the plate for this fixing have coaxial holes and an internal thread in the hole of the plate, in addition, the protective casing is made of a three-stage cylindrical with an internal channel the larger diameter is made with the possibility of abutment to the surface of the housing, the middle diameter step has an external thread that is responsive to the internal thread in the socket of the washing unit, and they end plate and biases the latch to the stopper and the nozzle, and the smaller diameter step near the end of the nozzle ends, the plate and the heck located in the space between the step and the smaller diameter inner surface of the socket and an inner channel guard is formed with a conical extension to the bottom.

Такое выполнение промывочного узла позволяет, при одновременном улучшении гидродинамических характеристик промывочного узла и сохранении высокой надежности его работы, упростить его монтаж и демонтаж и в целом - повысить эффективность работы бурового долота.This embodiment of the flushing unit allows, while improving the hydrodynamic characteristics of the flushing unit and maintaining high reliability of its operation, to simplify its installation and dismantling and, in general, to increase the efficiency of the drill bit.

На фиг.1 изображен общий вид промывочного узла в разрезе; на фиг.2 - вид снизу без защитного кожуха (для наглядности); на фиг.3 - стопор в виде двух шарнирно закрепленных между собой полуколец; на фиг.4 - стопор в виде стопорного разрезного кольца; на фиг.5 - пластина в увеличенном масштабе; на фиг.6 - щеколда в увеличенном масштабе.Figure 1 shows a General view of the washing unit in section; figure 2 is a bottom view without a protective casing (for clarity); figure 3 - stopper in the form of two semi-rings hinged to each other; figure 4 - stopper in the form of a snap split ring; figure 5 - plate on an enlarged scale; figure 6 - heck on an enlarged scale.

Согласно первому варианту, промывочный узел бурового долота содержит корпус 1 (фиг.1, 2) с каналом 2 и гнездом 3 под насадку 4, выполненным с кольцевой расточкой 5 под стопор в виде стопорного разрезного кольца 6 (фиг.1, 2, 4). В гнезде 3 установлены насадка 4 с уплотнительным элементом 7. Фиксирующий узел 8 фиксирует стопор от возможных перемещений. Фиксирующий узел 8 состоит из пластины 9 (фиг.5), щеколды 11 (фиг.6) и защитного кожуха 16 (фиг.1). При этом один из концевых участков 20 стопорного разрезного кольца 6 снабжен пластиной 9, жестко соединенной со стопорным разрезным кольцом 6 и выполненной с глухим пазом 10 на верхнем торце, а другой концевой участок 21 стопорного разрезного кольца 6 снабжен щеколдой 11, соединенной с кольцом 6 с возможностью поворота посредством оси 12, при этом свободный конец щеколды 11 в рабочем положении размещен в пазу 10 пластины 9 для взаимодействия с боковой стенкой пластины (в случае сжатия стопорного кольца 6) и закреплен относительно пластины посредством винта 15. Щеколда 11 и пластина 9 для этого закрепления имеют соосные отверстия 13, 14 и внутреннюю резьбу в отверстии 14 пластины. Винт 15 вкручивается в резьбу отверстия 14 и своим концом свободно входит в отверстие 13, фиксируя щеколду 11 от проворота вокруг оси 12. Защитный кожух 16 выполнен цилиндрическим трехступенчатым с внутренним каналом 25 для прохода промывочной жидкости после насадки 4 к забою. Ступень большего диаметра (см. фиг.1) выполнена с возможностью упора к поверхности корпуса 1, ступень среднего диаметра имеет наружную резьбу 17, ответную внутренней резьбе в гнезде 3 промывочного узла, и своим торцом эта ступень поджимает пластину 9 и щеколду 11 к стопорному разрезному кольцу 6 и насадке 4, предотвращая возможное разъединение перечисленных элементов. Ступень меньшего диаметра оканчивается возле торца насадки 4, причем пластина 9 и щеколда 11 находятся в пространстве между ступенью меньшего диаметра и внутренней поверхностью гнезда 3. Внутренний канал защитного кожуха выполнен конусным (см. фиг.1) с расширением к забою для возможности беспрепятственного прохождения промывочной жидкости к забою в процессе работы. Такое выполнение защитного кожуха обеспечивает дополнительную фиксацию насадки в промывочном узле и защиту от промывочной жидкости всех внутренних крепежных элементов, то есть обеспечивает гидравлическое совершенство.According to the first embodiment, the flushing unit of the drill bit contains a housing 1 (Figs. 1, 2) with a channel 2 and a socket 3 for a nozzle 4, made with an annular bore 5 under the stopper in the form of a snap split ring 6 (Figs. 1, 2, 4) . A nozzle 4 with a sealing element 7 is installed in the socket 3. The fixing unit 8 fixes the stopper against possible movements. The fixing unit 8 consists of a plate 9 (Fig. 5), a latch 11 (Fig. 6) and a protective casing 16 (Fig. 1). In this case, one of the end sections 20 of the retaining split ring 6 is provided with a plate 9 rigidly connected to the retaining split ring 6 and made with a blind groove 10 at the upper end, and the other end portion 21 of the retaining split ring 6 is provided with a latch 11 connected to the ring 6 with the possibility of rotation through the axis 12, while the free end of the latch 11 in the working position is placed in the groove 10 of the plate 9 for interaction with the side wall of the plate (in the case of compression of the retaining ring 6) and secured relative to the plate by m of screw 15. Heck 11 and the plate 9 for this fastening have coaxial holes 13, 14 and an internal thread in the hole 14 of the plate. The screw 15 is screwed into the thread of the hole 14 and freely enters the hole 13 with its end, fixing the latch 11 from turning around the axis 12. The protective casing 16 is made of a three-stage cylindrical with an internal channel 25 for passage of the washing liquid after the nozzle 4 to the bottom. The step of a larger diameter (see Fig. 1) is made with the possibility of abutment against the surface of the housing 1, the step of the middle diameter has an external thread 17, corresponding to the internal thread in the socket 3 of the washing unit, and with its end face this step compresses the plate 9 and the latch 11 to the detachable split ring 6 and nozzle 4, preventing possible separation of the listed elements. The step of smaller diameter ends near the end of the nozzle 4, and the plate 9 and the latch 11 are located in the space between the step of the smaller diameter and the inner surface of the socket 3. The inner channel of the protective casing is conical (see Fig. 1) with an extension to the bottom to allow smooth passage of the flushing liquid to slaughter during operation. This embodiment of the protective casing provides additional fixation of the nozzle in the flushing unit and protection from flushing fluid of all internal fasteners, that is, provides hydraulic perfection.

Согласно второму варианту, вместо стопорного разрезного кольца 6 (фиг.4) используется там же стопор, выполненный из двух шарнирно соединенных полуколец 18 и 24 (например, с помощью шарнира-оси 19) со свободным концевым участком на каждом (поз.22 и 23 на фиг.3). Фиксирующий узел 8 фиксирует стопор от возможных перемещений. Свободный концевой участок 22 полукольца 24 снабжен пластиной 9, жестко соединенной с этим полукольцом 24 и выполненной с глухим пазом 10 на верхнем торце. Свободный концевой участок 23 второго полукольца 23 снабжен щеколдой 11, соединенной с этим полукольцом 23 с возможностью поворота посредством оси 12. Остальные элементы и их взаимосвязь аналогичны первому варианту выполнения. Полукольца в данном варианте не имеют упругих деформаций в рабочем положении, которые имеет разрезное кольцо по первому варианту, что обеспечивает еще большую безотказность в работе и облегчение монтажа-демонтажа.According to the second option, instead of the snap split ring 6 (Fig. 4), a stopper is used there, made of two pivotally connected half rings 18 and 24 (for example, using the hinge-axis 19) with a free end section on each (pos. 22 and 23 figure 3). The locking unit 8 fixes the stopper from possible movements. The free end portion 22 of the half ring 24 is provided with a plate 9 rigidly connected to this half ring 24 and made with a blind groove 10 at the upper end. The free end portion 23 of the second half ring 23 is provided with a latch 11 connected to this half ring 23 with the possibility of rotation through the axis 12. The remaining elements and their relationship are similar to the first embodiment. The half rings in this embodiment do not have elastic deformations in the working position, which has a split ring according to the first embodiment, which provides even greater uptime and ease of mounting and dismounting.

Монтаж промывочного узла осуществляется следующим образом. В гнезде 3 устанавливают уплотнительный элемент 7 и насадку 4. После этого сжимают стопорное кольцо 6, устанавливают его в кольцевой расточке 5 гнезда 3 и крепят от радиального сжатия фиксирующим узлом 8. Либо сдвигают два шарнирно закрепленных друг с другом полукольца 18 и 24, устанавливают их в кольцевой расточке 5 гнезда 3 и крепят от радиального сдвига фиксирующим узлом 8. С этой целью совмещают щеколду 11 с пазом 10 и фиксируют там щеколду 11. Таким образом, использование фиксирующего узла 8 исключает возможность сжатия стопорного кольца 6 или сдвига полуколец по шарниру 19, а следовательно, предотвращает вероятность выпадения насадки 4 из гнезда 3, вызываемой радиальной составляющей осевого усилия от перепада давления промывочной жидкости на насадке 4, возникающей из-за наличия монтажных допусков и неточности изготовления как самого стопорного кольца 6, так и кольцевых расточек 5 под него. Винт 15 дополнительно закрепляет щеколду с пластиной и препятствует провороту относительно оси 12. Наличие внутренней резьбы только в отверстии 14 пластины облегчает монтаж, поскольку винт 15 легко навинтить на открытую поверхность пластины (при еще ненавернутом защитном кожухе). Затем навинчивают защитный чехол, тем самым полностью предотвращая попадание промывочной жидкости в элементы крепления и дополнительно фиксируя их. Промывочная жидкость тем самым без помех попадает на забой, обеспечивая гидравлическое совершенство промывочного узла.The installation of the washing unit is as follows. In the socket 3, the sealing element 7 and the nozzle 4 are installed. After that, the circlip 6 is pressed, installed in the annular bore 5 of the socket 3 and secured by radial compression by the fixing unit 8. Either two half rings 18 and 24 are pivotally mounted to each other, and installed in the annular bore 5 of the socket 3 and is fixed from the radial shift by the fixing unit 8. For this purpose, the latch 11 is aligned with the groove 10 and the latch 11 is fixed there. Thus, the use of the fixing unit 8 eliminates the possibility of compression of the retaining ring 6 or the yoke of the half rings along the hinge 19, and therefore, prevents the probability of the nozzle 4 falling out of the socket 3, caused by the radial component of the axial force from the pressure drop of the washing liquid on the nozzle 4, arising due to the mounting tolerances and inaccuracy of manufacturing of both the retaining ring 6 and 5 circular bores under it. The screw 15 additionally secures the latch with the plate and prevents rotation relative to the axis 12. The presence of an internal thread only in the hole 14 of the plate facilitates installation, since the screw 15 can be easily screwed onto the open surface of the plate (with the protective cover still unshielded). Then a protective cover is screwed on, thereby completely preventing the flushing liquid from entering the fastening elements and additionally fixing them. Thus, the flushing fluid without interference gets into the face, providing hydraulic perfection of the flushing unit.

Демонтаж промывочного узла осуществляют в обратной последовательности, т.е. вначале выкручивают защитную втулку 16, затем выкручивают винт 15, освобождают щеколду 11, затем снимают стопорное разрезное кольцо 6, а после этого производят замену изношенных элементов: насадки 4, стопора 6 или 18 с 24 и уплотнительного элемента 7.Dismantling the washing unit is carried out in the reverse order, i.e. First, unscrew the protective sleeve 16, then unscrew the screw 15, release the latch 11, then remove the snap split ring 6, and then replace the worn elements: nozzle 4, stopper 6 or 18 with 24 and sealing element 7.

Применение предложенного узла упрощает его монтаж и демонтаж, улучшает гидродинамику промывочного узла и сохраняет надежность его работы, повышая тем самым эффективность работы долота в целом.The application of the proposed site simplifies its installation and dismantling, improves the hydrodynamics of the flushing unit and maintains the reliability of its operation, thereby increasing the overall performance of the bit.

Claims

1. The flushing unit of the drill bit, comprising a housing with a channel and a socket made with an annular bore, a nozzle with a sealing element installed in the nest and a snap split ring located in the annular bore of the nest, and a fixing unit, characterized in that the fixing unit consists of a plate, the heck and the protective casing, one of the end sections of the snap split ring provided with a plate rigidly connected to the snap split ring and made with a blind groove at the upper end and the other ends the th section of the locking split ring is provided with a latch connected to the locking split ring with the possibility of rotation through the axis, while the free end of the latch in the working position is placed in the groove of the plate for interaction with the side wall of the plate and secured relative to the plate by a screw, the latch and the plate for this the fastenings have coaxial holes and an internal thread in the hole of the plate, in addition, the protective casing is made of a cylindrical three-stage with an internal channel, the step is larger the diameter is made with the possibility of abutment to the surface of the housing, the middle-diameter step has an external thread that is reciprocal to the internal thread in the socket of the flushing unit, and with its end presses the plate and the latch to the snap split ring and nozzle, and the smaller step ends near the end of the nozzle, and the plate and the heck is in the space between the step of a smaller diameter and the inner surface of the socket, and the inner channel of the protective casing is made conical with the extension to the bottom.

2. A flushing unit of a drill bit, comprising a housing with a channel and a socket made with an annular bore, a stopper installed in the socket with a sealing element and a stopper located in the ring bore of the socket, and a fixing unit, characterized in that the stopper consists of two articulated semi-rings with a free end section on each, and the fixing node consists of a plate, a lintel and a protective casing, while the free end section of one half-ring is equipped with a plate rigidly connected to this half-ring and made with a blind groove at the upper end, and the free end portion of the second half ring is provided with a latch connected to this half ring with the possibility of rotation through the axis, while the free end of the latch in the working position is placed in the groove of the plate for interaction with the side wall of the plate and fixed relative to the plate by screw, and the heck and the plate for this fastening have coaxial holes and internal threads in the hole of the plate, in addition, the protective casing is made of a cylindrical three-stage with the inner channel, the larger diameter step is abutable to the housing surface, the middle diameter step has an external thread that meets the internal thread in the flushing unit socket, and with its end presses the plate and the latch to the stopper and nozzle, and the smaller step ends near the end nozzles, with the plate and the latch located in the space between the step of a smaller diameter and the inner surface of the socket, and the inner channel of the protective casing is made conical with the extension to the bottom.