RU2543829C1

RU2543829C1 - Drill bit flushing assembly

Info

Publication number: RU2543829C1
Application number: RU2014106573/03A
Authority: RU
Inventors: Владимир Федорович Сорокин; Михаил Алексеевич Комаров; Оксана Владимировна Хлопова; Николай Митрофанович Панин
Original assignee: Николай Митрофанович Панин
Priority date: 2014-02-21
Filing date: 2014-02-21
Publication date: 2015-03-10

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: flushing assembly of a drilling bit comprises a housing with a channel and a seat and a nozzle with a sealing element, fixed there by means of a retainer. The retainer is designed as a several step rods with a collet working head, the step with bigger diameter of which is located at the side of the output end face of the nozzle, and the nozzle is designed with through axial companion channels, coaxially to which in the housing from the side of the bottom of the nest a ring boring for placement of collet heads of rods is made, the shanks of which are installed in working position with a possibility of interaction with a ledge between steps of nozzle channels or with an output end face of a nozzle. In ring borings under the large bases of collet heads elastic elements for fixing of retainers in uppermost position are installed.

EFFECT: higher efficiency.

1 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. авт. св. СССР №1148956, кл. E21B 10/18, 1985 г.).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 ed. St. USSR No. 1148956, class E21B 10/18, 1985).

Недостатком данного промывочного узла является недостаточная надежность в работе, связанная с возможностью размыва концевых участков стопорного кольца отраженным потоком промывочной жидкости. Другой причиной малой надежности известного промывочного узла является увеличение радиально сжимающих усилий, действующих на стопорное кольцо и выдавливающих его из гнезда, что объясняется увеличенной высотой кольцевой канавки.The disadvantage of this washing 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 liquid. Another reason for the low reliability of the known flushing unit is an increase in radially compressive forces acting on the retaining ring and squeezing it out of the socket, due to the increased height 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 и установленную в гнезде насадку с уплотнительным элементом, закрепленную там посредством фиксатора (см. авт. св. СССР №1601310, кл. E21B 10/18, опубликовано в 1990 г.).The closest to the proposed technical essence and the achieved result is a drill bit flushing unit, comprising a body with a channel and a socket and a nozzle with a sealing element installed in the socket, fixed there by means of a clamp (see ed. St. USSR No. 1601310, class E21B 10 / 18, published in 1990).

К недостаткам данного промывочного узла следует отнести сравнительно высокую сложность монтажа и демонтажа, т.к. для установки фиксатора в виде 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. Кроме того, все промывочные узлы, использующие для крепления насадок разрезные кольца, подвержены размыву указанных стопорных колец отраженным потоком промывочной жидкости, что при высоких скоростях истечения промывочной жидкости может привести к выходу всего промывочного узла из строя.The disadvantages of this flushing unit include the relatively high complexity of mounting and dismounting, as To install the lock in the form of 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 depressurization of the washing unit. In addition, all flushing units that use split rings for attaching nozzles are subject to erosion of said retaining rings by a reflected flow of flushing liquid, which, at high flow rates of flushing liquid, can lead to failure of the entire flushing unit.

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

Поставленный технический результат по первому варианту достигается тем, что в промывочном узле бурового долота, содержащем корпус с каналом и гнездом и установленную в гнезде насадку с уплотнительным элементом и закрепленную там посредством фиксатора, согласно изобретению фиксатор выполнен в виде нескольких ступенчатых стержней с цанговой рабочей головкой, ступень большего диаметра которых расположена со стороны выходного торца насадки, причем насадка выполнена со сквозными осевыми каналами ответной формы, соосно которым в корпусе со стороны дна гнезда выполнены кольцевые расточки для размещения цанговых головок стержней, хвостовики которых в рабочем положении установлены с возможностью взаимодействия с уступом между ступенями каналов насадки или с ее выходным торцом, при этом в кольцевых расточках под большими основаниями цанговых втулок установлены упругие элементы для удержания фиксаторов в крайнем верхнем положении.The technical result according to the first embodiment is achieved by the fact that in the flushing unit of the drill bit, comprising a housing with a channel and a socket and a nozzle with a sealing element installed in the socket and fixed there by a clamp, according to the invention, the clamp is made in the form of several stepped rods with a collet working head, a step of a larger diameter which is located on the side of the outlet end of the nozzle, moreover, the nozzle is made with through axial channels of the reciprocal form, coaxial to which in the housing ring bores are made on the side of the bottom of the nest to accommodate the collet heads of the rods, the shanks of which are installed in the working position with the possibility of interaction with the step between the steps of the nozzle channels or with its outlet end, while elastic elements are installed in the ring bores under the large bases of the collet bushings to hold the clamps in the highest position.

По второму варианту поставленный технический результат достигается тем, что в промывочном узле бурового долота, содержащем корпус с каналом и гнездом и установленную в гнезде насадку с уплотнительным элементом, закрепленную посредством фиксатора, согласно изобретению фиксатор выполнен в виде нескольких резьбовых ступенчатых стержней, насадка - со сквозными осевыми каналами ответной формы, а корпус - с резьбовыми каналами под резьбовые стержни фиксатора, ступень большего диаметра которых расположена с возможностью взаимодействия с выходным торцом насадки или с уступом между ступенями каналов насадкиAccording to the second embodiment, the technical result achieved is achieved in that in the flushing unit of the drill bit, which contains a body with a channel and a socket and a nozzle with a sealing element installed in the socket, fixed by a clamp, according to the invention, the clamp is made in the form of several threaded stepped rods, the nozzle with through axial channels of the reciprocal form, and the casing with threaded channels under the threaded clamp rods, the step of a larger diameter of which is located with the possibility of interaction with odnym nozzle end or shoulder between steps nozzle channel

На чертеже изображен общий вид промывочного узла в продольном разрезе в рабочем положении (левая часть - по первому варианту, а правая часть - по второму варианту).The drawing shows a General view of the washing unit in longitudinal section in the working position (the left part is in the first embodiment, and the right part is in the second embodiment).

Промывочный узел бурового долота по первому варианту содержит корпус 1 с каналом 2 для подачи очистного агента и гнездом 3 под насадку 4, закрепленную посредством фиксатора 15. Фиксатор 15 выполнен в виде нескольких стержней ступенчатой формы с цанговой рабочей головкой 6 и хвостовиком 9. Количество фиксаторов 15 выбирается в зависимости от диаметра долота и необходимого режима промывки. При этом ступень 8 большего диаметра каждого стержня расположена со стороны выходного торца насадки 4, выполненной со сквозными осевыми каналами 7 под фиксаторы 15. Со стороны выходного торца насадки 4 каналы 7 могут быть выполнены как ступенчатой формы с образованием уступа 10 (см. левую часть чертежа), так и одного диаметра. В рабочем положении в первом случае ступень большего диаметра 8 фиксатора контактирует с уступом 10, а во втором случае - с нижним торцом насадки 4 (не показано). Соосно осевым каналам 7 насадки 4 в корпусе 1 со стороны дна гнезда 3 выполнены кольцевые расточки 5 для размещения цанговых головок 6 стержней, под большим основанием которых установлены упругие элементы 16 для удержания фиксаторов 15 в крайнем верхнем положении. Упругие элементы 16 могут быть выполнены в виде резиновых гильз или шайб Гровера. Для герметизации насадки 4 предусмотрен уплотнительный элемент 11, размещенный в кольцевой канавке между стенками гнезда 3 и насадки 4. Возможен вариант использования дополнительных уплотнительных колец 14, устанавливаемых на хвостовиках 9 фиксатора, предпочтительно непосредственно над большей ступенью стержней. Такая схема расположения уплотнительного кольца 14 кроме герметизации промывочного узла обеспечивает также дополнительное поджатие верхнего торца насадки 4 ко дну гнезда 3. Предусмотрен вариант выполнения фиксатора со съемной большей ступенью, что позволяет использовать для изготовления стержня и ступени большего диаметра 8 фиксатора различные материалы. Для стержня - с высокими упругими свойствами, необходимыми для изготовления цангового приспособления, а для ступени большего диаметра 8 - с высокими износостойкими свойствами, необходимыми для защиты фиксатора от размыва отраженной промывочной струей.The flushing unit of the drill bit according to the first embodiment contains a housing 1 with a channel 2 for supplying the cleaning agent and a socket 3 under the nozzle 4, fixed by a latch 15. The latch 15 is made in the form of several stepped rods with a collet working head 6 and a shank 9. The number of latches 15 selected depending on the diameter of the bit and the required flushing mode. In this case, the step 8 of a larger diameter of each rod is located on the side of the outlet end of the nozzle 4, made with through axial channels 7 under the latches 15. On the side of the outlet end of the nozzle 4, the channels 7 can be made in a stepped form with the formation of a step 10 (see the left part of the drawing ), and one diameter. In the working position in the first case, the step of a larger diameter 8 of the retainer is in contact with the step 10, and in the second case, with the lower end of the nozzle 4 (not shown). Coaxial to the axial channels 7 of the nozzle 4 in the housing 1, from the bottom of the socket 3, annular bores 5 are made to accommodate the collet heads 6 of the rods, under the large base of which elastic elements 16 are mounted to hold the latches 15 in the highest position. The elastic elements 16 can be made in the form of rubber sleeves or washers Grover. To seal the nozzle 4, a sealing element 11 is provided, located in the annular groove between the walls of the socket 3 and the nozzle 4. It is possible to use additional sealing rings 14 mounted on the shanks 9 of the retainer, preferably directly above the larger stage of the rods. Such an arrangement of the sealing ring 14, in addition to sealing the flushing unit, also provides an additional compression of the upper end of the nozzle 4 to the bottom of the socket 3. An option is provided for making a latch with a removable larger stage, which makes it possible to use various materials for the manufacture of the rod and stage of a larger diameter 8 of the latch. For a rod - with high elastic properties necessary for the manufacture of a collet fixture, and for a step of a larger diameter 8 - with high wear-resistant properties necessary to protect the latch from erosion by a reflected flushing jet.

В промывочном узле бурового долота по второму варианту фиксатор выполнен в виде нескольких ступенчатых стержней 13 с резьбовым наконечником 12. При этом ступени 8 большего диаметра ступенчатых стержней расположены со стороны выходного торца насадки 4 с возможностью взаимодействия с ним, причем насадка 4 в этом случае выполнена со сквозными осевыми каналами 7, которые могут быть как одноступенчатыми, так и двухступенчатыми (см. правую часть чертежа). В первом случае ступень 8 большего диаметра контактирует с выходным торцом насадки 4, а во втором - с уступом 10 ступенчатого канала 7. В обоих случаях корпус 1 выполняется с резьбовыми каналами под резьбовые наконечники 12 стержней 13 фиксатора.In the flushing unit of the drill bit according to the second embodiment, the latch is made in the form of several stepped rods 13 with a threaded tip 12. In this case, the steps 8 of a larger diameter of the stepped rods are located on the side of the output end of the nozzle 4 with the possibility of interaction with it, and the nozzle 4 in this case is made with through axial channels 7, which can be either single-stage or two-stage (see the right side of the drawing). In the first case, the step 8 of larger diameter is in contact with the output end of the nozzle 4, and in the second, with the step 10 of the stepped channel 7. In both cases, the housing 1 is made with threaded channels under the threaded tips 12 of the clamp rods 13.

Монтаж узла по первому варианту осуществляется следующим образом. В гнезде 3 устанавливают насадку 4 с уплотнительным элементом 11 и фиксируют ее ступенчатыми стержнями с цанговыми рабочими головками 6, которые совместно с упругими кольцами 16 размещают в кольцевой расточке 5. При этом ступени 8 большего диаметра стержней 7 контактируют с уступом 10 в канале 8 насадки 4 или же с выходным торцом насадки 4.Installation of the node according to the first embodiment is as follows. In the socket 3, a nozzle 4 with a sealing element 11 is installed and fixed with stepped rods with collet working heads 6, which, together with the elastic rings 16, are placed in the annular boring 5. In this case, the steps 8 of the larger diameter of the rods 7 are in contact with the step 10 in the channel 8 of the nozzle 4 or with the output end of the nozzle 4.

Монтаж промывочного узла по второму варианту производят в следующей последовательности. Вначале устанавливают уплотнительное кольцо 11, затем насадку 4, которую крепят к корпусу 1 фиксаторами, выполненными в виде стержней 13 с резьбовыми наконечниками 12, пропуская их через осевые каналы 7 и ввинчивая в резьбовые каналы корпуса 1. Для повышения надежности резьбового соединения с целью предохранения его от развинчивания могут быть использованы шайба Гровера или любые кольца из эластичного элемента, обеспечивающие осевое поджатие насадки 4 ко дну гнезда 5 (аналогично варианту 1).Installation of the washing unit according to the second embodiment is carried out in the following sequence. First, a sealing ring 11 is installed, then the nozzle 4, which is attached to the housing 1 by latches made in the form of rods 13 with threaded tips 12, passing them through the axial channels 7 and screwing them into the threaded channels of the housing 1. To increase the reliability of the threaded connection in order to protect it from unscrewing, Grover's washer or any rings made of an elastic element can be used, which provide axial compression of the nozzle 4 to the bottom of the socket 5 (similar to option 1).

Применение предложенного промывочного узла упрощает его монтаж и повышает эффективность работы за счет улучшения гидравлического совершенства.The application of the proposed flushing unit simplifies its installation and increases work efficiency by improving hydraulic perfection.

Claims

A drill bit flushing unit comprising a housing with a channel and a socket and a nozzle with a sealing element mounted in the socket, fixed by means of a retainer, characterized in that the retainer is made in the form of several stepped rods with a collet working head, a step of a larger diameter of which is located on the side of the nozzle outlet end wherein the nozzle is made with through axial channels of the reciprocal form, coaxially with which in the housing from the side of the bottom of the socket an annular boring is made to accommodate the collet head to the rods, the shanks of which in the working position are installed with the possibility of interaction with the step between the steps of the nozzle channels or with the outlet end of the nozzle, while elastic elements are installed in the annular bores under the large bases of the collet heads to hold the latches in the highest position.