RU2568197C1

RU2568197C1 - Drilling bit and method of fastening of its inserts

Info

Publication number: RU2568197C1
Application number: RU2014151190/03A
Authority: RU
Inventors: Николай Митрофанович Панин
Original assignee: Николай Митрофанович Панин
Priority date: 2014-12-18
Filing date: 2014-12-18
Publication date: 2015-11-10

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: drilling bit contains the housing with holes where hard-alloy inserts with cylindrical shanks are fixed. Sidewalls of holes in the housing and shanks of inserts are implemented with the ring grooves displaced in the vertical plane from bottom of holes and end face of shanks and forming together the toroidal cavity for placement of fixing bushings of material with shape memory, and in the starting position the outer diameter of fixing bushings is not greater than diameter of holes in the housing, and in the working position it is greater. The method of fastening of inserts of the drilling bit includes fixing of inserts in bit housing holes, and before installation of inserts in the housing holes on their shanks in ring grooves the fixing bushings from material with shape memory are installed, they are placed in holes of the housing and fixed there, then the fixing bushings are brought into the working position by expansion of their radial sizes and making a sinusoidal form in the plan view.

EFFECT: simplification of bit manufacturing techniques and method of fastening of inserts in housing holes.

3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области горного дела, а именно к породоразрушающему инструменту с твердосплавным вооружением.The invention relates to the field of mining, and in particular to a rock cutting tool with carbide weapons.

Известно буровое долото, содержащее корпус с отверстиями, в которых закреплены твердосплавные вставки (см. патент США №5871060, кл. Е21В 10/36, 1999 г.).Known drill bit containing a housing with holes in which are fixed carbide inserts (see US patent No. 5871060, CL EV 10/36, 1999).

В этом долоте способ крепления вставок в отверстиях корпуса долота осуществляется путем их запрессовки.In this bit, the method of fixing the inserts in the holes of the bit body is carried out by pressing them in.

Недостатком данного долота является малая эффективность работы из-за быстрого выхода из строя его вооружения, а недостатком применяемого способа крепления вставок является трудоемкость запрессовки вставок.The disadvantage of this bit is the low efficiency due to the rapid failure of its weapons, and the disadvantage of the applied method of attaching the inserts is the complexity of pressing the inserts.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является буровое долото, содержащее корпус с отверстиями, в которых запрессованы твердосплавные вставки с цилиндрическими хвостовиками (см. патент США №3603414, кл. 175-374, 1971 г.).The closest to the proposed technical essence and the achieved result is a drill bit containing a housing with holes in which carbide inserts with cylindrical shanks are pressed in (see US patent No. 3603414, CL 175-374, 1971).

В данном долоте благодаря использованию вставок с многогранным хвостовиком обеспечивается высокая надежность крепления их в отверстиях корпуса. Однако данное долото также не лишено серьезных недостатков, основным из которых является сложность технологии изготовления хвостовиков вставок, что неминуемо ведет к удорожанию долот.In this bit, thanks to the use of inserts with a multi-faceted shank, high reliability of their fastening in the holes of the housing is ensured. However, this bit is also not without serious drawbacks, the main of which is the complexity of the technology for the manufacture of insert shanks, which inevitably leads to higher cost of bits.

Способ крепления вставок в этом долоте включает фиксацию вставок в отверстиях корпуса долота. Фиксация вставок осуществляется путем запрессовки граненого хвостовика вставки в цилиндрические отверстия корпуса.The method of attaching inserts in this bit includes fixing the inserts in the openings of the body of the bit. Fixation of the inserts is carried out by pressing the faceted shank of the insert into the cylindrical holes of the housing.

С учетом изложенного техническим результатом изобретения является упрощение технологии изготовления долота и способа крепления вставок в отверстиях корпуса и, как следствие, снижение стоимости долота.In view of the technical result of the invention, it is a simplification of the manufacturing technology of the bit and the method of fastening the inserts in the holes of the housing and, as a result, reducing the cost of the bit.

Указанный технический результат по упрощению технологии изготовления долота достигается тем, что в буровом долоте, содержащем корпус с отверстиями, в которых закреплены твердосплавные вставки с цилиндрическими хвостовиками, согласно изобретению боковые стенки отверстий в корпусе и хвостовики вставок выполнены с кольцевыми канавками, смещенными в вертикальной плоскости от дна отверстий и торца хвостовиков и образующими совместно тороидальную полость для размещения крепежных втулок из материала с памятью формы, причем в исходном положении наружный диаметр крепежных втулок не более диаметра отверстий в корпусе, а в рабочем положении - более.The specified technical result to simplify the manufacturing technology of the bit is achieved by the fact that in the drill bit containing a housing with holes in which carbide inserts with cylindrical shanks are fixed, according to the invention, the side walls of the holes in the housing and the shanks of the inserts are made with annular grooves offset in a vertical plane from the bottom of the holes and the end of the shanks and together forming a toroidal cavity for accommodating mounting sleeves of material with shape memory, and in the original floor zhenii outer diameter of the mounting bushings diameter not more openings in the housing and in the operative position - over.

Достижению указанного технического результата способствует также и то, что крепежные втулки выполнены в виде нескольких кольцевых секторов.The achievement of the specified technical result also contributes to the fact that the mounting sleeve is made in the form of several annular sectors.

Указанный технический результат по упрощению способа крепления вставок долота достигается тем, что в предложенном способе, включающем фиксацию вставок в отверстиях корпуса долота, согласно изобретению перед установкой вставок в отверстиях корпуса на их хвостовиках в кольцевых канавках устанавливают крепежные втулки из материала с памятью формы, размещают их в отверстиях корпуса и фиксируют там, после чего крепежные втулки приводят в рабочее положение путем расширения их радиальных размеров и придания им в плане синусоидальной формы.The specified technical result to simplify the method of attaching bit inserts is achieved by the fact that in the proposed method, which includes fixing the inserts in the holes of the bit body, according to the invention, before installing the inserts in the holes of the body on their shanks in the ring grooves, mounting sleeves of material with shape memory are installed, they are placed in the holes of the housing and fix there, after which the mounting bushings are brought into working position by expanding their radial dimensions and giving them a sinusoidal shape in terms of.

Изобретение поясняется чертежами, на которых фиг. 1 изображает фрагмент бурового долота в увеличенном масштабе, фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1 (правая часть - в исходном положении, левая часть - в рабочем положении).The invention is illustrated by drawings, in which FIG. 1 is an enlarged view of a fragment of a drill bit; FIG. 2 is a section AA in FIG. 1 (the right part is in the initial position, the left part is in the working position).

Буровое долото содержит корпус 1 с отверстиями 2, в которых посредством крепежных втулок 3 из материала с памятью формы закреплены твердосплавные вставки 4 с цилиндрическими хвостовиками 5. При этом крепежные втулки 3 выполнены в виде нескольких кольцевых секторов. Боковые стенки отверстий 2 в корпусе 1 и хвостовики 5 вставок 4 выполнены с кольцевыми канавками, смещенными в вертикальной плоскости от дна отверстий 2 и торца хвостовиков 5 и образующими совместно тороидальную полость 6 для размещения крепежных втулок 3, причем в исходном положении наружный диаметр крепежных втулок 3 не более диаметра отверстий 2 в корпусе 1, а в рабочем положении - более. Это достигается путем радиального увеличения размеров кольцевых секторов, которые в рабочем положении в плане принимают форму синусоиды и одновременно заполняют кольцевые канавки как хвостовиков 5 вставок 4, так и кольцевых канавок на боковой поверхности отверстий 2.The drill bit contains a housing 1 with holes 2, in which carbide inserts 4 with cylindrical shanks 5 are fixed by means of fixing sleeves 3 of material with shape memory 5. Moreover, the fixing sleeves 3 are made in the form of several annular sectors. The side walls of the holes 2 in the housing 1 and the shanks 5 of the inserts 4 are made with annular grooves displaced in a vertical plane from the bottom of the holes 2 and the end of the shanks 5 and together form a toroidal cavity 6 for accommodating the mounting sleeves 3, and in the initial position the outer diameter of the mounting sleeves 3 no more than the diameter of the holes 2 in the housing 1, and in the working position - more. This is achieved by radially increasing the size of the annular sectors, which in the working position in the plan take the form of a sinusoid and at the same time fill the annular grooves of both the shanks 5 of the inserts 4 and the annular grooves on the side surface of the holes 2.

Способ крепления вставок в долоте включает операции по фиксацию вставок 4 в отверстиях 2 корпуса 1 долота. При этом перед установкой крепежных втулок 3 в отверстиях 2 корпуса 1 на хвостовике 5 вставки 4 в их кольцевых канавках устанавливают сектора, которые выполнены из материала с памятью формы и находятся в исходном положении, размещают в отверстиях 2 корпуса 1 и фиксируют их там. После этого кольцевые сектора приводят в рабочее положение путем нагрева до определенной температуры, когда они расширяются в радиальном направлении и принимают в плане синусоидальную форму, заполняя весь объем тороидальной канавки 6. Это исключает осевое перемещение вставок 3 и выпадение их на забой скважины. После подъема долота на поверхность все вставки 3 могут быть извлечены путем приведения крепежных втулок 3 в исходное положение для повторного использования дорогостоящих вставок 3, изготавливаемых из твердого сплава или алмазосодержащих смесей. Это позволит дополнительно снизить себестоимость буровых долот.The method of fixing the inserts in the bit includes the operation of fixing the inserts 4 in the holes 2 of the housing 1 of the bit. In this case, before installing the mounting sleeves 3 in the holes 2 of the housing 1 on the shank 5 of the insert 4, sectors are installed in their annular grooves in the ring grooves and are in the initial position, placed in the holes 2 of the housing 1 and fixed there. After this, the annular sectors are brought into working position by heating to a certain temperature, when they expand in the radial direction and take a sinusoidal shape in plan, filling the entire volume of the toroidal groove 6. This eliminates the axial movement of the inserts 3 and their loss to the bottom of the well. After raising the bit to the surface, all inserts 3 can be removed by bringing the mounting sleeves 3 to their original position for reuse of expensive inserts 3 made of hard alloy or diamond-containing mixtures. This will further reduce the cost of drill bits.

Учитывая, что технология изготовления втулок 3 значительно проще по сравнению с технологией изготовления многогранных хвостовиков, также как и технология сборки вооружения предложенного долота по сравнению с прототипом, можно гарантировать значительное снижение стоимости заявленного долота.Considering that the manufacturing technology of bushings 3 is much simpler compared to the manufacturing technology of polyhedral shanks, as well as the technology for assembling weapons of the proposed bit in comparison with the prototype, a significant reduction in the cost of the declared bit can be guaranteed.

Предложенное изобретение может быть использовано как в шарошечных долотах, так и в долотах для ударного бурения, преимущественно в долотах большого диаметра. Использование его позволит значительно снизить затраты на буровые работы, составляющие основную долю от стоимости всех геологоразведочных работ.The proposed invention can be used both in cone bits and in bits for percussion drilling, mainly in bits of large diameter. Using it will significantly reduce the cost of drilling, making up the bulk of the cost of all exploration work.

Claims

1. A drill bit containing a body with holes in which carbide inserts with cylindrical shanks are fixed, characterized in that the side walls of the holes in the body and the shanks of the inserts are made with annular grooves offset in a vertical plane from the bottom of the holes and the end of the shanks and together form a toroidal cavity for accommodating mounting sleeves of material with shape memory, and in the initial position, the outer diameter of the mounting sleeves is not more than the diameter of the holes in the housing, and in the working position ii - more.

2. The drill bit under item 1, characterized in that the mounting sleeve is made in the form of several annular sectors.

3. The method of fastening the inserts of the drill bit, including fixing the inserts in the holes of the body of the bit, characterized in that before installing the inserts in the holes of the body on their shanks in the annular grooves, mounting sleeves of material with shape memory are installed, they are placed in the holes of the body and fixed there, after which the mounting sleeves are brought into working position by expanding their radial dimensions and giving them a sinusoidal shape in terms of.