RU2579101C1

RU2579101C1 - Drill bit roller cutter

Info

Publication number: RU2579101C1
Application number: RU2015107789/03A
Authority: RU
Inventors: Мухтар Зуфарович Валитов; Илья Анатольевич Бескровный; Геннадий Иванович Томарев; Сергей Валерьевич Персиянов
Original assignee: ООО "Камышинский завод бурового инструмента" (ООО "КЗБИ")
Priority date: 2015-03-05
Filing date: 2015-03-05
Publication date: 2016-03-27

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: invention relates to mining, specifically cone drill bits for drilling large diameter holes under piles of rocks develop. Rolling cutter drill bit includes a body with a through axial axis of channel, in a housing mounted on bearings, a cover, a variable volume chamber with a piston communicating with interior of cone. Central axis of hole, opposing each other, two pistons mounted connected tension spring, and in middle part of axis, to communicate with central axis of hole interior of cone, it is designed as at least one radial channel.

EFFECT: technical result is to increase service life of cutter while reducing complexity of manufacturing.

3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области горного дела, а именно к шарошкам буровых долот для бурения скважин большого диаметра под сваи, разработке горных пород.The invention relates to the field of mining, and in particular to the cone of drill bits for drilling large diameter wells under piles, the development of rocks.

Известна шарошка бурового долота, включающая установленную на радиальных и упорных подшипниковых опорах в корпусе ось, крышки корпуса, между крышками и корпусом установлен эластичный элемент, при этом в оси выполнен канал, в котором установлен поршень с образованием камеры переменного объема, сообщенной с внутренней полостью корпуса (см. патент США №5598895, МПК E21B 9/08, 1997 г.).Known cone drill bit, including mounted on a radial and thrust bearing bearings in the housing axis, housing covers, between the covers and the housing installed an elastic element, while in the axis there is a channel in which a piston is installed with the formation of a chamber of variable volume communicated with the internal cavity of the housing (see US patent No. 5598895, IPC E21B 9/08, 1997).

Недостатками известной шарошки являются недостаточный ресурс вследствие возможности проникновения во внутреннюю полость шарошки воды и абразива (земли, песка) по причине отсутствия полной герметичности внутренней полости корпуса относительно внешней среды, меньшего давления в полости корпуса, чем в окружающей среде в связи с потерей давления от трения в поршне. Кроме того, малый объем смазки в канале не позволяет полностью компенсировать утечки. Сборка подшипников в корпусе и на оси существенно повышает трудоемкость изготовления шарошки.The disadvantages of the known cone are insufficient resource due to the possibility of penetration into the inner cavity of the cone water and abrasive (earth, sand) due to the lack of complete tightness of the internal cavity of the housing relative to the external environment, less pressure in the cavity of the housing than in the environment due to pressure loss from friction in the piston. In addition, the small amount of lubricant in the channel does not fully compensate for leaks. The assembly of bearings in the housing and on the axis significantly increases the complexity of the manufacture of cones.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является шарошка бурового долота, включающая корпус, установленную на двух конических подшипниковых опорах в корпусе ось, крышки корпуса, при этом корпус и крышки корпуса снабжены эластичными элементами относительно последних, взаимодействующими по торцам, кольцами, а в крышках выполнены кольцевые углубления с установленными в них поршнями с образованием камер переменного объема, сообщенными с внутренней полостью корпуса (см. Сайт ЗАО «ГЕОМАШ-Центр», www.geomash.ru. Свайная буровая установка РВА 612. Резцы и буровой инструмент), который выбран за прототип.The closest in technical essence and the achieved result is the drill bit cone, comprising a housing mounted on two tapered bearing bearings in the housing axis, housing covers, while the housing and housing covers are equipped with elastic elements relative to the latter, interacting at the ends, rings, and in the covers annular recesses were made with pistons installed in them with the formation of chambers of variable volume connected with the internal cavity of the housing (see the website of GEOMASH-Center CJSC, www.geomash.ru. Pile b level setting РВА 612. Cutters and drilling tool), which is selected for the prototype.

Оснащение шарошки серийными коническими подшипниками значительно снижает трудоемкость ее изготовления.Equipping cones with serial tapered bearings significantly reduces the complexity of its manufacture.

Недостатками указанной шарошки являются недостаточный ресурс вследствие возможности проникновения во внутреннюю полость корпуса воды и абразива (земли, песка) по причине отсутствия полной герметичности внутренней полости корпуса относительно внешней среды, меньшего давления смазки в полости корпуса, чем в окружающей среде в связи с потерей давления от трения в поршне. Сложность конструкции, большое количество сопрягаемых друг с другом деталей снижает надежность, увеличивает трудоемкость изготовления изделия.The disadvantages of this cone are an insufficient resource due to the possibility of penetration of water and abrasive (earth, sand) into the internal cavity of the casing due to the lack of complete tightness of the internal cavity of the casing relative to the external environment, lower lubricant pressure in the casing cavity than in the environment due to pressure loss from friction in the piston. The complexity of the design, a large number of interfaced parts reduces reliability, increases the complexity of manufacturing the product.

Целью предлагаемого технического решения являются увеличение срока службы шарошки при одновременном снижении трудоемкости изготовления.The aim of the proposed technical solution is to increase the life of the cone while reducing the complexity of manufacturing.

Указанная цель достигается тем, что в шарошке бурового долота, содержащей корпус, ось со сквозным осевым каналом, установленной в корпусе на подшипниках, крышку, камеру переменного объема с поршнем, сообщенную с внутренней полостью шарошки, согласно техническому решению, в центральном отверстии оси, оппозитно друг другу, установлены два поршня, соединенные пружиной растяжения, а в средней части оси, с возможностью сообщения центрального отверстия оси с внутренней полостью шарошки, выполнен как минимум один радиальный канал.This goal is achieved by the fact that in the cone of the drill bit containing the housing, an axis with a through axial channel mounted in the housing on bearings, a cover, a chamber of variable volume with a piston, communicated with the inner cavity of the cone, according to the technical solution, in the central hole of the axis, opposite two pistons are connected to each other, connected by a tension spring, and at least one radial channel is made in the middle part of the axis, with the possibility of the central hole of the axis communicating with the inner cone cavity.

Радиальный канал с возможностью частичного перекрытия центрального отверстия оси снабжен патрубком, жестко соединенным с осью.The radial channel with the possibility of partial overlapping of the Central hole of the axis is equipped with a pipe rigidly connected to the axis.

Радиальный канал выполнен резьбовым.The radial channel is threaded.

Конструкция предлагаемой шарошки поясняется чертежами.The design of the proposed cone is illustrated by drawings.

На фиг. 1 представлен общий вид шарошки;In FIG. 1 shows a General view of the cone;

На фиг. 2 - узел A (клапан) на фиг. 1.In FIG. 2 - assembly A (valve) in FIG. one.

Шарошка бурового долота содержит корпус 1, ось 2, установленный в корпусе 1, например, на двух конических подшипниках 3 и 4, крышку 5. На оси 2 выполнено центральное сквозное отверстие 6, а в ее концевых участках - осевые цилиндрические углубления 7 и 8, примыкающие к отверстию 6. В сквозном отверстии 6, оппозитно друг другу, установлены поршни 9 и 10, соединенные между собой пружиной растяжения 11, например, посредством соединительных тяг 12 и 13. В средней части оси 2, с возможностью сообщения отверстия 6 с внутренней полостью корпуса 1, выполнен как минимум один радиальный канал 14, например, с резьбой. Канал 14, с возможностью частичного перекрытия отверстия 6, снабжен, например, патрубком 15, жестко связанным с осью 2.The cutter of the drill bit contains a housing 1, an axis 2 mounted in the housing 1, for example, on two tapered bearings 3 and 4, a cover 5. On the axis 2 there is a central through hole 6, and in its end sections axial cylindrical recesses 7 and 8, adjacent to the hole 6. In the through hole 6, opposite to each other, are installed pistons 9 and 10, interconnected by a tension spring 11, for example, by means of connecting rods 12 and 13. In the middle part of the axis 2, with the possibility of communication of the hole 6 with the internal cavity case 1, made as a minimum m one radial channel 14, for example, with a thread. The channel 14, with the possibility of partial overlapping of the hole 6, is equipped, for example, with a pipe 15, rigidly connected with the axis 2.

Корпус 1, крышка 5, поршни 9, 10 снабжены уплотнительными элементами соответственно 16 и 17, 18, 19 и 20, 21 и 22, 23 и 24.The housing 1, the cover 5, the pistons 9, 10 are equipped with sealing elements 16 and 17, 18, 19 and 20, 21 and 22, 23 and 24, respectively.

Например, в поршне 9, выполнено как минимум одно сквозное отверстие 25, которое снабжено заглушкой 26.For example, in the piston 9, at least one through hole 25 is provided, which is provided with a plug 26.

В корпусе 1 выполнено, как минимум, два сквозных отверстия 27 и 28 (фиг. 2), которые соответственно снабжены обратным клапаном 29 с пробкой 30 и заглушкой 31.In the housing 1, at least two through holes 27 and 28 (FIG. 2) are made, which are respectively equipped with a check valve 29 with a stopper 30 and a plug 31.

Снаружи корпус 1 снабжен разрушающими породу зубьями 32 из твердого сплава.Outside, the housing 1 is provided with hard rock-breaking teeth 32 of hard alloy.

Подготовка шарошки к работеPreparation of the cone to work

Собранная шарошка устанавливается вертикально с расположением отверстий 25, 27 и 28 вверх. Снимаются пробка 30, заглушки 26 и 31 и через отверстие 27 и клапан 29 во внутреннюю полость шарошки закачивается смазка (масло). После появления смазки из отверстий 25 и 28 они закрываются заглушками 26 и 30 соответственно. Далее смазка закачивается в полость шарошки до полного удлинения пружины 11. После этого отверстие 27 закрывается пробкой 30.The assembled cone is mounted vertically with the arrangement of holes 25, 27 and 28 up. The plug 30, plugs 26 and 31 are removed and through the hole 27 and valve 29, lubricant (oil) is pumped into the inner cone of the cone. After the appearance of grease from the holes 25 and 28, they are closed with plugs 26 and 30, respectively. Next, the lubricant is pumped into the cone cavity until the spring 11 is fully extended. After that, the hole 27 is closed by the plug 30.

Шарошка работает следующим образом.The cone works as follows.

В составе долота (на фиг. не указано) корпус 1 шарошки вращается относительно оси 2. При этом зубья 32, перекатываясь, разрушают породу. Подшипники 3 и 4 вращаются в масляной среде. Оснащение корпуса 1 и крышки 5 сдвоенными уплотнительными элементами 16 и 17, 18 и 19 соответственно, обеспечение во внутренней полости шарошки избыточного давления позволяют исключить поступление в зону внутренних уплотнительных элементов 17 и 19 воды и песка. При наличии утечек смазки через уплотнительные элементы давление в полости шарошки снижается. Под действием пружины 11 поршни 9 и 10 перемещаются навстречу друг другу, восстанавливая избыточное давление.As part of the bit (not shown in Fig.), The cone body 1 rotates relative to axis 2. At the same time, the teeth 32, rolling, destroy the rock. Bearings 3 and 4 rotate in an oil environment. Equipping the casing 1 and the cover 5 with dual sealing elements 16 and 17, 18 and 19, respectively, providing excess pressure in the inner cone of the cone, it is possible to exclude the entry of water and sand into the area of the internal sealing elements 17 and 19. If grease leaks through the sealing elements, the pressure in the cone cavity decreases. Under the action of the spring 11, the pistons 9 and 10 move towards each other, restoring excess pressure.

Диаметр отверстия 6, без существенного снижения прочности и жесткости оси 2, может составить 0,4-0,5 диаметра оси 2. Поэтому значительная площадь поршней 9 и 10 позволяет компенсировать достаточный для компенсации объем утечек. При этом суммарный ход поршней 9 и 10 может составить 50-60% длины оси 2. Объем смазки для компенсации утечек должен быть больше суммарного объема утечек за время работы шарошки до износа.The diameter of the hole 6, without a significant decrease in the strength and rigidity of the axis 2, can be 0.4-0.5 of the diameter of the axis 2. Therefore, a significant area of the pistons 9 and 10 allows you to compensate for a sufficient amount of leakage to compensate. In this case, the total stroke of the pistons 9 and 10 can be 50-60% of the length of the axis 2. The amount of lubricant to compensate for leaks should be greater than the total amount of leaks during the operation of the cutter before wear.

Claims

1. The cutter of the drill bit, comprising a housing, an axis with a through axial channel mounted in the housing on bearings, a cover, a variable-volume chamber with a piston in communication with the inner cone cavity, characterized in that, in order to increase the resource and reduce the complexity of manufacturing, two pistons are connected to the central hole of the axis, opposite each other, connected by a tension spring, and at least one radial is made in the middle part of the axis, with the possibility of the central hole of the axis communicating with the inner cone cavity anal.

2. The cone according to claim 1, characterized in that the radial channel with the possibility of partial overlapping of the Central hole of the axis is equipped with a pipe rigidly connected to the axis.

3. The cone according to claim 2, characterized in that the radial channel is threaded.