RU2585315C1

RU2585315C1 - Flushing assembly of drilling bit

Info

Publication number: RU2585315C1
Application number: RU2015109688/03A
Authority: RU
Inventors: Анастасия Александровна Молчанова; Виталий Анатольевич Ясашин; Дмитрий Юрьевич Сериков; Николай Митрофанович Панин
Original assignee: Анастасия Александровна Молчанова
Priority date: 2015-03-20
Filing date: 2015-03-20
Publication date: 2016-05-27

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: invention relates to washing units of rock destructing tool of the water jet type. Flushing assembly of drilling bit includes housing with channel and seat and nozzle with sealing element fixed by retainer. Retainer is composed of several stepped rods with collet working head step of larger diameter of which is located on side of output end of nozzle, nozzle is made with through axial channels reciprocal aligned which in housing from bottom of seat there is a circular bore for arrangement of collet heads rods. At that, in circular borings under large bases of collet bushings are installed hollow toroid elastic elements to hold retainers in uppermost position, made with radial channel equipped with spring-loaded check valve and communicated with discharge channel.

EFFECT: technical result consists in improvement of efficiency of flushing unit.

1 cl, 2 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 размещенный между дном гнезда и торцом насадки уплотнительное кольцо (см. авт.св. СССР №1148956, кл. Е21В 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 spike groove and a sealing ring located between the bottom of the socket and the end of the nozzle (see ed. St. USSR No. 1148956, cl. ЕВВ 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 посредством фиксатора (см. авт.св. СССР №1601310, кл. Е21В 10/18, опубл. в 1990 г.)Closest to the proposed technical essence and the achieved result is a flushing unit of a drill bit containing a body with a channel and a socket and a nozzle with a sealing element installed in the socket fixed by a latch (see ed. St. USSR No. 1601310, class Е21В 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 достигается тем, что в промывочном узле бурового долота, содержащем корпус с напорным каналом и гнездом и установленную в гнезде насадку с уплотнительным элементом, закрепленную 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 полые тороидальные упругие элементы для удержания фиксаторов в крайнем верхнем положении, выполненные с радиальным каналом, оснащенным подпружиненным обратным клапаном и сообщенным с полостью напорного канала.The technical result achieved is achieved by the fact that in the flushing unit of the drill bit containing a housing with a pressure channel and a socket and a nozzle with a sealing element mounted in the socket fixed 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, and the nozzle is made with through axial channels of the reciprocal form, coaxial to which in the housing from the bottom Riding is made of annular bores to accommodate the collet heads of 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 its output end, while hollow toroidal elastic elements are installed in the annular bores under the large bases of the collet bushings to hold the clamps in extreme upper position, made with a radial channel equipped with a spring-loaded check valve and in communication with the cavity of the pressure channel.

На фиг. 1 изображен общий вид промывочного узла в продольном разрезе в рабочем положении; на фиг. 2 - узел А на фиг. 1 в увеличенном масштабе.In FIG. 1 shows a General view of the washing unit in longitudinal section in the working position; in FIG. 2 - node A in FIG. 1 on an enlarged scale.

Промывочный узел бурового долота 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 15 контактирует с уступом 10, а во втором случае - с нижним торцом насадки 4 (правая часть фиг. 1). 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 выполнены в виде полых тороидальных колец из упругого материала для удержания фиксаторов в крайнем верхнем положении. Тороидальные кольца выполнены с радиальными каналами 17, оснащенными подпружиненными обратными клапанами 18 и сообщенными через каналы 19, соединенные с каналом 17, с полостью напорного канала 2. 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 drill bit flushing unit contains a housing 1 with a channel 2 for supplying a cleaning agent and a socket 3 for a 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 is 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 latch 15 is in contact with the step 10, and in the second case, with the lower end of the nozzle 4 (the right part of Fig. 1). 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 are made in the form of hollow toroidal rings of elastic material to hold the retainers in their highest position. Toroidal rings are made with radial channels 17 equipped with spring-loaded check valves 18 and communicated through channels 19 connected to the channel 17 with the cavity of the pressure channel 2. To seal the nozzle 4, a sealing element 11 is provided located in the annular groove between the walls of the socket 3 and nozzle 4 A possible option is the use of additional o-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.

Монтаж узла 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. В процессе работы долота промывочная жидкость через канал 19 и подпружиненный обратный клапан 18 поддерживает давление, обеспечивающее поджатие упругим кольцом 16 фиксатора 15 и поджатие насадки 4 ко дну гнезда 3. При падении давления в полости тороидального кольца 16 обратный клапан открывается, и напорная жидкость поступает через каналы 17 и 19 в полость тороидального кольца 16, благодаря чему обеспечивается плотный контакт верхнего торца насадки 4 с дном гнезда 3, а следовательно, восстанавливается и герметичность промывочного узла.The assembly of the node 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 outlet end face of the nozzle 4. During the operation of the bit, the flushing fluid through the channel 19 and the spring-loaded check valve 18 maintains pressure, ensuring that the elastic ring 16 clamps the clamp 15 and compresses the nozzle 4 to the bottom of the socket 3. П When pressure drops in the cavity of the toroidal ring 16, the check valve opens and the pressure fluid flows through the channels 17 and 19 into the cavity of the toroidal ring 16, which ensures tight contact of the upper end of the nozzle 4 with the bottom of the socket 3, and therefore, the tightness of the flushing unit is restored.

Применение предложенного промывочного узла упрощает его монтаж и повышает эффективность его работы за счет улучшения гидравлического совершенства.The application of the proposed flushing unit simplifies its installation and increases its 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 hollow toroidal elastic elements are installed in the annular bores under the large bases of the collet sleeves to hold the clamps in the highest position, made with radial a channel equipped with a spring-loaded check valve and in communication with the cavity of the pressure channel.