RU2603308C1

RU2603308C1 - Drill bit

Info

Publication number: RU2603308C1
Application number: RU2016106646/03A
Authority: RU
Inventors: Николай Митрофанович Панин
Original assignee: Николай Митрофанович Панин
Priority date: 2016-02-26
Filing date: 2016-02-26
Publication date: 2016-11-27

Abstract

FIELD: drilling of soil or rock.

SUBSTANCE: invention relates to drilling equipment, in particular, to drill bit cutting structures. Drill bit includes housing with holes, in which there are hard-alloy inserts with shank and working head. Working head of each insert in a frontal plane is made in form of a truncated cone with a central recess. Truncated cone is formed with torus-shaped rings arranged at an angle to axis of shank and forming therebetween grooves for sludge removal, wherein tilt angle of torus-shaped rings coincides with direction of rotation of housing of drill bit.

EFFECT: technical result is higher efficiency of drill bit operation.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к буровой технике, а именно к буровым долотам с с твердосплавным вооружением.The invention relates to drilling equipment, namely to drill bits with carbide weapons.

Известно буровое долото, включающее корпус с отверстиями, в которых закреплены твердосплавные вставки с цилиндрическими хвостовиками и сферической рабочей головкой (см. Масленников И. К. Справочник «Буровой инструмент». - М.: Недра, 1989, с. 84, рис. 2.1.32а).A drill bit is known, including a housing with holes in which carbide inserts with cylindrical shanks and a spherical working head are fixed (see I. Maslennikov, Handbook “Drilling Tool”. - M .: Nedra, 1989, p. 84, Fig. 2.1. .32a).

К недостаткам данного долота следует отнести низкую проходку и малую скорость бурения.The disadvantages of this bit include low penetration and low drilling speed.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является буровое долото, включающее корпус с отверстиями, в которых закреплены твердосплавные вставки с хвостовиками и рабочей головкой (см. авт.св. СССР №1344888, кл. Е21В 10/16,1987 г.).The closest to the proposed technical essence and the achieved result is a drill bit, including a body with holes in which carbide inserts with shanks and a working head are fixed (see ed. St. USSR No. 1344888, class E21B 10 / 16.1987 g. )

Недостатком данного долота является малая эффективность из-за высокой энергоемкости процесса разрушения горных пород буровым инструментом, использующим вставки такой конструкции.The disadvantage of this bit is its low efficiency due to the high energy intensity of the rock destruction process with a drilling tool using inserts of this design.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение надежности крепления вставок и, как следствие этого, - повышение эффективности работы бурового инструмента.In connection with the stated technical result of the invention is to increase the reliability of fastening of the inserts and, as a consequence of this, to increase the efficiency of the drilling tool.

Указанный технический результат достигается тем, что в буровом долоте, включающем корпус с отверстиями, в которых закреплены твердосплавные вставки с хвостовиком и рабочей головкой, согласно изобретению рабочая головка во фронтальной плоскости выполнена в форме усеченного конуса с центральной выемкой, при этом усеченный конус образован торообразными кольцами, расположенными под углом к оси хвостовика и образующими между собой канавки для отвода шлама, при этом угол наклона торообразных колец совпадает с направлением вращения корпуса бурового долота.The specified technical result is achieved in that in the drill bit, comprising a housing with holes in which carbide inserts with a shank and a working head are fixed, according to the invention, the working head in the frontal plane is made in the form of a truncated cone with a central recess, while the truncated cone is formed by toroidal rings located at an angle to the axis of the shank and forming between each other grooves for removal of sludge, while the angle of inclination of the toroidal rings coincides with the direction of rotation of the housing drill bit.

Достижению указанного технического результата способствует также и то, что центральная выемка имеет цилиндрическую форму.The achievement of the specified technical result also contributes to the fact that the Central recess has a cylindrical shape.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображен фрагмент бурового долота во фронтальной плоскости.The invention is illustrated in the drawing, which shows a fragment of a drill bit in the frontal plane.

Буровое долото включает корпус 1 с отверстиями 2, в которых закреплены твердосплавные вставки 3 с хвостовиком 4 и рабочей головкой 5, имеющей во фронтальной плоскости форму усеченного конуса, образованного несколькими наклонно расположенными торообразными кольцами 6 с центральной выемкой 8 цилиндрической формы. У торообразных колец больший радиус R увеличивается в направлении от рабочей головки 5 к хвостовику 4, а меньший радиус - r - постоянен для всех торообразных колец 6. При этом наклонно расположенные торообразные кольца 6 образуют между собой канавки 7, служащие для отвода разрушенной породы, которая в пылеобразном состоянии плохо удаляется промывочной жидкостью и вследствие этого подвергается повторному измельчению. Это ведет к повышенному износу вставок 3 и снижению эффективности работы долота в целом. Угол наклона торообразных колец 6 совпадает с направлением вращения корпуса бурового долота, а величина угла наклона выбирается в зависимости от физико-механических свойств разбуриваемых пород.The drill bit includes a housing 1 with holes 2 in which carbide inserts 3 are fixed with a shank 4 and a working head 5 having a truncated cone shape in the frontal plane formed by several oblique toroidal rings 6 with a central recess 8 of cylindrical shape. For toroidal rings, a larger radius R increases in the direction from the working head 5 to the shank 4, and a smaller radius r is constant for all toroidal rings 6. Moreover, the inclined toroidal rings 6 form grooves 7 between themselves, which serve to divert the destroyed rock, which in a dusty state, it is poorly removed by washing liquid and is therefore subjected to repeated grinding. This leads to increased wear of the inserts 3 and a decrease in the overall performance of the bit. The angle of inclination of the toroidal rings 6 coincides with the direction of rotation of the body of the drill bit, and the angle of inclination is selected depending on the physicomechanical properties of the drilled rocks.

В процессе работы бурового долота торообразные кольца 6 с центральной выемкой 8, имеющей цилиндрическую форму, кроме основной функции по разрушению породы выполняют также, по мере износа рабочей головки 5, функцию кольцевых концентраторов напряжений. Наличие концентраторов напряжений особенно полезно при разбуривании твердых и крепких пород. Под действием осевой нагрузки под торообразными кольцами вначале образуются напряженные зоны породы в виде полусферы с радиусом, равным большему радиусу торообразного кольца 6, а затем - коническая кольцевая полость. По мере увеличения нагрузки под торообразным кольцом начинают образовываться трещины, а затем происходит измельчение породы до порошкового состояния, которая удаляется посредством канавок 7.During operation of the drill bit, toroidal rings 6 with a central recess 8 having a cylindrical shape, in addition to the main function of rock destruction, also perform, as the working head 5 wears out, the function of ring stress concentrators. The presence of stress concentrators is especially useful when drilling hard and hard rocks. Under the action of axial load, under the toroidal rings, first, stress zones of the rock are formed in the form of a hemisphere with a radius equal to the larger radius of the toroidal ring 6, and then a conical annular cavity. As the load increases, cracks begin to form under the toroidal ring, and then the rock is crushed to a powder state, which is removed by means of grooves 7.

Такое выполнение твердосплавных вставок позволяет повысить эффективность работы бурового долота в целом.This embodiment of carbide inserts can improve the efficiency of the drill bit as a whole.

Claims

1. Drill bit, comprising a housing with holes in which carbide inserts with a shank and a working head are fixed, characterized in that the working head of each insert in the frontal plane is made in the form of a truncated cone with a central recess, while the truncated cone is formed by toroidal rings located at an angle to the axis of the shank and forming grooves between them for draining the cuttings, while the angle of inclination of the toroidal rings coincides with the direction of rotation of the body of the drill bit.

2. The drill bit according to claim 1, characterized in that the Central recess has a cylindrical shape.