RU2069734C1 - Crown bit - Google Patents

Abstract

FIELD: rock cutting tools. SUBSTANCE: crown bit has body with central axial hole and several radial recesses on its working end. Radial recess accommodates hard metal inserts which are secured by soldering and having core-forming edges and side surfaces facing central side hole. Side surface of each insert is made in form of part of circular cylindrical surface. Diameter of central axial hole is larger than the distance between core-forming edges and diameter of element of side surface of hard metal insert. Axial hole is blind and its depth lowers below the plane of bases of hard metal inserts. Axial hole depth equals 0.5-0.75 of insert height. Bottom of each recess receiving hard metal insert is located in the plane square to the crown bit axis. EFFECT: reduced energy consumption for core cutting and increased drilling rate by changing conditions of formation and destruction of core. 3 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к породоразрушающему твердосплавному инструменту, а именно к коронкам буровым для бурения шпуров и скважин. The invention relates to a rock cutting carbide tool, namely to drill bits for drilling holes and boreholes.

Известны буровые коронки (патент N 4185708 США и Каталог фирмы ФАГЕРСТА СЕКОРОК "Буровой инструмент", с. 7, Швеция), содержащие корпус, состоящий из цилиндрического хвостовика и головки, имеющей центральное промывочное отверстие и радиально расположенные на его рабочем торце несколько глухих пазов, в которых размещены твердосплавные вставки, закрепленные в них посредством пайки. Твердосплавные вставки в таких коронках выступают в осевом направлении за головку корпуса и имеют режущие кромки, которые совместно с боковыми поверхностями вставок, обращенными к центральному осевому отверстию, образует кернообразующие кромки и кернозаходный участок. Drill bits are known (US patent N 4185708 and FAGERST SECOROK's catalog “Drilling tool”, p. 7, Sweden), containing a housing consisting of a cylindrical shank and a head having a central flushing hole and several blind grooves radially located at its working end, in which carbide inserts are placed, fixed in them by soldering. The carbide inserts in such crowns protrude axially beyond the head of the housing and have cutting edges that, together with the side surfaces of the inserts facing the central axial hole, form core-forming edges and a core section.

К недостаткам таких коронок относится то, что кернозаходный участок и, соответственно, формируемый в нем керн имеют небольшую высоту, при этом отношение высоты керна к его диаметру H_к/D_к, как правило, меньше единицы. При таком соотношении разрушение керна происходит путем раздавливания его рабочим торцом корпуса коронки аналогично разрушению цилиндрического образца горной породы (Л.И.Барон. Коэффициенты крепости горных пород. М. 1972, с. 42 43), когда возникают значительные силы сопротивления буримой породы силам, направленным на ее разрушение, требующие больших энергозатрат и сдерживающие рост скорости бурения.The disadvantages of such crowns include the fact that the core section and, accordingly, the core formed in it have a small height, while the ratio of the core height to its diameter H _to / D _to , as a rule, is less than unity. With this ratio, the core is destroyed by crushing it with the working end of the crown body similar to the destruction of a cylindrical rock sample (L.I. Baron. Rock strength coefficients. M. 1972, p. 42 43), when there are significant resistance forces of the drill rock to the forces aimed at its destruction, requiring large energy costs and inhibiting the growth of drilling speed.

Из приведенных выше известных конструкций коронок буровых более прогрессивной является конструкция коронки по патенту США N 4185708, в которой облегчению разрушения керна способствует введение угла наклона у боковой поверхности твердосплавной вставки, обращенной к центральному осевому отверстию, с вершиной, лежащей на центральной оси со стороны рабочего торца. Кернообразующие кромки благодаря введения угла приобретают заостренную форму и обеспечивают подсечку формируемого ими керна. Однако отношение высоты керна к его диаметру остается меньше единицы, поэтому существенных изменений в процессе разрушения керна не происходит. Of the above known designs of drill crowns, the most progressive is the design of the crown according to US Pat. No. 4,185,708, in which the core is facilitated by the introduction of an angle of inclination at the side surface of the carbide insert facing the central axial hole, with a vertex lying on the central axis from the side of the working end . Due to the introduction of an angle, core-forming edges acquire a pointed shape and provide for the cutting of the core formed by them. However, the ratio of core height to its diameter remains less than unity, therefore, there are no significant changes in the process of core destruction.

Целью изобретения является снижение энергозатрат на разрушение керна и повышение скорости бурения путем изменения условий формирования и разрушения керна. The aim of the invention is to reduce energy consumption for the destruction of the core and increase the drilling speed by changing the conditions for the formation and destruction of the core.

Цель достигается тем, что в известной коронке, содержащей корпус с центральным осевым отверстием и радиально расположенными на его рабочем торце несколькими пазами, в которых размещены закрепленные посредством пайки твердосплавные вставки с кернообразующими кромками и боковыми поверхностями, обращенными к центральному осевому отверстию, боковая поверхность каждой вставки (пластины) выполнена в виде части (половины) круговой цилиндрической поверхности, а диаметр центрального осевого отверстия больше расстояния между кернообразующими кромками твердосплавных вставок, но меньше суммы расстояния между кернообразующими кромками и диаметра образующего цилиндра боковой поверхности твердосплавной вставки, а глубина осевого отверстия выполнена ниже плоскости оснований твердосплавных вставок и равна 0,5 0,75 высоты вставок. Дно каждого паза для размещения твердосплавной вставки расположено в плоскости, перпендикулярной оси коронки. The goal is achieved by the fact that in a known crown containing a housing with a central axial hole and several grooves radially located at its working end, in which carbide inserts with core-forming edges and side surfaces facing the central axial hole are fixed, the side surface of each insert (plates) is made in the form of a part (half) of a circular cylindrical surface, and the diameter of the central axial hole is greater than the distance between the core-forming and the edges of carbide inserts, but less than the sum of the distance between the core-forming edges and the diameter of the cylinder forming the side surface of the carbide insert, and the depth of the axial hole is made below the plane of the bases of the carbide inserts and is equal to 0.5 0.75 the height of the inserts. The bottom of each groove for accommodating the carbide insert is located in a plane perpendicular to the axis of the crown.

На фиг. 1 изображена предлагаемая коронка; на фиг.2 4 двух-, трех- и четырехлезвийные коронки, вид сверху; на фиг.5 схема образования керна в предлагаемой коронке; на фиг.6 разрез А-А на фиг.5. In FIG. 1 shows the proposed crown; figure 2 4 two-, three- and four-blade crowns, top view; figure 5 diagram of core formation in the proposed crown; in Fig.6 section aa in Fig.5.

Предлагаемая буровая коронка содержит корпус 1 с центральным осевым отверстием 2 и радиально расположенными на его рабочем торце несколькими пазами, в которых размещены закрепленные посредством пайки твердосплавные вставки 3 с боковыми поверхностями радиусной формы, т.е. боковая поверхность каждой вставки (пластины) представляет собой часть (половину) круговой цилиндрической поверхности. Боковые поверхности обращены к центральному осевому отверстию, в зависимости от характера буримых пород, в радиальном сечении могут быть выполнены либо параллельно центральной оси, либо наклонно под острым углом Φ. Диаметр центрального осевого отверстия Д со стороны рабочего торца выполнен больше расстояния между кернообразующими кромками твердосплавных вставок, но меньше суммы расстояния между кернообразующими кромками и диаметра образующего цилиндра боковой цилиндрической поверхности вставки на глубину ниже плоскости оснований твердосплавных вставок, равную 0,6 0,75 высоты вставок, т.е. высоты, остающейся после амортизации коронок. The proposed drill bit comprises a housing 1 with a central axial hole 2 and several grooves radially located at its working end, in which carbide inserts 3 with radius-shaped side surfaces are fixed, i.e. the lateral surface of each insert (plate) is a part (half) of a circular cylindrical surface. The lateral surfaces face the central axial hole, depending on the nature of the drill, in the radial section can be made either parallel to the central axis or obliquely at an acute angle Φ. The diameter of the central axial hole D on the side of the working end is greater than the distance between the core-forming edges of the carbide inserts, but less than the sum of the distance between the core-forming edges and the diameter of the cylinder forming the lateral cylindrical surface of the insert to a depth below the base plane of carbide inserts, equal to 0.6 0.75 height of the inserts , i.e. the height remaining after depreciation of the crowns.

При таком диаметре и глубине центрального осевого отверстия глухие пазы под твердый сплав в центре коронки становятся открытыми, однако ширина открытой части паза остается меньше толщины твердосплавной вставки (пластины), что обеспечивает ей надежный упор в процессе бурения при воздействии боковых усилий Р. Дно каждого паза для размещения твердосплавных вставок расположено в плоскости, перпендикулярной оси коронки. Так как вставки нависают консольно в центральном осевом отверстии, то под ними образуется свободное пространство. With this diameter and depth of the central axial hole, the blind grooves for the hard alloy in the center of the crown become open, however, the width of the open part of the groove remains less than the thickness of the carbide insert (plate), which provides it with a reliable stop during drilling under the influence of lateral forces R. The bottom of each groove for placement of carbide inserts is located in a plane perpendicular to the axis of the crown. Since the inserts hang over the cantilever in the central axial hole, free space forms under them.

Коронка работает следующим образом. Твердосплавные вставки фиг.5 и 6 своими лезвиями разрушают кольцевую поверхность забоя. Кернообразующие кромки, имея заостренную форму из-за наличия угла v, обеспечивают подсечку формируемого ими и поступающего в кернозаходный участок керна. Так как кернозаходный участок имеет обратный конус, то сформированный цилиндрический керн свободно поступает в центральное осевое отверстие и, имея отношение высоты к диаметру H_к/D_к больше единицы, легко разрушается при достижении дна отверстия. Разрушенные частицы керна размещаются в свободном пространстве под вставками, откуда через зазоры, имеющиеся между керном, боковыми цилиндрическими поверхностями вставок и стенками центрального осевого отверстия удаляются в торцевую рабочую зону головки коронки. Усилие подачи коронки на забой при этом уменьшается, т.е. уменьшается энергоемкость процесса бурения, а скорость бурения увеличивается.The crown works as follows. The carbide inserts of FIGS. 5 and 6 with their blades destroy the annular surface of the face. The core-forming edges, having a pointed shape due to the presence of an angle v, provide for the undercutting of the core formed by them and entering the core section. Since the core section has a reverse cone, the formed cylindrical core freely enters the central axial hole and, having a ratio of height to diameter H _to / D _to more than one, easily collapses when the bottom of the hole is reached. The destroyed core particles are placed in free space under the inserts, from where through the gaps between the core, the lateral cylindrical surfaces of the inserts and the walls of the central axial hole are removed into the end working area of the crown head. The feed force of the crown to the bottom is reduced, i.e. the energy consumption of the drilling process decreases, and the drilling speed increases.

Claims (3)

1. Буровая коронка, содержащая корпус с центральным осевым отверстием и радиально расположенными на его рабочем торце несколькими пазами, в которых размещены закрепленные посредством пайки твердосплавные вставки с кернообразующими кромками и боковыми поверхностями, обращенными к центральному осевому отверстию и наклонными в радиальном сечении к центральной оси под острым углом с вершиной, лежащей на центральной оси со стороны рабочего торца, отличающаяся тем, что боковая поверхность каждой вставки выполнена в виде части круговой цилиндрической поверхности, при этом диаметр центрального осевого отверстия больше расстояния между кернообразующими кромками и диаметра основания цилиндрической поверхности, образующей боковую поверхность каждой вставки. 1. A drill bit containing a body with a central axial hole and several grooves radially located at its working end, in which carbide inserts with core-forming edges and side surfaces fixed to the central axial hole and inclined in a radial section to the central axis under an acute angle with a vertex lying on the central axis from the side of the working end, characterized in that the lateral surface of each insert is made in the form of part of a circular cylinder a single surface, the diameter of the central axial hole being greater than the distance between the core-forming edges and the diameter of the base of the cylindrical surface forming the side surface of each insert. 2. Коронка по п. 1, отличающаяся тем, что дно каждого паза для размещения твердосплавной вставки расположено в плоскости, перпендикулярной центральной оси коронки. 2. The crown according to claim 1, characterized in that the bottom of each groove for accommodating the carbide insert is located in a plane perpendicular to the central axis of the crown. 3. Коронка по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что центральное осевое отверстие выполнено глухим и его основание расположено ниже плоскости оснований твердосплавных вставок на 0,5 0,75 их высоты. 3. The crown according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the central axial hole is made blind and its base is located below the base plane of carbide inserts by 0.5 0.75 of their height.

Images