RU2393321C1 - Rolling drilling bit - Google Patents

Abstract

FIELD: mining. ^ SUBSTANCE: rolling drilling bit includes legs on the trunnions of which there installed are cutters mounted by means of the locking unit formed with annular groove near the trunnion bottom, screw groove combined with it on the trunnion and shoulder on the cutter edge, which is arranged in the operating position in annular groove of the trunnion. The specific feature of the proposed bit is its being equipped with additional locking ball bearing, and the design of the cutter, which includes widened running track for ball locking bearing located relative to screw track of the trunnion on the side of the bit axis. At that, end surface of annular groove and the side surface of the cutter shoulder, which contacts it, are inclined; at that, their inclination angle is equal. Minimum length of annular groove is more than the length of the cutter shoulder. ^ EFFECT: increasing operating efficiency of the bit owing to effective destruction of the strip at bottom hole and increasing the life time of its support. ^ 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым шарошечным долотам, преимущественно малого диаметра.The invention relates to a rock cutting tool, namely to cone drill bits, mainly of small diameter.

Известно буровое шарошечное долото, включающее лапы с цапфами, на которых установлены шарошки, смонтированные посредством двух замковых шариковых подшипников (см. Буровые долота. Палий П.А. и Корнеев К.Е. Москва, Недра, 1971, с.175, рис.У. 1.27, 1971 г.).A cone drill bit is known, which includes paws with trunnions on which cones are mounted, mounted by means of two locking ball bearings (see Drill bits. Paliy P.A. and Korneev K.E. Moscow, Nedra, 1971, p.175, fig. W. 1.27, 1971).

Недостатком этого долота является ограниченная область применения, т.к. данная конструкция долота требует применения замкового пальца большого диаметра, что не может быть использовано в долотах малого диаметра.The disadvantage of this bit is the limited scope, because This design of the bit requires the use of a locking finger of large diameter, which cannot be used in bits of small diameter.

Наиболее близким к предложенному долоту по технической сущности и достигаемому результату является буровое шарошечное долото, включающее лапы, на цапфах которых установлены шарошки, смонтированные посредством замкового узла, образованного кольцевой проточкой у основания цапфы, совмещенной с ней винтовой канавкой на цапфе и буртом на торце шарошки, размещенным в рабочем положении в кольцевой проточке цапфы (см. авт.св. СССР №350924, кл. E21B 10/22, 1972 г.).The closest to the proposed bit in technical essence and the achieved result is a cone drill bit, including paws, on the trunnions of which are mounted cones mounted by means of a locking assembly formed by an annular groove at the base of the axle, combined with a helical groove on the axle and a shoulder on the end of the cone, placed in the working position in the annular groove of the journal (see ed. St. USSR No. 350924, class E21B 10/22, 1972).

К недостаткам данного долота относится малая эффективность его работы из-за образования «рейки» на забое скважины, что резко снижает как скорость бурения, так и проходку. Другой причиной низкой эффективности работы долота является малый ресурс работы его опоры, особенно при высокооборотном бурении.The disadvantages of this bit include the low efficiency of its work due to the formation of a “rod” at the bottom of the well, which dramatically reduces both the drilling speed and the penetration. Another reason for the low efficiency of the bit is the small life of its support, especially when high-speed drilling.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы долота за счет эффективного разрушения «рейки» на забое скважины и повышения ресурса работы его опоры.In connection with the stated technical result of the invention is to increase the efficiency of the bit due to the effective destruction of the "rack" at the bottom of the well and increase the life of its support.

Поставленный технический результат достигается тем, что в буровом шарошечном долоте, включающем лапы, на цапфах которых установлены шарошки, смонтированные посредством замкового узла, образованного кольцевой проточкой у основания цапфы, совмещенной с ней винтовой канавкой на цапфе и буртом на торце шарошки, размещенным в рабочем положении в кольцевой проточке цапфы, согласно изобретению оно снабжено дополнительным шариковым замковым подшипником, при этом шарошка выполнена с расширенной беговой дорожкой под дополнительный шариковый замковый подшипник, расположенный относительно винтовой дорожки цапфы со стороны оси долота, причем торцевая поверхность кольцевой проточки и контактирующая с ней боковая поверхность бурта шарошки выполнены наклонными.The technical result is achieved by the fact that in the drill bit, which includes paws, on the trunnions of which are mounted cones, mounted by means of a locking assembly formed by an annular groove at the base of the trunnion, combined with a helical groove on the trunnion and a shoulder on the end of the cutter, placed in the working position in the annular groove of the axle, according to the invention, it is equipped with an additional ball lock bearing, while the cone is made with an extended treadmill for an additional ball AMCOW bearing disposed relative to a helical track stud from the bit axis, wherein the end surface of the annular groove and contacting it with the side surface are inclined shoulder cutters.

Достижению указанного технического результата способствует также и то, чтоThe achievement of the specified technical result also contributes to the fact that

- минимальная длина кольцевой проточки больше длины бурта шарошки;- the minimum length of the annular groove is greater than the length of the cone of the cone;

- угол наклона торцевой поверхности кольцевой проточки и контактирующей с ней боковой поверхности бурта шарошки выполнены с одинаковым углом наклона.- the angle of inclination of the end surface of the annular groove and the lateral surface of the cone of the cone contacting with it is made with the same angle of inclination.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид долота в продольном разрезе; на фиг.2 - вид А на фиг.1.The invention is illustrated by drawings, where in Fig.1 shows a General view of the bit in longitudinal section; figure 2 is a view of figure 1.

Буровое шарошечное долото включает лапы 1, на цапфах 2 которых посредством подшипников скольжения 3 и качения 4 установлены шарошки 5, армированные породоразрушающими элементами 12. Каждая шарошка 5 долота имеет два замковых элемента. Первый - это шариковый подшипник 6 с расширенной беговой дорожкой 16. Второй - винтовое крепление 7, образованное нарезанной на утолщенной части 8 цапфы 2 винтовой канавкой 9, соединенной с кольцевой проточкой 10 у основания цапфы 2, и размещенным в кольцевой проточке 10 буртом 11. Бурт 11 расположен на торце шарошки 5 и выполнен в виде части резьбового витка с тем же шагом, что и винтовая канавка 9 на утолщенной части цапфы 2. При этом длина бурта 11 - l_б должна быть меньше минимальной длины кольцевой проточки 10 - l_п, а сам бурт 11 может быть выполнен и в виде съемного элемента, жестко соединенного с шарошкой 5. Для обеспечения осевого перемещения шарошки 5 вдоль цапфы 2 наружный торец бурта 11 выполнен с наклоном относительно плоскости, перпендикулярной к оси 17 шарошки 5. С таким же наклоном должна быть выполнена и торцевая поверхность кольцевой проточки 10, контактирующая с наружным торцом бурта 11. Шариковый замковый подшипник 6 после установки шарошки 5 на цапфе 2 крепится пальцем 13, который устанавливается со смещением С относительно оси симметрии 14 лапы 1 и фиксируется от проворота штифтом 15.The roller cone bit includes paws 1, on the trunnions 2 of which, by means of sliding bearings 3 and rolling elements 4, cones 5 are reinforced with rock cutting elements 12. Each cone 5 of the bit has two locking elements. The first is a ball bearing 6 with an extended treadmill 16. The second is a screw fastener 7 formed by a screw groove 9 cut into a thickened part 8 of a pin 2, connected to an annular groove 10 at the base of the pin 2, and a collar 11 located in the annular groove 10. Burt 11 is located at the end of the cutter 5 and is made in the form of a part of a threaded turn with the same step as a helical groove 9 on the thickened part of the pin 2. Moreover, the length of the collar 11 - l _b should be less than the minimum length of the annular groove 10 - l _p , and the shoulder 11 can be made in the form e removable element rigidly connected to the cone 5. To ensure axial movement of the cone 5 along the pin 2, the outer end of the shoulder 11 is made with an inclination relative to the plane perpendicular to the axis 17 of the cone 5. With the same inclination, the end surface of the annular groove 10 must be made the collar in contact with the outer end 11. The ball lock bearing 6 after installing the cone 5 on the pin 2 is mounted with a finger 13, which is installed with an offset C relative to the axis of symmetry 14 of the paw 1 and is fixed from turning by a pin 15.

Принцип работы долота заключается в следующем. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента породоразрушающие элементы 12 шарошек 2 осуществляют разрушение забоя и калибровку стенок скважины. При этом благодаря использованию двух замковых элементов, составленных из комбинации шарового подшипника 6 и винтового крепления 7, увеличивается ресурс работы опоры и обеспечивается надежная фиксация шарошки 5 на цапфе 2. Причем при выходе из строя любого из замковых элементов 6 или 7 гарантируется фиксация шарошки 5 на цапфе 2. При этом использование второго замкового элемента с наклонными контактирующими поверхностями бурта 11 и кольцевой проточки 10 и выполнение шарикового замкового подшипника 6 с расширенной беговой дорожкой 16 обеспечивает постоянное перемещение шарошки 5 вдоль оси 17 на величину К. Благодаря этому долото эффективно разрушает образующуюся на забое «рейку», а это существенно снижает энергоемкость процесса разрушения породы.The principle of operation of the bit is as follows. Under the action of axial load and torque, the rock cutting elements 12 of the cone 2 carry out the destruction of the bottom and calibration of the walls of the well. Moreover, due to the use of two locking elements made up of a combination of ball bearing 6 and screw fastening 7, the service life of the support is increased and reliable fixing of the cone 5 on the pin 2 is provided. Moreover, if any of the locking elements 6 or 7 fails, the cone 5 is guaranteed to be fixed on trunnion 2. In this case, the use of the second locking element with the inclined contact surfaces of the shoulder 11 and the annular groove 10 and the implementation of the ball lock bearing 6 with an extended treadmill 16 provide AET permanent movement of cone 5 along the axis 17 by the value K. With this bit effectively destroys formed on the bottom "rail", and this significantly reduces the power consumption of rock destruction process.

Все это в целом повышает эффективность работы бурового долота.All this in general increases the efficiency of the drill bit.

Claims (3)

1. Буровое шарошечное долото, включающее лапы, на цапфах которых установлены шарошки, смонтированные посредством замкового узла, образованного кольцевой проточкой у основания цапфы, совмещенной с ней винтовой проточкой на цапфе, и буртом на торце шарошки, размещенным в рабочем положении в кольцевой проточке цапфы, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительным шариковым замковым подшипником, при этом шарошка выполнена с расширенной беговой дорожкой под дополнительный шариковый замковый подшипник, расположенный относительно винтовой дорожки цапфы со стороны оси долота, причем торцевая поверхность кольцевой проточки и контактирующая с ней боковая поверхность бурта шарошки выполнены наклонными.1. A cone drill bit, including paws, on the trunnions of which cones are mounted, mounted by means of a locking assembly formed by an annular groove at the base of the trunnion, combined with a screw groove on the trunnion, and a collar at the end of the cutter, placed in the working position in the trunnion circular groove, characterized in that it is equipped with an additional ball lock bearing, while the cone is made with an extended treadmill for an additional ball lock bearing located relative to the screw of the axle track from the side of the bit axis, the end surface of the annular groove and the side surface of the cone contacting with it are made inclined. 2. Буровое шарошечное долото по п.1, отличающееся тем, что минимальная длина кольцевой проточки больше длины бурта шарошки.2. The cone drill bit according to claim 1, characterized in that the minimum length of the annular groove is greater than the length of the cone. 3. Буровое шарошечное долото по п.1, отличающееся тем, что угол наклона торцевой поверхности кольцевой проточки и контактирующей с ней боковой поверхности бурта шарошки выполнены с одинаковым углом наклона. 3. Drill bit according to claim 1, characterized in that the angle of inclination of the end surface of the annular groove and the lateral surface of the roller cone contacting it is made with the same angle of inclination.

Images