RU2445439C1 - Crown bit - Google Patents

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: crown bit comprises a body, the working end of which is reinforced with wear-resistant radially arranged inserts with the cylindrical base and a trihedral prismatic blade aligned in parallel to the axis of the cylindrical base and having width that is less than the base diameter, at the same time the wear-resistant inserts are installed in radial slots of congruent shape at the end of the body. The wear-resistant inserts in plan are made as T-shaped. Besides, the transverse part of inserts is arranged at the side of periphery and is equipped at the external side with ledges, at the same time the lower end of the transverse part of each insert is displaced relative to the working edge of the blade towards the side, which is opposite to the bottom hole. Achievement of the specified purpose is also aided by the fact that the prismatic blade is equipped with a cone-shaped section, which connects the longitudinal and the transverse parts of the insert. Ledges on the external surface of the transverse part have in their cross section a wedge-like, or a trapezoidal or a rectangular or a hemispherical shape; besides, ledges are arranged in parallel to the axis of the crown bit casing.

EFFECT: increased resource of the drilling tool operation and reduced costs for performance of drilling works.

4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области бурения, а именно к породоразрушающему инструменту для ударно-вращательного бурения.The invention relates to the field of drilling, and in particular to a rock cutting tool for rotary hammer drilling.

Известна буровая коронка для ударно-вращательного бурения, содержащая корпус с пазами на рабочем торце, в которых закреплены породоразрушающие вставки из износостойкого материала (см. авт. св. СССР №1606677 A1, кл. E21B 10/36, 1990 г.)Known drill bit for rotary hammer drilling, comprising a housing with grooves on the working end, in which rock-cutting inserts of wear-resistant material are fixed (see ed. St. USSR No. 1606677 A1, class E21B 10/36, 1990)

Недостатком данной коронки является малая эффективность в работе, связанная с быстрой «потерей» диаметра, что ведет к законушению коронки и резкому снижению скорости бурения. Другим недостатком коронки следует признать малую надежность крепления вставок, что особенно значительно сказывается при бурении ударно-вращательным способом из-за постоянных динамических нагрузок на вставки, а следовательно, и на соединительные сварные или паяные швы.The disadvantage of this crown is the low efficiency in operation associated with a quick "loss" of the diameter, which leads to the crowning of the crown and a sharp decrease in the drilling speed. Another disadvantage of the crown should be recognized as the low reliability of the attachment of the inserts, which is especially significant when drilling by the shock-rotational method due to the constant dynamic loads on the inserts, and therefore on the welded or soldered joints.

Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является буровая коронка, содержащая корпус, рабочий торец которого армирован износостойкими радиально расположенными вставками с цилиндрическим основанием и трехгранным призматическим лезвием, ориентированным параллельно оси цилиндрического основания и имеющим ширину меньше диаметра основания, при этом износостойкие вставки размещены в радиальных пазах конгруэнтной формы на торце корпуса (см. авт. св. СССР №320611 A1, кл. E21B 10/16, 1972 г.)The closest to the proposed technical essence and the achieved result is a drill bit containing a body, the working end of which is reinforced with wear-resistant radially located inserts with a cylindrical base and a trihedral prismatic blade oriented parallel to the axis of the cylindrical base and having a width less than the diameter of the base, while wear-resistant inserts are placed in congruent-shaped radial grooves at the end of the hull (see ed. St. USSR No. 320611 A1, class E21B 10/16, 1972)

В этой коронке решен вопрос о надежности крепления вставок. К недостаткам ее следует отнести малую эффективность при использовании ее для разрушения твердых и трещиноватых пород. При бурении по твердым породам это связано с опережающим износом периферийной части вставок, работающих в гораздо более тяжелых условиях, чем остальная часть вставок, имеющих одинаковое вооружение с вооружением периферийной части. При бурении по трещиноватым породам это связано с возможностью заклинивания и разрушения износостойких вставок в случае попадания рабочих кромок их лезвий в трещины.In this crown, the issue of the reliability of fixing the inserts is resolved. Its disadvantages include low efficiency when used for the destruction of hard and fractured rocks. When drilling on hard rocks, this is due to the anticipated wear of the peripheral part of the inserts operating in much more difficult conditions than the rest of the inserts having the same armament as the armament of the peripheral part. When drilling through fractured rocks, this is due to the possibility of jamming and destruction of wear-resistant inserts in the event that the working edges of their blades get into cracks.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы коронки путем обеспечения более равномерной загрузки рабочей части вставок по всей их длине и исключения скола рабочих кромок лезвий.In connection with the stated technical result of the invention is to increase the efficiency of the crown by providing a more uniform loading of the working part of the inserts along their entire length and eliminating chipping of the working edges of the blades.

Поставленный технический результат достигается тем, что в буровой коронке, содержащей корпус, рабочий торец которого армирован износостойкими радиально расположенными вставками с цилиндрическим основанием и трехгранным призматическим лезвием, ориентированным параллельно оси цилиндрического основания и имеющим ширину меньше диаметра основания, при этом износостойкие вставки размещены в радиальных пазах конгруэнтной формы на торце корпуса, согласно изобретению износостойкие вставки в плане выполнены Т-образной формы, причем поперечная часть вставки расположена со стороны периферии и оснащена со стороны наружной поверхности выступами, при этом нижний торец поперечной части каждой вставки смещен по высоте относительно рабочей кромки лезвия в сторону, противоположную забою скважины.The technical result is achieved by the fact that in the drill bit containing the housing, the working end of which is reinforced by wear-resistant radially located inserts with a cylindrical base and a trihedral prismatic blade oriented parallel to the axis of the cylindrical base and having a width less than the diameter of the base, while the wear-resistant inserts are placed in radial grooves congruent at the end of the housing, according to the invention, the wear-resistant inserts are made in the plan of a T-shape, and across the main part of the insert is located on the periphery side and is equipped with protrusions on the outer surface side, while the lower end of the transverse part of each insert is shifted in height relative to the working edge of the blade to the side opposite to the bottom of the well.

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

- призматическое лезвие оснащено конусообразным участком, соединяющим поперечную и продольную части вставки;- the prismatic blade is equipped with a cone-shaped section connecting the transverse and longitudinal parts of the insert;

- выступы вставки в поперечном сечении имеют клиновидную, или трапецеидальную, или прямоугольную, или полусферическую форму;- the protrusions of the insert in cross section have a wedge-shaped, or trapezoidal, or rectangular, or hemispherical shape;

- выступы на поперечной части вставки расположены параллельно оси корпуса коронки.- protrusions on the transverse part of the insert are parallel to the axis of the crown body.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид коронки, на фиг.2 - вид А на фиг.1, на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.2.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a General view of the crown, figure 2 is a view a in figure 1, figure 3 is a section bB in figure 2.

Буровая коронка содержит корпус 1, рабочий торец которого армирован износостойкими радиально расположенными вставками 2 с цилиндрическим основанием 3 и трехгранным призматическим лезвием 4. Лезвия 4 вставок 2 ориентированы параллельно оси цилиндрического основания 3 и имеют ширину меньше диаметра основания. Основания 3 вставок 2 размещены в радиальных пазах 5 конгруэнтной формы, выполненных на торце корпуса 1. При этом износостойкие вставки 2 в плане выполнены Т-образной формы, причем поперечная часть 9 вставки 2 расположена со стороны периферии. Наружная поверхность поперечной части 9 вставки 3 оснащена выступами 6, при этом нижний торец 7 поперечной части каждой вставки 2 смещен по высоте на величину Δh относительно рабочей кромки лезвия 4 в сторону, противоположную забою скважины. Поперечная часть 9 вставки 2 соединена с ее продольной частью конусообразным участком 8, при этом выступы 6 вставки 2 в поперечном сечении имеют клиновидную, или трапецеидальную, или прямоугольную, или полусферическую форму. С целью снижения потерь ударной энергии на коронку выступы 6 на поперечной части 9 вставки 2 расположены параллельно оси корпуса 1 коронки. Форма выполнения поперечного сечения выступов 6 выбирается в зависимости от физико-механических свойств разбуриваемых пород. При бурении по абразивным и твердым породам предпочтительно использовать выступы 6 прямоугольной и трапецеидальной формы, а при бурении по более мягким породам - использовать выступы клиновидную и сферическую формы.The drill bit contains a housing 1, the working end of which is reinforced with wear-resistant radially located inserts 2 with a cylindrical base 3 and a trihedral prismatic blade 4. The blades 4 of the inserts 2 are oriented parallel to the axis of the cylindrical base 3 and have a width less than the diameter of the base. The bases 3 of the inserts 2 are placed in congruent-shaped radial grooves 5 made at the end of the housing 1. In this case, the wear-resistant inserts 2 are T-shaped in plan, the transverse part 9 of the insert 2 being located on the periphery side. The outer surface of the transverse part 9 of the insert 3 is equipped with protrusions 6, while the lower end 7 of the transverse part of each insert 2 is shifted in height by Δh relative to the working edge of the blade 4 in the direction opposite to the bottom hole. The transverse part 9 of the insert 2 is connected to its longitudinal part by a cone-shaped portion 8, while the protrusions 6 of the insert 2 in the cross section have a wedge-shaped, or trapezoidal, or rectangular, or hemispherical shape. In order to reduce the loss of impact energy on the crown, the protrusions 6 on the transverse part 9 of the insert 2 are parallel to the axis of the crown housing 1. The shape of the cross section of the protrusions 6 is selected depending on the physico-mechanical properties of the drilled rocks. When drilling on abrasive and hard rocks, it is preferable to use protrusions 6 of a rectangular and trapezoidal shape, and when drilling on softer rocks - to use protrusions of a wedge-shaped and spherical shape.

Оснащение коронки вставками 2 с цилиндрическим основанием 3 обеспечивает равномерное распределение нагрузки на всю контактную поверхность при одновременном снижении удельных нагрузок. Благодаря выполнению основания 3 с диаметром, превышающим ширину лезвия 4, образуется замковое соединение с корпусом 1 коронки и тем самым обеспечивается высокая надежность крепления вставок 2 в пазах корпуса 1. Оснащение вставки 2 поперечной частью 9 позволяет усилить лезвие 2 вставки со стороны периферийного торца. Именно на этот торец лезвия 2 приходится основная нагрузка, т.к. она участвует как в разрушении забоя скважины, так и в калибровке ее стенок. Это позволяет уравновесить нагрузки, действующие на вставку 2. Этому способствует и наличие выступов 4 на торцевой части вставки, которые позволяют также и увеличить калибрующую способность вставок 6, а наличие пазов 10 между ними улучшает очистку забоя скважины от шлама и охлаждение рабочих элементов коронки. Для повышения прочности и предохранения поперечной части 9 от скола каждая вставка 2 выполнена с конусообразным участком 8, воспринимающим радиально направленные нагрузки на поперечную часть 9 вставки 2Equipping the crown with inserts 2 with a cylindrical base 3 provides a uniform load distribution on the entire contact surface while reducing specific loads. Due to the implementation of the base 3 with a diameter exceeding the width of the blade 4, a lock connection is formed with the crown body 1 and thereby ensures high reliability of fixing the inserts 2 in the grooves of the housing 1. Equipping the insert 2 with the transverse part 9 allows reinforcing the insert blade 2 from the peripheral end side. It is on this end face of blade 2 that the main load falls, because it participates both in the destruction of the bottom of the well and in the calibration of its walls. This makes it possible to balance the loads acting on insert 2. This is also facilitated by the presence of protrusions 4 on the end part of the insert, which also increase the gauge ability of the inserts 6, and the presence of grooves 10 between them improves the cleaning of the bottom of the well from sludge and cooling of the working elements of the crown. To increase the strength and protect the transverse part 9 from chipping, each insert 2 is made with a cone-shaped section 8, perceiving radially directed loads on the transverse part 9 of the insert 2

Применение предложенной коронки позволит значительно увеличить ресурс ее работы и тем самым снизить затраты на проведение буровых работ.The use of the proposed crown will significantly increase the resource of its work and thereby reduce the cost of drilling operations.

Claims (4)

1. Буровая коронка, содержащая корпус, рабочий торец которого армирован износостойкими радиально расположенными вставками с цилиндрическим основанием и трехгранным призматическим лезвием, ориентированным параллельно оси цилиндрического основания и имеющим ширину меньше диаметра основания, при этом износостойкие вставки размещены в радиальных пазах конгруэнтной формы на торце корпуса, отличающаяся тем, что износостойкие вставки в плане выполнены Т-образной формы, причем поперечная часть вставки расположена со стороны периферии и оснащена со стороны наружной поверхности выступами, при этом нижний торец поперечной части каждой вставки смещен по высоте относительно рабочей кромки лезвия в сторону, противоположную забою скважины.1. A drill bit containing a body, the working end of which is reinforced with wear-resistant radially located inserts with a cylindrical base and a triangular prismatic blade oriented parallel to the axis of the cylindrical base and having a width less than the diameter of the base, while the wear-resistant inserts are placed in radial grooves of a congruent shape at the end of the body, characterized in that the wear-resistant inserts are T-shaped in plan, the transverse part of the insert being located on the periphery and aschena from the outer surface of the protrusions, wherein the bottom end of the transverse portion of each insert is offset in height relative to the working edge of the blade opposite to slaughter well. 2. Породоразрушающая вставка по п.1, отличающаяся тем, что призматическое лезвие оснащено конусообразным участком, соединяющим поперечную и продольную части вставки.2. The rock-breaking insert according to claim 1, characterized in that the prismatic blade is equipped with a cone-shaped portion connecting the transverse and longitudinal parts of the insert. 3. Породоразрушающая вставка по п.1, отличающаяся тем, что выступы в поперечном сечении имеют клиновидную, или трапецеидальную, или прямоугольную, или полусферическую форму.3. The rock-breaking insert according to claim 1, characterized in that the protrusions in cross section have a wedge-shaped, or trapezoidal, or rectangular, or hemispherical shape. 4. Породоразрушающая вставка по п.1, отличающаяся тем, что выступы на поперечной части вставки расположены параллельно оси корпуса коронки. 4. The rock-breaking insert according to claim 1, characterized in that the protrusions on the transverse part of the insert are parallel to the axis of the crown body.

Images