RU2508439C1

RU2508439C1 - Rolling drilling bit

Info

Publication number: RU2508439C1
Application number: RU2012150471/03A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Юрьевич Сериков; Виталий Анатольевич Ясашин; Николай Иванович Дедов; Сергей Дмитриевич Шапошников; Николай Митрофанович Панин
Original assignee: Николай Митрофанович Панин
Priority date: 2012-11-27
Filing date: 2012-11-27
Publication date: 2014-02-27

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: rolling drilling bit includes a housing with a trunnion, on which by means of bearings there installed is a rolling cutter with running tracks, the length of which is longer than that of a contact zone of bearings, and a forced movement assembly of the rolling cutter along the trunnion axis, which is made in the form of gear rims interacting with each other and made on the trunnion and on the rolling cuter. Gear rims are located on internal end surfaces of the trunnion and the rolling cutter, made in the form of removable elements and fixed on the rolling cutter and the trunnion against being rotated. As an option, ends of the rolling cutter and the trunnion, which face to each other, are provided with axial channels, and removable elements installed in them have a T-shape; with that, at least between the end of the shank of one removable element and the bottom of the axial channel there arranged is a spring.

EFFECT: improving a bit operating efficiency.

2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области горной промышленности, а именно к породоразрушающему инструменту шарошечного типа.The invention relates to the field of mining, and in particular to a rock cutting tool of the cone type.

Известно буровое шарошечное долото, содержащее корпус с цапфами, на которых смонтированы посредством подшипников шарошки с породоразрушающими элементами, расположенными на венцах шарошек, при этом длина беговых дорожек шарошек больше длины зоны их контакта с телами качения (авт.св. СССР №739210, кл. Е21В 10/22, 1980 г.).Known cone drill bit containing a housing with pins on which are mounted by means of bearings cones with rock cutting elements located on the crowns of the cones, while the length of the cones of the cones is greater than the length of the zone of their contact with the rolling bodies (ed. St. USSR No. 739210, class. ЕВВ 10/22, 1980).

Недостатком данного долота является малая эффективность его работы при бурении по породам выше средней твердости из-за образования на забое «породной рейки». Это значительно снижает как проходку на долото, так и его механическую скорость.The disadvantage of this bit is the low efficiency of its operation when drilling through rocks above average hardness due to the formation of a “rock rod” at the bottom. This significantly reduces both the penetration of the bit and its mechanical speed.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является буровое шарошечное долото, содержащее корпус с цапфой, на которой посредством подшипников установлена шарошка с беговыми дорожками, длина которых больше длины зоны контакта с подшипниками, и узел принудительного перемещения шарошки вдоль оси цапфы, выполненный в виде взаимодействующих между собой зубчатых венцов, выполненных на цапфе и шарошке (см. патент РФ №2393224, кл. Е21В 10/22, 2010 г.).The closest to the proposed technical essence and the achieved result is a cone drill bit containing a housing with a pin, on which, using bearings, a cone with treadmills, the length of which is longer than the length of the contact zone with bearings, and a cone forcing movement along the axis of the cone, made in in the form of interacting gear crowns made on a trunnion and a cone (see RF patent No. 2393224, CL ЕВВ 10/22, 2010).

К недостаткам данного долота можно отнести низкую эффективность, связанную с недостаточной надежностью работы узла принудительного перемещения шарошки вдоль оси цапфы. Это связано со схемой размещения указанного узла у основания цапфы в непосредственной близости от подшипников качения, что снижает прочностные характеристики шарошки, которая именно в этой зоне подвергается наибольшим нагрузкам.The disadvantages of this bit include low efficiency associated with insufficient reliability of the node for forced movement of the cone along the axis of the axle. This is due to the layout of the specified node at the base of the spigot in the immediate vicinity of the rolling bearings, which reduces the strength characteristics of the roller cutter, which is in this area is subjected to the greatest loads.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы долота, особенно при бурении по породам средней твердости и твердым, разрушение которых связано с необходимостью приложения значительных осевых нагрузок.In connection with the stated technical result of the invention is to increase the efficiency of the bit, especially when drilling on rocks of medium hardness and hard, the destruction of which is associated with the need for significant axial loads.

Указанный технический результат достигается тем, что в шарошечном долоте, содержащем корпус цапфой, на которой посредством подшипников установлена шарошка с беговыми дорожками, длина которых больше длины зоны контакта с подшипниками, и узел принудительного перемещения шарошки вдоль оси цапфы, выполненный в виде взаимодействующих между собой зубчатых венцов, выполненных на цапфе и шарошке, согласно изобретению зубчатые венцы расположены на внутренних торцевых поверхностях цапфы и шарошки, выполнены в виде съемных элементов и зафиксированы на шарошке и цапфе от проворота.The specified technical result is achieved by the fact that in the roller bit containing the housing with a pin, on which the roller cone with treadmills, the length of which is longer than the length of the contact zone with the bearings, and the node for forced movement of the roller cone along the axis of the pin, made in the form of gears interacting with each other, are installed crowns made on the trunnion and roller cones, according to the invention, gear rims are located on the inner end surfaces of the trunnion and roller cones, made in the form of removable elements and fixing Vanir on the cutter and pin against rotation.

Дополнительно достижению указанного технического результата способствует также и то, что обращенные один к другому торцы шарошки и цапфы выполнены с осевыми каналами, а устанавливаемые в них съемные элементы имеют Т-образную форму, при этом, по меньшей мере, между торцом хвостовика одного съемного элемента и дном осевого канала размещена пружина.In addition, the achievement of the indicated technical result is also facilitated by the fact that the ends of the cone and the axle facing one another are made with axial channels, and the removable elements installed in them are T-shaped, at least between the end of the shank of one removable element and the bottom of the axial channel is a spring.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен общий вид фрагмента шарошечного долота в продольном разрезе, на фиг.2 и 3 - сечение Б-Б и (развертка) А-А на фиг.1 соответственно.The invention is illustrated by the drawing, in which Fig. 1 shows a general view of a fragment of a cone bit in a longitudinal section, in Figs. 2 and 3 - section BB and (reamer) AA in Fig. 1, respectively.

Шарошечное долото содержит корпус 1 с цапфой 2, на которой посредством подшипников 3 установлена шарошка 4 с беговыми дорожками 10, длина которых больше длины зоны контакта с подшипниками, и узел принудительного перемещения шарошки 4 вдоль оси цапфы 2. Последний выполнен в виде взаимодействующих между собой зубчатых венцов 5 и 6, установленных на обращенных один к другому торцах цапфы 2 и шарошки 4. Зубчатые венцы 5 и 6 выполнены в виде съемных элементов, что позволяет упростить технологию их изготовления, а кроме того, увеличить срок их службы благодаря использованию материалов, соответствующих условиям работы как шарошек 4, так и зубчатых элементов. Зубчатые венцы 5 и 6 расположены на внутренних торцевых поверхностях цапфы 2 и шарошки 4 с возможностью осевого перемещения и зафиксированы на шарошке 4 и цапфе 2 от проворота путем выполнения их, например, граненой или другой некруглой формы, взаимодействующих со стенками каналов ответной формы. Это необходимо для обеспечения нормальной работы узла принудительного перемещения шарошки 4. При этом обращенные один к другому торцы шарошки 4 и цапфы 2 выполнены с осевыми каналами 7 и 8, а устанавливаемые в них хвостовики съемных элементов (зубчатых венцов 5 и 6) имеют Т-образную форму, причем, по меньшей мере, между торцом хвостовика одного съемного элемента 5 или 6 и дном соответствующего осевого канала 7 или 8 размещена пружина сжатия 9.The cone bit contains a body 1 with a pin 2, on which, by means of bearings 3, a cone 4 with treadmills 10, the length of which is longer than the length of the contact zone with bearings, and a node for forced movement of the cone 4 along the axis of the pin 2. The latter is made in the form of interacting toothed rims 5 and 6 mounted on the ends of the axle 2 and the cone 4 facing one another. The gear rims 5 and 6 are made in the form of removable elements, which allows to simplify the technology of their manufacture, and in addition to increase their service life due to the use of materials corresponding to the working conditions of both cone 4 and gear elements. The gear crowns 5 and 6 are located on the inner end surfaces of the axle 2 and the cone 4 with the possibility of axial movement and are fixed on the cone 4 and the axle 2 from rotation by performing them, for example, faceted or other non-circular shape, interacting with the walls of the channels of the reciprocal form. This is necessary to ensure the normal operation of the node for the forced movement of the cone 4. In this case, the ends of the cone 4 and the axle 2 facing one another are made with axial channels 7 and 8, and the shanks of the removable elements (ring gears 5 and 6) installed in them have a T-shape shape, and at least between the end of the shank of one removable element 5 or 6 and the bottom of the corresponding axial channel 7 or 8 is placed a compression spring 9.

Принцип работы шарошечного долота заключается в следующем. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента породоразрушающие элементы шарошек 4 осуществляют разрушение забоя и калибровку стенок скважины. При бурении по породам средней твердости и выше на забое часто образуются «породные рейки», резко снижающие скорость бурения и проходку на долото. В предложенном долоте благодаря использованию узла для принудительного осевого перемещения шарошки 4 вдоль оси цапфы 2 породоразрушающие элементы эффективно разрушают «рейку» и тем самым повышают эффективность работы долота. При этом благодаря размещению узла перемещения в зоне торца цапфы 2 создаются благоприятные условия для работы как самого узла, так и подшипников качения 3, расположенных у основания цапфы 2. Этому способствуют также и использование пружины сжатия 9, обеспечивающей постоянный контакт зубчатых венцов 5 и 6 благодаря их установке с возможностью осевого перемещения.The principle of operation of the cone bit is as follows. Under the action of axial load and torque, the rock-cutting elements of the cone 4 carry out the destruction of the bottom and calibration of the walls of the well. When drilling on rocks of medium hardness and higher, “rock laths” are often formed on the face, which sharply reduce the drilling speed and penetration to the bit. In the proposed bit due to the use of the node for the forced axial movement of the cone 4 along the axis of the pin 2, the rock cutting elements effectively destroy the "rail" and thereby increase the efficiency of the bit. Moreover, due to the placement of the displacement unit in the area of the end face of the pin 2, favorable conditions are created for the operation of both the unit itself and the rolling bearings 3 located at the base of the pin 2. This is also facilitated by the use of a compression spring 9, which ensures constant contact of the gears 5 and 6 due their installation with the possibility of axial movement.

Таким образом, применение предложенного долота позволяет повысить надежность работы узла осевого перемещения шарошки и тем самым повысить эффективность работы всего долотаThus, the use of the proposed bit can improve the reliability of the node axial movement of the cone and thereby increase the efficiency of the entire bit

Claims

1. Буровое шарошечное долото, содержащее корпус с цапфой, на которой посредством подшипников установлена шарошка с беговыми дорожками, длина которых больше длины зоны контакта с подшипниками, и узел принудительного перемещения шарошки вдоль оси цапфы, выполненный в виде взаимодействующих между собой зубчатых венцов, выполненных на цапфе и шарошке, отличающееся тем, что зубчатые венцы расположены на внутренних торцевых поверхностях цапфы и шарошки, выполнены в виде съемных элементов и зафиксированы на шарошке и цапфе от проворота.1. Drill roller bit containing a housing with a trunnion, on which a roller cone with treadmills, the length of which is longer than the length of the contact zone with bearings, and a roller cone forced displacement assembly along the axle axis, made in the form of interacting gear crowns made on trunnion and cone, characterized in that the gear rims are located on the inner end surfaces of the trunnion and cone, made in the form of removable elements and are fixed on the cone and trunnion from turning.

2. Буровое шарошечное долото по п.1, отличающееся тем, что обращенные один к другому торцы шарошки и цапфы выполнены с осевыми каналами, а устанавливаемые в них съемные элементы имеют Т-образную форму, при этом, по меньшей мере, между торцом хвостовика одного съемного элемента и дном осевого канала размещена пружина. 2. Drill bit according to claim 1, characterized in that the ends of the roller cutter and trunnion are made with axial channels, and the removable elements installed in them are T-shaped, at least between the end of the shaft of one removable element and the bottom of the axial channel placed spring.