RU2624744C1

RU2624744C1 - Hard-alloy insert

Info

Publication number: RU2624744C1
Application number: RU2016139676A
Authority: RU
Inventors: Николай Митрофанович Панин
Original assignee: Николай Митрофанович Панин
Priority date: 2016-10-11
Filing date: 2016-10-11
Publication date: 2017-07-06

Abstract

FIELD: mining engineering.

SUBSTANCE: hard-alloy insert comprises of a cylindrical shank, working head, connected to each other by a conical section, and a unit of the insert fixing to the body of the drilling bit. The lateral surface of the shank includes at least two annular grooves filled with soft metal and having a triangular cross-section in the frontal plane. The cylindrical section between the annular grooves is formed with inclined grooves for interconnecting the grooves.

EFFECT: simplified process of the insert fabrication and high reliability of fixing in the drilling bit body.

5 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к буровому инструменту, а именно к твердосплавным вставкам для армировки буровых долот и коронок.The invention relates to a drilling tool, namely to carbide inserts for reinforcing drill bits and crowns.

Известна твердосплавная вставка, содержащая цилиндрический хвостовик и рабочую головку с вершиной в виде части тора, при этом сама головка выполнена конической формы (авт. свидетельство СССР №446622, кл. E21B 10/15, 1972 г.).A carbide insert is known that contains a cylindrical shank and a working head with an apex in the form of a part of a torus, while the head itself is made conical (USSR author's certificate No. 446622, class E21B 10/15, 1972).

К недостаткам данной твердосплавной вставки следует отнести малую надежность крепления вставок в отверстиях корпуса и, как следствие этого, высокую вероятность их выпадения, что снижает все показатели работ буровых долот.The disadvantages of this carbide insert include the low reliability of fixing the inserts in the openings of the body and, as a consequence, the high probability of their loss, which reduces all the performance of drill bits.

Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является твердосплавная вставка, содержащая цилиндрический хвостовик, рабочую головку, соединенные между собой коническим участком, и узел фиксации вставки с корпусом бурового долота (патент США №3603414, кл. 175-374, 1971 г.).Closest to the proposed technical essence and the achieved result is a carbide insert containing a cylindrical shank, a working head interconnected by a conical section, and an insert fixation unit with a drill bit body (US patent No. 3603414, class 175-374, 1971 )

В данной вставке узел фиксации выполнен в виде сочетания выступов и впадин на боковой поверхности хвостовика. При запрессовке вставок в отверстия корпуса бурового инструмента выступы в виде продольных ребер врезаются в стенки отверстия корпуса и предохраняют ее от проворота и выпадения.In this insert, the fixing unit is made in the form of a combination of protrusions and depressions on the side surface of the shank. When the inserts are pressed into the holes of the drilling tool body, the protrusions in the form of longitudinal ribs cut into the walls of the housing hole and protect it from turning and falling out.

Основным недостатком данной вставки является сложность изготовления хвостовика, представляющего собой многогранную поверхность. Именно это и послужило причиной того, что вставки такой конструкции не нашли промышленного применения.The main disadvantage of this insert is the complexity of manufacturing the shank, which is a multifaceted surface. This is precisely the reason why the inserts of this design did not find industrial application.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является упрощение технологии изготовления вставки при одновременном сохранении прочности соединения ее с корпусом.In connection with the stated technical result of the invention is to simplify the manufacturing technology of the insert while maintaining its strength of connection with the housing.

Указанный технический результат достигается тем, что в твердосплавной вставке, содержащей цилиндрический хвостовик, рабочую головку, соединенные между собой коническим участком, и узел фиксации вставки с корпусом бурового долота, согласно изобретению боковая поверхность хвостовика выполнена по меньшей мере с двумя кольцевыми проточками, заполненными мягким металлом, например свинцом, и имеющими во фронтальной плоскости треугольное сечение, при этом цилиндрический участок между кольцевыми проточками выполнен с наклонными пазами для сообщения проточек между собой.The specified technical result is achieved in that in a carbide insert containing a cylindrical shank, a working head interconnected by a conical section, and an insert fixation unit with a drill bit body, according to the invention, the side surface of the shank is made with at least two annular grooves filled with soft metal , for example, lead, and having a triangular section in the frontal plane, while the cylindrical section between the annular grooves is made with inclined grooves for thread messages between each other.

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

- хвостовик ее выполнен ступенчатой формы, причем проточки выполнены на разных ступенях;- its shank is made in a stepped form, and the grooves are made at different steps;

- кольцевая проточка в продольном сечении выполнена в форме прямоугольного треугольника, один из катетов которого расположен перпендикулярно оси хвостовика, а другой - параллельно;- the annular groove in the longitudinal section is made in the form of a rectangular triangle, one of the legs of which is located perpendicular to the axis of the shank, and the other in parallel;

- кольцевая проточка в продольном сечении выполнена в форме тупоугольного треугольника, вершина тупого угла которого расположена на наружной поверхности хвостовика;- the annular groove in the longitudinal section is made in the form of an obtuse-angled triangle, the apex of the obtuse angle of which is located on the outer surface of the shank;

- участок хвостовика под нижней проточкой выполнен с продольными ребрами, высота которых не превышает высоту нижней проточки.- the section of the shank under the lower groove is made with longitudinal ribs, the height of which does not exceed the height of the lower groove.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид вставки; на фиг. 2 - узел А на фиг. 1.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a general view of the insert; in FIG. 2 - node A in FIG. one.

Предложенная твердосплавная вставка включает цилиндрический хвостовик 1, рабочую головку 2, соединенные между собой коническим участком 3, и узел фиксации вставки с корпусом бурового долота. Отличительной особенностью предложенной вставки является то, что боковая поверхность хвостовика 1 выполнена по меньшей мере с двумя кольцевыми проточками 4 и 5, расположенными ниже конического участка 3 и имеющими во фронтальной плоскости треугольное сечение. При этом кольцевые проточки 4 и 5 заполнены мягким металлом, например свинцом, а цилиндрический участок 6 между кольцевыми проточками выполнен с наклонными пазами 7 для сообщения проточек между собой. Именно через эти пазы 7 и происходит перемещение свинца из одной проточки в другую и плотное заполнение всех зазоров между вставкой и корпусом бурового инструмента.The proposed carbide insert includes a cylindrical shank 1, a working head 2, interconnected by a conical section 3, and an insert fixation unit with a drill bit body. A distinctive feature of the proposed insert is that the lateral surface of the shank 1 is made with at least two annular grooves 4 and 5 located below the conical section 3 and having a triangular section in the frontal plane. In this case, the annular grooves 4 and 5 are filled with soft metal, for example, lead, and the cylindrical section 6 between the annular grooves is made with inclined grooves 7 for the grooves to communicate with each other. It is through these grooves 7 that the lead moves from one groove to another and all the gaps between the insert and the body of the drilling tool are densely filled.

Такое выполнение вставки позволяет использовать верхнюю кольцевую проточку 4 в качестве фиксатора благодаря тому, что вершина кромки 8 на боковой поверхности хвостовика вставки, направленная вверх, врезаясь в стенки отверстия корпуса бурового инструмента, препятствует выпадению вставки. Этому помогает также наличие конического участка 3, который способствует «затеканию» материала корпуса в полость кольцевой проточки 4, причем как в процессе изготовления инструмента, так и в процессе работы. С целью образования защитного бурта в процессе запрессовки вставок в отверстия корпуса бурового инструмента осуществляют предварительный разогрев до определенной температуры соединяемых элементов. Наиболее целесообразно кромку 8 выполнять с углом при вершине менее 90°. Такая кромка образуется в случае использования проточек 4 с продольным сечением в виде тупоугольного треугольника. При этом остроугольная вершина кромки 8 нижней проточки 5 позволяет упростить процесс запрессовки вставки в отверстие корпуса. Этому также способствует выполнение хвостовика 1 ступенчатой формы, а нижней ступени - с продольными ребрами 9, высота которых не превышает высоту нижней проточки 5. При ступенчатой форме хвостовика 1 путь, который проходят ребра 9 при запрессовке вставки, значительно меньше по сравнению с ребрами вставок прототипа, а следовательно, и меньше требуется усилий для запрессовки вставки в отверстие корпуса бурового инструмента. Количество проточек определяется диаметром породоразрушающего инструмента и физико-механическими свойствами горных пород. При этом диаметр ступеней увеличивается в направлении от хвостовика 1 в сторону рабочей головки 2 вставки, т.е. в каждой вставке диаметр - Д_в верхней ступени больше диаметра - Д_н нижней ступени. В случае выполнения проточки в виде прямоугольного треугольника, один из катетов его располагают перпендикулярно оси 10 хвостовика, а другой - параллельно. Более предпочтительным вариантом является выполнение кольцевых проточек 4 и 5 во фронтальной плоскости в форме тупоугольного треугольника, вершина тупого угла которого расположена на наружной поверхности хвостовика 1.This embodiment of the insert allows the use of the upper annular groove 4 as a retainer due to the fact that the top of the edge 8 on the side surface of the insert shank, directed upward, crashing into the walls of the hole of the drilling tool body, prevents the insert from falling out. This also helps the presence of a conical section 3, which contributes to the "leakage" of the material of the body into the cavity of the annular groove 4, both in the manufacturing process of the tool and in the process. In order to form a protective collar in the process of pressing the inserts into the openings of the housing of the drilling tool, they are preheated to a certain temperature of the connected elements. The most appropriate edge 8 to perform with an angle at the apex of less than 90 °. Such an edge is formed in the case of using grooves 4 with a longitudinal section in the form of an obtuse-angled triangle. In this case, the acute-angled vertex of the edge 8 of the lower groove 5 allows to simplify the process of pressing the insert into the opening of the housing. This also contributes to the implementation of the shank 1 step shape, and the lower step with longitudinal ribs 9, the height of which does not exceed the height of the lower groove 5. When the step shape of the shank 1, the path that the ribs 9 pass when the insert is pressed in is significantly less compared to the ribs of the prototype inserts and, consequently, less effort is required to press the insert into the hole of the drilling tool body. The number of grooves is determined by the diameter of the rock cutting tool and the physicomechanical properties of the rocks. The diameter of the steps increases in the direction from the shank 1 towards the working head 2 of the insert, i.e. in each insert, the diameter - D _{in the} upper stage is larger than the diameter - D _{n of the} lower stage. In the case of a groove in the form of a right-angled triangle, one of its legs is placed perpendicular to the axis 10 of the shank, and the other in parallel. A more preferred option is to make the annular grooves 4 and 5 in the frontal plane in the form of an obtuse triangle, the apex of the obtuse angle of which is located on the outer surface of the shank 1.

В предложенной вставке роль фиксатора выполняют верхняя кольцевая проточка 4 на боковой поверхности хвостовика 1 и ребра 8 на поверхности нижней ступени 5. Изготовление такой вставки значительно проще, а надежность соединения сохраняется благодаря «затеканию» материала корпуса бурового инструмента в кольцевую проточку под действием осевого усилия, передаваемого на материал корпуса коническим участком 3 вставки как при изготовлении бурового инструмента, так и в процессе работы.In the proposed insert, the upper annular groove 4 on the lateral surface of the shank 1 and ribs 8 on the surface of the lower stage 5 serve as a retainer. The manufacture of such an insert is much simpler, and the connection reliability is maintained due to the “leakage” of the material of the drilling tool body into the annular groove under the action of axial force, transferred to the material of the body by the conical section 3 of the insert as in the manufacture of drilling tools, and in the process.

Таким образом, применение предложенной вставки позволяет снизить себестоимость ее изготовления по сравнению с прототипом, сохраняя ее высокую надежность.Thus, the use of the proposed insert allows to reduce the cost of its manufacture in comparison with the prototype, while maintaining its high reliability.

Claims

1. Твердосплавная вставка, содержащая цилиндрический хвостовик, рабочую головку, соединенные между собой коническим участком, и узел фиксации вставки с корпусом бурового долота, отличающаяся тем, что боковая поверхность хвостовика выполнена по меньшей мере с двумя кольцевыми проточками, заполненными мягким металлом и имеющими во фронтальной плоскости треугольное сечение, при этом цилиндрический участок между кольцевыми проточками выполнен с наклонными пазами для сообщения проточек между собой.1. A carbide insert containing a cylindrical shank, a working head interconnected by a conical section, and an insert fixation unit with a drill bit body, characterized in that the side surface of the shank is made with at least two annular grooves filled with soft metal and having a frontal the plane is a triangular section, while the cylindrical section between the annular grooves is made with inclined grooves for the grooves to communicate with each other.

2. Твердосплавная вставка по п. 1, отличающаяся тем, что ее хвостовик выполнен ступенчатой формы, причем проточки выполнены на разных ступенях.2. A carbide insert according to claim 1, characterized in that its shank is made in a stepped form, wherein the grooves are made in different steps.

3. Твердосплавная вставка по п. 1, отличающаяся тем, что кольцевая проточка в продольном сечении выполнена в форме прямоугольного треугольника, один из катетов которого расположен перпендикулярно оси хвостовика, а другой – параллельно.3. The carbide insert according to claim 1, characterized in that the annular groove in the longitudinal section is made in the form of a rectangular triangle, one of the legs of which is located perpendicular to the axis of the shank, and the other in parallel.

4. Твердосплавная вставка по п. 1, отличающаяся тем, что кольцевая проточка верхней ступени хвостовика в продольном сечении выполнена в форме тупоугольного треугольника, вершина тупого угла которого расположена на наружной поверхности хвостовика.4. A carbide insert according to claim 1, characterized in that the annular groove of the upper stage of the shank in longitudinal section is made in the form of an obtuse-angled triangle, the apex of the obtuse angle of which is located on the outer surface of the shank.

5. Твердосплавная вставка по п. 1, отличающаяся тем, что участок хвостовика под нижней проточкой выполнен с продольными ребрами, высота которых не превышает высоту нижней проточки.5. A carbide insert according to claim 1, characterized in that the section of the shank under the lower groove is made with longitudinal ribs, the height of which does not exceed the height of the lower groove.