RU2019674C1 - Crown bit for rotary-percussion drilling - Google Patents
Crown bit for rotary-percussion drilling Download PDFInfo
- Publication number
- RU2019674C1 RU2019674C1 SU5056349A RU2019674C1 RU 2019674 C1 RU2019674 C1 RU 2019674C1 SU 5056349 A SU5056349 A SU 5056349A RU 2019674 C1 RU2019674 C1 RU 2019674C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- crown
- insert
- axis
- blade
- head
- Prior art date
Links
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title claims description 15
- 238000009527 percussion Methods 0.000 title 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000005065 mining Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 3
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000021615 conjugation Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к горной промышленности, а именно к коронкам для ударно-вращательного бурения. The invention relates to the mining industry, and in particular to crowns for rotary hammer drilling.
Известна коронка для ударно-вращательного бурения, армированная по периферии цилиндросферическими вставками [1]. Цилиндросферическая вставка, армирующая периферийную часть указанной коронки, обеспечивает ей повышенную прочность. Однако такая коронка может быть использована для бурения только хрупких пород. С переходом на проходку вязких пород производительность бурения указанной коронкой падает, так как под сферической рабочей частью твердосплавной вставки вязкая порода больше сминается, чем скалывается, что ведет к уменьшению объема разрушения и соответственно к уменьшению скорости бурения. Кроме того, необходимость размещения периферийных вставок под углом к оси коронки предопределяет существенное усложнение конструкции последней и технологию ее изготовления. Known crown for rotary hammer drilling, reinforced around the periphery of the cylindrical spherical inserts [1]. A cylindrical spherical insert reinforcing the peripheral part of the specified crown provides it with increased strength. However, such a crown can be used for drilling only fragile rocks. With the transition to viscous rock sinking, the drilling performance of the indicated crown drops, since under the spherical working part of the carbide insert the viscous rock is more crumpled than chipped, which leads to a decrease in the fracture volume and, accordingly, to a decrease in the drilling speed. In addition, the need to place peripheral inserts at an angle to the axis of the crown determines a significant complication of the design of the latter and the technology of its manufacture.
Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является коронка для ударно-вращательного бурения, включающая головку, периферийная часть которой армирована твердосплавными вставками, имеющими тело цилиндрической формы и асимметричную рабочую поверхность с ориентированным в сторону наружной поверхности головки лезвием с плоскостью симметрии, проходящей через ось вставки, и образованным двумя наклонными к продольной оси вставки плоскостями [2]. Основными недостатками данной коронки являются сложность изготовления и малая эффективность в работе. Сложность изготовления связана с необходимостью установки периферийных вставок под углом к продольной оси корпуса коронки, что требует очень большой точности для установки калибрующей поверхности вставок на заданный диаметр коронки. Кроме того, наличие на рабочей поверхности нескольких пересекающихся плоскостей требует дополнительных затрат на шлифовочные работы. Недостаточная эффективность в работе связана как с наклонным расположением вставок, приводящим при значительных нагрузках к их расшатыванию и выпадению, так и с неоптимальностью формы рабочей поверхности вставок, приводящей к быстрому затуплению лезвия. The closest to the proposed technical essence and the achieved result is a crown for shock-rotary drilling, including a head, the peripheral part of which is reinforced with carbide inserts having a cylindrical body and an asymmetric working surface with a blade oriented toward the outer surface of the head with a plane of symmetry passing through axis of the insert, and formed by two planes inclined to the longitudinal axis of the insert [2]. The main disadvantages of this crown are the complexity of manufacture and low efficiency in operation. The complexity of manufacturing is associated with the need to install peripheral inserts at an angle to the longitudinal axis of the crown body, which requires very high accuracy to set the calibrating surface of the inserts to a given diameter of the crown. In addition, the presence on the working surface of several intersecting planes requires additional costs for grinding work. The lack of efficiency in operation is associated both with the inclined arrangement of the inserts, which leads to loosening and falling out under significant loads, and with the non-optimal shape of the working surface of the inserts, leading to rapid blunting of the blade.
В связи с изложенным основными задачами изобретения являются: упрощение технологии изготовления коронки и снижение за счет этого ее стоимости, повышение эффективности работы коронки и уменьшение за счет этого затрат на проведение буровых работ, повышение надежности коронки. In connection with the stated main objectives of the invention are: simplifying the technology of manufacturing the crown and reducing its cost due to this, increasing the efficiency of the crown and reducing the cost of drilling operations, increasing the reliability of the crown.
Поставленная цель достигается тем, что в буровой коронке для ударно-вращательного бурения, включающей головку, периферийная часть которой армирована твердосплавными вставками, имеющими тело цилиндрической формы и асимметричную рабочую поверхность с ориентированным в сторону наружной поверхности головки коронки лезвием с плоскостью симметрии, проходящей через ось вставки, и образованным двумя наклонными к продольной оси вставки плоскостями, согласно изобретению, периферийные вставки расположены параллельно оси коронки, а лезвия их имеют форму прямой, переходящей в направлении к оси вставки в кривую второго порядка, например часть окружности, эллипс или гиперболу, образованную криволинейными поверхностями, расположенными симметрично и выпукло относительно продольной оси лезвия, при этом часть поверхности вставки, обращенной к оси коронки, выполнена в виде части конуса. This goal is achieved by the fact that in the drill bit for rotary hammer drilling, including the head, the peripheral part of which is reinforced with carbide inserts having a cylindrical body and an asymmetric working surface with a blade oriented toward the outer surface of the crown head with a plane of symmetry passing through the axis of the insert , and formed by two planes inclined to the longitudinal axis of the insert according to the invention, the peripheral inserts are parallel to the crown axis, and their blades they have the shape of a straight line that goes towards the insertion axis into a second-order curve, for example, a part of a circle, an ellipse or a hyperbola formed by curved surfaces that are symmetrically and convex relative to the longitudinal axis of the blade, while part of the surface of the insert facing the crown axis is made in the form parts of the cone.
Предусмотрен вариант выполнения лезвия с притуплением одинаковой ширины по всей длине, а цилиндрического тела вставки - с выступом по всей высоте, ограниченным в плане касательными к окружности, описывающей поперечное сечение вставки, и частью окружности, описывающей головку коронки. Конструктивные элементы коронки позволяют производить более эффективную обработку забоя шпура, увеличивают ресурс коронки до переточки. Наряду с этим при упрощенной конфигурации коронки (наличие прямого торца) обеспечивается ее центровка в шпуре в процессе бурения. An embodiment of a blade with a blunting of the same width over the entire length, and a cylindrical body of the insert with a protrusion along the entire height, limited in terms of tangents to the circle describing the cross section of the insert and part of the circle describing the crown head, is provided. The structural elements of the crown allow more efficient processing of the bottom hole, increase the resource of the crown to regrind. Along with this, with a simplified configuration of the crown (the presence of a straight end), it is centered in the hole during drilling.
На фиг. 1 изображена коронка, общий вид; на фиг. 2 - вид коронки со стороны рабочего торца; на фиг. 3 и 4 - вид вставки в двух проекциях; на фиг. 5 - сечение А-А на фиг. 3; на фиг. 6, 7 и 8 - вид другого варианта вставки в трех проекциях; на фиг. 9 - схема действия нагрузок на периферийную твердосплавную вставку; на фиг. 10 - направление скола разрушаемой породы твердосплавными вставками; на фиг. 11 - схема размещения в гнезде твердосплавной вставки. In FIG. 1 shows a crown, general view; in FIG. 2 - view of the crown from the side of the working end; in FIG. 3 and 4 - view of the insert in two projections; in FIG. 5 is a section AA in FIG. 3; in FIG. 6, 7 and 8 - view of another insertion option in three projections; in FIG. 9 is a diagram of the action of loads on a peripheral carbide insert; in FIG. 10 - direction of cleavage of the rock being destroyed by carbide inserts; in FIG. 11 is a layout diagram of a carbide insert in a socket.
Коронка для ударно-вращательного бурения включает головку 1, периферийная часть которой армирована твердосплавными вставками 2, расположенными параллельно оси коронки, имеющими тело 3 цилиндрической (на фиг. 6-8 некруглой) формы и асимметричную рабочую поверхность 4, на обращенной к периферии части которой размещено лезвие, выполненное в виде прямой 5, переходящей в кривую 2-го порядка 6. Обращенная к периферии головка 1 коронки часть рабочей поверхности образована двумя плоскостями 7, переходящими в криволинейные поверхности 8. Криволинейные поверхности 8 выпуклы, а вместе с плоскостями 7 и симметричны относительно плоскости, проходящей через оси коронки и вставки. При этом часть рабочей поверхности вставки, обращенная к оси коронки, выполнена в виде конуса 9. Двугранный угол β постоянен для данной вставки. Величина этого угла выбирается в зависимости от крепости буримых пород: для более крепких пород угол β предпочтительнее иметь большим, для слабых - меньшим. The crown for impact-rotary drilling includes a head 1, the peripheral part of which is reinforced with carbide inserts 2 located parallel to the axis of the crown, having a cylindrical body 3 (non-circular in Fig. 6-8) and an asymmetric working surface 4, on the part of which is located on the periphery the blade, made in the form of a
Цилиндрическое тело 3 периферийной вставки может быть выполнено круглым в поперечном сечении (как показано на фиг.5), а также с выступом 10 (фиг. 8), ограниченным двумя касательными 11 к окружности 12, описывающей тело вставки, и частью окружности 13, описывающей головку коронки, при этом касательные при мысленном их продолжении пересекаются в одной точке на плоскости симметрии лезвия (симметричны относительно указанной плоскости). Лезвие периферийной вставки может быть выполнено острым (фиг.4) или с притуплением (фиг.8). The
Преимуществами коронки являются: повышение эффективности работы и надежности конструкции, а также улучшение технологичности ее изготовления. The advantages of the crown are: increasing the efficiency and reliability of the design, as well as improving the manufacturability of its manufacture.
Повышение эффективности обеспечивается благодаря тому, что твердосплавные вставки, установленные на периферии головки коронки и обрабатывающие более энергопотребляющую (из-за блокированности стенкой шпура) часть забоя, имеют лезвийную форму части рабочей поверхности, обращенной к периферии. Выкол породы и удаление ее от индентора (в данном случае от лезвийной рабочей части вставки) происходит более эффективно, если перед скалывающими поверхностями (при лезвийной форме перед гранями лезвия) нет стенки, нет блокированности. На сопряжения забоя шпура и его стенок (в двугранном угле) благоприятным направлениям скола соответствуют перемещения вставки от вращения коронки: вперед по ходу вращения и назад (фиг.9 и 10). Именно эти направления и предпочтительнее иметь свободными для скола при внедрении лезвия, которое расположено в плоскости, проходящей через ось коронки и вставки. Иными словами, в этом сопряжении, имеющем форму двугранного угла, наиболее эффективную обработку забоя способен совершить такой индентор, у которого скол будет происходить единственно (или, по крайней мере, преимущественно) в направлении, параллельном ребру этого угла. Этому требованию более всего удовлетворяет клин, расположенный перпендикулярно ребру угла, т. е. так, как принято в коронке. Вторая же половина рабочей части вставки, обращенная к оси коронки, выполнена в виде половины корпуса вращения и при внедрении ее в массив порода скалывается и смещается не только вперед и назад по направлению перемещения вставки вращением, но и вбок к оси коронки, т.е. во все три свободные от блокированности направления (точнее, в направлении всех радиусов-векторов этой части вставки - фиг.10). The increase in efficiency is ensured due to the fact that carbide inserts installed on the periphery of the crown head and processing a more energy-consuming (due to blocking by the borehole wall) part of the face have a blade shape of the part of the working surface facing the periphery. Picking out the rock and removing it from the indenter (in this case, from the blade working part of the insert) is more effective if there is no wall in front of the cleaving surfaces (with the blade shape in front of the edges of the blade), there is no blockage. On the mating face of the hole and its walls (in a dihedral angle), favorable directions of cleavage correspond to the movement of the insert from the rotation of the crown: forward along the rotation and backward (Figs. 9 and 10). It is these directions and it is preferable to have free chips when introducing the blade, which is located in a plane passing through the axis of the crown and insert. In other words, in this conjugation, which has the shape of a dihedral angle, the most effective processing of the face can be performed by such an indenter, in which the cleavage will occur only (or, at least, mainly) in a direction parallel to the edge of this angle. This requirement is most satisfied by a wedge located perpendicular to the edge of the angle, i.e., as is customary in the crown. The second half of the working part of the insert, facing the axis of the crown, is made in the form of a half of the rotation housing and when introduced into the array, the rock is chipped and shifted not only forward and backward in the direction of movement of the insert by rotation, but also sideways to the axis of the crown, i.e. in all three directions free from blocking (more precisely, in the direction of all the radius vectors of this part of the insert - Fig. 10).
Стендовые и шахтные испытания коронки показали существенное превышение скорости бурения последней над известными конструкциями коронок: долотчатых, трехперых, крестовых, лезвийных и коронок с цилиндросферическими твердосплавными вставками. В различных горно-геологических условиях величина этого превышения составила от 5 до 55%. Bench and shaft tests of the crown showed a significant excess of the drilling speed of the latter over the known crown designs: chisel, three-feather, cross, blade and crowns with cylindrical-spherical carbide inserts. In various mining and geological conditions, the magnitude of this excess was from 5 to 55%.
Повышение надежности коронки происходит за счет того, что
- предложенная с коронкой твердосплавная вставка свободна от концентраторов напряжений, связанных с вогнутыми поверхностями (вогнутости отсутствуют), свободна от консолей;
- благодаря асимметрии рабочей части вставки (лезвийная часть со стороны периферии и конусная со стороны, обращенной к оси коронки) уменьшается боковая составляющая напряжения, действующая на твердосплавную вставку от стенки шпура, что вместе с асимметрией приложения осевой нагрузки (фиг.9) приводит к существенному уменьшению вероятности появления опасных изгибающих нагрузок на твердосплавные вставки;
- увеличение скорости бурения (по причинам, изложенным выше) при неизменной энергии удара и при прочих равных условиях неизбежно приводит к уменьшению нагрузок и на твердосплавные вставки, и на коронку в целом, поскольку при постоянной энергии удара нагрузка на коронку обратно пропорциональна ее перемещению при внедрении.Improving the reliability of the crown is due to the fact that
- the carbide insert proposed with a crown is free of stress concentrators associated with concave surfaces (there are no concavities), free of consoles;
- due to the asymmetry of the working part of the insert (the blade part from the periphery and the taper from the side facing the axis of the crown), the lateral stress component acting on the carbide insert from the borehole wall decreases, which, together with the asymmetry of the axial load (Fig. 9), leads to a significant reduce the likelihood of dangerous bending loads on carbide inserts;
- an increase in the drilling speed (for the reasons stated above) with a constant impact energy and all other conditions being equal inevitably leads to a decrease in the loads on carbide inserts and on the crown as a whole, since with a constant impact energy the load on the crown is inversely proportional to its movement during implementation .
Повышение технологичности изготовления коронки может быть получено ввиду следующих обстоятельств. Принятая асимметричность вставки позволяет установить ее параллельно оси корпуса коронки, а наклон обращенного к периферии головки коронки лезвия вставки обеспечит центрирование коронки в шпуре в процессе бурения. Последнее обстоятельство позволит выставить все вставки (как периферийные, так и центральные) на одном уровне, а головку корпуса коронки выполнить в виде плоского торца. Improving the manufacturability of the manufacture of the crown can be obtained in view of the following circumstances. Accepted asymmetry of the insert allows you to set it parallel to the axis of the crown body, and the inclination of the insert blade to the periphery of the crown head will ensure centering of the crown in the hole during drilling. The latter circumstance will make it possible to set all the inserts (both peripheral and central) at the same level, and make the crown head of the crown in the form of a flat end.
Кроме того, благодаря выступу на цилиндрическом теле (по п.3 формулы изобретения) и соответствующей конфигурации гнезда под вставку (фиг.11) отпадает необходимость предусматривать меры по предупреждению вращения вставки в гнезда при вибрации корпуса коронки в процессе пайки. In addition, due to the protrusion on the cylindrical body (according to
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5056349 RU2019674C1 (en) | 1992-09-14 | 1992-09-14 | Crown bit for rotary-percussion drilling |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5056349 RU2019674C1 (en) | 1992-09-14 | 1992-09-14 | Crown bit for rotary-percussion drilling |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2019674C1 true RU2019674C1 (en) | 1994-09-15 |
Family
ID=21610402
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU5056349 RU2019674C1 (en) | 1992-09-14 | 1992-09-14 | Crown bit for rotary-percussion drilling |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2019674C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2865843A1 (en) | 2013-10-28 | 2015-04-29 | Sandvik Intellectual Property AB | Percussive rock drill bit with optimised gauge buttons |
| EP2902583A1 (en) | 2014-01-31 | 2015-08-05 | Sandvik Intellectual Property AB | Percussive rock drill bit with flushing grooves |
| EP2990589A1 (en) | 2014-08-25 | 2016-03-02 | Sandvik Intellectual Property AB | Drill bit with recessed cutting face |
-
1992
- 1992-09-14 RU SU5056349 patent/RU2019674C1/en active
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Mining magazin, 1979, N 141, N 3, с.209, 211, 213-215. * |
| Патент США N 4598779, кл. 175-410, опублик.1986. * |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2865843A1 (en) | 2013-10-28 | 2015-04-29 | Sandvik Intellectual Property AB | Percussive rock drill bit with optimised gauge buttons |
| RU2658184C2 (en) * | 2013-10-28 | 2018-06-19 | Сандвик Интеллекчуал Проперти Аб | Percussive rock drill bit with optimised gauge buttons |
| US10267094B2 (en) | 2013-10-28 | 2019-04-23 | Sandvik Intellectual Property | Percussive rock drill bit with optimised gauge buttons |
| EP2902583A1 (en) | 2014-01-31 | 2015-08-05 | Sandvik Intellectual Property AB | Percussive rock drill bit with flushing grooves |
| US10626680B2 (en) | 2014-01-31 | 2020-04-21 | Sandvik Intellectual Property Ab | Percussive rock drill bit with flushing grooves |
| EP2990589A1 (en) | 2014-08-25 | 2016-03-02 | Sandvik Intellectual Property AB | Drill bit with recessed cutting face |
| WO2016030036A1 (en) | 2014-08-25 | 2016-03-03 | Sandvik Intellectual Property Ab | Drill bit with recessed cutting face |
| US10501997B2 (en) | 2014-08-25 | 2019-12-10 | Sandvik Intellectual Property Ab | Drill bit with recessed cutting face |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4579180A (en) | Drilling bit | |
| US4889200A (en) | Rock drill | |
| US5458210A (en) | Drill bits and blades therefor | |
| US4776413A (en) | Button insert for rock drill bits | |
| US5836410A (en) | Percussive blow assisted rotary drill | |
| RU2382867C2 (en) | Drill rod, drill bit and drilling tool | |
| RU2351742C2 (en) | Drilling bit for percussion hard rock drilling | |
| US5779403A (en) | Percussive blow assisted rotary drill | |
| US5265688A (en) | Rock drill | |
| EA017754B1 (en) | Convex crested insert with deflected wedge surfaces | |
| RU2147668C1 (en) | Drilling bit and cutting insert for it | |
| US7314102B2 (en) | Percussion or hammer drill | |
| RU2019674C1 (en) | Crown bit for rotary-percussion drilling | |
| USRE29300E (en) | Rotary percussion earth boring bit | |
| KR200490029Y1 (en) | Gun Drill Using Square Insert | |
| US2735656A (en) | Rock drilling bit | |
| CA1230762A (en) | Drill bit and cutter therefor | |
| SU1344888A1 (en) | Rock-breaking tooth of drill bit | |
| JP4653811B2 (en) | Drill tool with cutting element formed as plate or head | |
| KR100745708B1 (en) | Cutting inserts for impact drill bits | |
| RU2057889C1 (en) | Tips of rolling cutter of drill bit | |
| US4862977A (en) | Drill bit and cutter therefor | |
| RU2006566C1 (en) | Rotary cutting bit of three-cone drill bit | |
| RU2087666C1 (en) | Rock-crushing hard-alloy insert | |
| US2614811A (en) | Drill |