RU2270319C1

RU2270319C1 - Rotary-percussion bore bit

Info

Publication number: RU2270319C1
Application number: RU2004120248/03A
Authority: RU
Inventors: Николай Митрофанович Панин (RU); Николай Митрофанович Панин; Николай Михайлович Цехмистренко (RU); Николай Михайлович Цехмистренко; ков Эдуард Петрович Скорн (RU); Эдуард Петрович Скорняков; Лев Леонидович Гульницкий (RU); Лев Леонидович Гульницкий
Original assignee: Николай Митрофанович Панин; Николай Михайлович Цехмистренко; Эдуард Петрович Скорняков; Лев Леонидович Гульницкий
Priority date: 2004-07-05
Filing date: 2004-07-05
Publication date: 2006-02-20
Also published as: RU2004120248A

Abstract

FIELD: rock drilling, particularly rotary-percussion bore bits adapted for fissured rock drilling.

SUBSTANCE: bore bit comprises body with cleaning channels, coupling shank and working head with diametrical groove for hard-alloy insert receiving. The bore bit is provided with at least one removable hard-alloy insert installation depth limiter connected to bore bit body. The insert installation depth limiter has end surface displaced with respect to hard-alloy insert end for controllable value. Each limiter is formed as a disc with axial channel. The disc is connected to bore bit by axle. Disc is eccentrically connected to the axle. Angle between axis of disc rotation and longitudinal bit body axis is 80-100°.

EFFECT: increased efficiency of fissured rock drilling.

6 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к коронкам для ударно-вращательного бурения преимущественно по трещиноватым породам.The invention relates to a rock cutting tool, and in particular to crowns for impact-rotary drilling mainly along fractured rocks.

Известна коронка для разбуривания трещиноватых пород, содержащая корпус с перьями, армированными твердосплавными вставками и разделенными между собой радиальными пазами и продувочными каналами, сообщающими полость корпуса с радиальными пазами (см. патент РФ №2004757, кл. Е 21 В 10/3 6, 1993 г.).Known crown for drilling fractured rocks, comprising a housing with feathers reinforced with carbide inserts and separated by radial grooves and purge channels communicating the cavity of the body with radial grooves (see RF patent No. 2004757, class E 21 B 10/3 6, 1993 g.).

Известная коронка успешно работает при бурении по трещиноватым породам благодаря исключению заклинивания твердосплавных вставок в трещинах. Это достигается за счет использования в коронке нескольких перьев. Однако все многоперьевые коронки имеют существенные недостатки: малую скорость бурения, трудоемкость изготовления и перезаточки вставок и значительный расход дорогостоящего твердого сплава.The well-known crown successfully works when drilling through fractured rocks due to the exclusion of jamming carbide inserts in the cracks. This is achieved by using several feathers in the crown. However, all multi-feather crowns have significant drawbacks: low drilling speed, the complexity of manufacturing and re-inserting inserts, and significant consumption of expensive hard alloy.

Наиболее близким к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является коронка для ударно-вращательного бурения, содержащая корпус с очистными каналами, присоединительный хвостовик и рабочую головку с диаметральным пазом под твердосплавную вставку (авт. св. СССР №1495426, кл. Е 21 В 10/36, 1983 г.).Closest to the proposed technical essence and the achieved result is a crown for impact-rotary drilling, comprising a body with treatment channels, a connecting shank and a working head with a diametrical groove for a carbide insert (ed. St. USSR No. 1495426, class E 21 B 10 / 36, 1983).

Данная коронка обеспечивает по сравнению с аналогом более высокий кпд при разрушении горных пород, имеет более простую конструкцию, требует меньшего расхода твердого сплава и обеспечивает удобство перезаточки.This crown provides, in comparison with the analogue, higher efficiency in the destruction of rocks, has a simpler design, requires less consumption of hard alloy and provides the convenience of re-grinding.

К недостаткам прототипа следует отнести малую эффективность при бурении по трещиноватым породам из-за возможности заклинивания и разрушения твердосплавной вставки в случае попадания ее в трещины разрушаемой породы.The disadvantages of the prototype include low efficiency when drilling through fractured rocks due to the possibility of jamming and destruction of the carbide insert in case it gets into the cracks of the rock being destroyed.

В связи с изложенным основной задачей предложенного технического решения является повышение эффективности работы коронки по трещиноватым породам при одновременном сохранении всех положительных свойств прототипа.In connection with the above, the main objective of the proposed technical solution is to increase the efficiency of the crown on fractured rocks while maintaining all the positive properties of the prototype.

Поставленная задача решается тем, что коронка для ударно-вращательного бурения, содержащая корпус с очистными каналами, присоединительный хвостовик и рабочую головку с диаметральным пазом под твердосплавную вставку, согласно изобретению снабжена, по меньшей мере, одним соединенным с корпусом коронки съемным ограничителем глубины внедрения твердосплавной вставки, торцевая поверхность которого смещена относительно торца твердосплавной вставки на регулируемую величину, при этом каждый ограничитель глубины внедрения твердосплавной вставки выполнен в виде диска с осевым каналом, соединенного с корпусом коронки посредством оси, диск установлен на оси эксцентрично, а ось вращения диска расположена под углом 80-100° к продольной оси корпуса коронки.The problem is solved in that the crown for shock-rotary drilling, comprising a housing with cleaning channels, a connecting shank and a working head with a diametral groove under the carbide insert, according to the invention is equipped with at least one removable limiter for the depth of insertion of the carbide insert connected to the crown body , the end surface of which is offset from the end of the carbide insert by an adjustable amount, each limiter of the depth of penetration of carbide in tavki configured as a disc with an axial channel, connected with the housing by means of the crown axis drive is mounted on an eccentric axis and the rotation axis of the disc is at an angle 80-100 ° to the longitudinal axis of the bit body.

Решению поставленной задачи способствует также то, что:The solution to the problem also contributes to the fact that:

- концевые участки осей, обращенные в сторону периферии коронки, выполнены гранеными, при этом диски установлены на граненых участках осей;- the end sections of the axes facing the periphery of the crown are faceted, while the disks are mounted on the faceted sections of the axes;

- диски выполнены с зубчатой наружной поверхностью;- disks are made with a gear outer surface;

- каждый диск закреплен съемно на оси посредством разрезного кольца;- each disk is removably mounted on the axis by means of a split ring;

- каждая ось под диск выполнена в виде коленчатого вала;- each axis under the disk is made in the form of a crankshaft;

- корпус коронки выполнен со сквозным поперечным отверстием, в котором закреплена ось под диски, при этом ось отверстия совмещена с верхним торцом твердосплавной вставки.- the body of the crown is made with a through transverse hole in which the axis is fixed under the disks, while the axis of the hole is aligned with the upper end of the carbide insert.

Изобретение поясняется чертежами, на которых фиг.1 изображает общий вид выполнения буровой коронки во фронтальной плоскости (предпочтительный вариант); фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; фиг.3 - диск ограничительного приспособления; фиг.4 и 5 - варианты выполнения ограничителя глубины внедрения твердосплавной вставки; фиг.6 - сечение Б-Б на фиг.5 и фиг.7 - сечение В-В на фиг.5.The invention is illustrated by drawings, in which figure 1 depicts a General view of the implementation of the drill bit in the frontal plane (preferred option); figure 2 - section aa in figure 1; figure 3 - disk restrictive devices; 4 and 5 - embodiments of the depth limiter implementation of carbide inserts; Fig.6 is a section bB in Fig.5 and Fig.7 is a section bb in Fig.5.

Коронка для ударно-вращательного бурения содержит корпус 1 (см. фиг.1) с очистными каналами 2, присоединительный хвостовик 3 и рабочую головку 4 с диаметральным пазом 5, в котором установлена твердосплавная вставка 6. Коронка снабжена ограничительным приспособлением в виде, по меньшей мере, одного съемного элемента, включающего диск 7, соединенного с корпусом 1 посредством оси 8, расположенной под углом 80-100° к продольной оси 9 корпуса 1 коронки. Диск 7 выполнен с осевым каналом 10 с граненой внутренней поверхностью 11, а ось 8 - с ответной наружной поверхностью на концевых участках. От выпадения диски 7 удерживаются на оси 8 стопорным разрезным кольцом 12, устанавливаемым в кольцевой проточке 13 на оси 8. Для регулирования положения нижней кромки диска 7 относительно рабочего торца коронки диск 7 устанавливается на оси 8 эксцентрично. В зависимости от количества граней на концевых участках оси 8 можно регулировать расстояние опорных поверхностей дисков 7 относительно рабочего торца коронки. При выполнении дисков 7 с зубчатой наружной поверхностью каждый зуб 14 соответствует положению, определяющему расстояние h от рабочего торца коронки до ограничителя. Это позволяет более быстро устанавливать диск 7 в нужном положении, определяемом в зависимости от трещиноватости разбуриваемых пород и мощности ударного механизма. При использовании для каждого диска 7 отдельной оси 8 в виде коленчатого вала (фиг.1) обеспечивается приближение дисков 7 к забою без увеличения их размеров.The crown for impact-rotary drilling comprises a housing 1 (see FIG. 1) with treatment channels 2, a connecting shank 3 and a working head 4 with a diametral groove 5 in which a carbide insert 6 is installed. The crown is equipped with a limiting device in the form of at least , one removable element including a disk 7 connected to the housing 1 by means of an axis 8 located at an angle of 80-100 ° to the longitudinal axis 9 of the crown housing 1. The disk 7 is made with an axial channel 10 with a faceted inner surface 11, and the axis 8 with a mating outer surface at the end sections. The disks 7 are kept from falling out on the axis 8 by a snap split ring 12 installed in the annular groove 13 on the axis 8. To adjust the position of the lower edge of the disk 7 relative to the working end face of the crown, the disk 7 is eccentrically mounted. Depending on the number of faces at the end sections of the axis 8, it is possible to adjust the distance of the supporting surfaces of the disks 7 relative to the working end face of the crown. When performing disks 7 with a serrated outer surface, each tooth 14 corresponds to a position determining the distance h from the working end of the crown to the limiter. This allows you to quickly install the disk 7 in the desired position, determined depending on the fracture of the drilled rocks and the power of the percussion mechanism. When using for each disk 7 a separate axis 8 in the form of a crankshaft (Fig. 1), the disks 7 are brought closer to the bottom without increasing their size.

В ряде случаев (как правило, в коронках большого диаметра) может использоваться для каждого диска 7 отдельная ось в виде прямого стержня 15 (см. фиг.4).In some cases (as a rule, in large-diameter crowns), a separate axis can be used for each disk 7 in the form of a straight rod 15 (see Fig. 4).

Возможен вариант выполнения коронки с одной осью 16 (см. фиг.6) для двух дисков 7, размещенных по обе стороны от диаметральной плоскости корпуса 1 коронки. Такой вариант выполнения оси 16 целесообразен при диаметре коронки более 76 мм. В этом случае могут использоваться диски 7 больших размеров, причем опорная часть твердосплавной пластины 6 совмещена с осью 16, а сама ось 16 располагается перпендикулярно продольной оси коронки. При этом в средней части верхнего торца твердосплавной вставки 6 выполняется паз 17 (см. фиг.6) под ось 16. В данном случае ось 16 выполняет дополнительную функцию по предотвращению смещения твердосплавной вставки 6 в горизонтальной плоскости, что повышает надежность крепления твердосплавной вставки 6, а тем самым и работоспособность всей коронки в целом.A possible embodiment of the crown with one axis 16 (see Fig.6) for two discs 7 located on both sides of the diametrical plane of the housing 1 of the crown. This embodiment of the axis 16 is advisable with a crown diameter of more than 76 mm. In this case, large disks 7 can be used, with the supporting part of the carbide plate 6 aligned with the axis 16, and the axis 16 itself being perpendicular to the longitudinal axis of the crown. At the same time, in the middle part of the upper end of the carbide insert 6, a groove 17 (see Fig. 6) is made under the axis 16. In this case, the axis 16 performs an additional function of preventing the carbide insert 6 from shifting in the horizontal plane, which increases the reliability of fastening of the carbide insert 6, and thereby the performance of the entire crown as a whole.

Другим вариантом крепления дисков 7 является использование для этой цели шурупа 18 (фиг.7), жестко фиксирующего диск 7 с эксцентричным каналом на оси 15 или 16. В этом случае обеспечиваются бесступенчатое вращение дисков 7 и более плавное регулирование их положения относительно рабочего торца коронки или забоя скважины.Another option for mounting the disks 7 is to use a screw 18 (Fig. 7) for this purpose, rigidly fixing the disk 7 with an eccentric channel on the axis 15 or 16. In this case, the disks 7 are continuously rotated and their position relative to the working end of the crown is more smoothly or bottom hole.

Коронка работает следующим образом.The crown works as follows.

Под действием крутящего момента и осевой нагрузки твердосплавная вставка 6 внедряется в породу и разрушает ее. Образующийся при этом шлам выносится с забоя очистным агентом, подаваемым через каналы 2. При бурении по трещиноватым породам часто наблюдаются случаи заклинивания коронки и разрушения твердосплавной вставки 6. Для исключения этого явления в предложенной коронке используются предохранительные съемные элементы, торцевая поверхность которых смещена относительно торца твердосплавной вставки 6 на определенную величину h, определяемую свойствами разбуриваемых пород и мощностью привода ударного механизма. Установка заданного смещения осуществляется путем вращения дисков 7 относительно неподвижной оси 8, 15 или 16. При использовании оси 8 с граненой наружной поверхностью регулирование величины h осуществляется путем снятия диска 7 и установки его на других гранях оси, причем, чем больше граней у оси 8 и диска 7, тем более плавно можно регулировать величину h. Наиболее плавное регулирование расстояния h достигается при использовании штифтового соединения диска 7 с осями 8, 15 или 16.Under the action of torque and axial load, the carbide insert 6 is embedded in the rock and destroys it. The resulting sludge is removed from the bottom by a cleaning agent supplied through channels 2. When drilling through fractured rocks, cases of jamming of the crown and destruction of the carbide insert are often observed 6. To eliminate this phenomenon, the proposed crown uses safety removable elements whose end surface is offset relative to the end of the carbide insert 6 by a certain value of h, determined by the properties of the drilled rocks and the power of the drive of the shock mechanism. The specified offset is set by rotating the disks 7 relative to the fixed axis 8, 15 or 16. When using the axis 8 with a faceted outer surface, the value of h is controlled by removing the disk 7 and installing it on other faces of the axis, moreover, the more faces the axis 8 and disk 7, the more smoothly you can adjust the value of h. The most smooth adjustment of the distance h is achieved using the pin connection of the disk 7 with the axes 8, 15 or 16.

При затуплении твердосплавной вставки 6 производится ее перезаточка. При этом благодаря съемному выполнению дисков 7 последние снимаются и не препятствуют выполнению этой операции. Благодаря такому выполнению ограничителя подачи заточка твердосплавной вставки 6 может быть осуществлена самыми простыми средствами, например наждачными кругами.When blunting carbide insert 6 is re-grinding. Moreover, due to the removable performance of the disks 7, the latter are removed and do not interfere with this operation. Thanks to this embodiment of the feed limiter, sharpening of the carbide insert 6 can be accomplished by the simplest means, for example, emery wheels.

Таким образом, применение предложенной коронки обеспечивает высокую механическую и рейсовую скорости бурения за счет исключения заклинивания вставок при разбуривании трещиноватых пород при одновременном обеспечении удобства перезаточек затупившихся вставок.Thus, the use of the proposed crown provides high mechanical and routed drilling speeds by eliminating jamming of the inserts when drilling fractured rocks while ensuring the convenience of re-sharpening dull inserts.

Claims

1. The crown for shock-rotary drilling, comprising a housing with cleaning channels, a connecting shank and a working head with a diametrical groove for a carbide insert, characterized in that it is equipped with at least one removable limiter for penetrating the carbide insert connected to the crown body, the end surface of which is offset from the end of the carbide insert by an adjustable amount, while each limiter of the depth of implementation of the carbide insert is made in the form of a disk with vym channel connected to the housing by means of the crown axis drive is mounted eccentrically on the axis, and the axis of rotation of the disk is angled 80-100 ° C to the longitudinal axis of the bit body.

2. The crown according to claim 1, characterized in that the end sections of the axes facing the periphery of the crown and the axial channel of the disk are made with mating face surfaces, while the disks are mounted on faceted sections of the axes.

3. The crown according to claim 1, characterized in that the disks are made with a serrated outer surface.

4. The crown according to claim 1, characterized in that each disk is removably fixed to the axis by means of a split ring.

5. The crown according to claim 1, characterized in that the axis under the disks are made in the form of a crankshaft.

6. The crown according to claim 1, characterized in that the body of the crown is made with a through transverse hole in which the axis under the disks is fixed, while the axis of the hole is aligned with the upper end of the carbide insert.