[go: up one dir, main page]

RU2355863C2 - Bore cone bit - Google Patents

Bore cone bit Download PDF

Info

Publication number
RU2355863C2
RU2355863C2 RU2007127964/03A RU2007127964A RU2355863C2 RU 2355863 C2 RU2355863 C2 RU 2355863C2 RU 2007127964/03 A RU2007127964/03 A RU 2007127964/03A RU 2007127964 A RU2007127964 A RU 2007127964A RU 2355863 C2 RU2355863 C2 RU 2355863C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
tooth
working head
rock
teeth
rounding
Prior art date
Application number
RU2007127964/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007127964A (en
Inventor
Родион Михайлович Богомолов (RU)
Родион Михайлович Богомолов
Григорий Андреевич Поланский (RU)
Григорий Андреевич Поланский
Вячеслав Петрович Мокроусов (RU)
Вячеслав Петрович Мокроусов
Сергей Борисович Шиганов (RU)
Сергей Борисович Шиганов
Александр Григорьевич Поланский (RU)
Александр Григорьевич Поланский
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Волгабурмаш" (ОАО "Волгабурмаш")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Волгабурмаш" (ОАО "Волгабурмаш") filed Critical Открытое акционерное общество "Волгабурмаш" (ОАО "Волгабурмаш")
Priority to RU2007127964/03A priority Critical patent/RU2355863C2/en
Publication of RU2007127964A publication Critical patent/RU2007127964A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2355863C2 publication Critical patent/RU2355863C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

FIELD: mining.
SUBSTANCE: invention refers to equipment of rock destroying tool, particularly to hard-alloy teeth designed for equipment of bore bits. The bore bit consists of one or more sections with a leg, and of a roller cutter movably secured on the leg and equipped with hard-alloy teeth with cylinder tails and a working rock-destroying head in form of converging on a rounded top crests. A pyramidal working head in sections below the rounded top has a shape of trapezium with rounded angles. Radius of rounding of the top of the working head of the tooth is bigger or equal to product of one sixteenth of diametre of a cylinder part of the tooth and number of facets of trapezium working head of the tooth and is bigger or equal to radius of rounding of ribs of the working head of the tooth. The teeth are arranged on crowns in the case of a roller cutter where relative to the direction of the roller cutter rotation a bigger side of pyramid base is oriented on trailing edge and smaller side is oriented on entering edge.
EFFECT: increased efficiency of bore bit operation due to increased efficiency of operation of hard-alloy rock destroying teeth.
2 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к вооружению породоразрушающего инструмента, а именно к твердосплавным зубкам, предназначенным для оснащения буровых долот.The invention relates to the arming of a rock cutting tool, namely to carbide teeth intended to equip drill bits.

Известно буровое долото [1], принятое за аналог, с твердосплавными зубками для вооружения шарошек, имеющими породоразрушающую поверхность в виде двух или более взаимно сходящихся лезвий.Known drill bit [1], taken as an analogue, with carbide teeth for weapons cones having a rock-cutting surface in the form of two or more mutually converging blades.

Преимуществом таких твердосплавных зубков является то, что рабочая головка зубка в виде двух или более сходящихся лезвий позволяет создавать на поверхности забоя сеть пересекающихся друг с другом, близких к вертикальным, трещин под каждым лезвием и большое количество чередующихся и не связанных друг с другом мелких выступов и впадин. Если принять усилие для раздавливания определенного объема породы за 100%, то усилие при боковом сдвиге того же объема породы составляет всего 11%. Поэтому клиновидные лезвия при сдвиге клиновой поверхностью мелких выступов в сторону впадин затрачивают на их разрушение на порядок меньшие усилия.The advantage of such carbide teeth is that the working head of the tooth in the form of two or more converging blades allows you to create on the face surface a network of intersecting, close to vertical, cracks under each blade and a large number of alternating and unconnected small protrusions and troughs. If we take the force to crush a certain volume of rock for 100%, then the force during lateral shear of the same volume of rock is only 11%. Therefore, wedge-shaped blades when shifting by the wedge surface of small protrusions towards the depressions spend an order of magnitude less effort to destroy them.

К недостатку зубков с породоразрушающей поверхностью в виде двух или более сходящихся лезвий можно отнести недостаточную стойкость зубков, обусловленную тем, что разрушаемая порода, попадая в пространство между соседними лезвиями, оказывает расклинивающее воздействие, отрывая одно лезвие от другого. Как известно, твердые сплавы имеют высокую стойкость относительно деформаций сжатия и недостаточную стойкость на разрыв.The lack of teeth with a rock-cutting surface in the form of two or more converging blades can be attributed to the insufficient resistance of the teeth, due to the fact that the destructible rock, falling into the space between adjacent blades, has a wedging effect, tearing one blade from the other. As is known, hard alloys have high resistance to compression deformations and insufficient tensile strength.

Известно также буровое долото [2], взятое в качестве прототипа, в котором расклинивающее воздействие породы в пространстве между лезвиями зубков значительно уменьшено.Also known is a drill bit [2], taken as a prototype, in which the wedging effect of the rock in the space between the blades of the teeth is significantly reduced.

У данного долота рабочая головка твердосплавного зубка представлена набегающей и сбегающей сторонами в виде клиновой поверхности каждая, ребра которых расположены в плоскости симметрии зубка и наклонены к его оси под неравными углами. За счет увеличения прочности указанного зубка повышается эффективность процесса бурения. Заостренная вершина такого зубка обеспечивает высокое удельное давление на породу, значительно превышающее давление, оказываемое на породу другими зубками, в частности зубками со сферической или клиновидной породоразрушающими поверхностями. Однако указанный зубок также имеет ограниченную область применения (бурение твердых пород) и технологический недостаток, заключающийся в необходимости тщательной ориентации зубков при их сборке на шарошках секций долота. Однако стойкость заостренной вершины такого зубка при испытаниях на стенде с циклическим ударным нагруженном слишком мала.At this bit, the working head of the carbide tooth is represented by the on-going and run-off sides in the form of a wedge surface each, whose edges are located in the plane of symmetry of the tooth and are inclined to its axis at unequal angles. By increasing the strength of the specified clove increases the efficiency of the drilling process. The pointed apex of such a tooth provides a high specific pressure on the rock, significantly exceeding the pressure exerted on the rock by other teeth, in particular teeth with spherical or wedge-shaped rock-breaking surfaces. However, this tooth also has a limited scope (hard rock drilling) and a technological disadvantage, which consists in the need for careful orientation of the teeth when assembling them on the roller cutter sections. However, the resistance of the pointed tip of such a clove when tested on a bench with a cyclic shock loaded is too low.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение стойкости и производительности работы вооружения бурового долота.The technical result of the present invention is to increase the durability and performance of weapons of the drill bit.

Технический результат достигается тем, что в буровом шарошечном долоте, включающем одну или более секций с лапой, подвижно закрепленной на ней шарошкой, оснащенной твердосплавными зубками с цилиндрическими хвостовиками и рабочей породоразрушающей головкой в виде сходящихся на скругленной вершине гребней, согласно изобретению пирамидальная рабочая головка в сечениях ниже скругления вершины имеет вид трапеции со скругленными углами, причем радиусы скруглений вершины и ребер связаны следующим соотношением с диаметром цилиндрической части зубка и количеством граней пирамиды:

Figure 00000001
,The technical result is achieved by the fact that in the drill cone bit, which includes one or more sections with a paw, a roller cone movably fixed on it, equipped with carbide teeth with cylindrical shanks and a working rock cutting head in the form of ridges converging on a rounded apex, according to the invention, a pyramidal working head in sections below the vertex rounding, it has the form of a trapezoid with rounded corners, and the radii of the rounding of the top and ribs are connected by the following relation with the diameter of the cylindrical h part of the clove and the number of faces of the pyramid:
Figure 00000001
,

где: r1 - радиус скругления вершины рабочей головки зубка, мм;where: r 1 is the radius of rounding of the top of the working head of the tooth, mm;

r2 - радиус скругления ребер рабочей головки зубка, мм;r 2 is the radius of rounding of the ribs of the working head of the tooth, mm;

d - диаметр цилиндрической части зубка, мм;d is the diameter of the cylindrical part of the tooth, mm;

n - количество граней пирамидальной рабочей головки зубка.n is the number of faces of the pyramidal working head of the tooth.

Твердосплавные зубки расположены на венцах в корпусе шарошки с ориентированием большой стороны основания пирамиды по сбегающей стороне и малой стороны по набегающей стороне относительно направления вращения шарошки.Tungsten carbide teeth are located on the crowns in the cone of the cone with the orientation of the large side of the base of the pyramid on the reeling side and the small side on the free side relative to the direction of rotation of the cone.

Такая форма породоразрушающего зубка при указанной его ориентации относительно направления вращения шарошки позволяет избежать расклинивающего воздействия на лезвие зубка, характерного аналогу, и при этом значительно увеличить стойкость вооружения долота за счет усиления сбегающей стороны зубка подобно прототипу. При внедрении зубков в породу забоя боковые скругленные вершины гребней оказывают распирающее воздействие на стенки образующихся под зубками лунок, интенсифицируя процесс бурения скважины.This form of rock-cutting clove with its specified orientation relative to the direction of rotation of the cone allows you to avoid wedging effects on the blade of the clove, characteristic of the analogue, and at the same time significantly increase the durability of the armament of the bit by reinforcing the runaway side of the clove like a prototype. When teeth are introduced into the bottom rock, the lateral rounded peaks of the ridges exert a bursting effect on the walls of the holes formed under the teeth, intensifying the well drilling process.

Таким образом, повышение эффективности работы зубка происходит за счет особенностей конструктивной формы рабочей головки, обеспечивающей необходимую прочность породоразрушающей части, и где при внедрении в горную породу происходит перераспределение усилий, действующих на вооружение долота, с равномерных в сферическом сечении на переменно- направленные в гранях и скругленных ребрах пирамиды за счет изменения геометрической формы сечения с круга на многоугольник со скругленными углами.Thus, an increase in the working efficiency of the tooth occurs due to the structural design of the working head, which provides the necessary strength of the rock cutting part, and where, when introduced into the rock, the forces acting on the arms of the bit are redistributed from uniform in a spherical section to alternating in faces and rounded edges of the pyramid by changing the geometric shape of the section from a circle to a polygon with rounded corners.

Перечень фигур чертежей. На фиг.1, 2, 3 изображен предлагаемый твердосплавный зубок в трех проекциях, фиг.1 - главный вид зубка, фиг.3 - вид сверху на рабочую головку зубка, фиг.2 - вид зубка сбоку. На фиг.4 показан разрез 4-4 по цилиндрической части зубка и ребру рабочей головки фиг.3. На фиг.5 изображен зубок с секущими плоскостями; на фиг.6 - сечение 1-1, на фиг.7 - сечение 2-2, на фиг.8 - сечение 3-3. Все три сечения показаны в увеличенном виде.The list of figures drawings. Figure 1, 2, 3 shows the proposed carbide tooth in three projections, figure 1 is the main view of the tooth, figure 3 is a top view of the working head of the tooth, figure 2 is a side view of the tooth. Figure 4 shows a section 4-4 along the cylindrical part of the clove and the edge of the working head of figure 3. Figure 5 shows a clove with secant planes; Fig.6 is a section 1-1, Fig.7 is a section 2-2, Fig.8 is a section 3-3. All three sections are shown in enlarged view.

На фиг.5 показан главный вид предлагаемого твердосплавного зубка. На фиг.6 (сечение 1-1 фиг.5) показана схема направления действия породоразрушающих усилий при внедрении головной рабочей сферической части зубка в разбуриваемую породу. Имеет место круговой равномерный контакт твердосплавного зубка с породой, породоразрушающие усилия имеют равномерное распределение (показано стрелками), происходит дробление разрушаемой породы с образованием сравнительно мелких частиц выбуренной породы.Figure 5 shows the main view of the proposed carbide tooth. Figure 6 (section 1-1 of figure 5) shows a diagram of the direction of action of rock cutting forces when introducing the head working spherical part of the clove into the rock being drilled. There is a circular uniform contact of the carbide tooth with the rock, the rock breaking forces have a uniform distribution (shown by arrows), the crushed rock is crushed with the formation of relatively small particles of cuttings.

На фиг.7 и фиг.8 стрелками схематически показано направление и величина действующих разрушающих усилий при изменении геометрической формы сечений рабочей головки зубка с круга (фиг.6) на многоугольник со скругленными углами. Удельное давление на горную породу, оказываемое ребрами пирамиды, значительно выше, чем ее гранями, зона объемного разрушения породы твердосплавным зубком увеличивается, тем самым повышается эффективность бурения с формированием более крупных частиц выбуренной породы.In Fig. 7 and Fig. 8, the arrows schematically show the direction and magnitude of the actual destructive forces when changing the geometric shape of the cross sections of the working head of the tooth from the circle (Fig. 6) to a polygon with rounded corners. The specific pressure exerted on the rock by the edges of the pyramid is significantly higher than its faces, the zone of volumetric destruction of the rock by the hard-alloyed tooth increases, thereby increasing the drilling efficiency with the formation of larger particles of cuttings.

Преимуществом предлагаемого бурового долота, оснащенного твердосплавными породоразрушающими зубками с рабочей головкой в виде пирамиды со скругленными ребрами, имеющими радиусы скруглений вершины и ребер, связанные указанным выше соотношением с диаметром зубка и количеством граней пирамиды, является повышенная прочность и агрессивность рабочей головки. Это позволяет производить разрушение крепких горных пород и создавать высокое удельное давление вооружения долота на забой скважины, обеспечивая тем самым повышенную механическую скорость бурения за счет увеличения зоны объемного разрушения и формирования крупных частиц выбуренной породы с уменьшением пылеобразования при бурении скважин на горных карьерах и выработках.The advantage of the proposed drill bit, equipped with carbide rock cutting teeth with a working head in the form of a pyramid with rounded ribs having the radii of rounding of the top and ribs associated with the above ratio with the diameter of the tooth and the number of faces of the pyramid, is increased strength and aggressiveness of the working head. This allows for the destruction of strong rocks and to create a high specific pressure of the drill bit at the bottom of the well, thereby providing an increased mechanical drilling speed due to an increase in the volumetric fracture zone and the formation of large particles of drill cuttings with a reduction in dust generation during drilling of wells in mining pits and workings.

Результаты стендовых испытаний буровых долот с предлагаемым вооружением подтверждают его высокую стойкость и механическую скорость бурения.The results of bench tests of drill bits with the proposed weapons confirm its high durability and mechanical drilling speed.

Источники информацииInformation sources

1. Авторское свидетельство № В 1852 (не подлежащее публикации в открытой печати) от 04.10.1966 г., «Буровое шарошечное долото», МПК Е21В 23/20 (аналог).1. Copyright certificate No. B 1852 (not subject to publication in the open press) dated 10/04/1966, “Drill bit”, MPK ЕВВ 23/20 (analogue).

2. Патент РФ №1677230 от 15.09.1991 г., Бюл. №34, «Твердосплавный зубок для буровых долот», МПК 5 Е21В 10/16 (прототип).2. RF patent No. 1677230 of September 15, 1991, Bull. No. 34, "Carbide tooth for drill bits", IPC 5 ЕВВ 10/16 (prototype).

Claims (2)

1. Буровое шарошечное долото, включающее одну или более секций с лапой, подвижно закрепленной на ней шарошкой, оснащенной твердосплавными зубками с цилиндрическими хвостовиками и рабочей породоразрушающей головкой в виде сходящихся на скругленной вершине гребней, отличающееся тем, что пирамидальная рабочая головка в сечениях ниже скругления вершины имеет вид трапеции со скругленными углами, причем радиусы скруглений вершины и ребер связаны следующим соотношением с диаметром цилиндрической части зубка и количеством граней пирамиды:
Figure 00000002
,
где r1 - радиус скругления вершины рабочей головки зубка, мм;
r2 - радиус скругления ребер рабочей головки зубка, мм;
d - диаметр цилиндрической части зубка, мм;
n - количество граней пирамидальной рабочей головки зубка.
1. Drill cone bit, including one or more sections with a paw, a roller cone movably fixed on it, equipped with carbide teeth with cylindrical shanks and a working rock cutting head in the form of ridges converging on a rounded apex, characterized in that the pyramidal working head in sections below the rounded apex has the form of a trapezoid with rounded corners, and the radii of rounding of the apex and ribs are connected by the following ratio with the diameter of the cylindrical part of the tooth and the number of faces of the pyramid:
Figure 00000002
,
where r 1 is the radius of rounding of the top of the working head of the tooth, mm;
r 2 is the radius of rounding of the ribs of the working head of the tooth, mm;
d is the diameter of the cylindrical part of the tooth, mm;
n is the number of faces of the pyramidal working head of the tooth.
2. Буровое долото по п.1, отличающееся тем, что твердосплавные зубки расположены на венцах в корпусе шарошки с ориентированием большой стороны основания пирамиды по сбегающей стороне и малой стороны по набегающей стороне относительно направления вращения шарошки. 2. The drill bit according to claim 1, characterized in that the carbide teeth are located on the crowns in the cone body with the orientation of the large side of the base of the pyramid on the recession side and the small side on the incident side relative to the direction of rotation of the cone.
RU2007127964/03A 2007-07-20 2007-07-20 Bore cone bit RU2355863C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007127964/03A RU2355863C2 (en) 2007-07-20 2007-07-20 Bore cone bit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007127964/03A RU2355863C2 (en) 2007-07-20 2007-07-20 Bore cone bit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007127964A RU2007127964A (en) 2009-01-27
RU2355863C2 true RU2355863C2 (en) 2009-05-20

Family

ID=40543678

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007127964/03A RU2355863C2 (en) 2007-07-20 2007-07-20 Bore cone bit

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2355863C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2445434C1 (en) * 2010-11-29 2012-03-20 Николай Митрофанович Панин Drilling bit roller cutter

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2445434C1 (en) * 2010-11-29 2012-03-20 Николай Митрофанович Панин Drilling bit roller cutter

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007127964A (en) 2009-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10029391B2 (en) High impact resistant tool with an apex width between a first and second transitions
US6929079B2 (en) Drill bit cutter element having multiple cusps
US6904983B2 (en) Low-contact area cutting element
US20140175853A1 (en) Pick For Earthworking Machine
US20160032724A1 (en) Ripping and scraping cutter tool assemblies, systems, and methods for a tunnel boring machine
RU2153569C2 (en) Drill bit cone
EA016278B1 (en) Cutting tip and tool
RU2355863C2 (en) Bore cone bit
RU2499121C1 (en) Roller bit with hard-alloy inserts
RU2249088C2 (en) Drilling chisel cutter
RU2445439C1 (en) Crown bit
CN207245612U (en) A kind of hydraulic crushing hammar drill rod
RU164904U1 (en) DRILLING CUTTER FOR ROTARY DRILLING
RU2558097C1 (en) Four-stage three-bladed rotary bit for rotary blasthole drilling
RU2553108C1 (en) Cutter for rotary drilling
RU2552278C2 (en) Bore bit for drilling small-diameter blast holes
RU49844U1 (en) SCREW DRILL FOR DRILLING WELLS IN STRONG AND FROZEN SOILS
RU2459077C1 (en) Cutting tool for mining machines
CN113622827B (en) A diamond drill bit for drilling into fractured hard rock layers
CN118686550B (en) PDC drill bit with alternating rake angle
CN205078186U (en) It bores drill bit for impacter to pierce through high wind pressure down --hole of reinforced concrete
CN105350916B (en) Penetrate the high blast hidden hole drilling impactor drill bit of armored concrete
RU2764761C1 (en) Drill bit
RU2473772C1 (en) Crown for impact-rotary drilling
RU163879U1 (en) DRILLING HEAD

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20110721