RU137300U1

RU137300U1 - HYDRAULIC DRILL HEAD

Info

Publication number: RU137300U1
Application number: RU2013135577/03U
Authority: RU
Inventors: Николай Михайлович Качурин; Владимир Владимирович Колесников; Александр Евгеньевич Пушкарев
Priority date: 2013-07-29
Filing date: 2013-07-29
Publication date: 2014-02-10

Abstract

Гидромониторная бурильная головка, включающая средство соединения, центральный канал, корпус бурильной головки с каналами и соплами, управляющей поверхностью и передней поверхностью, отличающаяся тем, что хвостовая часть соединена с корпусом бурильной головки штифтами и обжимным кольцом, внутри которого расположен фиксирующийся посредством винтов диск с входными струеформирующими отверстиями, напротив которых расположены резонирующие элементы в виде пластин, консольно закрепленных во втором диске с выходными струеформирующими отверстиями, фиксирующемся винтами.Hydraulic monitor drill head, including a connection means, a central channel, a drill head housing with channels and nozzles, a control surface and a front surface, characterized in that the tail end is connected to the drill housing by pins and a crimp ring, inside of which a disk with input jet forming holes, opposite which there are resonating elements in the form of plates, cantilevered in the second disk with output jet forming holes Holes fixed with screws.

Description

Техническое решение относится к горному делу и строительству, в частности к оборудованию для бестраншейной прокладки труб под дорогами и другими инженерными сооружениями. И может быть использовано для прокладывания пилотной скважины, применяясь, как головная часть исполнительного органа установки горизонтально направленного бурения, совместно с растворами, применяемыми в работе при бестраншейной прокладке трубопровода.The technical solution relates to mining and construction, in particular to equipment for trenchless pipe laying under roads and other engineering structures. And it can be used for laying a pilot well, being used as the head of the executive body of a horizontal directional drilling rig, together with the solutions used in trenchless laying of the pipeline.

Из существующего уровня техники известна гидромониторная бурильная головка, содержащая двускатную фронтальную поверхность с лобовым породоразрушающим выступом на сопряжении скатов, калибрующую часть с продолговатым контуром поперечного сечения, направляющую часть с асимметричным скосом, средство соединения с колонной бурильных труб и нагнетательный канал с вводами в гидромониторные сопла (RU 2330928, E21B 7/04, 10.08.2008).A hydromonitor drill head is known from the prior art, comprising a gable front surface with a frontal rock cutting protrusion on the ramps, a calibrating part with an elongated cross-section contour, a guiding part with an asymmetric bevel, means for connecting to a drill pipe string and a discharge channel with inputs to the hydromonitor nozzles ( RU 2330928, E21B 7/04, 08/10/2008).

Недостатком названной гидромониторной бурильной головки является статическое воздействие на массив инструмента, что снижает эффективность его работы на крепких породах.The disadvantage of the aforementioned hydraulic drill bit is the static impact on the tool array, which reduces the efficiency of its work on hard rocks.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является гидромониторная бурильная головка для бурения подземного туннеля, содержащая корпус, связанный с бурильной установкой с возможностью вращения вокруг центральной оси головки, выполненный с осевым каналом, проходящим вдоль центральной оси, с направляющей поверхностью, на боковой стороне корпуса, скошенной в направлении переднего конца головки и снабженный, по крайней мере, одним, установленным в корпусе, направленным вперед и сообщенным с осевым каналом передним соплом, выпускное отверстие которого расположено вне центральной оси (RU 2081988, E21B 7/18, 20.06.1997).Closest to the claimed technical solution is a water-borne drill head for drilling an underground tunnel, comprising a housing associated with a drilling rig rotatably around the central axis of the head, made with an axial channel running along the central axis, with a guide surface on the side of the body, beveled in the direction of the front end of the head and provided with at least one mounted in the housing, directed forward and in communication with the axial channel of the front nozzle, a certain hole which is located outside the central axis (RU 2081988, E21B 7/18, 06/20/1997).

Недостатками данного технического решения являются наличия потерь энергии при снижении гидромониторного воздействия струй жидкости на массив с переменными прочностными характеристиками пород, от менее крепких к более крепким. Таким образом, снижается скорость прохождения буровой головки, ведущая к снижению эффективности работы породоразрушающего инструмента в крепких породах.The disadvantages of this technical solution are the presence of energy losses with a decrease in the hydro-monitor effect of liquid jets on the massif with variable strength characteristics of the rocks, from less strong to stronger. Thus, the speed of passage of the drill head is reduced, leading to a decrease in the efficiency of the rock cutting tool in hard rocks.

Технической задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение эффективности работы инструмента в крепких породах.The technical problem, which is aimed by the claimed utility model, is to increase the efficiency of the tool in hard rocks.

Данная задача решается за счет того, что заявленное устройство гидромониторная бурильная головка с встроенным генератором гидродинамических колебаний, внутри буровой головки находится генератор гидродинамических колебаний. Каждая резонирующая пластина, которого находится напротив соосного с ней струе-формирующего канала. При набегании буровой жидкости происходит интенсивное воздействие на резонирующие элементы, появляются возмущения жидкости, пульсирующая кавитационная область, возбуждение в резонирующих элементах изгибных колебаний, появление вибрации передающихся на бурильную головку. С целью повышения интенсивности колебаний необходимо настроить частоту собственных колебаний резонирующих элементов на частоту собственных колебаний поступаемой жидкой среды для создания резонанса.This problem is solved due to the fact that the claimed device is a hydraulic drill head with a built-in generator of hydrodynamic vibrations, inside the drill head is a generator of hydrodynamic vibrations. Each resonating plate, which is opposite the jet-forming channel coaxial with it. During the onset of drilling fluid, an intense effect on the resonating elements occurs, fluid disturbances appear, a pulsating cavitation region, excitation of bending vibrations in the resonating elements, and the appearance of vibration transmitted to the drill head. In order to increase the oscillation intensity, it is necessary to adjust the frequency of natural vibrations of the resonating elements to the natural frequency of the incoming liquid medium to create a resonance.

Сущность полезной модели поясняется чертежом: на фиг. 1 изображена гидромониторная бурильная головка с встроенным генератором гидродинамических колебаний.The essence of the utility model is illustrated by the drawing: in FIG. 1 shows a hydraulic drill head with a built-in generator of hydrodynamic vibrations.

Гидромониторная бурильная головка содержит средство соединения 1 и центральный канал 2 находящийся в хвостовой части 3 соединенной с корпусом 4 бурильной головки штифтами 5 и обжимным кольцом 6, внутри которого расположен, фиксирующийся посредством винтов 7 диск 8 с входными струеформирующими отверстиями напротив которых находятся резонирующие элементы в виде пластин 9 консольно закрепленными во втором диске 10 с выходными струеформирующими отверстиями фиксирующегося винтами 7, каналами 11, преходящими в сопла 12, выходящими на управляющую поверхностью 13 и оканчивающийся передней поверхностью 14.The hydraulic drill head contains a connection means 1 and a central channel 2 located in the rear part 3 of the drill head connected to the drill body 4 by pins 5 and a compression ring 6, inside of which there is a disk 8 fixed with screws 7 with input jet forming holes opposite which there are resonating elements in the form plates 9 cantilevered in the second disk 10 with the outlet jet forming holes of the fixed screws 7, channels 11, passing into the nozzle 12, facing the control overhnostyu 13 and ending with the front surface 14.

Работает устройство следующим образом: рабочая жидкость, например буровой раствор, нагнетают насосом во внутренний канал 2 хвостовой части 3, закрепляющейся штифтами 5 и обжимным кольцом 6, с корпусом 4 бурильной головки, затем буровой раствор поступает в струеформирующие отверстия диска 6, фиксируемого в корпусе 4 бурильной головки за счет винтов 7, скачкообразно увеличивается давление в смеси за счет уменьшения диаметра слива, при набегании жидкости на пластины 9 происходит их колебание, образование и срыв вихрей, следующих один за другим, образуется кавитация и последующая вибрация передающаяся на корпус 4 бурильной головки, происходит прохождение раствора через выходные отверстия диска 10, фиксируемого в корпусе 4 бурильной головки за счет винтов 7, затекание в каналы 11 и истечение через сопла 12 находящиеся на направляющей поверхности 13. При этом происходит смазывание буровым раствором направляющей поверхности 13, передней поверхности 14, корпуса 4 бурильной головки и хвостовой части 3.The device operates as follows: the working fluid, for example, drilling fluid, is pumped into the inner channel 2 of the tail part 3, which is fixed with pins 5 and the compression ring 6, with the housing 4 of the drill head, then the drilling fluid enters the jet-forming holes of the disk 6 fixed in the housing 4 the drill head due to the screws 7, the pressure in the mixture increases spasmodically due to a decrease in the discharge diameter, when the fluid runs onto the plates 9, they oscillate, the formation and breakdown of vortices following one after another, cavitation and subsequent vibration are transmitted to the drill bit body 4, the solution passes through the outlet openings of the disk 10, which is fixed in the drill bit body 4 by screws 7, flows into the channels 11 and flows through the nozzles 12 located on the guide surface 13. This occurs lubrication by the drilling fluid of the guide surface 13, the front surface 14, the housing 4 of the drill head and the tail portion 3.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является повышение эффективности работы породоразрушающего инструмента для прокладки пилотной скважины, придание воздействию на массив динамического характера, кратковременных ударных импульсов, в частности продольно вибрационных ускорений, возникающих в инструменте при колебаниях жидкости и кавитации протекающей в буровом растворе, способных повысить его работоспособность по крепким породам.The technical result provided by the given set of features is to increase the efficiency of the rock cutting tool for laying a pilot well, imparting dynamic character to the array, short-term shock pulses, in particular, longitudinally vibrational accelerations that occur in the tool during fluid oscillations and cavitation flowing in the drilling fluid, capable of increase its performance in hard breeds.

Claims

Hydraulic monitor drill head, including a connection means, a central channel, a drill head housing with channels and nozzles, a control surface and a front surface, characterized in that the tail end is connected to the drill housing by pins and a crimp ring, inside of which there is a disk with input jet forming holes, opposite which there are resonating elements in the form of plates, cantilevered in the second disk with output jet forming holes Holes fixed with screws.