ГЕРМЕТИЗИРОВАННАЯ ОПОРА ШАРОШЕЧНОГО ДОЛОТА Российский патент 1994 года по МПК E21B10/22 

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно - к конструкциям опор шарошечных долот.

Известны конструкции опор буровых шарошечных долот, включающие цапфу, шарошку и уплотнительный элемент, выполненный в виде сплошного кольца круглого или другого сечения, установленного у торца шарошки.

Недостатком указанных уплотнений является низкая стойкость при работе в абразивной среде.

Известна герметизированная опора бурового долота, включающая уплотнительное эластичное кольцо с элементами повышенной твердости, расположенными на поверхности контакта кольца с цапфой лапы долота.

Недостатком такой конструкции является то, что твердые участки не могут полностью экранировать рабочую поверхность радиального уплотнения в направлении оси цапфы. При возникновении разницы давления внутри полости цапфы и в затрубном пространстве (и наоборот) указанная конструкция радиального уплотнения недостаточно эффективно защищает полость опоры от осевого проникновения абразивных частиц.

Перечисленные недостатки позволяет устранить предлагаемая герметизированная опора шарошечного долота, включающая цапфу, на которой посредством подшипников установлена шарошка и размещенное в выточке шарошки уплотнительное эластичное кольцо с элементами повышенной твердости, расположенными по окружности на поверхности контакта кольца с цапфой. Элементы повышенной твердости выполнены в виде сегментов, которые расположены в два и более ряда с зазорами по торцам, заполненными эластичным материалом, обеспечивающим постоянное плотное прижатие к цапфе и компенсирующим износ сегментов по внутреннему диаметру уплотнительного кольца за счет демпфирующих свойств эластичного материала. Торцевые участки разъемов сегментов одного ряда смещены относительно торцевых участков разъема соседнего ряда.

На фиг. 1 показана предлагаемая герметизированная опора шарошечного долота; на фиг. 2 - выноска А - узел уплотнительного элемента в увеличенном масштабе; на фиг. 3 - предпочтительный вариант уплотнительного элемента; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 3.

Герметизированная опора шарошечного долота содержит цапфу 1, шарошку 2, установленную на цапфе с помощью шарикового замкового подшипника 3. В шарошке 2 выполнена выточка 4, в которой размещено уплотнительное эластичное кольцо 5.

Предпочтительный вариант уплотнительного элемента (кольца), показанный на фиг. 3 и 4, состоит из набора кольцевых сегментов, которые расположены в три ряда - 6, 7 и 8. Кольцевые сегменты расположены так, что линии разъемов или зазоров 9 по торцам между сегментами одного ряда смещены относительно линий разъемов 10, 11 по торцу между сегментами соседних рядов (фиг. 3). Это смещение по окружности сегментов рядов 6, 7 и 8 и наличие эластичного материала 12 (фиг. 4) гарантирует полное перекрытие всей длины окружности цапфы металлическим экраном от перемещения вдоль оси шламового потока, поскольку в любом сечении плоскостями, проходящими через ось цапфы, гарантировано одновременно нахождение в контакте с цапфой не менее одного сегмента в двух соседних рядах. Набор из трех рядов сегментов еще более надежно (не менее двух сегментов в аналогичных сечениях) экранирует от шлама всю длину окружности уплотнения. В качестве эластичного материала может быть использована, например, термо-маслостойкая резина, применяемая для изготовления уплотнительных колец для долот, а для сегментов могут использоваться любые высокопрочные износостойкие материалы.

При работе долота на забое уплотнительное эластичное кольцо 5, расположенное в выточке 4, вращается вместе с шарошкой 2 вокруг цапфы 1, постоянно обжимая ее и герметизируя опору от попадания бурового раствора.

Использование: конструкции опор породоразрушающих элементов в буровой технике. Сущность: элементы повышенной твердости выполнены в виде сегментов. Сегменты расположены сплошными рядами. Торцевые участки разъемов сегментов одного ряда смещены по отношению торцевых участков разъема соседнего ряда. При работе улучшается герметизация опоры. 4 ил.

ГЕРМЕТИЗИРОВАННАЯ ОПОРА ШАРОШЕЧНОГО ДОЛОТА, содержащая цапфу, на которой посредством подшипников установлена шарошка и размещенное в выточке шарошки уплотнительное эластичное кольцо с элементами повышенной твердости, расположенными по окружности на поверхности контакта кольца с цапфой, отличающаяся тем, что, с целью повышения долговечности долота за счет улучшения герметизации, элементы повышенной твердости выполнены в виде сегментов, расположенных не менее чем в два сплошных ряда, причем торцевые участки разъемов сегментов одного ряда смещены относительно торцевых участков разъема соседнего ряда.