БУРОВОЕ ДОЛОТО Российский патент 1995 года по МПК E21B10/22 

Изобретение относится к горному делу, а именно к породоразрушающему инструменту для бурения скважин.

Известны буровые долота, содержащие корпус с лапами и цапфами, на которых размещены полые шарошки с подшипниками и уплотнительными кольцами и магниторезисторами.

Недостатком данных устройств является то, что для закрепления шарошек на цапфе в осевом направлении используются шарики подшипников, размеры которых, а следовательно, и надежность удержания цапфы и долота малы. При небольших размерах долота надежность закрепления шарошки на цапфе мала, что приводит к оставлению шарошек на забое скважины и к тяжелым авариям в бурении. Кроме того, точность показаний магниторезисторов невелика особенно при незначительных выступах резцов над телом шарошки.

Наиболее близкой к изобретению является конструкция бурового долота, содержащего корпус с лапами и цапфами, на которых размещены полые шарошки с подшипниками, закрепленные в осевом направлении разрезанными поперек стопорными кольцами, с резьбой на наружной поверхности, взаимодействующей с резьбой в полости шарошки, удерживаемыми при сборке стопорными стержнями.

Однако стопорные стержни, размещенные внутри цапфы, удерживают от вращения только одну часть разрезанного поперек кольца, в то время как другая, взаимодействующая с закрепленной частью торцами разреза, смещается в канавке на ширину разреза, затрудняя процесс сборки и снижая надежность закрепления шарошки на цапфе.

Целью изобретения является повышение надежности закрепления шарошки на цапфе.

Для этого в буровом долоте, содержащем корпус с лапами и цапфами, на которых размещены полые шарошки с подшипниками, закрепленные в осевом направлении разрезанными поперек стопорными кольцам, с резьбой на наружной поверхности, взаимодействующей с резьбой в полости шарошки, удерживаемыми при сборке стопорными стержнями, стопорные стержни размещены в диаметральной плоскости цапфы в углублениях на ее поверхности между частями разрезанного стопорного кольца.

Стопорные стержни могут быть выполнены из магнитного материала.

Толщина выступающей из цапфы части стопорного стержня может быть равна ширине разреза стопорного кольца.

Размещение стопорных стержней в диаметральной плоскости цапфы обеспечивает удерживание от смещения при сборке обеих частей разрезанного кольца. Выполнение стопорных стержней из магнитного материала позволяет удерживать части разрезанного кольца без дополнительных приспособлений в начальный момент сборки долота. Кроме того, стержни из магнитного материала могут использоваться как датчики числа оборотов шарошки вокруг цапфы.

Выполнение выступающей из цапфы части стопорного стержня с толщиной, равной ширине разреза кольца, позволяет заполнить просвет между торцами частей кольца, чем предотвращается их смещение друг относительно друга при сборке и преждевременный износ резьбы в полости шарошки. Благодаря этому повышается надежность закрепления шарошки на цапфе.

На фиг. 1, 2 изображена лапа предлагаемого бурового долота; на фиг. 3 аксонометрическая проекция стопорного стержня.

Буровое долото содержит корпус с лапами 1, на которых выполнены цапфы 2 с кольцевыми углублениями 3 и беговыми дорожками 4 подшипников качения 5 на ее поверхности. В диаметральной плоскости цапфы 2 в углублении 3 высверлены отверстия (дополнительное углубление) 6, в которых размещены стопорные стержни 7 в виде пластинок из магнитного материала. Толщина пластинок равна ширине разреза стопорного кольца 8, размещенного в углублении 3 и имеющего на наружной поверхности резьбу 9, параметры которой совпадают с резьбой 10 на внутренней поверхности шарошки 11. Шарошка 11 имеет на своей наружной поверхности породоразрушающие зубцы 12. Стопорные стержни 7 имеют опорную ножку 13, посредством которой они закрепляются в отверстиях 6 цапфы 2. Магнитные пластинки стопорных стержней 7 ориентированы противоположными полюсами зеркально друг к другу: если один стержень имеет сверху северный полюс, то другой южный, и наоборот. Для удерживания стопорного кольца 8 от вращения при отвинчивании шарошки 11 в лапе 1 и цапфе 2 выполнено резьбовое отверстие под винт 14. Резьба 10 оканчивается буртиком 15.

Буровое долото работает следующим образом.

Перед сборкой резьбу 9 стопорного кольца 8 подгоняют к резьбе 10 шарошки 11 таким образом, чтобы усилие свинчивания было минимальным. Затем кольцо 8 разрезают по диаметру фрезой, толщина которой равна толщине магнитных пластинок стопорных стержней 7. Стержни 7, вставленные опорными ножками 13 в отверстия 6, ориентируют поперек кольцевого углубления 3 противоположными полюсами зеркально друг к другу. Затем в углубление 3 вставляют части разрезанного кольца 8, торцы которых притягиваются к магнитным пластинкам опорных стержней 7, благодаря чему кольцо 8 удерживается в углублении 3 при навинчивании шарошки 11 на кольцо 8. Шарошка 11 навинчивается на кольцо 8 до тех пор, пока резьба 9 не упрется в буртик 15. После этого усилие свинчивания резко увеличивается, превышая допустимое напряжение материала пластины стержня 7 на срез. Пластины срезаются в место перехода в опорную ножку 13 и не препятствуют повороту кольца 8 и шарошки 11 вокруг цапфы 2. Для отвинчивания шарошки 11 от кольца 8 последнее стопорится винтом 14.

Предлагаемое буровое долото обеспечивает надежное удерживание разрезанного кольца на цапфе при навинчивании шарошки. Один стопорящий винт, как в прототипе, этого не обеспечивает. Кроме того, в прототипе происходит смещение частей кольца и резьбы друг относительно друга, что препятствует навинчиванию шарошки на кольцо. В предложенном устройстве части кольца фиксируются друг относительно друга магнитными пластинами.

Предлагаемое долото создает возможность регистрации числа оборотов и, следовательно, режима работы долота на забое путем размещения простого магнитомера в полости долота и вывода информации на поверхность, например, по гидравлическому каналу связи.

Использование: в области горного дела в качестве породоразрушающего инструмента для бурения скважин. Сущность: буровое долото имеет дополнительный стопорный стержень 7. Стержень 7 одним концом закреплен в дополнительном углублении 6. Углубление 6 расположено в диаметральной плоскости по отношению к основному стопорному стержню. Противоположные концы основного и дополнительного стержней 7 расположены между частями стопорного кольца 8. Стопорные стержни 7 могут быть выполнены из магнитного материала. Толщина выступающей из цапфы 2 части стопорного стержня 7 равна ширине разреза стопорного кольца 8. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. БУРОВОЕ ДОЛОТО, содержащее корпус с лапами и цапфами и размещенные на цапфах полые шарошки с подшипниками, закрепленные в осевом направлении резьбовыми стопорными кольцами в виде двух полуколец, взаимодействующих с цапфой посредством стопорного стержня, закрепленного одним концом в углублении цапфы, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительным стопорным стержнем, закрепленным одним концом в дополнительном углублении, выполненном на поверхности цапфы в диаметральной плоскости по отношению к основному стопорному стержню, причем противоположные концы основного и дополнительного стержней расположены между частями стопорного кольца. 2. Долото по п.1, отличающееся тем, что стопорные стержни выполнены из магнитного материала. 3. Долото по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что толщина выступающей из цапфы части стопорного стержня равна ширине разреза стопорного кольца.