ОПОРА ШАРОШЕЧНОГО ДОЛОТА Российский патент 2005 года по МПК E21B10/22 

Изобретение относится к буровой технике, а именно к конструкциям опор породоразрушающего инструмента - шарошечного долота, предназначенного для бурения скважин в нефтяной, газовой и горнорудной промышленности.

Известны одношарошечные, двухшарошечные и трехшарошечные долота для бурения скважин [1, 2], имеющие в опорах как подшипники скольжения, так и подшипники качения. Основным недостатком перечисленных шарошечных долот является их небольшая наработка на отказ.

Известна опора бурового шарошечного долота, состоящая из конической цапфы замкового устройства с разрезной крышкой, упругого уплотнительного элемента, резинометаллической прокладки уплотнения, втулки, упорного подшипника с отверстием в центре и масляного резервуара [3].

Прототипом заявленного изобретения является опора бурового шарошечного долота, содержащая цапфу, втулку с внешней и внутренней поверхностями трения, разрезное замковое кольцо, упорный подшипник скольжения [4].

Недостатком данной опоры является ее небольшая наработка на отказ. Разрушения пар трения цапфы происходит по следующим причинам:

- недостаточная защита пар трения цапфы с втулкой и упорным подшипником от абразивных частиц;

- малая площадь фактического контакта между конической поверхностью цапфы и конусной втулкой;

- недостаточное количество смазки для пары трения цапфа - втулка.

Целью изобретения является создание опоры бурового шарошечного долота, которая бы не имела указанных выше недостатков.

Поставленная цель достигается тем, что в опоре бурового шарошечного долота, содержащей цапфу, втулку с внешней и внутренней поверхностями трения, разрезное замковое кольцо, упорный подшипник скольжения, согласно изобретению упорный подшипник скольжения выполнен с отверстиями для выдавливания смазки из сопрягаемой с ним емкости, втулка посажена с зазором относительно цапфы и шарошки, при этом для четырехступенчатой защиты от попадания абразивных частиц в опору долота она снабжена отбойной шайбой, посаженной с натягом на цапфу, посаженными с натягом на опору и шарошку уплотнительными кольцами, металлорезиновой прокладкой и уплотнением, причем для обеспечения смазывания под давлением поверхностей трения цапфы опора имеет емкости с резервом смазки, в одной из которых помещена пластическая смазка, дополнительно выполняющая функцию уплотнения

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид опоры, на фиг.2 - разрез отбойной шайбы, на фиг.3 - отбойная шайба, вид сверху.

Опора шарошечного долота (фиг.1) состоит из цапфы 1, втулки 2, упорного передвижного подшипника 3, с отверстиями для выдавливания смазки из сопрягаемой с ним емкости 4, емкостей 5, 12, 13, 15 с резервом смазки, металлического кольца 6, фторопластового кольца 7, металлорезиновой прокладки 8, уплотнения 9, крышки 10, отбойной шайбы 11, имеющей ребра 17 и лопатки 18. Шарошка устанавливается на опору и фиксируется разрезным замковым кольцом 16.

Поставленные цели изобретения достигаются следующими конструктивными решениями:

1. Смазывание поверхностей трения цапфы осуществляется под давлением из четырех емкостей - 5, 12, 13, 15.

Подача масла из емкостей 5 осуществляется за счет перемещения упорного подшипника 3. Под действием осевой составляющей нагрузки шарошка движется в сторону цапфы и давит на упорный подшипник 3, который, перемещаясь, передает давление на масло. Подача масла осуществляется малыми порциями, что обеспечивается небольшим размером диаметра отверстий 4 (менее 1 мм). Кроме того, к парам трения цапфы также под давлением подаются смазывающие материалы из емкостей 12, 13 и 15, обеспечивая поверхности трения слоем смазки.

2. Осуществляется четырехступенчатая защита пар трения цапфы с втулкой и упорным подшипником от попадания в зазоры между ними абразивных частиц:

- металлическое кольцо 6 запрессовано на цапфу, а фторопластовое кольцо 7 запрессовано на втулку 2. Такое уплотнение (затвор) препятствует перемещению абразивных частиц к парам трения цапфы;

- металлорезиновая прокладка 8 и уплотнение 9 испытывают давление от запрессованной крышки 10 и, деформируясь, перекрывают зазоры;

- отбойная шайба 11, посаженная на цапфу (по внутреннему диаметру) с натягом, под действием осевой нагрузки вместе с цапфой перемещается к шарошке и перекрывает зазоры от попадания абразивных частиц. Кроме того, отбойная шайба, имеющая лопатки и ребра (фиг.2, 3), вращаясь вместе с цапфой, ребрами и лопатками, отбрасывает промывочную жидкость с абразивом от центра к периферии. Этим достигается уменьшение вероятности попадания абразивных частиц в зазор между цапфой и крышкой;

- емкость 12 заполняется пластичной смазкой (например, Мли-4/13-3), выполняющей функции смазочного материала и уплотнения.

3. Втулка 2 посажена с зазором относительно цапфы 1 и шарошки 14 с образованием двух поверхностей трения, в результате может свободно проворачиваться, равномерно изнашиваясь, и тем самым достигается повышение долговечности подшипника.

Таким образом, четырехступенчатая защита пар трения цапфы с втулкой и упорным подшипником от абразивных частиц и адаптированная к указанным парам трения система смазки обеспечивают значительное увеличение ресурса шарошечных долот.

Литература

1. Грибенников Н.В. Опора шарошечного долота и перспективы ее развития. Екатеринбург: УрО РАН, 2000. - 104 с.

2. Булатов А.И., Аветисов А.Г. Справочник инженера по бурению. Том I. M.: Недра, 1985. - 415 с.

3. Патент РФ №2166607, кл. Е 21 В 10/22, опубликован 10.05.2001, Бюл. №13.

4. Патент РФ №2214497, кл. Е 21 В 10/22, опубл. 20.10.2003.

Использование: буровая техника, относится к конструкциям опор породоразрушающего инструмента - шарошечного долота, предназначенного для бурения скважин в нефтяной, газовой и горнорудной промышленности. Обеспечивает значительное увеличение ресурса шарошечных долот. Опора содержит цапфу, втулку с внешней и внутренней поверхностями трения, разрезное замковое кольцо и упорный подшипник скольжения, выполненный с отверстиями для выдавливания смазки из сопрягаемой с ним емкости. Втулка посажена с зазором относительно цапфы и шарошки. Для четырехступенчатой защиты от попадания абразивных частиц в опору долота она снабжена отбойной шайбой, посаженной с натягом на цапфу, посаженными с натягом на опору и шарошку уплотнительными кольцами, металлорезиновой прокладкой и уплотнением. Для обеспечения смазывания под давлением поверхностей трения цапфы опора имеет емкости с резервом смазки, в одной из которых помещена пластическая смазка, дополнительно выполняющая функцию уплотнения. 3 ил.

Опора бурового шарошечного долота, содержащая цапфу, втулку с внешней и внутренней поверхностями трения, разрезное замковое кольцо, упорный подшипник скольжения, отличающаяся тем, что упорный подшипник скольжения выполнен с отверстиями для выдавливания смазки из сопрягаемой с ним емкости, втулка посажена с зазором относительно цапфы и шарошки, при этом для четырехступенчатой защиты от попадания абразивных частиц в опору долота она снабжена отбойной шайбой, посаженной с натягом на цапфу, посаженными с натягом на опору и шарошку уплотнительными кольцами, металлорезиновой прокладкой и уплотнением, причем для обеспечения смазывания под давлением поверхностей трения цапфы опора имеет емкости с резервом смазки, в одной из которых помещена пластическая смазка, дополнительно выполняющая функцию уплотнения.