ПРОМЫВОЧНЫЙ УЗЕЛ ДОЛОТА Российский патент 2006 года по МПК E21B10/18 

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к их промывочным узлам.

Известен промывочный узел бурового долота, содержащий коноидальную насадку с уплотнительным элементом, закрепленные в канале корпуса бурового долота посредством стопорного пружинного кольца (см. справочник "Буровой инструмент", Масленников И.К., Москва, Недра, 1989 г., с.27).

К недостаткам данного промывочного узла следует отнести малую надежность, связанную с возможностью выдавливания промывочного узла из гнезда канала под действием перепада давления на насадке. Наиболее часто это наблюдается при бурении шарошечными долотами, работа которых сопровождается сильной вибрацией, особенно при бурении по твердым и крепким трещиноватым породам.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является промывочный узел долота, содержащий насадку и уплотнительный элемент, закрепленные в гнезде канала корпуса долота посредством стопорного разрезного пружинного кольца, установленного в кольцевой расточке на внутренней поверхности стенок гнезда и выполненного в периферийной части с предохранительными выступами (см. авт. св. СССР №1601310, кл. Е 21 В 10/18, 1988 г.).

Недостатками данного промывочного узла являются гидродинамческое несовершенство и недостаточная надежность.

Гидродинамическое несовершенство узла обусловлено наличием открытого зазора между дном гнезда и верхним торцом насадки для размещения уплотнительного кольца. В ряде случаев наличие такого зазора может привести к образованию кавитационных явлений и выходу промывочного узла. Недостаточная надежность в работе связана, с одной стороны, с возможностью возникновения кавитационных явлений, а с другой стороны, - с особенностями конструктивного выполнения предохранительного приспособления стопорного кольца для крепления элементов промывочного узла. Эта особенность заключается в том, что стопорное кольцо выполнено с выступами, охватывающими насадку по наружной поверхности, что накладывает определенные ограничения на размеры стопорного кольца и кольцевой расточки под него, ограничивая и область применения таких промывочных узлов.

В связи с изложенным технической задачей изобретения является повышение эффективности работы промывочного узла за счет улучшения его гидродинамического совершенства, повышения надежности работы и расширения области применения.

Поставленная техническая задача решается тем, что в промывочном узле долота, содержащем насадку и уплотнительный элемент, закрепленные в гнезде канала корпуса долота посредством стопорного разрезного пружинного кольца, установленного в кольцевой расточке на внутренней поверхности стенок гнезда и выполненного в периферийной части с предохранительными выступами, согласно изобретению кольцевая расточка выполнена с углублением в периферийной части, а предохранительные выступы стопорного кольца - в виде цанговых элементов, размещенных в рабочем положении в углублении кольцевой расточки.

Решению поставленной задачи способствует также и то, что:

- стопорное кольцо имеет, по меньшей мере, два участка с цанговыми элементами;

- углубление кольцевой расточки выполнено со смещением в вертикальной плоскости относительно опорной поверхности стопорного кольца;

- цанговые элементы стопорного кольца выполнены съемными.

Выполнение кольцевой расточки с уширением, а предохранительных выступов стопорного кольца с несколькими участками в виде цанговых выступов позволяет создать замковое соединение, которое удерживает пружинное разрезное кольцо от выдавливания из гнезда смещенными над основной плоскостью кольца периферийными участками, прижимаемыми под действием перепада давления к стенкам углубления.

Смещение вертикальной стенки периферийных участков стопорного кольца в радиальном направлении от стенок гнезда позволяет избежать создания опасного сечения и более равномерно распределить осевую нагрузку на всю опорную поверхность стопорного кольца.

Выполнение цанговых элементов стопорного кольца съемными позволяет заменять вышедшие из строя цанговые элементы и тем самым обеспечить многократное использование стопорного кольца.

Такое выполнение промывочного узла по сравнению с прототипом позволяет исключить зазоры между дном гнезда и верхним торцом насадки и тем самым улучшить гидродинамические характеристики промывочного узла и надежность его работы за счет исключения кавитационных явлений при одновременном сохранении надежности крепления насадки.

Изобретение поясняется чертежом, на котором фиг.1 изображает общий вид промывочного узла, разрез А-А на фиг.2; фиг.2 - сечение Б-Б на фиг.1; фиг.3 - другой вариант выполнения промывочного узла.

Промывочный узел долота включает насадку 1, установленную в гнезде 4 корпуса 10 и закрепленную там посредством разрезного пружинного кольца 2, установленного в кольцевой расточке 3. Для герметизации насадки 1 от промывочной жидкости, нагнетаемой через канал 5, на боковой поверхности гнезда 4 установлен уплотнительный элемент 6. Стопорное пружинное кольцо 2 выполнено в периферийной части с предохранительными выступами в виде цанговых элементов 7, а кольцевая расточка 3 - с ответным углублением 8 для размещения цанговых элементов 7. Причем цанговые элементы 7 могут быть образованы из нескольких лепестков 9, а углубление 8 под них расположено со смещением в вертикальной плоскости от опорной поверхности стопорного кольца 2. Это уширение 9 может быть выполнено как с верхним (фиг.3), так и с нижним смещением (фиг.2), хотя предпочтительным является вариант с верхним расположением уширения 8. При этом цанговые элементы 7 могут быть выполнены съемными с целью повторного использования стопорного кольца 2.

Монтаж промывочного узла осуществляется следующим образом. После установки уплотнительного элемента 6 в гнездо 4 до упора с его дном вводят насадку 1, после чего сжимают стопорное кольцо 2 посредством проушин 11 и после деформации цанговых элементов 7 заводят его в кольцевую расточку 3. После установки периферийной части пружинного кольца 4 с цанговыми элементами 7 в кольцевой расточке 3 разжимают кольцо 2 до совмещения его предохранительных выступов с углублением 8. При этом кольцо 2 занимает положение, показанное на фиг.1 и 3.

Демонтаж промывочного узла осуществляется в обратной последовательности. При этом в случае выхода из строя съемных цанговых элементов 7 при сжатии стопорного кольца 2 последние заменяются новыми.

Использование промывочных узлов со стопорными кольцами 2 предложенной формы позволяет обеспечить высокую надежность крепления насадки 1 при одновременном улучшении гидродинамических характеристик всего промывочного узла.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к их промывочным узлам. Позволяет улучшить гидродинамические характеристики долота. Промывочный узел долота содержит насадку и уплотнительный элемент, закрепленные в гнезде канала корпуса долота посредством стопорного разрезного пружинного кольца, установленного в кольцевой расточке на внутренней поверхности стенок гнезда и выполненного в периферийной части с предохранительными выступами. Кольцевая расточка под стопорное кольцо выполнена с углублением в периферийной части, а предохранительные выступы стопорного разрезного пружинного кольца выполнены в виде цанговых элементов, размещенных в рабочем положении в углублении кольцевой расточки. Углубление кольцевой расточки может быть выполнено со смещением в вертикальной плоскости относительно опорной поверхности стопорного кольца как вверх, так и вниз. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Промывочный узел долота, содержащий насадку и уплотнительный элемент, закрепленные в гнезде канала корпуса долота посредством стопорного разрезного пружинного кольца, установленного в кольцевой расточке на внутренней поверхности стенок гнезда и выполненного в периферийной части с предохранительными выступами, отличающийся тем, что кольцевая расточка выполнена с углублением в периферийной части, а предохранительные выступы стопорного разрезного пружинного кольца выполнены в виде цанговых элементов, размещенных в рабочем положении в углублении кольцевой расточки.2. Промывочный узел долота по п.1, отличающийся тем, что стопорное кольцо имеет, по меньшей мере, два участка с цанговыми элементами.3. Промывочный узел долота по п.1, отличающийся тем, что углубление кольцевой расточки выполнено со смещением в вертикальной плоскости относительно опорной поверхности стопорного кольца вверх или вниз.