ОПОРА БУРОВОГО ШАРОШЕЧНОГО ДОЛОТА Российский патент 2006 года по МПК E21B10/22 

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту шарошечного типа, а именно к их опорам.

Известна опора бурового шарошечного типа, включающая цапфу и шарошку, закрепленную на цапфе посредством шарикового замкового подшипника (см. Палий П.А. и др. Буровые долота, М., Недра, 1971, с. 259-260).

Недостатком этой опоры является малая стойкость, что обусловлено ослаблением цапфы каналом под замковый подшипник. Это имеет особое значение для долот малого диаметра.

Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является опора бурового шарошечного долота, содержащая цапфу и закрепленную на ней посредством стопорного разрезного кольца шарошку (см. авт. св. №832024, кл. Е 21 В 10/22, 1979).

Недостатком данной опоры является неполное использование полости опоры, а именно той части, где располагается замковый подшипник и который занимает порядка 10% от всей площади опоры. Это снижает стойкость опоры. По этой причине стремятся использовать стопорные кольца небольшой ширины. Однако это может привести к поломке стопорного кольца из-за его малой прочности.

В связи с изложенным технической задачей изобретения является повышение стойкости опоры.

Поставленная техническая задача решается тем, что в опоре бурового шарошечного долота, содержащей цапфу и закрепленную на ней посредством стопорного разрезного кольца шарошку, согласно изобретению стопорное кольцо выполнено в поперечном сечении трапецеидальной формы, большее основание которой обращено в сторону основания цапфы и имеет чередующиеся армированные и неармированные участки.

Решению поставленной технической задачи способствует также и то, что боковые поверхности стопорного кольца армированы дискретно износостойким материалом, причем армированные участки на боковой поверхности стопорного кольца и на его основании расположены в шахматном порядке.

Армировка стопорного кольца со стороны, обращенной к цапфе, позволяет использовать его в качестве дополнительной опоры скольжения, что повышает общую несущую способность опоры за счет более полного использования контактной поверхности цапфы.

Трапецеидальная форма выполнения стопорного кольца и ответная форма кольцевой расточки упрощает монтаж опоры и обеспечивает жесткую фиксацию стопорного кольца в проточке, чем достигается совместное вращение стопорного кольца с шарошкой. Это способствует повышению стойкости опоры благодаря исключению аномального износа как цапфы, так и стопорного кольца, выполняющего роль дополнительной опоры.

Наплавка внутренней поверхности стопорного кольца повышает его износостойкость, а боковая наплавка повышает прочность соединения с шарошкой. Дискретная наплавка стопорного кольца обеспечивает его гибкость, что необходимо для его монтажа и демонтажа.

Изобретение поясняется чертежами, на которых фиг.1 изображает общий вид опоры в разрезе, фиг.2 - стопорное кольцо, вид сбоку; фиг.3 - сечение А-А на фиг.2; фиг.4 - развертка кольца; на фиг.5 - вид Б на фиг.4; на фиг.6 - сечение В-В на фиг.2 (повернуто на 180°); на фиг.7 - вариант боковой наплавки кольца.

Опора бурового шарошечного долота включает шарошку 1, которая посредством стопорного разрезного кольца 3 устанавливается на цапфе 4 лапы 2 долота. Стопорное разрезное кольцо 3 в поперечном сечении имеет трапацеидальную форму, большее основание которой обращено в сторону цапфы 4 и армировано износостойким материалом 5 в виде площадок, которые чередуются с неармированными участками по всей внутренней поверхности кольца 3. Боковые наклонные поверхности 6 кольца 3 в рабочем положении контактируют со стенками кольцевой расточки 7 конгруэнтной формы, выполненной во внутренней полости шарошки 1, и стенками кольцевой проточки 10 на наружной поверхности цапфы 4. При этом кольцевая проточка 10 на цапфе выполняется с поперечным сечением как стопорное кольцо 3. Боковая поверхность стопорного кольца 3 армирована износостойкими вставками 8, расположенным между армированными площадками 5. Армировка боковых поверхностей кольца 3 имеет или прямоугольную 8 форму, или сегментообразную 9 форму (фиг.7), причем армировка может быть как односторонней, так и двухсторонней.

Принцип работы опоры заключается в следующем. Вначале на цапфе 4 в кольцевой проточке 10 размещают стопорное кольцо 3, а затем надевают шарошку 1 при сжатом стопорном кольце 3, которое при совпадении с кольцевой расточкой 7 шарошки 1 разжимается и фиксирует шарошку 1 на цапфе 4. Благодаря трапецеидальной форме кольца 3 значительно облегчается монтаж шарошки 1, причем армированные боковые поверхности 8 и 9 стопорного кольца 3 сцепляются с боковыми стенками кольцевой проточки 7 шарошки 1 и кольцо 3 вращается вместе с шарошкой 1. Под действием осевой нагрузки армированное основание 5 прилегает к цапфе 4 и воспринимает часть осевой нагрузки, что снижает удельную нагрузку на цапфу 4 и тем самым способствует повышению сроков службы цапфы, а вместе с ней и общей стойкости опоры. Этому способствует и боковая армировка кольца 3, которая чередуется в шахматном порядке с армировкой внутренней поверхности стопорного кольца 3. Благодаря такой схеме наплавки наряду с ростом износостойкости кольца 3 сохраняется и его гибкость, необходимая как для его монтажа, так и для повышения стойкости опоры в целом.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту шарошечного типа, а именно к их опорам. Позволяет повысить стойкость опоры. Опора содержит цапфу и закрепленную на ней посредством стопорного разрезного кольца шарошку. Стопорное кольцо в поперечном сечении выполнено трапецеидальной формы. Большее основание трапеции обращено в сторону основания цапфы и имеет чередующиеся армированные и неармированные участки. Боковые поверхности стопорного кольца также армированы износостойким материалом дискретно, причем армированные участки на боковой поверхности стопорного кольца и на его основании расположены в шахматном порядке. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Опора бурового шарошечного долота, содержащая цапфу и закрепленную на ней посредством стопорного разрезного кольца шарошку, отличающаяся тем, что стопорное кольцо выполнено в поперечном сечении трапецеидальной формы, большее основание которой обращено в сторону основания цапфы и имеет чередующиеся армированные и неармированные участки.2. Опора бурового шарошечного долота по п.1, отличающаяся тем, что боковые поверхности стопорного кольца армированы дискретно износостойким материалом, причем армированные участки на боковой поверхности стопорного кольца и на его основании расположены в шахматном порядке.