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

Изобретение относится к области породоразрушающего инструмента, а именно к опорам буровых шарошечных долот

Известна опора бурового шарошечного долота, содержащая корпус лапу с цапфой и шарошку, установленную на цапфе посредством подшипников, один из которых является замковым (см. Палий П.А. и Корнеев К.Е. Буровые долота, М., Недра, 1971 г, с.168, рис.У1.15 и У1.16).

Такое выполнение опоры возможно только в буровых долотах большого диаметра, когда каналы под замковый палец мало влияют на прочность цапфы. В долотах малого диаметра (59-93 мм) такое выполнение опоры невозможно.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является опора бурового шарошечного долота, включающая цапфу с каналом под замковый палец и установленную на цапфе шарошку, имеющие общую под шариковый замковый подшипник беговую дорожку (см. там же, с.157, рис.У1.1)

Недостатком данного долота является малая стойкость опоры, связанная с ослаблением цапфы кольцевой проточкой под шариковый замковый подшипник и схемой расположения замкового пальца. Кроме того, на стойкость опоры влияет также и то, что шаровые элементы замкового подшипника практически постоянно находятся под нагрузкой. Эти недостатки особо сильно сказываются в долотах, предназначенных для бурения по крепким породам, когда для эффективного разрушения породы необходимо создавать значительные осевые усилия.

В связи с изложенным технической задачей изобретения является повышение эксплуатационной стойкости опоры долота и, как следствие этого, - повышение проходки на долото и механической скорости бурения.

Поставленная техническая задача решается тем, что в опоре бурового шарошечного долота, включающей цапфу с каналом под замковый палец и установленную на цапфе шарошку, имеющие общую под шариковый замковый подшипник беговую дорожку, согласно изобретению шариковая беговая дорожка в диаметральной плоскости цапфы выполнена в виде замкнутой ломаной линии, образованной частью дуги окружности и двумя хордами, соединяющими концы дуги окружности с каналом под замковый палец, при этом точка пересечения канала под замковый палец к хорд расположена выше оси цапфы.

Решению поставленной задачи способствует также и то, что часть беговой дорожки в форме дуги окружности расположена в нижней части цапфы, при этом размер дуги составляет 110-130°, а канал под замковый палец выполнен параллельно оси цапфы.

Изобретение поясняется чертежом, на котором фиг.1 изображает общий вид бурового долота; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

Буровое шарошечное долото с предложенной опорой содержит корпус 2 с присоединительной резьбой 1 и наклонными цапфами 4, на которых посредством шарикового замкового подшипника 6 смонтированы шарошки 3. Шариковый замковый подшипник 6 в каждой опоре размещен в беговой дорожке 5, имеющей форму замкнутой ломаной линии, образованной частью дуги окружности 9, расположенной в нижней части цапфы 4, и двумя хордами 7, соединяющими концы дуги 9 с каналом 8 для под замковый палец 11, служащий для запирания канала 8 после сборки шарикового подшипника 5. Опора долота может иметь дополнительный подшипник 10.

Монтаж опоры долота осуществляется следующим образом. После сборки дополнительного подшипника 10 на цапфе 4 устанавливается шарошка 3, которая фиксируется замковым подшипником 5, вводимым в совмещенные беговые дорожки 5 шарошки 3 и цапфы 4 через канал 8 в цапфе 4, который затем запирается пальцем 11. В процессе работы шарошка 3 удерживается на цапфе 4 от осевого перемещения замковым шариковым подшипником 6. При этом благодаря выполнению беговой дорожки 5 в форме замкнутой ломаной линии значительно увеличивается прочность цапфы, т.к. верхняя часть цапфы 4 не ослабляется кольцевой проточкой и каналом под замковый палец, как это имеет место в прототипе. Прочность цапфы 4 регулируется величиной дуги 9, которая выбирается равной 110-130° исходя из условия обеспечения достаточной прочности цапфы 4 и достаточной надежности фиксации шарошки от осевого перемещения. При этом схема расположения кольцевой дуги 9 в нижней части цапфы 4 позволяет повысить работоспособность опоры благодаря увеличению контактной поверхности подшипника 6 с цапфой 4 и шарошкой 3 в наиболее нагруженной части опоры долота. В процессе работы долота замковый подшипник 6 находится в постоянном движении, когда шары постоянно перемещаются по беговой дорожке 5. При этом в работе находятся шары, которые расположены только в зоне кольцевой дуги 9. Остальные же шары замкового подшипника 6 в это время находятся в хордовых каналах 7 и участия в работе не принимают. Благодаря этому шары, находящиеся в хордовых каналах 7, имеют возможность восстановить свои первоначальные кондиции и тем самым снизить «усталостное» разрушение шарового подшипника. А именно усталостное разрушение металла, как показывают результаты исследований и эксплуатации, является основной причиной выхода опор долот малого диаметра из строя.

Таким образом, выполнение опоры долота предложенной формы позволяет с одной стороны повысить прочность цапфы, а с другой стороны создать более благоприятные условия работы для шарового подшипника. Все это повышает надежность и долговечность работы опоры и долота в целом и, как следствие этого, повысить проходку на долото и скорость бурения.

Изобретение относится к области породоразрушающего инструмента, а именно к буровым шарошечным долотам. Позволяет повысить эксплуатационную стойкость опоры долота. Опора включает цапфу с каналом под замковый палец и установленную на цапфе шарошку, которая имеет общую с цапфой беговую дорожку под шариковый замковый подшипник. Шариковая беговая дорожка образована частью дуги окружности и двумя хордами, соединяющими концы дуг окружности с каналом цапфы для сборки подшипника. Точка пересечения канала под замковый палец и хорд в диаметральной плоскости цапфы расположена выше ее оси. Часть беговой дорожки в форме дуги окружности расположена в нижней части цапфы, размер дуги доставляет 110-130°, а канал под замковый палец выполнен параллельно оси цапфы. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Опора бурового шарошечного долота, включающая цапфу с каналом под замковый палец и установленную на цапфе шарошку, имеющие общую под шариковый замковый подшипник беговую дорожку, отличающаяся тем, что шариковая беговая дорожка в диаметральной плоскости цапфы выполнена в виде замкнутой ломаной линии, образованной частью дуги окружности и двумя хордами, соединяющими концы дуги окружности с каналом под замковый палец, при этом точка пересечения канала под замковый палец и хорд расположена выше оси цапфы.2. Опора бурового шарошечного долота по п.1, отличающаяся тем, что часть беговой дорожки в форме дуги окружности расположена в нижней части цапфы.3. Опора бурового шарошечного долота по п.1, отличающаяся тем, что размер дуги беговой дорожки составляет 110-130°.4. Опора бурового шарошечного долота по п.1, отличающаяся тем, что канал под замковый палец выполнен параллельно оси цапфы.