БУРОВОЕ ШАРОШЕЧНОЕ ДОЛОТО Российский патент 2006 года по МПК E21B10/22 

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым шарошечным долотам.

Известно буровое шарошечное долото, содержащее корпус с лапами, на цапфах которых посредством подшипников скольжения и качения, один из которых - замковый, установлены шарошки с рабочими элементами (см. справочник "Буровые долота". Палий П.А. и Корнеев К.Е., Москва, Недра, 1971 г., с.174, рис.V 1.27).

К недостаткам данного долота следует отнести быстрый выход из строя замкового подшипника, воспринимающего всю осевую нагрузку, направленную вдоль оси цапфы.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является буровое шарошечное долото, содержащее корпус, цапфы с беговыми дорожками и каналами для подачи шаров и установленные на цапфах посредством подшипников шарошки с ответными беговыми дорожками (см. справочник "Буровые долота". Палий П.А. и Корнеев К.Е., Москва, Недра, 1971 г., с.175, рис.V 1.30).

В данном долоте благодаря использованию двух замковых подшипников увеличивается работоспособность замкового узла опоры долота. Однако такая конструкция опоры может быть использована только в долотах большого диаметра. В долотах же малого диаметра (59-112) мм подобная конструкция опоры может привести к аварийным ситуациям из-за ослабления цапфы в зоне расположения замкового подшипника, связанного с использованием замкового пальца большого диаметра.

В соответствии с изложенным технической задачей изобретения является увеличение несущей способности опоры долота при одновременном сохранении работоспособности замкового подшипника долота.

Поставленная техническая задача решается тем, что в буровом шарошечном долоте, содержащем корпус, цапфы с беговыми дорожками и каналами для подачи шаров и установленные на цапфах посредством подшипников шарошки с ответными беговыми дорожками, согласно изобретению беговые дорожки на цапфе выполнены в виде наклонных пересекающихся кольцевых канавок, а в шарошке - в виде единой кольцевой расточки, ширина В которой определяется по формуле:

B=в+d,

где в - максимальное межцентровое расстояние между кольцевыми канавками на цапфе;

d - диаметр неизношенных шаров.

Решению поставленной задачи способствует также и то, что одна из беговых дорожек на цапфе выполнена с участками разного диаметра, причем участок с меньшим диаметром расположен со сбегающей стороны в верхней части цапфы и соединен с каналом для подачи шаров;

- цапфа выполнена с дополнительным каналом для запасных шаров, причем дополнительный канал соединен с каналом для подачи шаров с нижней частью беговой дорожки, расположенной ближе к основанию цапфы.

Выполнение беговых дорожек на цапфе в виде наклонных пересекающихся кольцевых канавок, а в шарошке - в виде единой кольцевой расточки, ширина которой соответствует максимальному расстоянию между беговыми дорожками на цапфе, что позволяет увеличить контактную поверхность шарового подшипника с шарошкой и цапфой. Это уменьшает удельные нагрузки на шариковый подшипник, благодаря чему увеличивается работоспособность как опоры, так и долота в целом. Выполнение одной из беговых дорожек на цапфе с участками разного диаметра и расположение участка с меньшим диаметром со сбегающей стороны в верхней части цапфы позволяет удалять изношенные шары из беговых дорожек в запасной канал, тем самым исключить дальнейшее разрушение поврежденных шаров, что часто приводит к заклиниванию шарошки на цапфе. Выполнение цапфы с дополнительным каналом, соединяющим канал для подачи шаров с нижней частью беговой дорожки, расположенной ближе к основанию цапфы, позволяет осуществлять замену изношенных шаров подшипника новыми, расположенными в дополнительном канале цапфы и вытесняемыми оттуда изношенными шарами, поступающими в канал для подачи шаров.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображен общий вид долота.

Буровое шарошечное долото включает корпус 1 с наклонной цапфой 3, на которой посредством замкового подшипника установлена шарошка 2. Цапфа 3 и шарошка 2 выполнены с ответными беговыми дорожками, причем на цапфе 3 беговые дорожки выполнены в виде наклонных пересекающихся кольцевых канавок 4 и 5, а в шарошке 2 - в виде единой кольцевой расточки 6, ширина В которой определяется по формуле:

В=в+d,

где в - максимальное межцентровое расстояние между кольцевыми канавками 4 и 5 на цапфе 3;

d - диаметр неизношенных шаров.

Одна из беговых дорожек 5 на цапфе 3 выполнена с участками разного диаметра, причем участок 7 с меньшим диаметром расположен со сбегающей стороны в верхней части цапфы 3 и соединен с каналом 8 для подачи шаров 9, который в свою очередь соединен посредством дополнительного канала 10 с нижней частью кольцевой канавки 4, расположенной ближе к основанию цапфы 3. Дополнительный канал 10 служит емкостью для запасных шаров 9, которые подаются в кольцевую канавку 4 цапфы 3 под действием изношенных шаров, поступающих в канал 3 через участок 7 с меньшим диаметром. Причем через верхнюю часть канавки 4 проходят только шары 9, износ которых превышает допустимую величину. От выпадения шары 9 предохраняются пробкой 11.

Монтаж опоры бурового долота осуществляется следующим образом. Через канал 8 вводят шары 9 вначале в кольцевые канавки 4 и 5, а затем в дополнительный канал 10, при этом канал 8 также заполняется шарами 9. После этого канал 8 запирается пробкой 11. В собранном виде шарошка 2 удерживается на цапфе 3 шарами 9, причем роль замкового подшипника выполняют шары 9 обеих кольцевых канавок 4 и 5. В процессе работы шары 9 подвергаются износу и при достижении заданной величины износа, определяемой диаметром зауженной части кольцевой канавки 5, изношенный шар попадает в канал 8, вытесняя новый шар 9 из дополнительного канала 10, который заменяет вышедший из строя. Таким образом происходит постоянная замена изношенных шаров новыми, что позволит значительно увеличить работоспособность опоры долота, а следовательно, и всего долота в целом.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым шарошечным долотам. Позволяет увеличить несущую способность опоры долота с одновременным сохранением работоспособности замкового подшипника. Долото включает корпус, цапфы с беговыми дорожками и каналами для подачи шаров и установленные на цапфах посредством подшипников шарошки с ответными беговыми дорожками. Беговые дорожки цапфы выполнены в виде наклонных пересекающихся кольцевых канавок, а в шарошке - в виде единой кольцевой расточки, ширина которой соответствует максимальному расстоянию между беговыми дорожками на цапфе. Одна из беговых дорожек на цапфе выполнена с участками разного диаметра. Участок с меньшим диаметром расположен со сбегающей стороны в верхней части цапфы и соединен с каналом для подачи шаров. Цапфа выполнена с дополнительным каналом, соединяющим канал для подачи шаров с нижней частью беговой дорожки, расположенной ближе к основанию цапфы. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Буровое шарошечное долото, содержащее корпус, цапфы с беговыми дорожками и каналами для подачи шаров и установленные на цапфах посредством подшипников шарошки с ответными беговыми дорожками, отличающееся тем, что беговые дорожки на цапфе выполнены в виде наклонных пересекающихся кольцевых канавок, а в шарошке - в виде единой кольцевой расточки, ширина В которой определяется по формуле:

B=в+d,

где в - максимальное межцентровое расстояние между кольцевыми канавками на цапфе;

d - диаметр неизношенных шаров.