БУРОВОЕ ШАРОШЕЧНОЕ ДОЛОТО Российский патент 2007 года по МПК E21B10/22 

Изобретение относится к области породоразрушающего инструмента, а именно к буровым шарошечным долотам

Известно буровое шарошечное долото, содержащее корпус с цапфами и шарошки, установленные на цапфах посредством шариковых и роликовых подшипников (см. авт. св. СССР №1170108, кл. Е21В 10/22, 1984).

Недостатком данного долота является малая стойкость его опоры из-за возможности заклинивания роликов.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является буровое шарошечное долото, включающее корпус с наклонными цапфами и шарошки, установленные на цапфах посредством замкового и комбинированного концевого подшипника, содержащего роликовый конический и шариковый подшипники, шарики которого установлены между роликами и размещены в беговых дорожках (см. авт. св. СССР №1657591, кл. Е21В 10/22, 1991 г.).

Недостатком данного долота является малая прочность опоры, связанная с возможностью заклинивания роликового подшипника. Это связано с тем, что концы роликов со стороны малого основания конического участка цапфы ничем не фиксированы и после даже незначительного их износа они могут входить в контакт один с другим и тормозить друг друга. Все это ведет к скольжению роликов, что повышает их износ и ролики перестают выполнять свои функции.

Этот недостаток особо сильно сказывается при бурении по крепким породам, когда для эффективного разрушения породы необходимо создать значительные осевые нагрузки.

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

Поставленная техническая задача решается тем, что в буровом шарошечном долоте, включающем корпус с наклонными цапфами и шарошки, установленные на цапфах посредством замкового и комбинированного концевого подшипника, содержащего роликовый конический и шариковый подшипники, шарики которого установлены между роликами и размещены в беговых дорожках, согласно изобретению долото снабжено дополнительным шариковым подшипником, размещенным в совмещенных кольцевых канавках шарошки и концевого участков цапфы, при этом шарики дополнительного шарикового подшипника расположены в одной плоскости с шариками основного шарикового подшипника, проходящей через ось цапфы.

Решению поставленной задачи способствует также и то, что:

- концевой комбинированный подшипник снабжен распорными узлами, размещенными между основным и дополнительным шариковыми подшипниками с возможностью взаимодействия с ними;

- каждый распорный узел выполнен в виде подпятников с выемками под шарики основного и дополнительного шарикового подшипников, при этом подпятники соединены один с другим;

- подпятники соединены между собой посредством пружины, расположенной между подпятниками.

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

Буровое шарошечное долото содержит корпус 1 с наклонными цапфами 2, на которых посредством замкового 3 и комбинированного концевого подшипника смонтированы шарошки 6. Замковый подшипник 3 запирается пальцем 16, который располагается в канале корпуса 1 долота, соединяющего беговую дорожку замкового подшипника 3 с наружной поверхностью корпуса 1. Концевой комбинированный подшипник содержит роликовый 4 и шариковый 5 подшипники, шарики которого размещены в беговых дорожках 7 между цилиндрическими роликами подшипника 4 с возможностью взаимодействия с ними. Концевой комбинированный подшипник снабжен дополнительным шариковым подшипником 8 меньшего диаметра, размещенным в совмещенных кольцевых канавках 9 и 10 соответственно шарошки 6 и концевого конического участка цапфы 2. При этом шарики дополнительного шарикового подшипника 8 расположены в одной плоскости с шариками основного шарикового подшипника 5, проходящей через ось 11 цапфы 2. Концевой комбинированный подшипник снабжен распорными узлами, размещенными между основным и дополнительным шариковыми подшипниками 5 и 8 с возможностью взаимодействия с шарами указанных подшипников. Каждый распорный узел выполнен в виде подпятников 14 и 15 с выемками под шарики основного и дополнительного шарикового подшипников 5 и 8, при этом подпятники 14, 15 соединены между собой посредством пружины 13, расположенной между подпятниками. Шариковые подшипники 5 и 8 расположены на концевых участках конической части цапфы 2, причем шариковый подшипник 5 большого диаметра располагается у большого основания конического участка цапфы 2, а другой шариковый подшипник 8 располагается у меньшего основания конического участка.

В процессе работы бурового долота благодаря предложенной схеме выполнения комбинированного подшипника ролики подшипника 4 играют роль сепаратора для шариковых подшипников 5 и 8, а шарики подшипников 5 и 8 - роль сепараторов для роликов подшипника 4. Это позволяет значительно снизить вероятность заклинивания тел качения (шариков и роликов) даже при сильном износе трущихся поверхностей опоры долота. Наибольшим нагрузкам, а следовательно, и износу подвергается дополнительный шариковый подшипник 8, который в результате этого перемещается в сторону основного шарикового подшипника 5. Для исключения ударного воздействия на подшипник 5 служит пружина 13, жесткость которой может регулироваться в широких масштабах любым известным способом (подбором материала для пружины 13, выбором шага спирали и т.д.). При этом шариковые подшипники 5 и 8 воспринимают как осевые, так и радиальные нагрузки, разгружая роликовый и замковый подшипники 4 и 3 и повышая тем самым общий ресурс работы долота. В качестве тел качения для роликового подшипника 4 целесообразно использовать игольчатые ролики, что уменьшает вероятность заклинивания роликов в результате их разворота.

Таким образом, выполнение опоры долота предложенной формы позволяет повысить ресурс работы опоры и долота в целом и как следствие этого проходку и рейсовую скорость бурения.

Изобретение относится к области породоразрушающего инструмента, а именно к буровым шарошечным долотам. Позволяет повысить скорость бурения. Долото включает корпус с наклонными цапфами и шарошки, установленные на цапфах посредством замкового и комбинированного концевого подшипника, содержащего роликовый конический и шариковый подшипники, шарики которого размещены в беговых дорожках между роликами. Долото снабжено дополнительным шариковым подшипником, размещенным в совмещенных кольцевых канавках шарошки и концевого конического участка цапфы. Шарики дополнительного подшипника расположены в одной плоскости с шариками основного подшипника, проходящей через ось цапфы. Концевой комбинированный подшипник снабжен распорными узлами, размещенными между основным и дополнительным шариковыми подшипниками с возможностью взаимодействия с ними. Каждый распорный узел выполнен в виде соединенных один с другим посредством пружины подпятников с выемками под шарики основного и дополнительного шарикового подшипников. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Буровое шарошечное долото, включающее корпус с наклонными цапфами и шарошки, установленные на цапфах посредством замкового и комбинированного концевого подшипника, содержащего роликовый конический и шариковый подшипники, шарики которого установлены между роликами и размещены в беговых дорожках между роликами, отличающееся тем, что долото снабжено дополнительным шариковым подшипником, размещенным в совмещенных кольцевых канавках шарошки и концевого участка цапфы, при этом шарики дополнительного шарикового подшипника расположены в одной плоскости с шариками основного шарикового подшипника, проходящей через ось цапфы.2. Буровое шарошечное долото по п.1, отличающееся тем, что концевой комбинированный подшипник снабжен распорными узлами, размещенными между основным и дополнительным шариковыми подшипниками с возможностью взаимодействия с ними.3. Буровое шарошечное долото по п.2, отличающееся тем, что каждый распорный узел выполнен в виде подпятников с выемками под шарики основного и дополнительного шарикового подшипников, при этом подпятники соединены один с другим.4. Буровое шарошечное долото по п.3, отличающееся тем, что подпятники соединены между собой посредством пружины.