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 с коническими выемками на торцах и шарошки, установленные на цапфах посредством подшипников, один из которых является замковым (см. Палий П.А. и Корнеев К.Е. Буровые долота, М.: Недра, 1971 г, с.165).

Однако выполнение цапфы с конической выемкой для обработки опорных поверхностей цапфы в долотах малого диаметра (59-76 мм) значительно уменьшает износостойкость торцевой поверхности цапфы, а следовательно и всей опоры в целом.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является буровое шарошечное долото, включающее корпус с наклонными цапфами, на которых посредством замкового и установленного в конической расточке цапфы торцевого подшипников установлены шарошки (см. патент РФ №2001232, кл. Е21В 10/22, 1993 г).

Недостатком данного долота является малая прочность опоры, связанная со значительными радиальными и осевыми колебаниями шарошки относительно цапфы. Из-за такого колебательного движения шарошки происходит усиленный износ торцевого подшипника и торцевой части цапфы, ослабленной конической проточкой под торцевой подшипник. 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 механической скорости бурения.

Поставленная техническая задача решается тем, что в буровом шарошечном долоте, включающем корпус с наклонными цапфами, на которых посредством замкового и установленного в конической расточке цапфе торцевого подшипников установлены шарошки, согласно изобретению, каждый торцевой подшипник со стороны шарошки выполнен в виде конуса, размещенного в конической выточке, выполненной на внутренней торцевой поверхности шарошки, при этом коническая расточка шарошки и конус торцевого подшипника выполнены конгруэнтной формы.

Решению поставленной задачи способствует также и то, что:

- торцевой подшипник скольжения установлен в конических расточках цапфы и шарошки с возможностью вращения относительно них;

- торцевой подшипник скольжения жестко соединен с шарошкой или цапфой;

- торцевой подшипник скольжения выполнен из материала, служащего твердой смазкой для опоры долота;

- торцевой подшипник скольжения выполнен из износостойкого материала.

Изобретение поясняется чертежами, на которых фиг.1 изображает общий вид бурового долота; на фиг.2 - другой вариант выполнения опоры.

Буровое шарошечное долото содержит корпус 1 с наклонными цапфами 2, на которых посредством замкового 3 и торцевого 4 подшипников смонтированы шарошки 5. Торцевые подшипники 4 выполнены с коническими поверхностями 6 и 7, конгруэнтными коническим расточкам 8 и 9 соответственно на внутренней торцевой поверхности шарошки 5 и на торцевой поверхности цапфы 2. Торцевые подшипники 4 могут быть выполнены из износостойкого материала (например, высоколегированной специальной стали, твердого сплава и т.д.) или из материала, используемого в качестве твердой смазки (например, графита). При выполнении торцевого подшипника 4 из износостойкого материала целесообразно крепить его в конической расточке 9 цапфы 2 шарошки 5. В этом случае коническая поверхность 6 торцевого подшипника 4, которая больше конической поверхности 7, используется как дополнительная радиальная опора для шарошки 5. Такая схема расположения торцевого подшипника 4 должна использоваться в долотах для разбуривания твердых и крепких пород. В случае же использования для торцевого подшипника 4 материала в виде твердой смазки торцевой подшипник целесообразно крепить или в конической расточке 8 шарошки 5 или устанавливать с возможностью вращения относительно как цапфы 2, так и шарошки 5. Такую схему расположения торцевого подшипника 4 желательно использовать в долотах для разбуривания абразивных пород, шлам от которых сильно изнашивает опорные поверхности шарошек 5. В этом случае износ графита, из которого изготовлен торцевой подшипник 4, будет препятствовать попаданию абразивного шлама в опору долота, обеспечивая смазку опорных поверхностей цапфы 2 и шарошки 5.

Таким образом, выполнение торцевой опоры долота предложенной формы и схема расположения торцевого подшипника позволяют повысить износостойкость всей опоры и долота в целом при бурении по самым различным породам.

Изобретение относится к области породоразрушающего инструмента, а именно к буровым шарошечным долотам. Позволяет повысить механическую скорость бурения. Долото включает корпус с наклонными цапфами, на которых посредством замкового и установленного в конической расточке цапфе торцевого подшипников установлены шарошки. Каждый торцевой подшипник со стороны шарошки выполнен с коническими поверхностями и размещен в конической выточке, выполненной на внутренней торцевой поверхности шарошки, при этом коническая расточка шарошки и конус торцевого подшипника выполнены конгруэнтной формы. Торцевой подшипник скольжения может устанавливаться в конических расточках цапфы и шарошки с возможностью вращения относительно них или жестко соединяться с одной из них. В качестве материала для торцевого подшипника скольжения может использоваться твердая смазка или износостойкий материал. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Буровое шарошечное долото, включающее корпус с наклонными цапфами, на которых посредством замкового и установленного в конической расточке цапфе торцевого подшипников установлены шарошки, отличающееся тем, что каждый торцевой подшипник со стороны шарошки выполнен с коническими поверхностями и размещен в конической выточке, выполненной на внутренней торцевой поверхности шарошки, при этом коническая расточка шарошки и конус торцевого подшипника выполнены конгруэнтной формы.2. Буровое шарошечное долото по п.1, отличающееся тем, что торцевой подшипник скольжения установлен в конических расточках цапфы и шарошки с возможностью вращения относительно них.3. Буровое шарошечное долото по п.1, отличающееся тем, что торцевой подшипник скольжения жестко соединен с шарошкой или цапфой.4. Буровое шарошечное долото по п.1, отличающееся тем, что торцевой подшипник скольжения выполнен из материала, служащего твердой смазкой для опоры долота.5. Буровое шарошечное долото по п.1, отличающееся тем, что торцевой подшипник скольжения выполнен из износостойкого материала.