БУРОВОЕ ШАРОШЕЧНОЕ ДОЛОТО Российский патент 2008 года по МПК E21B10/08 

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к шарошечным буровым долотам, преимущественно со смещенными осями.

Известно буровое шарошечное долото, содержащее цапфу, на которой посредством подшипников скольжения и качения, один из которых замковый, установлена шарошка с породоразрушающими элементами (см. Шарошечные долота, Мокшин А.С. и др., М.: Недра, 1971 г., с.137).

К недостаткам данного долота следует отнести использование в качестве фиксатора для шарошки шарикового замкового подшипника, что значительно ослабляет прочность цапфы и, как следствие этого, работоспособность всего долота, особенно малого диаметра.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является буровое шарошечное долото, содержащее цапфу с шарошкой, установленной на цапфе посредством подшипников качения, один из которых роликовый, и закрепленной от осевого перемещения кольцевыми сегментами, установленными на роликоподшипнике и жестко соединенными с шарошкой (см. авт.св. СССР №480821, кл. Е21В 10/22, 1975).

Данное долото, благодаря исключению шариковой беговой дорожки на цапфе под замковый подшипник, значительно повышает прочностные характеристики опоры и всего долота по сравнению с аналогом при одном и том же диаметре.

Недостатком данного долота является малый ресурс работы его опоры из-за возможности расфиксации шарошки из-за среза стопорных штифтов, посредством которых шарошка крепится с кольцевыми сегментами. Особо это сильно сказывается при использовании долот со смещенными осями шарошек. Для этих долот характерно значительное скольжение шарошек, сопровождаемое передачей значительного крутящего момента от шарошки к цапфе. Этот крутящий момент воспринимается стопорными штифтами, имеющими ограниченное поперечное сечение. Попытка устранения этого недостатка путем использования большего количества штифтов или штифтов большого диаметра, с одной стороны, усложняет конструкцию долота, а с другой стороны, ведет к ослаблению самих кольцевых сегментов. Другим недостатком прототипа является вероятность заклинивания роликового подшипника. Это связано с тем, что уже после незначительного износа роликовой беговой дорожки наблюдаются случаи проскальзывания роликов и их одностороннего износа. Это неминуемо приводит к быстрому выходу из строя роликового подшипника и, как следствие этого, к выходу всего долота из строя.

В соответствии с изложенным техническим результатом изобретения является повышение ресурса работы опоры и долота в целом путем надежной фиксации шарошек относительно цапфы и повышения ресурса работы роликового подшипника путем исключения проскальзывания роликов одних относительно других.

Поставленная техническая задача решается тем, что в буровом шарошечном долоте, содержащем цапфу с шарошкой, установленной на цапфе посредством подшипников качения, один из которых роликовый, и закрепленной от осевого перемещения кольцевыми сегментами, установленными на роликоподшипнике и жестко соединенными с шарошкой, согласно изобретению кольцевые сегменты выполнены с наружной стороны с продольными выступами и впадинами, а внутренняя поверхность шарошки с ответными впадинами и выступами, при этом внутренняя поверхность кольцевых сегментов выполнена с продольными выступами, размещенными между роликами и образующими для них сепаратор.

Решению поставленной задачи способствует также и то, что шарошка и кольцевые сегменты соединены между собой по прессовой посадке.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 - изображен фрагмент долота, а на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

Буровое долото включает цапфу 1, на которой установлена шарошка 2, армированная породоразрушающими элементами 3. Шарошка 2 монтируется на комбинированной опоре, включающей роликовый подшипник качения 4 и кольцевые сегменты 5, установленные на роликовом подшипнике 4 и жестко соединенные с шарошкой 2. Опора, в зависимости от диаметра долота, может включать также подшипник скольжения 6 и безбуртовый шариковый подшипник 7. Кольцевые сегменты 5 выполнены с продольными выступами 8 и впадинами 10 на наружной поверхности, а внутренняя поверхность шарошки 2 с ответными впадинами 9 и выступами 11, причем выступы 8 и 11 закреплены в ответных впадинах 9 и 10 прессовой посадкой для получения замкового соединения шарошки 2 относительно цапфы 1. На внутренней поверхности кольцевых сегментов 5 выполнены продольные выступы 12, размещенные между роликами подшипника 4 и образующие для них сепаратор, обеспечивающий постоянное вращение роликов относительно цапфы 1. Одновременно с этим продольные выступы 12 являются ребрами жесткости для кольцевых сегментов 5, что повышает надежность их работы при незначительной толщине. При сборке долота в роликовую беговую дорожку цапфы 1 укладывают кольцевые сегменты 5 с установленными между продольными выступами 12 роликами подшипника 4, а в шариковую беговую дорожку шарошки 2 укладывают шары подшипника 7 и шарошку 2 надевают на цапфу 1. При этом продольные выступы 8 и 11 соответственно кольцевых сегментов 5 и шарошки 2 запрессовываются в ответные впадины 9 и 10 и тем самым шарошка 2 фиксируется на цапфе 1. В предложенном долоте крутящий момент от шарошки 2 передается на цапфу 1 через продольные выступы 8 и 11, рабочее сечение которых в несколько раз больше, чем сечение стопорных штифтов, используемых в прототипе. Поэтому вполне достаточно использовать только один продольный выступ 8 на каждый кольцевой сегмент 5. Наличие продольных выступов 12 на внутренней поверхности кольцевых сегментов 5 исключает заклинивание роликовых подшипников 4, а следовательно, исключается и их односторонний износ. Кроме того, продольные выступы 12 позволяют использовать кольцевые сегменты 5 небольшой толщины и, тем самым, использовать роликовый подшипник 4 большего диаметра по сравнению с прототипом, что положительно влияет на работоспособности всей опоры, а следовательно, и всего долота.

Таким образом, применение предложенного долота позволяет увеличить ресурс работы опоры за счет более надежной фиксации шарошки 2 от осевого перемещения и создания более благоприятных условий для работы роликового подшипника. Все это увеличивает работоспособность долота в целом.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым шарошечным долотам. Буровое шарошечное долото содержит цапфу с шарошкой, установленной на цапфе посредством подшипников качения, один из которых роликовый, и закрепленной от осевого перемещения кольцевыми сегментами, установленными на роликоподшипнике и жестко соединенными с шарошкой. Особенностью предложенной опоры является то, что кольцевые сегменты выполнены с наружной стороны с продольными выступами и впадинами, а внутренняя поверхность шарошки - с ответными впадинами и выступами, при этом внутренняя поверхность кольцевых сегментов выполнена с продольными выступами, размещенными между роликами и образующими для них сепаратор. При этом шарошка и кольцевые сегменты соединены между собой по прессовой посадке и образуют замковый узел для фиксации шарошки от осевого перемещения. Такое выполнение долота обеспечивает повышение ресурса работы опоры и долота в целом. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Буровое шарошечное долото, содержащее цапфу с шарошкой, установленной на цапфе посредством подшипников качения, один из которых роликовый, и закрепленной от осевого перемещения кольцевыми сегментами, установленными на роликоподшипнике и жестко соединенными с шарошкой, отличающееся тем, что кольцевые сегменты выполнены с наружной стороны с продольными выступами и впадинами, а внутренняя поверхность шарошки с ответными впадинами и выступами, при этом внутренняя поверхность кольцевых сегментов выполнена с продольными выступами, размещенными между роликами и образующими для них сепаратор.2. Буровое шарошечное долото по п.1, отличающееся тем, что шарошка и кольцевые сегменты соединены между собой по прессовой посадке.