ОПОРА ШАРОШЕЧНОГО ДОЛОТА Российский патент 2009 года по МПК E21B10/22 

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к опорам буровых шарошечных долот преимущественно малого диаметра.

Известна опора шарошечного долота, содержащая цапфу, на которой посредством подшипников скольжения и качения, один из которых - замковый, установлена шарошка с рабочими элементами (см. справочник «Буровые долота», Палий П.А. и Корнеев К.Е., М., Недра, 1971 г., с.175, рис.V1.29).

К недостаткам данной опоры долота следует отнести то, что она не может быть использована в долотах малого диаметра (93 мм и менее).

Наиболее близкой к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является опора шарошечного долота, содержащая лапу с наклонной цапфой и шарошку, установленную на цапфе посредством подшипников скольжения и размещенного между ними шарикового замкового подшипника (см. Каталог буровых долот, ВОЛГАБУРМАШ, 2003, с.15).

Данная опора нашла широкое применение в долотах малого диаметра. К недостаткам данной конструкции опоры бурового долота следует отнести малый ресурс ее работы. Это связано с неравномерным распределением нагрузки на подшипники скольжения, что часто приводит к перекосу шарошки и заклиниванию шарикового замкового подшипника.

В соответствии с изложенным техническим результатом изобретения является повышение ресурса работы опоры и долота в целом путем исключения заклинивания замкового подшипника за счет обеспечения равномерного нагружения подшипников скольжения.

Поставленная техническая задача решается тем, что в опоре шарошечного долота, содержащей лапу с наклонной цапфой и шарошку, установленную на цапфе посредством подшипников скольжения и размещенного между ними шарикового замкового подшипника, согласно изобретению опорные поверхности S₁ и S₂ подшипников скольжения, расположенные по разные стороны от шарикового замкового подшипника, связаны соотношением S₁/S₂=0.9-1.1

Изобретение поясняется чертежом, на котором на фиг.1 и 2 изображены два варианта выполнения опоры.

Опора бурового шарошечного долота включает лапу 1, цапфу 2 и шарошку 3 с шариковым подшипником качения 4 и подшипниками скольжения 5 и 6, расположенными с разных сторон замкового подшипника 4. Шарошка 3 закреплена на цапфе 2 посредством шарикового замкового подшипника 4. Подшипник скольжения 5, расположенный у торца цапфы 2, выполнен с опорной поверхностью S₁, а подшипник скольжения 6, расположенный у основания цапфы 2, выполнен с опорной поверхностью S₂. При этом опорные поверхности подшипников скольжения 5 и 6 связаны между собой соотношением S₁/S₂=0.9-1.1. Такое соотношение достигается изменением длин l₁ и l₂ соответственно подшипников скольжения 5 и 6 при изменении их диаметра. Так, при использовании ступенчатой формы опоры длина l₁ подшипника скольжения 5, расположенного у торца цапфы 2 и имеющего меньший диаметр, должна быть больше длины l₂ подшипника скольжения 6, расположенного у основания цапфы 2 (см. фиг.1). При выполнении цапфы одного диаметра длины l₁ и l₂ подшипников скольжения 5 и 6 выбираются также равными (см. фиг.2).

Принцип работы опоры долота заключается в следующем. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента, передаваемого с поверхности через колонну бурильных труб, породоразрушающие элементы шарошки 3 внедряются в породу и разрушают ее. Разрушенная порода удаляется с забоя скважины промывочной жидкостью или сжатым воздухом, подаваемыми через промывочную систему долота. В процессе бурения осевая нагрузка, действующая вдоль оси цапфы, воспринимается замковым подшипником 4, а радиальная - в основном через подшипники скольжения 5 и 6 и частично шариковым подшипником 4. При этом благодаря их равной опорной поверхности S₁ и S₂ значительно уменьшается вероятность заклинивания замкового подшипника 4, возникающая из-за перекоса шарошки 3.

Благодаря такой схеме расположения замкового подшипника 4 между подшипниками скольжения 5 и 6 для него создаются наиболее благоприятные условия работы при восприятии осевых нагрузок, действующих вдоль оси цапфы 2. Эти нагрузки при перекосе шарошки 3, вызванной неравномерным нагружением подшипников скольжения 5 и 6, вызывают усиленный износ и даже скол шариков замкового подшипника 4. С этой точки зрения обеспечение равномерного распределения нагрузки между подшипниками скольжения 5 и 6 является решающим фактором для повышения работоспособности опоры шарошечного долота.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к опорам буровых шарошечных долот малого диаметра. Опора шарошечного долота содержит лапу с наклонной цапфой и установленную на ней посредством двух подшипников скольжения и размещенного между ними шарикового замкового подшипника шарошку. Опорные поверхности S₁ и S₂ подшипников скольжения, расположенных по обе стороны от замкового шарикового подшипника, связаны соотношением S₁/S₂=0,9-1,1. Такое выполнение опоры обеспечивает равномерную загрузку подшипников скольжения, уменьшает вероятность заклинивания замкового подшипника и является решающим фактором для повышения работоспособности опоры и всего долота в целом. 2 ил.

Опора шарошечного долота, содержащая лапу с наклонной цапфой и шарошку, установленную на цапфе посредством двух подшипников скольжения, и размещенного между ними шарикового замкового подшипника, отличающаяся тем, что опорные поверхности S₁ и S₂ подшипников скольжения, расположенных по разные стороны от шарикового замкового подшипника, связаны соотношением: S₁/S₂=0,9-1,1.