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

Описание патента на изобретение RU2365733C1

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

Известна опора шарошечного долота, содержащая цапфу, на которой посредством подшипников скольжения и качения, один из которых - замковый, установлена шарошка с рабочими элементами, причем с нагруженной стороны цапфы установлен износостойкий вкладыш (см. патент Великобритании №1172016, кл. F2А, 1969 г.).

К недостаткам данной опоры долота следует отнести то, что она имеет малую контактную поверхность между вкладышем и шарошкой, что приводит к быстрому износу опоры и выходу ее из строя.

Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является опора шарошечного долота, содержащая цапфу с подшипником скольжения, нагруженная часть которого выполнена в поперечном сечении с радиусом, меньшим радиуса цапфы с ненагруженной стороны с образованием уступов в зонах перехода, установленный на подшипнике скольжения вкладыш и закрепленную на цапфе замковым подшипником шарошку (см. авт. св. СССР №595555, кл. Е21В 10/22, 1978).

Данная опора обеспечивает большую контактную поверхность между цапфой и шарошкой и тем самым повышается ресурс ее работы.

К недостаткам данной конструкции опоры бурового долота следует отнести сложность и трудоемкость ее монтажа, что связано с необходимостью использования специальных приспособлений для фиксации вкладыша относительно цапфы при монтаже опоры. Другим недостатком опоры является невозможность снижения контактного давления в подшипнике скольжения, возможность заклинивания вкладышей и неизбежный при этом односторонний износ элементов опоры. Это объясняется отсутствием возможности самоустановки вкладыша относительно цапфы. Все это снижает ресурс работы опоры и долота в целом, а также повышает стоимость его изготовления.

В соответствии с изложенным техническим результатом изобретения является повышение ресурса работы опоры и долота в целом путем исключения заклинивания вкладышей и снижение стоимости долота за счет упрощения монтажа опоры.

Указанный технический результат достигается тем, что в опоре шарошечного долота, содержащей цапфу с подшипником скольжения, нагруженная часть которого выполнена в поперечном сечении с радиусом, меньшим радиуса цапфы с ненагруженной стороны с образованием уступов в зонах перехода, установленный на подшипнике скольжения вкладыш и закрепленную на цапфе замковым подшипником шарошку, согласно изобретению вкладыш установлен на цапфе с возможностью поворота и выполнен в виде втулки, внутренняя поверхность которой конгруэнтна наружной поверхности подшипника скольжения, при этом уступы вкладыша и подшипника скольжения установлены с зазором одних относительно других для размещения в них упругих элементов.

Решению технической задачи способствует также и то, что:

- концевые участки утолщенной части вкладыша выполнены с проточками под шариковые подшипники;

- на внутренней поверхности утолщенной части вкладыша по всей ее длине выполнена винтовая канавка, заполненная смазкой, при этом диаметр винтовой канавки меньше диаметра проточки под шариковый подшипник.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен общий вид опоры, а на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

Опора шарошечного долота содержит цапфу 1 с подшипником скольжения 2, на котором установлен подвижный вкладыш 3, и закрепленную на цапфе 1 замковым подшипником 4 шарошку 5. Подшипник скольжения 2 со стороны нагруженной части в поперечном сечении выполнен с радиусом, меньшим радиуса цапфы 1 с ненагруженной стороны с образованием в зоне перехода с одного радиуса на другой уступов 6, 7. Установленный на подшипнике скольжения вкладыш 3 выполнен в виде втулки, внутренняя поверхность которой конгруэнтна наружной поверхности подшипника скольжения 2. Это значительно упрощает монтаж опоры шарошки, т.к. исключается использование специальных приспособлений для фиксации вкладыша, что необходимо при использовании конструкции вкладышей, применяемых в прототипе. Втулка 3 установлена на цапфе 1 с возможностью поворота на определенный угол. Значение угла поворота определяется величиной выбранного зазора между обращенными один к другому боковыми гранями уступов 6 и 7 соответственно подшипника скольжения 2 и втулки 3 с учетом размещения в этих зазорах упругих элементов 8. В качестве упругого элемента 8 могут использоваться износостойкая резина, тарельчатая пружина и т.д. Концевые участки утолщенной части вкладыша 3 выполнены с проточками 9 под шариковые подшипники 11. Возможны варианты выполнения вкладыша с проточкой 9 только с одной стороны или вообще без проточек. На внутренней поверхности утолщенной части вкладыша 3 по всей ее длине выполнена винтовая канавка 10, заполненная смазкой, при этом диаметр винтовой канавки 10 меньше диаметра проточки 9 под шариковый подшипник 11.

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 подшипник скольжения 2 и частично шариковым подшипником 4 и дополнительными подшипниками скольжения, расположенными у торца и основания цапфы 1. При этом благодаря выполнению вкладыша 3 с возможностью поворота относительно цапфы 1 обеспечивается более равномерное распределение нагрузки на цапфу 1. При вращении шарошки 5 вкладыш 3 поворачивается относительно цапфы 1 и сжимает упругий элемент 8. При уменьшении нагрузки на вкладыш 3 упругий элемент 8 стремится вернуть вкладыш 3 в исходное положение. Однако из-за неравномерности действующей на опору нагрузки вкладыш 3 каждый раз занимает относительно цапфы 1 новое положение и контактирует с ней на разных участках. Это уменьшает износ опоры в зоне расположения подшипника скольжения 2. Этому способствует также и размещение на внутренней поверхности утолщенной части вкладыша 3 шарикового подшипника 11, уменьшающего трение между цапфой 1 и вкладышем 3. Предпочтительным является вариант выполнения опоры с использованием двух шариковых подшипников 11, размещенных вблизи концевых участков втулки 3. На повышение срока службы опоры положительно влияет также и наличие смазки, размещенной в полости винтовой канавки 10 и смазывающей опорные поверхности цапфы 1 и подшипника скольжения 2 при каждом повороте вкладыша 3.

Предложенная конструкция опоры позволяет упростить ее монтаж и повысить эффективность работы долота в целом благодаря увеличению ресурса работы опоры.

Похожие патенты RU2365733C1

название год авторы номер документа
ОПОРА ШАРОШЕЧНОГО ДОЛОТА 2006
  • Панин Николай Митрофанович
  • Кремлев Виталий Игоревич
  • Булгаков Евгений Семенович
  • Калиничев Владимир Николаевич
RU2304209C1
ОПОРА БУРОВОГО ШАРОШЕЧНОГО ДОЛОТА 2007
  • Панин Николай Митрофанович
  • Сорокин Владимир Федорович
  • Смирнов Вячеслав Геннадьевич
  • Смирнов Игорь Вячеславович
RU2351738C1
ОПОРА ШАРОШЕЧНОГО ДОЛОТА 2006
  • Богомолов Родион Михайлович
  • Панин Николай Митрофанович
  • Кремлев Виталий Игоревич
RU2321721C1
ОПОРА ШАРОШЕЧНОГО ДОЛОТА 2007
  • Панин Николай Митрофанович
  • Ясашин Виталий Анатольевич
  • Сериков Дмитрий Юрьевич
  • Сорокин Владимир Федорович
RU2351740C1
БУРОВОЕ ШАРОШЕЧНОЕ ДОЛОТО 2005
  • Панин Николай Митрофанович
  • Кремлев Виталий Игоревич
  • Смирнов Игорь Вячеславович
  • Смирнов Вячеслав Геннадьевич
RU2291270C1
ОПОРА ШАРОШЕЧНОГО ДОЛОТА 2006
  • Панин Николай Митрофанович
  • Цехмистренко Николай Михайлович
  • Ясашин Виталий Анатольевич
  • Сериков Юрий Дмитриевич
RU2306400C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН (ВАРИАНТЫ) 2007
  • Панин Николай Митрофанович
  • Ясашин Виталий Анатольевич
  • Сериков Дмитрий Юрьевич
RU2343267C1
ОПОРА ШАРОШЕЧНОГО ДОЛОТА 2007
  • Панин Николай Митрофанович
  • Ясашин Виталий Анатольевич
  • Сериков Дмитрий Юрьевич
  • Сорокин Владимир Федорович
RU2347058C1
ОПОРА ШАРОШЕЧНОГО ДОЛОТА 2007
  • Богомолов Родион Михайлович
  • Носов Николай Васильевич
  • Кремлев Виталий Игоревич
  • Панин Николай Митрофанович
RU2346133C1
ОПОРА ШАРОШЕЧНОГО ДОЛОТА "МЕЛЬПАК" И СПОСОБ ЕЕ МОНТАЖА 2005
  • Мельничук Игорь Павлович
  • Панин Николай Митрофанович
  • Кремлев Виталий Игоревич
RU2291273C1

Реферат патента 2009 года ОПОРА ШАРОШЕЧНОГО ДОЛОТА

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к опорам буровых шарошечных долот. Технический результат - повышение ресурса работы опоры и долота путем исключения заклинивания вкладышей и снижение стоимости за счет упрощения монтажа опоры. Опора шарошечного долота содержит цапфу с подшипником скольжения, нагруженная часть которого выполнена в поперечном сечении с радиусом, меньшим радиуса цапфы с ненагруженной стороны с образованием уступов в зонах перехода, установленный на подшипнике скольжения вкладыш и закрепленную на цапфе замковым подшипником шарошку. Особенностью опоры является то, что вкладыш установлен на цапфе с возможностью поворота и выполнен в виде втулки, внутренняя поверхность которой конгруэнтна наружной поверхности подшипника скольжения, при этом уступы вкладыша и подшипника скольжения установлены с зазором одних относительно других для размещения в них упругих элементов. Предусмотрен вариант выполнения концевых участков утолщенной части вкладыша с проточками под шариковые подшипники, а внутренней поверхности утолщенной части вкладыша по всей ее длине - с винтовой канавкой, заполненной смазкой, при этом диаметр винтовой канавки меньше диаметра проточки под шариковый подшипник. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Формула изобретения RU 2 365 733 C1

1. Опора шарошечного долота, содержащая цапфу с подшипником скольжения, нагруженная часть которого выполнена в поперечном сечении с радиусом, меньшим радиуса цапфы с ненагруженной стороны, с образованием уступов в зонах перехода, установленный на подшипнике скольжения вкладыш и закрепленную на цапфе замковым подшипником шарошку, отличающаяся тем, что вкладыш установлен на цапфе с возможностью поворота и выполнен в виде втулки, внутренняя поверхность которой конгруэнтна наружной поверхности подшипника скольжения, при этом уступы вкладыша и подшипника скольжения установлены с зазором одних относительно других для размещения в них упругих элементов.

2. Опора шарошечного долота по п.1, отличающаяся тем, что концевые участки утолщенной части вкладыша выполнены с проточками под шариковые подшипники.

3. Опора шарошечного долота по п.1, отличающаяся тем, что на внутренней поверхности утолщенной части вкладыша по всей ее длине выполнена винтовая канавка, заполненная смазкой, при этом диаметр винтовой канавки меньше диаметра проточки под шариковый подшипник.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2009 года RU2365733C1

Опора скольжения 1975
  • Жихарев Иван Павлович
SU595555A1
Опора шарошечного долота 1976
  • Курумов Лорса Сурхоевич
  • Мокшин Анатолий Степанович
SU791894A1
Подшипник скольжения 1979
  • Кончаков Евгений Иванович
  • Дидов Владимир Викторович
SU877167A1
Опора скольжения 1989
  • Ивашов Евгений Николаевич
  • Степанчиков Сергей Валентинович
SU1732030A1
ОПОРА СКОЛЬЖЕНИЯ ШАРОШЕЧНОГО ДОЛОТА 2002
  • Куранов В.Г.
  • Виноградов А.Н.
  • Бузов А.В.
  • Лаврухин Ю.А.
  • Глинский А.Е.
  • Разуваев В.Д.
RU2214497C2
US 2904374 A, 15.09.1959
Преобразователь напряжение-частота 1983
  • Галиев Рафаил Вафинович
  • Якупов Ревлен Гатиятович
  • Заянчковский Юрий Иванович
SU1172016A1

RU 2 365 733 C1

Авторы

Панин Николай Митрофанович

Ясашин Виталий Анатольевич

Сериков Дмитрий Юрьевич

Дроздов Валерий Николаевич

Даты

2009-08-27Публикация

2008-05-08Подача