ОПОРА ШАРОШЕЧНОГО ДОЛОТА Российский патент 2012 года по МПК E21B10/22 

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 (см. справочник «Буровые долота». Палий П.А. и Корнеев К.Е. - М.: Недра, 1971 г., с.165, рис.V1.11).

К недостаткам данной опоры долота следует отнести быстрый выход подшипника скольжения, особо при бурении на форсированных режимах.

Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является опора шарошечного долота, содержащая ступенчатую цапфу и шарошку, установленную на цапфе посредством замкового подшипника и подшипника скольжения в виде втулки с телами качения (см. патент РФ №2365733, кл. Е21В 10/22, 2008).

К недостаткам данной опоры долота следует отнести сложность конструкции, что ведет к росту стоимости самих долот и буровых работ в целом, и сравнительно быстрый выход ее из строя из-за возможности заклинивания втулки при возникновении значительных эксцентричных нагрузок на подшипник скольжения.

В соответствии с изложенным техническим результатом изобретения является упрощение конструкции и повышение срока ее службы.

Указанный технический результат достигается тем, что в опоре шарошечного долота, содержащей ступенчатую цапфу и шарошку, установленную на цапфе посредством замкового подшипника и втулки с телами качения, согласно изобретению она снабжена шаровым подпятником, размещенным между дном шарошки и торцом цапфы малого диаметра, при этом цапфа большего диаметра выполнена с кольцевой расточкой под хвостовик втулки, которая установлена на цапфе с возможностью осевого перемещения и поворота и выполнена с продольными пазами на наружной поверхности под тела качения, установленные в пазах втулки с возможностью проворота и с выступом относительно ее наружной поверхности.

Достижению указанного технического результата способствует также и то, что

- опора снабжена шариковой обоймой, размещенной между торцом втулки и дном кольцевой расточки под нее в цапфе большего диаметра;

- тела качения выполнены в виде роликов, длина которых больше расстояния между торцом цапфы и дном шарошки.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг 1 изображен общий вид опоры в продольном разрезе; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

Опора бурового шарошечного долота включает ступенчатую цапфу 1, выполненную за одно целое с лапой 2, шаровой подпятник 12 и закрепленную на цапфе 1 посредством замкового подшипника 3 и съемной втулки 9 шарошку 5. Съемная втулка 9 выполнена с продольными пазами 6 на наружной поверхности под ролики 8, установленные в пазах 6 втулки 9 с возможностью вращения. Ролики 8 выступают над наружной поверхностью втулки 9, которая выполняет для роликов 8 роль сепаратора. При этом длина роликов 8 больше расстояния между торцом 4 цапфы 1 и дном 11 шарошки 5, но меньше длины втулки. Хвостовик втулки 9 размещается в кольцевой расточке 7, выполненной в цапфе 1 большего диаметра. Втулка 9 установлена на цапфе 1 с возможностью проворота и с возможностью осевого перемещения. Между торцом втулки 9 и дном кольцевой расточки 7 размещается шариковая обойма 10. Шаровой подпятник 12 размещен между дном 11 шарошки 5 и торцом цапфы 1 малого диаметра в специальных полусферических выемках 13 и 14, выполненных на обращенных один к другому торцах шарошки 5 и цапфы 1.

Принцип работы опоры бурового долота заключается в следующем. В процессе бурения осевая нагрузка воспринимается подшипником 3 и роликами 8 втулки 9. При этом вследствие консольности цапфы 1 наблюдается эксцентричное нагружение указанных подшипников. В первую очередь это относится к втулке 9, которая в известных опорах (прототипе) начинает контактировать с опорной поверхностью шарошки 5 по значительно меньшей поверхности. Это приводит к росту удельных нагрузок и усиленному износу втулки 9 с нагруженной стороны, особенно в случае ее заклинивания. С целью уменьшения этого вредного явления рабочая поверхность втулки 9 выполняется с продольными пазами 6, в которых размещают с возможностью проворота ролики 8. Для исключения перекоса роликов 8 их концевые участки размещают в кольцевой расточке 7 цапфы большего диаметра. Благодаря такой схеме размещения роликов 8 обеспечивается передача изгибающих нагрузок от роликов 8 на цапфу 1 большего диаметра при одновременном сохранении контакта с цапфой меньшего диаметра. Наличие шариковой обоймы 10 позволяет более равномерно распределять осевую составляющую нагрузки и снизить трение между втулкой 9 и цапфой 1. Это в свою очередь снижает нагрев опоры и тем самым увеличивает срок ее службы. Этому также способствует использование шарикового подпятника 12, который дополнительно центрирует шарошку 5 и воспринимает часть нагрузки, действующей вдоль цапфы, разгружая замковый подшипник 3, и исключает заклинивание втулки 9 с роликами 8. Благодаря выполнению пазов 6 глухими со стороны шариковой обоймы 10 исключается ее контакт с роликами 8 и гарантируется их свободное вращение. Это в свою очередь обеспечивает равномерную загрузку всех роликов 8 на рабочей поверхности втулки 9. В целом этим достигается снижение удельного давления на цапфу и, как следствие этого, увеличение эксплуатационного срока службы опоры долота.

Благодаря же более простой конструкции обеспечивается снижение стоимости опоры и долота в целом, а следовательно, и снижение стоимости буровых работ.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к опорам буровым шарошечных долот, содержащих выполненную за одно целое с лапой ступенчатую цапфу и шарошку, закрепленную на цапфе посредством подшипников скольжения в виде втулки и замкового подшипника качения. Особенностью предложенной опоры является то, что она снабжена шаровым подпятником, размещенным между дном шарошки и торцом цапфы, и выполнение наружной поверхности втулки с продольными пазами под ролики. При этом хвостовик втулки размещен в кольцевой расточке, выполненной в цапфе большего диаметра. Ролики установлены в пазах втулки с возможностью проворота и выступают над ее наружной поверхностью, а втулка - с возможностью осевого перемещения и проворота. Хвостовик втулки опирается на шариковую обойму, установленную на дне кольцевой расточки. Такое выполнение опоры позволяет упростить конструкцию, уменьшить удельные нагрузки на подшипник скольжения и тем самым увеличить срок его службы, а следовательно, и опоры и долота в целом. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Опора шарошечного долота, содержащая ступенчатую цапфу и шарошку, установленную на цапфе посредством замкового подшипника и подшипника скольжения в виде втулки с телами качения, отличающаяся тем, что она снабжена шаровым подпятником, размещенным между дном шарошки и торцом цапфы ступени малого диаметра, при этом цапфа ступени большего диаметра выполнена с кольцевой расточкой под хвостовик втулки, которая установлена на цапфе с возможностью осевого перемещения и поворота и выполнена с продольными пазами на наружной поверхности под тела качения, установленные в пазах втулки с возможностью проворота и с выступом относительно ее наружной поверхности.

2. Опора шарошечного долота по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена шариковой обоймой, размещенной между торцом втулки и дном кольцевой расточки под нее в цапфе ступени большего диаметра.

3. Опора шарошечного долота по п.1, отличающаяся тем, что тела качения выполнены в виде роликов, длина которых больше расстояния между торцом цапфы и дном шарошки.