ОПОРА ШАРОШЕЧНОГО ДОЛОТА Российский патент 2013 года по МПК E21B10/22 

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к опорам буровым 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., Москва, Недра, 1971 г., с.175, рис.V1.29).

К недостаткам данной опоры следует отнести быстрый выход ее из строя. Это связано с возможностью попадания шлама в опору долота из-за отсутствия в опоре уплотнительных элементов.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является опора шарошечного долота, содержащая цапфу, шарошку, закрепленную на цапфе замковым подшипником, и размещенный у основания цапфы узел герметизации с двумя последовательно расположенными уплотнительными кольцами (см. патент РФ №2389859, кл. Е21В 10/24, 2010).

В данной опоре, благодаря использованию узла герметизации, срок службы опоры выше, чем у аналога. Однако при длительной работе долота и особенно при наличии значительной вибрации и при бурении по абразивным породам, срок службы опоры также значительно снижается. Это негативно сказывается на работоспособности опоры, а следовательно и долота в целом.

В соответствии с изложенным техническим результатом изобретения является повышение стойкости опоры путем увеличения надежности ее герметизации.

Указанный технический результат достигается тем, что в опоре шарошечного долота, содержащей цапфу, шарошку, закрепленную на цапфе замковым подшипником, и размещенный у основания цапфы узел герметизации с двумя последовательно расположенными уплотнительными кольцами, согласно изобретению, узел герметизации снабжен пружинным элементом, выполненным в виде цанговой втулки с коническим участком, расположенным между уплотнительными кольцами, с радиальными каналами под шары замкового подшипника и стопорными выступами на внутренней поверхности, размещенными в кольцевой канавке, выполненной на наружной поверхности цапфы.

Решению поставленной технической задачи способствует также и то, что вершина конического участка цанговой втулки расположена со стороны оси долота.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображен общий вид опоры долота в продольном разрезе.

Опора бурового шарошечного долота включает цапфу 5, выполненную за одно целое с лапой 1, шарошку 2, закрепленную на цапфе 5 посредством шарикового замкового подшипника 4, и размещенный у основания цапфы узел герметизации с двумя последовательно расположенными уплотнительными кольцами 3. Узел герметизации снабжен пружинным элементом, выполненным в виде цанговой втулки 7 с коническим участком 13, расположенным между уплотнительными кольцами 3, радиальными каналами 8 под шары замкового подшипника 4 и стопорными выступами 6 на внутренней поверхности, размещенными в кольцевой канавке 9, выполненной на наружной поверхности цапфы 5. При этом средняя часть цанговой втулки 7 выполнена в виде подшипника скольжения 10, радиальные каналы 8 ее используются в качестве сепаратора для тел качения замкового подшипника 4, а вершина конического участка цанговой втулки расположена со стороны оси долота.

Монтаж опоры долота осуществляется следующим образом. Сначала на цапфе 5 у ее основания устанавливают одно из уплотнительных колец 3, а затем - цанговую втулку 7, стопорные выступы 6 которой утапливают в кольцевой канавке 9 цапфы 5. После этого в кольцевой расточке 10 шарошки 2 крепится второе уплотнительное кольцо 3, шарошку 2 надевают на цапфу 5 и совмещают канал 11 в цапфе 5 с кольцевой расточкой 12 шарошки 2 для ввода туда шаров замкового подшипника 4.

Выполнение узла герметизации с коническим участком 13, установленным между уплотнительными кольцами 3, обеспечивает надежную герметизацию опоры как со стороны цапфы 5, так и со стороны шарошки 2. Это объясняется тем, что при любом смещении шарошки 2 относительно цапфы 5 одно из колец 3 обязательно будет перекрывать зазор, образующийся между ними, и тем самым предотвращать попадание шлама в опору долота. При этом наиболее оптимальным является предложенная схема расположения конического участка 13 цанговой втулки 7, обеспечивающая защиту опоры от попадания шлама в наиболее опасном месте - у основания цапфы 5.

Выполнение цанговой втулки 7 в виде сепаратора под тела качения замкового подшипника 4 исключает контакт тел качения между собой и тем самым уменьшает износ опоры. Выполнение же средней части цанговой втулки 7 в виде подшипника скольжения позволяет увеличить контактную поверхность шарошки 2 с цапфой 5 и тем самым снизить контактное напряжение между ними и также увеличить срок службы опоры.

Все это позволяет увеличить работоспособность опоры и долота в целом.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к опорам буровым шарошечных долот, содержащим цапфу, шарошку, закрепленную на цапфе замковым подшипником, и размещенный у основания цапфы узел герметизации с двумя последовательно расположенными уплотнительными кольцами. Особенностью предложенной опоры является то, что узел герметизации снабжен пружинным элементом, выполненным в виде цанговой втулки с коническим участком с вершиной со стороны оси долота. Конический участок расположен между уплотнительными кольцами, радиальными каналами под шарики замкового подшипника и стопорными выступами на внутренней поверхности, размещенными в кольцевой канавке. Кольцевая канавка выполнена на наружной поверхности цапфы, при этом вершина конического участка цанговой втулки расположена со стороны оси долота. Такое выполнение опоры позволяет значительно увеличить ее работоспособность благодаря надежной герметизации и тем самым увеличить срок службы долота в целом. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Опора шарошечного долота, содержащая цапфу, шарошку, закрепленную на цапфе замковым подшипником, и размещенный у основания цапфы узел герметизации с двумя последовательно расположенными уплотнительными кольцами, отличающаяся тем, что узел герметизации снабжен пружинным элементом, выполненным в виде цанговой втулки с коническим участком с вершиной со стороны оси долота, расположенным между уплотнительными кольцами, радиальными каналами под шарики замкового подшипника и стопорными выступами на внутренней поверхности, размещенными в кольцевой канавке, выполненной на наружной поверхности цапфы.

2. Опора шарошечного долота по п.1, отличающаяся тем, что вершина конического участка цанговой втулки расположена со стороны оси долота.