ШАРОШКА БУРОВОГО ДОЛОТА Российский патент 2016 года по МПК E21B10/24 

Изобретение относится к области горного дела, а именно к шарошкам буровых долот для бурения скважин большого диаметра под сваи, разработке горных пород.

Известна шарошка бурового долота, включающая установленную на радиальных и упорных подшипниковых опорах в корпусе ось, крышки корпуса, между крышками и корпусом установлен эластичный элемент, при этом в оси выполнен канал, в котором установлен поршень с образованием камеры переменного объема, сообщенной с внутренней полостью корпуса (см. патент США №5598895, МПК E21B 9/08, 1997 г.).

Недостатками известной шарошки являются недостаточный ресурс вследствие возможности проникновения во внутреннюю полость шарошки воды и абразива (земли, песка) по причине отсутствия полной герметичности внутренней полости корпуса относительно внешней среды, меньшего давления в полости корпуса, чем в окружающей среде в связи с потерей давления от трения в поршне. Кроме того, малый объем смазки в канале не позволяет полностью компенсировать утечки. Сборка подшипников в корпусе и на оси существенно повышает трудоемкость изготовления шарошки.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является шарошка бурового долота, включающая корпус, установленную на двух конических подшипниковых опорах в корпусе ось, крышки корпуса, при этом корпус и крышки корпуса снабжены эластичными элементами относительно последних, взаимодействующими по торцам, кольцами, а в крышках выполнены кольцевые углубления с установленными в них поршнями с образованием камер переменного объема, сообщенными с внутренней полостью корпуса (см. Сайт ЗАО «ГЕОМАШ-Центр», www.geomash.ru. Свайная буровая установка РВА 612. Резцы и буровой инструмент), который выбран за прототип.

Оснащение шарошки серийными коническими подшипниками значительно снижает трудоемкость ее изготовления.

Недостатками указанной шарошки являются недостаточный ресурс вследствие возможности проникновения во внутреннюю полость корпуса воды и абразива (земли, песка) по причине отсутствия полной герметичности внутренней полости корпуса относительно внешней среды, меньшего давления смазки в полости корпуса, чем в окружающей среде в связи с потерей давления от трения в поршне. Сложность конструкции, большое количество сопрягаемых друг с другом деталей снижает надежность, увеличивает трудоемкость изготовления изделия.

Целью предлагаемого технического решения являются увеличение срока службы шарошки при одновременном снижении трудоемкости изготовления.

Указанная цель достигается тем, что в шарошке бурового долота, содержащей корпус, ось со сквозным осевым каналом, установленной в корпусе на подшипниках, крышку, камеру переменного объема с поршнем, сообщенную с внутренней полостью шарошки, согласно техническому решению, в центральном отверстии оси, оппозитно друг другу, установлены два поршня, соединенные пружиной растяжения, а в средней части оси, с возможностью сообщения центрального отверстия оси с внутренней полостью шарошки, выполнен как минимум один радиальный канал.

Радиальный канал с возможностью частичного перекрытия центрального отверстия оси снабжен патрубком, жестко соединенным с осью.

Радиальный канал выполнен резьбовым.

Конструкция предлагаемой шарошки поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлен общий вид шарошки;

На фиг. 2 - узел A (клапан) на фиг. 1.

Шарошка бурового долота содержит корпус 1, ось 2, установленный в корпусе 1, например, на двух конических подшипниках 3 и 4, крышку 5. На оси 2 выполнено центральное сквозное отверстие 6, а в ее концевых участках - осевые цилиндрические углубления 7 и 8, примыкающие к отверстию 6. В сквозном отверстии 6, оппозитно друг другу, установлены поршни 9 и 10, соединенные между собой пружиной растяжения 11, например, посредством соединительных тяг 12 и 13. В средней части оси 2, с возможностью сообщения отверстия 6 с внутренней полостью корпуса 1, выполнен как минимум один радиальный канал 14, например, с резьбой. Канал 14, с возможностью частичного перекрытия отверстия 6, снабжен, например, патрубком 15, жестко связанным с осью 2.

Корпус 1, крышка 5, поршни 9, 10 снабжены уплотнительными элементами соответственно 16 и 17, 18, 19 и 20, 21 и 22, 23 и 24.

Например, в поршне 9, выполнено как минимум одно сквозное отверстие 25, которое снабжено заглушкой 26.

В корпусе 1 выполнено, как минимум, два сквозных отверстия 27 и 28 (фиг. 2), которые соответственно снабжены обратным клапаном 29 с пробкой 30 и заглушкой 31.

Снаружи корпус 1 снабжен разрушающими породу зубьями 32 из твердого сплава.

Подготовка шарошки к работе

Собранная шарошка устанавливается вертикально с расположением отверстий 25, 27 и 28 вверх. Снимаются пробка 30, заглушки 26 и 31 и через отверстие 27 и клапан 29 во внутреннюю полость шарошки закачивается смазка (масло). После появления смазки из отверстий 25 и 28 они закрываются заглушками 26 и 30 соответственно. Далее смазка закачивается в полость шарошки до полного удлинения пружины 11. После этого отверстие 27 закрывается пробкой 30.

Шарошка работает следующим образом.

В составе долота (на фиг. не указано) корпус 1 шарошки вращается относительно оси 2. При этом зубья 32, перекатываясь, разрушают породу. Подшипники 3 и 4 вращаются в масляной среде. Оснащение корпуса 1 и крышки 5 сдвоенными уплотнительными элементами 16 и 17, 18 и 19 соответственно, обеспечение во внутренней полости шарошки избыточного давления позволяют исключить поступление в зону внутренних уплотнительных элементов 17 и 19 воды и песка. При наличии утечек смазки через уплотнительные элементы давление в полости шарошки снижается. Под действием пружины 11 поршни 9 и 10 перемещаются навстречу друг другу, восстанавливая избыточное давление.

Диаметр отверстия 6, без существенного снижения прочности и жесткости оси 2, может составить 0,4-0,5 диаметра оси 2. Поэтому значительная площадь поршней 9 и 10 позволяет компенсировать достаточный для компенсации объем утечек. При этом суммарный ход поршней 9 и 10 может составить 50-60% длины оси 2. Объем смазки для компенсации утечек должен быть больше суммарного объема утечек за время работы шарошки до износа.

Изобретение относится к области горного дела, а именно к шарошкам буровых долот для бурения скважин большого диаметра под сваи, разработки горных пород. Технический результат заключается в увеличении срока службы шарошки при одновременном снижении трудоемкости изготовления. Шарошка бурового долота содержит корпус, ось со сквозным осевым каналом, установленную в корпусе на подшипниках, крышку, камеру переменного объема с поршнем, сообщенную с внутренней полостью шарошки. В центральном отверстии оси, оппозитно друг другу, установлены два поршня, соединенные пружиной растяжения, а в средней части оси, с возможностью сообщения центрального отверстия оси с внутренней полостью шарошки, выполнен как минимум один радиальный канал. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Шарошка бурового долота, содержащая корпус, ось со сквозным осевым каналом, установленную в корпусе на подшипниках, крышку, камеру переменного объема с поршнем, сообщенную с внутренней полостью шарошки, отличающаяся тем, что, с целью повышения ресурса и снижения трудоемкости изготовления, в центральном отверстии оси, оппозитно друг другу, установлены два поршня, соединенные пружиной растяжения, а в средней части оси, с возможностью сообщения центрального отверстия оси с внутренней полостью шарошки, выполнен как минимум один радиальный канал.

2. Шарошка по п.1, отличающаяся тем, что радиальный канал с возможностью частичного перекрытия центрального отверстия оси снабжен патрубком, жестко соединенным с осью.

3. Шарошка по п.2, отличающаяся тем, что радиальный канал выполнен резьбовым.