ОПОРА ШАРОШЕЧНОГО ДОЛОТА Российский патент 2018 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., Москва, Недра, 1971 г., с. 175, рис. V1.29).

К недостаткам данной опоры долота следует отнести быстрый выход ее из строя из-за отсутствия смазки подшипников, что особо сильно сказывается при бурении на форсированных режимах.

Известна также опора шарошечного долота, содержащая лапу с наклонной цапфой, и шарошку, установленную на цапфе посредством подшипника скольжения в виде втулки и замкового подшипника (см. Каталог буровых долот, ВОЛГАБУРМАШ, 2003, с. 13, рис. 2).

В данном долоте благодаря использованию плавающего подшипника удалось повысить работоспособность опоры. Однако работоспособность подшипников скольжения и качения не одинакова, что связано с уменьшением контактной поверхности втулки с цапфой при значительных осевых нагрузках, связанных с консольностью расположения шарошек. Это приводит к уменьшению общей работоспособности опоры из-за усиленного износа нагруженной части подшипника скольжения.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является опора шарошечного долота, содержащая ступенчатую цапфу, втулку, размещенную между цапфой и шарошкой, установленной на цапфе посредством замкового подшипника и подшипника скольжения, выполненного с продольными пазами под натяжные ролики, установленные между шарошкой и втулкой (см. патент РФ №2435017, кл. Е21В 10/22, 2010 г.).

К недостаткам данной опоры долота следует отнести опережающий выход из строя подшипника скольжения по сравнению с подшипником качения из-за неодинаковых условий их работы, особенно при наличии значительных эксцентричных нагрузок.

В соответствии с изложенным техническим результатом изобретения является улучшение эффективности работы опоры и долота в целом путем повышения работоспособности подшипника скольжения.

Указанный технический результат достигается тем, что в опоре шарошечного долота, содержащей ступенчатую цапфу, втулку, размещенную между цапфой и шарошкой, установленной на цапфе посредством замкового подшипника и подшипника скольжения, выполненного с продольными пазами под натяжные ролики, установленные между шарошкой и втулкой, согласно изобретению нижняя часть цапфы между натяжными роликами выполнена с пазом, имеющим в поперечном сечении форму кольцевого сегмента и предназначенным для размещения вспомогательных опорных роликов, установленных с возможностью вращения вокруг своей продольной оси.

Достижению указанного технического результата способствует также и то, что глубина пазов под натяжные ролики больше, чем глубина паза под вспомогательные ролики.

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 цапфу 2, выполненную за одно целое с лапой 1, и шарошку 4, закрепленную на цапфе посредством замкового подшипника 3 и подшипника скольжения. Подшипник скольжения выполнен в виде плавающей втулки 5, изготовленной из упругого материала. Нижняя часть цапфы между натяжными роликами 9 выполнена с пазом 6, имеющим в поперечном сечении форму кольцевого сегмента и предназначенным для размещения вспомогательных опорных роликов 7, установленных с возможностью вращения вокруг своей продольной оси. Расположение вспомогательных роликов 7 по всей площади паза 6 позволяет увеличить контактную поверхность нижней части цапфы с опорной поверхностью шарошки 4, что значительно уменьшает удельную нагрузку на опорные элементы долота. Этому дополнительно способствует установка вспомогательных роликов 7 с возможностью вращения вокруг своей продольной оси, что гарантирует равномерный износ как самих роликов 7, так и контактирующую с ними поверхность цапфы. При этом цапфа 2 в зоне подшипника скольжения выполнена с продольными пазами 8 под натяжные ролики 9, установленные между шарошкой 4 и втулкой 5. Контактирующие поверхности втулки 5 с шарошкой 4 и цапфой 2 покрывают материалом, обеспечивающим коэффициент трения между шарошкой 4 и втулкой 5 больше, чем коэффициент трения между втулкой 5 и цапфой 2. Это обеспечивает постоянный проворот втулки 5 относительно цапфы 2, чем гарантируется равномерное использование всей рабочей поверхности втулки 5. Кроме того, достижению указанного технического результата способствует также и то, что глубина пазов 8 под натяжные ролики 9 больше, чем глубина паза 6 под вспомогательные ролики 7. Это обеспечивает более благоприятные условия работы для втулки 5.

Принцип работы опоры бурового долота заключается в следующем. В процессе бурения осевая нагрузка воспринимается замковым подшипником 3 и втулкой 5. При этом вследствие консольности цапфы 2 наблюдается эксцентричное нагружение указанных подшипников опоры долота. В первую очередь это относится к подшипнику скольжения, который начинает контактировать с цапфой 2 по значительно меньшей поверхности. Это ведет к усиленному износу подшипника скольжения. С целью уменьшения этого вредного явления плавающая втулка 5 выполняется из упругого материала, благодаря чему она под действием натяжных роликов 9 плотно обхватывает цапфу 2 в нагруженной зоне и тем самым увеличивает площадь контакта подшипника скольжения с цапфой 2. Этим достигается снижение удельного давления на цапфу и, как следствие этого, увеличение срока службы опоры долота. Этому же способствует и использование вспомогательных опорных роликов 7, установленных по всей поверхности паза 6 с возможностью вращения вокруг своей продольной оси, причем глубина пазов 8 под натяжные ролики 9 больше, чем глубина паза 6 под вспомогательные ролики 7, что позволяет улучшить условия работы всей опоры и в первую очередь плавающей втулки 5.

Все это позволяет повысить эффективность работы долота в целом.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к опоре бурового шарошечного долота. Технический результат заключается в повышении эффективности работы опоры и долота в целом. Опора шарошечного долота содержит ступенчатую цапфу, втулку, размещенную между цапфой и шарошкой, установленной на цапфе посредством замкового подшипника и подшипника скольжения, выполненного с продольными пазами под натяжные ролики, установленные между шарошкой и втулкой. Нижняя часть цапфы между натяжными роликами выполнена с пазом, имеющим в поперечном сечении форму кольцевого сегмента и предназначенным для размещения вспомогательных опорных роликов, установленных с возможностью вращения вокруг своей продольной оси. Плавающая втулка выполнена из упругого материала. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Опора шарошечного долота, содержащая ступенчатую цапфу, втулку, размещенную между цапфой и шарошкой, установленной на цапфе посредством замкового подшипника и подшипника скольжения, выполненного с продольными пазами под натяжные ролики, установленные между шарошкой и втулкой, отличающаяся тем, что нижняя часть цапфы между натяжными роликами выполнена с пазом, имеющим в поперечном сечении форму кольцевого сегмента и предназначенным для размещения вспомогательных опорных роликов, установленных с возможностью вращения вокруг своей продольной оси, при этом плавающая втулка выполнена из упругого материала.

2. Опора шарошечного долота по п. 1, отличающаяся тем, что глубина пазов под натяжные ролики больше, чем глубина паза под вспомогательные ролики.