Способ реставрации изношенных шарошечных долот Российский патент 2023 года по МПК E21B10/00 

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности, а именно к способам реставрации и вторичного использования отработанных буровых шарошечных долот.

Известен способ вторичного использования буровых долот, включающий селективную переработку и отбраковку вышедших из строя шарошечных долот, промывку в керосине и очистку, разрезку на строгольном станке по сварному шву между лапами долота на секции, отбраковку неработоспособных и сборку работоспособных секций с помощью специальных хомутов, устранение разновысотности шарошек и их биения относительно резьбы, сварку секций электродами при непрерывном охлаждении долота проточной водой, нарезку замковой конической резьбы и заполнение полости опор шарошек смазкой [Савохин М.С., Катанов Б.А. Машинист буровой установки на карьерах: Учебное пособие для учащихся профтехобразования. М.: Недра, 1992, с. 287-288].

Недостатком данного способа является технология разделения шарошки на секции, что приводит к сложной технологии сборки шарошечного долота, при этом подшипниковые опоры шарошек не восстанавливаются, что увеличивает стоимость реставрации и позволяет использовать лишь остаточный ресурс подшипниковых опор шарошек.

Наиболее близким техническим решением, выбранного в качестве прототипа, является способ реставрации изношенных шарошечных долот, включающий селективную переработку и отбраковку вышедших из строя шарошечных долот, промывку в керосине и очистку, прорезку канавок 8-10 мм. по нижним сварным швам, резку на строгальном станке по сварному шву между лапами на секции, отбраковку неработоспособных и сборку работоспособных секций, сварку секций электродами и наплавку ниппеля при помощи приспособления при непрерывном охлаждении долота проточной водой, нарезку замковой конической резьбы и заполнение полости опор шарошек смазкой [патент KZ №18337 от 27.05.2005 г., опубл.: 15.02.2011 г.].

Недостатком данного способа является технология разделения шарошки на секции, вдоль оси долота, что приводит к сложной технологии сборки при реставрации. Изношенные подшипниковые дорожки и уплотнительный выступ лапы защищающие подшипниковую опору от попадания бурового шлама не реставрируются, что в процессе эксплуатации приводит к более раннему выходу из строя подшипниковой опоры, а следовательно, к повторной реставрации.

Задачей способа является реставрация шарошечного долота не требующей сложной технологии сборки, полное восстановление ресурса подшипниковых опор шарошек и уплотнительных выступов лап.

Поставленная задача достигается тем, что в способе реставрации изношенных шарошечных долот, включающий селективную переработку и отбраковку вышедших из строя шарошечных долот, промывку, резку на секции с элементами лапа, шарошка, сборку работоспособных секций, сварку секций электродами при непрерывном охлаждении шарошечного долота, заполнение полостей подшипниковых опор смазкой, при этом, резку на секции осуществляют у основания лап шарошечного долота перпендикулярно его оси, перед сборкой секций, беговые дорожки подшипников и уплотнительный выступ цапфы каждой работоспособной лапы стачивают по всей ширине беговой дорожки до образования ремонтных диаметров D₁, D₂, D₃, на которые устанавливают с натягом обоймы подшипников, с предварительной установкой уплотнительной шайбы, после сборки реставрированных секций на внешние поверхности лап и уплотнительных шайб наплавляют твердосплавные электроды до восстановления геометрических параметров лап, перед заполнением полости подшипниковых опор смазкой реставрированное долото подвергают криогенной обработке в течение 30-40 минут.

Разрезка на секции у основания лап перпендикулярно оси шарошечного долота позволяет избежать сложных технологических операций по восстановлению конической резьбы на ниппеле шарошечного долота при его сборке.

Стачивание беговых дорожек подшипников и уплотнительного выступа цапфы каждой работоспособной лапы до образования ремонтных диаметров D₁, D₂, D₃, с последующей установкой с натягом обойм подшипников, позволяет полностью восстановить диаметры и поверхности беговых дорожек подшипниковой опоры.

Установка уплотнительной шайбы позволяет восстановить зазоры между уплотнительным выступом лапы и внутренней полостью шарошки, что исключит попадание частиц бурового шлама в подшипниковый узел шарошки.

Криогенная обработка собранного шарошечного долота, позволяет снять внутренние напряжения, в деталях шарошечного долота, образовавшиеся при сборке и эксплуатации.

Заявляемое изобретение иллюстрируется графически, где на фиг. 1 представлено шарошечное долото, где 1 - шарошки, 2 - твердосплавное вооружение, 3 - лапы шарошечного долота, 4 - корпус шарошечного долота, 5 - замковый подшипник, 6 - концевой подшипник, 7 - периферийный подшипник, 8 - уплотнительный выступ, 9 - тела качения

На фиг. 2 представлена отреставрированная лапа шарошечного долота, где: обоймы 10 подшипников, уплотнительная шайба 11.

Способ реставрации изношенных шарошечных долот реализуется следующим образом.

При поступлении изношенных шарошечных долот приступают к промывке и очистке от загрязнений.

При помощи визуального осмотра шарошек 1 долота, производят сортировку долот на две группы: ремонтно-пригодные и не пригодные.

Шарошечные долота, у которых хоть одна шарошка 1 имеет в наличии более 80% твердосплавного вооружения 2, отправляются на реставрацию. Лапы 3 шарошечного долота отрезают у основания перпендикулярно его оси по линии резки А и разбирают подшипниковый узел.

Из отобранных для реставрации лап 3, шарошек 1 и корпуса 4 комплектуют шарошечное долото.

Укомплектованные лапы 3 подвергаются механической обработке. Беговые дорожки замкового 5, концевого 6 и периферийного 7 подшипника, а так же уплотнительный выступ 8, расположенные на лапе стачиваются, образуя ремонтные диаметры D₁, D₂, D₃, на которые устанавливают обоймы 10 подшипников, с предварительной установкой ушютнительной шайбы 11. На внутреннюю обойму периферийного 7 и концевого 6 подшипника устанавливаются тела качения 9, и надевают шарошку 1.

Заключительным этапом сборки подшипниковой опоры шарошки является установка тела качения 9 замкового подшипника 5.

По завершению сборки трех подшипниковых опор с разными шарошками 1 следует этап сборки шарошечного долота.

Для исключения неточности сборки необходимо установить штифты в корпусе шарошечного долота 4, а в лапах 3 шарошечного долота просверлить ответные отверстия. Лапы 3 шарошечного долота устанавливают на поверочную плиту, сверху надевают корпус шарошечного долота 4, так чтобы штифты, установленные на корпусе 4, вошли в ответные отверстия лап 3. Устраняют разновысотность лап 3 и не параллельность торца ниппеля корпуса 4 к поверочной поверхности, подкладывая металлические пластины разной толщины в образующиеся при устранении щели между корпусом 4 и лапами 3. По завершению устранения разновысотности и не параллельности торца ниппеля корпуса 4, лапы 1 шарошечного долота цривариваются к корпусу 4.

На уплотнительные шайбы 11 и внешние поверхности лап 3 наплавляют твердосплавные электроды (вид Б на фиг. 2), которые обеспечивают восстановления первоначальных геометрических параметров поверхностей лап.

Собранное долото подвергают криогенной обработке методом погружения в сосуд с жидким азотом на непродолжительное время 30-40 минут, которое является оптимальным для снижения усталостных напряжений возникающих в процессе эксплуатации и напряжений при реставрации образующихся при реставрации. Уменьшение времени обработки не желательно, ввиду недостаточности реструктуризации металла, увеличении времени не целесообразно ввиду перерасхода жидкого азота.

Перед вторичной эксплуатацией, реставрированное шарошечное долото обкатывают в масленой ванне и заполняют подшипниковые опоры смазкой.

Технический результат предлагаемого способа реставрации заключается в исключении сложных технологических операций при сборке шарошечного долота, что значительно снижает стоимость реставрации. Полное восстановление ресурса подшипниковых узлов и поверхностей козырьков защищающие подшипниковый узел от попадания бурового шлама, что в свою очередь продлит срок службы шарошечного долота после реставрации. Технология реставрации шарошечного долота позволяет снизить затраты при повторной реставрации, так как восстановление подшипниковых дорожек заключается в замене подшипниковых обойм.

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности, а именно к способам реставрации и вторичного использования отработанных буровых шарошечных долот. Способ реставрации изношенных шарошечных долот включает селективную переработку и отбраковку вышедших из строя шарошечных долот, промывку, резку на секции с элементами лапа, шарошка, сборку работоспособных секций, сварку секций электродами при непрерывном охлаждении шарошечного долота, заполнение полостей подшипниковых опор смазкой. Резку на секции осуществляют у основания лап шарошечного долота перпендикулярно его оси. После резки лап разбирают подшипниковые опоры. Перед сборкой секций беговые дорожки подшипников и уплотнительный выступ цапфы каждой работоспособной лапы стачивают по всей ширине беговой дорожки до образования ремонтных диаметров, на которые устанавливают с натягом обоймы подшипников, с предварительной установкой уплотнительной шайбы. После установки уплотнительной шайбы на внутреннюю обойму периферийного и концевого подшипника устанавливают тела качения и одевают шарошку, после чего устанавливают тела качения замкового подшипника. По завершению сборки подшипниковых опор с шарошками следует этап сборки шарошечного долота, при этом в корпусе шарошечного долота устанавливают штифты, а в лапах шарошечного долота сверлят ответные штифтам отверстия. После этого лапы устанавливают на поверочную плиту, сверху надевают корпус шарошечного долота так, чтобы установленные в нем штифты вошли в ответные отверстия лап, устраняют разновысотность лап и непараллельность торца ниппеля корпуса шарошечного долота к поверочной поверхности, подкладывая металлические пластины в образующиеся щели между корпусом шарошечного долота и лапами. По завершению устранения разновысотности и непараллельности торца ниппеля корпуса шарошечного долота, лапы привариваются к корпусу шарошечного долота. После сборки реставрированных секций на внешние поверхности лап и уплотнительных шайб наплавляют твердосплавные электроды до восстановления геометрических параметров лап. Перед заполнением полости подшипниковых опор смазкой реставрированное долото подвергают криогенной обработке в течение 30-40 минут. Технический результат заключается в обеспечении реставрации шарошечного долота с исключением сложных технологических операций при сборке, с полным восстановлением ресурса подшипниковых опор шарошек и уплотнительных выступов лап. 2 ил.

Способ реставрации изношенных шарошечных долот, включающий селективную переработку и отбраковку вышедших из строя шарошечных долот, промывку, резку на секции с элементами лапа, шарошка, сборку работоспособных секций, сварку секций электродами при непрерывном охлаждении шарошечного долота, заполнение полостей подшипниковых опор смазкой, отличающийся тем, что резку на секции осуществляют у основания лап шарошечного долота перпендикулярно его оси, после резки лап разбирают подшипниковые опоры, перед сборкой секций беговые дорожки подшипников и уплотнительный выступ цапфы каждой работоспособной лапы стачивают по всей ширине беговой дорожки до образования ремонтных диаметров D₁, D₂, D₃, на которые устанавливают с натягом обоймы подшипников, с предварительной установкой уплотнительной шайбы, после установки уплотнительной шайбы на внутреннюю обойму периферийного и концевого подшипника устанавливают тела качения и одевают шарошку, после чего устанавливают тела качения замкового подшипника, по завершению сборки подшипниковых опор с шарошками следует этап сборки шарошечного долота, при этом в корпусе шарошечного долота устанавливают штифты, а в лапах шарошечного долота сверлят ответные штифтам отверстия, после этого лапы устанавливают на поверочную плиту, сверху надевают корпус шарошечного долота так, чтобы установленные в нем штифты вошли в ответные отверстия лап, устраняют разновысотность лап и непараллельность торца ниппеля корпуса шарошечного долота к поверочной поверхности, подкладывая металлические пластины в образующиеся щели между корпусом шарошечного долота и лапами, по завершению устранения разновысотности и непараллельности торца ниппеля корпуса шарошечного долота, лапы привариваются к корпусу шарошечного долота, после сборки реставрированных секций на внешние поверхности лап и уплотнительных шайб наплавляют твердосплавные электроды до восстановления геометрических параметров лап, перед заполнением полости подшипниковых опор смазкой реставрированное долото подвергают криогенной обработке в течение 30-40 минут.