Уплотняющий узел бурового шарошечного долота Советский патент 1983 года по МПК E21B10/24 

Изобретение относится к буровой технике, в частности к конструкции уплотняющих узлов шарошечных долот.

Известны конструкции уплотняющих узлов шарошечных долот, снабженные эластичной уплотняющей манжетой, армированной упругим каркасом в виде гофрированной тарельчатой пружины 1J.

Недостаток конструкции - деформация манжеты, вызванная пульсацией давления смазки в опоре и способствующая разгерметизации опоры.

Известен также уплотняющий узел бурового щарощечного долота, содержащий манжету, армированную упругим каркасом, выполненным в виде тарельчатой шайбы с радиальными пазами на внутренней поверхности 2.

Недостатком известного узла является его относительная недолговечность, так как рабочая кромка эластичного кольца вследствие большой жесткости каркаса в осевом направлении подвергается повышенному износу в местах наибольшего смещения вращающейся шарошки относительно цапфы, лапы, что вызывает начальную разгерметизацию бурового долота. Затем износу подвергается каркас манжеты, и как следствие, на его поверхности появляются концентраторы усталостных трещин. Под действием вибраций, которыми сопровождается работа долота, эти концентраторы вызывают разрушение каркаса, что ведет к полной разгерметизации опоры.

Цель изобретения - повышение надежности работы уплотняющего узла при люфтовом перемещении шарошки относительно цапфы.

Указанная цель достигается тем, что в уплотняющем узле бурового щарощечного долота, содержащем манжету, армированную упругим каркасом, выполненным в виде тарельчатой щайбы с радиальными пазами на внутренней поверхности, борта щайбы выполнены по криволинейной поверхности, а на ее наружной поверхности имеются дополнительные радиальные пазы, оси которых смещены относительно осей пазов на внутренней поверхности щайбы на половину шага, при этом внутренняя поверхность манжеты выполнена криволинейной под отбортованную часть шайбы.

На фиг. 1 изображен уплотняющий узел, общий вид; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1; на фиг. 3 - вид D на фиг. 2; на фиг. 4 - конструкция армирующего упругого каркаса; на фиг. 5 - разрез Е-Е на фиг. 4; на фиг. 6 - разрез на фиг. 4. Уплотняющий узел содержит щарошку 1, лапу 2 с цапфой 3, в беловых дорожках которых размещены тела 4 качения подшипников. Между торцом шарошки 1 и поверхностью опорной части лапы 2 размещена уплртнительная манжета 5. Со стороны лапы опора долота уплотняется кромкой /С манжеты и в радиальном направле0 НИИ при помощи рабочей кромки Б с натягом обхватывающей цапфу 3 лапы 2. Со стороны щарощки уплотнение достигается двумя концентрическими рабочими кромками В и Г. Эластичная манжета армирована тарельчатой шайбой 6 с отбортованной кромкой. Борта каркаса выполнены по криволинейной поверхности (например, имеют форму циклоиды), обеспечивающей без проскальзывания относительное люфтовое смещение щарощки с манжетой

0 и цапфы лапы. На наружной поверхности щайбы имеются дополнительные радиальные пазы, оси которых смещены относительно осей пазов на внутренней поверхности шайбы на половину шага. Эти пазы придают тарельчатой шайбе форму зигзагообразного профиля. Диаметр тарельчатой шайбы выполнен таким образом, чтобы в свободном состоянии обеспечивалась подвижная посадка манжеты в кольцевую выточку.

- В процессе установки шарошки 1 на цапфу 3 происходит предварительная упругая деформация уплотняющей манжеты 5 вместе с армирующим каркасом, вследствие чего в собранном виде уплотняющая манжета занимает вдоль оси цапфы место, примерно на 30% меньщее, чем в свободном состоянии. При этом благодаря увеличению диаметра каркаса достигается неподвижное соединение манжеты с щарошкой.

Во время работы долота создается скользящий контакт между манжетой и обрабо0 тайными поверхностями цапфы и лапы, причем предварительная упругая деформация каркаса обеспечивает компенсацию износа рабочих кромок манжеты. При люфтовых смещениях щарошки герметичность этого

г скользящего контакта так же не нарушается, так как манжета обхватывает цапфу с натягом, а сама манжета благодаря зигзагообразной форме тарельчатой щайбы обладает значительной радиальной податливостью при сохранении необходимой жесткости и механической прочности.

УПЛОТНЯЮЩИЙ УЗЕЛ БУРОВОГО ШАРОШЕЧНОГО ДОЛОТА, содержащий манжету, армированную упругим каркасом, выполненным в виде тарельчатой шайбы с радиальными пазами на внутренней повер.хности, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы узла при люфтовом перемещении шарошки относительно ц;;пфы, борта шайбы выполнены по криво,инейной поверхности, а на ее наружной п.жер.хности имеются дополнительные рад1альные пазы, оси которых смещены относительно осей пазов на внутренней повер.ХЮсти шайбы на половину шага, при этом внутренняя поверхность манжеты выполнена криволинейной под отбортованную часть шайбы. (Л со оо «4:: О5 СП

срие.5

(риг. 5