Устройство для распределения нагрузки на шарошки долота Советский патент 1981 года по МПК E21B9/10 

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к устройствам для распределения нагрузки на ша рошки долота. Известно устройство для распределения нагрузки на шарошки долота, ко торое встроено в долото, содержащее корпус и закрепленные в нем с возможностью осевого перемещения лапы с шарошками П1 Недостатком этого устройства явля ется то, что оно позволяет распределя нагрузку между шарошками, но не обес печивает распределения нагруз.си между элементами вооружения каждой отдельной шарошки, так как шарошки в этом случае могут перемещаться при распределении нагрузки только параллельно оси скважины. Это приводит к преждевременному износу как вооружения, так и опор шарошек. Кроме тог это устройство нельзя использовать применительно к долотам, представляю щим собой жесткую сварную конструкцию, т.е. к долотам, которые нашли наибольшее распространение в горной промьшшенности. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату .является устройство для распределения . нагрузки на шарошки долота, включаю- щее два трубчатых элемента, конец одного из которых соосно с зазором расположен во внутренней полости другого, узел соединения упомянутых элементов, расположенную в зазоре между соединенными концами элементов упругую муфту и торцовую опору Г23 Указанное устройство осуществляет распределение нагрузки не только между шарошками долота, но и между элементами вооружения внутри каждой шарошки вследствие того, что долото имеет возможность занимать положение равновесия за счет отклонения от оси скважины при неравномерном распределении нагрузки на шарошки. Недостатком известного устройства является малая надежность его работы. Объясняется это недостаточной прочностью узла соединения трубчатых элементов, выполненного из .консольно закрепленных в наружном конце соединения пальцев, которые не расчитаны на передачу больших крутяПЩХ моментов, Цель изобретения - повышение надежности работы устройства. Эта цель достигается тем, что узел соединения выполнен из пальца, закрепленного с двух сторон в диаметрально противоположных отверстиях наружного конца соединения, и призматического .сухаря установленного н пальце, при этом во внутреннем конц соединения выполнены диаметрально п тивоположные окна, в которых расположены концы сухаря. На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 сечение Б-Б на фиг. I. Устройство для распределения нагрузки на шарошки долота содержит два трубчатых элемента I и 2, причем элемент 1 соединен с долотом 3, а элемент 2-е буровым ставом (не показан). Конец трубчатого элемента 2 соосно с зазором размещен во внут ренней полости трубчатого элемента образуя, соответственно, внутренний наружный концы соединения, которые скрепляются между собой с помощью пальца 4, закрепленного.с двух сторон в диаметрально противоположных отверстиях 5 наружного, конца соединения (элемент О , и установленного на пальце сухаря 6, концы которого расположены в диаметрально противоположных окнах 7, выполненных во вн реннем конце соединения (элемент 2) Между сухарем 6 и пальцем А может быть помещен подшипник для уменьшения силы трения. В зазоре между соединенными концами элементов 1 и 2 размещена упру гая муфта,8, а в нижней части устройства - шарнирная торцовая опора состоящая из пяты 9, закрепленной й нижнем торце внутреннего конца соединения, и подпятника 10, установленного в наружном конце соединения Окна 7 имеют ширину несколько большую ширины сухаря 6, что позвол ет ему свободно входить в окна, а в сота окон больше высоты сухаря на64столько, чтобы сухарь мог беспрепятственно скользить по стенкам окон в плоскостях, перпендикулярных забою скважины, при отклонении оси долота от оси скважины. Взаимодействующие части сухаря 6 и стенок окон 7 имеют плоские поверхности. Сухарь снабжен каналом I1 с маслосборной воронкой, который выведен к трущимся поверхностям сухаря и пальца. В боковых cTBfiKax сухаря, заключенных между окнами 7 во внутреннем конце соединения, выполнены продольные пазы 12 для уменьшения сопротивления движению продувочного (промывочного агенУстройство для распределения нагрузки на шарошки долота работает следующим образом. В процессе бурения осевая нагрузка на долото 3 передается от трубчатого элемента 2, соединенного с буровым ставом, через пяту 9 и подпятник 10 шарнирной торцовой опоры и трубчатый элемент 1. Крутящий момент долоту передается от трубчатого элемента 2 через сухарь 6, палац 4 и трубчатый элемент 1. При качении по забою скважины, имеющего неровную поверхность, долото 3, Оказавшись в какой-то момент одной Или двумя шарошками на выступающих частях забоя и стремясь занять положение равновесия, отклоняется от оси скважины на некоторый угол, благодаря наличию шарнирной торцовой опоры и узла соединения трубчатых элементов, выполненного из пальца и установленного на нем призматического сухаря. В зависимости от того, в какой плоскости будут действовать отклоняющие силы, палец 4 может либо поворачиваться в сухаре на угол, равный углу отклонения долота, либо отклоняться на тот же угол вместе с сухарем 6, который в последнем случае скользит по стенкам окон 7,либо совершать сложное движение, участвуя одновременно в двух первик движениях. Отклонение оси долота от оси скважины обеспечивает касание забоя всеми шарошками долота, в результате чего осева я нагрузка равномерно распределяется как между шарошками, так и между элементами вооружения каждой шарошки. Величина угла отклонения корректируется упругой муфтой 8,она же возвращает долото в вертикальное положение при отсутствии отКЛОНЯЮ1ЦИХ сил. Наличие в сухаре канала 11 с маслосборной воронкой позволяет подводить выделенное из потока воздуха масло или промывочную жидкость к трущимся поверхностям пальца и сухаря для снижения силы трения.

Применение для соединения трубчатых элементов пальца с установленным на нем призматическим сухарем дает возможность уменьшить напряжения в месте контакта боковьЬс граней сухаря со стенками окон, возникающих при передаче больших крутящих моментов, за счет плоской форкы и увеличения контактной площади взаимодействующих поверхностей сухаря и стенок окон. Все это позволяет повысить надежность работы устройства для распределения нагрузки на шарошки до лота.

Формула изобретения

Устройство для распределения нагрузки на шарошки долота, включающее

661066

два трубчатых элемента, конец одного из которых соосно с зазором расположен во внутренней полости другого, узел соединения упомянутых элементов размещенную в зазоре между соединенными концами элементов упругую муфту и торцовую опору, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы устройства, узел соединения выполнен из пальца,

10 закрепленного с двух сторон в диаметрально противоположных отверстиях наружного конца соединениями призматического сухаря, установленного-На пальце, при этом во внутреннем конце

15 соединения выполнены диаметрально противоположные окна, в которых расположены концы сухаря.

Источники информации,

20 принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство И- 250731, кл. Е 21 В 9/10, 1967. 2. Патент США. № 3135103,

кл. 64-11, опублик. 1964 (прототип)