Герметизирующий узел опоры шарошки Советский патент 1983 года по МПК E21B10/22 

(54) ГЕРМЕТИЗИРУЮЩИЙ УЗЕЛ ОПОРЫ ШАРОШКИ

1

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к герметизирующим устройствам опоры шарошечного долота.

Известен герметизирующий узел опоры шарошки, устанавливаемый между торцом шарошки и основанием цапфы и содержащий тарельчатое пружинистое кольцо, с частичными разрезами по внешнему или внутреннему диаметру, облицованное эластичным материалом, центральный участок которого сопряжен с поверхностью лапы, а периферийный - с поверхностью конусообразной расточки шарошки 1.

Наличие в пружинистом кольце жестких в направлении его деформации перемычек , обеспечивает упругость кольца лишь за счет плоского изгиба отдельных его участков, что недостаточно для сохранения надежной герметизации полости опоры.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является герметизирующий узел опоры шарошки, содержащий облицованный эластичным материалом пружинный металлический кольцевой остов, выполненный в виде расположенных вдоль его образующей лепестков, соединенных по меньшему диаметру перемычками, и установленный с возможностью взаимодействия по меньшему диаметру с основанием цапфы, а по большему - с торцом шарошки 2.

Поскольку концы лепестков данного герметизирующего узла, взаимодействующие с торцом шарошки, не связаны друг с другом, то в процессе работы долота при осевом перемещении шарошки имеет место плоский изгиб каждого лепестка остова, что не

10 компенсирует изменение объема полости опоры и приводит к ее разгерметизации. Цель изобретения - повышение надежности герметизации за счет улучшения условий компенсации изменения объема полос15 ти опоры шарошки при ее осевом перемещении.

Поставленная цель достигается тем, что герметизирующий узел опоры шарошки, содержащий облицованный эластичным материалом пружинный металлический коль ° ценой остов, выполненный в виде расположенных вдоль его образующей лепестков, соединенных по меньшему диаметру перемычками, и установленный с возможностью взаимодействия по меньшему диаметру С основанием цапфы, а по большему - с торцом шарошки, снабжен жестким кольцом, прикрепленным к лепесткам остова со стороны его большего диаметра. На фиг. 1 изображен герметизируюш,ий узел опоры шарошки, поперечное сечение; на фиг. 2 - кольцевой остов, вид в плане; на фиг. 3 - схема работы лепестка остова при осевом перемещении шарошки. Герметизирующий узел опоры шарошки (фиг. 1 и 2) состоит из металлического кольцевого остова I, выполненного в виде расположенных вдоль его образующей лепестков 2, соединенных по меньше.му диаметру перемычками 3 и облицован эластичным материалом, например, резиной 4. Гер.метизирующий узел установлен с возможностью взаимодействия по меньшему диаметру с основанием цапфы 5, а по большему - через прикрепленное к лепесткам 2 жесткое кольцо 6 с торцом шарошки 7. Остов 1 узла изготовлен из пружинной листовой стали, а жесткое кольцо 6 - из износостойкого материала. В ненагруженном состоянии (фиг. 3) лепестки слегка изогнуты во внешнюю сторону (сплошная линия) или во внутрь (пунктирная линия). При сборке герметизирующего узла и его монтаже на цапфе каждый лепесток 2 остова 1 должен опираться непосредственно своими концами в галтели на цапфе 5 и жестком кольце 6 с возможностью поворота этих концов в точках контакта, а сами лепестки устанавливаются таким образом, что прямая, соединяющая концы каждого из них составляет с осью цапфы угол меньший 90°. При сборке секции долота шарошка 7 смещает жесткое кольцо б и верхний конец лепестка 2 из первоначального положения Б точке о до положения в точке б на расстояние осевого натяга S. В результате шарнирно установленный лепесток упруго прогибается наружу или внутрь, при это.м БОЗникает продольная изгибающая сила Р, онределяющая, с учетом угла А , величины осевой А и радиальной R сил. Радиальная сила R является -распорной для жесткого кольца 6. Паправление прогиба лепестков существенно влияет на работу герметизирующего узла. При внещнем прогибе увеличиваются осевые размеры узла и улучшаются условия компенсации изменения объема опорной полости шарошки, что важно для высокооборотного бурения. При низкооборотном бурении скорость .перемещения шарошки- по оси цапфы на порядок меньше, необходимость компенсации объема не столь остра, возможно использование внутреннего прогиба лепестков. Роль дополнительных компенсаторов объема в обоих случаях играют упругие резиновые перемычки - мембраны в промежутках между лепестками. Особенностью работы герметизирующего узла является увеличение угла «С с ростом осевого натяга. В результате, одновременно с ростом продольной силы Р относительно уменьшается осевая сила А и упругая характеристика узла становится пологой.. Выполнение упругого элемента узла в виде системы работающих на продольный изгиб лепестков, несмотря на повышенные требования к точности изготовления сопрягаемых эле.ментов узла, дает ряд технических преимушеств. Конструкция упругого элемента позволяет легко обеспечить требуемую жесткость узла изменением числа лепестков и размеров их сечения, а также выбором величины начального угла J-. За счет особенности разложения сил и изменению угла оС можно получить близкую к требуемой упругую характеристику. При внешнем прогибе лепестков имеется возможность обеспечить полную компенсацию объема внутренней, заполненной с.мазкой, полости шарошки. Формула изобретения Герметизирующий узел опоры щарошки, содержащий облицованный эластичным материалом пружинный металлический кольцевой остов, выполненный в виде расположенных вдоль его образующей лепестков, соединенных по меньшему диаметру перемычками, и установленный с возможностью взаимодействия по меньшему диаметру с основанием цапфы, а по больше.му - с торцом шарошки, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности герметизации за счет улучшения условий компенсации изменения объема полости опоры шарощки при ее осевом перемещении, он снабжен жестким кольцом, прикрепленным к лепесткам остова со стороны его большего диаметра. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР jYo 597805, кл. Е 21 В 10/22, 1975. 2.Патент США № 3370895, кл. 308-8.2. опублик. 1968 (прототип).