Опора шарошечного долота (варианты)

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к опорам буровых шарошечных долот малого диаметра. Опора шарошечного долота содержит лапу с наклонной цапфой и шарошку, установленную на ней посредством периферийного роликового подшипника и замкового узла. Шарошка в периферийной части выполнена с продольными пазами, имеющими в поперечном сечении форму в виде части цилиндра и образующими сепаратор для роликового подшипника. По второму варианту цапфа выполнена с продольными пазами в периферийной части в форме части цилиндра, образующими сепаратор для роликового подшипника. Такое выполнение опоры обеспечивает равномерную загрузку роликовых подшипников, исключает их заклинивание и повышает прочность корпуса шарошки, что позволяет повысить работоспособность как самой опоры, так и всего долота в целом. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к опорам буровых шарошечных долот, преимущественно малого диаметра.

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 то, что она не может быть использована в долотах малого диаметра ( 93 мм и менее).

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является опора шарошечного долота, содержащая лапу с наклонной цапфой и шарошку, установленную на цапфе посредством периферийного роликового подшипника и замкового узла (см. Каталог буровых долот, ВОЛГАБУРМАШ, 2003, с.17).

Данная опора нашла широкое применение в долотах небольшого диаметра. К недостаткам данной конструкции опоры бурового долота следует отнести малый ресурс ее работы. Это связано с довольно быстрым выходом из строя роликового подшипника в результате заклинивания роликов в беговой дорожке. По данным, приведенным в обзоре «Некоторые пути повышения работоспособности опор шарошечных долот», М. ВНИИОЭНГ, 1972 г., с.6, выход долот из строя по этой причине составляет около 20%.

В соответствии с изложенным техническим результатом изобретения является повышение ресурса работы опоры и долота в целом путем исключения заклинивания шарошки из-за роликового подшипника.

Поставленный технический результат по первому варианту достигается тем, что в опоре шарошечного долота, содержащей лапу с наклонной цапфой и шарошку, установленную на цапфе посредством периферийного роликового подшипника и замкового узла, согласно изобретению шарошка в периферийной части выполнена с продольными пазами, имеющими в поперечном сечении форму в виде части цилиндра и образующими сепаратор для роликового подшипника.

По другому варианту поставленный технический результат достигается тем, что в опоре шарошечного долота, содержащей лапу с наклонной цапфой и шарошку, установленную на цапфе посредством периферийного роликового подшипника и замкового узла, согласно изобретению цапфа в периферийной части выполнена с продольными пазами, имеющими в поперечном сечении форму в виде части цилиндра и образующими сепаратор для роликового подшипника.

Изобретение поясняется чертежами, на которых на фиг.1 изображен общий вид опоры в продольном сечении; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 - другой вариант опоры.

Опора бурового шарошечного долота включает цапфу 2, выполненную за одно целое с лапой 1, и шарошку 3 с замковым узлом в виде шарикового подшипника качения 4 и периферийным роликовым подшипником 5. Рабочие элементы подшипника 5 - ролики - размещены в продольных пазах 6 шарошки 3 или в продольных пазах 8 цапфы 2, выполненных в поперечном сечении в форме части цилиндра. Выполнение цапфы 2 и шарошки 3 с продольными пазами образует сепаратор для роликов 5, которые вращаются вокруг своих осей и подвергаются равномерному износу, что значительно повышает ресурс их работы. Кроме того, такое выполнение цапфы 2 и шарошки 3 позволяет значительно повысить и прочность корпуса шарошки 3 благодаря образованию ребер жесткости 7 между пазами 6 и увеличению толщины стенки шарошки 3 по второму варианту. Это позволяет применять более форсированные режимы работы и, в первую очередь, осуществлять процесс бурения при больших осевых нагрузках, что особенно важно при бурении по твердым и крепким породам.

Принцип работы опоры долота заключается в следующем. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента, передаваемого с поверхности через колонну бурильных труб, породоразрушающие элементы шарошки 3 внедряются в породу и разрушают ее. Разрушенная порода удаляется с забоя скважины промывочной жидкостью или сжатым воздухом, которые подаются через очистную систему долота. В процессе бурения осевая нагрузка, действующая вдоль оси цапфы, воспринимается замковым подшипником 4, а радиальная - в основном роликовым подшипником 5 и частично шариковым подшипником 4. При этом благодаря размещению роликов 5 в пазах 6 шарошки 3 или пазах 8 цапфы 2 полностью исключается вероятность их заклинивания друг другом.

Таким образом, применение предложенной опоры позволит повысить эффективность работы долота за счет увеличения ресурса работы опоры и применения форсированных режимов бурения благодаря увеличению прочностных характеристик корпусов шарошек.

1. Опора шарошечного долота, содержащая лапу с наклонной цапфой и шарошку, установленную на цапфе посредством периферийного роликового подшипника и замкового узла, отличающаяся тем, что шарошка в периферийной части выполнена с продольными пазами, имеющими в поперечном сечении форму в виде части цилиндра и образующими сепаратор для роликового подшипника.

2. Опора шарошечного долота, содержащая лапу с наклонной цапфой и шарошку, установленную на цапфе посредством периферийного роликового подшипника и замкового узла, отличающаяся тем, что цапфа в периферийной части выполнена с продольными пазами, имеющими в поперечном сечении форму части цилиндра и образующими сепаратор для роликового подшипника.