Буровое шарошечное долото



Буровое шарошечное долото
Буровое шарошечное долото
Буровое шарошечное долото

 


Владельцы патента RU 2472915:

Панин Николай Митрофанович (RU)

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к шарошечным долотам, преимущественно для бурения твердых и крепких пород. Обеспечивает повышение эффективности работы долота, повышение ресурса работы его опоры. Буровое шарошечное долото включает лапы с цапфами, на которых установлены шарошки, смонтированные посредством двух конических роликоподшипников, внутренние обоймы которых запрессованы на цапфе, установленные между роликоподшипниками тарельчатую пружину и регулирующее кольцо с радиальными отверстиями под штифты для фиксации регулировочного кольца относительно цапфы, и установленный со стороны основания цапфы узел герметизации опоры. Внутренние обоймы роликоподшипников в зоне нагруженной части цапфы расположены с зазором относительно наружной поверхности цапфы, причем зазор в поперечном сечении имеет сегментообразную форму. Сегментообразный зазор между цапфой и обоймой может быть образован выемкой, выполненной на внутренней поверхности обоймы, или выполнением цапфы в нагруженной части с радиусом, превышающим радиус внутренней поверхности обоймы. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к шарошечным долотам, преимущественно для бурения твердых и крепких пород.

Известно буровое шарошечное долото, включающее лапы с цапфами, на которых установлены шарошки, смонтированные посредством замкового шарикового подшипника и бронзовой втулки со сквозными сегментными пазами на наружной поверхности (см. патент РФ №2332552, кл. Е21В 10/22, 2008 г.).

Недостатком этого долота является сравнительно быстрый выход опоры, что связано с пластической деформацией бронзовой втулки, вплоть до ее разрушения. Это объясняется тем, что втулка должна воспринимать значительные осевые нагрузки (до 1 кН/мм диаметра долота) в течение длительного времени (нескольких десятков часов). За это время каждая шарошка совершает несколько сот тысяч круговых циклов. В результате многоцикличного нагружения и пластической деформации бронзовой втулки высока вероятность заклинивания тел качения и их перемещения вокруг цапфы без вращения вокруг своих продольных осей. В результате этого будет происходить односторонний износ роликов и быстрый выход их из строя. Другим недостатком данного долота является неблагоприятное распределение нагрузок между подшипниками, т.к. при наличии трех подшипников уже после небольшого износа, который для каждого подшипника различен, возникает неопределенность базирования шарошки, что ведет к возникновению значительных вибраций в процессе работы долота и снижению его технико-экономических показателей.

Наиболее близким к предложенному долоту по технической сущности и достигаемому результату является буровое шарошечное долото, включающее лапы с цапфами, на которых установлены шарошки, смонтированные посредством двух конических роликоподшипников, внутренние обоймы которых запрессованы на цапфе, установленные между роликоподшипниками тарельчатую пружину и регулирующее кольцо с радиальными отверстиями под штифты для фиксации регулировочного кольца относительно цапфы, и установленный со стороны основания цапфы узел герметизации опоры (см. патент РФ №2136836, кл. Е21В 10/22, 1999 г.).

В данном долоте в качестве подшипников качения используются два конических роликоподшипника, что значительно улучшает распределение нагрузок между подшипниками и снижает вибрацию. Однако по мере износа роликоподшипников увеличивается вероятность попадания шлама в опору долота и под действием осевого усилия происходит силовое защемление тел качения между обоймами и корпусом шарошки. Как следствие этого, наблюдается усиленный износ тел качения, снижающий как работоспособность опоры, так и долота в целом.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы долота за счет повышения ресурса работы его опоры.

Поставленный технический результат достигается тем, что в буровом шарошечном долоте, включающем лапы с цапфами, на которых установлены шарошки, смонтированные посредством двух конических роликоподшипников, внутренние обоймы которых запрессованы на цапфе, установленные между роликоподшипниками тарельчатую пружину и регулирующее кольцо с радиальными отверстиями под штифты для фиксации регулировочного кольца относительно цапфы, и установленный со стороны основания цапфы узел герметизации опоры, согласно изобретению внутренние обоймы роликоподшипников в зоне нагруженной части цапфы расположены с зазором относительно наружной поверхности цапфы, причем зазор в поперечном сечении имеет сегментообразную форму.

Достижению указанного технического результата способствует также и то, что:

- сегментообразный зазор между цапфой и обоймой образован выемкой, выполненной на внутренней поверхности обоймы;

- сегментообразный зазор между цапфой и обоймой образован выполнением цапфы в нагруженной части с радиусом, превышающим радиус внутренней поверхности обоймы;

- максимальная величина зазора - Н между цапфой и обоймой определяется по формуле Н=(0.02-0.03) Дц,

где Дц - наружный диаметр цапфы соответствующего роликоподшипника.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 представлен общий вид долота в продольном разрезе; на фиг.2 и 3 - фрагмент сечения А-А на фиг.1 (два варианта).

Буровое шарошечное долото включает лапы 7, на цапфах 1 которых посредством конических роликоподшипников 2 и 3 установлены шарошки 4, армированные породоразрушающими элементами 12. Внутренние обоймы подшипников 2 и 3 запрессованы на цапфе 1. Между роликоподшипниками 2 и 3 установлены тарельчатая пружина 5 и регулирующее кольцо 6 с коническими радиальными отверстиями под штифты 8 для фиксации регулировочного кольца 6 относительно цапфы 1. Со стороны торца цапфы 1 закреплена резьбовая втулка 13, а со стороны основания цапфы 1 установлен узел герметизации опоры, который включает защитную шайбу 9 и кольцо 10, выполненные из антифрикционного материала, и упругое кольцо 11, размещенное в пазу торца цапфы 1 и прижимающее защитную шайбу 9 к торцу обоймы роликоподшипника 2. В предложенном долоте внутренние обоймы роликоподшипников 2 и 3 в зоне нагруженной части цапфы 1 установлены с зазором 14 относительно наружной поверхности цапфы 1. Причем зазор 14 в поперечном сечении имеет сегментообразную форму, обеспечивающую плавное изменение эластичности обойм роликоподшипников 2 и 3. Сегментообразный зазор 14 между цапфой 1 и обоймой роликоподшипников 2 и 3 может быть образован выемкой, выполненной на внутренней поверхности обойм 2 и 3 (фиг.3). Возможен также вариант образования зазора 14 выполнением цапфы 1 в нагруженной части с радиусом Ř1, превышающим радиус Ř2 внутренней обоймы роликоподшипников 2 и 3 (фиг.2). При этом величина зазора (стрелы прогиба) - Н между цапфой 1 и обоймой 2 или 3 определяется по формуле Н=(0.02-0.03) Дц, где Дц - наружный диаметр цапфы 1 соответствующего роликоподшипника с учетом осевой нагрузки на долото.

Принцип работы долота заключается в следующем. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента породоразрушающие элементы 12 шарошек 4, вращающихся вокруг цапф 1 и продольной оси долота O-O, осуществляют разрушение забоя и калибровку стенок скважины. При этом благодаря использованию в каждой опоре шарошки 4 двух роликоподшипников 2 и 3 обеспечивается равномерное распределение нагрузок между подшипниками и тем самым снижается вибрация долота, что благоприятно сказывается на работоспособности как самой опоры, так и долота в целом. В процессе нагружения долота осевая нагрузка, действующая в сторону оси вращения долота (центра), воспринимается роликоподшипником 3 через штифты 8, регулировочное кольцо 6, тарельчатую пружину 5 и резьбовую втулку 13, а осевая нагрузка, действующая со стороны оси вращения долота, воспринимается роликоподшипником 2. При этом радиальная нагрузка воспринимается обоими подшипниками 2 и 3, причем благодаря наличию сегментообразного зазора 14 при совмещении тел качения (роликов) с указанными зазорами 14 в одной вертикальной плоскости обеспечивается разгрузка тел качения от радиальной нагрузки благодаря повышению модуля упругости обойм 2 и 3 в нагруженной зоне цапфы 1. Это в свою очередь уменьшает вероятность защемления тел качения и односторонний их износ и повышает ресурс их работы.

Таким образом, предложенная конструкция долота повышает эффективность его работы за счет повышения ресурса работы его опоры.

1. Буровое шарошечное долото, включающее лапы с цапфами, на которых установлены шарошки, смонтированные посредством двух конических роликоподшипников, внутренние обоймы которых запрессованы на цапфе, установленные между роликоподшипниками тарельчатую пружину и регулирующее кольцо с радиальными отверстиями под штифты для фиксации регулировочного кольца относительно цапфы, и установленный со стороны основания цапфы узел герметизации опоры, отличающееся тем, что внутренние обоймы роликоподшипников в зоне нагруженной части цапфы расположены с зазором относительно наружной поверхности цапфы, причем зазор в поперечном сечении имеет сегментообразную форму.

2. Буровое шарошечное долото по п.1, отличающееся тем, что сегментообразный зазор между цапфой и обоймой образован выемкой, выполненной на внутренней поверхности обоймы.

3. Буровое шарошечное долото по п.1, отличающееся тем, что сегментообразный зазор между цапфой и обоймой образован выполнением цапфы в нагруженной части с радиусом, превышающим радиус внутренней поверхности обоймы.

4. Буровое шарошечное долото по п.1, отличающееся тем, что максимальная величина зазора - Н между цапфой и обоймой определяется по формуле Н=(0,02-0,03)Дц, где Дц - наружный диаметр цапфы соответствующего роликоподшипника.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к опорам буровым шарошечных долот. .

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

Изобретение относится к буровой технике, а именно к конструкции шарошечного долота, предназначенного для бурения скважин любого направления в горно-рудной, нефтяной и газовой промышленности и в строительстве дорог, каналов и др.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к опорам шарошечных долот, включающим выполненную за одно целое с лапой цапфу, на которой установлена шарошка посредством шарикового замкового подшипника, зафиксированного запорным пальцем, установленным в канале лапы.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к опорам шарошечных долот, включающим выполненную за одно целое с лапой цапфу, на которой установлена шарошка посредством шарикового замкового подшипника, зафиксированного запорным пальцем, установленным в канале лапы.

Изобретение относится к области буровой техники, а именно к буровым долотам и может использоваться при бурении скважин любого назначения. .

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к опорам буровым шарошечных долот, содержащих выполненную за одно целое с лапой ступенчатую цапфу и шарошку, закрепленную на цапфе посредством подшипников скольжения и замкового подшипника качения.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к опорам буровым шарошечных долот, содержащих выполненную за одно целое с лапой ступенчатую цапфу и шарошку, закрепленную на цапфе посредством подшипников скольжения в виде втулки и замкового подшипника качения.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к опорам буровых шарошечных долот, содержащих выполненную за одно целое с лапой ступенчатую цапфу и шарошку, закрепленную на цапфе посредством подшипников скольжения и замкового подшипника качения.

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

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к опорам буровых шарошечных долот

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к опорам буровым шарошечных долот, содержащих цапфу и шарошку

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к опорам буровым шарошечных долот, содержащих лапу со ступенчатой цапфой и шарошку, закрепленную на цапфе замковым узлом

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к опорам буровым шарошечных долот, содержащим цапфу, шарошку, закрепленную на цапфе замковым подшипником, и размещенный у основания цапфы узел герметизации с двумя последовательно расположенными уплотнительными кольцами

Группа изобретений относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым шарошечным долотам, и к способам их монтажа. Обеспечивает повышение эффективности работы долота. Буровое шарошечное долото включает лапы, на наклонных цапфах которых, выполненных с кольцевыми канавками, установлены шарошки, закрепленные посредством замковых и стопорных элементов, последовательно установленных в радиальных каналах шарошки, совмещенных с кольцевыми канавками цапф. Радиальный канал в шарошке выполнен ступенчатой формы, причем ступень меньшего диаметра расположена с наружной стороны шарошки, при этом стопорный элемент выполнен в виде пружины сжатия, размещенной между замковым элементом и опорным буртом, образованным ступенью меньшего диаметра радиального канала шарошки. В способе монтажа указанного бурового шарошечного долота замковый элемент предварительно устанавливают в радиальном канале шарошки, после чего его фиксируют стопорным элементом в виде пружины сжатия, который размещают в полости между замковым элементом и опорным буртом, образованным ступенью меньшего диаметра радиального канала шарошки, при этом наружный диаметр стопорного элемента в сжатом положении выбирают большим диаметра меньшей ступени радиального канала шарошки. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к способам монтажа опоры бурового шарошечного долота. Обеспечивает повышение эффективности работы долота. Способ монтажа опоры шарошечного долота включает установку на цапфе с радиальными каналами шарошки с кольцевой расточкой и фиксацию ее от осевого перемещения замковыми узлами, каждый из которых содержит устанавливаемый в радиальном канале цапфы штифт с пружинным элементом. Перед установкой шарошки на цапфу штифт с пружиной утапливают в радиальном канале цапфы, затем на цапфу надевают шарошку и после совмещения штифтов с кольцевой расточкой шарошки пружину освобождают, при этом штифты снабжают жестко соединенным с ним направляющим стержнем, проходящим через полость пружины, а цапфу долота выполняют с осевым каналом, соединенным с радиальными каналами цапфы, которые выполняют ступенчатой формы, причем осевой канал используют для управления пружинами замковых узлов путем воздействия на стержни штифтов зажимным инструментом. 2 ил.

Группа изобретений относится к буровым шарошечным долотам, преимущественно для бурения мягких пород и пород средней твердости, разрушение которых не требует значительных осевых нагрузок. Обеспечивает повышение ресурса работы долота, надежную фиксацию шарошек. Буровое шарошечное долото включает лапы с наклонными цапфами и установленные на них шарошки с радиальными каналами, в которых размещены замковые и стопорные штифты, совмещенные с кольцевыми канавками цапф. По первому варианту каждый стопорный штифт выполнен из легко деформируемого материала в виде нескольких разрезных элементов с буртами на наружной поверхности и коническим осевым каналом, а радиальный канал в шарошке - с кольцевой расточкой под бурты стопорного штифта, причем размещенная в осевом канале стопорного штифта торцевая часть замкового штифта имеет конгруэнтную коническую форму. По второму варианту каждый стопорный штифт выполнен в виде цанговой втулки, а радиальные каналы в шарошке - с кольцевой расточкой под цанговую втулку, при этом цанговые втулки выполнены с коническими осевыми каналами, а наружные концы замковых штифтов - с ответными коническими выступами. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к буровым шарошечным долотам. Обеспечивает повышение ресурса работы долота, надежное крепление шарошек. Буровое шарошечное долото включает лапы с наклонными цапфами, на которых установлены шарошки, затылочная часть которых армирована породоразрушающими зубками, причем шарошки закреплены посредством замковых и стопорных элементов, последовательно установленных в радиальных каналах шарошки, совмещенных с кольцевыми канавками цапф. Стопорные элементы выполнены с пазами на боковой поверхности, в которых размещены хвостовики породоразрушающих зубков, закрепленных на затылочной части шарошек. 2 ил.

Изобретение относится к буровым шарошечным долотам, преимущественно для бурения мягких пород и пород средней твердости, разрушение которых не требует значительных осевых нагрузок. Обеспечивает повышение ресурса работы долота, повышение надежности крепления шарошек на цапфах. Буровое долото включает лапы с наклонными цапфами, на которых установлены шарошки, затылочная часть которых армирована породоразрушающими зубками, причем шарошки закреплены на цапфе посредством фиксаторов, внутренний конец каждого из которых совмещен с кольцевой канавкой цапфы. Каждый фиксатор выполнен в виде ступенчатого единого стержня, причем ступень большего диаметра выполнена с пазом, расположенным на ее боковой поверхности и совмещенным с хвостовиком породоразрушающего зубка, установленного на затылочной части шарошки. Ступень фиксатора большего диаметра может быть выполнена с осевым каналом, в котором закреплен породоразрушающий элемент. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к способам монтажа опоры бурового шарошечного долота. Обеспечивает технологичность изготовления долота и монтажа его опоры. Способ монтажа опоры шарошечного долота включает установку на цапфе с радиальными каналами шарошки с кольцевой расточкой и фиксацию ее от осевого перемещения замковыми узлами, каждый из которых содержит устанавливаемый в радиальном канале цапфы штифт с пружиной. Перед установкой шарошки на цапфу пружину жестко соединяют со штифтом, потом пружину сжимают и заливают в таком положении легкоплавким сплавом, а после затвердения сплава пружину вместе со штифтом устанавливают в радиальном канале цапфы заподлицо с ее наружной поверхностью, затем на цапфу надевают шарошку и после совмещения штифтов с кольцевой расточкой шарошки освобождают пружину путем нагрева сплава до температуры плавления. 2 ил.
Наверх