Опора шарошечного долота


 


Владельцы патента RU 2474670:

Панин Николай Митрофанович (RU)

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к опорам буровым шарошечных долот, содержащих цапфу и шарошку. Шарошка закреплена на цапфе замковым подшипником, выполненным в виде двух обойм, контактирующих между собой по сферической поверхности. Внутренняя обойма закреплена на цапфе, а наружная на шарошке. Особенностью предложенной опоры является то, что наружная обойма и цапфа выполнены с несколькими глухими осевыми каналами. В осевых каналах установлены с возможностью радиального перемещения фиксаторы, а шарошка и внутренняя обойма выполнены с кольцевыми расточками на внутренней поверхности. Кольцевые расточки совмещены с радиальными каналами соответственно наружной обойме. При этом стопорные штифты выполнены со сферической рабочей головкой и могут располагаться в разных радиальных плоскостях. Такое выполнение опоры позволяет упростить ее монтаж и повысить ее стойкость, а следовательно, и улучшить технико-экономические показатели буровых работ. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

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

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.V 1.29).

К недостаткам данной опоры следует отнести быстрый выход ее из строя из-за ослабления цапфы каналом под замковый палец. Особо это сильно сказывается на долотах малого диаметра, предназначенных для бурения по твердым и крепким породам. Это связано с тем, что эффективность работы шарошечных долот по таким породам в первую очередь определяется величиной осевой нагрузки. Чем выше осевая нагрузка, тем выше скорость бурения. Однако ослабление цапфы замковым пальцем в малогабаритных долотах ограничивает допустимую осевую нагрузку и не обеспечивает работу долота на оптимальных режимах.

Известна также опора шарошечного долота, содержащая цапфу и шарошку, закрепленную на ней замковым подшипником, образованным двумя обоймами, наружная из которых жестко соединена с шарошкой, а внутренняя - цапфой. При этом наружная обойма разделена на два кольца по линии, проходящей перпендикулярно ее оси через наибольший диаметр сферической поверхности внутренней обоймы, причем кольца выполнены с совмещенными каналами для их соединения штифтом, устанавливаемым через совмещенный с ними канал в лапе долота (патент РФ №2374419, кл. Е21В 10/22, 2009 г.).

Недостатком данной опоры является определенная сложность конструкции и малая надежность фиксации шарошки, особенно при бурении на форсированных режимах.

Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является опора шарошечного долота, содержащая цапфу и шарошку, закрепленную на цапфе замковым подшипником в виде двух обойм, контактирующих между собой по сферической поверхности, внутренняя из которых закреплена на цапфе, а наружная - на шарошке (см. авт. св. СССР №220192, кл. Е21В 10/22, 1968 г.)

В данной опоре благодаря выполнению замкового подшипника без пальца значительно повышается прочность цапфы, а следовательно, возможно и использование форсированных режимов бурения.

Однако известная конструкция опоры также не лишена недостатков, основным из которых является сложность монтажа замкового подшипника. Это связано с необходимостью нагрева шарошки для установки замкового подшипника для прессовой посадки обойм замкового подшипника. При нагреве шарошки и внутренней обоймы замкового подшипника происходит отпуск нагреваемого металла и, как следствие этого, уменьшение твердости рабочих поверхностей контактирующих элементов цапфы, замкового подшипника и корпуса шарошки. При бурении по абразивным породам это может привести к износу корпуса шарошки вплоть до обнажения опоры, что в свою очередь неминуемо приводит к попаданию абразивного шлама в полость опоры и к ее заклиниванию. Другим негативным моментом известной опоры является недостаточная надежность, что связано с необходимостью выполнения обойм с ограниченной шириной. Это ведет к тому, что даже при незначительной величине износа замкового подшипника высока вероятность сползания шарошки с цапфы и оставления ее на забое.

В соответствии с изложенным технической задачей изобретения является повышение стойкости и надежности опоры при одновременном упрощении технологии сборки замкового подшипника.

Поставленная техническая задача решается тем, что в опоре шарошечного долота, содержащей цапфу и шарошку, закрепленную на цапфе замковым подшипником, в виде двух обойм, контактирующих между собой по сферической поверхности, внутренняя из которых закреплена на цапфе, а наружная - на шарошке, согласно изобретению наружная обойма и цапфа выполнены с несколькими глухими радиальными каналами, в которых установлены с возможностью осевого перемещения фиксаторы, а шарошка и внутренняя обойма выполнены с кольцевыми расточками на внутренней поверхности, совмещенными с радиальными каналами соответственно наружной обоймы и цапфы.

Решению поставленной задачи способствует также и то, что:

- фиксаторы выполнены со сферической рабочей головкой;

- фиксаторы цапфы и наружной обоймой расположены в разных радиальных плоскостях.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображен общий вид опоры долота в разрезе.

Опора бурового шарошечного долота включает цапфу 7 и закрепленную на ней посредством замкового подшипника шарошку 2. Замковый подшипник выполнен в виде двух обойм 5 и 6, контактирующих между собой по сферической поверхности 8. Внутренняя обойма 6 закреплена от осевого перемещения относительно цапфы 7, а наружная 5 - относительно шарошки 2. Наружная обойма 5 и цапфа 7 выполнены с несколькими глухими радиальными каналами 9, в которых установлены с возможностью осевого перемещения фиксаторы 3, а шарошка 2 и внутренняя обойма 6 выполнены с кольцевыми расточками 10 на внутренней поверхности, совмещенными с радиальными каналами 9 соответственно наружной обоймы 5 и цапфы 7. Фиксаторы 3 имеют сферическую рабочую головку и опираются на упругие элементы 4, размещенные на дне радиальных каналов 9 и обеспечивающие их перемещение в радиальном направлении.

При монтаже опоры вначале в радиальных каналах 9 цапфы 7 устанавливают упругие элементы 4 и фиксаторы 3, утапливают их и закрепляют их в таком положении любым известным способом например, легкоплавким сплавом. После этого таким же способом заподлицо с наружной поверхностью наружной обоймы 5 крепят фиксаторы 3, размещенные в радиальных каналах наружной обоймы 5. Собранный таким образом замковый подшипник с обоймами 5 и 6 устанавливают на цапфе 7 и совмещают фиксаторы 3 с кольцевой расточкой 10 на внутренней обойме 6. Затем надевают на цапфу 7 шарошку 2 до совмещения замкового узла с кольцевой расточкой 10 шарошки 2 и помещают лапу долота в емкость с заданной температурой, при которой происходит освобождение замкового узла, т.е. плавление удерживающего фиксаторы 3 сплава. После этого происходит автоматическое срабатывание замкового узла и подпружиненные фиксаторы 3 входят в кольцевые расточки 10 шарошки 2 и внутренней обоймы 6, фиксируя их относительно цапфы 7 наружной обоймы 6. Фиксаторы 3 цапфы 7 и наружной обоймой 5 могут быть расположены как в одной, так и в разных радиальных плоскостях, что определяется, в первую очередь, типоразмером долота, а также прочностными характеристиками опоры долота.

Принцип работы опоры долота заключается в следующем. В процессе бурения осевая нагрузка воспринимается опорными элементами долота, в данном случае - опорами скольжения. При этом благодаря выполнению запорного узла в виде подпружиненных фиксаторов 3, которые воспринимают только нагрузку, действующую вдоль оси цапфы 7, они подвергаются незначительному износу. Это позволяет до минимума сократить количество отверстий под фиксаторы 3, а следовательно, и максимально увеличить прочность опоры, что имеет особое значение для долот малого диаметра, работоспособность которых практически полностью лимитируется прочностью цапфы 7. Кроме того, это позволяет и значительно упростить и технологию изготовления долот и тем самым снизить их стоимость.

Такое выполнение опоры позволяет повысить ее стойкость и надежность работы при одновременном упрощении технологии сборки замкового подшипника, а следовательно, и опоры в целом. Это позволит значительно улучшить технико-экономические показатели буровых работ.

1. Опора шарошечного долота, содержащая цапфу и шарошку, закрепленную на цапфе замковым подшипником в виде двух обойм, контактирующих между собой по сферической поверхности, внутренняя из которых закреплена на цапфе, а наружная на шарошке, отличающаяся тем, что наружная обойма и цапфа выполнены с несколькими глухими радиальными каналами, в которых установлены с возможностью осевого перемещения фиксаторы, а шарошка и внутренняя обойма выполнены с кольцевыми расточками на внутренней поверхности, совмещенными с радиальными каналами соответственно наружной обоймы и цапфы.

2. Опора шарошечного долота по п.1, отличающаяся тем, что фиксаторы выполнены со сферической рабочей головкой.

3. Опора шарошечного долота по п.1, отличающаяся тем, что фиксаторы цапфы и наружной обоймы расположены в разных радиальных плоскостях.



 

Похожие патенты:

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

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

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 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.

Изобретение относится к способам монтажа опоры шарошечного долота. Обеспечивает технологичность изготовления долота и монтажа его опоры, 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 приводом. Перед установкой шарошки на цапфу штифт с приводом утапливают в радиальных каналах цапфы, затем на цапфу надевают шарошку и после совмещения штифтов с кольцевой расточкой шарошки приводят привод в рабочее положение, при этом в качестве привода для штифта используют распорный элемент, изготовленный из материала с эффектом памяти формы, причем распорный элемент до установки в радиальном канале цапфы жестко соединяют со штифтом и устанавливают в канале в сложенном положении. 2 ил.

Изобретение относится к области горной промышленности, а именно к породоразрушающему инструменту шарошечного типа. Шарошечное долото содержит корпус с цапфой, на которой посредством подшипников установлена шарошка с беговыми дорожками, длина которых больше длины зоны контакта с подшипниками, и узел принудительного перемещения шарошки вдоль оси цапфы, выполненный в виде взаимодействующих между собой зубчатых венцов, выполненных на цапфе и шарошке. При этом обращенные один к другому торцы шарошки и цапфы выполнены с осевыми каналами, а устанавливаемые в них съемные элементы имеют Т-образную форму, при этом, по меньшей мере, между торцом хвостовика одного съемного элемента и дном осевого канала размещена пружина. Применение предложенного долота повышает эффективность его работы, особенно при бурении по породам средней твердости и твердым. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх