Буровое шарошечное долото (варианты)

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 породоразрушающему инструменту, а именно к буровым шарошечным долотам, преимущественно для бурения мягких пород и пород средней твердости, разрушение которых не вызывает значительных нагрузок, направленных вдоль оси цапфы.

Известно буровое трехшарошечное долото, включающее корпус и конусные шарошки, установленные на цапфах лап посредством замкового подшипника (см. Палий П.П. и Корнеев К.Е «Буровые долота», М. Недра, 1971 г., с.175, рис.У1.30).

Недостатком этого долота является низкая эффективность работы из-за значительного ослабления цапфы, связанного с использованием замкового пальца большого размера.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является буровое шарошечное долото, включающее лапы с наклонными цапфами и установленные на них шарошки с радиальными каналами, в которых размещены замковые и стопорные штифты, совмещенные с кольцевыми канавками цапф (см. патент РФ №2291270, кл. Е21В 10/22, 2007).

Данное долото благодаря исключению замкового пальца повышает работоспособность опоры бурового долота, особенно малого диаметра, ресурс работы которого, как правило, лимитируется сроком службы опоры долота.

К недостаткам данного долота следует отнести сравнительно высокую вероятность выпадения стопорного элемента, особенно при бурении по трещиноватым породам вследствие сильной вибрации бурового инструмента. Это неминуемо приведет и к выпадению замкового элемента, а следовательно и к выходу опоры. Преждевременный же выход опоры резко снижает эффективность работы долота в целом.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение ресурса работы долота путем надежной фиксации шарошек на цапфах.

Поставленный технический результат по первому варианту достигается тем, что в буровом шарошечном долоте, включающем лапы с наклонными цапфами и установленные на них шарошки с радиальными каналами, в которых размещены замковые и стопорные штифты, совмещенные с кольцевыми канавками цапф, согласно изобретению, каждый стопорный стержень 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 стержня, причем размещенная в осевом канале стопорного стержня торцевая часть замкового штифта имеет конгруэнтную коническую форму. Достижению указанного технического результата способствует также и то, что конические поверхности замкового и стопорного штифтов выполнены с ответными кольцевыми выступами и впадинами.

По второму варианту поставленный технический результат достигается тем, что в буровом шарошечном долоте, включающем лапы с наклонными цапфами и установленные на них шарошки с радиальными каналами, в которых размещены замковые и стопорные штифты, совмещенные с кольцевыми канавками цапф, согласно изобретению, каждый стопорный элемент 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 стержней - ответными коническими выступами.

Изобретение поясняется чертежом, где на: фиг.1 представлен общий вид долота; на фиг.2 и 3 - узел А на фиг.1 в увеличенном масштабе в двух вариантах.

Буровое шарошечное долото содержит лапы 1 с наклонными цапфами 3, на которых установлены шарошки 2 с радиальными каналами 4. В каналах 4 размещены замковые и стопорные штифты, совмещенные с кольцевыми канавками 10 на цапфах 3. По первому варианту каждый стопорный штифт выполнен в виде нескольких разрезных элементов 5 и 6 с буртами 11 на наружной поверхности и коническим осевым каналом 12, а радиальный канал 4 в шарошке 2-е кольцевой расточкой 8 под бурты 11 штифта. При этом часть разрезных элементов выполнена из легко деформируемого материала, например, меди, что гарантирует удобство монтажа опоры, а размещенная в осевом канале 12 стопорного штифта торцевая часть 14 замкового штифта 7 имеет конгруэнтную коническую форму. Контактирующие конические поверхности замковых 7 и стопорных 5, 6 штифтов выполнены с ответными кольцевыми выступами и впадинами 9 и 13, образующими замковое соединение.

По второму варианту каждый стопорный штифт выполнен в виде цанговой втулки 16, а радиальные каналы 4 в шарошке 2-е кольцевой расточкой 15 под цанговую втулку 16. При этом цанговые втулки 16 выполнены с коническими осевыми каналами 18, а наружные концы замковых штифтов 7 с - ответными коническими выступами 17. Для повышения гибкости цанговой втулки 16 на ее наружной поверхности могут быть использованы разгрузочные канавки 19, также как и на элементах 5 и 6 по первому варианту.

Благодаря выполнению радиальных каналов 4 шарошек 2 с кольцевыми расточками 8, а элементов 5 и 6 стопорного штифта с буртами 11 на наружной поверхности и изготовлению их из легкодеформируемого материала, например, меди, исключается выпадение замковых штифтов 7 даже при значительном износе корпуса шарошки 2 и наружной части стопорных штифтов. Аналогичный принцип удержания замковых штифтов 7 используется и во втором варианте, где в качестве стопорных штифтов используются цанговые втулки 16.

Это позволяет значительно повысить надежность крепления шарошек и тем самым повысить ресурс работы долота в целом.

1. Буровое шарошечное долото, включающее лапы с наклонными цапфами и установленные на них шарошки с радиальными каналами, в которых размещены замковые и стопорные штифты, совмещенные с кольцевыми канавками цапф, отличающееся тем, что каждый стопорный штифт выполнен из легкодеформируемого 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.

2. Буровое шарошечное долото по п.1, отличающееся тем, что конические поверхности замкового и стопорного штифтов выполнены с ответными кольцевыми выступами и впадинами.

3. Буровое шарошечное долото, включающее лапы с наклонными цапфами и установленные на них шарошки с радиальными каналами, в которых размещены замковые и стопорные штифты, совмещенные с кольцевыми канавками цапф, отличающееся тем, что 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.