Шарошка бурового долота



Шарошка бурового долота
Шарошка бурового долота
Шарошка бурового долота
Шарошка бурового долота
Шарошка бурового долота
Шарошка бурового долота
Шарошка бурового долота
Шарошка бурового долота
Шарошка бурового долота
Шарошка бурового долота

 


Владельцы патента RU 2612171:

Общество с ограниченной ответственностью "Камышинский завод бурового инструмента" (ООО "КЗБИ") (RU)

Изобретение относится к области горного дела, а именно к шарошкам буровых долот для бурения скважин большого диаметра под сваи, разработки горных пород. Технический результат заключается в увеличении срока службы шарошки. Шарошка бурового долота содержит корпус, ось, установленную в корпусе на подшипниках, крышку, снабженную подпружиненным относительно нее поршнем с образованием камеры переменного объема, образованной между поршнем и подшипником, при этом поршень и корпус снабжены парой уплотнительных элементов. Корпус и крышка на месте сопряжения с осью снабжены дополнительными уплотнительными элементами, выполненными из пористого материала. 4 з.п. ф-лы, 9 ил.

 

Изобретение относится к области горного дела, а именно к шарошкам буровых долот для бурения скважин большого диаметра под сваи, разработки горных пород.

Известна шарошка бурового долота, включающая установленную на радиальных и упорных подшипниковых опорах в корпусе ось, крышки корпуса, между крышками и корпусом установлен эластичный элемент, при этом в оси выполнен канал, в котором установлен поршень с образованием камеры переменного объема, сообщенной с внутренней полостью корпуса (см. Патент США №5598895, МПК Е21В 9/08, 1997 г.).

Недостатками известной шарошки являются недостаточный ресурс вследствие возможности проникновения во внутреннюю полость шарошки воды и абразива (земли, песка) по причине отсутствия полной герметичности внутренней полости корпуса относительно внешней среды, меньшего давления в полости корпуса, чем в окружающей среде в связи с потерей давления от трения в поршне. Кроме того, малый объем смазки в канале не позволяет полностью компенсировать утечки. Сборка подшипников в корпусе и на оси существенно повышает трудоемкость изготовления шарошки.

Также известна шарошка бурового долота, включающая корпус, установленную на двух конических подшипниковых опорах в корпусе ось, крышки корпуса, при этом корпус и крышки корпуса снабжены эластичными элементами относительно последних, взаимодействующими по торцам, кольцами, а в крышках выполнены кольцевые углубления с установленными в них поршнями с образованием камер переменного объема, сообщенными с внутренней полостью корпуса (см. Свайная буровая установка ЗИФ. Сайт ЗАО «Геомаш-Центр» WWW.geomash.ru. заявка США №2012/0212034, МПК E21D 9/10, который выбран за прототип).

Оснащение шарошки серийными коническими подшипниками значительно снижает трудоемкость ее изготовления.

Недостатками указанной шарошки являются недостаточный ресурс вследствие возможности проникновения во внутреннюю полость корпуса воды и абразива (земли, песка) по причине отсутствия полной герметичности внутренней полости корпуса относительно внешней среды, меньшего давления смазки в полости корпуса, чем в окружающей среде в связи с потерей давления от трения в поршне. Сложность конструкции, большое количество сопрягаемых друг с другом деталей снижает надежность, увеличивает трудоемкость изготовления изделия.

Известна шарошка бурового долота, содержащая корпус, ось, установленную в корпусе на подшипниках, крышку, снабженную подпружиненную относительно него поршнем с образованием камеры переменного объема, образованной между поршнем и подшипником (см. заявка РФ №2015100719 от 12.01.2015 г. на изобретение, которая принята за прототип).

Герметизация полости корпуса шарошки от внешней агрессивной среды, создание избыточного давления в корпусе существенно повышает ресурс шарошки за счет снижения вероятности попадания воды и песка в полость шарошки.

Недостатками известного устройства являются недостаточный ресурс работы шарошки вследствие возможности попадания песка в полость корпуса между поршнем и крышкой, а также в уплотнительные устройства оси и поршня.

Целью предлагаемого технического решения являются увеличение срока службы шарошки.

Указанная цель достигается тем, что в шарошке бурового долота, содержащей корпус, ось, установленную в корпусе на подшипниках, крышку, снабженную подпружиненнем относительно нее поршнем с образованием камеры переменного объема, образованной между поршнем и подшипником, поршень и корпус снабжены парой уплотнительных элементов, согласно техническому решению, корпус и крышка на месте сопряжения с осью снабжены дополнительными уплотнительными элементами, выполненными из пористого материала.

В крышке снаружи выполнено, как минимум, одно цилиндрическое углубление с размещенным в нем уплотнительным элементом из пористого материала и сообщенное с полостью шарошки посредством центрального капиллярного канала.

В крышке перед наружной уплотняемой с корпусом поверхностью выполнен, как минимум, один радиальный сквозной канал.

Пружина выполнена конической формы, крайние витки которой снабжены уплотнительными элементами, выполненными в виде уголка в поперечном сечении и имеющими возможность взаимодействовать с торцовой поверхностью крышки и боковой поверхностью оси, и торцовой поверхностью поршня и боковой поверхностью крышки.

В цилиндрическом углублении крышки с возможностью взаимодействия с торцовыми поверхностями крышки и поршня, боковой поверхностью оси установлена резиновая втулка.

Конструкция предлагаемой шарошки поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлен общий вид шарошки (продольный разрез);

на фиг. 2 - узел А на фиг. 1;

на фиг. 3 - вариант исполнения крышки с дополнительным сапуном;

на фиг. 4 - узел Б на фиг. 3;

на фиг. 5 - вариант исполнения крышки с радиальным каналом между резьбой и уплотняемой поверхностью;

на фиг. 6 - вариант исполнения шарошки с двойной герметизацией зазора между осью и крышкой;

на фиг. 7 - вариант исполнения пружины и уплотнительного элемента в виде резиновой втулки;

на фиг. 8 - вариант исполнения шарошки с гарантированным обеспечением избыточного давления в полости канавки внутреннего уплотнительного элемента корпуса и оси;

на фиг. 9 - узел В на фиг. 8.

Шарошка бурового долота содержит корпус 1 (фиг. 1), ось 2, установленную в корпусе на двух конических подшипниках 3 и 4, крышку 5. С внутренней стороны крышки 5, взаимодействующей, например, с подшипником 4, выполнено цилиндрическое углубление 6, в котором с возможностью взаимодействия с поверхностями крышки 5 и оси 2, а также с возможностью ограниченного осевого перемещения, установлен подпружиненный пружиной 7 поршень 8 с образованием камеры переменного объема 9. Пружина 7 выполнена, например, конической формы. В средней части оси 2, с возможностью взаимодействия с корпусами подшипников 3 и 4, выполнен бурт 10. Крышка 5 жестко соединена с корпусом 1, например, при помощи резьбового соединения (не указано).

Корпус 1 снабжен уплотнительными элементами 11, 12 и 13, крышка - 14 и 15, поршень - 16, 17 и 18 и 19. При этом наружный уплотнительный элемент 11 корпуса 1, уплотнительный элемент 15 крышки 5 выполнены из пористого материала, например из пористой резины или тонкой сетки.

В корпусе 1 выполнено, как минимум, одно сквозное отверстие 20 со снабженной заглушкой 21. В оси 2 выполнены соединенные между собой осевые отверстия 22, 23 (фиг. 2), а также радиальное отверстие 24, соединенное с полостью корпуса 1. Отверстие 22 снабжено обратным клапаном 25 и пробкой 26.

Снаружи корпус 1 снабжен разрушающими породу зубьями 27 из твердого сплава.

В крышке 5 снаружи выполнено, как минимум, одно цилиндрическое углубление 28 (фиг. 3, 4), которое сообщается с полостью корпуса 1 посредством центрального капиллярного канала 29. В углубление 28 установлен уплотнительный элемент 30, выполненный из пористого материала, и резьбовая втулка 31 для его фиксации. При этом уплотнительный элемент 15 крышки 5, сопрягаемый с осью 2, выполнен с обеспечением полной герметизацией полости (углубление 6) между крышкой 5 и поршнем 8.

В крышке 5 между резьбой (не указано) и уплотнительным элементом 14 выполнен, как минимум, один радиальный сквозной канал 32 (фиг. 5). При этом уплотнительный элемент 15 крышки выполнен с обеспечением полной герметичности зазора между крышкой 5 и осью 2.

Крайние витки конической пружины 7 снабжены уплотнительными элементами 33 и 34 (фиг. 6), выполненными в виде уголка в поперечном сечении. Уплотнительный элемент 33 взаимодействует с торцовой поверхностью крышки 5 и боковой поверхностью оси 2, а элемент 34 - торцовой поверхностью поршня 8 и боковой поверхностью крышки 5. Уплотнительный элемент 15 крышки выполнен с обеспечением полной герметичности зазора между крышкой 5 и осью 2.

В углублении 6 с возможностью взаимодействия с торцовыми поверхностями крышки 5 и поршня 8, боковой поверхностью оси 2 установлена резиновая втулка 35 (фиг. 7).

В корпусе 1 с возможностью соединения с отверстием 20 (фиг. 8) и кольцевой канавкой 36 (фиг. 9) внутреннего уплотнительного элемента 13 корпуса 1 выполнен, как минимум, один радиальный канал 37.

Подготовка шарошки к работе.

Собранная шарошка устанавливается вертикально с расположением отверстий 20 и 22 сверху (фиг. 1 и 2). Снимаются пробка 26, заглушка 21 и через клапан 25, отверстия 22, 23 и 24 во внутреннюю полость шарошки закачивается смазка (масло). После появления смазки из отверстия 20, она закрывается заглушкой 21. Далее смазка закачивается в полость шарошки до полного сжатия пружины 7. После этого отверстие 22 закрывается пробкой 26.

Шарошка работает следующим образом.

В составе долота ( не указано) корпус 1 (фиг. 1) шарошки вращается относительно оси 2. При этом зубья 27, перекатываясь, разрушают породу. Подшипники 3 и 4 вращаются в масляной среде. Оснащение корпуса 1 и крышки 5 уплотнительными элементами 11 и 15 из пористого материала (резина пористая, сетка из тонкой проволоки) исключает попадание в уплотнительные элементы 12 и 13 корпуса, в полость 6 между поршнем и крышкой 6 абразивных частиц. Уплотнительные элементы 12 корпуса 1, 16 и 18 поршня 8 исключают попадание воды и иных сред в зону внутренних уплотнительных элементов 13 корпуса 1, 17 и 19 поршня 8. Таким образом, обеспечивается надежная герметичность полости корпуса 1, предотвращение попадания абразива и воды во внутреннюю полость шарошки и в зону внутренних уплотнительных элементов корпуса 1 и поршня 8, а также избыточное давление в полости корпуса. Это позволяет исключить поступление в зону внутренних уплотнительных элементов 13, 17 и 19 воды и песка. При наличии утечек смазки через уплотнительные элементы давление в полости шарошки снижается. Под действием пружины 7 поршень 8 перемещается в сторону подшипников 3 и 4, восстанавливая избыточное давление.

Значительная площадь поршня 8 позволяет компенсировать достаточный объем утечек. При этом ход поршня 8 выбирается исходя из среднего расхода утечек и долговечности работы зубьев шарошки. Объем смазки для компенсации утечек должен быть больше суммарного объема утечек за время работы шарошки до износа.

На фиг. 3 полость 6 с внешней средой сообщается через пористое уплотнительное устройство 30 и капиллярный канал 29. В качестве уплотнительного элемента 15 может быть использована серийная манжета.

На фиг. 5 полость 6 с внешней средой сообщается через радиальный канал 32, выполненный в крышке 5 между резьбой и уплотнительным элементом 14. Резьбовое соединение корпус-крышка выполняет функцию капиллярного канала для предотвращения попадания песка и абразива в полость между крышкой 5 и поршнем 8.

На фиг. 6 снабженные по торцам крайних витков конической пружины 7 уплотнительные элементы 33 и 34 дополнительно герметизируют зазоры на месте сопряжения крышки 5 с осью 2, и крышки 5 с поршнем 8.

Установленная резиновая втулка 35 (фиг. 7) обеспечивает герметизацию зазоров между крышкой 5 и поршнем 8 с одной стороны и боковой поверхностью оси 2 с другой. При этом втулка 35 одновременно выполняет функцию пружины.

Сообщение замкнутой кольцевой полости 36, образованной поверхностью кольцевой канавки (не указана) и внутренним уплотнительным элементом 13, с полостью шарошки посредством радиального канала 37 и отверстия 20 обеспечивает гарантированное поджатие уплотнительного элемента 13 к поверхности оси 2. Это позволяет существенно снизить утечки масла и при износе элемента 13.

Таким образом, оснащение дополнительными уплотнительными элементами оси шарошки, выполненными из пористого материала, позволяет исключить попадание песка в полость шарошки, и воды в полость шарошки и во внутренние уплотнительные элементы.

1. Шарошка бурового долота, содержащая корпус, ось, установленную в корпусе на подшипниках, крышку, снабженную подпружиненным относительно нее поршнем с образованием камеры переменного объема, образованной между поршнем и подшипником, при этом поршень и корпус снабжены парой уплотнительных элементов, отличающаяся тем, что с целью повышения ресурса корпус и крышка на месте сопряжения с осью снабжены дополнительными уплотнительными элементами, выполненными из пористого материала.

2. Шарошка по п. 1, отличающаяся тем, что в крышке снаружи выполнено как минимум одно цилиндрическое углубление с размещенным в нем уплотнительным элементом из пористого материала и сообщенное с полостью шарошки посредством центрального капиллярного канала.

3. Шарошка по п. 2, отличающаяся тем, что в крышке перед уплотнительным элементом выполнен как минимум один радиальный сквозной канал.

4. Шарошка по п. 1, отличающаяся тем, что пружина выполнена конической формы, крайние витки которой снабжены уплотнительными элементами, выполненными в виде уголка в поперечном сечении и имеющими возможность взаимодействовать с торцовой поверхностью крышки и боковой поверхностью оси, и с торцовой поверхностью поршня и боковой поверхностью крышки.

5. Шарошка по п. 1, отличающаяся тем, что в цилиндрическом углублении крышки с возможностью взаимодействия с торцовыми поверхностями крышки и поршня, боковой поверхностью оси установлена резиновая втулка.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к промывочным узлам бурового долота. Технический результат заключается в повышении эффективности работы промывочного узла.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, применяемому для бурения нефтяных и газовых скважин. Технический результат заключается в возможности использования алмазных долот при бурении зон поглощения промывочной жидкости.

Группа изобретений относится к PDC-долотам и к способам размещения PDC-резцов на долоте. Технический результат заключается в улучшении режущей способности и повышении прочности буртика долота.

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к оборудованию для испытания буровых рабочих органов. Технический результат заключается в повышении эффективности и расширении диапазона возможностей путем измерения крутящего момента, осевого усилия и скорости погружения рабочего органа, а также путем использования в эксперименте рабочих органов больших диаметров и значительного сокращения времени на проведение испытаний в естественных условиях без подготовки образцов.

Изобретение относится к области износостойких композиционных спеченных материалов, применяемых для изготовления вооружения бурового инструмента и опорно-центрирующих устройств, полученных методами порошковой металлургии, в частности устройств для калибровки ствола скважин.

Группа изобретений относится к буровым долотам и способам для получения фрагментов образцов керна из подземного пласта. Технический результат заключается в увеличении скорости проходки бурового долота.

Изобретение относится к промывочным узлам породоразрушающего инструмента гидромониторного типа. Технический результат заключается в повышении эффективности работы промывочного узла.

Изобретение предназначено для бурения колонковых скважин и скважин без отбора керна с обратной внутренней промывкой в крепких горных породах и может найти применение при геологоразведочных работах, в горнодобывающей промышленности, при строительных работах.

Группа изобретений относится к режущим элементам для бурильного инструмента, бурильным инструментам и способам формирования режущего элемента. Технический результат заключается в эффективном распределении напряжений, вызванных силами резания, в улучшении конструктивной целостности режущего элемента, в повышении его износостойкости и долговечности.

Группа изобретений относится к отрезным пластинам, резцам и способам изготовления резца. Технический результат заключается в возможности режущих элементов противостоять высоким температурам.

Группа изобретений относится к компоновкам шарошки для буровой тоннелепроходческой машины. Технический результат заключается в предотвращении попадания грязи и других посторонних веществ в компоновке шарошек, работающих в условиях высоких гидростатических давлений.

Изобретение относится к области горного дела, а именно к шарошкам буровых долот для бурения скважин большого диаметра под сваи, разработки горных пород. Технический результат заключается в увеличении срока службы шарошки при одновременном снижении трудоемкости изготовления.

Изобретение относится к области горного дела, а именно к шарошкам буровых долот для бурения скважин большого диаметра под сваи, разработки горных пород. Технический результат заключается в увеличении срока службы шарошки при одновременном снижении трудоемкости изготовления.

Изобретение относится к области буровой техники и может быть использовано при изготовлении шарошечных буровых долот. Обеспечивает повышение надежности и работоспособности долота.

Изобретение относится к шарошечному породоразрушающему инструменту, а именно к системам смазки опоры бурового долота. Обеспечивает повышение долговечности опоры бурового долота, возможность обновления смазочного материала в зоне трения в процессе эксплуатации долота.

Изобретение относится к области буровой техники и может быть использовано при изготовлении шарошечных буровых долот. .

Изобретение относится к области буровой техники и может быть использовано при изготовлении шарошечных буровых долот. .

Изобретение относится к области буровой техники, а именно к буровым долотам с продувкой забоя воздухом. .

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

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

Изобретение относится к области горного дела, а именно к шарошкам буровых долот для бурения скважин большого диаметра. Технический результат заключается в увеличении срока службы шарошки. Шарошка бурового долота содержит маслонаполненный корпус, ось, установленную в корпусе на подшипниках, крышку, на оси выполнено центральное цилиндрическое отверстие с образованием камеры переменного объема. Центральное цилиндрическое отверстие по торцам снабжено пробками, в котором установлена герметичная газонаполненная камера, выполненная из эластичного материала ответно отверстию. Начальное давление в эластичной камере не ниже атмосферного, а отношение давления масла в корпусе к начальному давлению газа в камере находится в диапазоне от 2 до 4. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх