Шарошечное долото

 

Изобретение относится к буровой технике и позволяет увеличить ресурсы работы долота. Оно содержит лапу 1 с цапфой (Ц) 2, шарошку (Ш) 3, уплотнительный элемент 9 и кольцо (К) 8 с выступами 11. Причем Ш 3 размещена на Ц 2 посредством замкового подшипника 4 и втулки 7 радиального подшипника скольжения. Втулка 7 жестко связана с Ш 3 и сопряжена с Ц 2 натягом. Втулка 7 имеет выступы, ответные выступам К 8, выполненным в виде зубьев треугольного профиля. Уплотнительный элемент 9 размешен в зазоре между К В и Ш 3 в расточке 11 у основания Ш 3 с возможностью взаимодействия с поверхностью лапы 1. При вращении долота Ш 3 врашается в Ц 2 вместе с втулкой 7, К 8 и элементом 9. При этом раствор не попадает в полость Ш 3. Износ сопряженных поверхностей К 8 и втулки 7 компенсируется за счет упругого восстановления Ц 2, втулки 7 и К 8. При выполнении выетупов на К-8 и втулке 7 в виде треуголь- - ного профиля, предотвращается разгерметизация полости -Ш 3 за счет прижатия осевым усилием К 8 к Ц 2. 3 з.п.ф-лы, 4 ил. (Л ГС 00 00 с оо 5 S /Риг

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 E 21 В 10/22

4СЕсг) ФЗНАя

1 .,-, „„Ц;

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСИОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3936315/22-03 (22) 29.07,85 (46) 23.03.87. Бюл. № 11 (71) Московский институт нефтехимической и газовой промышленности им. И. M. Губкина и Ивано-Франковский институт нефти и газа (72) В. Н. Виноградов, Н. N. Михин

А. P. Логинов, В. M. Гаврилко, Б. В. Мелень и Т. А. Илык (53) 622.24.051.55 (088.8) (56) Патент США № 3720274, кл. 308 — 82, 1973.

Авторское свидетельство СССР № 1199898, кл. Е 21 В 10/22, 1983. (54) ШАРОШЕЧНОЕ ДОЛОТО (57) Изобретение относится к буровой технике и позволяет увеличить ресурсы работы долота. Оно содержит лапу 1 с цапфой (Ц)

2, шарошку (Ш) 3, уплотнительный элемент 9 и кольцо (К) 8 с выступами 11.

Л0„1298333 А1

Гlричем Ш 3 размещена на Ц 2 посредством замкового подшипника 4 и втулки 7 радиального подшипника скольжения.

Втулка 7 жестко связана с Ш 3 и сопряжена с Ц 2 натягом. Втулка 7 имеет выступы, ответные выступам К 8, выполненным в виде зубьев треугольного профиля. Уплотнительный элемент 9 размещен в зазоре между К 8 и Ш 3 в расточке 11 у основания

Ш 3 с возможностью взаимодействия с поверхностью лапы 1. При врагцении долота

Ш 3 вращается в Ц 2 вместе с втулкой 7, К 8 и элементом 9. При этом раствор не попадает в полость Ш 3. Износ сопряженHbIx поверхностей К 8 и втулки 7 компенсируется за счет упругого восстановления

LI 2, втулки 7 и К 8. При выполнении выступов на К 8 и втулке 7 в виде треугольного профиля, предотвращается разгерметизация полости Ш 3 за счет прижатия осевым усилием К 8 к II 2. 3 з.п.ф-лы, 4 ил.

1298333

50 формула изобретения

Изобретение относится к буровой технике и касается породоразрушающего инструмента, в частности шарошечных долот.

Цель изобретения — увеличение ресурса работы долота.

На фиг. 1 изображено шарошечное долото; на фиг. 2 — развертка по среднему диаметру зацепления кольца со втулкой при различных формах выступов; на фиг. 3— расположение уплотнительного элемента в расточке шарошки; на фиг. 4 — сопряжение уилотнительного элемента с лапой.

Долото содержит лапу 1 с цапфой 2, шарошку 3, размещенную на цапфе посредством замкового подшипника 4, осевого подшипника скольжения с пятой 5, кольцевой радиальный подшипник 6, втулку 7 радиального подшипника скольжения, кольцо 8 и уилотнительный элемент 9, размещенный в расточке 10. На обращенных друг к другу торцах втулки 7 и кольца 8 выполнены выступы 11. Втулка 7 жестко связана с шарошкой 3, например, она заирессоваиа в шарошку или зафиксирована в ней в осевом и радиальном направлении с помощью штифтов, стопорных элементов или т. и. элементов. Втулка 7 и кольцо 8 установлены иа цапфе 2 с гарантированным натягом. Величина натяга выбрана из условия его сохранения во всем диапазоне рабочих температур долота, т. е. с учетом температурных деформаций цапфы, втулки, шарошки и кольца. Между кольцом 8 и шарошкой 3 имеется радиальный зазор.

В этом зазоре размещен уплотнительный элемент 9. Величина радиального зазора между кольцом 8 и шарошкой 3 выбрана не меньше упругих радиальных деформаций стенки втулки 7 под действием предельных нагрузок на долото.

Долото работает следующим образом.

Долото прижимается к породе с некоторым усилием. При этом радиальная нагрузка от шарошки 3 передается на цапфу 2 через подшипники 4 и 5 и втулку 7. Кольцо 8 радиальную нагрузку «е воспринимает, так как между иим и шарошкой 3 имеется радиальный зазор. При вращении долота шарошка 3 перекатывается по породе, т. е. вращается на цапфе 2. Вместе с шарошкой

3 вращается жестко связанная с ней втулка 7, а также кольцо 8 и уплотнительный элемент 9. Буровой раствор, а следовательно, и абразив из забоя не могут проникнуть в полость шарошки. так как,с одной стороны, зазор между кольцом 8 и шарошкой 3 перекрыт уплотнительным элементом 9, а с другой, — подвижное сопряжение кольца 8 с цапфой 2 выполнено с натягом и практически не пропускает раствор в полость шарошки.

Услия работы кольца 8 и втулки сходны в отношении поведения частиц износа, 10

3S

45 образующихся при эксплуатации долота: частицы износа мигрируют по фрикционной зоне в направлении трения, периодически они прилипают к поверхностям сопряжения и поэтому м ногократно используются в качестве несущих элементов контакта.

При выходе частиц износа из зоны трения, что наблюдается у торцов сопряжения, износ компенсируется за счет энергии, запасенной при соединении элементов пары трения с натягом, т. е. за счет упругого восстановления цапфы, кольца или втулки.

Однако условия работы втулки 7 тяжелее, чем кольца 8, так как втулка 7 воспринимает радиальную нагрузку, а кольцо 8 нет. Вследствие этого втулка 7 изнашивается интенсивнее кольца 8, а в ее сопряжении с цапфой 2 раньше появляется радиальный зазор. Однако появление зазора в соединении втулки 7 с цапфой "е це не приводит к разгерметизации шарошки, так как кольцо 8 сохраняет натяг в своем сопряжении с цапфой 2. Разгерметизация может наступить лишь после кольца 8 на величину, превышающую величину исходного натяга.

При выполнении торцовых выступов на кольце 8 и втулке 7 в виде зубьев треугольного профиля (фиг. 2) разгерметизации полости шарошки не произойдет да.ке после потери натяга в сопряжениях втулка-цапфа и кольцо-цаифа. так как в этом случае кольцо 7 прижимается к цапфе осевым усилием Р, действующим в зубчатом зацеплении втулки 7 с кольцом 8, из которых втулка 7 является ведущим звеном, а кольцо 8 — ведомым, причем кольцо 8 заторможено силами трения о цапфу. (.илы трения снижаются по мере уменьшения натяга между кольцом и цапфой, но они не падают до нуля даже после полно о исчезновения натяга. Кроме того, ири выполнении зубьев треугольного профиля облегчается работа замкового и осевого подшипников. Осевое усилие Р, развиваемое в зацеплении кольца со втулкой и действующее на втулку 7, передается иа шарошку 3.

Это усилие направлено против внешней осевой нагрузки, действующей на шарошку o стороны забоя, вследствие чего происходит частичная разгрузка замкового и осевого подш и п ни ка.

Уплотнительный элемент 9 размещен в расточке, выполненной в шарошке 3.

Исключение возможности потери шарошкой уплотнительного элемента обеспечивается установкой удлиненного уплотнительного элемента, который взаимодействует с торцовой поверхностью лапы.

1. Шарошечное долото, содержащее лапу с цапфой, шарошку, размещенную на

1298333

Составитель С. Денисова

Редактор Л. Ворович Текред И. Верес Корректор A. Зимокосов

Заказ 74! /30 Тираж 533 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4!5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 з цапфе посредством зам кового подшипника и втулки радиального подшипника скольжения, жестко связанной с шарошкой и сопряженной с цапфой с натягом, и уплотнительный элемент, отличающееся тем, что, с целью увеличения ресурса работы долота, оно снабжено кольцом с торцовыми выступами, имеющими наклонные относительно оси цапфы поверхности, установленным между втулкой и лапой на цапфе с натягом и с зазором относительно шарошки, причем втулка выполнена с торцовыми выступами, ответными торцовым выступом кольца, а уплотнительный элемент размещен в зазоре между кольцом и шарошкой.

2. Долото по п. 1, отличающееся тем, что торцовые выступы кольца и втулки выполнены в виде зубьев треугольного профиля.

3. Долото по п. 1, отличающееся тем, что в шарошке, у ее основания, выполнена расточка для размещения уплотнительного элс мента.

4. Долото по п. 1, отличающееся тем, что уплотнительный элемент размещен с возможностью взаимодействия с поверхностью лапы.