Опора бурового шарошечного долота

 

Изобретение относится к буровой технике, а именно к конструкциям опор породоразрушающего инструмента - шарошечного долота, предназначенного для бурения скважин в нефтяной, газовой и горнорудной промышленности. Опора содержит цапфу, шарошку, конический подшипник скольжения, сопрягаемые поверхности которого выполнены конусными. В верхней части шарошки и цапфы выполнены кольцевые канавки, в которых размещено замковое устройство, состоящее из разрезной крышки с упругим уплотнительным элементом, резинометаллической прокладкой, закрепленными на шарошке крепежными элементами. Такая конструкция позволяет повысить надежность и долговечность опоры и снизить трудозатраты на ее изготовление. 1 ил.

Изобретение относится к буровой технике, а именно к конструкциям опоры породоразрушающего инструмента - шарошечного долота, предназначенного для бурения скважин в нефтяной, газовой и горнорудной промышленности.

Известна опора бурового шарошечного долота, содержащая цапфу, шарошку, плавающую втулку, сопрягаемые поверхности которых выполнены конусными, и тела качения, размещенные в отверстиях плавающей втулки (А. С. СССР N 1104232, МКИ E 21 B 10/22, пр. 05.01.83 г.).

Известная опора имеет невысокую надежность и долговечность, а также большие трудозатраты на ее изготовление.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому техническому решению является опора бурового шарошечного долота, содержащая цапфу, шарошку, подшипник скольжения, сопрягаемые поверхности которых выполнены конусными, замковое устройство в виде шарикоподшипника, размещенного в кольцевых канавках цапфы и шарошки, упорный подшипник и уплотнение (П. РФ N 2019671, МКИ E 21 B 10/22, пр. 02.01.91 г.).

Недостатком этой опоры является наличие трех поверхностей: цилиндрической, беговой шариковой дорожки и конической, которые технологически трудно обеспечить на сопрягаемость по допускам. Из этого следует, что каждая площадь контакта работает независимо друг от друга ступенчато, удельные нагрузки и контактные напряжения увеличиваются. Жесткость опоры за счет разности посадочных зазоров уменьшается, в результате она не может противостоять ударным импульсам.

Разделение цилиндрической поверхности шарикоподшипниковым замковым соединением ослабляет слой наплавленного металла. Поэтому известная опора характеризуется относительно невысокими параметрами надежности и долговечности.

Задача, положенная в основу заявляемого технического решения, заключается в создании конструкции опоры шарошечного долота, имеющей высокую надежность и долговечность, а также низкие трудозатраты на ее изготовление.

Поставленная задача решается следующим образом.

В опоре бурового шарошечного долота, содержащей цапфу, втулку, шарошку, сопрягаемые поверхности которых выполнены конусными, размещенное в кольцевых канавках цапфы и шарошки замковое устройство, упорный подшипник и уплотнение, согласно заявляемому техническому решению кольцевые канавки выполнены в цапфе и шарошке в их верхней части, а замковое устройство выполнено в виде разрезной крышки с упругим уплотнительным элементом и резинометаллической прокладкой, закрепленными на шарошке крепежными элементами.

Замковое устройство вынесено за пределы рабочей зоны цапфы, что увеличивает рабочую поверхность цапфы по длине, позволяя полностью, использовать контактируемые поверхности цапфы с шарошкой для распределения осевой нагрузки на большую расчетную площадь и значительно снижает величину удельных нагрузок и контактных напряжений. Вынос замкового устройства за рабочую зону цапфы и выполнение его в виде разъемной крышки с упругим уплотнительным элементом и резинометаллической прокладкой, съемно крепящихся к шарошке винтами, упрощает производственный процесс изготовления долота. В результате отпадает необходимость в расточке беговых дорожек на цапфе и шарошке, упраздняются тела качения, технологические отверстия и исключается технологическая сварка для монтажа шаров.

Независимое и автономное расположение замкового устройства и вынос его из рабочей зоны исключают возможность выпадения шарошки в скважину, что сокращает количество трудоемких и дорогостоящих спускоподъемных операций, а также обеспечивает самоцентровку шарошки относительно цапфы.

Наличие отличительных от прототипа существенных признаков позволяет признать заявляемое техническое решение новым.

Из технической информации не известны решения с признаками, сходными с отличительными признаками заявляемого устройства, что свидетельствует о его соответствии критерию "изобретательский уровень".

Возможность использования заявляемого устройства в промышленности позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "промышленная применяемость".

На чертеже представлена заявляемая опора бурового шарошечного долота в разрезе.

Опора долота включает цапфу 1, шарошку 7, замковое устройство, установленное в верхней части шарошки и цапфы, состоящее из разрезной крышки 2, упругого уплотнительного элемента 3, резинометаллической прокладки 5, уплотнения 6, зафиксированные с помощью разрезной крышки и винтов 4 на кольцевой канавке торца шарошки 7.

Сопрягаемые поверхности шарошки 7 и цапфы 1 выполнены конусными. Опора содержит также втулку 8, упорный подшипник 9 с отверстием 10 и масляный резервуар 11.

При работе долота часть осевой нагрузки (относительно цапфы) через шарошку 7 воспринимается упорным подшипником 9, остальная часть - внутренней поверхностью шарошки 7 и через цапфу 1 передается на лапу секции долота.

Резинометаллическая прокладка 5 и уплотнительный элемент 6 выполняют роль гасителей ударных импульсов и одновременно ограничителей осевых и радиальных перемещений шарошки относительно цапфы.

Пространство под упорным подшипником заполнено консистентной смазкой, которая в процессе работы нагревается от трения скольжения упорного подшипника и функционирует как масленка.

Формула изобретения

Опора бурового шарошечного долота, содержащая цапфу, втулку, шарошку, сопрягаемые поверхности которых выполнены конусными, размещенное в кольцевых канавках цапфы и шарошки замковое устройство, упорный подшипник, отличающаяся тем, что кольцевые канавки выполнены в цапфе и шарошке в их верхней части, а замковое устройство вынесено за пределы рабочей зоны цапфы и выполнено в виде разрезной крышки с упругим уплотнительным элементом и резинометаллической прокладкой, закрепленными на шарошке крепежными элементами.

РИСУНКИ

Рисунок 1