Стенд для исследования уплотнительных элементов опор шарошек буровых долот

 

(»>903557

Союз Севетси ив

Свцивяиетичееиик республик

ОПИСАНИИ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (5l jN, Кл. (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) заявлено 070480 (21) 2906473/22-03 с присоединением заявки.яв (23) Приоритет

Е 21 В 10/08

Ьеудвретееккмй кемвтет

CCCP ае аиам взебеетеннЯ и еткрытиЯ

Опубликовано 070282 Бюллетень МЬ 5 (53) УДК622.24. .05(088.8) Дата опубликования описания 070282 (72) Авторы изобретения

Я.Н.Дрогомирецкий и А.Н,Пашков

Московский ордена Трудового Красного 3 нефтехимической и газовой промышленнос (71) Заявитель (54) СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ УПЛОТНИТЕЛЬНЫХ

ЭЛЕМЕНТОВ ОПОР ШАРОШЕК БУРОВЫХ ДОЛОТ

Изобретение относится к техническим средствам исследования конструктивных узлов буровых.шарошечных до лот, а именно к стендам для исследова. ния уплотнительных элементов опор

5 шарошек .

Известен стенд для исследования конструктивных элементов опор шаро" шек буровых долот, содержащий цапфу опоры с подшипниками, установленную на цапфе с возможностью вращения ступицу шарошки, закрепленную на шпинделе, связанном с приводом враще": ния, и устройство для.создания нагрузки Йа опору шарошки 13.

Недостатком этого стенда является невозможность имитации при исследованйи уплотнительных элементов опор шарашек реальных условий работы до-. лота на забое скважины, характеризую- щихся наличием радиальных, осевых и

Ф относительных перемещений уплотняемых поверхностей, а также абразивной среды

Наиболее близким по технической

:сущности и достигаемому результату к йзобретению является стенд для исследования уплотнительных элементов опор шарошек буровых долот, содержащий цапфу -опоры с подшипниками, установ-: ленную на цапфе с возможностью вращения ступицу шарошки, закрепленную на шпинделе, имеющем осевой канал и связанном с приводом вращения, устрой.ство для создания нагрузки на опору шарошки и резервуар .с абразивосодержащей средой. Данный стенд позволяет исследовать уплотнительные элементы в условиях абразивной среды 2) .

К недостаткам данного стенда относятся подача абразивосодержащей среды непосредственно в опору, в резуль" тате чего не только испытуемый элемент, но и все остальные элементы опоры йодвержены интенсивному абразивному износу и отсутствие возможности имитации условий работы уплотнения при изношенных подшипниках. Все это

903557 сужает функциональные возможности стенда и не обеспечивает исследований износа уплотнений опоры в условиях, близких к условиям их работы в скважине.

Цель изобретения - расширение функ-5 циональных возможностей стенда и обеспечение исследований износа уплотнений опоры в условиях, близких к ус..ловиям их работы в скважине.

Указанная цель достигается тем, 10 что стенд снабжен вакуумным насосом, подключенным через измерительную ем". кость и осевой канал шпинделя к плот". ности опоры шарошки, при этом резервуар охватывает часть цапфы с уплотне-15 нием.

Опора может быть снабжена дополнительным уплотнением, образующим с основным уплотнением полость, сообщающуюся с осевым каналом шпинделя.Ступица шарошки и цапфа могут быть снабжены кольцевыми вкладышами, между ко" торыми установлено уплотнение, причем ступица шарошки может быть установлена эксцентрично относительно цайфы.

На фиг; 1 изображена схема стенда для исследования уплотнительных элементов опор шарошек бурового долота, общий вид; на фиг. 2 - узел опоры с исследуемым уплотнением, разрез (увеличено); на фиг. 3 - то же, с исследуемым и дополнительным уплот- . нени.ем; на фиг, 4 - то же,со ступйце " " шарошки, установленной эксцентрично

35 относительно оси цапфы.

Стенд содержит цапфу 1 опоры с подшипниками 2,3 и 4, связанную с устройством для создания нагрузки на опору шарошки, установленную на цапфе с возможностью вращения ступицу 5 шарошки, снабженный осевым каналом 6 шпиндель 7, предназначенный для закрепления ступицы шарошки и связанный с приводом вращения, резервуар 8 с

45 абразивосодержащей средой, охватывающий часть цапфы с уплотнением, вакуумный насос 9, подключенный через измерительную емкость 10, вертлюг 11, осевой канал 6 шпинделя 7 и канал

12 в ступице 5 шарошки к полости опоры последней. Устройство для создания нагрузки на опору шарошки сос-. тоит из двух узлов, первый из которых формирует статическую составляющую нагрузки и состоит из гидроцилиндра 13, соединенного с насосом 14 .через распределитель 15, а второйдинамическую составляющую нагрузки и состоит из импульсатора 16, работающего от бесступенчатого привода, содержащего электродвигатель 17, вариатор 18 и кривошипно-шатунный механизм 19. Привод вращения включает электродвигатель 20, вариатор 21 и клиноременную передачу 22. Абразивосодержащая среда подается в резервуар

8 из смесителя 23 по трубопроводу 24 насосом 25, а сливается по трубопроводу 26. Коническая форма смесителя

23 обеспечивает равномерное распределение абразивных частиц в восходящем потоке промывочной жидкости, Hclloflb зуемой для образования абразивосодержащей среды, и исключает возможность образования осадка. Исследуемое уплотI нение 27 устанавливается между цапфой и ступицей 5 шарошки за подшипниками, чем достигается изоляция внутренней полости опоры от абразивосодержащей среды..В опору может быть введено дополнительное уплотнение 28.

В этом случае полость, образованная между основным и дополнительным уп.лотнением, сообщается с осевым каналом 6 шпинделя 7 посредством канала

29 ° Опора может быть снабжена кольцевыми вкладышами 30 и 31, установленными соответственно в расточке ступицы 5 шарошки и на цапфе 1, причем исследуемое уплотнение 27 размещается между ними, 8 процессе эксперимен" тов изнашиваются в основном эти вкладыши, они и подлежат замене по мере износа. Для имитации реальных уловий работы уплотнений при изношенных подшипниках 2,3 и 4 ступица 5 может быть установлена эксцентрично относительно оси цапфы 1 (фиг, 4) за счет подбора тел качения.

Стенд работает следующим образом.

На цапфу 1 опоры создается нагрузка с помощью гидроцилиндра 13 и импульсатора 16, а ступице 5 шарашки пе. редается вращение от шпинделя 7, связанного с приводом вращения. Включают вакуумный насос 9, в результате чего в полости опоры шарошки создается регулируемое разрежение ° При этом абразивосодержащая среда из резервуара 8 просачивается через исследуемое уплотнение 27 и по каналу 12 в ступице шарошки (при наличии дополнительного уплотнения 28 по каналу

29 в обход полости опоры)попадает в осевой канал 6 шпинделя 7 и далее " через вертлюг 11 - e измерительную ем903557 кость 10. Ilo количеству утечек, собираемых емкостью 10, оценивают эффек . тивность изолирующего действия уплот- . (нения 27 и степень его износа.

Такое выполнение стенда позволяет расширить его функциональные возможности и обеспечить исследования износа уплотнений опоры в условиях, близких к условиям их работы в сква- 10 жине. На стенде можно прогнозировать износостойкость уплотнений, выбирать рациональные конструкции этих уплотнений и материал для их изготовления, что обеспечивает в конечном сче". Is те повышение долговечности буровых шарошечных долот. формула изобретения

1. Стенд для исследования уплотнительных элементов опор шарошек буровых долот, содержащий цапфу опоры с подшипниками, установленную íà 2S цапфе с возможностью вращения ступицу шарошки, закрепленную на шпинделе, имеющем осевой канал и связанном с приводом вращения, устройство для создания нагрузки на опору шарошки и ре- N зервуар с абразивосодержащей средой, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей стенда и обеспечения исследований износа уплотнений опоры в условиях, близких к условиям их работы в скважине, стенд снабжен вакуумным насосом, подключенным через измерительную емкость и осевой канал шпинделя к полости опоры шарошки, при этом резервуар охватывает часть цап" фы с уплотнением.

2. Стенд по п.1, о т л и ч а юшийся тем,что опора снабжена дополнительным уплотнением, образующим с основным уплотнением IlollocTb ° сообщающуюся с осевым каналом шпинделя.

3. Стенд по пп. 1 и 2, о т л и ч аю шийся тем, что ступица шарошки и цапфа снабжены кольцевыми вкладышами, между которыми установлено уплотнение.

4. Стенд по пп. 1-3, о т л и ч аю шийся тем, что ступица шарошки установлена эксцентрично относительно цапфы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

1. Авторское свидетельство СССР и 538125, кл. E 21 B 9/08, 1974 °

2. Виноградов В.Н. и др. Долговечность буровых долот.M., "Недра", 1977, с. 109-110 (прототип).

903557

Составитель В.Якимов

Редактор И.Дылын Техред И. Тепер Корректор С.Щомак

Заказ 65/15 Тираж 623 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква,Ж-35, Раушская наб.,д.4/5

Филиал nllll "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, /