Патент на изобретение №2391485

(54) БУРОВОЕ ШАРОШЕЧНОЕ ДОЛОТО

(57) Реферат:

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым шарошечным долотам, преимущественно малого диаметра. Технический результат – повышение ресурса работы опоры долота и как следствие этого – повышение эффективности работы всего долота. Буровое шарошечное долото включает лапы с цапфами, на которых установлены шарошки, смонтированные посредством радиально-упорных подшипников, один из которых является замковым. Особенностью долота является то, что второй радиально-упорный подшипник, смежный с замковым подшипником и расположенный относительно него со стороны оси долота, выполнен также замковым, при этом беговые дорожки замковых подшипников сообщены каналом, соединяющим верхнюю часть основного замкового подшипника с нижней частью дополнительного замкового подшипника. В качестве рабочих тел в замковых подшипниках используются шары и кольцевые сегменты, имеющие в поперечном сечении форму полукрута, при этом рабочие элементы в виде шаров расположены в верхней части основного замкового подшипника и в нижней части – дополнительного подшипника, причем длина дуги беговой дорожки под шары в дополнительном замковом подшипнике составляет не менее длины дуги нагруженной части опоры. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым шарошечным долотам, преимущественно малого диаметра.

Известно буровое шарошечное долото, включающее лапы с цапфами, на которых установлены шарошки, смонтированные посредством замкового шарикового подшипника (см. авт. св. СССР 1361290, кл. Е21В 10/16, 1981 г.).

Недостатком этого долота является быстрый выход опоры, что связано с восприятием нагрузки, действующей вдоль оси цапфы, одним шариковым подшипником. Учитывая, что этот же подшипник воспринимает также и радиальные нагрузки, срок службы его весьма ограничен.

Наиболее близким к предложенному долоту по технической сущности и достигаемому результату является буровое шарошечное долото, включающее лапы с цапфами, на которых установлены шарошки, смонтированные посредством нескольких радиально-упорных подшипников, один из которых является замковым (см. Масленников И.К. «Буровой инструмент». М.: Недра, 1989, с.54, рис.2.1.17).

К недостаткам данного долота относится то, что замковым подшипником является только один из подшипников качения. Это снижает ресурс работы опоры долота, а в ряде случаев, например при сколе бурта замкового подшипника, может привести к оставлению шарошки на забое скважины и созданию аварийной ситуации. Все это снижает технико-экономические показатели долота в целом.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы долота за счет повышения ресурса работы его опоры.

Поставленный технический результат достигается тем, что в буровом шарошечном долоте, включающем лапы с цапфами, на которых установлены шарошки, смонтированные посредством нескольких радиально-упорных подшипников, один из которых является замковым, согласно изобретению радиально-упорный подшипник, смежный с замковым подшипником и расположенный относительно него со стороны оси долота, выполнен также замковым, при этом беговые дорожки замковых подшипников сообщены каналом, соединяющим верхнюю часть основного замкового подшипника с нижней частью дополнительного замкового подшипника.

Достижению указанного технического результата способствует также и то, что:

– в качестве рабочих тел в замковых подшипниках используются шары и кольцевые сегменты, имеющие в поперечном сечении форму полукруга;

– рабочие элементы в виде шаров расположены в верхней части основного замкового подшипника и в нижней части – дополнительного подшипника;

– длина дуги беговой дорожки под шары в дополнительном замковом подшипнике составляет не менее длины дуги нагруженной части опоры.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид долота в продольном разрезе; на фиг.2 и 3 – сечение А-А и Б-Б соответственно на фиг.1.

Буровое шарошечное долото включает лапы 1, на цапфах 3 которых посредством подшипников скольжения 9 и радиально-упорных подшипников 4 установлены шарошки 2, армированные породоразрушающими элементами 10. Рабочие элементы радиально-упорных подшипников 4 выполнены в виде шаров 5 и кольцевых сегментов 6, имеющих в поперечном сечении форму полукруга. Радиально-упорные подшипники 4 выполнены замковыми и соединены между собой посредством канала 8 в цапфе 3 для ввода шаров 4. При этом канал 8 соединяет верхнюю часть основного замкового подшипника 4, расположенного у основания цапфы 3, с нижней частью дополнительного замкового подшипника 4, расположенного относительно основного замкового подшипника 4 со стороны оси долота. Шары 5 в основной замковый подшипник 4 вводятся через канал в лапе 1 долота, который затем запирается замковым пальцем 7. Рабочие элементы в виде шаров 5 расположены в верхней части основного замкового подшипника 4 и в нижней части дополнительного замкового подшипника 4, куда они доставляются через канал 8 в цапфе 3. При этом длина дуги беговой дорожки под шары 5 в дополнительном замковом подшипнике 4 составляет не менее длины дуги нагруженной части опоры.

Принцип работы долота заключается в следующем. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента породоразрушающие элементы 10 шарошек 2 осуществляют разрушение забоя и калибровку стенок скважины. При этом благодаря использованию двух замковых подшипников 4, составленных из комбинации шаров 5 и кольцевых сегментов 6, обеспечивается оптимальное распределение как осевых, так и радиальных нагрузок между рабочими элементами 5 и 6 подшипников 4. При этом наиболее нагруженная периферийная часть опоры воспринимает радиальные нагрузки через кольцевые сегменты 6, обеспечивающие максимальную площадь контакта с шарошкой 2. В то же время основную осевую нагрузку воспринимает дополнительный замковый подшипник 4 через шары 5, расположенные в его нижней части, и частично через шары 5 в верхней части основного замкового подшипника 4, расположенного у основания цапфы 3. Такое выполнение опоры связано с тем, что именно рабочие тела в виде шаров являются наиболее работоспособными в условиях одновременного восприятия радиальных и осевых нагрузок.

Предложенная схема выполнения опоры повышает ресурс работы как самой опоры, так и долота в целом.

Формула изобретения

1. Буровое шарошечное долото, включающее лапы с цапфами, на которых установлены шарошки, смонтированные посредством нескольких радиально-упорных подшипников, один из которых является замковым, отличающееся тем, что радиально-упорный подшипник, смежный с замковым подшипником и расположенный относительно него со стороны оси долота, выполнен также замковым, при этом беговые дорожки замковых подшипников сообщены каналом, соединяющим верхнюю часть основного замкового подшипника с нижней частью дополнительного замкового подшипника.

2. Буровое шарошечное долото по п.1, отличающееся тем, что в качестве рабочих тел в замковых подшипниках используются шары и кольцевые сегменты, имеющие в поперечном сечении форму полукруга.

3. Буровое шарошечное долото по п.1, отличающееся тем, что рабочие элементы в виде шаров расположены в верхней части основного замкового подшипника и в нижней части – дополнительного подшипника.

4. Буровое шарошечное долото по п.1, отличающееся тем, что длина дуги беговой дорожки под шары в дополнительном замковом подшипнике составляет не менее длины дуги нагруженной части опоры.

РИСУНКИ