ПРОМЫВОЧНЫЙ УЗЕЛ БУРОВОГО ДОЛОТА
FLUSHING ASSEMBLY OF DRILLING BIT

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, преимущественно, гидромониторного типа, а именно к их промывочным узлам.
Известен промывочный узел бурового долота, включающий корпус с каналом для подачи очистного агента, гнездом под насадку и кольцевой канавкой, превышающий двойную толщину стопорного разрезного кольца, концы которого выполнены в виде соединения «шип-паз» и размещенный между дном гнезда и торцом насадки уплотнительное кольцо (см. авт.св. СССР №1148956, кл. Е21В 10/18, 1985 г.).
Недостатком данного промывочного узла является недостаточная надежность в работе, связанная с возможностью размыва концевых участков стопорного кольца отраженным потоком промывочной жидкости. Другой причиной малой надежности известного промывочного узла является увеличение радиально сжимающих усилий, действующих на стопорное кольцо и выдавливающих его из гнезда, что объясняется увеличенной высотой кольцевой канавки.
Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является промывочный узел бурового долота, содержащий корпус с каналом и гнездом и установленную в гнезде насадку с уплотнительным элементом, закрепленную посредством фиксатора (см. авт.св. СССР №1601310, кл. Е21В 10/18, опубл. в 1990 г.)
К недостаткам данного промывочного узла следует отнести сравнительно высокую сложность монтажа и демонтажа, т.к. для установки фиксатора в виде стопорного кольца необходимо деформировать уплотнительный элемент на величину бурта стопорного кольца. Другим недостатком известного устройства является его гидравлическое несовершенство, связанное с образованием свободной полости между торцом насадки и дном гнезда. При сильных перепадах давления в этой зоне это может привести к размыву размещенного в этой полости уплотнительного кольца и разгерметизации промывочного узла. Кроме того, все промывочные узлы, использующие для крепления насадок разрезные кольца, подвержены размыву указанных стопорных колец отраженным потоком промывочной жидкости, что при высоких скоростях истечения промывочной жидкости может привести к выходу всего промывочного узла из строя.
В связи с изложенным техническим результатом изобретения является упрощение монтажа и демонтажа промывочного устройства и повышение надежности и эффективности его работы за счет улучшения гидравлического совершенства.
Поставленный технический результат достигается тем, что в промывочном узле бурового долота, содержащем корпус с напорным каналом и гнездом и установленную в гнезде насадку с уплотнительным элементом, закрепленную посредством фиксатора, согласно изобретению фиксатор выполнен в виде нескольких ступенчатых стержней с цанговой рабочей головкой, ступень большего диаметра которых расположена со стороны выходного торца насадки, причем насадка выполнена со сквозными осевыми каналами ответной формы, соосно которым в корпусе со стороны дна гнезда выполнены кольцевые расточки для размещения цанговых головок стержней, хвостовики которых в рабочем положении установлены с возможностью взаимодействия с уступом между ступенями каналов насадки или с ее выходным торцом, при этом в кольцевых расточках под большими основаниями цанговых втулок установлены полые тороидальные упругие элементы для удержания фиксаторов в крайнем верхнем положении, выполненные с радиальным каналом, оснащенным подпружиненным обратным клапаном и сообщенным с полостью напорного канала.
На фиг. 1 изображен общий вид промывочного узла в продольном разрезе в рабочем положении; на фиг. 2 - узел А на фиг. 1 в увеличенном масштабе.
Промывочный узел бурового долота содержит корпус 1 с каналом 2 для подачи очистного агента и гнездом 3 под насадку 4, закрепленную посредством фиксатора 15. Фиксатор 15 выполнен в виде нескольких стержней ступенчатой формы с цанговой рабочей головкой 6 и хвостовиком 9. Количество фиксаторов 15 выбирается в зависимости от диаметра долота и необходимого режима промывки. При этом ступень 8 большего диаметра каждого стержня расположена со стороны выходного торца насадки 4, выполненной со сквозными осевыми каналами 7 под фиксаторы 15. Со стороны выходного торца насадки 4 каналы 7 могут быть выполнены как ступенчатой формы с образованием уступа 10 (см. левую часть чертежа), так и одного диаметра. В рабочем положении в первом случае ступень большего диаметра 8 фиксатора 15 контактирует с уступом 10, а во втором случае - с нижним торцом насадки 4 (правая часть фиг. 1). Соосно осевым каналам 7 насадки 4 в корпусе 1 со стороны дна гнезда 3 выполнены кольцевые расточки 5 для размещения цанговых головок 6 стержней, под большим основанием которых установлены упругие элементы 16 для удержания фиксаторов 15 в крайнем верхнем положении. Упругие элементы 16 выполнены в виде полых тороидальных колец из упругого материала для удержания фиксаторов в крайнем верхнем положении. Тороидальные кольца выполнены с радиальными каналами 17, оснащенными подпружиненными обратными клапанами 18 и сообщенными через каналы 19, соединенные с каналом 17, с полостью напорного канала 2. Для герметизации насадки 4 предусмотрен уплотнительный элемент 11, размещенный в кольцевой канавке между стенками гнезда 3 и насадки 4. Возможен вариант использования дополнительных уплотнительных колец 14, устанавливаемых на хвостовиках 9 фиксатора, предпочтительно непосредственно над большей ступенью стержней. Такая схема расположения уплотнительного кольца 14 кроме герметизации промывочного узла обеспечивает также дополнительное поджатие верхнего торца насадки 4 ко дну гнезда 3. Предусмотрен вариант выполнения фиксатора со съемной большей ступенью, что позволяет использовать для изготовления стержня и ступени большего диаметра 8 фиксатора различные материалы. Для стержня - с высокими упругими свойствами, необходимыми для изготовления цангового приспособления, а для ступени большего диаметра 8 - с высокими износостойкими свойствами, необходимыми для защиты фиксатора от размыва отраженной промывочной струей.
Монтаж узла осуществляется следующим образом. В гнезде 3 устанавливают насадку 4 с уплотнительным элементом 11 и фиксируют ее ступенчатыми стержнями с цанговыми рабочими головками 6, которые совместно с упругими кольцами 16 размещают в кольцевой расточке 5. При этом ступени 8 большего диаметра стержней 7 контактируют с уступом 10 в канале 8 насадки 4 или же с выходным торцом насадки 4. В процессе работы долота промывочная жидкость через канал 19 и подпружиненный обратный клапан 18 поддерживает давление, обеспечивающее поджатие упругим кольцом 16 фиксатора 15 и поджатие насадки 4 ко дну гнезда 3. При падении давления в полости тороидального кольца 16 обратный клапан открывается, и напорная жидкость поступает через каналы 17 и 19 в полость тороидального кольца 16, благодаря чему обеспечивается плотный контакт верхнего торца насадки 4 с дном гнезда 3, а следовательно, восстанавливается и герметичность промывочного узла.
Применение предложенного промывочного узла упрощает его монтаж и повышает эффективность его работы за счет улучшения гидравлического совершенства.