ГЕРМЕТИЗИРОВАННАЯ ОПОРА ШАРОШЕЧНОГО ДОЛОТА
DRILLING BIT SEALED BEARING STRUCTURE

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к маслонаполненным опорам буровым шарошечных долот.
Известна опора шарошечного долота, содержащая цапфу, на которой посредством подшипников скольжения и качения, один из которых - замковый, установлена шарошка с рабочими элементами (см. патент РФ №2019670, кл. Е21В 10/22, 1994 г.).
К недостаткам опор долот указанного типа следует отнести быстрый выход их из строя из-за отсутствия смазки подшипников, что особо сильно сказывается при бурении на форсированных режимах.
Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является герметизированная опора шарошечного долота, содержащая лапу с наклонной цапфой, выполненными с каналами для подачи смазки, шарошку, установленную на цапфе посредством замкового подшипника, и размещенное в выточке уплотнительное эластичное кольцо (см. Каталог буровых долот, ВОЛГАБУРМАШ, 2003, с.13, рис.2).
В данном долоте благодаря использованию системы смазки повышается работоспособность опоры. К недостаткам данной конструкции опоры бурового долота следует отнести то, что в ней не исключается попадание шлама в полость шарошки и сравнительно быстрая разгерметизация опоры.
В соответствии с изложенным техническим результатом изобретения является улучшение эффективности работы опоры и долота в целом путем более надежной ее герметизации.
Указанный технический результат достигается тем, что в герметизированной опоре шарошечного долота, содержащей лапу с наклонной цапфой, выполненными с каналами для подачи смазки, шарошку, установленную на цапфе посредством замкового подшипника, и размещенное в выточке уплотнительное эластичное кольцо, согласно изобретению, выточка под узел герметизации выполнена под углом к продольной оси цапфы.
Решению поставленной задачи способствует также и то, что верхняя часть выточки под уплотнительное кольцо смещена относительно ее нижней части в сторону оси долота.
Изобретение поясняется чертежом, на котором изображен общий вид опоры долота в разрезе.
Опора бурового шарошечного долота включает лапу 1, цапфу 2, шарошку 3 с замковым подшипником 4 и эластичное уплотнительное кольцо 5, размещенное в выточке 6 цапфы 2 или шарошки 3. Лапа 1 и цапфа 2 выполнены с каналами 7 для подачи смазки из маслонаполненной емкости (не показана). Шарошка 3 закреплена на цапфе 2 посредством замкового подшипника 4. В предложенной опоре выточка 6 под уплотнительное кольцо 5 выполнена не перпендикулярно к продольной оси цапфы 2, а под углом - α, при этом верхняя часть выточки 6 под уплотнительное кольцо 5 смещена относительно ее нижней части в сторону оси долота.
Принцип работы опоры долота заключается в следующем. В процессе бурения уплотнительное кольцо 5 при расположении его в кольцевой выточке 6 в шарошке 3 вращается вместе шарошкой 3 вокруг цапфы 2, постоянно контактируя с ней благодаря силам упругости и предохраняет опору от попадания бурового шлама. В случае размещения уплотнительного кольца 5 в выточке 6 цапфы 2 рабочая поверхность его постоянно контактирует с внутренней поверхностью шарошки 3 и также обеспечивает надежную герметизацию опоры, перекрывая зазор между шарошкой 3 и цапфой 2. Этому способствует выполнение выточки 6 под углом - α к продольной оси цапфы 2. Расположение уплотнительного кольца 5 под углом к уплотняемой поверхности цапфы 2 или шарошки 3 практически исключает проворот кольца 5 относительно них. А это, с одной стороны, повышает надежность герметизации опоры, а с другой стороны, значительно уменьшает износ самого кольца 5, что увеличивает срок его службы и опоры в целом. Расположение же верхней части выточки 6 под уплотнительное кольцо 5 со смещением относительно ее нижней части в сторону оси долота позволяет успешно бороться против «насосного эффекта», возникающего вследствие различной скорости движения тел качения в нагруженной и ненагруженной зонах опоры и ведущего к подсосу шлама из затрубного пространства и вымыванию смазки из полости шарошки, что значительно снижает как проходку на долото, так и скорость бурения.
Применение долот с предложенной опорой позволяет повысить технико-экономические показатели буровых работ в первую очередь за счет повышения срока службы опоры, благодаря надежной герметизации полости опоры, что особенно важно при бурении по абразиивным породам.