ОПОРА ШАРОШЕЧНОГО ДОЛОТА
CONE BIT SUPPORT

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к 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. справочник «Буровые долота». Палий П.А. и Корнеев К.Е., Москва, Недра, 1971 г., с.175, рис.V1.29).
К недостаткам данной опоры следует отнести быстрый выход ее из строя. Это связано с возможностью попадания шлама в опору долота из-за отсутствия в опоре уплотнительных элементов.
Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является опора шарошечного долота, содержащая цапфу, шарошку, закрепленную на цапфе замковым подшипником, и размещенный у основания цапфы узел герметизации с двумя последовательно расположенными уплотнительными кольцами (см. патент РФ №2389859, кл. Е21В 10/24, 2010).
В данной опоре, благодаря использованию узла герметизации, срок службы опоры выше, чем у аналога. Однако при длительной работе долота и особенно при наличии значительной вибрации и при бурении по абразивным породам, срок службы опоры также значительно снижается. Это негативно сказывается на работоспособности опоры, а следовательно и долота в целом.
В соответствии с изложенным техническим результатом изобретения является повышение стойкости опоры путем увеличения надежности ее герметизации.
Указанный технический результат достигается тем, что в опоре шарошечного долота, содержащей цапфу, шарошку, закрепленную на цапфе замковым подшипником, и размещенный у основания цапфы узел герметизации с двумя последовательно расположенными уплотнительными кольцами, согласно изобретению, узел герметизации снабжен пружинным элементом, выполненным в виде цанговой втулки с коническим участком, расположенным между уплотнительными кольцами, с радиальными каналами под шары замкового подшипника и стопорными выступами на внутренней поверхности, размещенными в кольцевой канавке, выполненной на наружной поверхности цапфы.
Решению поставленной технической задачи способствует также и то, что вершина конического участка цанговой втулки расположена со стороны оси долота.
Изобретение поясняется чертежом, на котором изображен общий вид опоры долота в продольном разрезе.
Опора бурового шарошечного долота включает цапфу 5, выполненную за одно целое с лапой 1, шарошку 2, закрепленную на цапфе 5 посредством шарикового замкового подшипника 4, и размещенный у основания цапфы узел герметизации с двумя последовательно расположенными уплотнительными кольцами 3. Узел герметизации снабжен пружинным элементом, выполненным в виде цанговой втулки 7 с коническим участком 13, расположенным между уплотнительными кольцами 3, радиальными каналами 8 под шары замкового подшипника 4 и стопорными выступами 6 на внутренней поверхности, размещенными в кольцевой канавке 9, выполненной на наружной поверхности цапфы 5. При этом средняя часть цанговой втулки 7 выполнена в виде подшипника скольжения 10, радиальные каналы 8 ее используются в качестве сепаратора для тел качения замкового подшипника 4, а вершина конического участка цанговой втулки расположена со стороны оси долота.
Монтаж опоры долота осуществляется следующим образом. Сначала на цапфе 5 у ее основания устанавливают одно из уплотнительных колец 3, а затем - цанговую втулку 7, стопорные выступы 6 которой утапливают в кольцевой канавке 9 цапфы 5. После этого в кольцевой расточке 10 шарошки 2 крепится второе уплотнительное кольцо 3, шарошку 2 надевают на цапфу 5 и совмещают канал 11 в цапфе 5 с кольцевой расточкой 12 шарошки 2 для ввода туда шаров замкового подшипника 4.
Выполнение узла герметизации с коническим участком 13, установленным между уплотнительными кольцами 3, обеспечивает надежную герметизацию опоры как со стороны цапфы 5, так и со стороны шарошки 2. Это объясняется тем, что при любом смещении шарошки 2 относительно цапфы 5 одно из колец 3 обязательно будет перекрывать зазор, образующийся между ними, и тем самым предотвращать попадание шлама в опору долота. При этом наиболее оптимальным является предложенная схема расположения конического участка 13 цанговой втулки 7, обеспечивающая защиту опоры от попадания шлама в наиболее опасном месте - у основания цапфы 5.
Выполнение цанговой втулки 7 в виде сепаратора под тела качения замкового подшипника 4 исключает контакт тел качения между собой и тем самым уменьшает износ опоры. Выполнение же средней части цанговой втулки 7 в виде подшипника скольжения позволяет увеличить контактную поверхность шарошки 2 с цапфой 5 и тем самым снизить контактное напряжение между ними и также увеличить срок службы опоры.
Все это позволяет увеличить работоспособность опоры и долота в целом.