ОПОРА БУРОВОГО ШАРОШЕЧНОГО ДОЛОТА
ROLLING CUTTER DRILL BIT SUPPORT

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к опорам буровых шарошечных долот.
Известна опора шарошечного долота, содержащая шарошку, зафиксированную на цапфе посредством шарикового замкового подшипника, запираемого пальцем, один конец которого выполнен с беговой дорожкой под шариковый замковый подшипник [см. патент США №4588309, кл. Е21В 10/08, 1986 г.].
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является опора бурового шарошечного долота, содержащая выполненную за одно целое с лапой цапфу, на которой закреплена шарошка посредством шарикового замкового подшипника, зафиксированного запорным пальцем, установленным в канале лапы [см. патент РФ №2269635, кл. Е21В 10/22, 2006 г.].
К недостаткам как аналога, так и прототипа можно отнести ограниченный ресурс работы из-за возможности проворота пальца под действием крутящего момента, передаваемого на палец от вращающейся шарошки, а проворот пальца даже на несколько градусов неминуемо приведет к заклиниванию шарошки.
В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение срока службы опоры за счет исключения проворота пальца и заклинивания шарошки.
Указанный технический результат достигается тем, что в опоре шарошечного долота, содержащей выполненную за одно целое с лапой цапфу, на которой закреплена шарошка посредством шарикового замкового подшипника, зафиксированного запорным пальцем, установленным в канале лапы, согласно изобретению запорный палец выполнен в виде эксцентричного двухступенчатого стержня с общей образующей и снабжен установленным на стержне вкладышем в виде сегмента в поперечном сечении, наружная и внутренняя поверхности которого эксцентричны, при этом канал в лапе под запорный палец имеет форму двух параллельных цилиндров, причем ось цилиндра большего диаметра совпадает с осью наружной поверхности вкладыша, а ось цилиндра меньшего основания - с осью внутренней поверхности вкладыша.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид предлагаемой опоры бурового долота в разрезе, на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.
Опора содержит шарошку 1, зафиксированную на цапфе 2 посредством шарикового подшипника 3, собираемого через канал 4 в лапе 6. После сборки подшипника 3 канал 4 запирается пальцем 5, выполненным в виде двухступенчатого эксцентричного стержня с общей образующей 7 и снабженным вкладышем 8, установленным на ступени стержня меньшего диаметра. Вкладыш 8 имеет в поперечном сечении форму сегмента, наружная 9 и внутренняя 10 поверхности которого выполнены с эксцентриситетом  ε. При этом канал 4 в лапе 6 под запорный палец 5 имеет форму двух соосных цилиндров 11 и 12, причем ось цилиндра большего диаметра 12 совпадает с осью наружной поверхности вкладыша 8, а ось цилиндра меньшего основания 11 - с осью внутренней поверхности 10 вкладыша 8.
В процессе работы за счет крутящего момента и осевого перемещения долота на запорный палец 5 постоянно действуют силы, стремящиеся к его провороту, что может привести к заклиниванию шарикового подшипника и шарошки и выходу долота из строя. Использование эксцентричного вкладыша 8 и предложенная схема его размещения на замковом пальце 5 при соблюдении существующей технологии фиксации шарикового подшипника 3, а следовательно, и без усложнения конструкции позволит исключить это негативное явление и тем самым значительно увеличить ресурс работы опоры и долота в целом. В предложенном долоте в процессе работы крутящий момент от шарошки на палец 5 передается через вкладыш 8, который заклинивается между пальцем 5 и стенкой канала 12 в лапе 6 и надежно фиксирует палец 5 от проворота. Величина усилия заклинивания вкладыша 8 зависит от величины эксцентриситета ε, который и определяет величину угла заклинивания ω вкладыша 8.
Такое выполнение замкового пальца исключает его проворот и тем самым повышает надежность работы замкового подшипника. Это в свою очередь позволяет повысить работоспособность опоры и долота в целом.