ПОДШИПНИКОВАЯ ОПОРА ШАРОШЕЧНОГО ДОЛОТА

Полезная модель относится к буровой технике, а именно к конструкциям шарошечных буровых долот.
Известно долото, которое состоит из ниппеля с конусной замковой и метрической резьбой и двумя параллельными лысками, корпуса с укороченными секциями лап и тремя отверстиями для очистки забоя и резьбовыми отверстиями для соединения с ниппелем и узлом в сборе. Узел в сборе состоит из цапфы, шарошки, уплотнительных элементов, пружинного кольца, подшипников качения, механизма фиксации, конусного подшипника скольжения с антифрикционным вкладышем и ступицы, выполняющей роль упорного подшипника скольжения, и запорного штифта с пробкой-заглушкой. Диаметр цапфы в месте сопряжения с подшипниками качения уменьшен на величину d=0,2 D, где d - диаметр сопряжения, мм; D - диаметр долота, мм, а диаметры тел качения в подшипниках увеличены на величину уменьшенного размера цапфы. Ступица выполняет функцию пяты. Механизм фиксации расположен в нижней пятой части полости шарошки и представляет собой винт ступицы, который фиксируется с помощью штифта и пробки-заглушки (патент на изобретение РФ №2325502, опубл. 27.11.2007 г.).
Наиболее близким техническим решением, выбранным заявителем в качестве прототипа, является конструкция подшипниковой опоры бурового долота, которая описана в заявке WO 2011075094 A1, опубл. Jun 23, 2011 г. Конструкция включает шарошку, установленную на лапу через подшипники, лапу с каналом, соединяющим осевой промежуток между шарошкой и лапой с камерой поступления в долото бурового агента, и упругое эластомерное уплотнение указанного осевого промежутка с возможностью раскрытия этого уплотнения под действием поступающего в долото бурового агента, при этом уплотнение выполнено в виде кольцеобразного воротника, неподвижно соединенного с шарошкой и контактирующего с лапой по всей своей окружности.
Недостатком данной конструкции является то, что конструкция обладает невысокой ремонтопригодностью и надежностью в эксплуатации.
Из мировой практики использования долот в бурении известно, что более 80% случаев смены долота и проведение спуско-подъемных непроизводительных операций при смене долота происходит из-за выхода опор вращения шарошки.
Известно также, что опоры шарошек - наиболее ответственные узлы шарошечного долота, стойкость которых чаще всего определяет долговечность долота в целом. Опоры воспринимают радиальные и осевые нагрузки (по отношению к цапфе). Опоры шарошек в зависимости от типоразмера долот конструируются из различных сочетаний шариковых и роликовых подшипников качения и подшипников скольжения. Шариковые подшипники легче разместить в ограниченных размерах шарошки. Роликовые подшипники могут воспринимать большую, чем шариковые подшипники нагрузку, но труднее вписываются в ограниченные размеры шарошек. В системе опор имеется один шариковый подшипник, называемый замковым радиально-упорным устройством. Он удерживает шарошку на цапфе и является причиной выхода из строя опоры. Устанавливается этот подшипник в последнюю очередь, через цилиндрический канал в цапфе, что серьезно ослабляет цапфу, затем в этот канал вставляется стержень (палец) и его наружная часть приваривается к телу цапфы, что делает опору неразборной, а, следовательно, неремонтопригодной.
Технической задачей полезной модели является повышение ремонтопригодности и упрощение конструкции опоры шарошечного долота.
Техническая задача достигается тем, что, подшипниковая опора шарошечного долота содержит лапу с цапфой и каналом для подачи смазки, шарошку, установленную на цапфу лапы через подшипник, причем в лапе выполнено резьбовое отверстие, в которое установлен упор, в качестве подшипника содержит конусный подшипник, ролики которого имеют возможность взаимодействия с упором.
Под смазкой понимается буровой раствор, вода, воздух, масло.
Сравнение заявляемого технического решения с прототипом показывает, что оно отличается следующими признаками:
- в лапе выполнено резьбовое отверстие;
- в резьбовое отверстие установлен упор;
- в качестве подшипника использован конусный подшипник;
- упор имеет возможность имеющий возможность взаимодействия с роликами конусного подшипника.
Поэтому можно предположить, что заявляемая полезная модель соответствует критерию «новизна».
Полезная модель может быть изготовлена на известном оборудовании с использованием известных технологических средств, поэтому она соответствует критерию «промышленная применимость».
На рисунке схематично показана заявляемая полезная модель.
Шарошку 1 на цапфе 2, лапы 8 удерживает упор 3 установленный в отверстие цапфы 2 на резьбе 4. Упор 3 затягивается торцевым ключом, для этого упор 3 имеет головку 5. Упор 3 воспринимает усилия, направленные вдоль оси цапфы 2, передавая эти усилия на торцы роликов 6 конусного роликового радиально-упорного подшипника. Ролики 6 конусного радиально-упорного роликового подшипника, находясь в теле шарошки и в теле опоры одновременно, упираются в упор 3 и не дают перемещаться шарошке вдоль оси цапфы 2, обеспечивая беспрепятственное ее вращение вокруг оси цапфы 2. Для подачи смазки в опоре выполнен канал 7.
Заявляемая полезная модель упрощает конструкцию опоры (нет шарикового запорного устройства), и является разборной за счет установки упора 3 на резьбовом соединении, а значит ремонтопригодной, а также более надежной и компактной.