ОПОРА БУРОВОГО ШАРОШЕЧНОГО ДОЛОТА
SUPPORT OF ROLLING CUTTER DRILLING BIT

Изобретение относится к области породоразрушающего инструмента, а именно к опорам буровых шарошечных долот.
Известна опора бурового шарошечного долота, содержащая лапу с цапфой и шарошку, установленную на цапфе посредством подшипников, один из которых является замковым (см. Палий П.А. и Корнеев К.Е. Буровые долота. М.: Недра, 1971 г., с.168, рис.У1.15 и У1.16).
Основным недостатком данной опоры является быстрый выход ее из строя, особенно при бурении по абразивным породам. Это связано с возможностью попадания абразивного шлама в опору долота из-за отсутствия уплотнения.
Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является опора бурового шарошечного долота, включающая цапфу с шарошкой, между которыми установлен узел герметизации с уплотнительными кольцами (см. патент РФ №2386007, кл. Е21В 10/25, 2010 г.).
К недостаткам данной опоры следует отнести сложность конструкции узла герметизации и, как следствие этого, - высокую стоимость, а также уменьшение надежности герметизации при отклонении параметров пружинящего элемента от оптимальных значений.
В связи с изложенным техническим результатом изобретения является упрощение конструкции опоры бурового долота, снижение стоимости и повышение надежности работы как опоры, так и долота в целом.
Указанный технический результат достигается тем, что в опоре бурового шарошечного долота, включающей цапфу с шарошкой, между которыми установлен узел герметизации с уплотнительными кольцами, согласно изобретению узел герметизации включает корпус в виде втулки с кольцевыми расточками на внутренней поверхности под уплотнительные кольца и кольцевой проточкой на наружной поверхности для размещения легко испаряемого материала, при этом кольцевая проточка соединена с кольцевыми расточками радиальными каналами.
Достижению указанного результата способствует также и то, что:
- узел герметизации снабжен крышкой, расположенной на наружной поверхности корпуса и соединенной с ним разъемно;
- уплотнительные кольца выполнены с выемкой на наружной поверхности, причем выемки сообщены с радиальными каналами корпуса узла герметизации;
- уплотнительные кольца выполнены полыми с радиальными каналами, оснащенными втулками для соединения с боковыми стенками радиальных каналов корпуса;
- втулки выполнены с расширенной головкой, которая установлена на дне кольцевой проточки для легко испаряемого материала.
Изобретение поясняется чертежами, на которых фиг.1 изображает общий вид опоры бурового долота; на фиг.2, 3 - узел А на фиг.1 в двух вариантах.
Опора бурового шарошечного долота содержит цапфу 1 с шарошкой 2, между которыми установлен узел герметизации 3 с уплотнительными кольцами 4. Узел герметизации 3 включает корпус в виде втулки 5 с кольцевыми расточками 6 на внутренней поверхности под уплотнительные кольца 4 и кольцевой проточкой 7 на наружной поверхности для размещения легко испаряемого материала, при этом кольцевая проточка 7 соединена с кольцевыми расточками 6 радиальными каналами 8. Узел герметизации 3 снабжен крышкой 9, расположенной на наружной поверхности корпуса 5 и соединенной с ним разъемно, например, резьбой. Предусмотрен вариант выполнения уплотнительных колец 4 с выемкой 10 на наружной поверхности, причем выемка 10 сообщена с радиальными каналами 8 корпуса узла герметизации 3. По другому варианту уплотнительные кольца 4 выполнены полыми с радиальными каналами 11, оснащенными втулками 12 для соединения с боковыми стенками радиальных каналов 8 корпуса 5. При этом втулки 12 выполнены с расширенной головкой 13, которая устанавливается со стороны наружной поверхности корпуса 5 узла герметизации 3 на дне кольцевой проточки 7. В полости кольцевой проточки 7 размещают легко испаряемый материал, в качестве которого может быть использована жидкость (эфир, фреон) или легко расширяющиеся полимеры (капрон, полиэтилен). При использовании жидких материалов они заливаются в эластичную оболочку в форме тора (не показано), а при использовании полимеров они размещаются непосредственно в кольцевой проточке 7.
Принцип работы предложенной опоры долота заключается в следующем. После сборки узла герметизации 3 он жестко соединяется с цапфой 1 или с шарошкой 2 в зависимости от схемы расположения узла герметизации 3. Затем осуществляется монтаж шарошки 2 на цапфе 1 и фиксация ее посредством замкового шарикового подшипника 14. В процессе работы долота опорные поверхности цапфы 1 и 2 шарошки нагреваются и материал, находящийся в кольцевой проточке 7, начинает расширяться. Выделяющиеся при этом газы начинают через радиальные каналы 8 давить на уплотнительные кольца 4, плотно прижимая их к уплотняемой поверхности цапфы 1 или шарошки 2. При этом чем выше температура нагрева опорных элементов долота, тем больше выделяется газа и обеспечивается более плотный обхват уплотняемых поверхностей. Этим исключается попадание шлама в полость шарошки 2 и вытекание смазки через каналы 15 из лубрикатора (не показано) и полости шарошки 2 в затрубное пространство.
Таким образом, использование опоры долота предложенной конструкции позволяет, с одной стороны, повысить надежность работы узла герметизации, а с другой стороны, упростить его конструкцию по сравнению с прототипом и тем самым снизить стоимость изготовления как самой опоры, так и долота в целом.