Przedmiotem wynalazku jest koszyczeflc do lo- Tzyska rolkowego obrotowego swidra wiertniczego, zwlaszcza swidra trójstozkowego.Trójgryzowy obrotowy swider wiertniczy mon¬ tuje sie jako najnizszy element przewodu wiert¬ niczego przy wierceniu obrotowym. Gdy przewód wieritniczy obraca sie — swider rozdrabnia skaly i formuje otwór wiertniczy. Trójgryzowy swider wiertniczy posiada trzy oddzielne ramiona, które wychodza pod pewnym katem w dól z glównego kadluba swidra. Dolny koniec kazdego ramienia jest tak uksztaltowany, ze tworzy trzpien obroto¬ wy lub czop lozyskowy. Na kazdym czopie lozys¬ kowym zamontowany jest obrotowo stozkowy gry- zak. Obrót gryzaka umozliwiaja oddzielne zespoly lozysk, które tradycyjnie stanowia lozyska roliko- we kulkowe, lozyska slizgowe lub polaczenie wy¬ mienionych lozysk. Stozkowe gryzaki posiadaja na zewnetrznych .powierzchniach ostrza, które w czasie obrotu swidra rozdrabniaja skaly.Obrotowy swider wiertniczy musi pracowac w bardzo ciezkich warunkach, a jego wielkosc i ksztalt sa ograniczone przez charakterystyke ro¬ bocza. Jednoczesnie ze wzgledów ekonomicznych przy produkcji ropy naftowej wymaga sie wiek¬ szej zywotnosci i lepszej wydajnosci swkira. Pró¬ by opracowania udoskonalonego swidra polegaly na zastosowaniu nowych, twardych materialów na •elementy skrawajace stozków, co zapewnia wiejk- sza trwalosc stozków. W wyniku wprowadzenia 10 15 26 tych zmian zespolem, który przy wierceniu pier¬ wszy ulega zniszczeniu jest ulozy&kowa wiec dla zwiekszenia zywotnosci swidra koniecz¬ ne jest opracowanie udoskonalonego u&ozysko- wania.Oprócz sil obrotowych na swider dziala w czasie pracy obciazenie wzdluzne. Ciezar przewodu wiertniczego, a w niektórych przypadkach — skierowana w dól sila wywierana przez urzadze¬ nie wiertnicze, wywoluja znaczne obciazenie wzdluzne swidra. Obciazenia te wraz z silami obrotowymi daza do skosnego ustawienia rolek w stosunku do podluznej osi czopa lozyskowego. W miare -zuzywania sie biezna lozyska zjawisko to nasila sie.W patencie USA no 3 102 601 opisany jest udo¬ skonalony swider wiertniczy. Udoskonalenie pole¬ ga tu na zastosowaniu w swidrze wiertmiczym ukladu sluzacego do wypuszczania plynu wiertni¬ czego, przez okreslony czas i co okreslony czas z czola zeba gryzaka w celu wydmuchania uro¬ bionej zwietrzeliny poza gryzak. W charakterze plynu lub gazu wiertniczego zaleca sie stosowac sprezony gaz taki, jak powietrze, wypuszczany z czola zeba, lecz mozna równiez stosowac pozba¬ wione zanieczyszczen mechanicznych ciecze.W patencie USA nr. 3 23*5 316 opisane jest lo¬ zysko oporowe swidra wiertniczego o zmiennych polach powierzchni wykonanych z materialów odpornych na zuzycie i zatarcie. Opisane w tym 107 1773 107 177 4 patencie lozysko posiada w jednym z elementów obrotowych rowki, a w nich miekki material o wlasciwosciach przeciwzatarciowych.Zgodnie z patentem USA nr 3 720 274 mieczy gryzakami a czopami lozyskowymi swidra wiert¬ niczego umieszczone sa posrednie elementy prze¬ noszace sile wzdluzna. Kazdy z tych elementów usytuowany jest miedzy powierzchnia oporowa czopa lozyskowego a powierzchnia oporowa odpo¬ wiedniego gryzalka. Posrednie elementy przeno¬ szace sile wzdluzna ulatwiaja stabilizacje obra¬ cajacego sie gryzaka, ulatwiaja jego ruch obroto¬ wy i zwiekszaja trwalosc swidra.W patencie USA nr 3 784 264 opisano lozysko swidra wiertniczego. Powierzchnia nosna jednego z obracajacych sie wzgledem siebie elementów lozyska slizgowego jest srutowana, co nadaje jej chropowatosc. Z lozyskiem tym polaczony jest zbiornik smaru zawierajacego czastki materialu zapobiegajacego zacieraniu, który stanowi zródlo tego materialu. Czastki materialu zapobiegajacego zacieraniu sa porywane przez chropowata po¬ wierzchnie i na powierzchni nosnej tworzy sie warstewka tego materialu.Na przyklad w patencie USA Nr 71.873 z 1867 r. opisany jest udoskonalony wielokrazek zawiera¬ jacy koszyczek lozyska o otwartych koncach, a w patencie USA Nr. 3 582 164 z czerwca 1971 r. opa¬ sany jest koszyczek lozyska wykonany ze sprosz¬ kowanego metalu. .Celem wynalazku* jest usuniecie dotychczas wy¬ stepujacych wad i przedluzenie zywotnosci swidra wiertniczego przez uzyskanie bardziej równomier¬ nego rozkladu obciazen w lozysku podczas wier¬ cenia. .Cel ten zostal osiagniety przez udoskonalone lozysko obrotowego swidra wiertniczego. Lozysko to zawiera koszyczek umieszczony na czopie lo¬ zyskowym i skladajacy sie z szeregu elementów oddzielajacych rolki osadzone w obudowie i roz¬ mieszczone na .przemian z oddzielajacymi elemen¬ tami koszyczka. Lozysko takie zapobiega przesta¬ wianiu sie rolek na czopie lozyskowym. Niniejszy wynalazek zapewnia stabilizacje obracajacych sie gryzakow, zwieksza trwalosc lozyska i zmniejsza wydzielanie ciepla. Elementy oddzielajace rolki wykonane sa z materialu, który moze lepiej wspólpracowac z metalami, z których wykonywa¬ ne sa rolki.Swider zgodny z wynalazkiem zawiera kadlub, co najmniej jeden czop lozyskowy wystajacy z tego kadluba, gryzak osadzony obrotowo na tym czopie, wiele cylindrycznych rolek umieszczonych miedzy czopem a gryzakiem i koszyczek z wielo¬ ma elementami oddzielajacymi rolki umieszczo¬ nymi miedzy czopem a gryzakiem. Kazdy ele¬ ment oddzielajacy umieszczony jest miedzy dwo¬ ma sasiednimi rolkami.Przedmiot wynalazku zostanie blizej objasniony w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia swider wiertniczy zgodny z ni¬ niejszym wynalazkiem, fig. 2 — koszyczek swidra pokazanego na fig. 1, fig. 3 — czesc lozyska rol¬ kowego, pokazanej na fig. 1 i 2 w widoku z góry, fig. 4 — odmiana wykonania przedmiotu wyna¬ lazku.Na rysunkach, zwlaszcza na fig. 1, pokazano swider wiertniczy 10, zawierajacy kadlub 12 z na¬ gwintowana górna czescia 14 umozliwiajaca przy¬ mocowanie swidra 10 do obrotowego przewodu wiertniczego (nie pokazanego na rysunku). Z kad¬ luba 12 wychodza ramiona, z których jedno ramie 16 uwidocznione jest w przekroju na fig. 1. Dolna czesc kazdego ramienia tworzy czop lozyska, któ¬ ry wchodzi do wneki we wspólpracujacym z nim gryzaku. Na przyklad — czop 18 wchodzi do wne¬ ki w gryzaku 17, Gryzak 17 jest ulozyskowany na czopie 18 za pomoca lozyska rolkowego 22, lo¬ zyska kulkowego 19, lozyska oporowego 20 i kla podoporowego 21. System kanalów 23 zapewnia polaczenie wewnetrznej komory 11 z lozyskami,, umozliwiajace doprowadzenie do nich plynu chlo¬ dzacego.W czasie pracy na swider 10 dzialaja obciazenia obrotowe i wzdluzne. W wyniku tego na lozysko rolkowe 22 dziala sila, która dazy do przestawie¬ nia rolek 22 wzgledem wzdluznej osi czopa 18., Ze wzrostem zuzycia biezni tendencja rolek 22 do ustawiania sie skosnie wzgledem czopa 18 wzrasta.Ponizej zostanie opisane dokladniej, w oparciu o fig. 1, lozysko rolkowe swidra 10. Miedzy czo¬ pem lozyskowym 18 a gryzakiem 17 umieszczony jest rozciety koszyczek lozyska 25 z wysiegniko¬ wymi elementami oddzielajacymi 24" miedzy rol¬ kami 22. Elementy oddzielajace 24 posiadaja czesci o powierzchni wkleslej dopasowanej do zewnetrz¬ nej powierzchni rolek 22. Elementy te zapewniaja dokladne rozstawienie rolek 22 dookola czopa 1* i ustawienie osi rolek równolegle do osi czopa.Kadlub rozcietego koszyczka lozyska usytuowany jest przy zewnetrznym koncu czopa 18, a wysieg¬ nikowe elementy oddzielajace 24 skierowane sa w strone ramienia 16. Dzieki temu rolki 22 beda usytuowane blisko podstawy stozkowego gryzaka 17. Poniewaz blisko podstawy gryzaka 17 usytuo¬ wany jest szereg wkladek, który pracuje w naj¬ ciezszych warunkach, rolki 22 przy takim usta¬ wieniu przenosza najwieksze obciazenie.Rolki 22 wykonane sa z hartowanej stali o du¬ zej odpornosci na zuzycie.Przez zastosowanie elementów oddzielajacych 24 zgodnych z niniejszym wynalazkiem wprowadza sie elementy, po których rolki slizgaja sie bez zwiekszenia predkosci wzglednej. Ponadto, mate¬ rial z jakiego wykonane sa elementy oddzielajace 24 moze lepiej wspólpracowac z rolkaimi .22 niz materialy stosowane w znanych swidrach. Na przyklad elementy oddzielajace 24 moga byc wy¬ konane z innego materialu niz rolki 22. Elementy oddzielajace nie wychodza poza konce rolek 22^ a kadlub rozcietego koszyczka 25 jest cienki; dla¬ tego tez cale lozysko rolkowe nie wymaga wiecej przestrzeni niz normalnie przeznacza sie na zwy¬ kle lozysko. Jest to szczególnie istotne w obroto¬ wym swidrze wiertniczym, poniewaz przestrzen przeznaczona na lozyska jest ograniczona.Na fig. 2 pokazano bardziej szczególowo rozciety koszyczek lozyska 25. Zawiera on wiele elemen- 10 15 30 .25 30 35 40 45 50 55 605 107 177 6 tów oddzielajacych 24 wystajacych z pierscienio¬ wego kadluba koszyczka. Elementy oddzielajace 24 umieszczone sa miedzy rolkami 22. Elementy te posiadaja wklesle czesci powierzchni dopasowane do zewnetrznych powierzchni rolek 22. Elementy oddzielajace 24 i pierscieniowy kadlub koszyczka 25 utrzymuja rolki 22 w odpowiednim rozstawie¬ niu dookola czopa lozyskowego 18.Na fig. 3 pokazano rzut boczny rozcietego ko¬ szyczka lozyska 25. Koszyczek ten sklada sie z ^pierwszej czesci 26 i drugiej czesci 27, które two¬ rza razem pierscieniowy koszyczek 25. Z czesci 26, a takze z czesci 27 wystaje wiele elementów od¬ dzielajacych 24. Czesci te mozna wlozyc na czop iozyskowy 18 w warunkach w jakich nie daloby sie wlozyc pierscienia w calosci.Po opisie szczególów konstrukcyjnych obrotowe¬ go swidra wiertniczego zgodnego z niniejszymi (wynalazkiem, podany zostanie opis dzialania swid¬ ra 10 w oparciu o lig. 1, 2 i 3. Swider 10 przy¬ mocowany jest jako najnizszy element do prze¬ wodu wiertniczego za pomoca polaczenia gwinto¬ wego 14, Swider jest obracany i przesuwany w dól, co .powoduje dociskanie gryzaków do sikaly.W wyniku ciaglego obrotu polaczonego z dziala¬ jaca na swider 10 sila wzdluzna spowodowana ciezarem przewodu wiertniczego, gryzaki rozdrab¬ niaja skale i powstaje odpowiedni otwór wiertni¬ czy. Polaczenie sil obrotowych z sila wzdluzna powoduje, ze rolki 22 maja sklonnosc do skosnego ustawiania sie w stosunku do centralnej osi czopa lozyskowego 18 i biezni lozyska. Rozciety koszy¬ czek lozyska 25 ma za zadanie zapobiegac skos¬ nemu ustawianiu sie rolek 22 i wykonany jest z materialu, który moze lepiej wspóljpracowac z materialem z jakiego wykonane sa rolki, niz rolki stykajace sie bezposrednio ze soba. Rolki 22 i roz¬ ciety koszyczek 25 nie wyimagaja zasadniczo wie¬ cej przestrzeni niz znane lozyska waleczkowe. Ko¬ szyczek 25 mozna monitowac na czopie lozysko¬ wym 18 umieszczajac dookola czopa oddzielnie czesci 26 i 27. Kadlub rozcietego koszyczka umie¬ szczony jest miedzy koncem rolek 22 i koncem czopa lozyskowego 18. Wysiegnikowe elementy oddzielajace 24 wystaja w kierunku podstawy gry¬ zaka 17, co zapewnia takie ustawienie rolek 22, przy którym beda one przenosic najwieksze obcia¬ zenia gryzaka 17.Na fig. 4 pokazano przekrój jednego ramienia 49 obrotowego swidra wiertniczego 26 z uszczelnio¬ nym lozyskiem, stanowiacego inny przyklad wyko¬ nania przedmiotu niniejszego wyinalaizku. Jak wi¬ dac na rysunku, ramie 49 wychodzi z górnej czes¬ ci swidra 26. Swider ma nagwintowana górna czesc umozliwiajaca polaczenie go z dolnym kon¬ cem przewodu wiertniczego (nie pokazanego na rysunku). Z dolnego konca ramienia 49 wychodzi czop 27, na kitóryim zamontowany jest obrotowo stozkowy gryzak 28 posiadajacy na zewnetrznej powierzchni elementy tnace 29 przystosowane do rozdrabniania skal w czasie ruchu obrotowego i ruchu w dól swidra 26. Pokazane elementy tnace 29 stanowia wkladki wykonane z weglika wolfra¬ mu, lecz mozna równiez stosowac inne elementy tnace ,na przyklad zeby stalowe.Swider 26 zawiera centralny kanal biegnacy wzdluz centralnej osi swidru, umozliwiajacy dopro¬ wadzanie plynu wiertniczego z górnej czesci prze¬ wodu wiertniczego (nie pokajanego na rysunkach) 5 na dno otworu wiertniczego, w celu wyplukiwa¬ nia z tego otworu urobionej zwietrzeliny. Miedzy gryzakiem 28 a czopem lozyskowym 27 umieszczo¬ ne sa lozyska — lozysko rolkowe 31, lozysko kul¬ kowe 32, lozysko slizgowe 33 i kiel podporowy 34. 10 Miedzy gryzakiem 28 a czopem lozyskowym 27 znajduje sie uszczelnienie 30, które zatrzymuje smar w ukladzie lozyskowym i zapobiega wejsciu do lozysk jakiegokolwiek materialu z otworu wiertniczego. 15 Dookola czopa lozyskowego 27 umieszczony jest koszyczek lozyska 50 z wysiegnikowymi elemen¬ tami oddzielajacymi 42 umieszczonymi miedzy rol¬ kami 31. Elementy oddzielajace posiadaja wklesle czesci powierzchni, dopasowane do zewnetrznych 20 powierzchni rolek 31. Elementy te sa samonastaw¬ ne i prowadza rolki 31 utrzymujac ich osie rów¬ nolegle do osi czopa lozyskowego 27. Pierscienio¬ wy kadlub koszyczka 50 umieszczony jest przy zewnetrznym koncu czopa lozyskowego 27, a ede- 25 menty oddzielajace 42 wystaja w kierunku ramie¬ nia 49. Zapewnia to ustawienie rolek blisko pod¬ stawy stozkowego gryzaka 28. Poniewaz blisko podstawy gryzaka 28 usytuowany jest szereg wkladek, który pracuje w najciezszych warum- M kach, rolki 31 przy takim ustawieniu przenosza najwieksze obciazania.Rolki 31 wykonane sa z hartowanej stali o wy¬ sokiej odpornosci na zuzycie.Przez zastosowanie elementów oddzielajacych 42 35 zgodnych z niniejszym wynalazkiem, wprowadza sie elementy, po których rolki slizgaja sie bez zwiekszania predkosci wzglednej. Ponadto mate¬ ria* z jakiego wykonane sa elementy oddzielajace 42 moze lepiej wspólpracowac z rolkami 31 niz 40 materialy stosowane w znanych swidrach. Na przyklad elementy oddzielajace 42 moga byc wy¬ konane z innego materialu niz rolki 31, które wy¬ konane sa z hartowanej stali. Elementy oddziela¬ jace 42 nie wychodza poza konce rolek 31 i cale 45 lozysko rolkowe nie wymaga wiecej przestrzeni niz normalnie przeznacza sie na takie lozysko.Jest to szczególnie istotne w obrotowym swidrze wiertniczym, poniewaz przestrzen przeznaczona na lozyska jest tu organiczona. 50 Uklad smarowania swidra 26 zawiera kanal 35 przechodzacy przez czop lozyskowy 27, doprowa¬ dzajacy do lozysk smar. Polaczony z kanalem 35 kanal 36 zwiazany jest z lozyskiem kulkowym 32 i umozliwia wprowadzanie kulek po osadzeniu na 65 czopie 27 stozkowego gryzaka 28. Lozysko kulkowe 32 sluzy do ustalenia gryzaka 28 na czopie 27. Po umieszczaniu kulek na ich miejscu do kanalu 36 wsadza sie korek 42 i kladzie sie spoine 41.Korek 42 ma na wiekszej czesci dlugosci zmndej- G(J szona srednice, co umozliwia przeplyw smaru do lozysk. Kanal 36 lacza z lozyskami dodatkowe kanaly zapewniajace doprowadzanie odpowiedniej ilosci smaru do lozysk 31, 32, 33 i 34.W ramieniu 26 znajduje sie zbiornik smaru za- 65 pewfntiajacy doprowadzanie smaru do lozysk.7 107 177 8 kajace sie ze soba rolki. Rolki 31 i elementy od¬ dzielajace 42 ntie wymagaja zasadniczo wiecej prze¬ strzeni niz znanie lozysko rolkowe.Uklad smarowania swidra 26 wypelniony jest g odpowiednim smarem, a obszar 44 ponad elastyczna przepona 45 jest calkowicie wypelniony smarem.Elastyczna przepona 45 uszczelnia dolny koniec zbiornika smaru i utrzymywane jest w swodm po¬ lozeniu przez dolna czesc pokrywki 37. Swider 26 10 wsuwa sie do otworu wiertniczego, az gryzak 2& dotyka skaly na dnie otworu. Cisnienie hydro¬ statyczne plynu w otworze wiertniczym jest duze i róznica miedzy cisnieniem smaru w swidrze 26 a cisnieniem plynu w otworze wiertniczym 15 na ogól wzrasta. Uklad smarowania swidra 26 umozliwia przekazanie cisnienia plynu w otwo¬ rze wiertniczym do smaru w zbiorniku smaru.Cisnienia te wyrównuja sce przy przesuwaniu swidra wzdluz otworu. Smar ze zbiornika dopro- 20 wadzany jest przez kanaly 35 i 36 do lozysk, w tym równiez do lozyska rolkowego 31 i ele¬ mentów oddzielajacych 42, w celu zwiekszenia trwalosci lozyska. 25 Zastrzezenie patentowe W zbiorniku umieszczona jest elastyczna przepo¬ na 45, która zamyka zbiornik i utrzymuje dopro¬ wadzany smar w obszarze smaru 44. Obszar 46 lezacy wewnatrz otworu zbiornika lecz na zew¬ natrz przepony 45 polaczony jest z wneka swidra przez przewód 47 laczacy dolny koniec zbiornika smaru z ta wneka. Górny koniec zbiornika jest zamkniety pokrywka 37 zabezpieczona w ramieniu 49 za pomoca podkladki sprezynujacej 38. Dooko¬ la pokrywki 37 umieszczony jest O-ring 39 zapo¬ biegajacy wyciekaniu smaru ze zbiornika. Przez elastyczna przepone przechodzi porowata wkladka filtrujaca 48, która zapewnia polaczenie miedzy smarem znajdujacym sie w obszarze smaru 44 w zbiorniku, a plynem w otworze wiertniczym, który wchodzi do wyrównujacej cisnienie czesci 46 zbiornika smaru. Wkladka 48 wykonana jest z umieszczonych w metalowym otwartym cylin¬ drze spasowanych czastek metalu.Po opisie szczególów konstrukcyjnych obroto¬ wego swidra wiertniczego 26 zgodnie z niniejszym wynalazkiem, podany zostanie opis dzialania tego swidra w oparciu o fig.4. Swider 26 przymocowany jest jako najnizszy element do przewodu wiert¬ niczego za pomoca polaczenia gwintowego. Swi¬ der jest obracany i przesuwany w dól, co powo¬ duje dociskanie gryzaków do skaly. W wyniku ciaglego obrotu swidra polaczonego z dzialajaca na niego sila wzdluzna spowodowana ciezarem przewodu wiertniczego, gryzaki rozdrabniaja ska¬ le i powstaje odpowiedni otwór wiertniczy. Po¬ laczenie sil obrotowych z sila wzdluzna powoduje, ze waleczki 31 maja sklonnosc do skosnego usta¬ wiania sie w stosunku do centralnej osi czopa lozyskowego 27 i biezni lozyska.Elementy oddzielajace 42 maja za zadamCe za¬ pobiegac skosnemu ustawianiu sie rolek 31 i wy¬ konane sa z materialu, który moze lepiej wspól¬ pracowac z materialem rolek niz bezposrednio sty- Koszyczek do lozyska rolkowego obrotowego swidra wiertniczego zawierajacy, kadlub co naj¬ mniej jeden czop lozyskowy wychodzacy z tego kadluba, gryzak osadzony obrotowo na tym czopie i wiele cylindrycznych rolek rozmieszczo¬ nych dookola tego czopa miedzy nim a gryza- kiem, znamienny tym, ze zawiera przekladke (25 umieszczona na czopie lozyskowym i skladajaca sie z szeregu elementów (24) oddzielajacych rolki (22) osadzone w obudowie i rozmieszczone na przemian z oddzielajacymi elementami przeklad- ki (25). 10 15 20 25 30107 177 25 A FIG 2 FIG.4 PL