RU2389860C1 - Rolling drilling bit with sealed bearing - Google Patents

Rolling drilling bit with sealed bearing Download PDF

Info

Publication number
RU2389860C1
RU2389860C1 RU2008138798/03A RU2008138798A RU2389860C1 RU 2389860 C1 RU2389860 C1 RU 2389860C1 RU 2008138798/03 A RU2008138798/03 A RU 2008138798/03A RU 2008138798 A RU2008138798 A RU 2008138798A RU 2389860 C1 RU2389860 C1 RU 2389860C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
trunnion
leg
seal
sealing
cone
Prior art date
Application number
RU2008138798/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2008138798A (en
Inventor
Родион Михайлович Богомолов (RU)
Родион Михайлович Богомолов
Вячеслав Петрович Мокроусов (RU)
Вячеслав Петрович Мокроусов
Андрей Георгиевич Ищук (RU)
Андрей Георгиевич Ищук
Михаил Викторович Гавриленко (RU)
Михаил Викторович Гавриленко
Сергей Михайлович Крылов (RU)
Сергей Михайлович Крылов
Игорь Николаевич Некрасов (RU)
Игорь Николаевич Некрасов
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Волгабурмаш" (ОАО "Волгабурмаш")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Волгабурмаш" (ОАО "Волгабурмаш") filed Critical Открытое акционерное общество "Волгабурмаш" (ОАО "Волгабурмаш")
Priority to RU2008138798/03A priority Critical patent/RU2389860C1/en
Publication of RU2008138798A publication Critical patent/RU2008138798A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2389860C1 publication Critical patent/RU2389860C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Earth Drilling (AREA)
  • Sealing Devices (AREA)

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: rolling drilling bit with sealed bearing includes housing consisting of three legs on the trunnions of which there fixed in a movable manner are rolling cutters with oil-filled bearings; cavities of bearings are protected with two elastic sealings installed one after the other, in which one sealing rigidly fixed on leg trunnion for sealing the gap between the base of leg trunnion and edge of rolling cutter has U-shape with cylindrical base from the side of trunnion and with wings diverging from it and facing on one side the base of leg trunnion, on the other side - the edge of slot on rolling cutter, and the other sealing seals radial gap between leg trunnion and rolling cutter from the side of bearings of the bearing. In U-shaped sealing the external surfaces of wings are directed to different side at acute angle within α=8÷12°. U-shaped sealing is reinforced from the side of leg trunnion and edge of rolling cutter with wear-resistant coating having flexible cellular structure for keeping lubricating oil. Into divergent cavity inside U-shaped sealing there placed is tightening elastic element of round section.
EFFECT: increasing resistance of sealing of the rolling cutter bearing, resistance of the whole bit owing to increase of resistance of bearing, increasing sinking and run mechanical drilling speed.
4 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области буровой техники, а именно к буровым долотам, и может использоваться при бурении скважин любого назначения.The invention relates to the field of drilling equipment, namely to drill bits, and can be used when drilling wells for any purpose.

Известно буровое долото [1], содержащее корпус из трех сваренных лап с коническим резьбовым хвостовиком для присоединения к колонне бурильных труб, принятое за аналог. В каждой лапе долота имеется резервуар для смазки с герметизированной крышкой, стопорное разжимное кольцо для нее, компенсационная эластичная мембрана для передачи колебаний давления в затрубном пространстве на смазку, система каналов для передачи давления и подвода смазки в зоны трения, цапфа с различной схемой подшипников качения и (или) скольжения для подвижного закрепления шарошки с породоразрушающими элементами. Полость опоры герметизирована в районе торца шарошки с помощью эластичного кольца круглого сечения. Эластичное кольцо предназначено для предотвращения попадания частиц выбуренной породы в полость опоры. Преимуществом этого долота является простота исполнения. Недостатком рассматриваемого герметизирующего уплотнения является то, что компенсация его износа по диаметру обеспечивается только за счет эластичных свойств кольца. При достаточно длительной работе долота на забое промывочная жидкость с абразивными частицами выбуренной породы попадает вначале в зазор между буртом лапы и торцом шарошки, а по мере износа кольца - в полость опоры, вызывая ее быстрый, а иногда и катастрофический износ.Known drill bit [1], comprising a housing of three welded paws with a tapered threaded shank for connection to a drill pipe string, adopted as an analogue. Each chisel paw has a grease reservoir with a sealed cover, a snap ring for it, a compensating elastic membrane for transmitting pressure fluctuations in the annulus to the grease, a system of channels for transmitting pressure and supplying grease to the friction zones, an axle with a different design of rolling bearings and (or) slip for movably securing cones with rock cutting elements. The cavity of the support is sealed in the area of the end of the cone using an elastic ring of circular cross section. The elastic ring is designed to prevent particles of cuttings from falling into the cavity of the support. The advantage of this bit is ease of execution. The disadvantage of this sealing seal is that the compensation of its wear in diameter is provided only due to the elastic properties of the ring. With a sufficiently long operation of the bit at the bottom, the flushing fluid with abrasive particles of the cuttings first falls into the gap between the shoulder of the paw and the end of the cutter, and as the ring wears, it enters the cavity of the support, causing it to quickly and sometimes catastrophically wear.

Известно буровое долото [2], также содержащее корпус из трех лап с подвижно закрепленными на их цапфах шарошками, имеющими герметизированные маслонаполненные опоры. Как и в первом аналоге, корпус долота снабжен резервуаром для смазки с герметизированной крышкой и стопорным кольцом, а также с системой каналов, подводящих в зоны трения опоры смазку.Known drill bit [2], also containing a body of three legs with movable mounted cones on their trunnions with sealed oil-filled bearings. As in the first analogue, the body of the bit is equipped with a lubricant reservoir with a sealed cap and a lock ring, as well as with a system of channels supplying lubrication to the friction zones of the support.

Полость опоры герметизмрована в районе торца шарошки с помощью эластичного кольца, в сечении которого сопряжены прямоугольник в середине, выпуклая закругленная часть с внешней стороны и треугольная часть с закруглением вершины с внутренней стороны. Замена формы круглого сечения на вытянутое по радиусу сечение вызвано тем, что при сохранении дефицитного размера уплотнения вдоль оси цапфы в паз под уплотнение помещается тело с большой массой, позволяющей за счет увеличенного по радиусу уплотнения повысить компенсирующие свойства эластичного материала по мере его износа в контактной зоне. Это основное преимущество уплотнения такой формы, позволяющее увеличить срок работы узла герметизации опоры долота. Недостатком этого аналога является то, что уплотнение испытывает одновременное знакопеременное нагружение от давления со стороны промывочной жидкости, проникающей в зазор между торцом шарошки и торцом бурта цапфы с одной стороны и давлением смазки внутри полости опоры с другой стороны. В моменты, когда внутри полости опоры возникает возгонка смазки и давление значительно возрастает, совместное суммированное давление с наружным давлением в затрубном пространстве стремится отжать эластичный контакт уплотнения от поверхности цапфы лапы. Промывочная жидкость с частицами выбуренной породы попадает в образовавшийся зазор, чем резко сокращается стойкость опоры.The cavity of the support is sealed in the area of the end of the cone with the help of an elastic ring, in the cross section of which a rectangle in the middle is conjugated, a convex rounded part on the outside and a triangular part with a rounded vertex on the inside. Replacing the shape of a circular section with a radially elongated section is caused by the fact that while maintaining a deficient seal size along the axis of the journal, a body with a large mass is placed in the groove under the seal, which allows the compensating properties of the elastic material to increase due to the increased radius of the seal as it wears in the contact zone . This is the main advantage of this type of seal, which allows to increase the life of the sealing unit of the bit support. The disadvantage of this analogue is that the seal experiences simultaneous alternating loading from pressure from the side of the flushing fluid penetrating into the gap between the end of the cone and the end of the collar of the pin on the one hand and the lubricant pressure inside the cavity of the support on the other hand. At moments when lubrication sublimation occurs inside the support cavity and the pressure increases significantly, the combined total pressure with the external pressure in the annulus tends to squeeze the elastic contact of the seal from the surface of the paw pin. The flushing fluid with drill cut particles falls into the formed gap, which sharply reduces the resistance of the support.

Известно шарошечное буровое долото [3], принятое за прототип. В опоре этого долота применено двойное уплотнение - одно со стороны зазора между торцом шарошки и лапой, а другое - со стороны подшипников опоры. Преимуществом прототипа является то, что разделено давление со стороны торца шарошки и давление изнутри, а также то, что любое из этих давлений всегда меньше суммы давлений, характерных аналогам. Недостатком прототипа является конструкция уплотнения со стороны торца шарошки, представленного в сечении в виде треугольника с закругленной вершиной со стороны углубления в шарошке и образующей цилиндрической поверхности со стороны цапфы лапы. Цилиндрическая поверхность и части боковых поверхностей имеют армирование материалом более твердым, чем эластичное тело уплотнения. Недостатком такого уплотнения является то, что контакт по цапфе обеспечивается по схеме «цилиндр по цилиндру», которые имеют разные диаметры, а поэтому контакт этих цилиндров по всей поверхности соприкосновения может осуществляться априори в виде отдельных пятен, с зонами меньшего или большего усилия прижима. Неизбежные при работе долот циклические перекосы шарошек, а также постепенный износ отдельных пятен контакта способствуют возникновению отдельных неплотностей на поле контакта, ведущих к проникновению в них промывочной жидкости и абразивных частиц породы, способствуя возникновению недостатка второго аналога. Кроме того, эластичные свойства тела уплотнения могут компенсировать только его радиальный износ и не могут компенсировать торцового износа.Known cone drill bit [3], adopted as a prototype. A double seal is used in the support of this bit - one on the side of the gap between the end of the cutter and the paw, and the other on the side of the bearings of the support. The advantage of the prototype is that the pressure is separated from the end of the cone and the pressure from the inside, as well as the fact that any of these pressures is always less than the sum of the pressures characteristic of analogues. The disadvantage of the prototype is the design of the seal on the side of the end of the cone, presented in cross section in the form of a triangle with a rounded top on the side of the recess in the cone and forming a cylindrical surface from the side of the paw axle. The cylindrical surface and parts of the side surfaces are reinforced with a material harder than the elastic seal body. The disadvantage of such a seal is that the pin on the pin is provided according to the “cylinder by cylinder” scheme, which have different diameters, and therefore, the contact of these cylinders over the entire contact surface can be a priori in the form of separate spots, with zones of lesser or greater pressure. The inevitable during operation of the bits, the cyclic distortions of the cones, as well as the gradual wear of individual contact spots, contribute to the occurrence of individual leaks on the contact field, leading to the penetration of flushing fluid and abrasive particles of the rock into them, contributing to the lack of a second analogue. In addition, the elastic properties of the seal body can only compensate for its radial wear and cannot compensate for mechanical wear.

Целью данного изобретения является обеспечение надежной и эффективной системы уплотнения полости опоры шарошечных буровых долот.The aim of the present invention is to provide a reliable and effective sealing system for the support cavity of rolling cutter drill bits.

Указанная цель достигается тем, что в шарошечном долоте с герметизированной опорой, содержащем корпус из трех лап, на цапфах которых подвижно закреплены шарошки с маслонаполненными опорами, полости опор защищены двумя эластичными уплотнениями, установленными друг за другом, при этом одно уплотнение, установленное неподвижно на цапфе лапы для герметизации зазора между основанием цапфы лапы и торцом шарошки, имеет U-образную форму с цилиндрическим основанием со стороны цапфы и с расходящимися от него крыльями, обращенными с одной стороны к основанию цапфы лапы, с другой стороны к торцу паза на шарошке, а второе уплотнение герметизирует радиальный зазор между цапфой лапы и шарошкой со стороны подшипников опоры. В уплотнении с U-образной формой наружные поверхности крыльев расходятся под острым углом в пределах α=8÷12°. This goal is achieved by the fact that in the roller cone with a sealed support containing a body of three legs, on the trunnions of which the cones with oil-filled supports are movably fixed, the cavities of the supports are protected by two elastic seals installed one after the other, while one seal mounted motionless on the axle legs for sealing the gap between the base of the leg of the leg and the end of the cutter, has a U-shape with a cylindrical base on the side of the axle and with diverging wings from it, facing on one side to the base of the paw pin, on the other hand, to the end of the groove on the cutter, and the second seal seals the radial clearance between the pin of the paw and the cutter from the side of the bearings. In a seal with a U-shape, the outer surfaces of the wings diverge at an acute angle in the range α = 8 ÷ 12 °.

U-образное уплотнение армировано со стороны цапфы лапы и торца шарошки износостойким покрытием, имеющим гибкую клетчатую структуру для удержания смазки. В расходящуюся полость внутри U-образного уплотнения помещен стягивающий эластичный элемент круглого сечения.The U-shaped seal is reinforced on the paw side and the cutter end with a wear-resistant coating having a flexible checkered structure to hold the grease. A divergent elastic element of circular cross section is placed in the diverging cavity inside the U-shaped seal.

В разжатом состоянии оба конца крыльев U-образного уплотнения составляют между собой острый угол в пределах 2α=16÷24°. При сборке уплотнения эти концы сдвигаются и тем самым обеспечивается их постоянный эластичный прижим к торцовой поверхности шарошки. Радиальный прижим к поверхности цапфы лапы обеспечивается за счет отрицательной разницы внутреннего диаметра уплотнения и наружного диаметра цапфы. Для обеспечения усиления радиального прижима в качестве варианта может быть применен стягивающий эластичный элемент, например резиновый или в виде кольцевой стальной пружины круглого сечения с габаритами, позволяющими установку внутри открытой полости U-образного уплотнения. При этом осуществляется постоянный поджим, сила которого практически не зависит от величины износа самого уплотнения на поверхности контакта. В радиальном направлении поджим уплотнения осуществляется за счет натягивания уплотнений на цапфу лапы, а также за счет стягивающих усилий (на фиг.3 стрелки черного цвета) от круглого кольцевого эластичного элемента 26. В осевом направлении поджим осуществляется за счет разжимающих усилий стянутых при сборке крыльев, а также от воздействия давления промывочной жидкости (на фиг.3 стрелки белого цвета). Для снижения темпа износа две стороны уплотнения - со стороны цапфы лапы и со стороны торца шарошки армированы износостойким материалом, имеющим гибкую клеточную структуру для удержания смазки. В качестве такого материала может применяться, например, кевлар, идущий на изготовление бронежилетов. Другое уплотнительное кольцо изнашивается меньше, чем U-образное, поскольку оно не работает в абразивной среде. Поэтому оно может иметь любую известную форму сечения, например традиционную O-образную. Предпочтительным является вариант с сечением в виде эллипса, овала или им подобной фигуры.In the expanded state, both ends of the wings of the U-shaped seal make up an acute angle between themselves in the range 2α = 16–24 °. When assembling the seal, these ends are shifted and thereby ensure their constant elastic clamping to the end surface of the cone. The radial clamp to the surface of the pivot pin is due to the negative difference between the inner diameter of the seal and the outer diameter of the pin. To provide reinforcing the radial clamp, a tightening elastic element, for example, rubber or in the form of an annular steel spring of circular cross section with dimensions that allow installation of an U-shaped seal inside the open cavity, can be used as an option. In this case, constant pressing is carried out, the force of which is practically independent of the amount of wear of the seal itself on the contact surface. In the radial direction, the seal is clamped by pulling the seals on the leg of the paw, as well as by the tensile forces (black arrows in Fig. 3) from the circular annular elastic element 26. In the axial direction, the compression is achieved due to the compressive forces of the wings pulled during assembly, as well as from the influence of the pressure of the flushing fluid (in Fig. 3, the arrows are white). To reduce the rate of wear, the two sides of the seal - on the pivot side of the paw and on the side of the end of the cone - are reinforced with a wear-resistant material having a flexible cellular structure to hold the lubricant. As such material can be used, for example, Kevlar, going to the manufacture of body armor. The other o-ring wears less than the U-ring because it does not work in an abrasive environment. Therefore, it can have any known sectional shape, for example, a traditional O-shaped. Preferred is a variant with a cross section in the form of an ellipse, oval or similar figure.

Перечень фигур чертежей. The list of figures drawings.

На фиг.1 показан общий вид с продольным разрезом секции собранного шарошечного долота с герметизированной опорой. На фиг.2 показан вид корпуса предлагаемого уплотнения до установки его при монтаже опоры. На фиг.3 (увеличенный узел А с фиг.1) изображен вариант предлагаемого уплотнения с дополнительным эластичным кольцом внутри раскрытой полости. На фиг.4 (увеличенный узел Б с фиг.1) показан вариант предлагаемого уплотнения опоры шарошечного долота со сжимающей круглой пружиной внутри раскрытой полости опоры.Figure 1 shows a General view with a longitudinal section of a section of the assembled roller cone with a sealed support. Figure 2 shows a view of the housing of the proposed seal before installing it when mounting the support. Figure 3 (enlarged node A of figure 1) shows a variant of the proposed seal with an additional elastic ring inside the open cavity. Figure 4 (enlarged node B of figure 1) shows a variant of the proposed seal support roller cone with a compressing round spring inside the open cavity of the support.

Сущность изобретения состоит в следующем. The invention consists in the following.

В каждой из секций шарошечного долота имеется лапа 1 (фиг.1), подвижно закрепленная на ней шарошка 2 с шариковыми подшипниками 3, подшипниками скольжения 4, 5, 6, с породоразрушающими зубками 7. В лапе размещаются резервуар 8 для смазки, а также каналы 9, 10, 11, 12, 13 для подвода смазки из резервуара 8 в зоны трения опоры. Резервуар 8 снабжен крышкой 14, герметизирующим ее кольцом 15, стопорным кольцом 16, эластичной мембраной 17, габаритным стаканом 18 для нее, предотвращающим возможность порыва мембраны 17 в случае возникновения чрезмерного давления в затрубном пространстве. В крышке 14 имеются отверстие 19 с резьбой, пробка 20 с пазом 21 под торцовый ключ.In each section of the cone bit, there is a paw 1 (Fig. 1), a roller cone 2 movably fixed on it with ball bearings 3, sliding bearings 4, 5, 6, with rock cutting teeth 7. A grease reservoir 8 and channels are placed in the paw. 9, 10, 11, 12, 13 for supplying lubricant from the reservoir 8 to the friction zones of the support. The tank 8 is equipped with a cover 14, a sealing ring 15, a retaining ring 16, an elastic membrane 17, an oversized cup 18 for it, which prevents the rupture of the membrane 17 in case of excessive pressure in the annulus. In the cover 14 there is a hole 19 with a thread, a plug 20 with a groove 21 for a socket wrench.

Первое уплотнение 22 со стороны торца шарошки 2 имеет U-образную форму (фиг.2). Позициями 23 и 24 обозначены расходящиеся крылья уплотнения, позицией 25 показано износостойкое покрытие.The first seal 22 from the side of the end of the cone 2 has a U-shape (figure 2). Positions 23 and 24 indicate the diverging wings of the seal, position 25 shows a wear-resistant coating.

На фиг.3 позициями 26 обозначено дополнительное эластичное внутреннее кольцо круглого сечения, 27 - основание цапфы лапы, 28 - уплотняемая радиальная поверхность цапфы.In figure 3, the positions 26 indicate an additional elastic inner ring of circular cross-section, 27 - the base of the pivot pin, 28 - sealed radial surface of the pin.

На фиг.4 позицией 29 обозначено второе уплотнительное кольцо. В изображенном варианте это кольцо показано в виде вытянутого в радиальном направлении сечения с закруглениями со стороны цапфы и шарошки, хотя может иметь и другую известную форму сечения. Кольцо может также армироваться по поверхностям контакта износостойкими покрытиями (не показано). На этой же фиг.4 показан вариант уплотнения, когда вместо эластичного внутреннего кольца (26 на фиг.3) установлена круглая поджимная пружина 30.4, reference numeral 29 denotes a second o-ring. In the depicted embodiment, this ring is shown in the form of a radially elongated section with rounded edges on the trunnion and cone sides, although it may have another known section shape. The ring may also be reinforced over contact surfaces with abrasion resistant coatings (not shown). In the same figure 4 shows a variant of the seal, when instead of the elastic inner ring (26 in figure 3) is installed round compression spring 30.

Работа шарошечного долота с герметизированной опорой осуществляется следующим образом. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента, создаваемого ротором буровой установки, долото начинает вращаться вокруг своей оси, а его шарошки с породоразрушающими зубками начинают вращаться еще и вокруг своих осей, разрушая породу на забое скважины. Для удаления выбуренной породы с забоя на дневную поверхность по трубному пространству буровыми насосами подается промывочная жидкость, которая поднимается обратно по затрубному пространству, поднимая с собой частицы выбуренной породы. Колебания давления в затрубном пространстве воздействуют через отверстие 31, выполненное в теле лапы 1 и соединяющее полость резервуара 8 с затрубным пространством, на мембрану 17, все пространство под которой в резервуаре 8 заполнено консистентной термостойкой смазкой. Под действием сжимаемой мембраны смазка подается через каналы 9, 10, 11, 12 и 13 в зоны трения подшипников в полости опоры. Габаритный стакан 18 служит для предотвращения разрыва мембраны. Через отверстие 19 в крышке резервуара при вывернутой пробке 20 через смазочный штуцер (не показано) в полости опоры вначале вакуумируется все пространство, чтобы избежать пробок воздуха, а затем заправляется консистентная смазка.The operation of the cone bit with a sealed support is as follows. Under the influence of the axial load and the torque created by the rotor of the drilling rig, the bit begins to rotate around its axis, and its cone with rock-cutting teeth begin to rotate also around its axes, destroying the rock at the bottom of the well. To remove the cuttings from the bottom, flushing fluid is supplied through the pumping space through the pipe space with drilling pumps, which rises back through the annulus, lifting particles of the cuttings with them. Pressure fluctuations in the annulus act through an opening 31 made in the body of the paw 1 and connecting the cavity of the reservoir 8 with the annulus to the membrane 17, the entire space under which in the reservoir 8 is filled with a heat-resistant grease. Under the action of a compressible membrane, lubricant is supplied through channels 9, 10, 11, 12 and 13 to the friction zones of bearings in the bearing cavity. The gauge cup 18 serves to prevent rupture of the membrane. Through the hole 19 in the lid of the tank with the screw 20 turned out through a lubricating fitting (not shown) in the support cavity, the entire space is first vacuumized to avoid air congestion, and then grease is refilled.

Кольцевое уплотнение 22, устанавливаемое со стороны торца шарошки, имеет в сечении раскрытую U-образную форму с расходящимися наружу крыльями 23 и 24 (фиг.2), а со стороны цапфы лапы уплотнение армировано износостойким покрытием 25, защищающим радиальную со стороны цапфы и торцовую со стороны шарошки поверхности от износа.The annular seal 22, mounted on the side of the end of the cone, has an open U-shape in cross section with wings diverging outward 23 and 24 (Fig. 2), and on the pivot side the seal is reinforced with a wear-resistant coating 25 that protects the radial side of the pivot and the end face sides of the cone surface against wear.

В предпочтительном варианте уплотнение устанавливается неподвижно на цапфе лапы, желательно в канавке со стороны основания цапфы. Неподвижность может осуществляться или за счет натяга эластичного уплотнительного кольца 22 или его приклеивания. Армирование уплотнения 22 износостойким покрытием 25 предназначено для его поверхности, контактирующей с поверхностью вращающейся шарошки. Нанесение части покрытия 25 со стороны поверхности цапфы лапы вызвана технологическими требованиями прочности крепления армирующего слоя покрытия.In a preferred embodiment, the seal is fixedly mounted on the pivot pin, preferably in the groove, on the side of the pivot base. The immobility can be carried out either by tightening the elastic sealing ring 22 or gluing it. The reinforcement of the seal 22 with a wear-resistant coating 25 is intended for its surface in contact with the surface of the rolling cone. The application of part of the coating 25 from the surface of the pivot pin is caused by the technological requirements of the fastening strength of the reinforcing coating layer.

Во время работы долота на забое давление со стороны промывочной жидкости совместно с усилием прижима расходящихся под определенным углом крыльями, возникшего за счет сжатия при установке уплотнения в гнездо, постоянно прижимает к торцу канавки в шарошке крыло 24 уплотнения, армированного износостойким покрытием 25. Таким образом изолируется вся полость опоры и, в частности, внутреннее кольцо 26 от воздействия давления в затрубном пространстве. В это же время второе уплотнительное кольцо 26 изолирует кольцо 22 от воздействия избыточного давления, возникающего при возгонке разогретой смазки со стороны опоры. При этом раздельно давление на каждом из двух уплотнений всегда меньше их суммарного давления, характерного для второго аналога.During operation of the bit at the bottom, the pressure from the flushing liquid side, together with the clamping force of the wings diverging at a certain angle, arising due to compression when installing the seal in the seat, constantly presses the seal wing 24 reinforced with a wear-resistant coating 25 to the end of the groove in the roller cutter. the entire cavity of the support and, in particular, the inner ring 26 from the effects of pressure in the annulus. At the same time, the second sealing ring 26 isolates the ring 22 from the effects of excess pressure arising from sublimation of the heated grease from the support side. Moreover, separately the pressure on each of the two seals is always less than their total pressure, which is characteristic of the second analogue.

Преимуществом предлагаемого шарошечного долота является улучшенная герметизация торца шарошки, предотвращающая попадание частиц выбуренной породы в полость опоры за счет постоянства усилия прижима крыла 24 уплотнения 22 при его постепенном износе. Как бы не увеличивался износ поверхности контакта крыла 24 уплотнения 22, оба усилия - усилие разжима сжатых расходящихся крыльев 23 и 24 и усилие прижима крыла 24 от внешнего давления в затрубном пространстве всегда компенсирует величину его износа.The advantage of the proposed cone bit is an improved sealing of the end of the cone, preventing particles of drill cuttings from entering the cavity of the support due to the constant pressure of the wing 24 of the seal 22 during its gradual wear. No matter how the wear of the contact surface of the wing 24 of the seal 22 increases, both forces — the expanding force of the compressed diverging wings 23 and 24 and the pressure force of the wing 24 from the external pressure in the annulus always compensate for its wear.

Высокая надежность в работе позволяет достигнуть требуемый технический результат - увеличить стойкость уплотнения опоры шарошки, стойкость всего долота за счет увеличения стойкости опоры, повысить проходку и рейсовую механическую скорость бурения.High reliability in operation allows to achieve the required technical result - to increase the seal compaction resistance of the roller cone, the resistance of the entire bit by increasing the support resistance, to increase the penetration and running mechanical drilling speed.

Возможность осуществления изобретения подтверждается также успешными стендовыми и промысловыми испытаниями опытных образцов шарошечных долот по предлагаемому изобретению.The possibility of carrying out the invention is also confirmed by successful bench and field trials of prototypes of cone bits according to the invention.

Источники информацииInformation sources

1. Патент США №5456327, Е21В 10/24 от 10.10.1995 г. (аналог).1. US patent No. 5456327, ЕВВ 10/24 from 10/10/1995, (analog).

2. Каталог фирмы «Varel International» «Буровые долота серии «ЧЕЛЛЕНДЖЕР» для бурения с забойными двигателями» (аналог), 2007 г., с.6.2. The catalog of the company "Varel International" "Drill bits of the series" CHALLENGER "for drilling with downhole motors" (analogue), 2007, p.6.

3. Патент США №6533051, Е21В 10/22 от 18.03.2003 г. (прототип).3. US patent No. 6533051, ЕВВ 10/22 dated 03/18/2003 (prototype).

Claims (4)

1. Шарошечное долото с герметизированной опорой, содержащее корпус из трех лап, на цапфах которых подвижно закреплены шарошки с маслонаполненными опорами, полости опор защищены двумя эластичными уплотнениями, установленными друг за другом, отличающееся тем, что одно уплотнение, установленное неподвижно на цапфе лапы для герметизации зазора между основанием цапфы лапы и торцом шарошки, имеет U-образную форму с цилиндрическим основанием со стороны цапфы и с расходящимися от него крыльями, обращенными с одной стороны к основанию цапфы лапы, с другой стороны - к торцу паза на шарошке, а второе уплотнение герметизирует радиальный зазор между цапфой лапы и шарошкой со стороны подшипников опоры.1. Roller cone with a sealed support, comprising a body of three legs, on the trunnions of which the cones with oil-filled supports are movably fixed, the cavities of the supports are protected by two elastic seals installed one after the other, characterized in that one seal mounted motionless on the trunnion leg for sealing the gap between the base of the leg of the paw and the end of the cone, has a U-shape with a cylindrical base on the side of the trunnion and with wings diverging from it, facing on one side to the base of the trunnion of the leg, on the other hand, to the end of the groove on the cone, and the second seal seals the radial clearance between the pin of the paw and the cone from the side of the bearings. 2. Шарошечное долото по п.1, отличающееся тем, что в уплотнении с U-образной формой наружные поверхности крыльев расходятся под острым углом в пределах α=8÷12°.2. Roller cone according to claim 1, characterized in that in the seal with a U-shape, the outer surfaces of the wings diverge at an acute angle in the range α = 8 ÷ 12 °. 3. Шарошечное долото по п.1, отличающееся тем, что U-образное уплотнение армировано со стороны цапфы лапы и торца шарошки износостойким покрытием, имеющим гибкую клетчатую структуру для удержания смазки.3. Roller cone according to claim 1, characterized in that the U-shaped seal is reinforced on the side of the paw pin and the end face of the cone with a wear-resistant coating having a flexible checkered structure to hold the grease. 4. Шарошечное долото по п.1, отличающееся тем, что в расходящуюся полость внутри U-образного уплотнения помещен стягивающий эластичный элемент круглого сечения. 4. Roller cone according to claim 1, characterized in that a tightening elastic element of circular cross section is placed in the diverging cavity inside the U-shaped seal.
RU2008138798/03A 2008-09-29 2008-09-29 Rolling drilling bit with sealed bearing RU2389860C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008138798/03A RU2389860C1 (en) 2008-09-29 2008-09-29 Rolling drilling bit with sealed bearing

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008138798/03A RU2389860C1 (en) 2008-09-29 2008-09-29 Rolling drilling bit with sealed bearing

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008138798A RU2008138798A (en) 2010-04-10
RU2389860C1 true RU2389860C1 (en) 2010-05-20

Family

ID=42670837

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008138798/03A RU2389860C1 (en) 2008-09-29 2008-09-29 Rolling drilling bit with sealed bearing

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2389860C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2452843C1 (en) * 2010-12-29 2012-06-10 Николай Митрофанович Панин Support of rolling cutter drilling tool
RU2484233C1 (en) * 2012-02-29 2013-06-10 Николай Митрофанович Панин Rolling drilling bit bearing structure
RU2486329C2 (en) * 2011-05-18 2013-06-27 Открытое акционерное общество "Волгабурмаш" (ОАО "Волгабурмаш") Drill bit with blowing face by air and sealing of rolling cutter bearings
RU2498037C2 (en) * 2012-01-23 2013-11-10 Открытое акционерное общество "Волгабурмаш" (ОАО "Волгабурмаш") Method to manufacture sealing ring to seal mill supports

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2452843C1 (en) * 2010-12-29 2012-06-10 Николай Митрофанович Панин Support of rolling cutter drilling tool
RU2486329C2 (en) * 2011-05-18 2013-06-27 Открытое акционерное общество "Волгабурмаш" (ОАО "Волгабурмаш") Drill bit with blowing face by air and sealing of rolling cutter bearings
RU2498037C2 (en) * 2012-01-23 2013-11-10 Открытое акционерное общество "Волгабурмаш" (ОАО "Волгабурмаш") Method to manufacture sealing ring to seal mill supports
RU2484233C1 (en) * 2012-02-29 2013-06-10 Николай Митрофанович Панин Rolling drilling bit bearing structure

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008138798A (en) 2010-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5842701A (en) Dual functioning seal for rock bits
US3765495A (en) Drill bit seals
US10151148B2 (en) Composite metallic elastomeric sealing components for roller cone drill bits
CA2324766C (en) Rock bit seal with multiple dynamic seal surface elements
FI117325B (en) Hydraulically controllable cone crusher and axial bearing combination for the crusher
US7036613B2 (en) Lip seal for roller cone drill bit
US7461708B2 (en) Elastomeric seal assembly having auxiliary annular seal components
EP2038508B1 (en) Excluder ring for earth-boring bit
CA2193053C (en) Stuffing box with improved packing rings and method
WO2010148028A1 (en) Rotary seal with supported inlet
RU2389860C1 (en) Rolling drilling bit with sealed bearing
US6820704B2 (en) Rock bit seal with extrusion prevention member
WO2010068729A2 (en) Bearing seal with improved contact width
US20130319770A1 (en) Drill bit seal and method of using same
US8844656B2 (en) Seal assembly for a rotary earth bit
US9249629B2 (en) Enhanced backup ring edge features for metal face seal in roller cone drill bits
RU2342512C1 (en) Support of drilling roller cutting tool
US7229077B2 (en) Ordered elastomeric composite material
RU2351738C1 (en) Support for cutter drill bit
CN105350915B (en) A kind of sealing device of rock bit
US9157280B2 (en) Enhanced backup ring features for metal face seal in roller cone drill bits
RU2342513C1 (en) Support of drilling roller cutting tool
RU2377382C1 (en) Roller cutter drilling tool bearing assembly (versions)
RU2612172C1 (en) Drill bit roller cutter
RU2411339C1 (en) Bore bit with sealed oil filled support