RU2452842C1

RU2452842C1 - Support of rolling cutter drilling bit

Info

Publication number: RU2452842C1
Application number: RU2011105446/03A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Юрьевич Сериков (RU); Дмитрий Юрьевич Сериков; Виталий Анатольевич Ясашин (RU); Виталий Анатольевич Ясашин; Николай Митрофанович Панин (RU); Николай Митрофанович Панин; Владимир Федорович Сорокин (RU); Владимир Федорович Сорокин
Original assignee: Николай Митрофанович Панин
Priority date: 2011-02-16
Filing date: 2011-02-16
Publication date: 2012-06-10

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: proposed support of drilling bit includes trunnion with cutter, between which there installed is sealing assembly with O-rings. Sealing assembly is made in the form of sleeve with annular bores on inner surface for O-rings and annular groove on outer surface for arrangement of volatile material; at that, annular groove is connected to annular bores by means of radial channels. O-rings are provided with a cavity on outer surface; at that, cavity is interconnected with radial channels of housing of sealing assembly. There provided is version of hollow design of O-rings with radial channels equipped with sleeves for connection to walls of radial channels of the housing; at that, sleeves are provided with expanded head which is installed on the side of outer surface of housing of sealing assembly.

EFFECT: simpler design and lower manufacturing cost of support and bit as a whole.

4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области породоразрушающего инструмента, а именно к опорам буровых шарошечных долот.The invention relates to the field of rock cutting tools, and in particular to bearings of rolling cone bits.

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).A well-known drill bit support containing a paw with a pin and a roller cone mounted on the pin using bearings, one of which is locking (see Paliy P.A. and Korneev K.E. Drill bits. M .: Nedra, 1971, p.168, fig. U1.15 and U1.16).

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.The main disadvantage of this support is its quick failure, especially when drilling through abrasive rocks. This is due to the possibility of abrasive sludge getting into the bit support due to the lack of compaction.

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.).The closest to the proposed technical essence and the achieved result is the support of the drill bit, including a pin with a roller cone, between which a sealing unit with sealing rings is installed (see RF patent No. 2386007, CL ЕВВ 10/25, 2010).

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.The disadvantages of this support include the complexity of the design of the sealing unit and, as a consequence, the high cost, as well as a decrease in the reliability of the sealing when the parameters of the spring element deviate from the optimal values.

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.In connection with the stated technical result of the invention is to simplify the design of the support of the drill bit, lower cost and increase the reliability of both the support and the bit as a whole.

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.The specified technical result is achieved by the fact that in the support of the drill bit, including a trunnion with a roller cone, between which a sealing assembly with sealing rings is installed, according to the invention, the sealing assembly includes a housing in the form of a sleeve with ring bores on the inner surface under the sealing rings and an annular groove on the outer surface to accommodate easily evaporated material, while the annular groove is connected to the annular bores by radial channels.

Достижению указанного результата способствует также и то, что:The achievement of this result also contributes to the fact that:

- узел герметизации снабжен крышкой, расположенной на наружной поверхности корпуса и соединенной с ним разъемно;- the sealing unit is provided with a cover located on the outer surface of the housing and detachably connected to it;

- уплотнительные кольца выполнены с выемкой на наружной поверхности, причем выемки сообщены с радиальными каналами корпуса узла герметизации;- the sealing rings are made with a recess on the outer surface, and the recess communicated with the radial channels of the housing of the sealing unit;

- уплотнительные кольца выполнены полыми с радиальными каналами, оснащенными втулками для соединения с боковыми стенками радиальных каналов корпуса;- the sealing rings are hollow with radial channels equipped with bushings for connection with the side walls of the radial channels of the housing;

- втулки выполнены с расширенной головкой, которая установлена на дне кольцевой проточки для легко испаряемого материала.- the bushings are made with an expanded head, which is installed at the bottom of the annular groove for easily evaporated material.

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.The invention is illustrated by drawings, in which figure 1 depicts a General view of the support of the drill bit; figure 2, 3 - node a in figure 1 in two versions.

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.The support of the cone bit contains a pin 1 with a cone 2, between which a sealing unit 3 with sealing rings 4 is installed. The sealing unit 3 includes a housing in the form of a sleeve 5 with ring bores 6 on the inner surface under the sealing rings 4 and an annular groove 7 on the outer surface for placing easily evaporated material, while the annular groove 7 is connected to the annular bores 6 of the radial channels 8. The sealing unit 3 is provided with a cover 9 located on the outer surface of the housing 5 and is connected detachable with it, for example, with a thread. An embodiment of the sealing rings 4 with a recess 10 on the outer surface is provided, the recess 10 being in communication with the radial channels 8 of the housing of the sealing unit 3. In another embodiment, the sealing rings 4 are hollow with the radial channels 11, equipped with bushings 12 for connecting to the side walls of the radial channels 8 case 5. In this case, the sleeve 12 is made with an expanded head 13, which is installed on the side of the outer surface of the case 5 of the sealing unit 3 at the bottom of the annular groove 7. In the cavity of the annular groove 7 place easily evaporated material, which can be used as a liquid (ether, freon) or easily expandable polymers (nylon, polyethylene). When using liquid materials, they are poured into an elastic shell in the form of a torus (not shown), and when using polymers, they are placed directly in the annular groove 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.The principle of operation of the proposed bit support is as follows. After assembly of the sealing unit 3, it is rigidly connected to the pin 1 or cone 2, depending on the location of the sealing unit 3. Then, the cone 2 is mounted on the pin 1 and fixed by means of a ball lock 14. During operation of the bit, the supporting surfaces of the pin 1 and 2 cones are heated and the material located in the annular groove 7 begins to expand. The gases released in this case begin to press through the sealing rings 4 through the radial channels 8, tightly pressing them to the sealing surface of the journal 1 or the cone 2. Moreover, the higher the heating temperature of the supporting elements of the bit, the more gas is released and the denser girth of the sealing surfaces is ensured. This eliminates the ingress of sludge into the cavity of the cone 2 and the leakage of lubricant through the channels 15 from the lubricator (not shown) and the cavity of the cone 2 into the annulus.

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.Thus, the use of the support of the bit of the proposed design allows, on the one hand, to increase the reliability of the sealing unit, and on the other hand, to simplify its design in comparison with the prototype and thereby reduce the manufacturing cost of both the support and the bit as a whole.

Claims

1. The support of the drill bit, comprising a trunnion with a roller cone, between which a sealing assembly with sealing rings is installed, characterized in that the sealing assembly includes a housing in the form of a sleeve with ring bores on the inner surface under the sealing rings and an annular groove on the outer surface for easy placement evaporated material, while the annular groove is connected to the annular bores by radial channels.

2. Bearing cone bit according to claim 1, characterized in that the sealing rings are made with a recess on the outer surface, and the recess communicated with the radial channels of the housing of the sealing unit.

3. The support of the cone bit according to claim 1, characterized in that the sealing rings are hollow with radial channels equipped with bushings for connection with the side walls of the radial channels of the housing.

4. Bearing cone bit according to claim 3, characterized in that the bushings are made with an expanded head, which is installed at the bottom of the annular groove for easily evaporated material.