RU2465427C1 - Drilling bit bearing structure - Google Patents

Drilling bit bearing structure Download PDF

Info

Publication number
RU2465427C1
RU2465427C1 RU2011139003/03A RU2011139003A RU2465427C1 RU 2465427 C1 RU2465427 C1 RU 2465427C1 RU 2011139003/03 A RU2011139003/03 A RU 2011139003/03A RU 2011139003 A RU2011139003 A RU 2011139003A RU 2465427 C1 RU2465427 C1 RU 2465427C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cone
support
bit
bearing
trunnion
Prior art date
Application number
RU2011139003/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виталий Анатольевич Ясашин (RU)
Виталий Анатольевич Ясашин
Дмитрий Юрьевич Сериков (RU)
Дмитрий Юрьевич Сериков
Николай Митрофанович Панин (RU)
Николай Митрофанович Панин
Николай Александрович Артемьев (RU)
Николай Александрович Артемьев
Original Assignee
Николай Митрофанович Панин
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 Николай Митрофанович Панин filed Critical Николай Митрофанович Панин
Priority to RU2011139003/03A priority Critical patent/RU2465427C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2465427C1 publication Critical patent/RU2465427C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

FIELD: mining.
SUBSTANCE: drilling bit bearing structure includes inclined trunnion provided with axial lubrication supply channel and roller cutter installed on trunnion by means of locking bearing; at that, it is equipped with locking bearing unloading assembly made in the form of liquid wedge diaphragm arranged on lubrication movement way. As per the first version, liquid wedge diaphragm is formed with conical surface made on end section of trunnion and cylindrical surface of roller cutter cavity. As per the second version, liquid wedge diaphragm is formed with conical surface made on end section of internal surface of roller cutter and cylindrical surface of end section of trunnion.
EFFECT: increasing operating efficiency of locking bearing, bearing structure and bit as a whole.
4 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к опорам буровых шарошечных долот.The invention relates to a rock cutting tool, and in particular to bearings of rolling cutter bits.

Известна опора шарошечного долота, содержащая цапфу, на которой посредством подшипников скольжения и качения, один из которых - замковый, установлена шарошка с рабочими элементами (см. справочник «Буровые долота» Палий П.А. и Корнеев К.Е., М., Недра, 1971 г., с.175, рис.VI.29).There is a known support of a cone bit containing a pin on which, using sliding and rolling bearings, one of which is a lock, a roller cone with working elements is installed (see the reference book “Drill bits” Paliy P.A. and Korneev K.E., M., Nedra, 1971, p. 175, fig. VI.29).

К недостаткам данной опоры долота следует отнести быстрый выход ее из строя из-за отсутствия смазки подшипников, что особо сильно сказывается при бурении на форсированных режимах.The disadvantages of this support of the bit include its quick failure due to the lack of lubrication of the bearings, which especially affects drilling during forced operation.

Известна также опора шарошечного долота, содержащая лапу с наклонной цапфой, и шарошку, установленную на цапфе посредством подшипника скольжения в виде втулки и замкового подшипника (см. Каталог буровых долот, ВОЛГАБУРМАШ, 2003, с.13, рис.2).Also known is the support of a cone bit containing a paw with an inclined pin and a cone mounted on the pin using a sleeve bearing and a lock bearing (see Catalog of drill bits, VOLGABURMASH, 2003, p.13, Fig. 2).

В данном долоте благодаря использованию плавающего подшипника удалось повысить работоспособность опоры. К отрицательным сторонам данной конструкции опоры бурового долота следует отнести недостаточную несущую способность подшипника скольжения при значительных эксцентричных нагрузках.In this bit, thanks to the use of a floating bearing, it was possible to increase the operability of the support. The negative sides of this design of the drill bit support include the insufficient bearing capacity of the sliding bearing at significant eccentric loads.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является опора шарошечного долота, содержащая наклонную цапфу, выполненную с осевым каналом для подачи смазки, и шарошку, установленную на цапфе посредством замкового подшипника (см. патент РФ №2351740, кл. Е21В 10/22, 2009 г.).Closest to the proposed technical essence and the achieved result is the support of the cone bit, containing an inclined pin made with an axial channel for supplying lubricant, and a cone mounted on the pin using a locking bearing (see RF patent No. 2351740, class. ЕВВ 10/22 , 2009).

К недостаткам данной опоры долота следует отнести опережающий выход замкового подшипника по сравнению с другими подшипниками из-за значительных нагрузок, действующих вдоль оси цапфы и воспринимаемых замковым подшипником.The disadvantages of this bit support are the leading output of the lock bearing compared to other bearings due to significant loads acting along the axis of the axle and perceived by the lock bearing.

В соответствии с изложенным техническим результатом изобретения является улучшение эффективности работы опоры и долота в целом путем улучшения условий работы замкового подшипника.In accordance with the stated technical result of the invention is to improve the operating efficiency of the support and the bit as a whole by improving the working conditions of the castle bearing.

Указанный технический результат достигается тем, что опора шарошечного долота, содержащая наклонную цапфу, выполненную с осевым каналом для подачи смазки, и шарошку, установленную на цапфе посредством замкового подшипника, согласно изобретению она снабжена узлом разгрузки замкового подшипника, выполненным в виде жидкостной клиновой диафрагмы, размещенной на пути прохождения смазки.The specified technical result is achieved in that the support of the cone bit containing the inclined pin made with an axial channel for supplying lubricant and the cone mounted on the pin using a lock bearing, according to the invention, it is equipped with an unloading unit for the lock bearing made in the form of a liquid wedge diaphragm placed in the path of lubrication.

Достижению указанного технического результата способствует также и то, чтоThe achievement of the technical result also contributes to the fact that

- жидкостная клиновая диафрагма образована конической поверхностью, выполненной на концевом участке цапфы и цилиндрической поверхностью полости шарошки;- the liquid wedge diaphragm is formed by a conical surface made on the end portion of the journal and the cylindrical surface of the cone cavity;

- конический участок цапфы выполнен в виде съемной втулки из материала, износостойкость которого выше, чем у материала цапфы;- the conical section of the trunnion is made in the form of a removable sleeve of material, the wear resistance of which is higher than that of the trunnion material;

- жидкостная клиновая диафрагма образована конической поверхностью, выполненной на концевом участке внутренней поверхностью шарошки и цилиндрической поверхностью концевого участка цапфы,- the liquid wedge diaphragm is formed by a conical surface made on the end portion with the inner surface of the cone and the cylindrical surface of the end portion of the spigot,

- конический участок шарошки выполнен в виде съемной втулки из материала, износостойкость которого не ниже, чем у материала шарошки- the conical section of the cone is made in the form of a removable sleeve of material, the wear resistance of which is not lower than that of the cone material

Такое выполнение опоры долота позволяет разгрузить замковый подшипник от нагрузок, действующих вдоль оси цапфы.This embodiment of the support of the bit allows you to unload the lock bearing from the loads acting along the axis of the journal.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид опоры долота в разрезе, на фиг.2-5 - варианты выполнения опоры.The invention is illustrated by drawings, where in Fig.1 shows a General view of the support of the bit in the context, Fig.2-5 - embodiments of the support.

Опора бурового шарошечного долота включает наклонную цапфу 2, выполненную за одно целое с лапой 1, и закрепленную на цапфе 2 посредством замкового подшипника 5 шарошку 4. Лапа 1 и цапфа 2 выполнены с каналами 3 для подачи смазки из маслонаполненной емкости (не показана). Опора долота снабжена узлом разгрузки замкового подшипника, выполненным в виде жидкостной клиновой диафрагмы 6, размещенной на пути прохождения смазки. Клиновая диафрагма 6 образована конической поверхностью 7, выполненной на концевом участке цапфы 2 и цилиндрической поверхностью 8 полости шарошки 4, образующих между собой угол - α. При этом конический участок 7 цапфы 2 выполнен в виде съемной втулки 9 из материала, износостойкость которого выше, чем у материала цапфы 2. Съемная втулка 9 может быть выполнена в виде ступенчатого наконечника (см. фиг.2) или полой втулки (см. фиг.4). Выбор типа наконечника 9 определяется параметрами режима бурения. При высоких нагрузках, действующих вдоль оси цапфы 2, предпочтительно использовать ступенчатую втулку, показанную на фиг.2. Кроме того, на выбор типа наконечника влияют также и физико-механические свойства разбуриваемых пород. Другим вариантом выполнения клиновой диафрагмы 6 является использование клиновой поверхности 10 на внутренней поверхности шарошки 4 и цилиндрической поверхности 11 на концевом участке цапфы 2. При этом предусмотрен вариант выполнения конического участка шарошки 4 в виде съемной втулки 12 из материала, износостойкость которого не ниже, чем у материала шарошки 4. Предпочтительно для изготовления съемных втулок использовать материал в виде твердого сплава. Возможен также и вариант образования клиновой диафрагмы 6 путем использования клиновидных поверхностей как на цапфе 2, так и на внутренней поверхности шарошки 4 (не показан).The support of the roller cone bit includes an inclined pin 2 made in one piece with the paw 1, and mounted on the pin 2 by means of a lock roller 5, the pin 4. The paw 1 and pin 2 are made with channels 3 for supplying lubricant from an oil-filled container (not shown). The support of the bit is equipped with a knot for unloading the lock bearing, made in the form of a liquid wedge diaphragm 6, placed on the path of passage of lubricant. The wedge diaphragm 6 is formed by a conical surface 7 made on the end portion of the journal 2 and a cylindrical surface 8 of the cone 4 cavity, forming an angle α between themselves. In this case, the conical section 7 of the pin 2 is made in the form of a removable sleeve 9 from a material whose wear resistance is higher than that of the material of the pin 2. The removable sleeve 9 can be made in the form of a stepped tip (see figure 2) or a hollow sleeve (see Fig. .four). The choice of the type of tip 9 is determined by the parameters of the drilling mode. At high loads acting along the axis of the pin 2, it is preferable to use the stepped sleeve shown in figure 2. In addition, the physicomechanical properties of the drilled rocks also affect the choice of tip type. Another embodiment of the wedge diaphragm 6 is the use of a wedge surface 10 on the inner surface of the cone 4 and a cylindrical surface 11 on the end portion of the pin 2. An embodiment of the conical portion of the cone 4 in the form of a removable sleeve 12 of a material with a wear resistance not lower than that of cone material 4. It is preferable for the manufacture of removable bushings to use material in the form of a hard alloy. A variant of the formation of the wedge diaphragm 6 is also possible by using wedge-shaped surfaces both on the pin 2 and on the inner surface of the cone 4 (not shown).

Принцип работы опоры бурового долота заключается в следующем. В процессе бурения осевая нагрузка воспринимается опорными элементами шарошечного долота. Причем нагрузка, действующая вдоль оси цапфы 2, воспринимается замковым подшипником 5 и жидкостной клиновой диафрагмой 6, а радиальная нагрузка при этом воспринимается как замковым подшипником, так и другими опорными поверхностями. При подаче смазки через канал 3 и прохождении ее через жидкостную клиновую диафрагму 6 резко возрастает сопротивление прохождению смазки и возникает жидкостной клин, который препятствует перемещению шарошки 4 в сторону цапфы 2. Возникающее при этом усилие от гидравлического клина будет направлено в сторону шарошки 4, что позволяет снизить нагрузку на замковый подшипник 5 и тем самым повышает срок его службы, а следовательно, и опоры в целом.The principle of operation of the drill bit support is as follows. During drilling, the axial load is perceived by the supporting elements of the cone bit. Moreover, the load acting along the axis of the pin 2 is perceived by the locking bearing 5 and the liquid wedge diaphragm 6, and the radial load is then perceived by both the locking bearing and other supporting surfaces. When the lubricant is supplied through the channel 3 and passing it through the liquid wedge diaphragm 6, the resistance to the lubricant passage sharply increases and a liquid wedge appears, which prevents the cone 4 from moving towards the pin 2. The force arising from this from the hydraulic wedge will be directed towards the cone 4, which allows reduce the load on the lock bearing 5 and thereby increases its service life, and therefore the support as a whole.

Claims (4)

1. Опора шарошечного долота, содержащая наклонную цапфу, выполненную с осевым каналом для подачи смазки, и шарошку, установленную на цапфе посредством замкового подшипника, отличающаяся тем, что она снабжена узлом разгрузки замкового подшипника, выполненным в виде жидкостной клиновой диафрагмы, размещенной на пути прохождения смазки, причем жидкостная клиновая диафрагма образована конической поверхностью, выполненной на концевом участке цапфы, и цилиндрической поверхностью полости шарошки.1. Support cone bit, containing an inclined pin made with an axial channel for supplying lubricant, and a cone mounted on the axle by means of a lock bearing, characterized in that it is equipped with an unloading unit of the lock bearing, made in the form of a liquid wedge diaphragm located on the path lubrication, and the liquid wedge diaphragm is formed by a conical surface made on the end portion of the journal and the cylindrical surface of the cone cavity. 2. Опора шарошечного долота по п.1, отличающаяся тем, что конический участок цапфы выполнен в виде съемной втулки из материала, износостойкость которого выше, чем у материала цапфы.2. Support cone bit according to claim 1, characterized in that the conical portion of the journal is made in the form of a removable sleeve of material, the wear resistance of which is higher than that of the journal. 3. Опора шарошечного долота, содержащая наклонную цапфу, выполненную с осевым каналом для подачи смазки, и шарошку, установленную на цапфе посредством замкового подшипника, отличающаяся тем, что она снабжена узлом разгрузки замкового подшипника, выполненным в виде жидкостной клиновой диафрагмы, размещенной на пути прохождения смазки, причем жидкостная клиновая диафрагма образована конической поверхностью, выполненной на концевом участке внутренней поверхности шарошки, и цилиндрической поверхностью концевого участка цапфы.3. The support of the cone bit, containing an inclined pin made with an axial channel for supplying lubricant, and a cone mounted on the pin using a lock bearing, characterized in that it is equipped with an unloading unit for the lock bearing, made in the form of a liquid wedge diaphragm located on the path lubrication, and the liquid wedge diaphragm is formed by a conical surface made on the end portion of the inner surface of the cone, and the cylindrical surface of the end portion of the journal. 4. Опора шарошечного долота по п.3, отличающаяся тем, что конический участок шарошки выполнен в виде съемной втулки из материала, износостойкость которого не ниже, чем у материала шарошки. 4. Support cone bit according to claim 3, characterized in that the conical portion of the cone is made in the form of a removable sleeve of material, the wear resistance of which is not lower than that of the cone material.
RU2011139003/03A 2011-09-26 2011-09-26 Drilling bit bearing structure RU2465427C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011139003/03A RU2465427C1 (en) 2011-09-26 2011-09-26 Drilling bit bearing structure

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011139003/03A RU2465427C1 (en) 2011-09-26 2011-09-26 Drilling bit bearing structure

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2465427C1 true RU2465427C1 (en) 2012-10-27

Family

ID=47147484

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011139003/03A RU2465427C1 (en) 2011-09-26 2011-09-26 Drilling bit bearing structure

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2465427C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106625858A (en) * 2017-01-06 2017-05-10 中国工程物理研究院化工材料研究所 Rolling cutting self-lubricating cutting tool suitable for machining of energetic material

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL7906899A (en) * 1978-09-23 1980-03-25 Sandvik Ab DRILL CHUCK WITH SEVERAL CUTTING ROLLERS.
SU791894A1 (en) * 1976-07-06 1980-12-30 Всесоюзный Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Буровой Техники Rotary bit bearing assembly
US4623028A (en) * 1985-09-16 1986-11-18 Reed Tool Company Seal assembly for drill bits
RU2097522C1 (en) * 1996-08-07 1997-11-27 Научно-производственное предприятие "Азимут" Gliding support of toothed-roller scraper
RU2351740C1 (en) * 2007-09-13 2009-04-10 Николай Митрофанович Панин Support of cone bit

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU791894A1 (en) * 1976-07-06 1980-12-30 Всесоюзный Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Буровой Техники Rotary bit bearing assembly
NL7906899A (en) * 1978-09-23 1980-03-25 Sandvik Ab DRILL CHUCK WITH SEVERAL CUTTING ROLLERS.
US4623028A (en) * 1985-09-16 1986-11-18 Reed Tool Company Seal assembly for drill bits
RU2097522C1 (en) * 1996-08-07 1997-11-27 Научно-производственное предприятие "Азимут" Gliding support of toothed-roller scraper
RU2351740C1 (en) * 2007-09-13 2009-04-10 Николай Митрофанович Панин Support of cone bit

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106625858A (en) * 2017-01-06 2017-05-10 中国工程物理研究院化工材料研究所 Rolling cutting self-lubricating cutting tool suitable for machining of energetic material
CN106625858B (en) * 2017-01-06 2018-07-31 中国工程物理研究院化工材料研究所 Rolling cut self-lubricating knife tool suitable for energetic material mechanical processing

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2006133830A (en) CHANNELS FOR HYDRODYNAMIC LUBRICATION FOR DRILLING BIT WITH A CONE DRILL
EA020078B1 (en) Rolling drilling bit
RU2465427C1 (en) Drilling bit bearing structure
US1302058A (en) Drilling apparatus.
NO20181177A1 (en) Bearings for downhole tools, downhole tools incorporating such bearings, and related methods
RU2344265C1 (en) Facility for well drilling (versions)
US1399831A (en) Multiple-stage rotary drill
RU2387787C1 (en) Drilling roller bit
RU2351738C1 (en) Support for cutter drill bit
RU2435017C1 (en) Drilling bit bearing structure
RU2351740C1 (en) Support of cone bit
RU2508440C1 (en) Rolling drilling bit
RU2393324C1 (en) Rolling drilling bit
RU2660845C1 (en) Drilling bit bearing structure
RU2357065C1 (en) Support of cone bit
RU2342512C1 (en) Support of drilling roller cutting tool
RU2291271C1 (en) Rolling cutter bit support
RU2346133C1 (en) Drilling bit bearing structure
RU2347058C1 (en) Drill bit bearing structure
RU2441128C1 (en) Cone bit support
RU2439277C1 (en) Cone bit support
RU2308591C1 (en) Cone bit bearing structure
RU2432444C1 (en) Rock bit support
RU2393321C1 (en) Rolling drilling bit
RU2508439C1 (en) Rolling drilling bit