RU2468176C1

RU2468176C1 - Cone bit support

Info

Publication number: RU2468176C1
Application number: RU2011129042/03A
Authority: RU
Inventors: Михаил Алексеевич Комаров; Виктор Михайлович Кононов; Эдуард Ованесович Цатурян; Николай Митрофанович Панин
Original assignee: Николай Митрофанович Панин
Priority date: 2011-07-14
Filing date: 2011-07-14
Publication date: 2012-11-27

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: cone bit support comprises a journal, where a sealing element is installed, as well as a cutter fixed with a lock bearing. The support is equipped with a split bushing arranged with a bore on an outer surface for a sealing element, at the same time the journal in the area of placement of the sealing element is arranged at least with one radial channel, in which a rod is installed as capable of interaction with the inner surface of the split bushing, and the rod is made of a material with a coefficient of linear expansion, which exceeds the one of the journal and cutter material. The split bushing may be arranged with a circular collar on the inner surface, and journal and rod ends interacting with it - with a response circular slot.

EFFECT: higher service life and improved reliability of support sealing.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к герметизированным опорам шарошечных долот.The invention relates to a rock cutting tool, namely, to sealed bearings of cone bits.

Известна опора шарошечного долота, содержащая шарошку, зафиксированную на цапфе посредством шарикового замкового подшипника, и эластичное кольцо, размещенное в выточке шарошки [см. авт. св. СССР №1686869, кл. Е21В 10/22,1988 г.].Known support cone bit containing a cone fixed on the pin using a ball lock bearing, and an elastic ring located in the undercut of the cone [see author St. USSR No. 1686869, class ЕВВ 10 / 22.1988].

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является опора шарошечного долота, содержащая цапфу, на которой установлены уплотнительный элемент и зафиксированная замковым подшипником шарошка [патент РФ №2019670, кл. Е21В 10/22, 1994 г.].The closest in technical essence and the achieved result is the support of a cone bit containing a pin on which a sealing element is mounted and a cone fixed with a lock bearing [RF patent No.961970, cl. ЕВВ 10/22, 1994].

К недостаткам аналога и прототипа следует отнести ограниченный ресурс работы, особенно при бурении по твердым и крепким породам при значительных осевых нагрузках, ведущих к сильному нагреву опорных поверхностей цапфы и шарошки.The disadvantages of the analogue and prototype should include a limited service life, especially when drilling on hard and hard rocks with significant axial loads, leading to strong heating of the supporting surfaces of the axle and roller cutter.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение срока службы опоры за счет повышения надежности ее герметизации.In connection with the stated technical result of the invention is to increase the service life of the support by increasing the reliability of its sealing.

Указанный технический результат достигается тем, что опора шарошечного долота, содержащая цапфу, на которой установлены уплотнительный элемент и зафиксированная замковым подшипником шарошка, согласно изобретению она снабжена разрезной втулкой, выполненной с проточкой на наружной поверхности под уплотнительный элемент, при этом цапфа в зоне размещения уплотнительного элемента выполнена, по меньшей мере, с одним радиальным каналом, в котором с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью разрезной втулки установлен стержень, выполненный из материала с коэффициентом линейного расширения больше, чем у материала цапфы и шарошки.The specified technical result is achieved in that the support of the cone bit containing the pin on which the sealing element is mounted and the roller cone fixed by the locking bearing, according to the invention it is provided with a split sleeve made with a groove on the outer surface under the sealing element, while the pin in the area of the sealing element made with at least one radial channel, in which a rod is installed with the possibility of interaction with the inner surface of the split sleeve made of a material with a linear expansion coefficient greater than that of the trunnion and cone material.

Достижению указанного технического результата способствует также и то, что разрезная втулка выполнена с кольцевым буртом на внутренней поверхности, а взаимодействующие с ним цапфа и торцы стержня - с ответным кольцевым пазом.The achievement of the specified technical result is also facilitated by the fact that the split sleeve is made with an annular shoulder on the inner surface, and the trunnion and the ends of the rod interacting with it with a reciprocal ring groove.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 изображена предлагаемая опора бурового долота в разрезе, а на фиг.2 - узел А на фиг.1 в увеличенном масштабе (вариант выполнения втулки и уплотнительного элемента).The invention is illustrated in the drawing, in which figure 1 shows the proposed support of the drill bit in the context, and figure 2 - node a in figure 1 on an enlarged scale (an embodiment of the sleeve and the sealing element).

Опора содержит шарошку 1, зафиксированную на цапфе 2 посредством шарикового подшипника 3, и уплотнительный элемент 4. Предложенная опора дополнительно включает разрезную втулку 5, выполненную с проточкой 6 на наружной поверхности под уплотнительный элемент 4. Внутренняя поверхность втулки 5 выполнена с кольцевым буртом 7, а цапфа 2 - с ответным кольцевым пазом 8 на наружной поверхности. В зоне расположения уплотнительного элемента 4 цапфа выполнена с одним или несколькими радиальными каналами 9 под стержни 10, изготовленными из материала с коэффициентом линейного расширения больше, чем у материала цапфы 2 и шарошки 1. При использовании одного стержня 10 радиальный канал 9 должен проходить через самые нижнюю и верхнюю точки цапфы 2. В этом случае стержень 10 воздействует на уплотнительный элемент 4 через разрезную втулку 5 в зоне наибольшего люфта между шарошкой 1 и цапфой 2. В случае использования в опоре нескольких стержней 10, они должны располагаться равномерно по всей окружности цапфы 2, что обеспечивает наиболее равномерное прижатие разрезной втулки 5 и уплотнительного кольца 4 к контактирующим поверхностям шарошки 1. Наружные торцы стержней 10 в обоих случаях также выполнены с пазом под бурт 8 втулки 5 и совместно с кольцевым пазом 8 цапфы 2 служат центратором для разрезной втулки 5. При этом концевые участки разрезной втулки 5 имеют вид гребенки, причем выступы одного конца входят во впадины другого конца. Возможен вариант выполнения втулки 5 без кольцевого бурта 8, особенно в долотах малого диаметра, также как и крепление уплотнительного элемента 4 непосредственно на наружной поверхности втулки (фиг.1).The support comprises a cone 1 fixed on the pin 2 by means of a ball bearing 3, and a sealing element 4. The proposed support further includes a split sleeve 5 made with a groove 6 on the outer surface under the sealing element 4. The inner surface of the sleeve 5 is made with an annular collar 7, and pin 2 - with a reciprocal annular groove 8 on the outer surface. In the area of the sealing element 4, the pin is made with one or more radial channels 9 under the rods 10, made of a material with a linear expansion coefficient greater than that of the pin 2 and roller cone 1. When using one rod 10, the radial channel 9 must pass through the lowest and the upper points of the pin 2. In this case, the rod 10 acts on the sealing element 4 through the split sleeve 5 in the zone of greatest play between the roller cone 1 and the pin 2. In the case of using several rods 10 in the support, nor should they be evenly spaced around the entire circumference of the pin 2, which ensures the most uniform pressing of the split sleeve 5 and the sealing ring 4 to the contacting surfaces of the roller cone 1. The outer ends of the rods 10 in both cases are also made with a groove under the shoulder 8 of the sleeve 5 and together with the ring groove 8 the pins 2 serve as a centralizer for the split sleeve 5. In this case, the end sections of the split sleeve 5 are in the form of a comb, and the protrusions of one end enter the troughs of the other end. A possible embodiment of the sleeve 5 without an annular shoulder 8, especially in bits of small diameter, as well as mounting the sealing element 4 directly on the outer surface of the sleeve (figure 1).

В процессе работы опорные поверхности цапфы 2 и шарошки 1 нагреваются, что приводит к увеличению кольцевого зазора между ними и разгерметизации опоры. Это, в свою очередь, ведет к вытеканию масла из резервуара и попаданию шлама между контактирующими элементами цапфы 2 и шарошки 1. Для устранения этого явления в предложенной опоре используется разрезная втулка 5 и стержни 10, выполненные из материала с коэффициентом линейного расширения больше, чем у материала шарошки 1 и цапфы 2. В этом случае благодаря большему увеличению длины стержня 10 по сравнению с увеличением диаметра контактирующих поверхностей шарошки 1 и цапфы 2 образующийся и постоянно увеличивающийся в процессе работы зазор будет постоянно перекрыт уплотнительным элементом 4, поджимаемым к шарошке 1 стержнем 10. При этом кольцевой бурт 7 разрезной втулки 5, благодаря контакту со стенками кольцевого паза 8 цапфы 2, обеспечивает герметизацию зазора между цапфой 2 и втулкой 5.In the process of operation, the supporting surfaces of the axle 2 and the cone 1 are heated, which leads to an increase in the annular gap between them and depressurization of the support. This, in turn, leads to the leakage of oil from the reservoir and the ingress of sludge between the contacting elements of the journal 2 and the cone 1. To eliminate this phenomenon, the proposed support uses a split sleeve 5 and rods 10 made of a material with a linear expansion coefficient greater than that of the material of the cone 1 and trunnion 2. In this case, due to the larger increase in the length of the rod 10 compared with the increase in the diameter of the contacting surfaces of the cone 1 and trunnion 2, the gap will be formed and constantly increasing during operation constantly closed sealing member 4 is urged toward the cutter shaft 1 10. This annular shoulder 7 of the split sleeve 5, through contact with the walls of the annular groove 8 stud 2 provides a sealing gap between the journal 2 and the sleeve 5.

Таким образом, использование предложенной опоры позволяет повысить надежность ее герметизации и тем самым значительно увеличить ресурс работы как самой опоры, так и шарошечного долота в целом.Thus, the use of the proposed support can improve the reliability of its sealing and thereby significantly increase the service life of both the support itself and the roller bit as a whole.

Claims

1. Support cone bit containing a pin on which a sealing element is mounted and fixed by a lock bearing roller cone, characterized in that it is equipped with a split sleeve made with a groove on the outer surface under the sealing element, while the pin in the area of the sealing element is made with at least one radial channel in which a rod made of a material with a linear coefficient is installed with the possibility of interaction with the inner surface of the split sleeve expansion greater than that of the material of the journal and cutter.

2. Support roller cone according to claim 1, characterized in that the split sleeve is made with an annular shoulder on the inner surface, and the trunnion and the ends of the rod interacting with it - with a reciprocal ring groove.