RU2495218C2 - Lubrication system of drill roller bit with sealed supports - Google Patents
Lubrication system of drill roller bit with sealed supports Download PDFInfo
- Publication number
- RU2495218C2 RU2495218C2 RU2011125750/03A RU2011125750A RU2495218C2 RU 2495218 C2 RU2495218 C2 RU 2495218C2 RU 2011125750/03 A RU2011125750/03 A RU 2011125750/03A RU 2011125750 A RU2011125750 A RU 2011125750A RU 2495218 C2 RU2495218 C2 RU 2495218C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- support
- cavity
- lubrication
- lubricant
- journal
- Prior art date
Links
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
- Auxiliary Devices For Machine Tools (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к шарошечному породоразрушающему инструменту, а именно к системам смазки опоры бурового долота.The invention relates to a cone rock cutting tool, and in particular to lubrication systems for a drill bit support.
Известно буровое долото с герметизированной опорой [1], содержащее систему смазки, включающую узел компенсации смазки в опоре, содержащий резервуар с герметизирующей крышкой, резьбовым отверстием и пробкой, эластичную мембрану, систему каналов и полостей, соединяющих резервуар с зонами трения в опоре, причем внутри ненагруженной части большого подшипника цапфы лапы выполнена дополнительная система каналов, минуя уплотнение и отверстие под замковый палец, с выходом на наружную поверхность лапы, с резьбовым регулирующим штуцером на выходе, заменяемым после заправки смазки на глухую резьбовую пробку. При этом опора может быть снабжена дополнительной системой каналов с выходом на наружную поверхность лапы, а число направлений каналов больше одного.A drill bit with a sealed support [1] is known, comprising a lubrication system including a lubrication compensation unit in a support, comprising a reservoir with a sealing cap, a threaded hole and a plug, an elastic membrane, a system of channels and cavities connecting the reservoir with friction zones in the support, and inside the unloaded part of the large bearing of the paw pin has an additional system of channels, bypassing the seal and the hole for the locking finger, with access to the outer surface of the paw, with a threaded control fitting to the output e, replaceable after filling grease with a blind threaded plug. In this case, the support can be equipped with an additional system of channels with access to the outer surface of the paw, and the number of channel directions is more than one.
Недостаток данной системы заключается в том, что смазка в зоне трения не имеет возможность обновляться за счет смазки, содержащейся в резервуаре в процессе работы долота на забое, поскольку давление в опоре всегда равно давлению снаружи долота. Поэтому даже высокое давление, действующее на долото на забое (до 200 атмосфер) не способно через мембрану подать новую порцию смазки в зону трения, поскольку это давление является не избыточным, а гидростатическим. Кроме того, использование пластичной смазки в опорах буровых долот является неэффективным, поскольку до 30% объема смазки составляет загуститель (мыло, парафин, пигменты), которые сами по себе не обладают достаточно высокими смазочными свойствами. Загуститель предназначен для удержания в себе активных компонентов смазки (присадок), поэтому применение пластичной смазки не позволяет его активным компонентам свободно поступать в зону трения из резервуара, например, за счет диффузионного обмена или конвективного массопереноса. Это приводит к тому, что запас смазки в резервуаре, практически оказывается неработоспособным в течение всего срока службы долота. Это существенно сокращает срок службы опоры бурового долота. Кроме того, дополнительное усложнение конструкции долота является малоэффективным, поскольку для поступления новой порции смазки в опору должна быть обеспечена возможность выдавливания из опоры старой смазки, но такая возможность фактически отсутствует. При этом частицы износа и продукты разложения смазки, образовавшиеся в процессе предыдущей эксплуатации долота, останутся в опоре и практически сведут на нет, ожидаемые преимущества от внедрения данной системы смазки.The disadvantage of this system is that the lubricant in the friction zone does not have the ability to be updated due to the lubricant contained in the tank during operation of the bit on the bottom, since the pressure in the support is always equal to the pressure outside the bit. Therefore, even the high pressure acting on the bottom bit (up to 200 atmospheres) is not able to feed a new portion of the lubricant through the membrane into the friction zone, since this pressure is not excessive, but hydrostatic. In addition, the use of grease in the supports of drill bits is inefficient, since up to 30% of the volume of grease is a thickener (soap, paraffin, pigments), which themselves do not have sufficiently high lubricating properties. The thickener is designed to retain the active components of the lubricant (additives), so the use of grease prevents its active components from freely entering the friction zone from the reservoir, for example, due to diffusion exchange or convective mass transfer. This leads to the fact that the supply of lubricant in the tank is practically inoperative during the entire life of the bit. This significantly reduces the life of the drill bit support. In addition, an additional complication of the design of the bit is ineffective, since for a new portion of the lubricant to enter the support, it must be possible to squeeze out the old lubricant from the support, but this is practically absent. At the same time, wear particles and lubricant decomposition products formed during the previous operation of the bit will remain in support and will practically nullify the expected benefits from the introduction of this lubrication system.
В качестве прототипа выбрана конструкция системы смазки долота, содержащаяся в патенте [2]. Данная система смазки содержит узел компенсации смазки в опоре, содержащий резервуар с герметизирующей крышкой, резьбовым отверстием и пробкой, эластичную мембрану, систему каналов и полостей, соединяющих резервуар с зонами трения в опоре, причем наружной части поверхности цапфы имеется канавка, находящаяся в в области быстрого снижения давления, а именно в пределах от 185 до 225°, если смотреть от внутреннего конца цапфы. Данная система смазки по мнению авторов обеспечивает возможность циркуляции смазочного материала по смазочным каналам.As a prototype, the design of the bit lubrication system contained in the patent [2] was selected. This lubrication system contains a lubrication compensation unit in the support, comprising a reservoir with a sealing cap, a threaded hole and a plug, an elastic membrane, a system of channels and cavities connecting the reservoir with friction zones in the support, and on the outer surface of the journal there is a groove located in the fast pressure reduction, namely in the range from 185 to 225 °, when viewed from the inner end of the journal. According to the authors, this lubrication system allows the lubricant to circulate through the lubrication channels.
Недостатком прототипа является то, что в данной системе смазки также как и в предыдущей конструкции, в качестве смазочного материала используется малоэффективная пластичная смазка. В данной системе, по сути, не происходит обновления смазочного материала в зоне трения, поскольку по замкнутому кругу циркулирует отработавшая смазка, содержащая высокоабразивные продукты износа и разложения смазки. Кроме того, основная часть смазки в смазочном резервуаре оказывается неработоспособной, поскольку каналы подвода и отбора смазки расположены в непосредственной близости друг от друга.The disadvantage of the prototype is that in this lubrication system as well as in the previous design, a low-performance grease is used as a lubricant. In this system, in fact, the lubricant is not updated in the friction zone, because the spent lubricant containing highly abrasive products of wear and decomposition of the lubricant circulates in a closed circle. In addition, the main part of the lubricant in the lubricant reservoir is inoperative, since the channels for supplying and selecting lubricant are located in close proximity to each other.
Технический результат настоящего изобретения заключается в обеспечении возможности обновления смазочного материала в зоне трения в процессе эксплуатации долота и, за счет этого, повышении долговечности опоры бурового долота.The technical result of the present invention is to provide the possibility of updating the lubricant in the friction zone during operation of the bit and, due to this, increasing the durability of the support of the drill bit.
Технический результат достигается тем, что в замковом пальце имеется две полости, не сообщающиеся друг с другом, одна из которых обеспечивает поступление смазочного материала из масляного резервуара через длинный канал в полость опоры, а другая в совокупности с отверстием по оси цапфы обеспечивает отвод из полости опоры отработавшего смазочного материала, причем дополнительно имеются два клапана и постоянный магнит, при этом впускной клапан вмонтирован в отверстие по оси цапфы вблизи упорного торца цапфы, выпускной клапан вмонтирован в замковый палец, вблизи спинки лапы, а постоянный магнит расположен в полости замкового пальца, сообщающейся с отверстием по оси цапфы, причем смазочная система заполнена смазочным маслом с антизадирными присадками.The technical result is achieved by the fact that in the locking finger there are two cavities that are not communicating with each other, one of which ensures the supply of lubricant from the oil reservoir through a long channel into the support cavity, and the other, together with the hole along the axis of the journal, allows the outlet from the support cavity spent lubricant, moreover, there are two valves and a permanent magnet, while the inlet valve is mounted in the hole along the axis of the journal near the stop end of the journal, the exhaust valve is mounted latch finger near the back paw, and the permanent magnet is arranged in the cavity of the locking finger, communicating with the hole for the trunnion, the lubricating system is filled with lubricating oil antifriction additives.
Заявленная система смазки бурового шарошечного долота с герметизированными опорами включает узел компенсации смазки в опоре и систему каналов и полостей, соединяющих узел компенсации смазки с зонами трения в опоре.The claimed lubrication system of the cone drill bit with sealed bearings includes a lubrication compensation unit in the support and a system of channels and cavities connecting the lubrication compensation unit to the friction zones in the support.
Узел компенсации смазки (фиг.1) включает стальной стакан 1 и связанную с ним эластичную диафрагму 2, заполненные смазочным материалом.The lubricant compensation unit (Fig. 1) includes a steel cup 1 and an associated elastic diaphragm 2 filled with lubricant.
Система каналов и полостей включает полость масляного резервуара 3, в которой установлен узел компенсации смазки; длинный смазочный канал 4, соединяющий полость масляного резервуара 3 с верхней полостью 5 в замковом пальце 6; короткий канал 7, соединяющий верхнюю полость 5 в замковом пальце с полостью 8 опоры, расположенной между поверхностями шарошки 9 и цапфы лапы 10, охватывающей все зоны трения в опоре; канал по оси цапфы 11, связывающий полость 8 опоры через впускной клапан 12, расположенный вблизи упорного торца цапфы, с нижней полостью 13 замкового пальца 6, внутри которого расположены постоянный магнит 14 и выпускной клапан 15, расположенный вблизи спинки лапы. Причем нижняя полость 13 и верхняя полость 5 замкового пальца 6 не сообщаются друг с другом.The system of channels and cavities includes a cavity of an oil reservoir 3 in which a lubrication compensation unit is installed; a long lubricating channel 4 connecting the cavity of the oil reservoir 3 with the upper cavity 5 in the locking finger 6; a short channel 7 connecting the upper cavity 5 in the locking finger with the cavity 8 of the support, located between the surfaces of the cone 9 and the axle of the paw 10, covering all friction zones in the support; a channel along the axis of the axle 11, connecting the support cavity 8 through the inlet valve 12, located near the axial end of the axle, with the lower cavity 13 of the locking finger 6, inside which there is a permanent magnet 14 and the exhaust valve 15, located near the back of the paw. Moreover, the lower cavity 13 and the upper cavity 5 of the locking finger 6 are not communicated with each other.
В полости масляного резервуара установлена крышка 16, закрепленная с помощью разжимного стопорного кольца 17 и герметизирующего эластичного уплотнения 18. В отверстие крышки установлена резьбовая пробка 19. Снизу масляный резервуар снабжен отверстием 20 со стороны затрубного пространства. Стакан 1 имеет отверстие для возможности выхода смазочного материала из стакана под внешним давлением, действующим на эластичную диафрагму, в полость масляного резервуара.A lid 16 is mounted in the cavity of the oil reservoir, fixed by means of an expandable retaining ring 17 and a sealing elastic seal 18. A threaded plug 19 is installed in the opening of the lid. From below, the oil reservoir is provided with an opening 20 from the annulus side. The cup 1 has an opening for the possibility of the release of lubricant from the cup under external pressure acting on the elastic diaphragm into the cavity of the oil reservoir.
Работа устройства в динамике. Перед началом эксплуатации долота смазочный материал заполняет полость масляного резервуара 3, длинный канал 4, верхнюю полость 5 замкового пальца 6, короткий канал 7, полость опоры 8. Канал по оси цапфы 11 и нижняя полость 13 замкового пальца 6 заполнены воздухом при атмосферном давлении, поскольку впускной клапан 12 не позволяет проникнуть туда смазочному материалу при штатной вакуумной закачке смазочного материала. При этом в качестве смазочного материала закачивают смазочное масло с антизадирными присадками. Смазочное масло имеет достаточно высокую вязкость, чтобы обеспечивать возможность его перемещения в системе смазки, и достаточно малую вязкость, чтобы предотвратить его самопроизвольное просачивание через герметизирующие уплотнения.The operation of the device in dynamics. Before operating the bit, lubricant fills the cavity of the oil reservoir 3, the long channel 4, the upper cavity 5 of the locking pin 6, the short channel 7, the cavity of the support 8. The channel along the axis of the pin 11 and the lower cavity 13 of the locking pin 6 are filled with air at atmospheric pressure, since the inlet valve 12 does not allow the lubricant to penetrate there during a regular vacuum injection of the lubricant. At the same time, lubricating oil with anti-seize additives is pumped as a lubricant. Lubricating oil has a sufficiently high viscosity to allow its movement in the lubrication system, and a sufficiently low viscosity to prevent its spontaneous leakage through the sealing seals.
Во время работы долота снаружи на эластичную диафрагму 2 через канал 20 действует давление, превышающее атмосферное давление внутри канала по оси цапфы 11 и нижней полости 13 замкового пальца 6. Данное избыточное давление открывает впускной клапан 12, в результате чего отработавшая смазка из полости опоры 8 начинает поступать в канал по оси цапфы 11 и далее в нижнюю полость 13 замкового пальца 6. При этом в полость опоры начинает поступать новая порция смазочного материала из полости 3 масляного резервуара. Отработавший смазочный материал, содержащий продукты износа за счет центробежных сил, создаваемых вращением долота перемещается из канала пор оси цапфы 11 в нижнюю полость 13, накапливаясь вблизи выпускного клапана 15. В процессе перемещения отработавшего смазочного материала от впускного клапана 12 к выпускному клапану 15 он проходит через постоянный магнит 14, на котором осаждаются продукты износа, что устраняет возможность заклинивания выпускного клапана 15. При заполнении канала по оси цапфы 11 и нижней полости 13 замкового пальца 6 происходит сжатие содержащегося в них воздуха с повышением его давления до величины давления в затрубном пространстве. В процессе бурения скважины происходит постоянный рост давления в затрубном пространстве за счет опускания долота вниз и, соответственно увеличения высоты столба бурового раствора в затрубном пространстве. Это поддерживает постоянную циркуляцию смазочного материала в полости опоры 8. Кроме того, при поднятии долота, а также вследствие пульсации давления в затрубном пространстве возможно длительное или кратковременное превышение давления воздуха в канале по оси цапфы 11 и нижней полости 13 замкового пальца 6 величины давления в затрубном пространстве. При этом произойдет открытие выпускного клапана 15 с выбросом отработавшего смазочного материала из системы смазки наружу.During operation of the bit from the outside, the elastic diaphragm 2 through the channel 20 is subjected to a pressure exceeding atmospheric pressure inside the channel along the axis of the pin 11 and the lower cavity 13 of the locking finger 6. This overpressure opens the inlet valve 12, as a result of which the spent lubricant from the cavity of the support 8 starts enter the channel along the axis of the pin 11 and then into the lower cavity 13 of the locking finger 6. In this case, a new portion of the lubricant from the cavity 3 of the oil reservoir begins to enter the support cavity. The spent lubricant containing wear products due to centrifugal forces created by the rotation of the bit moves from the pore channel of the axis of the pin 11 into the lower cavity 13, accumulating near the exhaust valve 15. In the process of moving the spent lubricant from the intake valve 12 to the exhaust valve 15, it passes through a permanent magnet 14, on which wear products are deposited, which eliminates the possibility of jamming of the exhaust valve 15. When filling the channel along the axis of the journal 11 and the lower cavity 13 of the locking finger 6, um compression air contained therein to increase its pressure to the pressure in the annulus. In the process of drilling a well there is a constant increase in pressure in the annulus by lowering the bit down and, accordingly, increasing the height of the column of drilling fluid in the annulus. This maintains a constant circulation of lubricant in the cavity of the support 8. In addition, when the bit is raised, and also due to pressure pulsation in the annulus, a prolonged or short-term excess of air pressure in the channel along the axis of pin 11 and lower cavity 13 of the lock pin 6 of the pressure in the annulus is possible space. This will open the exhaust valve 15 with the release of spent lubricant from the lubrication system to the outside.
Пример. Изготовили опытное буровое шарошечное долото с герметизированными опорами по настоящему изобретению. При этом в смазочную систему заправили смазочное масло с антизадирными присадками. Проведенные промысловые испытания опытного долота на штатных режимах эксплуатации показали, что его долговечность возросла на 32% по сравнению с долотами, выполненными по имеющейся технологии. Анализ отработавшего опытного долота показал, что масло из масляных резервуаров переместилось в опоры, при этом опоры в течение всего срока эксплуатации сохраняли работоспособность.Example. An experimental roller cone drill bit with sealed supports of the present invention was manufactured. At the same time, lubricating oil with anti-seize additives was charged into the lubrication system. Field tests of the pilot bit under standard operating conditions showed that its durability increased by 32% compared to bits made using existing technology. The analysis of the spent pilot bit showed that the oil from the oil tanks moved to the supports, while the supports remained operational throughout the entire life cycle.
Используемая литератураUsed Books
1. Патент РФ №2389859. Буровое долото с герметизированной опорой / Богомолов P.M., Мокроусов В.П., Ищук А.Г., Гавриленко М.В., Крылов С.М. Опубл. 20.05.2010, бюлл. №14.1. RF patent No. 2389859. Drill bit with a sealed support / Bogomolov P.M., Mokrousov V.P., Ischuk A.G., Gavrilenko M.V., Krylov S.M. Publ. 05/20/2010, bull. Number 14.
2. Патент РФ №2363830. Каналы для гидродинамической подачи смазки для бурового долота с конической шарошкой / Дик Аарон Дж., Линь Чи Ц. Опубл. 10.08.2009, бюлл. №22.2. RF patent No. 2363830. Channels for hydrodynamic lubrication for a drill bit with a conical roller cutter / Dick Aaron J., Lin Chi Ts. Publ. 08/10/2009, bull. Number 22.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011125750/03A RU2495218C2 (en) | 2011-06-22 | 2011-06-22 | Lubrication system of drill roller bit with sealed supports |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011125750/03A RU2495218C2 (en) | 2011-06-22 | 2011-06-22 | Lubrication system of drill roller bit with sealed supports |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011125750A RU2011125750A (en) | 2012-12-27 |
| RU2495218C2 true RU2495218C2 (en) | 2013-10-10 |
Family
ID=49257258
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011125750/03A RU2495218C2 (en) | 2011-06-22 | 2011-06-22 | Lubrication system of drill roller bit with sealed supports |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2495218C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2693793C2 (en) * | 2015-03-25 | 2019-07-04 | Сандвик Интеллекчуал Проперти Аб | Cutter for boring head |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU926222A1 (en) * | 1980-09-05 | 1982-05-07 | Производственное Объединение "Куйбышевбурмаш" Министерства Химического И Нефтяного Машиностроения Ссср | Device for lubricating bearing of sealed cutter bit support |
| SU1506061A1 (en) * | 1986-04-15 | 1989-09-07 | Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектно-Конструкторский Институт Нефтяного Машиностроения | Method and assembly for lubricating bearings of roller bit |
| RU2030541C1 (en) * | 1990-12-10 | 1995-03-10 | Специальное конструкторское бюро по долотам Самарского долотного завода | Roller bit bearing |
| US6571886B1 (en) * | 1995-02-16 | 2003-06-03 | Baker Hughes Incorporated | Method and apparatus for monitoring and recording of the operating condition of a downhole drill bit during drilling operations |
| RU2363830C2 (en) * | 2004-02-23 | 2009-08-10 | Бейкер Хьюз Инкорпорейтед | Channels for hydro-dynamic supply of lubrication for bit with cone roller cutter |
-
2011
- 2011-06-22 RU RU2011125750/03A patent/RU2495218C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU926222A1 (en) * | 1980-09-05 | 1982-05-07 | Производственное Объединение "Куйбышевбурмаш" Министерства Химического И Нефтяного Машиностроения Ссср | Device for lubricating bearing of sealed cutter bit support |
| SU1506061A1 (en) * | 1986-04-15 | 1989-09-07 | Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектно-Конструкторский Институт Нефтяного Машиностроения | Method and assembly for lubricating bearings of roller bit |
| RU2030541C1 (en) * | 1990-12-10 | 1995-03-10 | Специальное конструкторское бюро по долотам Самарского долотного завода | Roller bit bearing |
| US6571886B1 (en) * | 1995-02-16 | 2003-06-03 | Baker Hughes Incorporated | Method and apparatus for monitoring and recording of the operating condition of a downhole drill bit during drilling operations |
| RU2363830C2 (en) * | 2004-02-23 | 2009-08-10 | Бейкер Хьюз Инкорпорейтед | Channels for hydro-dynamic supply of lubrication for bit with cone roller cutter |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2693793C2 (en) * | 2015-03-25 | 2019-07-04 | Сандвик Интеллекчуал Проперти Аб | Cutter for boring head |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2011125750A (en) | 2012-12-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102149943A (en) | High speed flywheel | |
| CN1942651A (en) | Hydrodynamic pump passages for rolling cone drill bit | |
| CA1250829A (en) | Rock bit lubrication system | |
| CN208106322U (en) | A kind of rock bit bearing pressure balanced structure | |
| US12055014B2 (en) | Sealing system for downhole tool | |
| RU2495218C2 (en) | Lubrication system of drill roller bit with sealed supports | |
| CN108266429A (en) | A kind of water-oil separating water hydraulic standing balance sealing and lubrication plunger | |
| CN202031522U (en) | Multipurpose small-sized rotary blowout preventer | |
| CN102927280B (en) | Circulation balance sealing box assembly of plunger pump | |
| CN103398018A (en) | Slurry pump bearing lubrication system using both lubricating grease and thin oil | |
| CN103192546A (en) | Lubricating device for press machine balancer piston | |
| CN206221516U (en) | A kind of self-lubricating plain bearing seat | |
| CN203348318U (en) | Bearing component for vertical pump | |
| CN201908606U (en) | Compound sealing device of rotating control head | |
| CN101892834B (en) | Pressure balance type tank in formation pressure tester-during-drilling tool | |
| US9657528B2 (en) | Flow bypass compensator for sealed bearing drill bits | |
| US12049792B2 (en) | Double-channel fluid injection apparatus | |
| RU2411338C1 (en) | Bearing unit of roller cutter of bore bit | |
| CN203614041U (en) | Roller cone bit with pressure balance oil storage compensation device with buffer function | |
| CN203198290U (en) | Lubricating device of balancer piston of press | |
| US10113366B2 (en) | Intergland grease | |
| CN201991852U (en) | Hydraulic speed regulator | |
| RU2331750C1 (en) | Turbodrill oil-filled spindle section and commissioning method | |
| CN205779877U (en) | A kind of rotary dynamic sealing device | |
| CN202468428U (en) | Submersible pump capable of reducing lubricating oil consumption |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140623 |