RU2574095C1 - Шарошка бурового долота - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области горного дела, а именно к шарошкам буровых долот для бурения скважин большого диаметра под сваи, разработки горных пород. Технический результат заключается в увеличении срока службы шарошки при одновременном снижении трудоемкости изготовления. Шарошка бурового долота содержит корпус, ось, установленную в корпусе на подшипниках, крышку, камеру переменного объема с поршнем, сообщенную с внутренней полостью шарошки. Между крышкой и подшипником, на оси, с возможностью ограниченного осевого перемещения, установлен подпружиненный относительно крышки поршень. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относится к области горного дела, а именно к шарошкам буровых долот для бурения скважин большого диаметра под сваи, разработки горных пород.

Известна шарошка бурового долота, включающая установленную на радиальных и упорных подшипниковых опорах в корпусе ось, крышки корпуса, между крышками и корпусом установлен эластичный элемент, при этом в оси выполнен канал, в котором установлен поршень с образованием камеры переменного объема, сообщенной с внутренней полостью корпуса (см. Патент США №5598895, МПК E21B 9/08, 1997 г.).

Недостатками известной шарошки являются недостаточный ресурс вследствие возможности проникновения во внутреннюю полость шарошки воды и абразива (земли, песка) по причине отсутствия полной герметичности внутренней полости корпуса относительно внешней среды, меньшего давления в полости корпуса, чем в окружающей среде в связи с потерей давления от трения в поршне. Кроме того, малый объем смазки в канале не позволяет полностью компенсировать утечки. Сборка подшипников в корпусе и на оси существенно повышает трудоемкость изготовления шарошки.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является шарошка бурового долота, включающая корпус, установленную на двух конических подшипниковых опорах в корпусе ось, крышки корпуса, при этом корпус и крышки корпуса снабжены эластичными элементами относительно последних, взаимодействующими по торцам, кольцами, а в крышках выполнены кольцевые углубления с установленными в них поршнями с образованием камер переменного объема, сообщенными с внутренней полостью корпуса (см. заявка США №2012/0212034, МПК E21D 9/10), который выбран за прототип.

Оснащение шарошки серийными коническими подшипниками значительно снижает трудоемкость ее изготовления.

Недостатками указанной шарошки являются недостаточный ресурс вследствие возможности проникновения во внутреннюю полость корпуса воды и абразива (земли, песка) по причине отсутствия полной герметичности внутренней полости корпуса относительно внешней среды, меньшего давления смазки в полости корпуса, чем в окружающей среде в связи с потерей давления от трения в поршне. Сложность конструкции, большое количество сопрягаемых друг с другом деталей снижает надежность, увеличивает трудоемкость изготовления изделия.

Целью предлагаемого технического решения являются увеличение срока службы шарошки при одновременном снижении трудоемкости изготовления.

Указанная цель достигается тем, что в шарошке бурового долота, содержащей корпус, ось, установленной в корпусе на подшипниках, крышку, камеру переменного объема с поршнем, сообщенную с внутренней полостью шарошки, согласно техническому решению, между крышкой и подшипником, на оси, с возможностью ограниченного осевого перемещения, установлен поршень, подпружиненный относительно крышки.

В средней части оси между подшипниками выполнен бурт, крышка выполнена с возможностью взаимодействия ее торца с корпусом подшипника, с внутренней стороны крышки выполнено цилиндрическое углубление с установленным в нем поршнем.

Конструкция предлагаемой шарошки поясняется чертежом.

На фиг. 1 представлен общий вид штанги;

На фиг. 2 - узел А (клапан) на фиг. 1.

Шарошка бурового долота содержит корпус 1, ось 2, установленный в корпусе на двух конических подшипниках 3 и 4, крышку 5. С внутренней стороны крышки 5, взаимодействующей, например, с подшипником 4, выполнено, например, цилиндрическое углубление 6, в котором с возможностью взаимодействия с поверхностями крышки 5 и оси 2, а также с возможностью ограниченного осевого перемещения, установлен подпружиненный пружиной 7 поршень 8. В средней части оси 2, с возможностью взаимодействия с корпусами подшипников 3 и 4, выполнен бурт 9.

Корпус 1, крышка 5, поршень 8 снабжены уплотнительными элементами соответственно 10 и 11, 12, 13, 14, 15, 16.

В корпусе 1 выполнены, как минимум, два сквозных отверстия 17 и 18, которые соответственно снабжены обратным клапаном 19 с пробкой 20 и заглушкой 21.

Снаружи корпус 1 снабжен разрушающими породу зубьями 22 из твердого сплава.

Подготовка шарошки к работе.

Собранная шарошка устанавливается вертикально с расположением отверстий 17 и 18 сверху. Снимаются пробка 20, заглушка 21 и через отверстие 17 и клапан 19 во внутреннюю полость шарошки закачивается смазка (масло). После появления смазки из отверстия 18 она закрывается заглушкой 21. Далее смазка закачивается в полость шарошки до полного сжатия пружины 7. После этого отверстие 17 закрывается пробкой 20.

Шарошка работает следующим образом.

В составе долота (на фиг. не указано) корпус 1 шарошки вращается относительно оси 2. При этом зубья 22, перекатываясь, разрушают породу. Подшипники 3 и 4 вращаются в масляной среде. Оснащение корпуса 1 и поршня 8 сдвоенными уплотнительными элементами 10 и 11, 13 и 14, 15 и 16, обеспечение во внутренней полости шарошки избыточного давления позволяют исключить поступление в зону внутренних уплотнительных элементов 11, 14 и 16 воды и песка. При наличии утечек смазки через уплотнительные элементы давление в полости шарошки снижается. Под действием пружины 8 поршень 7 перемещается в сторону подшипников 3 и 4, восстанавливая избыточное давление.

Значительная площадь поршня 7 позволяет компенсировать достаточный объем утечек. При этом ход поршня 8 выбирается исходя из среднего расхода утечек и долговечности работы зубьев шарошки. Объем смазки для компенсации утечек должен быть больше суммарного объема утечек за время работы шарошки до износа.

Claims (2)

1. Шарошка бурового долота, содержащая корпус, ось, установленную в корпусе на подшипниках, крышку, камеру переменного объема с поршнем, сообщенную с внутренней полостью шарошки, отличающаяся тем, что, с целью повышения ресурса и снижения трудоемкости изготовления, между крышкой и подшипником, на оси, с возможностью ограниченного осевого перемещения, установлен подпружиненный относительно крышки поршень.

2. Шарошка по п.1, отличающаяся тем, что в средней части оси с возможностью взаимодействия с корпусами подшипников выполнен бурт, крышка выполнена с возможностью взаимодействия ее торца с корпусом подшипника, с внутренней стороны крышки выполнено цилиндрическое углубление с установленным в нем поршнем.

Images