RU2612171C1 - Шарошка бурового долота - Google Patents
Шарошка бурового долота Download PDFInfo
- Publication number
- RU2612171C1 RU2612171C1 RU2015138507A RU2015138507A RU2612171C1 RU 2612171 C1 RU2612171 C1 RU 2612171C1 RU 2015138507 A RU2015138507 A RU 2015138507A RU 2015138507 A RU2015138507 A RU 2015138507A RU 2612171 C1 RU2612171 C1 RU 2612171C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cover
- housing
- piston
- axis
- cone
- Prior art date
Links
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 45
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 9
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 5
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005065 mining Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005553 drilling Methods 0.000 abstract description 3
- 239000011435 rock Substances 0.000 abstract description 3
- 230000021615 conjugation Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 206010052428 Wound Diseases 0.000 description 1
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 1
- 239000003082 abrasive agent Substances 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 102200124760 rs587777729 Human genes 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B10/00—Drill bits
- E21B10/08—Roller bits
- E21B10/22—Roller bits characterised by bearing, lubrication or sealing details
- E21B10/24—Roller bits characterised by bearing, lubrication or sealing details characterised by lubricating details
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B10/00—Drill bits
- E21B10/08—Roller bits
- E21B10/22—Roller bits characterised by bearing, lubrication or sealing details
- E21B10/25—Roller bits characterised by bearing, lubrication or sealing details characterised by sealing details
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
- E21D9/10—Making by using boring or cutting machines
- E21D9/1006—Making by using boring or cutting machines with rotary cutting tools
- E21D9/104—Cutting tool fixtures
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
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. Шарошка бурового долота содержит корпус, ось, установленную в корпусе на подшипниках, крышку, снабженную подпружиненным относительно нее поршнем с образованием камеры переменного объема, образованной между поршнем и подшипником, при этом поршень и корпус снабжены парой уплотнительных элементов. Корпус и крышка на месте сопряжения с осью снабжены дополнительными уплотнительными элементами, выполненными из пористого материала. 4 з.п. ф-лы, 9 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 Е21В 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.
Также известна 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. Свайная буровая установка ЗИФ. Сайт ЗАО «Геомаш-Центр» WWW.geomash.ru. 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.
Известна шарошка бурового долота, содержащая корпус, ось, установленную в корпусе на подшипниках, крышку, снабженную подпружиненную относительно него поршнем с образованием камеры переменного объема, образованной между поршнем и подшипником (см. заявка РФ №2015100719 от 12.01.2015 г. на изобретение, которая принята за прототип).
Герметизация полости корпуса шарошки от внешней агрессивной среды, создание избыточного давления в корпусе существенно повышает ресурс шарошки за счет снижения вероятности попадания воды и песка в полость шарошки.
Недостатками известного устройства являются недостаточный ресурс работы шарошки вследствие возможности попадания песка в полость корпуса между поршнем и крышкой, а также в уплотнительные устройства оси и поршня.
Целью предлагаемого технического решения являются увеличение срока службы шарошки.
Указанная цель достигается тем, что в шарошке бурового долота, содержащей корпус, ось, установленную в корпусе на подшипниках, крышку, снабженную подпружиненнем относительно нее поршнем с образованием камеры переменного объема, образованной между поршнем и подшипником, поршень и корпус снабжены парой уплотнительных элементов, согласно техническому решению, корпус и крышка на месте сопряжения с осью снабжены дополнительными уплотнительными элементами, выполненными из пористого материала.
В крышке снаружи выполнено, как минимум, одно цилиндрическое углубление с размещенным в нем уплотнительным элементом из пористого материала и сообщенное с полостью шарошки посредством центрального капиллярного канала.
В крышке перед наружной уплотняемой с корпусом поверхностью выполнен, как минимум, один радиальный сквозной канал.
Пружина выполнена конической формы, крайние витки которой снабжены уплотнительными элементами, выполненными в виде уголка в поперечном сечении и имеющими возможность взаимодействовать с торцовой поверхностью крышки и боковой поверхностью оси, и торцовой поверхностью поршня и боковой поверхностью крышки.
В цилиндрическом углублении крышки с возможностью взаимодействия с торцовыми поверхностями крышки и поршня, боковой поверхностью оси установлена резиновая втулка.
Конструкция предлагаемой шарошки поясняется чертежами.
На фиг. 1 представлен общий вид шарошки (продольный разрез);
на фиг. 2 - узел А на фиг. 1;
на фиг. 3 - вариант исполнения крышки с дополнительным сапуном;
на фиг. 4 - узел Б на фиг. 3;
на фиг. 5 - вариант исполнения крышки с радиальным каналом между резьбой и уплотняемой поверхностью;
на фиг. 6 - вариант исполнения шарошки с двойной герметизацией зазора между осью и крышкой;
на фиг. 7 - вариант исполнения пружины и уплотнительного элемента в виде резиновой втулки;
на фиг. 8 - вариант исполнения шарошки с гарантированным обеспечением избыточного давления в полости канавки внутреннего уплотнительного элемента корпуса и оси;
на фиг. 9 - узел В на фиг. 8.
Шарошка бурового долота содержит корпус 1 (фиг. 1), ось 2, установленную в корпусе на двух конических подшипниках 3 и 4, крышку 5. С внутренней стороны крышки 5, взаимодействующей, например, с подшипником 4, выполнено 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 с образованием камеры переменного объема 9. Пружина 7 выполнена, например, конической формы. В средней части оси 2, с возможностью взаимодействия с корпусами подшипников 3 и 4, выполнен бурт 10. Крышка 5 жестко соединена с корпусом 1, например, при помощи резьбового соединения (не указано).
Корпус 1 снабжен уплотнительными элементами 11, 12 и 13, крышка - 14 и 15, поршень - 16, 17 и 18 и 19. При этом наружный уплотнительный элемент 11 корпуса 1, уплотнительный элемент 15 крышки 5 выполнены из пористого материала, например из пористой резины или тонкой сетки.
В корпусе 1 выполнено, как минимум, одно сквозное отверстие 20 со снабженной заглушкой 21. В оси 2 выполнены соединенные между собой осевые отверстия 22, 23 (фиг. 2), а также радиальное отверстие 24, соединенное с полостью корпуса 1. Отверстие 22 снабжено обратным клапаном 25 и пробкой 26.
Снаружи корпус 1 снабжен разрушающими породу зубьями 27 из твердого сплава.
В крышке 5 снаружи выполнено, как минимум, одно цилиндрическое углубление 28 (фиг. 3, 4), которое сообщается с полостью корпуса 1 посредством центрального капиллярного канала 29. В углубление 28 установлен уплотнительный элемент 30, выполненный из пористого материала, и резьбовая втулка 31 для его фиксации. При этом уплотнительный элемент 15 крышки 5, сопрягаемый с осью 2, выполнен с обеспечением полной герметизацией полости (углубление 6) между крышкой 5 и поршнем 8.
В крышке 5 между резьбой (не указано) и уплотнительным элементом 14 выполнен, как минимум, один радиальный сквозной канал 32 (фиг. 5). При этом уплотнительный элемент 15 крышки выполнен с обеспечением полной герметичности зазора между крышкой 5 и осью 2.
Крайние витки конической пружины 7 снабжены уплотнительными элементами 33 и 34 (фиг. 6), выполненными в виде уголка в поперечном сечении. Уплотнительный элемент 33 взаимодействует с торцовой поверхностью крышки 5 и боковой поверхностью оси 2, а элемент 34 - торцовой поверхностью поршня 8 и боковой поверхностью крышки 5. Уплотнительный элемент 15 крышки выполнен с обеспечением полной герметичности зазора между крышкой 5 и осью 2.
В углублении 6 с возможностью взаимодействия с торцовыми поверхностями крышки 5 и поршня 8, боковой поверхностью оси 2 установлена резиновая втулка 35 (фиг. 7).
В корпусе 1 с возможностью соединения с отверстием 20 (фиг. 8) и кольцевой канавкой 36 (фиг. 9) внутреннего уплотнительного элемента 13 корпуса 1 выполнен, как минимум, один радиальный канал 37.
Подготовка шарошки к работе.
Собранная шарошка устанавливается вертикально с расположением отверстий 20 и 22 сверху (фиг. 1 и 2). Снимаются пробка 26, заглушка 21 и через клапан 25, отверстия 22, 23 и 24 во внутреннюю полость шарошки закачивается смазка (масло). После появления смазки из отверстия 20, она закрывается заглушкой 21. Далее смазка закачивается в полость шарошки до полного сжатия пружины 7. После этого отверстие 22 закрывается пробкой 26.
Шарошка работает следующим образом.
В составе долота ( не указано) корпус 1 (фиг. 1) шарошки вращается относительно оси 2. При этом зубья 27, перекатываясь, разрушают породу. Подшипники 3 и 4 вращаются в масляной среде. Оснащение корпуса 1 и крышки 5 уплотнительными элементами 11 и 15 из пористого материала (резина пористая, сетка из тонкой проволоки) исключает попадание в уплотнительные элементы 12 и 13 корпуса, в полость 6 между поршнем и крышкой 6 абразивных частиц. Уплотнительные элементы 12 корпуса 1, 16 и 18 поршня 8 исключают попадание воды и иных сред в зону внутренних уплотнительных элементов 13 корпуса 1, 17 и 19 поршня 8. Таким образом, обеспечивается надежная герметичность полости корпуса 1, предотвращение попадания абразива и воды во внутреннюю полость шарошки и в зону внутренних уплотнительных элементов корпуса 1 и поршня 8, а также избыточное давление в полости корпуса. Это позволяет исключить поступление в зону внутренних уплотнительных элементов 13, 17 и 19 воды и песка. При наличии утечек смазки через уплотнительные элементы давление в полости шарошки снижается. Под действием пружины 7 поршень 8 перемещается в сторону подшипников 3 и 4, восстанавливая избыточное давление.
Значительная площадь поршня 8 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.
На фиг. 3 полость 6 с внешней средой сообщается через пористое уплотнительное устройство 30 и капиллярный канал 29. В качестве уплотнительного элемента 15 может быть использована серийная манжета.
На фиг. 5 полость 6 с внешней средой сообщается через радиальный канал 32, выполненный в крышке 5 между резьбой и уплотнительным элементом 14. Резьбовое соединение корпус-крышка выполняет функцию капиллярного канала для предотвращения попадания песка и абразива в полость между крышкой 5 и поршнем 8.
На фиг. 6 снабженные по торцам крайних витков конической пружины 7 уплотнительные элементы 33 и 34 дополнительно герметизируют зазоры на месте сопряжения крышки 5 с осью 2, и крышки 5 с поршнем 8.
Установленная резиновая втулка 35 (фиг. 7) обеспечивает герметизацию зазоров между крышкой 5 и поршнем 8 с одной стороны и боковой поверхностью оси 2 с другой. При этом втулка 35 одновременно выполняет функцию пружины.
Сообщение замкнутой кольцевой полости 36, образованной поверхностью кольцевой канавки (не указана) и внутренним уплотнительным элементом 13, с полостью шарошки посредством радиального канала 37 и отверстия 20 обеспечивает гарантированное поджатие уплотнительного элемента 13 к поверхности оси 2. Это позволяет существенно снизить утечки масла и при износе элемента 13.
Таким образом, оснащение дополнительными уплотнительными элементами оси шарошки, выполненными из пористого материала, позволяет исключить попадание песка в полость шарошки, и воды в полость шарошки и во внутренние уплотнительные элементы.
Claims (5)
1. Шарошка бурового долота, содержащая корпус, ось, установленную в корпусе на подшипниках, крышку, снабженную подпружиненным относительно нее поршнем с образованием камеры переменного объема, образованной между поршнем и подшипником, при этом поршень и корпус снабжены парой уплотнительных элементов, отличающаяся тем, что с целью повышения ресурса корпус и крышка на месте сопряжения с осью снабжены дополнительными уплотнительными элементами, выполненными из пористого материала.
2. Шарошка по п. 1, отличающаяся тем, что в крышке снаружи выполнено как минимум одно цилиндрическое углубление с размещенным в нем уплотнительным элементом из пористого материала и сообщенное с полостью шарошки посредством центрального капиллярного канала.
3. Шарошка по п. 2, отличающаяся тем, что в крышке перед уплотнительным элементом выполнен как минимум один радиальный сквозной канал.
4. Шарошка по п. 1, отличающаяся тем, что пружина выполнена конической формы, крайние витки которой снабжены уплотнительными элементами, выполненными в виде уголка в поперечном сечении и имеющими возможность взаимодействовать с торцовой поверхностью крышки и боковой поверхностью оси, и с торцовой поверхностью поршня и боковой поверхностью крышки.
5. Шарошка по п. 1, отличающаяся тем, что в цилиндрическом углублении крышки с возможностью взаимодействия с торцовыми поверхностями крышки и поршня, боковой поверхностью оси установлена резиновая втулка.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015138507A RU2612171C1 (ru) | 2015-09-09 | 2015-09-09 | Шарошка бурового долота |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015138507A RU2612171C1 (ru) | 2015-09-09 | 2015-09-09 | Шарошка бурового долота |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2612171C1 true RU2612171C1 (ru) | 2017-03-02 |
Family
ID=58459221
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015138507A RU2612171C1 (ru) | 2015-09-09 | 2015-09-09 | Шарошка бурового долота |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2612171C1 (ru) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU313021A1 (ru) * | В. А. Кальван В. В. Нефедов | Подшипниковый узел | ||
US3413045A (en) * | 1967-04-19 | 1968-11-26 | Smith Ind Internat Inc | Sealed lubricated reamer-stabilizer |
SU926222A1 (ru) * | 1980-09-05 | 1982-05-07 | Производственное Объединение "Куйбышевбурмаш" Министерства Химического И Нефтяного Машиностроения Ссср | Устройство дл обеспечени смазки подшипников герметизированной опоры шарошки долота |
RU2105122C1 (ru) * | 1993-11-10 | 1998-02-20 | Гиехат Юнайтид ПиТиВай, еЛТиДи | Расширитель наддолотный шарошечный |
RU33416U1 (ru) * | 2001-06-04 | 2003-10-20 | Виктор Иванович Фуглев | Подшипниковый узел |
RU2319878C1 (ru) * | 2006-08-09 | 2008-03-20 | Открытое акционерное общество "Беларусьрезинотехника" | Манжета комбинированная |
US20120212034A1 (en) * | 2011-02-17 | 2012-08-23 | The Robbins Company | Cutter assembly for tunnel boring machine with pressure compensation |
-
2015
- 2015-09-09 RU RU2015138507A patent/RU2612171C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU313021A1 (ru) * | В. А. Кальван В. В. Нефедов | Подшипниковый узел | ||
US3413045A (en) * | 1967-04-19 | 1968-11-26 | Smith Ind Internat Inc | Sealed lubricated reamer-stabilizer |
SU926222A1 (ru) * | 1980-09-05 | 1982-05-07 | Производственное Объединение "Куйбышевбурмаш" Министерства Химического И Нефтяного Машиностроения Ссср | Устройство дл обеспечени смазки подшипников герметизированной опоры шарошки долота |
RU2105122C1 (ru) * | 1993-11-10 | 1998-02-20 | Гиехат Юнайтид ПиТиВай, еЛТиДи | Расширитель наддолотный шарошечный |
RU33416U1 (ru) * | 2001-06-04 | 2003-10-20 | Виктор Иванович Фуглев | Подшипниковый узел |
RU2319878C1 (ru) * | 2006-08-09 | 2008-03-20 | Открытое акционерное общество "Беларусьрезинотехника" | Манжета комбинированная |
US20120212034A1 (en) * | 2011-02-17 | 2012-08-23 | The Robbins Company | Cutter assembly for tunnel boring machine with pressure compensation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3765495A (en) | Drill bit seals | |
US5513715A (en) | Flat seal for a roller cone rock bit | |
US4386668A (en) | Sealed lubricated and air cooled rock bit bearing | |
US3303898A (en) | Bearing sealing and lubricating device | |
RU164401U1 (ru) | Универсальный клапан бурильной колонны | |
WO2002066781A2 (en) | Metal-face-seal rock bit and lubricant passage for a rock bit | |
CA1064013A (en) | Sealing system for a rotary rock bit | |
US8746374B2 (en) | Method and apparatus for reducing lubricant pressure pulsation within a rotary cone rock bit | |
US20230279726A1 (en) | Sealing system for downhole tool | |
RU2612171C1 (ru) | Шарошка бурового долота | |
CA2827207A1 (en) | Drill bit seal and method of using same | |
US7464773B2 (en) | Enhanced drill bit lubrication apparatus and method | |
RU2389860C1 (ru) | Шарошечное долото с герметизированной опорой | |
RU2574095C1 (ru) | Шарошка бурового долота | |
RU2389859C1 (ru) | Буровое долото с герметизированной опорой | |
RU2612172C1 (ru) | Шарошка бурового долота | |
RU2579101C1 (ru) | Шарошка бурового долота | |
US4462472A (en) | Marine bearing for a downhole drilling apparatus | |
US3230019A (en) | Drill bit lubricator | |
WO2009035455A1 (en) | Pressure compensator for drill bit | |
US9657528B2 (en) | Flow bypass compensator for sealed bearing drill bits | |
US6138778A (en) | Rock bit lubricant relief valve | |
US4402495A (en) | Drill string shock absorber with pressurized lubricant system | |
US20160076307A1 (en) | Composite diaphragm for roller cone pressure compensation system | |
RU2200225C2 (ru) | Двойной керноизолирующий снаряд |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180910 |