RU2430232C1 - Drilling bit sealed bearing structure - Google Patents

Abstract

FIELD: mining. ^ SUBSTANCE: invention refers to bearings of rolling drilling bits, which include leg with trunnion, which are provided with oil supply channels, cutter fixed on trunnion by means of lock bearing, and sealing elastic ring arranged in groove. Peculiarity of the proposed bearing is that groove for sealing assembly is located to longitudinal axis of trunnion at an angle different from perpendicular. Upper part of groove for sealing ring is offset relative to its lower part towards the bit axis. ^ EFFECT: improvement of sealing reliability and protection of the bearing cavity against slurry penetration, which increases service life of the bearing and bit as a whole. ^ 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к маслонаполненным опорам буровым шарошечных долот.The invention relates to a rock cutting tool, and in particular to oil-filled bearings for rolling cone bits.

Известна опора шарошечного долота, содержащая цапфу, на которой посредством подшипников скольжения и качения, один из которых - замковый, установлена шарошка с рабочими элементами (см. патент РФ №2019670, кл. Е21В 10/22, 1994 г.).Known support roller cone bit containing a pin on which through bearings and rolling, one of which is locking, mounted roller cone with working elements (see RF patent No. 20169670, CL ЕВВ 10/22, 1994).

К недостаткам опор долот указанного типа следует отнести быстрый выход их из строя из-за отсутствия смазки подшипников, что особо сильно сказывается при бурении на форсированных режимах.The disadvantages of the supports of the bits of this type include their quick failure due to the lack of lubrication of the bearings, which is especially severe when drilling in forced modes.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является герметизированная опора шарошечного долота, содержащая лапу с наклонной цапфой, выполненными с каналами для подачи смазки, шарошку, установленную на цапфе посредством замкового подшипника, и размещенное в выточке уплотнительное эластичное кольцо (см. Каталог буровых долот, ВОЛГАБУРМАШ, 2003, с.13, рис.2).The closest to the proposed technical essence and the achieved result is a sealed support of a cone bit containing a paw with an inclined pin made with channels for supplying lubricant, a cone mounted on the pin using a lock bearing, and an elastic sealing ring located in the undercut (see Drill Catalog bits, VOLGABURMASH, 2003, p.13, fig. 2).

В данном долоте благодаря использованию системы смазки повышается работоспособность опоры. К недостаткам данной конструкции опоры бурового долота следует отнести то, что в ней не исключается попадание шлама в полость шарошки и сравнительно быстрая разгерметизация опоры.Thanks to the use of a lubrication system, the working capacity of the support is increased in this bit. The disadvantages of this design of the drill bit support include the fact that it does not exclude the ingress of sludge into the cone cavity and the relatively fast depressurization of the support.

В соответствии с изложенным техническим результатом изобретения является улучшение эффективности работы опоры и долота в целом путем более надежной ее герметизации.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 more reliable sealing.

Указанный технический результат достигается тем, что в герметизированной опоре шарошечного долота, содержащей лапу с наклонной цапфой, выполненными с каналами для подачи смазки, шарошку, установленную на цапфе посредством замкового подшипника, и размещенное в выточке уплотнительное эластичное кольцо, согласно изобретению, выточка под узел герметизации выполнена под углом к продольной оси цапфы.The specified technical result is achieved by the fact that in the sealed support of the cone bit, containing a paw with an inclined pin made with channels for supplying lubricant, a cone mounted on the pin using a lock bearing, and an elastic sealing ring located in the undercut, according to the invention, a recess under the sealing unit made at an angle to the longitudinal axis of the journal.

Решению поставленной задачи способствует также и то, что верхняя часть выточки под уплотнительное кольцо смещена относительно ее нижней части в сторону оси долота.The task is also facilitated by the fact that the upper part of the undercut under the o-ring is offset relative to its lower part towards the axis of the bit.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображен общий вид опоры долота в разрезе.The invention is illustrated in the drawing, which shows a General view of the support of the bit in section.

Опора бурового шарошечного долота включает лапу 1, цапфу 2, шарошку 3 с замковым подшипником 4 и эластичное уплотнительное кольцо 5, размещенное в выточке 6 цапфы 2 или шарошки 3. Лапа 1 и цапфа 2 выполнены с каналами 7 для подачи смазки из маслонаполненной емкости (не показана). Шарошка 3 закреплена на цапфе 2 посредством замкового подшипника 4. В предложенной опоре выточка 6 под уплотнительное кольцо 5 выполнена не перпендикулярно к продольной оси цапфы 2, а под углом - α, при этом верхняя часть выточки 6 под уплотнительное кольцо 5 смещена относительно ее нижней части в сторону оси долота.The support of the cone bit includes a paw 1, a pin 2, a cone 3 with a lock bearing 4 and an elastic O-ring 5 located in the recess 6 of the pin 2 or roller cone 3. The paw 1 and pin 2 are made with channels 7 for supplying lubricant from an oil-filled container (not shown). The roller cutter 3 is mounted on the pin 2 by means of a locking bearing 4. In the proposed support, the undercut 6 under the o-ring 5 is not perpendicular to the longitudinal axis of the pin 2, but at an angle α, with the upper part of the undercut 6 under the o-ring 5 shifted relative to its lower part towards the axis of the bit.

Принцип работы опоры долота заключается в следующем. В процессе бурения уплотнительное кольцо 5 при расположении его в кольцевой выточке 6 в шарошке 3 вращается вместе шарошкой 3 вокруг цапфы 2, постоянно контактируя с ней благодаря силам упругости и предохраняет опору от попадания бурового шлама. В случае размещения уплотнительного кольца 5 в выточке 6 цапфы 2 рабочая поверхность его постоянно контактирует с внутренней поверхностью шарошки 3 и также обеспечивает надежную герметизацию опоры, перекрывая зазор между шарошкой 3 и цапфой 2. Этому способствует выполнение выточки 6 под углом - α к продольной оси цапфы 2. Расположение уплотнительного кольца 5 под углом к уплотняемой поверхности цапфы 2 или шарошки 3 практически исключает проворот кольца 5 относительно них. А это, с одной стороны, повышает надежность герметизации опоры, а с другой стороны, значительно уменьшает износ самого кольца 5, что увеличивает срок его службы и опоры в целом. Расположение же верхней части выточки 6 под уплотнительное кольцо 5 со смещением относительно ее нижней части в сторону оси долота позволяет успешно бороться против «насосного эффекта», возникающего вследствие различной скорости движения тел качения в нагруженной и ненагруженной зонах опоры и ведущего к подсосу шлама из затрубного пространства и вымыванию смазки из полости шарошки, что значительно снижает как проходку на долото, так и скорость бурения.The principle of operation of the bit support is as follows. During drilling, the sealing ring 5, when located in the annular recess 6 in the roller cutter 3, rotates together with the roller cutter 3 around the pin 2, constantly contacting it due to the elastic forces and protects the support from the penetration of drill cuttings. In the case of placing the sealing ring 5 in the recess 6 of the pin 2, its working surface is constantly in contact with the inner surface of the cone 3 and also provides reliable sealing of the support, overlapping the gap between the cone 3 and the pin 2. This is facilitated by making the recess 6 at an angle - α to the longitudinal axis of the pin 2. The location of the sealing ring 5 at an angle to the sealing surface of the journal 2 or cone 3 virtually eliminates the rotation of the ring 5 relative to them. And this, on the one hand, increases the reliability of sealing the support, and on the other hand, significantly reduces the wear of the ring 5 itself, which increases its service life and the support as a whole. The location of the upper part of the groove 6 under the o-ring 5 with an offset relative to its lower part towards the axis of the bit allows you to successfully fight against the "pumping effect" that occurs due to different speeds of the rolling elements in the loaded and unloaded areas of the support and leading to suction of sludge from the annulus and leaching of lubricant from the cone cavity, which significantly reduces both the penetration of the bit and the drilling speed.

Применение долот с предложенной опорой позволяет повысить технико-экономические показатели буровых работ в первую очередь за счет повышения срока службы опоры, благодаря надежной герметизации полости опоры, что особенно важно при бурении по абразиивным породам.The use of bits with the proposed support allows you to increase the technical and economic performance of drilling operations primarily by increasing the service life of the support, due to the reliable sealing of the cavity of the support, which is especially important when drilling on abrasive rocks.

Claims (2)

1. Герметизированная опора шарошечного долота, содержащая лапу с наклонной цапфой, выполненной с осевым каналом для подачи смазки, шарошку, установленную на цапфе посредством замкового подшипника, и размещенный в выточке узел герметизации с уплотнительным эластичным кольцом, отличающаяся тем, что выточка под узел герметизации расположена к продольной оси цапфы под углом, отличным от перпендикулярного.1. A sealed support of a cone bit containing a paw with an inclined pin made with an axial channel for supplying lubricant, a cone mounted on the pin using a lock bearing, and a sealing assembly located in the undercut with a sealing elastic ring, characterized in that the undercut under the sealing assembly is located to the longitudinal axis of the trunnion at an angle different from the perpendicular. 2. Герметизированная опора шарошечного долота по п.1, отличающаяся тем, что верхняя часть выточки под уплотнительное кольцо смещена относительно ее нижней части в сторону оси долота. 2. The sealed support of the cone bit according to claim 1, characterized in that the upper part of the undercut under the o-ring is offset relative to its lower part towards the axis of the bit.

Images