RU2476661C1 - Roller bit support (versions) - Google Patents

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: lock unit is installed in a circular bore of a journal arranged between a circular collar and a base end of the journal. The feature of the proposed support according to one version is the fact that the lock unit is formed by a cylindrical bushing installed in the circular bore of the journal and rigidly connected with the cutter. The circular collar is arranged as detachable and is rigidly connected with the journal, and the cutter is connected with the bushing by means of left thread. According to another version, the feature of the support is the fact that the lock unit is formed by a cylindrical bushing installed in the circular bore of the journal and rigidly connected with the cutter. At the same time the circular collar is detachable and rigidly fixed with the journal, and the cutter is rigidly fixed relative to the bushing against slippage and axial displacement. Besides, the cutter is rigidly fixed relative to the bushing against slippage by means of their splint connection, and against axial displacement - with radially arranged pins.

EFFECT: simplified design of a support, higher reliability of its operation and higher performance of a bit as a whole.

2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к опорам буровых шарошечных долот.The invention relates to a rock cutting tool, and in particular to bearings of rolling cutter bits.

Известна опора шарошечного долота, содержащая цапфу, на которой посредством подшипников скольжения и качения, один из которых замковый, установлена шарошка с рабочими элементами (см. справочник «Буровые долота». Палий П.А. и Корнеев К.Е. Москва, Недра, 1971 г., с.175, рис.V1.30).Known support cone bit containing a pin on which through bearings and rolling, one of which is locking, mounted roller cone with working elements (see reference book "Drill bits". Paliy P.A. and Korneev K.E. Moscow, Nedra, 1971, p. 175, fig. V1.30).

К недостаткам данного долота следует отнести значительное ослабление цапфы в зоне расположения замкового подшипника, связанное с использованием замкового пальца большого диаметра. Этот недостаток в первую очередь относится к долотам малого диаметра.The disadvantages of this bit include a significant weakening of the trunnion in the area of the location of the lock bearing associated with the use of a lock finger of large diameter. This drawback primarily relates to small diameter bits.

Известна также опора шарошечного долота, содержащая лапу с цапфой и шарошку, закрепленную на цапфе замковым узлом (см. авт. св. СССР №1588857, кл. Е21В 10/22, 1990 г.).Also known is the support of a cone bit containing a paw with a pin and a cone fixed to the pin with a lock assembly (see ed. St. USSR No. 1588857, cl. ЕВВ 10/22, 1990).

В данном долоте, благодаря исключению канала под замковый палец, значительно повышается прочность цапфы, а также исключаются все негативные явления, связанные с креплением замкового пальца сваркой.In this bit, due to the exclusion of the channel under the locking finger, the trunnion strength is significantly increased, and all the negative phenomena associated with the fastening of the locking finger by welding are eliminated.

Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является опора шарошечного долота, содержащая лапу со ступенчатой цапфой и шарошку, закрепленную на цапфе замковым узлом, установленным в кольцевой проточке цапфы, расположенной между кольцевым буртом и базовым торцом цапфы (см. патент РФ №2291272, кл. Е21В 10/22, 2007 г.).Closest to the proposed technical essence and the achieved result is the support of the cone bit containing a paw with a stepped pin and a cone fixed to the pin with a locking assembly installed in the ring groove of the pin located between the ring shoulder and the base end of the pin (see RF patent No. 2291272 , CL ЕВВ 10/22, 2007).

Основными недостатками прототипа являются сложность конструкции и трудоемкость монтажа и демонтажа замкового узла опоры. Это связано с выполнением замкового узла из нескольких составных элементов, что автоматически усложняет и технологию его монтажа и демонтажа. Все это снижает надежность работы замкового узла и продолжительность работы долота в целом.The main disadvantages of the prototype are the complexity of the design and the complexity of installation and dismantling of the castle node of the support. This is due to the implementation of the castle site of several components, which automatically complicates the technology of its installation and dismantling. All this reduces the reliability of the castle site and the duration of the bit as a whole.

В соответствии с изложенным техническим результатом изобретения является улучшение эффективности работы долота путем повышения стойкости его опоры и упрощение конструкции.In accordance with the stated technical result of the invention is to improve the efficiency of the bit by increasing the stability of its support and simplifying the design.

Указанный технический результат по первому варианту достигается тем, что в опоре шарошечного долота, содержащей лапу со ступенчатой цапфой и шарошку, закрепленную на цапфе замковым узлом, установленным в кольцевой проточке цапфы, расположенной между кольцевым буртом и базовым торцом цапфы, согласно изобретению замковый узел образован цилиндрической втулкой, установленной в кольцевой проточке цапфы и жестко соединенной с шарошкой, при этом кольцевой бурт выполнен съемным и жестко соединен с цапфой, а шарошка соединена с втулкой посредством левой резьбы.The specified technical result according to the first embodiment is achieved by the fact that in the support of the cone bit containing a paw with a stepped pin and a cone fixed to the axle by a locking unit installed in the annular groove of the axle located between the annular shoulder and the base end of the axle, according to the invention, the locking unit is formed of a cylindrical a sleeve installed in the annular groove of the journal and rigidly connected to the cone, while the annular collar is made removable and rigidly connected to the journal, and the cone is connected to the sleeve through your left-hand thread.

По второму варианту указанный технический результат достигается тем, что в опоре шарошечного долота, содержащей лапу со ступенчатой цапфой и шарошку, закрепленную на цапфе замковым узлом, установленным в кольцевой проточке цапфы, расположенной между кольцевым буртом и базовым торцом цапфы, согласно изобретению замковый узел образован цилиндрической втулкой, установленной в кольцевой проточке цапфы и жестко соединенной с шарошкой, при этом кольцевой бурт выполнен съемным и жестко соединен с цапфой, а шарошка жестко зафиксирована относительно втулки от проворота и осевого перемещения.According to the second embodiment, the technical result is achieved in that in the support of the cone bit containing a paw with a stepped pin and a cone fixed to the pin with a locking assembly installed in the annular groove of the journal located between the circular shoulder and the base end of the journal, according to the invention, the locking assembly is formed of a cylindrical a sleeve installed in the annular groove of the axle and rigidly connected to the cone, while the annular collar is made removable and rigidly connected to the axle, and the cone is rigidly fixed relative to Tel'nykh sleeve against rotation and axial movement.

Достижению указанного технического результата способствует также и то, что:The achievement of the specified technical result also contributes to the fact that:

- шарошка жестко зафиксирована относительно втулки от проворота посредством их шлицевого соединения;- cone is rigidly fixed relative to the sleeve from rotation by means of their spline connection;

- шарошка жестко зафиксирована относительно втулки от осевого перемещения радиально расположенным штифтом.- the cone is rigidly fixed relative to the sleeve from axial movement by a radially located pin.

Изобретение поясняется чертежами, на которых фиг.1 и 2 изображают общий вид опоры долота в продольном разрезе; фиг.3 - сечение А-А на фиг.1.The invention is illustrated by drawings, in which figures 1 and 2 depict a General view of the support of the bit in longitudinal section; figure 3 - section aa in figure 1.

Опора бурового шарошечного долота включает цапфу 1, выполненную за одно целое с лапой 10, и закрепленную на цапфе 1 посредством замкового узла шарошку 2. Цапфа 1 выполнена со ступенчатой наружной поверхностью с кольцевой проточкой 3, расположенной между кольцевым буртом 12 и базовым торцом 13 цапфы 1. В кольцевой проточке 3 размещен замковый узел, образованный цилиндрической втулкой 4, жестко соединенной с шарошкой 2 по одному варианту посредством левой резьбы 14 (фиг.2), выполненной на внутренней поверхности шарошки 2 и наружной поверхности втулки 4 (см. фиг.1). По другому варианту втулка 4 и шарошка 2 соединены посредством шлицев 8 и 9, предотвращающих их проворот, и штифтами 5, расположенными в совмещенных радиальных каналах шарошки 2 и втулки 4 (см. фиг.3). В обоих вариантах кольцевой бурт 12 выполнен съемным и жестко соединен с цапфой 1. Количество штифтов 5 выбирается в зависимости от типоразмера долота и передаваемой нагрузки. При этом выступы 8 и впадины 9 шлицевого соединения выполняются на наружной поверхности цилиндрической втулки 4 и на внутренней поверхности шарошки 2.The support of the roller cone bit includes a trunnion 1, made integral with the paw 10, and fixed on the trunnion 1 by means of a locking assembly 2. The trunnion 1 is made with a stepped outer surface with an annular groove 3 located between the annular shoulder 12 and the base end 13 of the trunnion 1 In the annular groove 3 there is a locking assembly formed by a cylindrical sleeve 4, rigidly connected to the cone 2 according to one embodiment by means of a left thread 14 (figure 2), made on the inner surface of the cone 2 and the outer surface of the sleeve 4 (see figure 1). In another embodiment, the sleeve 4 and the cone 2 are connected by means of splines 8 and 9, preventing their rotation, and pins 5 located in the combined radial channels of the cone 2 and the sleeve 4 (see figure 3). In both versions, the annular shoulder 12 is removable and rigidly connected to the pin 1. The number of pins 5 is selected depending on the size of the bit and the transmitted load. In this case, the protrusions 8 and the trough 9 of the spline connection are performed on the outer surface of the cylindrical sleeve 4 and on the inner surface of the cone 2.

Монтаж опоры долота осуществляется следующим образом. Вначале в кольцевой проточке 3 цапфы 1 устанавливают цилиндрическую втулку 4, которую запирают кольцевым буртом 12, который в свою очередь жестко соединяют с цапфой 1 посредством резьбы или любым другим известным способом. По первому варианту после этого шарошку 2 посредством левой резьбы соединяют с цилиндрической втулкой. Такое соединение шарошки 2 с втулкой 4 обеспечивает постоянное довинчивание левой резьбы в процессе работы долота. По второму варианту (фиг.2) также вначале устанавливают в кольцевой проточке 3 цапфы 1 цилиндрическую втулку 4, которую запирают кольцевым буртом 12, фиксируя его на цапфе 1 посредством резьбы или любым другим известным способом. После этого совмещают шлицы 8 и 9 втулки 4 и шарошки 2 и радиальные каналы под штифты 5 и тем самым фиксируют шарошку 2 от осевого перемещения. Для уплотнения опоры предусмотрено уплотнительное кольцо 11, размещенное между базовым торцом цапфы 13 и обратным конусом 6 шарошки 2 и имеющее диаметр, больше диаметра втулки 4 по шлицам 8, 9.The installation of the support of the bit is as follows. First, in the annular groove 3 of the pin 1, a cylindrical sleeve 4 is installed, which is closed by an annular collar 12, which in turn is rigidly connected to the pin 1 by means of a thread or by any other known method. In the first embodiment, after this, the cone 2 is connected to the cylindrical sleeve by means of a left-hand thread. This connection of the cone 2 with the sleeve 4 provides a constant tightening of the left thread during operation of the bit. According to the second variant (Fig. 2), a cylindrical sleeve 4 is also first installed in the annular groove 3 of the axle 1, which is closed by an annular collar 12, fixing it on the axle 1 by means of a thread or by any other known method. After that, the slots 8 and 9 of the sleeve 4 and the cone 2 are combined and the radial channels under the pins 5 and thereby fix the cone 2 from axial movement. To seal the support, a sealing ring 11 is provided, located between the base end of the pin 13 and the inverse cone 6 of the cone 2 and having a diameter larger than the diameter of the sleeve 4 along the slots 8, 9.

Принцип работы опоры долота заключается в следующем. В процессе бурения по одному варианту осевая нагрузка воспринимается опорными элементами долота, в том числе цилиндрической втулкой 4, а тангенциальная нагрузка между шарошкой 2 и втулкой 4 шлицевым соединением 8, 9. Это позволяет разгрузить штифты 5 от передачи крутящего момента от шарошки 2 к втулке 4 и тем самым обеспечить использование штифтов 5 малого диаметра. Применение последних не ослабляет корпус шарошки 2, воспринимающий большие нагрузки, особенно при бурении по твердым и крепким породам. При этом благодаря выполнению запорного узла в виде цилиндрической втулки 4, образующей плавающий подшипник, обеспечивается значительное упрощение конструкции, а также снижение трения между контактирующими поверхностями шарошки 2 и цапфы 1 и тем самым увеличивается работоспособность как опоры, так и долота в целом. Использование уплотнительного элемента 11 с диаметром, большим наружного диаметра цилиндрической втулки 4, позволяет уменьшить вероятность попадания шлама в полость шарошки через шлицевое соединение 8, 9. Применение предложенной опоры позволяет исключить все операции по сверлению канала для установки замкового шарикового подшипника и сварочные работы по креплению замкового пальца. Это, в первую очередь, благоприятно скажется при создании и эксплуатации долот малого диаметра. Отсутствие сварочных работ также позволяет повысить надежность и работоспособность опоры благодаря сохранению твердости термообработанных поверхностей опоры. Особое значение это имеет для долот с герметизированной опорой, которые в последнее время находят все более широкое применение в практике буровых работ. Все это позволяет повысить технико-экономические показатели буровых работ в первую очередь за счет применения форсированных режимов бурения.The principle of operation of the bit support is as follows. In the drilling process according to one embodiment, the axial load is perceived by the supporting elements of the bit, including the cylindrical sleeve 4, and the tangential load between the roller cone 2 and the sleeve 4 by a splined joint 8, 9. This allows the pins 5 to be unloaded from the torque transmission from the cone 2 to the sleeve 4 and thereby ensure the use of pins 5 of small diameter. The use of the latter does not weaken the cone of the cone 2, which perceives large loads, especially when drilling on hard and hard rocks. Moreover, due to the implementation of the locking unit in the form of a cylindrical sleeve 4, forming a floating bearing, a significant simplification of the design, as well as a reduction in friction between the contacting surfaces of the roller cutter 2 and pin 1, are provided, thereby increasing the working capacity of both the support and the bit as a whole. The use of a sealing element 11 with a diameter larger than the outer diameter of the cylindrical sleeve 4, reduces the likelihood of sludge getting into the cone cavity through a spline connection 8, 9. The use of the proposed support eliminates all operations for drilling a channel for installing a lock ball bearing and welding work for fixing the lock finger. This, first of all, will favorably affect the creation and operation of small-diameter bits. The absence of welding also improves the reliability and performance of the support by maintaining the hardness of the heat-treated surfaces of the support. This is of particular importance for chisels with a sealed support, which have recently been increasingly used in drilling practice. All this allows us to increase the technical and economic indicators of drilling operations primarily through the use of forced drilling modes.

Claims (4)

1. Опора шарошечного долота, содержащая лапу со ступенчатой цапфой и шарошку, закрепленную на цапфе замковым узлом, установленным в кольцевой проточке цапфы, расположенной между кольцевым буртом и базовым торцом цапфы, отличающаяся тем, что замковый узел образован цилиндрической втулкой, установленной в кольцевой проточке цапфы и жестко соединенной с шарошкой, при этом кольцевой бурт выполнен съемным и жестко соединен с цапфой, а шарошка соединена с втулкой посредством левой резьбы.1. Support cone bit containing a paw with a stepped pin and a cone fixed to the pin with a knot installed in the annular groove of the pin located between the ring shoulder and the base end of the pin, characterized in that the knot is formed by a cylindrical sleeve installed in the annular groove of the pin and rigidly connected to the cone, while the annular collar is made removable and rigidly connected to the pin, and the cone is connected to the sleeve by means of a left-hand thread. 2. Опора шарошечного долота, содержащая лапу со ступенчатой цапфой и шарошку, закрепленную на цапфе замковым узлом, установленным в кольцевой проточке цапфы, расположенной между кольцевым буртом и базовым торцом цапфы, отличающаяся тем, что замковый узел образован цилиндрической втулкой, установленной в кольцевой проточке цапфы и жестко соединенной с шарошкой, при этом кольцевой бурт выполнен съемным и жестко соединен с цапфой, а шарошка жестко зафиксирована относительно втулки от проворота и осевого перемещения.2. The support of the cone bit containing a paw with a stepped pin and a cone fixed to the pin by a locking unit installed in the annular groove of the pin located between the ring shoulder and the base end of the pin, characterized in that the locking unit is formed by a cylindrical sleeve installed in the ring groove of the pin and rigidly connected to the cone, while the annular collar is removable and rigidly connected to the pin, and the cone is rigidly fixed relative to the sleeve from rotation and axial movement. 3. Опора шарошечного долота по п.2, отличающаяся тем, что шарошка жестко зафиксирована относительно втулки от проворота посредством их шлицевого соединения.3. Support cone bit according to claim 2, characterized in that the cone is rigidly fixed relative to the sleeve from the rotation by means of their spline connection. 4. Опора шарошечного долота по п.2, отличающаяся тем, что шарошка жестко зафиксирована относительно втулки от осевого перемещения радиально расположенным штифтом. 4. Support cone bit according to claim 2, characterized in that the cone is rigidly fixed relative to the sleeve from the axial movement of the radially located pin.

Images