Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ МОНТАЖА ОПОРЫ ШАРОШЕЧНОГО ДОЛОТА

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к способу монтажа опоры бурового шарошечного долота.

Известен способ монтажа опоры шарошечного долота, включающий установку в совмещенной беговой дорожке цапфы и шарошки шарового подшипника и фиксацию его замковым пальцем (см. справочник «Буровые долота». Палий П.А. и Корнеев К.Е. М.: Недра, 1971 г., с.175, рис.V1/30).

К недостаткам данного способа следует отнести значительное ослабление цапфы в зоне расположения замкового подшипника, связанное с необходимостью сверления канала большого диаметра в теле цапфы под палец, что значительно ослабляет прочность цапфы.

Известен также способ монтажа опоры шарошечного долота, включающий установку на цапфе шарошки с кольцевой расточкой и фиксацию шарошки от осевого перемещения подпружиненными элементами замкового узла (см. авт.св. СССР №1588857, кл. E21B 10/ 22,1990 г.)

К недостаткам данного способа следует отнести необходимость размещения пружинного элемента в открытой полости между шарошкой и цапфой и восприятие этой пружиной значительных нагрузок, постоянно действующих вдоль оси цапфы. Это неминуемо приведет к быстрому выходу пружинного элемента из строя. В результате этого может произойти заклинивание всей опоры, приводящее к выходу долота из строя. К другим недостаткам прототипа следует отнести и определенную сложность монтажа шарошки на цапфе из-за необходимости значительной деформации упругого элемента. Кроме того, монтаж предложенной опоры требует проведения дополнительных работ, связанных с необходимостью нарезки резьбы на цапфе и запорной втулке.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является способ монтажа опоры шарошечного долота, включающий установку на цапфе шарошки с кольцевой расточкой и фиксацию ее от осевого перемещения замковым узлом с пружинным элементом и штифтом (см. патент РФ №2344265, кл. E21B 10/ 22, 2009 г.)

В этом патенте не раскрыт полностью способ монтажа опоры шарошечного долота, что затрудняет применение данного способа на практике.

В соответствии с изложенным техническим результатом изобретения является разработка конкретного способа монтажа опоры шарошечного долота с использованием подпружиненных штифтов для фиксации шарошки на цапфе.

Поставленный технический результат достигается тем, что в способе монтажа опоры шарошечного долота, включающего установку на цапфе с радиальными каналами шарошки с кольцевой расточкой и фиксацию ее от осевого перемещения замковыми узлами, каждый из которых содержит устанавливаемый в радиальном канале цапфы штифт с пружиной, согласно изобретению перед установкой шарошки на цапфу пружину жестко соединяют со штифтом, потом пружину сжимают и заливают в таком положении легкоплавким сплавом, а после затвердения сплава пружину вместе со штифтом устанавливают в радиальном канале цапфы заподлицо с ее наружной поверхностью, затем на цапфу надевают шарошку и после совмещения штифтов с кольцевой расточкой шарошки освобождают пружину путем нагрева сплава до температуры плавления.

Изобретение поясняется чертежом, на котором фиг.1 изображает общий вид опоры долота; фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

Предложенный способ монтажа опоры шарошечного долота включает установку на цапфе 5 шарошки 2 с кольцевой расточкой 7 и фиксацию ее от осевого перемещения замковыми узлами, каждый из которых содержит штифт 3 с пружиной 4. Цапфа 5 выполнена совместно с лапой 1, причем на цапфе 5 установлен уплотнительный элемент 8. Перед установкой в радиальном канале 6 цапфы 5 пружину 4 жестко соединяют со штифтом 3, сжимают по высоте и заливают легкоплавким сплавом 9, например, сплавом Вуда с температурой плавления 68,5°C. После затвердения сплава штифт 3 с пружиной 4 устанавливают в радиальных каналах 6 цапфы 5 заподлицо с ее наружной поверхностью. Затем на цапфу 5 надевают шарошку 2 и после совмещения штифтов 3 с кольцевой расточкой 7 шарошки 2 нагревают опору до расплавления сплава 9, который собирают в емкость через специальный сливной канал в цапфе (не показан). При этом пружина 4 увеличивается по высоте, благодаря чему штифт 3 входит в кольцевую расточку 7 шарошки 2 и фиксирует ее от осевого перемещения вдоль цапфы 5.

Использование легкоплавкого сплава 9 позволяет избежать температурных изменений материала шарошки 2 и цапфы 5 и сохранить их высокие физико-механические свойства.

Принцип работы опоры долота заключается в следующем. В процессе бурения осевая нагрузка воспринимается опорными элементами долота, в данном случае - опорами скольжения. При этом благодаря выполнению запорного узла в виде подпружиненных штифтов 3 или шаров, которые не воспринимают осевую нагрузку, они практически не подвергаются износу. Это позволяет до минимума сократить количество штифтов 3, а следовательно, и максимально увеличить прочность опоры, что имеет особое значение для долот малого диаметра, работоспособность которых практически на все 100% лимитируется прочностью цапфы. Кроме того, это позволяет и значительно упростить и технологию изготовления долот и тем самым снизить их стоимость.