Шарошка бурового долота

Шарошка бурового долота

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области горного дела, а именно к шарошкам буровых долот для бурения скважин большого диаметра под сваи, разработке 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. Сайт ЗАО «ГЕОМАШ-Центр», www.geomash.ru. Свайная буровая установка РВА 612. Резцы и буровой инструмент), 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 со сквозным осевым каналом, установленной в корпусе на подшипниках, крышку, камеру переменного объема с поршнем, сообщенную с внутренней полостью шарошки, согласно техническому решению, в центральном отверстии оси, оппозитно друг другу, установлены два поршня, соединенные пружиной растяжения, а в средней части оси, с возможностью сообщения центрального отверстия оси с внутренней полостью шарошки, выполнен как минимум один радиальный канал.

Радиальный канал с возможностью частичного перекрытия центрального отверстия оси снабжен патрубком, жестко соединенным с осью.

Радиальный канал выполнен резьбовым.

Конструкция предлагаемой шарошки поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлен общий вид шарошки;

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

Шарошка бурового долота содержит корпус 1, ось 2, установленный в корпусе 1, например, на двух конических подшипниках 3 и 4, крышку 5. На оси 2 выполнено центральное сквозное отверстие 6, а в ее концевых участках - осевые цилиндрические углубления 7 и 8, примыкающие к отверстию 6. В сквозном отверстии 6, оппозитно друг другу, установлены поршни 9 и 10, соединенные между собой пружиной растяжения 11, например, посредством соединительных тяг 12 и 13. В средней части оси 2, с возможностью сообщения отверстия 6 с внутренней полостью корпуса 1, выполнен как минимум один радиальный канал 14, например, с резьбой. Канал 14, с возможностью частичного перекрытия отверстия 6, снабжен, например, патрубком 15, жестко связанным с осью 2.

Корпус 1, крышка 5, поршни 9, 10 снабжены уплотнительными элементами соответственно 16 и 17, 18, 19 и 20, 21 и 22, 23 и 24.

Например, в поршне 9, выполнено как минимум одно сквозное отверстие 25, которое снабжено заглушкой 26.

В корпусе 1 выполнено, как минимум, два сквозных отверстия 27 и 28 (фиг. 2), которые соответственно снабжены обратным клапаном 29 с пробкой 30 и заглушкой 31.

Снаружи корпус 1 снабжен разрушающими породу зубьями 32 из твердого сплава.

Подготовка шарошки к работе

Собранная шарошка устанавливается вертикально с расположением отверстий 25, 27 и 28 вверх. Снимаются пробка 30, заглушки 26 и 31 и через отверстие 27 и клапан 29 во внутреннюю полость шарошки закачивается смазка (масло). После появления смазки из отверстий 25 и 28 они закрываются заглушками 26 и 30 соответственно. Далее смазка закачивается в полость шарошки до полного удлинения пружины 11. После этого отверстие 27 закрывается пробкой 30.

Шарошка работает следующим образом.

В составе долота (на фиг. не указано) корпус 1 шарошки вращается относительно оси 2. При этом зубья 32, перекатываясь, разрушают породу. Подшипники 3 и 4 вращаются в масляной среде. Оснащение корпуса 1 и крышки 5 сдвоенными уплотнительными элементами 16 и 17, 18 и 19 соответственно, обеспечение во внутренней полости шарошки избыточного давления позволяют исключить поступление в зону внутренних уплотнительных элементов 17 и 19 воды и песка. При наличии утечек смазки через уплотнительные элементы давление в полости шарошки снижается. Под действием пружины 11 поршни 9 и 10 перемещаются навстречу друг другу, восстанавливая избыточное давление.

Диаметр отверстия 6, без существенного снижения прочности и жесткости оси 2, может составить 0,4-0,5 диаметра оси 2. Поэтому значительная площадь поршней 9 и 10 позволяет компенсировать достаточный для компенсации объем утечек. При этом суммарный ход поршней 9 и 10 может составить 50-60% длины оси 2. Объем смазки для компенсации утечек должен быть больше суммарного объема утечек за время работы шарошки до износа.

1. Шарошка бурового долота, содержащая корпус, ось со сквозным осевым каналом, 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, в центральном отверстии оси, оппозитно друг другу, установлены два поршня, соединенные пружиной растяжения, а в средней части оси, с возможностью сообщения центрального отверстия оси с внутренней полостью шарошки, выполнен как минимум один радиальный канал.

2. Шарошка по п.1, отличающаяся тем, что радиальный канал с возможностью частичного перекрытия центрального отверстия оси снабжен патрубком, жестко соединенным с осью.

3. Шарошка по п.2, отличающаяся тем, что радиальный канал выполнен резьбовым.