RU2291271C1

RU2291271C1 - Rolling cutter bit support

Info

Publication number: RU2291271C1
Application number: RU2005124571/03A
Authority: RU
Inventors: В чеслав Геннадьевич Смирнов (RU); Вячеслав Геннадьевич Смирнов; Игорь В чеславович Смирнов (RU); Игорь Вячеславович Смирнов; Виталий Игоревич Кремлев (RU); Виталий Игоревич Кремлев; Николай Митрофанович Панин (RU); Николай Митрофанович Панин
Original assignee: Вячеслав Геннадьевич Смирнов
Priority date: 2005-08-03
Filing date: 2005-08-03
Publication date: 2007-01-10

Abstract

FIELD: rock-destroying instruments, namely, supports for drilling rolling cutter bits.

SUBSTANCE: support contains pivot bolt with circular recess and profiled section with flats, rolling cutter, in hollow of which circular clamp is made with grooves, profile of which is appropriate for profile of profiled section of pivot bolt, and forming a lock bearing with profiled section of pivot bolt. Circular recess of pivot bolt is made with width, evenly exceeding diameter of rod inserts, which are shifted one relatively to another along the pivot bolt axis and are mounted with possible interaction with opposite side surfaces of circular recess of pivot bolt.

EFFECT: increased operational resilience of support.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к опорам буровым 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 нескольких подшипников смонтированы шарошки. Один из подшипников, являющийся замковым, выполнен в виде срезанной параллельными лысками фигурной части, на которой устанавливаются и крепятся посредством штифта сегментные вкладыши. У основания цапфы выполнена кольцевая проточка, в которую входит опорный выступ шарошки, имеющий два диаметрально расположенных паза, ширина которых равна ширине фигурной части цапфы. Штифт вставляется через отверстие в шарошке, которое затем закрывается пробкой и заваривается (авт. св. СССР №446620, кл. Е 21 В 10/22, 1972 г.)Known support roller cone bit containing a pin on which through several bearings mounted cones. One of the bearings, which is a lock, is made in the form of a curved part cut off by parallel flats on which segment inserts are mounted and fastened with a pin. An annular groove is made at the base of the trunnion, which includes the supporting protrusion of the cone, which has two diametrically located grooves whose width is equal to the width of the curved part of the trunnion. The pin is inserted through the hole in the roller cutter, which is then closed with a stopper and brewed (ed. St. USSR No. 446620, class E 21 B 10/22, 1972)

К недостаткам данного долота следует отнести малый ресурс работы, связанный с деформацией штифта из-за смещения вкладышей в процессе работы долота, приводящей к заклиниванию шарошки и выходу опоры из строя. Другим недостатком опоры является сложность монтажа шарошки, связанная с необходимостью точного совмещения каналов фигурной части цапфы и сегментных вкладышей.The disadvantages of this bit include a small service life associated with the deformation of the pin due to the displacement of the liners during the operation of the bit, leading to jamming of the cutter and the failure of the support. Another disadvantage of the support is the difficulty of mounting the cone, associated with the need to accurately combine the channels of the curved part of the trunnion and segment inserts.

Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является опора шарошечного долота, содержащая цапфу с кольцевой проточкой и с фигурной частью с лысками, шарошку, в полости которой выполнен кольцевой бурт с пазами, профиль которых соответствует профилю фигурной части цапфы, и установленные в каналах шарошки вставные вкладыши, образующие с фигурной частью цапфы замковый подшипник (см. авт. св. СССР №1023060, кл. Е 21 В 10/22, 1980 г.)The closest to the proposed technical essence and the achieved result is the support of the cone bit containing a pin with an annular groove and with a figured part with flats, a cone in the cavity of which is made an annular collar with grooves, the profile of which corresponds to the profile of the figured part of the axle, and installed in the channels roller cones are insert inserts forming a lock bearing with the curved part of the pin (see ed. St. USSR No. 1023060, class E 21 B 10/22, 1980)

В данной опоре значительно упрощен монтаж шарошки.In this support, the installation of the cone is greatly simplified.

Основным недостатками данной опоры является малая стойкость, особенно при бурении по твердым и крепким породам. Это объясняется тем, что в процессе работы по таким породам вставные вкладыши постоянно испытывают значительные динамические нагрузки, под действием которых они расшатываются и могут выпасть. Этому способствует и то, что вкладыши при вращении шарошки относительно цапфы подвергаются постоянному двустороннему износу, приводящему к сильному ослаблению вкладышей. Другим недостатком этой опоры является определенная сложность конструкции, связанная с эксцентричным выполнением фигурного выступа на цапфе и ответного паза на бурте шарошки.The main disadvantages of this support are low resistance, especially when drilling on hard and hard rocks. This is due to the fact that in the process of working on such rocks, insert inserts constantly experience significant dynamic loads, under the influence of which they become loose and can fall out. This contributes to the fact that the liners during rotation of the cone relative to the axle are subject to constant bilateral wear, leading to a strong weakening of the liners. Another disadvantage of this support is a certain design complexity associated with the eccentric execution of a figured protrusion on the trunnion and a reciprocal groove on the cone of the cone.

В соответствии с изложенным, технической задачей изобретения является повышение эксплуатационной стойкости опоры за счет снижения износа вкладышей и упрощение ее конструкции.In accordance with the above, the technical objective of the invention is to increase the operational stability of the support by reducing wear of the liners and simplifying its design.

Поставленная техническая задача решается тем, что в опоре шарошечного долота, содержащей цапфу с кольцевой проточкой и с фигурной частью с лысками, шарошку, в полости которой выполнен кольцевой бурт с пазами, профиль которых соответствует профилю фигурной части цапфы, и установленные в каналах шарошки вставные стержневые вкладыши, образующие с фигурной частью цапфы замковый подшипник, согласно изобретению, кольцевая проточка цапфы выполнена с шириной, превышающей диаметр вставных стержневых вкладышей, при этом вкладыши смещены один относительно другого вдоль оси цапфы и установлены с возможностью взаимодействия с противоположными боковыми поверхностями кольцевой проточки цапфы.The stated technical problem is solved in that in the support of the cone bit containing a pin with an annular groove and with a figured part with flats, a cone, in the cavity of which an annular shoulder with grooves is made, the profile of which corresponds to the profile of the figured part of the axle, and inserted rod ends the liners forming a lock bearing with the curved portion of the pin according to the invention, the annular groove of the pin is made with a width exceeding the diameter of the insertion rod liners, while the liners are offset one from ositelno another along the axis of the trunnion and mounted to cooperate with the opposed side surfaces of the annular groove of the stud.

Решению поставленной задачи способствует также и то, что ширина кольцевой проточки цапфы связана с диаметром вставных стержневых вкладышей зависимостью:The task is also facilitated by the fact that the width of the annular groove of the journal is related to the diameter of the plug-in rod inserts by the dependence:

L=n·d,L = nd

где: L - ширина кольцевой проточки;where: L is the width of the annular groove;

n - количество вставных стержневых вкладышей;n is the number of plug-in core inserts;

d - диаметр вставных стержневых вкладышей.d is the diameter of the inserted rod liners.

Выполнение кольцевой проточки цапфы с шириной, кратно превышающей диаметр вставных стержневых вкладышей, и установка последних с возможностью взаимодействия только с одной боковой поверхностью кольцевой проточки, обеспечивает снижение износа вкладышей в процессе работы долота и тем самым повышает стойкость опоры в целом.The implementation of the annular grooves of the trunnion with a width that is several times greater than the diameter of the insertion core inserts, and the installation of the latter with the possibility of interaction with only one side surface of the annular grooves, reduces wear of the liners during operation of the bit and thereby increases the stability of the support as a whole.

Параллельное расположение вкладышей упрощает технологию изготовления каналов под вкладыши в шарошке, а осевое смещение их одного относительно другого и установка их с возможностью контактирования только с противоположными стенками кольцевой проточки цапфы позволяет использовать вкладыши большего диаметра, что обеспечивает надежную фиксацию шарошки от осевого перемещения вдоль цапфы.The parallel arrangement of the bushings simplifies the technology of manufacturing channels for the bushings in the roller cone, and their axial displacement relative to one another and their installation with the possibility of contacting only with opposite walls of the annular groove of the axle allows the use of larger diameter liners, which ensures reliable fixation of the cone from axial movement along the axle.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид опоры долота в продольном разрезе; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.The invention is illustrated by drawings, where in Fig.1 shows a General view of the support of the bit in longitudinal section; figure 2 is a section aa in figure 1.

Опора бурового шарошечного долота включает цапфу 1, шарошку 2 и вставные стержневые вкладыши 3. Цапфа 1 выполнена в средней части с кольцевой проточкой 4 и буртом 5 с лысками 6. Шарошка 2 выполнена с кольцевым буртом 7 с пазами 8 и совмещенными с ними каналами 9 под вкладыши 3, которые запираются твердосплавными вставками 10. Кольцевая проточка 4 цапфы 1 имеет ширину, больше диаметра стержневых вкладышей 3, причем оптимальная зависимость между ними определяется по формуле:The support of the rolling cutter bit includes a trunnion 1, a roller cutter 2 and insertable rod liners 3. A trunnion 1 is made in the middle part with an annular groove 4 and a collar 5 with flanges 6. The roller cutter 2 is made with an annular collar 7 with grooves 8 and combined channels 9 under them inserts 3, which are locked with carbide inserts 10. The annular groove 4 of the pin 1 has a width greater than the diameter of the rod inserts 3, and the optimal dependence between them is determined by the formula:

L=n·d,L = nd

где L - ширина кольцевой проточки;where L is the width of the annular groove;

Такая зависимость между шириной кольцевой проточки 4 и вставными стержневыми вкладышами обеспечивает достижение поставленной цели, а именно повышение стойкости стержневых вкладышей при минимальном увеличении ширины кольцевой проточки 4, а следовательно и при минимальном увеличении длины цапфы 1.This relationship between the width of the annular groove 4 and the inserted rod liners ensures the achievement of the goal, namely, increasing the resistance of the rod liners with a minimum increase in the width of the annular groove 4, and therefore with a minimum increase in the length of the pin 1.

Стержневые вкладыши 3 установлены со смещением «е» вдоль продольной оси цапфы 1 и с возможностью взаимодействия только с одной боковой поверхностью 11 или 12 кольцевой проточки 4. Благодаря такому расположению возникает возможность использования стержневых вкладышей 3 большего диаметра, при этом они контактируют в процессе работы долота с цапфой 1 только одной стороной. Это значительно снижает износ стержней и тем самым повышает ресурс работы опоры в целом. Одновременно с этим предложенная схема установки вкладышей 3 и симметричная конфигурация бурта 5 цапфы 1 и пазов 8 шарошки 2 значительно упрощает конструкцию опоры, а следовательно и снижает стоимость ее изготовления.The rod liners 3 are installed with an offset “e” along the longitudinal axis of the pin 1 and with the possibility of interaction with only one side surface 11 or 12 of the annular groove 4. Due to this arrangement, it is possible to use rod liners 3 of a larger diameter, while they are in contact during operation of the bit with trunnion 1 with only one side. This significantly reduces the wear of the rods and thereby increases the life of the support as a whole. At the same time, the proposed installation scheme of the liners 3 and the symmetrical configuration of the shoulder 5 of the pin 1 and grooves 8 of the cone 2 greatly simplifies the design of the support, and therefore reduces the cost of its manufacture.

Монтаж опоры долота осуществляется следующим образом. Вначале совмещают пазы 8 кольцевого бурта 7 шарошки 2 с фигурной частью (буртом) 5 цапфы 1 и устанавливают шарошку 2 в рабочем положении. Через каналы 9 вводят стержневые вкладыши 3, которые перекрывают пазы 8 и тем самым фиксируют шарошку 2 на цапфе 1 от осевого перемещения.The installation of the support of the bit is as follows. First, the grooves 8 of the annular shoulder 7 of the cone 2 are combined with the figured part (collar) 5 of the pin 1 and the cone 2 is installed in the working position. Through channels 9 enter the rod liners 3, which overlap the grooves 8 and thereby fix the roller 2 on the pin 1 from axial movement.

Принцип работы опоры долота заключается в следующем. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента, передаваемого с поверхности через колонну бурильных труб, породоразрушающие элементы шарошки 2 внедряются в породу и разрушают ее. Разрушенная порода удаляется с забоя скважины промывочной жидкостью, подаваемой через промывочную систему долота. В процессе бурения осевая нагрузка воспринимается опорными элементами долота, в том числе вставными вкладышами 3.The principle of operation of the bit support is as follows. Under the action of axial load and torque transmitted from the surface through the drill pipe string, rock cutting elements of the cone 2 are introduced into the rock and destroy it. The destroyed rock is removed from the bottom of the well by the flushing fluid supplied through the flushing system of the bit. In the process of drilling, the axial load is perceived by the supporting elements of the bit, including insert inserts 3.

При этом благодаря расположению вкладышей 3 в разных плоскостях появляется возможность использовать вкладыши большего диаметра, что значительно повышает их несущую способность, а кроме того, это исключает износ стержней с одной - двух сторон.Moreover, due to the location of the liners 3 in different planes, it becomes possible to use liners of a larger diameter, which significantly increases their bearing capacity, and in addition, this eliminates the wear of the rods on one or two sides.

Все это позволяет повысить технико-экономические показатели буровых работ.All this allows to increase the technical and economic performance of drilling operations.

Claims

1. The support of the cone bit, containing a pin with an annular groove and with a figured part with flats, a cone, in the cavity of which an annular shoulder with grooves is made, the profile of which corresponds to the profile of the figured part of the axle, and insertion core inserts installed in the cone channels forming with the figured part pins locking bearing, characterized in that the annular groove of the pins is made with a width exceeding the diameter of the insertion core inserts, while the pads are offset relative to each other along the axis of the pins and installed POSSIBILITY interaction with the opposite side surfaces of the annular groove of the stud.

2. Support roller cone according to claim 1, characterized in that the width of the annular grooves of the trunnion is related to the diameter of the insertion core inserts dependence

L = nd

where L is the width of the annular groove;

n is the number of plug-in core inserts;

d is the diameter of the inserted rod liners.