Шарошечне долото, що продувається, з ущільненням

1 Шарошечне долото, що продувається, з ущільненням вміщує карман в різьбовій частині ніпелю і сверління в лапах, що сполучають підшипники з карманом, а також вміщує центральне сопло з подовжуючою трубою та клапан на ній, що Винахід відноситься до галузі машинобудування, а саме до захисту ПІДШИПНИКІВ ВІД агресивного середовища, що має місце в техніці шарошечного сверління вибухових свердловин відрізняється тим, що клапан вміщує таріруваний елемент, яким є охвачуюча трубу юбка, що виготовлена з пружного матеріалу, та має фланець, що перекриває карман зверху 2 Шарошечне долото по п 1, що відрізняється тим, що ущільнення виготовлено з суцільного пружного матеріалу, наприклад з гуми, волокніту, бавовни і т і , та вміщує кріплення, яке таріроване на його руйнування при послабленні захисної функції ущільнення довані з валом, який виведено з герметизованого корпусу зовні через пружне ущільнення ВІДОМІ також розгерметизовані вузли, але вміщуючі канали для безперервної промивки їх неагресивною рідиною або газом, що відштовхують від ПІДШИПНИКІВ агресивне середовище Наприклад вузли гумових ПІДШИПНИКІВ гребного валу морського судноплавного засобу, що промиваються примусовим потоком води, що являє собою також і мастилом гумових ПІДШИПНИКІВ Взагалі підшипники в герметизованому корпусі добре працюють лише в умовах, коли розвиток конструкції ущільнень не обмежено габаритами Якщо ж через обмеження доводиться зменшувати розміри ущільнень, то ресурс ПІДШИПНИКІВ може трапитися нижчим ніж ресурс всього виробу в цілому В екстремальних умовах таке обмеження може взагалі продиктувати нецілепридатність застосування ущільнень і примусити рішати задачу з переходом на розгерметизацію з захистом ПІДШИПНИКІВ промиванням Наприклад відомий пристрій шарошечного долота для сверління занадто міцних і абразивних гірничих порід, тобто долото серн ОК [1] В цьому долоті захист ПІДШИП пинок буріння і разом з тим продування Це відбувається кожного разу коли треба нарощувати штангу або в аварійних ситуаціях Такі перерви призводять до проникнення в долото агресивного свердлового шламу Відбувається це під впливом гідростатичного тиску стовпа водонасиченого ґрунтовими водами шламу Шлам в таких випадках проникає в підшипники через кільцеві щілини між шарошками і їх лапами Крім того шлам може підніматися через центральне сопло аж в порожнечу штанги а через карман різьбового ніпеля і в продувочні канали (сверління) в лапах А після закінчення монтажу штанги, коли продування поновлюють, той шлам що знаходиться в кармані ніпеля, стисле повітря загонить в продувочні канали і через них в підшипники Інколи ці канали шлам забиває повністю і продування ПІДШИПНИКІВ припиняється, що призводить до аварії Але навіть, якщо канали не забиті і продування поновлене, увесь шлам з ПІДШИПНИКІВ не видувається і вони деякий час працюють на знос Відоме шарошечне долото [2], в якому захист ПІДШИПНИКІВ ущільненнями щілин між шарошками і лапами совміщено з захистом за допомогою продування їх, як у попередньому випадку [1] Від проникнення через щілини між шарошками і їх лапами захист забезпечують масою дрібних кульок з густим мастилом, що заповнюють кільцеву проточку на торці тильної сторони шарошки І все ж таки НИКІВ ресурс такого ущільнення ПІДШИПНИКІВ ВИЯВЛЯЄТЬ Загально ВІДОМІ вузли ПІДШИПНИКІВ, ЩО побу ЗДІЙСНЮЄТЬСЯ продуванням їх стислим повітрям, без ущільнень взагалі Але на практиці безперервність продування неможлива через невідвертність технологічних зу СЯ недостатнім Це пояснюється з одного боку ненадійною конструкцією кулькового ущільнення, а з другого незахищеним проникненням шламу через О О) со < э 34790 центральне сопло в продувочні канали підшипників. Відомо шарошечне долото {3], в якому також сумісно застосовано захист підшипників, як продуванням їх стислим повітрям, так і ущільненнями, для чого на торці тильної сторони шарошки виконано кільцеву проточку, а на козирку лапи кільцеву гребінку, що заходить в ту проточку з деяким зазором, а також в тілі кожної лапи, як і в попередніх конструкціях [1 і 2], є продувочні канали (сверління), що сполучають підшипники з карманом, що є в різьбовому ніпелі долота. Спільна дія цих двох засобів захисту забезпечує складання часів двох різних ресурсів в один загальний ресурс долота. Але в періоди зупинок продування, шлам .все ж таки має змогу підійматися через центральне сопло в карман ніпеля і забивати розгалужені продувочні канали (сверління). Це призводить до припинення продування підшипників повністю, навіть після поновлення подачі стислого повітря. А той дрібний шлам, що проник в. підшипники повз недостатню щільність кільцевих ущільнень, все ж під час роботи долота робить своє руйнування швидше ніж хотілося б. Відомо шарошечне долото [4] з більш-менш надійним ущільненням з пружного матеріалу, що монтують в щілинах між шарошкою і лапою, проте воно не розвинуте до необхідних розмірів через стислих умов монтажу разом з підшипниками, а тому такі ущільнення мають ресурс менший за долото в цілому і тому в долоті з такими ущільненнями продувочні засоби- залишені як в аналогові [3]. Продування залишене для того, щоб діяти після виходу з строю ущільнення, що дає сумарний ресурс. Як показали досліди заявника на кар'єрах дало на практиці підвищення ресурсу доліт в середньому на 40%. Проте і в цьому долоті шлам має змогу, в періоди зупинок продування, підійматися через центральне сопло в карман ніпелю, а звідти по розгалужених сверліннях, в самі підшипники. Через це ці сверління часто-густо повністю забиваються шламом, настільки, що продування підчшпників припиняється назовсім. В таких випадках, при спрацьованих ущільненнях і відсутності продування, підшипники виходять зі строю майже раптово. Як кажуть буровики, його заклинює. Найближчим до винаходу, що заявляється, по технічній суті і результату, що досягається, є шарошечне долото (прототип) [6], що вміщує карман в різьбовій частині ніпелю і сверління в лапах, що сполучають підшипники з карманом, а також вміщує центральне сопло з подовженою до гори трубою та клапан на ній зворотного типу. Цей клапан виконує функцію автоматичного переключення захисту підшипників з одного режиму їх захисту на інший, тобто з режиму за допомогою ущільнень на режим захисту за допомогою продування після виходу зі строю ущільнень. Крім того він виконує функцію перекриття сопла під час перерви в продуванні. Цей клапан, за рахунок послідовності дії, забезпечує складання ресурсів, як. ресурсу за рахунок ущільнень, так і ресурсу, що маємо за рахунок продування, чим збільшує загальний ресурс долота майже вдвічі. Для цього сопловий патрубок долота, що для продування за бою, подовжено вгору. На верхньому його кінці встановлено сідло і тарілка цього клапана. Проте для умов роботи такого жорсткого клапана зі шламом, це рішення задачі вважається невдалим. Жорстка система не може забезпечити щільного прилягання тарілки до сідла. Не призначена також і кручена пружина для роботи в умовах шламу. Задачею винаходу, що заявляється, є створення долота з удосконаленим автоматичним переключанням його захисту спочатку за допомогою ущіпьнень, а згдом за допомогою продування підшипників. Для цього підлеглою задачею є створення в цьому долоті клапана здібного працювати безвідказно в умовах зашламування, при використанні його з вже відомими ущільненнями, а також з продуванням. Другою задачею є вдосконалення ущільнень за рахунок підбирання більш надійного матеріалу, та вміщення в ущільнення спеціального кріплення, яке таріроване на його руйнування при послабленні захисної функції ущільнень. Поставлена задача вирішуєтсья за рахунок удосконалення прототипу, а саме заміною тарільчатого жорсткого клапана, що вміщує пружину на еластичний, що щільно облягає торець соплової труби, який ще й таріруваний на відкриття його стислим повітрям тиском не менш ніж 3 аті. Конструкція його забезпечується тим, що виконано його з пружного матеріалу в формі юбки, що охвачує торець подовженої соплової труби. Цей клапан має також фланець, що перекриває карман долота зверху. За пружний матеріал може правити наприклад гума, волокніт, бавовна і т. і. Клапан має кріплення, яке таріроване на його руйнування при послабленні захисної функції ущільнення. Практика сверління долотами, що вміщують такі еластичні клапани в складі з ущільненнями підшипників і з продуванням, показала підвищення стійкості в порівнянні з контрольними долотами, що не вміщували подібного захисту, в середньому на 42%. Доповнення конструкції ущільнень вживанням таких матеріалів як наприклад бавовна, та вживання спеціального кріплення, що може руйнуватися при послабленні захисної функції самого ущільнення, може дати неабиякий приріст стійкості долота в цілому. Це перевірено лабораторними дослідами. Винахід пояснюється також і графічно, див. фіг. 1 та фіг. 2, де на кресленні зображено загальний вигляд долота. Захист складається з слідуючих елементів: В щілині між шарошкою, що обертається 1 і лапою 2 встановлено ущільнення 3. В лапі вміщується продувочний канал-сверління 4, що сполучає карман 5 з підшипниками 6. По геометричній осі долота встановлено сопло 7 для центрального продування забою. В верхній частині подовженої соппової труби 7, в кармані 5, встановлено клапан 9, котрий обхвачує своєю тарірованою юбкою 8 трубу 7 зверху і перекриває своїм фпанцем карман 5 зверху. Ущільнення 3 вміщує кріплення 10, що утримує ущільнення 3 завдяки шпильок 11 або завдяки клею, що закріплює його по периметру торця шарошки 1. 34790 Шарошечне долото, що заявляється, працює так: Стисле повітря, що подається в долото, створює в підшипниках 6 протитиск забійному тискові ґрунтових вод. чим допомогає ущільненню З відштовхувати від підшипників забійний шлам за рахунок витікання протитиску через можливі нещільності. Але після остаточного зносу і послаблення ущільнень 3 цей протитиск руйнує слабке кріплення 10 цього ущільнення 3 і долото переходить на режим захисту лише продуванням. Клапан 9 заважає також заходу шламу через сопло 7 в карман 5, перешкоджаючи тим самим проникненню його в карман 5, а з цього в продувочні сверління 4. Оскільки захист підшипників за допомогою клапана 9 здійснюється послідовно, тобто спочатку за допомогою ущільнення 3, а згодом за допомогою лише продування підшипників, то ресурси цих двох засобів складаються, збільшуючи загальний ресурс долота. Така послідовність здійснюється завдяки послідовної дії, як кріплення 10 ущільнення 3, так і клапана 9, що керується перепадами тиску повітря, яке відкриває клапан 9 при значеннях його не менш ніж 3-х,атм. і запирає сопло 7 під час падіння цього тиску. Причому тиск стовпа шламу в свердловині при перекритому клапані 9 неспроможний його відкрити, бо він тарірований на більш високий тиск. На відміну від виконання цих функцій в прототипі, в винаході, що заявляється, ці ж самі функції виконуються більш надійно На думку автора технічне рішення, що заявляється, відповідає критерію "Новина", бо сукупність існуючих ознак, що характеризують цю злагоду, є вже сама новою та в практиці долотобудування не застосовувалася, а почерпнута з теорії автоматичного регулювання Це технічне рішення відповідає також і критерію "Винахідницький рівень", бо не слідує явним взірцем з якихось відомих рівней техніки. Існуючий рівень техніки захисту підшипників від агресивного середовища по всіх галузях техніки явно поступається перед запропонованим по надійності, простоті і перспективності. Технічне рішення, що заявляється, відповідає також і критерію "Промислова корисність", що підтверджується неодноразовими використаннями на'ГОКах Кривбасу, а також зацікавленістю споживачів таких доліт на ГОКа Ряд актів дослідження та безперервність телефонних запитів можуть бути підтвердженнями можливостей в застосуванні винаходу. Джерела інформації' 1 Перегудов А.А. и др. Шарошечные долота для бурения взрывных скважин. М., 1969, с. 115. 2. /19/311/11/1687791 А 1. Шарошечное долото 3 АС. СССР №466317. 4 Масленников Н.К. Инструмент для бурения скважин. М. Недра, с. 91, рис. 37. 5 АС. СССР № 168221, кл. Е21В,5а, 2320, 25.11.61. ФІГ. 1 І 34790 Уз.І.(поз.3) Фіг. 2 • Тираж 50 екз Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м Ужгород, вул Гагаріна, 101 (03122)3-72-89 (03122)2-57-03