Стенд для исследования уплотнительных элементов опор шарошек буровых долот

ц 903557 Сфез Сфеетси ивСецианиетичееиикреем убяим ОПИСАНИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЮТОЬСТВУ(23) Приоритет Е 21 В 10/08 ЬеударетюеЯ камвтет ССВР в аеам вэфбретеннЯ в вткрмтнЯ(53) УДК 622. 24. .05(088.8) Дата опубликования описания 0702 Я 2(72) Авторы Изобретен Я.Н.Дрогомирецкий и А.Н,Пашков Московский ордена Трудового Красного 3 нефтехимической и газовой промышленнос 71) Заявитель ЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ УПЛОТНИТЕЛЬНЫХЕМЕНТОВ ОПОР ШАРОШЕК БУРОВЫХ ДОЛОТ раще"агрузИзобретение относится к техни" ческим средствам исследования конструктивных узлов буровых.шарошечных до лот, а именно к стендам для исследова . ния уплотнительных элементов опор шарошек .Известен стенд для исследования конструктивных элементов опор шаро" шек буровых долот, содержащий цапфу опоры с подшипниками, установленную на цапфе с возможностью вращения ступицу шарошки, закрепленную на шпинделе, связанном с приводом в ния, и устройство для,создания н ки На опору шарошки 13,Недостатком этого стенда являетсяневозможность имитации при исследованйи уплотнительных элементов опор шарашек реальных условий работы до-.лота на забое скважины, характеризующихся наличием радиальных, осевых иФотносительных перемещений уплотняемых поверхностей, а также абразивной среНаиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к йзобретению является стенд для исследования уплотнительных элементов опор шарошек буровых долот, содержащий цапфу .опоры с подшипниками, установ-: ленную на цапфе с возможностью вращения ступицу шарошки, закрепленную на шпинделе, имеющем осевой канал и связанном с приводом вращения, устрой.- ство для создания нагрузки на опору шарошки и резервуар .с абразивосодержащей средой. Данный стенд позволяет исследовать уплотнительные элементы в условиях абразивной среды2.К недостаткам данного стенда относятся подача абразивосодержащей среды непосредственно в опору, в резуль" тате чего не только испытуемый элемент, но и все остальные элементы опоры йодвержены интенсивному абразивному износу и отсутствие возможности имитации условий работы уплотнения при изношенных подшипниках. Все этосужает функциональные возможности стенда и не обеспечивает исследований износа уплотнений опоры в условиях, близких к условиям их работы в скважине.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей стенда и обеспечение исследований износа уплотнений опоры в условиях, близких к ус.- ,ловиям их работы в скважине.Указанная цель достигается тем, 10 что стенд снабжен вакуумным насосом, подключенным через измерительную ем". кость и осевой канал шпинделя к плот" ности опоры шарощки, при этом резервуар охватывает часть цапфы с уплотнением. Опора может быть снабжена дополнительным уплотнением, образующим с основным уплотнением полость, сообщающуюся с осевым каналом шпинделя.Ступица шарошки и цапфа могут быть снабжены кольцевыми вкладышами, между ко"торыми установлено уплотнение, причем ступица шарошки может быть установлена эксцентрично относительноцапфы,На фиг; 1 изображена схема стендадля исследования уплотнительных элементов опор шарошек бурового долота,общий вид; на фиг. 2 - узел опоры сисследуемым уплотнением, разрезувеличено); на фиг. 3 - то же, сисследуемым и дополнительным уплот- .некием; на фиг, 4 - тоже,со ступйцейшарошки, установленной эксцентрично35относительно оси цапфы.Стенд содержит цапфу 1 опоры с подшипниками 2,3 и 4, связанную с устройством для создания нагрузки на опору шарошки, установленную на цапфе свозможностью вращения ступицу 5 шарошки, снабженный осевым каналом 6 шпиндель 7, предназначенный для закрепления ступицы шарошки и связанный сприводом вращения, резервуар 8 с45абразивосодержащей средой, охватывающий часть цапфы с уплотнением, вакуумный насос 9, подключенный через измерительную, емкость 10, вертлюг 11,осевой канал 6 шпинделя 7 и канал 5 в12 в ступице 5 шарошки к полости опорыпоследней. Устройство для создания нагрузки на опору шарощки сос-.тоит из двух узлов, первый из которых формирует статическую составляюУщую нагрузки и состоит из гидроцилиндра 13, соединенного с насосом 14.через распределитель 15, а второйдинамическую составляющую нагрузки и состоит из импульсатора 16, работающего от бесступенчатого привода, содержащего электродвигатель 17, вариатор 18 и кривошипно-шатунный механизм 19. Привод вращения включает электродвигатель 20, вариатор 21 и клиноременную передачу 22. Абразивосодержащая среда подается в резервуар 8 из смесителя 23 по трубопроводу 24 насосом 25, а сливается по трубопроводу 26. Коническая форма смесителя 23 обеспечивает равномерное распределение абразивных частиц в восходящем потоке промывочной жидкости, используемой для образования абразивосодержащей среды, и исключает возможность образования осадка. Исследуемое уплотнение 27 устанавливается между цапфойи ступицей 5 шарошки за подшипниками, чем достигается изоляция внутренней полости опоры от абразивосодержащей средыВ опору может быть введено дополнительное уплотнение 28, В этом случае полость, образованная между основным и дополнительным уплотнением, сообщается с осевым каналом 6 шпинделя 7 посредством канала 29, Опора может быть снабжена кольцевыми вкладышами 30 и 31, установленными соответственно в расточке ступицы 5 шарошки и на цапфе 1, причем исследуемое уплотнение 27 размещается между ними, 8 процессе эксперимен" тов изнашиваются в основном эти вкладыши, они и подлежат замене по мере износа. Для имитации реальных уловий работы уплотнений при изношенных подшипниках 2,3 и 4 ступица 5 может быть установлена эксцентрично относительно оси цапфы 1 (фиг, 4) за счет подбора тел качения.Стенд работает следующим образом.На цапфу 1 опоры создается нагрузка с помощью гидроцилиндра 13 и импульсатора 16, а ступице 5 шарашки пе. редается вращение от шпинделя 7, связанного с приводом вращения. Включают вакуумный насос 9, в результате чего в полости опоры шарошки создается регулируемое разрежениеПри этом абразивосодержащая среда из резервуара 8 просачивается через исследуемое уплотнение 27 и по каналу 12 в ступице шарощки (при наличии дополнительного уплотнения 28 по каналу 29 в обход полости опоры)попадает в осевой канал 6 шпинделя 7 и далее " через вертлюг 11 - в измерительную емкость 10. По количеству утечек, собираемых емкостью 10, оценивают эффек . тивность изолирующего действия уплотнения 27 и степень его износа.Такое выполнение стенда позволяет расширить его функциональные возможности и обеспечить исследования износа уплотнений опоры в условиях, близких к условиям их работы в сква О жине. На стенде можно прогнозировать износостойкость уплотнений, выбирать рациональные конструкции этих уплотнений и материал для их изготовления, что обеспечивает в конечном сче". Зз те повышение долговечности буровых шарошечных долот.формула изобретения1. Стенд для исследования уплотнительных элементов опор шарошек буровых долот, содержащий цапфу опоры с подшипниками, установленную на т цапфе с возможностью вращения ступицу шарошки, закрепленную на шпинделе, имеющем осевой канал и связанном с приводом вращения, устройство для создания нагрузки на опору шарошки й ре- Ю зервуар с абразивосодержащей средой, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей стенда и обеспечения исследований износа уплотнений опоры в условиях, близких к условиям их работы в скважине, стенд снабжен вакуумным насосом, подключенным через измерительную емкость и осевой канал шпинделя к полости опоры шарошки, при этом резервуар охватывает часть цап" фы с уплотнением.2. Стенд по п,1, о т л и ч а ющ и й с я тем,что опора снабжена дополнительным уплотнением, образующим с основным уплотнением полость, сообщающуюся с осевым каналом шпинделя.3, Стенд по пп. 1 и 2, о т л и ч аю щ и й с я тем, что ступица шарошки и цапфа снабжены кольцевыми вкладышами, между которыми установлено уплотнение.4, Стенд но пп. 1-3, о т л и ч аю щ и й с я тем, что ступица шарошки установлена эксцентрично относительно цапфы,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе.1. Авторское свидетельство СССРй 538125, кл. Е 21 В 9/08, 1974.2. Виноградов В.Н. и др. Долговечность буровых долот.Н., "Недра",1977, с, 109-110 (прототип).903557 ФиаА Составитель В.ЯкимовДылын Техред И, Тепер Корректор С.Що П ного комитет ений и откры Раушская наб 5 Моск 1303 город, ул. Проектная,Филиал ППП "Патент 5/15ВНИИПИ Гос по дела ж 623рствезобреЖиснСССй