BRPI0713305A2

BRPI0713305A2 - conjunto, munhão e carcaça de cortador substituìvel, peça separada e método de inibir entrada de rejeitos em um conjunto cortador de furo elevado

Info

Publication number: BRPI0713305A2
Application number: BRPI0713305-7A
Authority: BR
Inventors: Andrew J Osborne
Original assignee: Atlas Copco Bhmt
Priority date: 2006-06-20
Filing date: 2007-06-20
Publication date: 2012-04-17
Also published as: WO2007149939A3; CA2656567A1; US20070289780A1; SE533748C2; CA2656567C; MX2009000129A; AU2007260957A1; WO2007149939A2; SE0900034L

Abstract

CONJUNTO, MUNHãO E CARCAçA DE CORTADOR SUBSTITUìVEL, PEçA SEPARADA E MéTODO DE INIBIR ENTRADA DE REJEITOS EM UM CONJUNTO CORTADOR DE FURO ELEVADO. Um raspador pode ser suportado sobre pelo menos uma de superfícies de interface dinâmica voltadas radialmente para dentro ou radialmente para fora de um par de superfícies sobre respectivos munhão de cortador e carcaça de cortador. O raspador pode estar na forma de uma saliência de perfil baixo tendo uma borda de guia geralmente diagonalmente orientada em relação a um eixo de rotação da carcaça de cortador no munhão de cortador. Assim, a borda de guia do raspador moverá axialmente partículas de formação para fora a partir de entre o munhão de cortador e a carcaça de cortador e para longe de uma vedação de mancal. O raspador pode ter uma altura menor que uma folga regular entre o munhão e a carcaça. Uma pluralidade de raspadores pode ser suportada na superfície de interface dinâmica da carcaça ou do munhão e pode estender em estreita proximidade com a superfície de interface dinâmica voltada opostamente do outro dentre a carcaça ou o munhão.

Description

"CONJUNTO, MUNHÃO E CARCAÇA DE CORTADOR SUBSTITUÍVEL, PEÇA SEPARADA E MÉTODO DE INIBIR ENTRADA DE REJEITOS EM UM CONJUNTO CORTADOR DE FURO ELEVADO"

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

1. Campo técnico

Esta invenção é relativa, genericamente, a conjuntos cortadores que incluem mecanismos para excluir ou manter rejeitos e outras partículas de formação afastadas de mancais dos conjuntos durante perfuração de terra.

2. Estado da arte

Conjuntos cortadores para perfuração de terra têm cabeças de corte com carcaças de cortador que são suportadas de maneira rotativa em mancais para rotação durante operações de perfuração. Devido ao ambiente abrasivo em uma faixa face de rocha que está sendo perfurada e o volume confinado no qual os cortes e outros rejeitos são mantidos em proximidade junto às cabeças cortadoras, entrada dos cortes e rejeitos nos mancais das cabeças cortadoras tem sido um problema que diversos tentaram enfrentar em uma variedade de maneiras. Em alguns casos vedações que incluem anéis-0 e/ou outras vedações de tipo anel, foram incorporadas para formar uma barreira entre um interior e um exterior das cabeças cortadoras. Mancais são mantidos entre superfícies de mancai em respectivas carcaças cortadoras e mancais das cabeças cortadoras em um interior das cabeças cortadoras e são protegidos do ambiente abrasivo em um exterior por meio das vedações. Contudo, os cortes e rejeitos ainda tendem a penetrar nas vedações e reduzir o movimentou de rotação que estas vedações são projetadas para permitir. Os cortes e rejeitos também podem danificar ou interferir com as vedações de modo que os cortes e rejeitos podem penetrar nos mancais das cabeças cortadoras e inibir o movimento de rotação e/ou danificar os mancais.

Em um exemplo específico, uma vedação para um cortador substituível, que é utilizado na indústria de ampliação de perfuração, pode tipicamente ser uma vedação de face mecânica. Como utilizado nesta indústria, a vedação da face mecânica é incorporada para vedar internamente o lubrificante do mancai e excluir partículas de formação que podem incluir cortes e outros rejeitos. O conjunto de vedação de face é constituído de dois anéis de vedação metálicos e dois anéis-O que formam dois conjuntos de um anel de vedação e um anel-O. Os conjuntos de vedação são montados um contra o outro com os dois anéis de vedação tendo cada um uma superfície de vedação dinâmica bastante plana. O anel-0 fornece e mantém uma pré-carga para o anel de vedação. Foi descoberto, contudo, que contaminantes produzidos durante operação se compactam na área adjacente aos anéis de vedação e têm o efeito líquido de reduzir a vida da vedação.

DIVULGAÇÃO DA INVENÇÃO

Existe uma necessidade por um dispositivo que varra cortes e outros rejeitos para longe das vedações e mancais dos conjuntos cortadores. A presente invenção é relativa, genericamente, a conjuntos cortadores que incluem mecanismos para remover rejeitos durante perfuração de terra. Mais especificamente, a presente invenção é um conjunto cortador para perfuração e outras aplicações nas quais o conjunto cortador tem raspadores em superfícies de interface dinâmica voltadas radialmente para varrer cortes para longe de vedações e mancais do conjunto durante perfuração de terra.

Em uma forma simples, uma configuração da presente invenção pode incluir um conjunto cortador substituível que tem um mancai com pelo menos uma superfície de mancai de mancai e pelo menos uma superfície de interface dinâmica de mancai voltada radialmente para fora. O conjunto cortador pode também ter uma carcaça de cortador suportada de maneira rotativa no mancai. A carcaça de cortador pode ter uma superfície de mancai de carcaça de cortador e pelo menos uma superfície de interface dinâmica de carcaça de cortador voltada radialmente para dentro. O conjunto cortador pode ainda incluir pelo menos um raspador em pelo menos uma das superfícies de interface de um do mancai e da carcaça de cortador. 0 pelo menos um raspador pode assim estar próximo a e facear a pelo menos uma das superfícies de interface do outro do mancai e da carcaça de cortador.

O raspador pode ser uma orelha de perfil baixo formada de maneira integrada sobre um entre o mancai e a carcaça de cortador. Um eixo de rotação da carcaça de cortador no mancai define uma direção axial. 0 raspador pode ter uma aresta que se estende genericamente em diagonal em relação à direção axial. Alternativamente, o raspador pode ter uma aresta que se estende genericamente de maneira helicoidal em relação à direção axial.

O conjunto cortador substituível pode ter uma pluralidade de raspadores que incluem pelo menos um raspador. Os raspadores podem se salientar radialmente a partir da pelo menos uma das superfícies de interface. A pluralidade de raspadores pode incluir quatro orelhas de perfil baixo permanentes espaçadas circunferencialmente uma da outra sobre pelo menos uma das superfícies de interface dinâmica de mancai em relação ao eixo de rotação. As orelhas de perfil baixo permanentes ainda podem ter arestas que se estendem genericamente em diagonal em relação à direção axial.

O conjunto cortador substituí vel pode ainda incluir pelo menos uma vedação que contata em vedação a carcaça de cortador e o mancai de cortador entre as superfícies de interface dinâmica da carcaça de cortador e o mancai de cortador em um lado axial e as superfícies de mancai da carcaça de cortador e o mancai do cortador em um outro lado axial da pelo menos uma vedação.

O conjunto cortador substituí vel pode incluir uma pluralidade de superfícies de interface dinâmica de mancai voltadas radialmente para fora que incluem a pelo menos uma superfície de interface dinâmica de mancai voltada radialmente para fora. O conjunto cortador substituível pode também incluir uma pluralidade de superfícies de interface dinâmica de carcaça de cortador voltadas radialmente para dentro que incluem a pelo menos uma superfície de interface dinâmica de carcaça de cortador voltada radialmente para dentro. A pluralidade de superfícies de interface dinâmica de carcaça de cortador voltadas radialmente para dentro pode formar pares respectivos de superfícies de interface com a pluralidade de superfícies de interface dinâmica de mancai voltadas radialmente para fora. O conjunto pode ter pelo menos um dos raspadores sobre pelo menos uma das superfícies de interface de cada um dos pares de superfícies de interface. Cada um do pelo menos um dos raspadores pode ser próximo a e facear o outro das superfícies de interface de cada um dos pares das superfícies de interface.

A presente invenção acredita-se ter elementos patenteáveis, que não estão limitados ao conjunto completo. Como um exemplo, a invenção pode abranger um mancai de cortador substituível que pode incluir um mancai que tem pelo menos uma superfície de mancai de mancai e pelo menos uma superfície de interface dinâmica de mancai voltada radialmente para fora. O mancai de cortador pode ter pelo menos um raspador em pelo menos uma superfície de interface.

A superfície de interface dinâmica de mancai voltada radialmente para fora pode ter pelo menos uma primeira porção com um primeiro diâmetro. A superfície de interface dinâmica de mancai voltada radialmente para fora pode ter pelo menos uma segunda posição levantada com um segundo diâmetro maior do que o primeiro diâmetro. A primeira e a segunda porções podem se estender ao longo de uma linha circunferencial comum.

No mancai de cortador substituível o eixo de rotação do mancai pode definir uma direção axial. A superfície de interface dinâmica de mancai voltada radialmente para fora pode se estender circunferencialmente e pode se espaçada de maneira proximal em relação à superfície de mancai do mancai na direção axial. O raspador pode ter uma aresta que se estende genericamente em diagonal em relação à direção axial. O mancai de cortador substituível pode ter uma pluralidade de raspadores inclusive o pelo menos um raspador.

Os raspadores podem formar segundas porções da superfície de interface dinâmica de mancai voltadas radialmente para fora. Os raspadores podem se salientar radialmente a partir das primeiras porções da pelo menos uma superfície de interface. A pluralidade de raspadores pode incluir quatro orelhas de perfil baixo permanentes espaçadas circunferencialmente uma da outra sobre a superfície de interface dinâmica de mancai em relação ao eixo de rotação. As orelhas de perfil baixo permanentes podem ter arestas que se estendem genericamente em diagonal em relação à direção axial.

A pelo menos uma segunda porção da superfície de interface dinâmica de mancai voltada radialmente para fora pode incluir o pelo menos um raspador formado de maneira integrada como uma peça com a primeira porção da superfície de interface dinâmica de mancai voltada radialmente para fora.

A superfície de interface dinâmica de mancai pode estar em uma peça separável ligada de maneira removível ao mancai. A peça separável pode ter um retentor de vedação.

O mancal de cortador substituível pode incluir uma pluralidade de superfícies de interface dinâmica de mancai voltadas radialmente para fora, que incluem a pelo menos uma superfície de interface dinâmica de mancai voltada radialmente para fora. Cada uma das superfícies de interface dinâmica de mancai voltadas radialmente para fora pode estar sobre uma peça separável ligada de maneira removível ao restante do mancai.

Em um outro aspecto ou configuração, a presente invenção pode abranger uma carcaça de cortador substituível que tem pelo menos uma superfície de mancai da carcaça de cortador e pelo menos uma superfície de interface dinâmica de carcaça de cortador voltada radialmente para dentro. A carcaça de cortador substituível pode também incluir pelo menos um raspador sobre a pelo menos uma superfície de interface.

A superfície de interface dinâmica de carcaça de cortador voltada radialmente para dentro pode ter pelo menos uma primeira porção que tem um primeiro diâmetro e pelo menos uma segunda porção elevada que tem um segundo diâmetro menor do que o primeiro diâmetro. As primeira e segunda porções podem se estender ao longo de uma linha circunferencial comum.

Um eixo de rotação da carcaça de cortador pode definir uma direção axial. A superfície de interface dinâmica de mancai voltada radialmente para dentro pode se estender circunferencialmente e pode ser espaçada de maneira proximal em relação à superfície de mancai de carcaça de cortador na direção axial.

O raspador pode ter uma aresta que se estende genericamente em diagonal em relação à direção axial. A carcaça de cortador substituível pode incluir uma pluralidade de raspadores inclusive o pelo menos um raspador. Os raspadores podem formar segundas porções da superfície de interface dinâmica de carcaça de cortador voltadas radialmente para dentro. Os raspadores podem se salientar radialmente das primeiras porções da pelo menos uma superfície de interface. A pluralidade de raspadores pode incluir quatro orelhas de perfil baixo permanentes espaçadas circunferencialmente uma da outra na superfície de interface dinâmica de carcaça de cortador em relação ao eixo de rotação. As orelhas de perfil baixo permanentes têm arestas que se estendem genericamente em diagonal em relação à direção axial.

Pelo menos uma segunda porção da superfície de interface dinâmica de mancai voltada radialmente para dentro pode incluir o pelo menos um raspador integralmente formado como uma peça com a primeira porção da superfície de interface dinâmica de mancai voltada radialmente para dentro. Em um outro aspecto da invenção, uma peça separada pode ser ligável de maneira removível a pelo menos um de um mancai de conjunto cortador ou a uma carcaça de cortador de conjunto cortador. A peça separada pode incluir uma superfície de interface dinâmica voltada radialmente que pode ter pelo menos uma primeira porção e uma segunda porção. As primeira e segunda porções podem ter respectivos primeiro e segundo diâmetros diferentes um do outro. As primeira e segunda porções podem se estender ao longo de uma linha circunferencial comum. Pelo menos uma das primeira e segunda porções pode formar orelhas de perfil baixo em relação à outra das primeira e segunda porções. A peça separada pode ter estrutura de ligação para ligar de maneira removível a peça a pelo menos um do mancai de conjunto cortador e a carcaça de cortador do conjunto cortador. A peça separada pode incluir um retentor de vedação com uma estrutura de retenção de vedação.

Em um outro aspecto, a presente invenção pode incluir um método de inibir a entrada de rejeitos em um conjunto cortador. O método pode incluir varrer uma primeira superfície de interface dinâmica voltada radialmente com o pelo menos um raspador colocado em uma segunda superfície de interface dinâmica voltada radialmente oposta. O método pode também incluir mover rejeitos axialmente para longe de pelo menos uma vedação e pelo menos um mancai do conjunto cortador. As etapas de varrer e mover podem incluir varrer automaticamente e mover durante rotação regular de uma carcaça de cortador do conjunto cortador em relação a um mancai de cortador do conjunto cortador. As etapas de varrer e mover podem incluir apresentar uma aresta dianteira do pelo menos um raspador transversal a uma direção axial definida por um eixo de rotação da carcaça de cortador em relação ao mancai de cortador. As etapas de varrer e mover podem incluir mover a aresta dianteira do pelo menos um raspador circunferencialmente ao longo da segunda superfície de interface dinâmica voltada radialmente oposta. O método pode incluir varrer uma pluralidade de superfícies de interface dinâmica voltadas radialmente inclusive a primeira superfície de interface dinâmica voltada radialmente com uma pluralidade de raspadores, inclusive o pelo menos um raspador. A pluralidade de raspadores pode ser colocada em uma pluralidade de superfícies de interface dinâmica voltadas de maneira oposta inclusive a segunda superfície de interface dinâmica voltada radialmente oposta. O método pode incluir mover rejeitos axialmente para longe de uma pluralidade de vedações, inclusive a pelo menos uma vedação, e movimentar rejeitos axialmente para longe de uma pluralidade de mancais, inclusive o pelo menos um mancai do conjunto cortador. As etapas de varrer e mover podem incluir varrer automaticamente e mover durante rotação regular da carcaça de cortador do conjunto cortador em relação ao mancai de cortador do conjunto cortador.

O que precede e outros aspectos e vantagens da presente invenção serão evidentes a partir da descrição a seguir mais detalhada de configurações particulares da invenção, como ilustrado nos desenhos que acompanham.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A figura 1A é uma vista em perspectiva de um mancai que tem os raspadores de acordo com uma configuração da presente invenção;

A figura IB é uma vista em corte em um plano central coincidente com o eixo de rotação do conjunto cortador que inclui um mancai similar ao mancai da figura IA de acordo com uma configuração da presente invenção;

A figura 2 é uma vista em seção parcial similar à figura IB que mostra uma vista lateral do mancai que tem raspadores de acordo com uma configuração da presente invenção;

A figura 3 é uma vista detalhada de uma área III da figura IB que mostra detalhes de uma configuração alternativa de acordo com a presente invenção; e

A figura 4 é uma vista detalhada de uma área IV da figura IB que mostra detalhes de uma configuração alternativa de acordo com a presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE CONFIGURAÇÕES DA INVENÇÃO

Como discutido acima, configurações da presente invenção são relativas, genericamente, a conjuntos cortadores que incluem mecanismos para excluir rejeitos durante perfuração de terra.

Vedações de uma variedade de tipos de configurações são conhecidas. Por exemplo, a Patente US Número 5.984.024 a Strand é incorporada aqui para referência como um exemplo de um conjunto cortador de perfuração que utilizam uma vedação mecânica. A Patente US Número 6.033.117 a Cariveau e outros é também aqui incorporada para referência como incluindo uma grande variedade de configurações de vedação que podem adicionalmente, ou alternativamente, ser incorporadas juntas com diversos conjuntos cortadores. Embora a presente invenção possa ser particularmente útil em aplicações de perfuração devido à quantidade relativamente menor de fluidos utilizados em limpeza e remoção de cortes, deve ser entendido que os ensinamentos desta invenção podem ser aplicados igualmente a outras aplicações de perfuração de terra, inclusive aquelas que incorporam fluidos pressurizados em limpeza e remoção de cortes.

A figura 1A é uma vista em perspectiva de um mancai 12 para um conjunto cortador 13 (mostrado na figura 1B e 2) para aplicações de perfuração de terra. O mancai 12 pode ter raspadores 15 na forma de orelhas de perfil baixo ou porções levantadas de uma primeira superfície de interface dinâmica de mancai de voltada radialmente para fora 18. A superfície de interface de mancai dinâmica 18 pode ter pelo menos uma primeira porção 21 e pelo menos uma segunda porção 24. O mancai 12 tem uma ou mais superfícies de mancai 27, 30, 33 e uma segunda superfície de interface dinâmica de mancai voltada radialmente para fora 36. A segunda superfície de interface dinâmica de mancai voltada radialmente para fora 36 pode ter raspadores 39, pelo menos uma primeira porção 42 e pelo menos uma segunda porção 45 similar à primeira superfície de interface dinâmica de mancal voltada radialmente para fora 18. O mancal 12 pode ser suportado juntamente com o restante do conjunto cortador 13 em uma sela. A Patente US Número 5.984.024 a Strand mostra e descreve um número de configurações de sela.

Como mostrado na vista em corte da figura 1B, os raspadores 15, 39 podem ser colocados no mancai de cortador 12 como mostrado na figura IA ou, alternativamente, em uma carcaça de cortador 16 como mostrado em linhas tracejadas na figura 1B. Os raspadores 18, 19 são na forma de orelhas de perfil baixo que são inclinadas em relação ao eixo de rotação e eixo central 48 de uma carcaça de cabeça cortadora 16 e mancal de cortador 12, respectivamente. As orelhas de perfil baixo ou raspadores 15, 39 são mostradas nas superfícies de interface dinâmica 18, 36 entre a carcaça de cabeça cortadora 16 e o mancai de cortador 12 e pode ser integral com qualquer mancai de cortador 12. Alternativamente, as orelhas ou raspadores de perfil baixo 15, 39 pode estar em uma superfície de interface dinâmica voltada de maneira oposta à da carcaça de cortador 16. As orelhas de perfil baixo ou raspadores 15, 39 são localizadas exteriormente e adjacentes às respectivas vedações 51, 54 da carcaça de cortador 16. As orelhas ou raspadores 15, 39 são inclinadas de modo que movimento relativo entre o mancai de cortador 15 e a carcaça de cortador 16 varre rejeitos axialmente para fora de entre o mancai 15 e a carcaça 16. As orelhas ou raspadores 15, 39 são orientadas para mover formação de partículas inclusive cortes e outros rejeitos axialmente para longe da vedação quando a carcaça de cortador 16 gira em relação ao mancai de cortador 16 durante utilização. Desta maneira os raspadores 15, 39 também movem os rejeitos para longe de um ou mais mancais 57, 58, 59 e respectivas superfícies de mancai 27, 30, 33, 61, 62, 63 em um interior do conjunto cortador 13.

Como pode ser apreciado da vista em corte parcial da figura 2, um raspador 15, 39 pode ser formado em uma superfície de interface dinâmica 18, 36 do mancai 12 entre um componente estacionário (mancai 12) e um componente rotativo (carcaça de cortador 16). O raspador 15, 39 é inclinado a partir do eixo de rotação 48 dos dois componentes de tal maneira que quando a carcaça de cortador é girada na direção de "perfuração" normal mostrada pela seta 66 na figura 2, as partículas de formação, inclusive cortes e outros rejeitos são varridos da interface dinâmica. Remover os rejeitos da interface dinâmica desta maneira, mantém a área adjacente às vedações de cortador 51, 54 muito mais limpas e proporciona vida de vedação estendida. Os raspadores podem ser formados por soldagem, usinagem ou outros métodos adequados.

Os raspadores 15 têm arestas dianteiras 69 e os raspadores 39 têm arestas traseiras 72 que confrontam a formação de partículas que são trazidas para contato com elas pelo menos em parte pela carcaça de cortador, e as força para fora entre o mancai de cortador 15 e a carcaça de cortador 16 em direções opostas, como mostrado pelas setas 75, 78. Para esta finalidade a aresta dianteira e os raspadores 15, 39 em geral podem ser orientados em ângulos 81, 84 desde aproximadamente 10 ° até aproximadamente 80 ° em relação ao eixo de rotação 48 ou uma direção axial, como mostrado. Alternativamente, os ângulos 81, 84 podem estar em uma faixa de aproximadamente 30 até 45 ° inclusive. Os ângulos podem estar dentro ou fora destas faixas desde que eles proporcionem a função de mover as partículas da formação para longe das vedações 51, 54. Como pode ser apreciado, se os raspadores são suportados na carcaça de cortador 16 e a direção de rotação 66 da carcaça de cortador 16 é a mesma, então o ângulo das arestas dianteiras dos raspadores 15, 39 precisarão ser inclinadas de maneira oposta àquelas mostradas no mancai 12 na figura 2 para varrer as partículas de formação para fora a partir de entre a carcaça de cortador 16 e o mancai de cortador 15.

Fazendo referência novamente à figura IB5 as alturas 87, 88 dos raspadores 15, 39 podem estar em uma faixa de aproximadamente 1/32 de polegada (0,79 mm) até aproximadamente 1/2 polegada (12,7 mm) dependendo de uma dimensão global da cabeça cortadora e de outros fatores. As alturas 87, 88 podem ser aproximadamente 3/16 de polegada (4,76 mm).

Estas alturas podem ser expressas como diferenças radiais ou diametrais entre as segundas porções 24, 25 e as primeiras porções 21, 42 das superfícies de interface dinâmica voltadas radialmente para fora, como mostrado e descrito com relação à figura IA. Uma expressão alternativa das alturas pode ser que as alturas 87, 88 podem ser desde aproximadamente um décimo até aproximadamente 5 vezes uma largura 91 dos raspadores 15, 39. Embora as figuras do desenho não estejam necessariamente em escala, deve ser entendido que proporções similares podem ser calculadas por medições e comparações do elemento de desenho real nas figuras 1 a 4. Por exemplo, a largura dos raspadores 15, 39 pode ser aproximadamente um décimo do diâmetro das superfícies de interface dinâmica sobre as quais os raspadores 15, 39 são suportados. Deve ser entendido que a proporção da segunda porção da superfície dinâmica em relação à primeira porção deveria genericamente ser pequena, a proporção das segunda e primeira porções pode ser variada.

Por exemplo, embora apenas quatro raspadores relativamente estreitos igualmente espaçados 15, 39 estejam mostrados igualmente espaçados em uma circunferência das superfícies dinâmicas em cada extremidade do mancai de cortador 12, raspadores mais largos podem ser incorporados. Por exemplo, é considerado que a largura 91 de um raspador 15, 39 poderia ser tanto quanto aproximadamente metade da circunferência das superfícies dinâmicas sobre as quais o raspador 15, 39 é suportado. Deve ser entendido que os raspadores 15, 39 podem, em diversos senão na maior parte dos casos, ter as alturas 87, 88 de uma dimensão menor do que folgas regulares entre as superfícies de interface dinâmica voltadas radialmente entre os mancais do conjunto cortador e carcaças de cortador do conjunto cortador. Assim, colocação sob medida de conjuntos cortadores existentes pode não ser requerida a menos de etapas para fornecer os raspadores 15, 39 de acordo com a presente invenção.

Por exemplo, a primeira superfície de interface dinâmica de mancai 18 mostrada na figura 1 pode ser integrada e formar uma peça com o restante do mancai de cortador 12. Assim, a superfície de interface dinâmica de mancai 18 pode ser usinada juntamente com o restante do mancai de cortador 12 tal como em um processo de torno para formar de maneira integrada a superfície de interface dinâmica de mancai 18 na extremidade de diâmetro maior do mancai 12 juntamente com as superfícies de mancai 27, 30 e 33. Os raspadores 15 podem ser adicionados a um mancai usinado sob medida ou podem ser adicionadas a um mancai de cortador padrão tal como por meio de soldagem e conformação por meio de um processo de usinagem subseqüente, por exemplo. De maneira similar, a superfície de interface dinâmica de mancai voltada radialmente para fora 36 pode ser formada na extremidade de diâmetro menor do mancai 12. Alternativamente, as superfícies de interface podem ser formadas em superfícies voltadas radialmente para dentro da carcaça de cortador. Contudo, deve ser entendido que na maior parte dos casos ou em qualquer dado par de superfícies de interface dinâmica reciprocamente voltadas reciprocamente, os raspadores podem apenas estar em uma das superfícies de interface enquanto outra das superfícies permanece lisa.

As figuras 3 e 4 mostram vistas detalhadas de configurações alternativas de regiões correspondentes III e IV da vista em corte da figura 1A. Como pode ser apreciado, uma ou ambas das superfícies de interface dinâmica podem ser adicionadas sobre o mancai de cortador 12 ou carcaça de cortador 16. A figura 3 mostra uma vista em corte da região na extremidade de diâmetro maior do mancai 12. Ao invés do raspador 15 ser uma peça com o mancai 12, o raspador é suportado em uma peça separável. Embora a peça separável possa ser qualquer peça separável, a figura 3 mostra a peça separável como um retentor de vedação 101 que é mantido pela estrutura de ligação ao mancai 12. A estrutura de ligação pode incluir um entalhe 104 e uma ranhura 107 no mancai 12 e um anel de retenção 110 acomodado na ranhura 107 e sustentando o retentor 101 no entalhe 104. A estrutura adicional pode incluir uma fenda no retentor IOle um pino no mancai 12 e que engata a fenda para inibir rotação do retentor 101 em relação ao mancai 12, por exemplo. Alternativamente ou adicionalmente, a estrutura de ligação pode ser fornecida como uma conexão rosqueada entre a peça separável e o mancai. Além disto, alternativamente ou adicionalmente, a estrutura de ligação pode ser fornecida por uma fenda e pino em combinação.

Como mostrado, o retentor de vedação 101 tem uma estrutura de retenção de vedação genericamente reentrante que pode incluir um recesso de captura de anel-O, e de anel de vedação 113. Um outro recesso de anel-O e de anel de vedação é formado entre o mancai 12 e a carcaça de cortador 16. Assim, uma vedação 117 que tem dois anéis de vedação 122 e dois anéis-O 123 pode formar uma vedação dinâmica entre o mancai de cortador 12 é a carcaça de cortador 16. De maneira vantajosa o retentor de vedação pode ter a dupla função de reter a vedação 17 e suportar o raspador 15.

Como mostrado na figura 4, o raspador 39 pode, de maneira similar, ser suportado em uma peça separável. Embora a peça separável possa ser qualquer peça separável tal como qualquer segmento anelar do mancai ou carcaça, a figura 4 mostra a peça separável como um retentor de vedação em 126 que é mantido pela estrutura de ligação ao mancai 12. A estrutura de ligação pode incluir um entalhe 129 e ranhura 132 no mancai 12 e um anel de retenção 135 acomodado na ranhura 132 e que mantém um retentor 126 no entalhe 129. Alternativamente ou adicionalmente, a estrutura de ligação pode ser dotada de uma conexão rosqueada entre a peça separável e o mancai. Ainda mais, alternativamente ou adicionalmente, a estrutura de ligação pode ser dotada de uma fenda e pino em combinação. Como mostrado e descrito com relação à figura 3 acima, o retentor de vedação 126 pode ter uma estrutura de retenção de vedação que pode incluir um recesso de captura genericamente reentrante de anel-O e de anel de vedação. Um outro recesso de anel-O e de anel de vedação pode ser formado entre o mancai 12 e a carcaça de cortador 16. Assim, uma vedação 141 que tem dois anéis de vedação 144 e dois anéis-O 147 pode formar uma vedação dinâmica entre o mancai de cortador 12 e a carcaça de cortado 16. De maneira vantajosa, o retentor de vedação pode ter a função dupla de reter a vedação 141 e suportar o raspador 39.

É considerado que a peça separável pode ser fornecida como um anel de compressão com raspadores com ou sem estrutura de retenção de vedação. Isto poderia ser aplicado a qualquer ou ambas as extremidades do mancai ou à carcaça de cortador como um segmento anelar. Alternativamente ou adicionalmente, uma ou mais peças separadas podem ter outras configurações, tal como blocos que têm raspadores, ou mesmo como raspadores anexáveis. As peças separáveis podem ser ligadas a mancais ou carcaças de cortadores por um ou mais de parafusos de ajuste, pinos, solda e estruturas de lingüeta e ranhura que possibilitam deslizamento, ou roscas na própria peça separável.

Como descrito acima, os raspadores 15, 39 podem ser suportados em qualquer do mancai 12 ou uma carcaça de cortador 16 como indicado por linhas tracejadas nas figuras 3 e 4. Adicionalmente os raspadores 15, 39 podem ser suportados em peças separáveis que podem ser ligadas à carcaça de cortador 16 ao invés de ao mancai de cortador 12. Qualquer combinação destes ensinamentos está dentro do espírito e escopo da presente invenção. Uma configuração delineada na figura IA pode ter uma combinação de uma primeira vedação que pode ser instalada sem um retentor de vedação separável em uma extremidade de diâmetro maior do mancai 12 e uma segunda vedação que pode ser instalada e mantida no lugar por meio de um retentor de vedação separável como aquele mostrado e descrito com relação à figura 4, em uma extremidade de diâmetro menor do mancai 12. Assim a instalação de vedações e mancais pode ser facilitada.

Deve ser entendido que embora as configurações tenham sido mostradas e descritas como tendo superfícies de interface dinâmica que genericamente definem superfícies cilíndricas retas que são paralelas ao eixo de rotação 45 para cada um do mancai e carcaça e para os raspadores 15, 39. Isto é, as superfícies de interface são mostradas como estando em um raio genericamente constante ao longo da sua extensão em uma direção do eixo de rotação 48, e as únicas diferenças em raio são entre respectivas superfícies e entre as superfícies dos raspadores 15, 39. Contudo, as superfícies de interface dinâmica podem ser inclinadas em relação ao eixo de rotação 48 em uma faixa desde aproximadamente 45° radialmente para dentro no sentido do eixo 48 desde o interior da carcaça 16 para fora até aproximadamente 45° radialmente para fora a partir do interior da carcaça 16 para fora. Como mostrado na figura 1B, os ângulo seriam mais tipicamente estendidos radialmente para dentro no sentido do eixo 48 apenas ligeiramente a partir do interior para fora para faixas 150, 153 desde aproximadamente 10° radialmente para dentro a partir de um interior para fora, até aproximadamente 30 ° radialmente para fora do interior para fora. Ângulos que correspondem a superfícies de interface dinâmica aumentam em raio em uma direção desde o interior para fora têm a vantagem de mover rejeitos para fora, para longe das vedações 51 e 54 em um trajeto de resistência mínima, uma vez que o volume de espaço entre o mancai e a carcaça aumenta em uma direção para fora. Descrito de maneira alternativa, incorporar raios crescentes em direções para fora da carcaça e mancai para as superfícies de interface dinâmica inibe ainda mais a compactação de rejeitos em uma área próxima às vedações 51 e 54. Esta vantagem pode ser apreciada mais quando considerando que os ângulos mostrados em duas dimensões na figura 1B realmente correspondem a superfícies de interface dinâmica que são genericamente configuradas de maneira cônica.

A seta cheia 156 representa uma direção de face para uma superfície de interface dinâmica do mancai 12 que tem um raio decrescente em uma direção para dentro em relação à carcaça 16 e mancai 12. A seta cheia 159 representa uma direção de face para uma superfície radialmente exterior do raspador 39 na superfície de interface dinâmica com a direção de face 156. Em uma extremidade oposta da faixa de ângulos mostrada para as superfícies de interface dinâmica na figura 1B, a seta cheia 162 representa a direção de face da superfície de interface dinâmica do mancai 12 quando o raio aumenta para dentro. A seta cheia 165 representa a direção de face para a superfície radialmente exterior do raspador 39 na superfície de interface dinâmica com a direção de face 162. Como descrito acima, a superfície de interface dinâmica correspondente na carcaça poderia corresponder genericamente em forma e ser apenas ligeiramente maior do que a superfície de interface correspondente e raspador(es) do mancai para qualquer ângulo dentro da faixa.

A seta tracejada 168 representa uma direção de face para uma superfície de interface dinâmica da carcaça 16 que tem um raio decrescente em uma direção para dentro em relação à carcaça 16 e mancai 12. A seta tracejada 171 representa uma direção de face para uma superfície radialmente interna do raspador 39 como aplicado na superfície de interface dinâmica com a direção de face 168. Em uma extremidade oposta da faixa de ângulos mostrada para as superfícies de interface dinâmica na figura 1B, a seta tracejada 174 representa a direção de face da superfície de interface dinâmica da carcaça 12 quando o raio aumenta para dentro. A seta tracejadas 177 representa a direção de face para a superfície radialmente exterior do raspador 39 quando aplicado na superfície de interface dinâmica com a direção de face 174. Como descrito acima, a superfície de interface dinâmica correspondente no mancai 12 poderia corresponder genericamente em forma e ser apenas ligeiramente menor do que a superfície de interface correspondente e raspador(es) como aplicado à carcaça 16 para qualquer ângulo dentro da faixa.

Deve ser entendido que as faixas de ângulos para as superfícies de interface dinâmica relativas ao eixo de rotação 48 descritas acima podem ser aplicadas a ambas as extremidades do conjunto mancai 12 e carcaça 16. Além disto, as faixas de ângulos podem ser aplicadas a peças separadas que são acopladas a um ou ambos do mancai e carcaça, de acordo com as configurações mostradas nas figuras 3 e 4.

As configurações e exemplos descritos aqui foram apresentados para melhor explicar a presente invenção e sua aplicação prática, para com isto possibilitar que aqueles de talento ordinário na técnica façam e utilizem a invenção. Contudo, aqueles de talento ordinário na técnica irão reconhecer que a descrição precedente e exemplos foram apresentados para finalidades de ilustração e exemplo somente. A descrição como descrita não tem intenção de ser exaustiva ou de limitar a invenção à forma precisa divulgada. Diversas modificações e variações são possíveis à luz dos ensinamentos acima, sem se afastar do espírito e escopo das reivindicações vindouras. Por exemplo, embora os raspadores tenham sido mostrados e descritos como voltados radialmente, é considerado que uma vantagem similar pode ser alcançada com raspadores que faceiam um ângulo diferente de normal uma direção radial. Raspadores em superfícies de interface dinâmica que faceiam entre 0 e 90 ° em relação a uma direção radial, são considerados estar dentro do escopo da presente invenção. As superfícies de interface dinâmica e/ou os raspadores são considerados estarem voltadas radialmente quando existe um componente radial para a direção na qual elas faceiam.

Claims

1. Conjunto de cortador substituível caracterizado pelo fato de que compreende: um munhão tendo pelo menos uma superfície de mancai de munhão, o munhão tendo pelo menos uma superfície de interface de munhão dinâmica voltada radialmente para fora; uma carcaça de cortador rotativamente suportada sobre o munhão, a carcaça de cortador tendo uma superfície de suporte de carcaça de cortador e a carcaça de cortador tendo pelo menos uma superfície de interface de carcaça de cortador dinâmica voltada radialmente para dentro; e pelo menos um raspador na pelo menos uma das superfícies de interface de um do munhão e a carcaça de cortador; em que o pelo menos um raspador fica próximo das faces da pelo menos uma das superfícies de interface do outro dentre o munhão e a carcaça de cortador.

2. Conjunto de cortador substituível de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o raspador é uma orelha de perfil baixo integralmente formada em um dentre o munhão e a carcaça de cortador.

3. Conjunto de cortador substituível de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: um eixo rotacional da carcaça de cortador no munhão define uma direção axial; e o raspador tem uma borda que estende geralmente diagonalmente em relação à direção axial.

4. Conjunto de cortador substituível de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: um eixo rotacional da carcaça de cortador no munhão define uma direção axial; e o raspador tem uma borda que geralmente se estende helicoidalmente em relação à direção axial.

5. Conjunto de cortador substituível de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma pluralidade de raspadores que podem incluir o pelo menos um raspador, em que os raspadores se projetam radialmente a partir da pelo menos uma das superfícies de interface.

6. Conjunto de cortador substituível de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que um eixo rotacional da carcaça de cortador define uma direção axial, a pluralidade de raspadores inclui quatro orelhas de perfil baixo permanente circunferencialmente espaçado de um ao outro no pelo menos uma das superfícies de interface de munhão dinâmicas em relação ao eixo rotacional, em que o as orelhas permanente de perfil baixo ainda inclua bordas que estendem em relação geralmente diagonalmente à direção axial.

7. Conjunto de cortador substituível de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda pelo menos uma vedação que contata estanquemente a carcaça de cortador e o munhão de cortador entre as superfícies de interface dinâmicas da carcaça de cortador e o munhão de cortador em um lado axial e as superfícies de mancai da carcaça de cortador e o munhão de cortador em outro lado axial do pelo menos uma vedação.

8. Conjunto de cortador substituível de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: uma pluralidade de superfícies de interface de munhão dinâmicas voltada para fora radialmente incluindo a pelo menos uma superfície de interface de munhão dinâmica voltada radialmente para fora; uma pluralidade de superfícies de interface de carcaça de cortador dinâmicas radialmente voltada para dentro incluindo a pelo menos uma superfície de interface de carcaça de cortador dinâmica voltada radialmente para dentro, a pluralidade de superfícies de interface de carcaça de cortador dinâmicas voltadas radialmente para dentro que formam pares respectivos de superfícies de interface com a pluralidade de superfícies de interface de munhão dinâmicas radialmente voltada para fora; e pelo menos um dos raspadores em pelo menos uma das superfícies de interface de cada um dos pares de superfícies de interface; em que cada do pelo menos um dos raspadores é aproximado para e faces o outro das superfícies de interface de cada um dos pares das superfícies de interface.

9. Munhão de cortador substituível, caracterizado pelo fato de que compreende: um munhão tendo pelo menos uma superfície de mancai de munhão e pelo menos uma superfície de interface de munhão dinâmica voltada radialmente para fora; e pelo menos um raspador no pelo menos uma superfície de interface.

10. Munhão de cortador substituível de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a superfície de interface de munhão dinâmica radialmente voltada para fora inclui: pelo menos uma primeiro porção tendo um primeiro diâmetro; e pelo menos uma segunda porção elevada tendo um segundo diâmetro maior que o primeiro diâmetro; em que as primeira e segunda porções estendem ao longo de uma linha circunferencial comum.

11. Munhão de cortador substituível de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que: um eixo rotacional do munhão define uma direção axial; e a superfície de interface de munhão dinâmica radialmente voltada para fora estende circunferencialmente e é espaçada proximalmente em relação para a superfície de mancai de munhão na direção axial.

12. Munhão de cortador substituível de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que: um eixo rotacional do munhão define uma direção axial; e o raspador tem uma borda que estende em relação geralmente diagonalmente à direção axial.

13. Munhão de cortador substituível de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma pluralidade de raspadores incluindo o pelo menos um raspador, em que: os raspadores formam segundas porções da superfície de interface de munhão dinâmica radialmente voltada para fora; e os raspadores projetam radialmente de primeiras porções da pelo menos uma superfície de interface.

14. Munhão de cortador substituível de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que um eixo rotacional da carcaça de cortador define uma direção axial, a pluralidade de raspadores inclui quatro as orelhas permanente de perfil baixo circunferencialmente espaçado de um ao outro na superfície de interface de munhão dinâmica em relação ao eixo rotacional, em que as orelhas permanente de perfil baixo ainda inclui bordas que estendem em relação geralmente diagonalmente à direção axial.

15. Munhão de cortador substituível de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma segunda porção da superfície de interface de munhão dinâmica radialmente voltada para fora inclui o pelo menos um raspador formado integralmente como uma peça com uma primeira porção da superfície de interface de munhão dinâmica radialmente voltada para fora.

16. Munhão de cortador substituível de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a superfície de interface de munhão dinâmica está em uma peça separável anexada removivelmente ao munhão.

17. Munhão de cortador substituível de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a peça separável inclui um retentor de vedação.

18. Munhão de cortador substituível de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende uma pluralidade de superfícies de interface de munhão dinâmicas radialmente voltada para fora incluindo ainda o pelo menos uma superfície de interface de munhão dinâmica voltada radialmente para fora.

19. Munhão de cortador substituível de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que cada uma da superfície de interface de munhão dinâmica radialmente voltada para fora está sobre uma peça separável removivelmente anexada a uma parte restante do munhão.

20. Carcaça de cortador substituível, caracterizada pelo fato de que compreende: uma carcaça de cortador tendo pelo menos uma superfície de mancai de carcaça de cortador e pelo menos uma superfície de interface de carcaça de cortador dinâmica voltada radialmente para dentro; e pelo menos um raspador no pelo menos uma superfície de interface.

21. Carcaça de cortador substituível de acordo com a reivindicação 20, caracterizada pelo fato de que a superfície de interface de carcaça de cortador dinâmica voltada radialmente para dentro inclui: pelo menos um primeiro porção tendo um primeiro diâmetro; e pelo menos uma segunda porção elevada tendo um segundo diâmetro menor do que o primeiro diâmetro; em que as primeira e segunda porções estendem ao longo de uma linha de circunferencial comum.

22. Carcaça de cortador substituível de acordo com a reivindicação 20, caracterizada pelo fato de que: um eixo rotacional da carcaça de cortador define uma direção axial; e a superfície de interface de munhão dinâmica radialmente voltada para dentro estende circunferencialmente e é espaçada proximalmente em relação à superfície de mancai de carcaça de cortador na direção axial.

23. Carcaça de cortador substituível de acordo com a reivindicação 20, caracterizada pelo fato de que: um eixo rotacional da carcaça de cortador define uma direção axial; e o raspador tem uma borda que estende em relação geralmente diagonalmente à direção axial.

24. Carcaça de cortador substituível de acordo com a reivindicação 20, caracterizada pelo fato de que ainda compreende uma pluralidade de raspadores incluindo o pelo menos um raspador, em que: os raspadores formam segundas porções da superfície de interface de carcaça de cortador dinâmica voltada radialmente para dentro; e os raspadores projetam radialmente de primeiras porções do pelo menos uma superfície de interface.

25. Carcaça de cortador substituível de acordo com a reivindicação 24, caracterizada pelo fato de que um eixo rotacional da carcaça de cortador define uma direção axial, a pluralidade de raspadores inclui quatro orelhas permanente de perfil baixo circunferencialmente espaçado de um ao outro na superfície de interface de carcaça de cortador dinâmica em relação para o eixo rotacional, em que as orelhas permanente de perfil baixo ainda compreende bordas que estendem em relação geralmente diagonalmente à direção axial.

26. Carcaça de cortador substituível de acordo com a reivindicação 20, caracterizada pelo fato de que pelo menos uma segunda porção da superfície de interface de munhão dinâmica radialmente voltada para dentro inclui o pelo menos um raspador formado integralmente como uma peça com uma primeira porção da superfície de interface de munhão dinâmica radialmente voltada para dentro.

27. Peça separada afixável removivelmente a pelo menos um de um munhão de conjunto de cortador ou uma carcaça de cortador de conjunto cortador, a peça separada caracterizada pelo fato de que compreende: uma superfície de interface dinâmica radialmente voltada tendo pelo menos uma primeira porção e uma segunda porção, as primeira e segunda porções que têm respectivo primeiro e segundo diâmetros diferente de um ao outro, as primeira e segunda porções que estendem ao longo de uma linha circunferencial comum; e estrutura de anexo na peça separada para anexar removivelmente a peça a pelo menos um de um munhão de cortador de conjunto cortador e uma carcaça de cortador de conjunto cortador.

28. Peça separada de acordo com a reivindicação 27, caracterizada pelo fato de que a peça separada inclui um retentor de vedação tendo uma vedação que retém estrutura.

29. Peça separada de acordo com a reivindicação 27, caracterizada pelo fato de que pelo menos uma das primeira e segunda porções forma orelha de perfil baixo em relação ao outro das primeira e segunda porções.

30. Método de inibir entrada de rejeitos em um conjunto cortador de furo elevado o método caracterizado pelo fato de que compreende: varrer uma primeira superfície de interface dinâmica radialmente voltada com pelo menos um raspador dispostos em uma segunda superfície de interface dinâmica voltada radialmente opostamente; e mover axialmente rejeitos para longe de pelo menos uma vedação e pelo menos um mancai de conjunto de cortador; em que os estágios de varrer e mover incluem varrer automaticamente e mover durante rotação regular de uma carcaça de cortador da conjunto de cortador em relação a um munhão de cortador do conjunto de cortador.

31. Método de acordo com a reivindicação 30, caracterizado pelo fato de que os estágios de varrer e mover incluem: apresentar uma borda dianteira do pelo menos um raspador transversal a uma direção axial definida por um eixo de rotação da carcaça de cortador em relação ao munhão de cortador; e mover a borda dianteira do pelo menos um raspador circunferencialmente ao longo da segunda superfície de interface dinâmica voltada radialmente opostamente.

32. Método de acordo com a reivindicação 30, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: varrer uma pluralidade de superfícies de interface dinâmicas radialmente voltada incluindo a primeira superfície de interface dinâmica radialmente voltada com uma pluralidade de raspadores incluindo o pelo menos um raspador, a pluralidade de raspadores disposta em uma pluralidade de superfícies de interface dinâmicas opostamente voltada incluindo a segunda superfície de interface dinâmica voltada radialmente opostamente; e mover axialmente rejeitos para longe de uma pluralidade de vedações incluindo a pelo menos uma vedação e mover axialmente rejeitos para longe de uma pluralidade de mancais incluindo o pelo menos um mancai do conjunto de cortador; em que os estágios de varrer e mover incluem varrer e mover automaticamente durante rotação regular da carcaça de cortador do conjunto de cortador em relação ao munhão de cortador do conjunto de cortador.