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Lageranordnung, insbesondere für Rollenbohrmeissel
Das Stammpatent Nr. 254105 betrifft eine Lageranordnung, insbesondere für Rollenbohrmeissel, mit einem Lagerzapfen, auf welchen ein gegenüber ihm frei drehbarer Teil lösbar aufgesetzt ist, welcher den Lagerzapfen und dessen freies Ende umgibt und dessen ungewollte Trennung von dem Lagerzapfen durch einen in eine Öffnung des Lagerzapfens eingesetzten Bolzen od. dgl. verhindert ist, wobei die Lagerfläche des Lagerzapfens an ihrer Druckseite (Lastseite) mit einer Lippe versehen ist, die in eine abgeschrägte Fläche an der druckfreien bzw.
lastfreien Seite des Lagerzapfens übergeht, und wobei die innere Lagerfläche des drehbaren Teiles mit einer die Lippe des Lagerzapfens aufnehmenden Ringnut versehen ist, so dass zwischen dem drehbaren Teil und der abgeschrägten Fläche ein Hohlraum entsteht, und das über die Oberfläche des Lagerzapfens vorspringende Bolzenende in eine entsprechend geformte Ausnehmung des drehbaren Teiles eingreift und eine zusätzliche Lagerfläche darstellt.
Die Erfindung setzt sich nun zur Aufgabe, eine solche Lageranordnung nach dem Stammpatent noch weiter zu verbessern und die Erfindung besteht im wesentlichen darin, dass die Lippe sich in voller Grö- sse über einen zu beiden Seiten der Mitte der Druckseite des Lagerzapfens liegenden Winkel erstreckt, der gleich ist dem Zentriwinkel in einem Kreis mit dem Maximaldurchmesser der Lippe, welcher von einer Sehne bestimmt wird, deren Länge gleich ist dem Minimaldurchmesser der Lagerfläche des Lagerzapfens.
Auf diese Weise wird an der druckfreien Seite des Lagerzapfens das Spiel so vergrössert, dass beim Einbau der Meisselrolle zwischen der Lippe des Lagerzapfens und der Innenfläche der Meisselrolle ein Spalt vorhanden ist, wodurch der nach dem Zusammenbau in Umfangsrichtung des zwischen der Rückseite der Lippe und der entsprechenden Fläche der Meisselrolle vorhandene Berührungsbereich vergrössert wird, was die Brauchbarkeit der Lageranordnung verbessert und deren Lebensdauer erhöht.
Gemäss einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Anordnung so getroffen, dass die Achse der Lagerfläche und die Rotationsachse der abgeschrägten Fläche des Lagerzapfens in der Mitte des Maximaldurchmessers der Lippe einen Abstand voneinander aufweisen, der gleich ist dem kürzesten Abstand der Sehne vom Mittelpunkt des Kreises mit dem Maximaldurchmesser der Lippe. Dadurch ergibt sich eine besonders günstige Konstruktion.
Weitere Kennzeichen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, welche in den Zeichnungen schematisch dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen : Fig. l einen senkrechten Schnitt durch eine aus Lagerzapfen und Meisselrolle bestehende Anordnung nach der Erfindung mit einem eingesetzten und gesicherten Sperrglied, die einer Darstellung des Stammpatents entspricht und den Vergleich der aus dem Stammpatent bekannten Anordnung mit dem Erfindungsgegenstand erleichtert ; Fig. 2 eine Seitenansicht des Lagerzapfens nach Fig. 1 bei abgenommener Meisselrolle und fehlendem Sperrglied ;
Fig. 3 und 4 eine Seiten- bzw. eine Endansicht des Sperrgliedes nach Fig. l ; Fig. 5 eine senkrechte Schnittansicht der in Fig. 1 und 2 gezeigten Lageranord-
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nung, bei der der Dichtungsring, das Sperrglied und die Schmiermittelkanäle weggelassen sind und die
Meisselrolle in verschiedenen Stellungen beim Zusammenbau gezeigt ist ; Fig. 6 eine ähnliche Anord- nung wie Fig. 5, die die verbesserte Ausführungsform gemäss der Erfindung zeigt ; Fig. 7 eine Endansicht des in Fig. 5 in voll ausgezogenen Linien gezeigten Lagerzapfens in Richtung der Pfeile --7-7-- der
Fig. 5 gesehen ; Fig. 8 eine Endansicht des in Fig. 6 in voll ausgezogenen Linien gezeigten Lagerzapfens in Richtung der Pfeile-8-8-- der Fig. 6 gesehen ;
Fig. 9 ein Konstruktionsschema, das die zur Bestim- mung der grösstmöglichen Beibehaltung der ursprünglich vorhandenen Zapfenlippe für einen gegebenen
Lippenradius und einen gegebenen Radius der Lagerfläche eines zylindrischen Zapfens erforderlichen
Bedingungen zeigt ; Fig. 10 einen senkrechten Schnitt durch einen Lagerzapfen, bei dem die Rückseite oder Haltefläche der Lippe radial zur Zapfenachse verläuft, wobei an der drucklosen Seite des Zapfens nichts von der ursprünglichen Kontur des Zapfens verbleibt ; Fig. 11 einen senkrechten Schnitt durch eine andere Ausführungsform, bei der die Aussenfläche der Lippe zylindrisch ist und sich nicht konisch nach innen verjüngt ; Fig. 12 eine der Fig. 11 entsprechende Ansicht einer Lageranordnung mit einer abgewan- delten Ausführungsform der Lippe ;
Fig. 13 eine senkrechte Schnittansicht einer Lageranordnung, bei der die Lippe dem abgestützten Zapfenende näher liegt als bei den vorherigen Ausführungsformen ; Fig. 14 eine senkrechte Schnittansicht, bei der die zwischen dem abgestützten Ende des Zapfens und der Lippe liegende Lagerfläche sich kegelstumpfförmig nach aussen verjüngt und in der zwei Ausführungsformen von abgesetzten Flächen an der drucklosen Seite des Zapfens gezeigt sind ; und Fig. 15 eine senkrechte Schnittansicht ähnlich Fig. 14, bei der zwei weitere Formen von die Lücke bildenden abgesetzten Flä- chen dargestellt sind.
Bei allen Figuren wurde der Einfachheit halber darauf verzichtet, den für das Schmiermittel vorzusehenden Raum bzw. den Raum mit darzustellen, der für das Lagerspiel zwischen Meisselrolle und Lagerzapfen erforderlich ist, da dieser Raum ziemlich klein im Vergleich zu den Ausmassen von Meisselrolle und Lagerzapfen ist. In einer Reihe der Figuren ist auch der Schenkel des Werkzeugs gegenüber den Kanten des Papierblattes verkantet gezeichnet, um die Zahl der zu verwendenden Zeichnungsblätter zu verringern. Die richtige Ausrichtung gegenüber einem senkrechten Bohrloch ergibt sich dadurch, dass die Achse --5-- des Bohrwerkzeuges, welche auch die Achse des Bohrloches bildet, senkrecht liegt ; das gleiche gilt von der Aussenfläche des Werkzeugschenkels --2--. In den Fig. 5 bis 15 sind die Sperrglieder und Schmiermittelkanäle nicht gezeigt.
Fig. 1 zeigt ein typisches Gesteinbohrwerkzeug --1--, das im folgenden Meissel genannt ist. Der Meissel weist an seinem unteren Ende wenigstens einen abwärts gerichteten Schenkel--2-- auf, von dem aus ein Lagerzapfen --3-- sich nach unten und innen erstreckt. Die Achse --4-- des Lagerzapfens - kann entweder die Achse--5-- des Meissels schneiden oder gegen diese etwas versetzt sein. Der nicht dargestellte obere Abschnitt des Meissels endet in einem üblichen hohlen Schaft, der mit Gewinde versehen ist, um an das untere Ende eines Bohrgestängeabschnittes angesetzt zu werden.
Nicht dargestellte Kanäle für die Spülung gehen von dem Inneren des Schaftes entweder mittig durch den Meisselkopf hindurch oder führen durch den Meisselkopf zu umfänglich angeordneten Düsen, die zwischen den Meisselschenkeln --2-- angeordnet sind. Ein Schmiermittelkanal-6-erstreckt sich von einem nicht dargestellten Vorratsraum für Schmiermittel, der in dem Meisselkopf ausgebildet sein kann, bis zu einer Bohrung --7--, welche durch den Schenkel und den Lagerzapfen --3-- hindurchführt.
Die Lageranordnung --10-- nach Fig. 1 enthält nur den Lagerzapfen --3--, die Meisselrolle --11-- und das Sperrglied --12--, wobei jedoch vorzugsweise noch ein Dichtungsring --13-- verwendet wird, um eine voll wirksam geschmierte und abgedichtete Lageranordnung zu schaffen. Als Dichtungsring - kann irgendein Bauteil verwendet werden, welcher das Eindringen von Bohrspülung und andern Verunreinigungen in den Lagerspalt --14-- verhindert und ausserdem das Ausmass des Schmiermittelverlustes aus dem Lagerspalt auf einen vernünftigen Wert begrenzt.
Es sei ferner bemerkt, dass die Anordnung des Sperrgliedes --12--, dessen in die Lücke eingreifender Teil in Fig. 3 und 4 im einzelnen gezeigt ist, auch anders sein kann. So kann der Zapfen mit einer Ausbohrung versehen sein, die sich nicht vollständig bis zu seiner Aussenfläche erstreckt. Das Sperrglied wird dann vor dem Einbau der Meisselrolle in diese Bohrung eingeschoben, wobei eine zusammendrückbare Feder zwischen dem Boden der Ausbohrung und dem inneren Ende des Sperrgliedes vorgesehen ist.
Anderseits könnte an Stelle der Feder auch in diese Bohrung geleitete, unter Druck stehende Spülflüssigkeit verwendet werden. Verschiedene andere ebenfalls mögliche Anordnungen für das Sperrglied sind nicht beschrieben, da sie keinen Teil der Erfindung bilden.
Nach Fig. 2 weist die Fläche des Lagerzapfens --3-- in ihrem ursprünglichen Zustand einen zylindrischen Abschnitt --21--, eine Lippe oder einen Kamm --22-- mit Haltefläche --26-- und einen ab-
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daraus, dass der radiale Abstand zwischen den Konturlinien --71 und 72-- in jeder Umfangsrichtung vom Punkt --M-- aus zunimmt. Die Konturlinie --72-- ist ein Kreis, der die äussere zylindrische Fläche des Meisselschenkels --2-- darstellt, während die Konturlinie --71-- die Schnittlinie zwischen der abgesetzten Fläche --25-- und der ursprünglichen, ungeändert gebliebenen Fläche --23-- ist.
Im Gegensatz dazu zeigt Fig. 8, dass die Lippe --22-- über einen eingeschlossenen Winkel # voll-
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über diesen Winkel beibehält. Die Bedeutung des Merkmals, dass die Lippe --22-- im Bereich der Druckseite nicht abgetragen ist, wird vor allem dann erkenntlich, wenn man mit dem Bohrwerkzeug so arbeitet, dass die Hauptbeanspruchung, z. B. bei einem Ausbohrvorgang zur Erweiterung des Bohrlochs, rechtwinkelig zur Meissealachse --5-- erfolgt. Wenn mehr Material als an sich notwendig entfernt wird, wie dies in den Fig. 5 und 7 der Fall ist, wird dann der verbleibende Teil der Lippe schneller verschlei- ssen als bei den Ausführungsformen nach den Fig. 6 und 8.
Wenn die Haltefläche --26-- völlig durch Verschleiss abgetragen ist, wird die Meisselrolle in Richtung auf die Bohrlochmitte gedrängt werden, so dass sie für ein Ausbohren nicht mehr verwendet werden kann.
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--2- stellttelpunkt -0-- bis zu einem die Druckseite des Zapfens darstellenden Punkt --M-- verlaufenden Linie - verläuft. Der kleinere Kreis wird dann um die Sehne-NQP-geschlagen. Der Kreisbogen - stellt dann den Winkel # dar. Der senkrechte Abstand zwischen den Kreisen gibt die Radialabmessung des Spaltes --19-- wieder.
Der senkrechte Abstand-OQ-zwischen den Mittelpunkten der Kreise stellt den Abstand der Bearbeitungsachse --31-- von der Zapfenachse --4-- in einer durch die Lippe --22-- gelegten Querschnittsebene dar.
Es sei hier darauf hingewiesen, dass jede andere Anordnung des kleinen Kreises relativ zu dem grö-
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-1-- in Fig. 9Abstand-MR-etwa 16 mm. Etwas kleinere Werte für --# und MR-- sind aber vorzuziehen.
Fig. 10 zeigt eine Ausführungsform mit zwei bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen nicht beschriebenen Abwandlungen, die auch jede für sich Verwendung finden können. Eine dieser Abwand-
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--256¯- des Zapfens --33¯- an- an dieser Seite des Zapfens bestehen bleibt. Obwohl insbesondere bei der Verwendung der Erfindung für Meisselrollen, insbesondere wenn diese für einen Ausbohrvorgang verwendet werden oder wenn die Rollen abgedichtet und geschmiert sind, das Bestehenbleiben eines Restes der Umdrehungsfläche an der drucklosen Seite des Zapfens erwünscht ist, so ist es doch an sich nicht von Wichtigkeit.
Die andere in Fig. 10 gezeigte Abwandlung ist die geänderte Form der Haltefläche der Lippe, d. h. der dem Schaft --2-- zugewendeten Lippenfläche, die eine Axialbewegung der Meisselrolle--113-- auf dem Zapfen --33¯- verhindert. Im Gegensatz zu den bei den vorbeschriebenen Ausführungsformen beschriebenen, sich konisch von der Aussenkante der Lippe nach innen zur Zapfenachse und nach oben zum Schenkel erstreckenden Halteflächen verläuft die in Fig. 10 gezeigte Haltefläche --26'-- von der Kante --76-- der Lippe --75-- radial nach innen in Richtung auf die Zapfenachse --4--.
Der einzige Nachteil einer solchen Kontur besteht darin, dass zwischen der Schenkelfläche --16-- und der Rücken- fläche --77-- der eingebauten Rolle ein grösserer Abstand verbleiben muss, damit man die Rolle beim Einbau schrägstellen kann. Bei dieser Abwandlung muss die innere Lagerfläche der Rolle
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konischen Ansatz hat, sondern in einer ebenen Fläche --102-- endet. Die in voll ausgezogener Linie gezeigte Lippe --103-- ist über einen grösseren Abschnitt als eine zylindrische Fl che --104-- ausge- bildet und nicht, wie bei den andern Ausführungsformen, mit einer mehr oder minder scharfen Kante versehen. Die Lippe kann aber auch die gestrichelt eingezeichnete bogenförmige Kontur --105-- haben.
Bei beiden dieser Ausführungsformen wird die abgesetzte Fl che --257-- in der bereits beschriebenen Weise bestimmt.
Fig. 12, bei der ebenfalls eine breite Endfläche --102-- am Zapfen vorgesehen ist, unterscheidet sich von Fig. 11 nur dadurch, dass die Lippe --106-- etwas schärfer ausgebildet ist und unmittelbar am freien Ende des Zapfens --107-- angeordnet ist. Die abgesetzte Fläche --108-- wird auf die vorbeschriebene Weise bestimmt, und die Rolle --109-- ist an ihrer Innenseite so ausgebildet, dass sie der Kontur der Druckseite des Zapfens entspricht.
Fig. 13 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Lippe --114-- des Zapfens --110-- näher am Schaft --2-- liegt als bei den im vorstehenden beschriebenen Ausführungsformen. Der Zapfen weist einen aus einem Stück mit ihm bestehenden Führungsansatz --111-- auf, der in eine entsprechende Ausnehmung --113-- der Meisselrolle --112-- eingreift. Bei dieser Ausführungsform muss der Zapfen durch Drehung um eine Bearbeitungsachse --115-- erheblich abgeschliffen oder abgedreht werden, um die abgesetzte Fläche --116-- zu erhalten. Man beachte, dass der Spalt --132-- zwischen der Fläche --118-- der Rolle und der Lippe --114-- des Zapfens gross ist.
Bei der in Fig. 13 gestrichelt eingezeichneten alternativen Ausführungsform ist in den Zapfen ein besonderer Führungsfstift ---65-- eingesetzt, und der Lagerzapfen braucht nur so weit durch Drehung um eine Bearbeitungsachse --135-- bearbeitet zu werden, dass eine Fläche --117-- erzeugt wird.
Fig. 14 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Lagerfläche --120-- des Zapfens --119-- zwischen ihrem abgestützten Ende und der Lippe sich von ihrer Anschlusslinie an der Lippe --22--, wo sie einen Kleinstdurchmesser --S-- hat, der kleiner als der Kantendurchmesser --U-- der Lippe ist, bis zu einem Grösstdurchmesser --T-- an ihrer Anschlussstelle am Schaft --2-- erweitert. Es sei darauf hingewiesen, dass --T-- grösser als --U-- sein kann.
Bei dieser Ausführungsform ist die abgesetzte Fläche --121-- eine zur Bearbeitungsachse --131-symmetrische zylindrische Fläche. Die Achse --131-- verläuft parallel zu einer gedachten Linie --125--, die die Lippe tangiert und den gedachten Punkt --D-- schneidet, wobei alle diese Linien und Punkte in einer senkrechten Ebene liegen, die durch die Zapfenachse --4-- und durch die Druckseite und die druckfreie Seite des Zapfens hindurchgeht, wie dies auch bei allen andern Ausführungsbeispielen der Fall ist. Der Punkt --D-- ist der Schnittpunkt einer parallel zur Achse --4-- liegenden Linie
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der Lippe --22-- für die in voll ausgezogenen Linien gezeigte spaltlose Ausführungsform.
Wenn ein Spalt --19-- vorhanden sein soll, wird um die Bearbeitungsachse --127-- die in gestrichelten Linien gezeigte abgesetzte Fläche --126-- erzeugt. Die Achse --127-- erstreckt sich parallel zu einer gedachten Linie --133--, die die unterste Stelle des Spaltes angenähert mit dem Punkt --D-- verbindet
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Abstand ¯Y¯- von der Achse --127-- angeordnet- 121 und 126- entfernt. Diese Flächen gehen allmählich in die konische Zapfenfläche über, die im wesentlichen intakt bleibt. Wie bei den andern Ausführungsformen hat die Meisselrolle --124-- eine innere Lagerfläche, die der Lagerfläche an der Druckseite des Zapfens entspricht.
Fig. 15 zeigt, dass die abgesetzten Flächen --130 oder 134-gegenüber ihren Bearbeitungsachsen geneigt angeordnet sein können und nicht, wie bei den vorher beschriebenen Ausführungsformen, über ihre ganze Länge oder den grössten Teil ihrer Länge parallel zu diesen Achsen verlaufen zu brauchen. Abgesehen von diesem Unterschied entspricht die Ausführungsform nach Fig. 15 der der Fig. 14 und auch die Anordnung der Bearbeitungsachsen --131 und 127-- ist die gleiche. Die abgesetzte Fläche --130--
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dieser Achse angeordnet und verläuft im gleichen Sinne konisch wie die Lagerfläche, wobei in diesem Falle an der drucklosen Seite die ganze Lagerfläche -120-- etwas abgesetzt ist.
Dies ist aber nicht von Wichtigkeit, da die Fläche --134- auch bereits bei --134'-- in die Lagerfläche --120-- übergehen kann.
Der Schneidenaufbau der verschiedenen Meisselrollen-11, 11', 11", 113, 11 , 81, 109, 112 und 124-ist nicht besonders erläutert worden, da dieser keinen Teil der Erfindung darstellt. Gleichfalls sind die Merkmale der verschiedenen Flächen der Meisselrolle und des Lagerzapfens nicht beschrieben worden, welche die lagernden und gelagerten Teile bilden, da die hiefür geeigneten Materialien und Behandlungsmöglichkeiten keinen Teil der Erfindung bilden und in der Technik an sich bekannt sind.
Obwohl die verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung in der Weise beschrieben worden sind, dass es sich. um einen teilweise abgeschliffenen Lagerzapfen handelt, dessen ursprünglicher Umriss von einer Umdrehungsfläche gebildet wird, kann der Schrottanfall bei der Herstellung dadurch verringert werden, dass von vornherein Rohlinge geschmiedet werden, welche bereits die sonst durch Abschleifen zu erreichende Form aufweisen, was auch in einigen der Ansprüche zum Ausdruck gebracht ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Lageranordnung, insbesondere für Rollenbohrmeissel, mit einem Lagerzapfen, auf welchen ein gegenüber ihm frei drehbarer Teil lösbar aufgesetzt ist, welcher den Lagerzapfen und dessen freies Ende umgibt und dessen ungewollte Trennung von dem Lagerzapfen durch einen in eine Öffnung des Lagerzapfens eingesetzten Bolzen od. dgl. verhindert ist, wobei die Lagerfläche des Lagerzapfens an ihrer Druckseite (Lastseite) mit einer Lippe versehen ist, die in eine abgeschrägte Fläche an der druckfreien bzw.
lastfreien Seite des Lagerzapfens übergeht, und wobei die innere Lagerfläche des drehbaren Teiles mit einer die Lippe des Lagerzapfens aufnehmenden Ringnut versehen ist, so dass zwischen dem drehbaren Teil und der abgeschrägten Fläche ein Hohlraum entsteht und das über die Oberfläche des Lagerzapfens vorspringende Bolzenende in eine entsprechend geformte Ausnehmung des drehbaren Teiles eingreift und eine zusätzliche Lagerfläche darstellt, nach Stammpatent Nr.
254105, dadurch gekennzeichnet, dass die Lippe (22, 75, 103, 106, 114) sich in voller Grösse über einen zu beiden Seiten der Mitte der Druckseite des Lagerzapfens (3, 33, 34, 107, 110, 119) liegenden Winkel (6) erstreckt, der gleich ist dem Zentriwinkel in einem Kreis mit dem Maximaldurchmesser (G) der Lippe, welcher von einer Sehne (N, Q, P) bestimmt wird, deren Länge gleich ist dem Minimaldurchmesser (A) der La- gerfläche (21, 120) des Lagerzapfens.