BRPI0713305A2 - replaceable cutter assembly, trunnion and housing, separate part and method of inhibiting tailings entry into a raised hole cutter assembly - Google Patents
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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.SUBSTITUABLE CUTTER ASSEMBLY, HANDLE AND CUTTER HOUSING, SEPARATE PIECE AND METHOD OF INHIBITING WASTE INTO A HIGH HOLE CUTTING ASSEMBLY. A scraper can be supported on at least one of the dynamic interface surfaces facing radially inward or radially outward from a pair of surfaces on respective cutter journal and cutter housing. The scraper may be in the form of a low profile protrusion having a guide edge generally diagonally oriented with respect to an axis of rotation of the cutter housing in the cutter journal. Thus, the guide edge of the scraper will axially move forming particles out from between the cutter journal and the cutter housing and away from a bearing seal. The scraper may be less than a regular clearance between the trunnion and the housing. A plurality of scrapers may be supported on the dynamic interface surface of the housing or trunnion and may extend in close proximity to the dynamic interface surface facing away from the other of the housing or trunnion.
Description
"CONJUNTO, MUNHÃO E CARCAÇA DE CORTADOR SUBSTITUÍVEL, PEÇA SEPARADA E MÉTODO DE INIBIR ENTRADA DE REJEITOS EM UM CONJUNTO CORTADOR DE FURO ELEVADO""REPLACABLE CUTTER ASSEMBLY, MUNCH AND HOUSING, SEPARATE PART AND METHOD OF INHIBITING WASTE ENTRY ON A HIGH HOLE CUTTER ASSEMBLY"
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃOBACKGROUND OF THE INVENTION
1. Campo técnico1. Technical field
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.This invention relates generally to cutter assemblies that include mechanisms for excluding or maintaining tailings and other bearing particles away from the assemblies during ground drilling.
2. Estado da arte2. State of the art
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.Ground drilling cutter assemblies have cutter heads with cutter housings that are rotatably supported on bearings for rotation during drilling operations. Due to the abrasive environment on a rock face strip that is being drilled and the confined volume in which cuts and other tailings are kept close to the cutter heads, cut inlets and tailings in the cutter head bearings have been a problem that several have tried to cope in a variety of ways. In some cases seals including O-rings and / or other ring-type seals have been incorporated to form a barrier between an interior and an exterior of the cutting heads. Bearings are kept between bearing surfaces in respective cutter housings and cutter head bearings inside the cutter heads and are protected from the abrasive environment on the outside by the seals. However, cuts and tailings still tend to penetrate the seals and reduce the rotational movement these seals are designed to allow. Cuts and tailings can also damage or interfere with seals so that cuts and tailings can penetrate the cutter head bearings and inhibit rotational motion and / or damage the bearings.
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.In a specific example, a seal for a replaceable cutter that is used in the drilling enlargement industry may typically be a mechanical face seal. As used in this industry, the mechanical face seal is incorporated to internally seal the bearing lubricant and exclude forming particles which may include cuts and other tailings. The face sealing assembly consists of two metal sealing rings and two O-rings that form two sets of one sealing ring and one O-ring. The sealing assemblies are mounted against each other with the two sealing rings each having a fairly flat dynamic sealing surface. The 0-ring provides and maintains a preload for the sealing ring. It has been found, however, that contaminants produced during operation compact in the area adjacent to the seal rings and have the net effect of reducing seal life.
DIVULGAÇÃO DA INVENÇÃODISCLOSURE OF INVENTION
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.There is a need for a device that sweeps cuts and other tailings away from the seals and bearings of the cutter assemblies. The present invention relates generally to cutter assemblies which include mechanisms for removing tailings during ground drilling. More specifically, the present invention is a drill cutter assembly and other applications in which the cutter assembly has scrapers on radially oriented dynamic interface surfaces to sweep cuts away from the assembly seals and bearings during ground drilling.
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.In a simple form, one embodiment of the present invention may include a replaceable cutter assembly having a bearing having at least one bearing bearing surface and at least one radially outwardly bearing dynamic interface surface. The cutter assembly may also have a cutter housing rotatably supported on the bearing. The cutter housing may have a cutter housing bearing surface and at least one radially inwardly facing cutter housing dynamic interface surface. The cutter assembly may further include at least one scraper on at least one of the interface surfaces of one of the bearing and the cutter housing. The at least one scraper may thus be close to and face at least one of the interface surfaces of the other of the bearing and the cutter housing.
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.The scraper may be a low profile ear formed integrally on one between the bearing and the cutter housing. An axis of rotation of the cutter housing in the bearing defines an axial direction. The scraper may have an edge that extends generally diagonally with respect to the axial direction. Alternatively, the scraper may have an edge that extends generally helically relative to the axial direction.
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.The replaceable cutter assembly may have a plurality of scrapers including at least one scrapper. The scrapers may protrude radially from at least one of the interface surfaces. The plurality of scrapers may include four permanent low-profile ears circumferentially spaced from each other on at least one of the dynamic bearing interface surfaces with respect to the axis of rotation. Permanent low profile ears may still have edges that extend generally diagonally to the axial direction.
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.The replaceable cutter assembly may further include at least one seal that contacts the cutter housing and cutter bearing between the dynamic interface surfaces of the cutter housing and the one-sided cutter bearing and the bearing surfaces of the cutter. cutter housing and the cutter bearing on another axial side of at least one seal.
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.The replaceable cutter assembly may include a plurality of radially outwardly bearing dynamic interface surfaces which include at least one radially outwardly bearing dynamic interface surface. The replaceable cutter assembly may also include a plurality of radially inwardly facing cutter housing dynamic interface surfaces including at least one radially inwardly facing cutter housing dynamic interface surface. The plurality of radially inwardly facing cutter housing dynamic interface surfaces may form respective pairs of interface surfaces with the plurality of radially outwardly bearing dynamic interface surfaces. The assembly may have at least one of the scrapers on at least one of the interface surfaces of each of the interface surface pairs. Each of the at least one of the scrapers may be close to and face the other of the interface surfaces of each pair of interface surfaces.
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.The present invention is believed to have patentable elements, which are not limited to the complete set. As an example, the invention may encompass a replaceable cutter bearing which may include a bearing having at least one bearing bearing surface and at least one radially outwardly oriented dynamic bearing interface surface. The cutter bearing may have at least one scraper on at least one interface surface.
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.The radially outwardly bearing dynamic interface surface may have at least a first portion of a first diameter. The radially outwardly bearing dynamic interface surface may have at least one second raised position with a second diameter larger than the first diameter. The first and second portions may extend along a common circumferential line.
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.On the replaceable cutter bearing the bearing rotation axis can define an axial direction. The radially outwardly dynamic bearing interface surface may extend circumferentially and may be spaced proximal to the bearing bearing surface in the axial direction. The scraper may have an edge that extends generally diagonally from the axial direction. The replaceable cutter bearing may have a plurality of scrapers including at least one scraper.
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.The scrapers may form second portions of the radially outwardly bearing dynamic interface surface. The scrapers may protrude radially from the first portions of the at least one interface surface. The plurality of scrapers may include four permanent low profile ears circumferentially spaced from each other on the dynamic bearing interface surface with respect to the axis of rotation. The permanent low profile ears may have edges that extend generally diagonally to the axial direction.
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.The at least a second portion of the radially outward bearing dynamic interface surface may include the at least one integrally formed scraper as a part with the first portion of the radially outward bearing dynamic interface surface.
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.The dynamic bearing interface surface may be in a detachable part removably attached to the bearing. The detachable part may have a sealing retainer.
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.The replaceable cutter bearing may include a plurality of radially outwardly facing dynamic bearing interface surfaces including at least one radially outwardly bearing dynamic interface surface. Each of the radially outwardly facing dynamic bearing interface surfaces may be on a detachable part removably attached to the rest of the bearing.
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.In another aspect or embodiment, the present invention may encompass a replaceable cutter housing having at least one cutter housing bearing surface and at least one radially inwardly facing cutter housing dynamic interface surface. The replaceable cutter housing may also include at least one scraper on at least one interface surface.
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.The radially inwardly facing cutter housing dynamic interface surface may have at least a first portion having a first diameter and at least a second raised portion having a second diameter smaller than the first diameter. The first and second portions may extend along a common circumferential line.
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.An axis of rotation of the cutter housing can define an axial direction. The radially inwardly facing dynamic bearing interface surface may extend circumferentially and may be spaced proximal to the axial direction of the cutter housing bearing surface.
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.The scraper may have an edge that extends generally diagonally from the axial direction. The replaceable cutter housing may include a plurality of scrapers including the at least one scraper. The scrapers may form second portions of the radially inwardly facing cutter housing dynamic interface surface. The scrapers may protrude radially from the first portions of the at least one interface surface. The plurality of scrapers may include four permanent low-profile ears circumferentially spaced from each other on the cutter housing dynamic interface surface with respect to the axis of rotation. The permanent low profile ears have edges that extend generally diagonally to the axial direction.
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.At least a second portion of the radially inwardly facing dynamic interface surface may include at least one integrally formed scraper as a part with the first portion of the radially inwardly oriented dynamic interface surface. In another aspect of the invention, a separate part may be removably connectable to at least one of a cutter assembly bearing or to a cutter assembly cutter housing. The separate part may include a radially facing dynamic interface surface which may have at least a first portion and a second portion. The first and second portions may have respective first and second diameters different from each other. The first and second portions may extend along a common circumferential line. At least one of the first and second portions may form low profile ears relative to the other of the first and second portions. The separate part may have a connection structure for removably attaching the part to at least one of the cutter assembly bearing and the cutter housing of the cutter assembly. The separate part may include a seal retainer with a seal retaining structure.
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.In another aspect, the present invention may include a method of inhibiting tailings from entering a cutter assembly. The method may include scanning a first radially facing dynamic interface surface with at least one scraper placed on a second radially facing dynamic interface surface. The method may also include moving tailings axially away from at least one seal and at least one cutter assembly bearing. Sweeping and moving steps may include automatically sweeping and moving during regular rotation of a cutter assembly cutter housing with respect to a cutter assembly cutter bearing. The sweeping and moving steps may include presenting a front edge of the at least one transverse scraper in an axial direction defined by an axis of rotation of the cutter housing relative to the cutter bearing. The sweeping and moving steps may include moving the front edge of the at least one circumferentially scraper along the second radially facing dynamic interface surface. The method may include scanning a plurality of radially facing dynamic interface surfaces including the first radially facing dynamic interface surface with a plurality of scrapers, including the at least one scraper. The plurality of scrapers may be placed on a plurality of oppositely facing dynamic interface surfaces including the second radially opposed dynamic interface surface. The method may include moving tailings axially away from a plurality of seals, including at least one seal, and moving tailings axially away from a plurality of bearings, including the at least one cutter assembly bearing. Sweeping and moving steps may include automatically sweeping and moving during regular rotation of the cutter assembly cutter housing relative to the cutter assembly cutter bearing.
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.The foregoing and other aspects and advantages of the present invention will be apparent from the following more detailed description of particular embodiments of the invention as illustrated in the accompanying drawings.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOSBRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS
A figura 1A é uma vista em perspectiva de um mancai que tem os raspadores de acordo com uma configuração da presente invenção;Figure 1A is a perspective view of a bearing having scrapers in accordance with an embodiment of the present invention;
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;Figure IB is a sectional view in a central plane coincident with the axis of rotation of the cutter assembly including a bearing similar to the bearing of Figure IA in accordance with an embodiment of the present invention;
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;Figure 2 is a partial section view similar to Figure IB showing a side view of the bearing having scrapers in accordance with an embodiment of the present invention;
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; eFigure 3 is a detailed view of an area III of Figure IB showing details of an alternative embodiment in accordance with the present invention; and
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.Figure 4 is a detailed view of an area IV of figure IB showing details of an alternative embodiment in accordance with the present invention.
DESCRIÇÃO DETALHADA DE CONFIGURAÇÕES DA INVENÇÃODETAILED DESCRIPTION OF INVENTION SETTINGS
Como discutido acima, configurações da presente invenção são relativas, genericamente, a conjuntos cortadores que incluem mecanismos para excluir rejeitos durante perfuração de terra.As discussed above, embodiments of the present invention generally relate to cutter assemblies that include mechanisms for excluding tailings during ground drilling.
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.Seals of a variety of types of configurations are known. For example, US Patent Number 5,984,024 to Strand is incorporated herein by reference as an example of a drill cutter assembly utilizing a mechanical seal. US Patent No. 6,033,117 to Cariveau et al. Is also incorporated herein by reference as including a wide variety of seal configurations which may additionally or alternatively be incorporated together with various cutter assemblies. While the present invention may be particularly useful in drilling applications due to the relatively smaller amount of fluids used for cleaning and cutting removal, it should be understood that the teachings of this invention can be applied equally to other earth drilling applications, including those that require drilling. incorporate pressurized fluids for cleaning and section removal.
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.Figure 1A is a perspective view of a bearing 12 for a cutter assembly 13 (shown in figures 1B and 2) for ground drilling applications. The bearing 12 may have scraps 15 in the form of low-profile ears or raised portions of a first radially facing, dynamic bearing interface surface 18. The dynamic bearing interface surface 18 may have at least a first portion 21 and at least a second portion 24. Bearing 12 has one or more bearing surfaces 27, 30, 33 and a second radially outward bearing dynamic interface surface 36. The second radially outward bearing dynamic interface surface 36 may have scrapers 39, at least a first portion 42 and at least a second portion 45 similar to the first radially outwardly dynamic bearing interface surface 18. The bearing 12 may be supported together with the remainder of the cutter assembly 13 in a saddle . US Patent Number 5,984,024 to Strand shows and describes a number of saddle configurations.
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.As shown in the sectional view of figure 1B, scrapers 15, 39 may be placed on the cutter bearing 12 as shown in figure IA or alternatively on a cutter housing 16 as shown in dashed lines in figure 1B. Scrapers 18, 19 are in the form of low profile ears which are inclined with respect to the axis of rotation and center axis 48 of a cutter head housing 16 and cutter bearing 12, respectively. The low profile ears or scrapers 15, 39 are shown on the dynamic interface surfaces 18, 36 between the cutter head housing 16 and the cutter bearing 12 and may be integral with any cutter bearing 12. Alternatively, the ears or scrapers low profile 15, 39 may be on a dynamic interface surface facing away from the cutter housing 16. The low profile ears or scrapers 15, 39 are located externally and adjacent to respective cutter housing seals 51, 54 16. The ears or scrapers 15, 39 are angled so that relative movement between the cutter bearing 15 and the cutter housing 16 sweeps tailings axially out between the bearing 15 and the housing 16. The ears or scrapers 15, 39 are oriented to move particulate formation including cuts and other tailings axially away from the seal when the cutter housing 16 rotates relative to the cutter bearing r 16 during use. In this manner the scrapers 15, 39 also move the tailings away from one or more bearings 57, 58, 59 and respective bearing surfaces 27, 30, 33, 61, 62, 63 into an interior of the cutter assembly 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.As can be appreciated from the partial sectional view of FIG. 2, a scraper 15, 39 can be formed on a dynamic interface surface 18, 36 of bearing 12 between a stationary component (bearing 12) and a rotating component (cutter housing 16 ). The scraper 15, 39 is inclined from the axis of rotation 48 of the two components such that when the cutter housing is rotated in the normal "punching" direction shown by arrow 66 in figure 2, the forming particles, including cuts and other tailings are swept from the dynamic interface. Removing the tailings from the dynamic interface in this manner keeps the area adjacent to the cutter seals 51, 54 much cleaner and provides extended sealing life. Scrapers may be formed by welding, machining or other suitable methods.
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.The scrapers 15 have front edges 69 and the scrapers 39 have rear edges 72 that confront the formation of particles that are brought into contact with them at least in part by the cutter housing, and force them out between the cutter bearing 15 and the cutter housing 16 in opposite directions as shown by arrows 75, 78. For this purpose the front edge and scrapers 15, 39 can generally be oriented at angles 81, 84 from approximately 10 ° to approximately 80 ° with respect to the axis. of rotation 48 or an axial direction as shown. Alternatively, angles 81, 84 may be in a range of approximately 30 to 45 ° inclusive. The angles may be within or outside these ranges provided that they provide the function of moving the forming particles away from the seals 51, 54. As may be appreciated, if the scrapers are supported on the cutter housing 16 and the direction of rotation 66 of the cutter housing 16 is the same, so the angle of the front edges of the scrapers 15, 39 will need to be tilted opposite to those shown on bearing 12 in figure 2 to sweep the forming particles out from between the cutter housing 16 and the cutter bearing 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).Referring again to FIG. IB5, the heights 87, 88 of the scrapers 15, 39 may be in a range of approximately 1/32 inch (0.79 mm) to approximately 1/2 inch (12.7 mm) depending on a dimension. cutter head and other factors. Heights 87, 88 may be approximately 3/16 inch (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.These heights may be expressed as radial or diametrical differences between the second portions 24, 25 and the first portions 21, 42 of the radially outwardly facing dynamic interface surfaces as shown and described with respect to Figure 1A. An alternative expression of heights may be that heights 87, 88 can be from about one tenth to about 5 times a width 91 of scrapers 15, 39. Although the figures in the drawing are not necessarily to scale, it should be understood that similar proportions may be calculated by measurements and comparisons of the actual design element in FIGS. 1 to 4. For example, the width of the scrapers 15, 39 may be approximately one tenth of the diameter of the dynamic interface surfaces on which the scrapers 15, 39 are supported. It should be understood that the ratio of the second portion of the dynamic surface to the first portion should generally be small, the proportion of the second and first portions may be varied.
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.For example, while only four equally spaced relatively narrow scrapers 15, 39 are shown equally spaced at a circumference of the dynamic surfaces at each end of the cutter bearing 12, wider scrapers may be incorporated. For example, it is envisaged that the width 91 of a scraper 15, 39 could be as much as approximately half the circumference of the dynamic surfaces on which the scraper 15, 39 is supported. It should be understood that scrapers 15, 39 may, in many if not most cases, have heights 87, 88 of a smaller size than regular clearances between the radially dynamic interface surfaces between the cutter assembly housings and housings. cutter set. Thus, customizing existing cutter assemblies may not be required within steps to provide the scrapers 15, 39 in accordance with the present invention.
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.For example, the first dynamic bearing interface surface 18 shown in Figure 1 may be integrated and form a part with the remainder of the cutter bearing 12. Thus, the dynamic bearing interface surface 18 may be machined together with the remainder of the cutter bearing. cutter bearing 12 as in a lathe process for integrally forming the dynamic bearing interface surface 18 at the larger diameter end of the bearing 12 along with the bearing surfaces 27, 30 and 33. Scrapers 15 may be added to a custom machined bearing or may be added to a standard cutter bearing such as by welding and shaping by a subsequent machining process, for example. Similarly, the radially outwardly bearing dynamic interface surface 36 may be formed at the smaller diameter end of the bearing 12. Alternatively, the interface surfaces may be formed on radially inwardly facing surfaces of the cutter housing. However, it should be understood that in most cases or in any given pair of reciprocally facing dynamic interface surfaces, the scrapers may only be on one interface surface while the other surface remains smooth.
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.Figures 3 and 4 show detailed views of alternative configurations of corresponding regions III and IV of the cross-sectional view of figure 1A. As may be appreciated, one or both of the dynamic interface surfaces may be added to the cutter bearing 12 or cutter housing 16. Figure 3 shows a cross-sectional view of the region at the larger diameter end of bearing 12. Instead of the The scraper 15 is one piece with the bearing 12, the scraper is supported on a separable piece. Although the detachable part may be any detachable part, Figure 3 shows the detachable part as a seal retainer 101 which is retained by the bearing connection frame 12. The connection structure may include a notch 104 and a groove 107 in the bearing 12 and a retaining ring 110 accommodated in slot 107 and holding retainer 101 in notch 104. The additional structure may include a slot in the IOle retainer, a pin in the bearing 12 and engaging the slot to inhibit rotation of the retainer 101 relative to the bearing 12 , for example. Alternatively or additionally, the connection structure may be provided as a threaded connection between the detachable part and the bearing. In addition, alternatively or additionally, the connection structure may be provided by a slot and pin in combination.
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.As shown, the seal retainer 101 has a generally recessed seal retaining structure which may include an O-ring and sealing ring 113. Another O-ring and sealing ring recess is formed. between the bearing 12 and the cutter housing 16. Thus, a seal 117 having two sealing rings 122 and two O-rings 123 can form a dynamic seal between the cutting housing 12 is the cutter housing 16. Advantageously the seal retainer may have the dual function of retaining seal 17 and supporting scraper 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.As shown in Figure 4, the scraper 39 may similarly be supported in a detachable part. Although the detachable part may be any detachable part such as any annular segment of the bearing or housing, Figure 4 shows the separable part as a sealing retainer 126 which is retained by the bearing connection frame 12. The connection structure may include a notch 129 and groove 132 in the bearing 12 and a retaining ring 135 accommodated in the groove 132 and holding a retainer 126 in the groove 129. Alternatively or additionally, the connection structure may be provided with a threaded connection between the separable part and the limp. Further, alternatively or additionally, the connection structure may be provided with a slot and pin in combination. As shown and described with respect to Figure 3 above, the seal retainer 126 may have a seal retaining structure which may include a generally recessed O-ring and seal ring capture recess. Another O-ring and O-ring recess may be formed between the bearing 12 and the cutter housing 16. Thus, a seal 141 having two O-rings 144 and two O-rings 147 may form a dynamic seal between the cutter bearing 12 and the cut housing 16. Advantageously, the seal retainer may have the dual function of retaining seal 141 and supporting the scraper 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.It is envisaged that the separable part may be provided as a compression ring with scrapers with or without seal retaining structure. This could be applied to either or both ends of the bearing or to the cutter housing as an annular segment. Alternatively or additionally, one or more separate parts may have other configurations, such as blocks having scrapers, or even as attaching scrapers. The separable parts may be connected to bearings or cutter housings by one or more set screws, pins, weld and sliding tongue and groove structures, or threads in the separable part itself.
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.As described above, the scrapers 15, 39 may be supported on either of the bearing 12 or a cutter housing 16 as indicated by dashed lines in figures 3 and 4. In addition the scrapers 15, 39 may be supported on detachable pieces which may be connected. cutter housing 16 rather than cutter bearing 12. Any combination of these teachings is within the spirit and scope of the present invention. A configuration outlined in Figure 1A may have a combination of a first seal that may be installed without a detachable seal retainer at a larger diameter end of the bearing 12 and a second seal that may be installed and held in place by a retainer. seal housing as shown and described with respect to Figure 4 at a smaller diameter end of the bearing 12. Thus the installation of seals and bearings can be facilitated.
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.It is to be understood that although the configurations have been shown and described as having dynamic interface surfaces that generally define straight cylindrical surfaces that are parallel to the axis of rotation 45 for each of the bearing and housing and for the scrapers 15, 39. That is, the interface surfaces are shown to be in a generally constant radius along their extension in one direction of the axis of rotation 48, and the only differences in radius are between their surfaces and between the surfaces of the scrapers 15, 39. However, the dynamic interface surfaces may be inclined with respect to the axis of rotation 48 in a range from approximately 45 ° radially inward towards the axis 48 from the interior of the housing 16 outward to approximately 45 ° radially outwardly from the interior of the housing 16 out. As shown in Figure 1B, the angles would most typically be extended radially inwardly towards the axis 48 only slightly from the inside outwardly to bands 150, 153 from approximately 10 ° radially inwardly from an inside outward to approximately 30 ° radially outward from inside out. Angles that correspond to dynamic interface surfaces increase radius in one direction from the inside out have the advantage of moving tailings outward from seals 51 and 54 in a minimal resistance path as the volume of space between the bearing and housing increase in an outward direction. Alternatively described, incorporating increasing radii in directions outside the housing and bearing for the dynamic interface surfaces further inhibits tailing compaction in an area close to seals 51 and 54. This advantage can be appreciated further when considering that the angles shown in two dimensions in figure 1B actually correspond to dynamic interface surfaces that are generally conically configured.
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.The full arrow 156 represents a face direction for a bearing dynamic interface surface 12 having a decreasing radius in an inward direction relative to the housing 16 and bearing 12. The full arrow 159 represents a face direction for a radially surface scraper 39 on the dynamic interface surface with the face direction 156. At an opposite end of the angle range shown for the dynamic interface surfaces in Figure 1B, the full arrow 162 represents the face direction of the dynamic interface surface of the limb 12 when the radius increases inward. The full arrow 165 represents the face direction to the radially outer surface of the scraper 39 on the dynamic interface surface with the face direction 162. As described above, the corresponding dynamic interface surface in the housing could be generically shaped and only slightly larger than the corresponding interface surface and bearing scraper (s) to any angle within the range.
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.Dashed arrow 168 represents a face direction for a dynamic interface surface of shell 16 that has a decreasing radius in an inward direction relative to housing 16 and bearing 12. Dashed arrow 171 represents a face direction for a radially surface of the scraper 39 as applied to the dynamic interface surface with the face direction 168. At an opposite end of the angle range shown for the dynamic interface surfaces in Figure 1B, the dashed arrow 174 represents the face direction of the interface surface. housing dynamics 12 as the radius increases inward. The dashed arrow 177 represents the face direction to the radially outer surface of the scraper 39 when applied to the dynamic interface surface with the face direction 174. As described above, the corresponding dynamic interface surface on the bearing 12 could generally correspond in shape and shape. be only slightly smaller than the corresponding interface surface and scraper (s) as applied to the housing 16 at any angle within the range.
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.It should be understood that the angle ranges for the dynamic interface surfaces relative to the axis of rotation 48 described above may be applied to both ends of the bearing assembly 12 and housing 16. In addition, the angle ranges may be applied to separate parts. which are coupled to one or both of the bearing and housing according to the configurations shown in figures 3 and 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.The embodiments and examples described herein have been presented to further explain the present invention and its practical application, thereby enabling those of ordinary skill in the art to make and use the invention. However, those of ordinary skill in the art will recognize that the foregoing description and examples have been presented for illustration and example purposes only. The description as described is not intended to be exhaustive or to limit the invention to the precise form disclosed. Several modifications and variations are possible in light of the above teachings, without departing from the spirit and scope of the claims to come. For example, although scrapers have been shown and described as radially facing, it is considered that a similar advantage can be achieved with scrapers facing a different angle than a normal radial direction. Scrapers on dynamic interface surfaces facing 0 to 90 ° with respect to a radial direction are considered to be within the scope of the present invention. Dynamic interface surfaces and / or scrapers are considered to be radially oriented when there is a radial component in the direction in which they face.
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