CN105121773A - 具有改进的密封的滚刀 - Google Patents

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Abstract

一种旨在用于钻头上的滚刀(14)，用于前面的地层和岩层的旋转钻孔，所述滚刀(14)具有中心线(CL)并且设有具有多排粉碎构件(29)的毂件(24)，至少一个粉碎构件其纵向轴线与中心线(CL)的正交线呈一定的角度，所述毂件能够相对于轴(33)转动，所述轴(33)具有轴套(34，35)，所述滚刀设有至少一个密封保持器(38)，该密封保持器(38)设置在毂件的轴向端处，以便将密封装置(37)保持在位，其中毂件包括至少一个周向凹口(44)，该周向凹口(44)相对于毂件中径向朝内突出的凸缘(43)轴向朝内定位。

Description

具有改进的密封的滚刀
技术领域
根据独立权利要求的前序部分，本发明涉及一种用于前面的地层或者岩层的旋转钻孔的钻头滚刀。
背景技术
美国专利号5,984,024公开了一种包括改进密封的滚刀。其公开了由密封保持器将密封装置保持在位。滚刀还包括泄压孔，泄压孔包括锥形塞，其被卸下以向滚刀补充注入例如润滑脂或润滑油等润滑剂。然而，使用这种方案，污物会频繁地侵入密封装置，并碰撞密封的O型环，使之产生错位，从而降低密封效率。
美国专利号7,278,500公开了另一种包括改进密封的滚刀。其公开了密封装置由一个盖子保护，以便阻挡污物进入滚刀的内部。然而，使用这种方案，向滚刀中补充注入润滑剂是有问题的。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种与现有滚刀相比具有改进的密封的滚刀。
根据一个方面，提供了一种具有中心线的滚刀，包括：设有多排粉碎构件的毂件，至少一个粉碎构件其纵向轴线与所述中心线的正交线呈一定角度，所述毂件能够相对于轴转动，该轴具有轴套，滚刀设有至少一个密封保持器，该密封保持器布置在毂件的轴向端处，以便将密封装置保持在位，其中毂件包括至少一个周向凹口，该周向凹口相对于毂件中径向朝内突出的凸缘轴向朝内定位。
附图说明
在本发明的具体实施方式部分，将会参考附图，其中：
图1为根据本发明通过具有滚刀的天井钻孔钻头(raise-boringhead)的轴向截面示意图。
图2为根据本发明的滚刀和鞍座的侧视示意图。
图3A为根据本发明的滚刀的局部截面示意图。
图3B为图3A的局部放大示意图。
具体实施方式
结合附图，阅读以下详细描述，可以更好地理解本发明的特点和优势，附图中，相似的附图标记指示类似的部件，并且附图中：
图1示出了先导孔11如何钻成，该先导孔是使用现有的方法在上部矿层和下部矿层之间先行钻凿的，上、下部矿层在图中未示出，先导孔是由钻头10钻成的。钻头10连接驱动杆12，借助驱动杆12，钻头转动并压靠先导孔11周围的环形表面13。表面13因此限定了地层(earthformation)的面。
本发明总的涉及地层钻进，但主要涉及天井钻孔。天井钻孔时，先在上部矿层与下部矿层之间钻进一段距离，然后使用具有大直径的钻头钻进形成先导孔。
钻头10包括本体16以及多个滚子或刀具14，滚子或刀具通过固定件或者鞍座15而被可旋转地安装在本体上。每个滚刀包括周向多排球齿或粉碎构件，球齿或粉碎构件是用现有方式由硬质合金制成的。鞍座15安装在本体16上。驱动杆12连接本体16。本体16具有一个安装面17，在该安装面17上承载鞍座15。
图2示出了鞍座15包括一个底面18，该底面18通过例如旋拧或焊接的方式连接到安装面17。此外，鞍座15包括两个腿部19、20，滚刀安装在两个腿部之间。两个腿部19、20在背离底面18的端部形成有两个臂部21。从底面18起，两个臂部21具有不同的长度。呈螺栓22和螺母23形式的固定装置旨在将滚刀14和鞍座15保持在一起。
图3A示出了滚刀具有轴33，轴33具有纵向中心线CL。以下描述中的方向参照该中心线。轴向朝外指的是指向臂部21的方向，径向朝外指的是背离中心线的方向。轴33的每个端部每个具有一个轴套34、35，两个轴套用于抵接在鞍座15的臂部21中的支撑面(未示出)上。
一个毂件24经由轴承构件26可旋转地安装在轴33上。轴承构件26接收设置在毂件24的周向凹槽中。毂件24借助于锁定件28相对于轴33轴向固定，该锁定件28优选地呈滚珠形式，锁定件28在轴33和毂件24两者中与周向凹槽配合。
滚刀14具有成排的安装在毂件24的包络面上的嵌入件或粉碎构件29。至少一个粉碎构件29具有纵向的中心线CL1，该中心线CL1相对于滚刀14的中心线CL的正交线呈一定的角度。
图3B示出了密封保持器38，该密封保持器38被设置在至少一端，优选在两端，处在滚刀14的毂件24的轴向端部和轴33的轴向端部之间。密封保持器38具有最大的轴向延伸X。密封保持器38支撑密封装置37，其阻挡润滑剂从滚刀14的内部泄露出来，润滑剂例如润滑脂或者润滑油。在一个实施例中，该密封装置37是机械面密封型，也称为双锥形密封。它包括两个弹性材料制成的O型环37A和37B，以及两个经常是由铸铁材料制成的密封环37C和37D。密封环37C、37D的径向最外侧的表面为凹形，用于在轴向上将O型环37A和37B固定在位。
密封保持器38配备有泄压孔39，泄压孔39中安装有塞子40，用来阻挡润滑剂通过所述泄压孔39泄露出去。塞子40可以是锥形的，且在滚刀14需要补充注入润滑剂时，塞子40可以被卸下。使用这种方法，空气可以从滚刀14的内部排出，从而使润滑剂的补充注入更加容易。
密封保持器38具有径向朝外的突出部件41，突出部件41位于密封保持器38的轴向和径向最外侧的部分。与突出部件41相邻，且从突出部件41径向朝外的是毂件24中的周向凹痕42。凹痕42和突出部件41形成一个曲径式密封，该曲径式密封能够进一步降低污物进入滚刀14内部的风险。在毂件24和密封保持器38之间可设置一个约1.4-2mm的径向空间，以至于即使在高达30公吨的负载下，也能将毂件24和密封保持器38分开。出于同样的原因，在毂件24和突出部件41之间可设有约1.4-2mm的径向上的以及轴向上的空间。
在一个实施例中，突出部件41呈环形，其附着在密封保持器38上。该环41可以使用冶金学方法结合在密封保持器38上，优选使用焊接方式。
由凹痕42轴向向内，毂件24中具有径向向内突出的凸缘43。凸缘43具有大体平行的侧表面，以及与中心线CL大体平行的端面。由凸缘43进一步轴向向内，在毂件24中具有周向凹口44，以便将O型环45保持在位。凸缘43的一个侧面构成了凹口44的边界。凸缘43和凹口44从密封保持器38径向朝外定位，而且凸缘43和凹口44在轴向上完全处于密封保持器38的轴向延伸X之内。
密封保持器38的轴向最外侧的端部处具有凹槽46，以便使环41更容易地附着。
使用卡环47与锁定环(未示出)相互配合，以将密封保持器3在轴33上锁定在位。
另一个弹性材料制成的O型环48防止密封保持器38和轴33之间的泄露。
如果污物进入了毂件24和密封保持器38中的空间，则会通过污物向密封保持器38传递力，这可能会导致密封保持器38开始转动。销钉49将密封保持器38静态地固定在位，从而阻止其进行转动运动。
O型环37A、37B、45和48都是由弹性材料制成的。所述材料例子是硅树脂材料、氟橡胶、丁腈橡胶。材料的选择基于O型环所受到的负载或者所处的温度作出的。
本发明不限于上述具体实施例的描述。不同的替代例、修改例和等同例可能会使用。以上提及的实施例不应看作对本发明的范围的限定，本发明的范围由所附权利要求书定义。

Claims (9)

1.一种旨在用于钻头上的滚刀(14)，用于前面的地层或者岩层的旋转钻孔，所述滚刀具有中心线(CL)并且设有具有多排粉碎构件(29)的毂件(24)，至少一个粉碎构件其纵向轴线与所述中心线(CL)的正交线呈一定的角度，所述毂件能够相对于轴(33)转动，所述轴(33)具有轴套(34，35)，所述滚刀设有至少一个密封保持器(38)，所述密封保持器(38)布置在所述毂件的轴向端处，以便将密封装置(37)保持在位，其特征在于，所述毂件包括至少一个周向凹口(44)，所述周向凹口(44)相对于所述毂件中径向朝内突出的凸缘(43)轴向朝内定位。
2.根据权利要求1所述的滚刀，其特征在于，所述凸缘的一个侧表面构成所述凹口的边界。
3.根据权利要求1或2所述的滚刀，其特征在于，所述密封保持器具有最大的轴向延伸(X)，并且所述凸缘和所述凹口从所述密封保持器径向朝外定位并在轴向上完全处于所述轴向延伸之内。
4.根据权利要求1或2或3所述的滚刀，其特征在于，所述凹口将O型环(45)保持在位。
5.根据前述权利要求中任意一项所述的滚刀，其特征在于，至少一个密封保持器包括径向朝外指向的突出部件(41)，所述突出部件(41)处于形成密封保持器的轴向和径向最外端的位置。
6.根据权利要求5所述的滚刀，其特征在于，所述突出部件是环。
7.根据权利要求6所述的滚刀，其特征在于，所述环以冶金学方法被结合在所述密封保持器上。
8.根据前述权利要求中任意一项所述的滚刀，其特征在于，所述毂件包括至少一个周向凹痕(42)，所述周向凹痕(42)从所述密封保持器上的所述突出部件径向朝外并与所述突出部件相邻。
9.根据前述权利要求中任意一项所述的滚刀，其特征在于，至少一个密封保持器在其轴向最外端处具有凹槽(46)。
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