DE1069094B - Rollenmeißel - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft einen Rollenmeißel, insbesondere für Tiefbohrungen, mit mindestens einem nach unten gerichteten Arm, auf dessen Zapfen eine Schneidrolle mittels eines oder mehrerer Lager drehbar gelagert ist, wobei zwischen Zapfen und Schneidrolle einander gegenüberliegende Druckscheiben sowie ein Radiallager angeordnet sind und ferner der Arm einen mit einem vorgeschalteten Filter versehenen Kanal aufweist, durch den Kühlflüssigkeit aus dem Innern des Rollenmeißels zu den Lagerstellen gelangt.

Beim Kühlen der Schneidrollenlager durch Spülflüssigkeit besteht die Gefahr, daß die in der Spülflüssigkeit enthaltenen festen Teilchen zu einem schnellen Verschleiß der Lager führen. Man hat daher bereits vorgeschlagen, am Eintrittsende des die Spülflüssigkeit zu den Lagerstellen führenden Kanals ein Sieb vorzusehen. Jedoch können nur die größeren dieser Teilchen durch Siebung zurückgehalten werden; sehr kleine Teilchen, die in der Spülflüssigkeit enthalten sind, treten durch normale, für diesen Zweck geeignete Siebe oder Filter hindurch. Obwohl diese kleinen Teilchen die Lager ohne Schaden passieren können, wenn sie keine große Geschwindigkeit haben, greifen sie die Lager doch in hohem Maße an, wenn die in der Nähe der Lager austretende Flüssigkeit eine hohe Geschwindigkeit hat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfachen und zweckmäßig ausgebildeten Rollenmeißel zu schaffen, bei dem unter Gewährleistung einer ausreichenden Kühlung der Lager ein Verschleiß derselben durch in der Kühlflüssigkeit enthaltene Verunreinigungen mit Sicherheit vermieden wird.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Kanal für die Kühlflüssigkeit eine Einrichtung zur Verringerung der Geschwindigkeit der Kühlflüssigkeit aufweist, die aus einer Mehrzahl von im wesentlichen kugelförmig ausgebildeten Körper besteht, welche den Kanal längs eines wesentlichen Teils seiner Länge ausfüllen.

Bei dieser Anordnung können bei Verwendung von Kühlflüssigkeiten, die noch eine große Anzahl mikroskopisch kleiner, fester Teilchen enthalten, diese Teilchen nicht die nachteilige schneidende oder schmirgelnde Wirkung auf die Lager ausüben, welche sie haben wurden, wenn die gefilterte Flüssigkeit mit großer Geschwindigkeit in die Lager gelangen würde.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung geht aus der Zeichnung hervor.

Fig. 1 zeigt einen Rollenmeißel nach der Erfindung, größtenteils im vertikalen Schnitt;

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt nach 2-2 der Fig. 1.

Der in Fig. 1 dargestellte Rollenmeißel ist lediglich beispielsweise angeführt. Der Körper 10 des Rollenmeißels hat einen Gewindezapfen 11, mittels dessen er mit einer Bohrmuffe verbunden werden kann, die am

Anmelder:

H. C. Smith Oil Tool Co.,
Compton, Calif. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. K. Boehmert und Dipl.-Ing. A. Boehmert,
Patentanwälte, Bremen 1, Feldstr. 24

Beanspruchte Moritat:
V. St. ν. Amerika vom 10. Juni 1957

Kenneth Hayes Swart, Compton, Calif. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

unteren Ende eines üblichen rotierenden Bohrgestänges angeordnet sein kann.

Der Körper 10 hat nach unten gerichtete Arme, von denen lediglich einer, der mit dem Bezugszeichen 12 bezeichnet ist, dargestellt ist. Der Arm endet in einen nach unten und innen gerichteten Zapfen 13, auf welchem eine Schneidrolle 14 drehbar angeordnet ist. Die Ausbildung der Zähne oder Schneidkanten am Umfang der Schneidrolle 14 ist für die vorliegende Erfindung belanglos. In der Nähe der Basis einer jeden Schneidrolle ist ein Rollenlager angeordnet, dessen Rollen mit dem Bezugszeichen 15 bezeichnet sind; neben diesem Radiallager kann ein Kugellager angeordnet sein, dessen Kugeln mit dem Bezugszeichen 16 bezeichnet sind. Die Laufbahnen für die Rollen 15 bzw. die Kugeln 16 sind an der Innenseite der Schneidrolle 14 und an der Außenseite des Zapfens 13 angeordnet. Die Kugeln werden in ihren Raum zwischen den beiden Laufbahnen gebracht, indem sie nacheinander durch eine Bohrung 17 des Armes 12 und des Zapfens 13 geschoben werden. Sobald alle Kugeln eingesetzt sind, werden sie in ihrer Stellung gehalten, indem in die Bohrung 17 ein Stopfen 18 eingesetzt wird, der beispielsweise mit dem Arm 12 beim Bezugszeichen 19 verschweißt wird.

Gleichachsig zum Zapfen 13 ist ein Ansatz oder Führungsstift 20 angeordnet, der in den. Zapfen eingepreßt sein kann. In einer Aussparung dieses FührungsStiftes kann eine Reib-Druckscheibe 21 aus Hartmetall oder aus einem Metall eingesetzt sein, welches auf der Außenseite mit einer harten Chromschicht versehen ist. Eine zweite, mit der Scheibe21 zusammenwirkende Druckscheibe 22 ist so in die Schneidrolle eingesetzt,

909 649/55

Claims (1)

daß sie der Scheibe 21 gegenüberliegt. An der Außenseite des Führungsstiftes, die aus dem Zapfen 13 herausragt, kann eine ringförmige Aussparung vorgesehen sein, die mit einem harten, abnutzungsbeständigen Metall, beispielsweise mit einem harten Ring 23, ausgefüllt ist. In eine Aussparung auf der Innenseite der Schneidrolle 14 kann eine Buchse 24 eingesetzt sein, die entweder aus Hartmetall besteht oder mit einer harten Oberflächenschicht, beispielsweise einer harten Chromschicht, versehen ist. Diese Buchse bildet zusammen mit dem harten Ring 23 ein radiales Gleitlager an dem Ansatz des Zapfens 13; die Druckscheiben 21 und 22 bilden zusammen ein axiales Gleitlager in der Nähe des Ansatzes des Zapfens. Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, sowohl diese Gleitlager als auch die Wälzlager 15 und 16 zu schmieren und zu kühlen. Zu diesem Zweck hat jeder der Arme 12 eine Bohrung oder einen Kanal 25, der oben in das Innere 26 des Rollenmeißels mündet. Das obere Ende dieser Bohrung ist erweitert und nimmt ein Filter 27 auf. Dieses Filter kann in verschiedener Weise ausgebildet sein. Vorzugsweise wird ein Filter verwendet, das aus poröser Bronze besteht, wobei kleine Bronzekügelchen oder die Körner von Bronzepulver zu einer Scheibe oder Platte zusammengesintert sind, so daß die Zwischenräume zwischen den Bronzeteilchen kleine Kanäle bilden, durch welche die Flüssigkeit hindurchtreten kann. Dieses Filter kann durch Punktschweißen an dem erweiterten oberen Ende der Bohrung 25 befestigt werden, beispielsweise durch die Punktschweißungen 28. Das Filter ist vorzugsweise gegenüber der Achse des Rollenmeißels nach unten geneigt, so daß die nach unten strömende Zirkulationsflüssigkeit das Filter beständig »abschabt« und reinigt und dadurch das Ansetzen eines Filterkuchens auf der oberen Fläche des Filters verhindert, welcher das Hindurchtreten der Flüssigkeit durch das Filter vereiteln würde. Zwischen dem Filter 27 und dem Stopfen 18 ist die Bohrung 25 mit kleinen, runden Körpern 29 angefüllt. Diese Körper können Kiesteilchen einer geeigneten Korngröße sein; vorzugsweise jedoch werden kleine, mit Kupferüberzug versehene Eisenkugeln verwendet. Diese Kugeln in ihrer Gesamtheit bilden ein Mittel zur Verringerung der Geschwindigkeit der Flüssigkeit, da die Zwischenräume zwischen den Kugeln gewundene Durchlässe bilden, durch welche die gefilterte Flüssigkeit, die das Filter 27 passiert hat, zu dem Raum 17 strömt. Die Kugeln bilden in ihrer Gesamtheit ein gewisses Hindernis, das sich dem Flüssigkeitsstrom durch den Kanal 25 hindurch entgegensetzt. Der Stopfen 18 hat außen eine Eindrehung, wie beim Bezugszeichen 30 dargestellt, die sich in der Nähe des unteren Endes der Bohrung 25 befindet, so daß rings um den Stopfen 18 ein ringförmiger Raum 17 entsteht. Die Größe dieses durch die Eindrehung des Stopfens 18 gebildeten ringförmigen Raumes ist jedoch nicht derart, daß dieKugeln oder Körper 29 aus der Bohrung 25 in den den Stopfen umgebenden Ringraum 17 eintreten können. In Achsrichtung des Zapfens 13 hat dieser eine Bohrung 31, die mit dem ringförmigen, den Stopfen 18 umgebenden Raum 17 in Verbindung steht. Diese Bohrung 31 steht in Verbindung mit einer Bohrung 32 des Ansatzes oder Führungsstiftes 20. Das untere Ende der Bohrung 32 kann mit einer kleinen Bohrung 33 der Druckscheibe 21 oder mit einer radialen Bohrung 34 des Führungsstiftes oder mit beiden in Verbindung stehen, wie in der Zeichnung dargestellt. Das äußere Ende der Bohrung 34 mündet in eine Nut 35, die auf der Außenseite des Führungsstiftes eingefräst oder in anderer Weise hergestellt ist. Beim Gebrauch des Rollenmeißels wird dauernd Zirkulations- oder Spülflüssigkeit durch das Bohrgestänge nach unten gepumpt, welche in das Innere 26 des Bohrkopfes gelangt. Der größte Teil dieser Flüssigkeit wird durch die Löcher 36 des Rollenmeißels ausgestoßen. Der Strom dieser Flüssigkeit ist im allgemeinen so gerichtet, daß er auf die Zähne der Schneidrollen 14 auftrifft, jedoch ist dies nicht in jedem Falle erforderlich. Ein Teil der Flüssigkeit tritt durch das Filter 27 hindurch, ίο welches größere, feste Teilchen, die von der Spülflüssigkeit mitgeführt werden, zurückhält. Die gefilterte Flüssigkeit geht durch die Bohrung 25 zwischen den Kugeln 29 hindurch; obwohl die gefilterte Flüssigkeit immer noch mikroskopisch kleine, feste Teilchen enthalten kann, ist die durch die Kugeln 29 bewirkte Verringerung der Geschwindigkeit der Flüssigkeit derart, daß die schneidende oder radierende Wirkung dieser mikroskopischen Teilchen wesentlich verringert wird. Die gefilterte Flüssigkeit tritt dann in den ringförmigen Raum 17 ein, der den Zapfen 18 umgibt, und fließt von dort in die Bohrungen 31 und 32, aus denen sie durch die Bohrung 33 sowie durch die Bohrung 34 und die Nut 35 in der Nähe der Gleitlager austritt. Diese austretende Flüssigkeit schmiert und kühlt das axiale Gleitlager zwischen den Druckplatten 21 und 22 sowie das radiale Gleitlager zwischen der Buchse 24 und dem harten Ring 23 und fließt dann zwischen der Schneidrolle und dem Zapfen, an den Kugeln 16 und den Rollen 15 vorbei, nach außen. Die Flüssigkeit tritt zum Schluß zwischen der Basis der Schneidrolle und dem Arm 12 aus. Bei einem typischen Ausführungsbeispiel hatten die Kugeln 29 einen Durchmesser von 0,76 bis 1,27 mm. Der Druckabfall zwischen dem Innern 26 des Bohrkopfes und dem Auslaß zwischen der Basis der Schneidrolle 14 und dem Arm 12 betrug 14 bis 52 kg/cm2. Die Geschwindigkeit der Flüssigkeit wird daher erheblich herabgesetzt. Wenn aus dem Bohrkopf beispielsweise die Spülflüssigkeit in einer Menge von 1818 bis 3182 Liter pro Minute austritt, wird die Fließgeschwindigkeit durch die Lager auf 22,7 bis 90,9 Liter pro Minute verringert. Auf diese Weise wird den Lagern eine verhältnismäßig reine Flüssigkeit zugeführt, die eine gewisse Schmierwirkung hat, und es wird gleichzeitig die +5 Geschwindigkeit der durch die Lager hindurchtretenden Flüssigkeit auf einen verhältnismäßig geringen Wert erniedrigt, so daß trotz eines gewissen Gehaltes der Flüssigkeit an mikroskopisch kleinen, festen Teilchen die Fließgeschwindigkeit so gering ist, daß diese Teilchen die Metallflächen, mit denen sie in Berührung kommen, nicht mehr angreifen und zerstören. Patentansprüche:

1. Rollenmeißel, insbesondere für Tiefbohrungen, mit mindestens einem nach unten gerichteten Arm, auf dessen Zapfen eine Schneidrolle mittels eines oder mehrerer Lager drehbar gelagert ist, wobei zwischen Zapfen und Schneidrolle einander gegenüberliegende Druckscheiben sowie ein Radiallager angeordnet sind und ferner der Arm einen mit einem vorgeschalteten Filter versehenen Kanal aufweist, durch den Kühlflüssigkeit aus dem Innern des Rollenmeißels zu den Lagerstellen gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (25) für die Kühlflüssigkeit eine Einrichtung zur Verringerung der Geschwindigkeit der Kühlflüssigkeit aufweist, die aus einer Mehrzahl von im wesentlichen kugelförmig ausgebildeten Körpern (29) besteht, welche den Kanal längs eines wesentlichen Teils seiner Länge ausfüllen.