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Schmiervorrichtung für Lager Die vorliegende Erfindung bezieht sich
auf eine Schmiervorrichtung für Rollenmeißel mit einer einen Schmiermittelvorrat
enthaltenden Kammer, die gegenüber dem Außenraum mittels eines druckempfindlichen,
elastischen Elementes und einer eine Entlüftungsöffnung aufweisenden starren Kappe
verschlossen ist.
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Die Meißelrollen von Bohrköpfen führen im Bohrbetrieb, namentlich
dann, wenn sie bereits Abnutzung zeigen, außer ihrer Drehbewegung komplexe und oft
schnell nufeinanderfolgende kelativbewegungen in bezug auf ihre Drehzapfen aus.
Diese zusätzlichen Bewegungen haben eine Volumenänderung in den mit Schmiermittel
gefüllten, nach außen abgedichteten Lagerräumen der Meißelrollen zur Folge. Um zu
verhüten, daß bei einer durch eine solche Bewegung hervorgerufenen Vergrößerung
des Lagerraums und bei dem dann im Lagerraum auftretenden Unterdruck Spülflüssigkeit
durch die Lagerabdichtung hindurch in das Lager eindringt, wird durch das druckempfindliche
Element zusätzliches Schmiermittel aus der Vorratskammer in den Lagerraum gedrückt.
Dies ist auch dann der Fall, wenn durch die Lagerabdichtung ausgetretenes Schmiermittel
ersetzt werden muß. Als die Vorratskammer nach außen abschließende, druckempfindliche
Elemente wurden bisher straffgespannte Membranen oder in der zylindrischen Vorratskammer
bewegliche Kolben verwendet.
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Straffgespannte Membranen sprechen aber nur auf Druckschwankungen
ausreichend schnell und vollkommen an, wenn die Schmiermittelkammer noch fast vollständig
gefüllt ist. Bei zunehmender Entleerung der Kammer muß die Fläche der Membran vergrößert
werden, um die frei gewordene Fläche zu überdecken. Dabei wird das Material der
Membran in erheblichem Ausmaß auf Dehnung beansprucht, falls eine vollständige Anpassung
erreicht werden soll. Da die Verformung der Membran im wesentlichen durch die auftretenden
Druckdifferenzen und nicht durch die absoluten Drücke bewirkt wird, muß diese verhältnismäßig
leicht ausgeführt werden, so daß bei gelegentlichen größeren Druckschwankungen die
Gefahr besteht, daß die Membran zerreißt.
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Kolben reagieren auf Druckänderungen nur mit einer gewissen Trägheit,
die ausreicht, daß in der Zwischenzeit bei Unterdruck im Lagerraum Fremdstoffe in
das Lager eindringen können oder bei überdruck eine verhältnismäßig große Menge
Schmierstoff aus den Lagern austritt.
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Die Erfindung vermeidet die bei den bekannten druckempfindlichen Elementen
auftretenden Nachteile dadurch, daß als elastisches Element eine sackartig ausgebildete
überstülpbare Membran verwendet wird.
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Im Gegensatz zu einer straffgespannten Membran wird bei der erfindungsgemäß
angeordneten Membran nicht deren Elastizität, sondern nur deren Schmiegsamkeit ausgenutzt.
Die Membran wird demnach auch während des Betriebes nicht gedehnt und unterliegt
keinen Veränderungen, die zur Zerstörung des Materials führen könnten. Sie paßt
sich Druckänderungen schnell an, arbeitet zuverlässig und ist keinen betriebsgefährdenden
Abnutzungserscheinungen ausgesetzt. Gegenüber straffgespannten Membranen ist ferner
ein wichtiger Vorteil der neuen Anordnung darin zu sehen, daß sie einen beinahe
restlosen Verbrauch des Schmiermittels ermöglicht.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist zwischen dem Außenraum und
der Membran ein topfartiger Einsatz vorgesehen, dessen Innenraum den geschlossenen
mittleren Abschnitt der Membran aufnimmt und dessen Außenwand den umgestülpten Randabschnitt
der Membran gegen die Kammerwand hält.
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An Hand der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen
werden die Merkmale dieser Erfindung deutlich erkennbar. In den Zeichnungen ist
F i g. 1 ein Teilschnitt durch einen Bohrkopf mit konischem Schneidwerkzeug,
F
i g. 2 ein Teilschnitt in größerem Maßstab durch das obere Ende der Schmiermittelkammer
mit der die Kammer absperrenden Membran und F i g. 3 ein Teilschnitt in größerem
Maßstab einer abgewandelten Ausführungsform einer im Bohrkopf angeordneten Schmiermittelkammer.
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In der Zeichnung bezeichnet 1 einen Rollenmeißel mit einem Bohrkopf
2 mit Ansätzen 3, die mit Zapfen 4 zum Lagern der Schneidwerkzeuge versehen
sind. Nur einer der Ansätze ist gezeigt. Der Bohrkopf 2 weist eine innere
Kammer 5 auf, durch welche Spülflüssigkeit nach unten über die Kanäle 6 zu den Schneidwerkzeugen
fließt, von denen eines bei 7 dargestellt ist.
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Das Schneidwerkzeug ist durch Rollen 8 und Kugeln 9 auf dem Zapfen
4 drehbar gelagert. Eine sich durch den Ansatz 3 bzw. den- Zapfen 4 erstreckende
Bohrung 13 ermöglicht das Einführen der Kugeln, nachdem das Schneidwerkzeug
auf die Rollen 8 aufgesetzt ist. Ein Stift 16 wird dann in die Bohrung
13
gesteckt und mittels Schweißmetall 17 befestigt.
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Ein kegelstumpfförnliger Dichtungsring 20 bildet die Abdichtung
zwischen einer Fläche 22 des Schneidwerkzeuges 7 und einer nahe dem Ansatz 3 angeordneten
Schulterfläche 21 des Zapfens 4. Das auf diese Weise abgedichtete Lager soll eine
ausreichende Menge an Schmiermittel enthalten, von dem Verunreinigungen ferngehalten
werden müssen. Dies erfordert, daß einerseits der Druck an den gegenüberliegenden
Seiten des Dichtungsringes zu jeder Zeit im wesentlichen gleich groß ist, daß ein
Eindringen von Spülflüssigkeit von außen in das Lager verhütet und daß entlang dem
Dichtungsring ausleckendes Schmiermittel fortlaufend ersetzt wird.
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Um dies zu ermöglichen, ist im Ansatz 3 eine mit der Lageranordnung
verbundene Kammer 25 vorgesehen. Diese Kammer und auch das ganze Lager ist mit Schmiermittel
26 angefüllt.
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Die die Kammer 25 bildende Bohrung 30 ist an ihrem oberen Ende zur
Aufnahme eines Einsatzes 31 zylindrisch ausgebohrt. Der Einsatz 31 wird durch einen
eingetriebenen hohlen Stift 32 festgehalten, der gleichzeitig als Entlüftungsöffnung
für eine Innenbohrung 33 des Einsatzes dient.
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Der Einsatz 31 ist an seinem unteren Ende 34 im Durchmesser verkleinert.
Der verkleinerte Teil des Einsatzes weist eine Umfangsnut 35 auf. Der sich zwischen
dem im Durchmesser verkleinerten Ende des Einsatzes 31 und der Wandung der Bohrung
30 befindende Zwischenraum nimmt das Ende einer undurchlässigen, aus Gummi, Kunststoff
oder ähnlichem flexiblem Material bestehenden dünnwandigen Membran 36 auf. Nachdem
das Ende der Membran 36 auf das untere Ende des Einsatzes 31 gelegt ist, wird ein
elastischer Ring 37 eingesetzt, der einen Teil der Membran 36 in die Nut 35 hineindrückt,
dadurch die Membran festhält und die Kammer 25 gegenüber der Außenseite des Bohrkopfes
dicht verschließt. Bei Einführung des Einsatzes 31 befindet sich ein ausreichender
Vorrat an Schmiermittel 26 in der Kammer 25, so daß die Membran 36 die dargestellte
Gestalt hat und eine flexible Abdichtung zwischen -dem Schmiermittel und dem Raum
außerhalb des'oberen Teils der Innenbohrung 33 bildet.
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Das untere Ende der Kammer 25 steht mit einem ausgeschnittenen Teil'
27 des Stiftes 16 in Verbindung. Der Stift weist zusätzlich Durchlässe auf, die
einen Durchfluß des Schmiermittels zu bestimmten Stellen des Lagers hin gestatten.
Die beschriebenen Konstruktionsmerkmale erlauben somit eine Bewegung des Schmiermittels
von und zur Kammer 25 bei jeder eine Volumenänderung innerhalb des Lagers verursachenden
Relativbewegung zwischen Schneidwerkzeug 7 und Zapfen 4.
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Zur Klärung der Arbeitsweise der Erfindung muß davon ausgegangen werden,
daß Gesteinsbohrer großen Beanspruchungen unterworfen sind. Auf das Gerät werden
hohe statische Belastungen ausgeübt, die durch starke Stoßbeanspruchungen noch erhöht
werden. Wie bereits erwähnt, wird weiterhin eine wirkungsvolle Schmierung durch
die den Bohrkopf umgebende stark reibend wirkende Flüssigkeit erschwert.
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Die außerordentlich hohen Beanspruchungen auf das Gerät zusammen mit
den unterschiedlich gerichteten resultierenden Kräften verursachen eine komplexe
Relativbewegung des Schneidwerkzeugs 7 in bezug auf den Zapfen 4, und diese Bewegung
wird mit zunehmender Abnutzung verstärkt. Die Bewegung weist eine axiale Komponente
auf, wodurch eine exzentrische Bewegung relativ zur Achse des Zapfens auftreten
kann, während gleichzeitig das Schneidwerkzeug 7 eine Taumelbewegung in bezug auf
den Zapfen 4 ausführt. Diese Relativbewegungen erfolgen mit hoher Geschwindigkeit
und verursachen Volumenänderungen des innerhalb des Lagers durch das Schmiermittel
eingenommenen Raumes. Bei einer Erhöhung dieses Volumens sinkt der Druck des Schmiermittels
auf einen Wert, der geringer ist als der Druck der Spülflüssigkeit außerhalb des
Dichtungsringes 20. Der höhere Druck der Spülflüssigkeit wirkt dann auf die Membran
36 ein, um Schmiermittel in das Lager zu drücken, bis der Schmiermitteldruck wieder
dem Druck der Spülflüssigkeit entspricht.
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Die Membran 36 ist flexibel und reagiert somit auf jede Volumenänderung
des Schmiermittels 26 in der Kammer 25. Ein Differenzdruck bildet sich an beiden
Seiten des Dichtungsringes 21 nicht aus, und der Eintritt von Spülflüssigkeit in
das Schmiermittel wird verhindert.
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Des weiteren wird für den Fall, daß Schmiermittel verlorengeht, dieses
aus dem Schmiermittelvorrat 26 in der Kammer 25 ersetzt. Dabei biegt sich die Membran
36 nach unten durch und verhindert eine Verunreinigung des sich im Lager befindenden
Schmiermittels. Bei einem Austreten von Schmiermittel am Dichtungsring
20 erfolgt nicht sofort eine Bewegung der Membran 36; diese Bewegung tritt
dann ein, wenn kurz nach einer Verringerung des Schmiermittelvolumens in der Kammer
25 das Lagervolumen seinen früheren Wert wiedererlangt und dadurch eine Leere entsteht,
die aufgefüllt werden muß.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der F i g. 3 wird die das Schmiermittel
aufnehmende Kammer 40 durch eine vom Ansatz 3 schräg nach unten verlaufende und
im Winkel zur Längsachse des Rollenmeißels gerichtete Bohrung gebildet. An ihrem
inneren Ende hat diese Bohrung einen größeren Querschnitt. Ein Kanal 41 verbindet
das obere Ende der Kammer 40 mit dem ausgeschnittenen Teil 27 des
Stiftes 16. Das obere Ende 40a der Kammer 40 ist zur Aufnahme einzelner, nachstehend
beschriebener Teile zylindrisch ausgebohrt. Die Anordnung weist eine Membran 44
aus ähnlichem Material wie das
der Membran 36 und einen mit der
Membran fest verbundenen und zur Verstärkung des Flansches 45 dienenden Stahlring
42 auf und wird in die Kammer 40 so weit eingeführt, daß der Ring 42 gegen das untere
Ende des zylindrisch versenkten Teils 40 a der Kammer 40 anstößt. Eine Verschlußkappe
46 mit erhöhtem Mittelteil 47 und in ihr relativ zu ihrer Achse angeordnetem Entlüftungsrohr
48, das mit radial angeordneten Entlüftungsrohren 49 in Verbindung steht, wird auf
die obere Flanschfläche 45 aufgesetzt und in dieser Stellung mittels eines Sicherungsrings
50, der mit seinem äußeren Rand in eine kreisförmige Rille 51 der zylindrisch versenkten
Bohrung 40a einfaßt, festgehalten.
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Bei vollständig mit Schmiermittel 53 angefüllter Kammer
40 ist die Membran 44 etwa um ihren Mittelteil herum, wie durch die volle
Linie dargestellt ist, umgefaltet bzw. umgestülpt, und ihr geschlossenes Ende 44
a liegt nahe der Verschlußkappe 46. Unter dem innerhalb des Bohrlochs herrschenden
Druck der Spülflüssigkeit wird jedoch die Membran 44 allmählich in die Kammer
40 nach unten gedrückt, verdrängt dadurch das Schmiermittel 53
und
drückt es durch den Kanal 41 in den ausgeschnittenen Teil 27 des Stifts 16 zu den
Kugeln 9 und allen anderen Lagerflächen. Die gestrichelten Linien zeigen die vollständig
gestreckte Lage der Trennwand 44.
Obwohl sich die Beschreibung der Erfindung
auf extreme Verhältnisse, die bei Bohrmeißeln auftreten, bezieht, sind Lagerteile
anderer Werkzeuge ähnlichen Verhältnissen unterworfen, und die Erfindung findet
hier gleiche Anwendungsmöglichkeit.