DE1758690B2 - Dichtung fuer die lager von rollenmeisseln - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtung für die Lager von Rollenmeißeln, mit einem starr mit einem Meißelkörper verbundenen Lagerzapfen, der eine Meißelrolle trägt, wobei sich gegenüberliegende Flächen am Lagerzapfen und an der Meißelrolle vorgesehen sind, von welchen mindestens eine mit einer Nut zur Aufnahme eines Dichtungsringes versehen ist, der bei auf dem Lagerzapfen montierter Meißelrolle zwischen diesen Flächen eingepreßt ist.

Im Verlaufe der technischen Entwicklung ist bereits wiederholt der Versuch unternommen worden, Dichtungen für die bei Erdbohrungen zum Einsatz kommenden Rollenmeißel zu entwickeln, welche innerhalb der Meißelrollen im Bereich der Laufflächen ein Schmiermittel bevorraten. Diese Entwicklungen haben zu handelsüblichen Rollenmeißeln mit entsprechend wirksamer Dichtung geführt, von denen diesbezüglich als besonders gelungene Ausbildung der aus der US-PS 30 75 781 bekanntgewordene Rollenmeißel bzw. dessen Dichtung bekanntgeworden ist Auch diese bekannte Dichtung bedarf jedoch hinsichtlich ihrer Dichtwirkung aus den nachstehenden Gründen noch einer Verbesserung.

Bei der Schaffung zufriedenstellender Dichtungen für die Lager von Rollenmeißeln müssen zunächst einmal die Probleme beherrscht werden, welche durch die Drehung der töeißelrolle auf dem Lagerzapfen entstehen. Diese Drehung ist komplexer Natur und umfaßt sowohl schnelle Axial- und Radialbewegungen als auch Flatterbewegungen. Derartige Bewegungen erzeugen aber im Schmiermittelvorrat erhebliche Druckschwankungen, die häufig zu einem Schmiermittelverlust führen.

Nun ist es zwar bekannt, daß im wesentlichen elastische Dichtringe, von denen der O-Ring wohl der bekannteste ist, grundsätzlich die Fähigkeit einer wirksamen Abdichtung selbst bei Druckschwankungen besitzen. Eine Verwendung derartiger Dichtungsringe wird jedoch nur dann empfohlen, wenn die zugehörigen Laufflächen frei von Sand, Kies oder sonstigen Fremdpartikeln gehalten werden können, und wenn die Bewegungen, die Flatterbewegungen, zwischen den abzudichtenden Teilen relativ klein sind. Demgemäß hat eine Verwendung derartiger Dichtungsringe bei geschmierten Rollenmeißeln bisher noch zu keinen befriedigenden Ergebnissen geführt.

Bezüglich einer Verwendung von O-Ringen für die Abdichtung von sich drehenden Teilen werden weiterhin nur sehr kleine spezifische Pressungen bzw. Anpreßdrücke empfohlen, da anderenfalls infolge entsprechend erhöhter Reibung hohe Temperaturen erzeugt werden. Bei den bei Rollenmeißeln üblichen und erforderlichen hohen Drehzahlen sind nun aber kleine Anpreßdrücke bei einer Verwendung derartiger elastischer Dichtungsringe wenig wirksam. Zu berücksichtigen in diesem Zusammenhang ist schließlich auch der hohe Verschleiß, der häufig aus den hohen Belastungen resultiert, denen die Lager von Rollenmeißeln ausgesetzt sind.

Nach alledem ist festzustellen, daß elastische Dichtungsringe herkömmlicher Anordnung für eine Anwendung als Dichtorgane für die Lagerung von Rollenmeißeln wenig wirksam erscheinen bzw. aus betrieblichen Gründen auszuscheiden scheinen.

Denn jede für die geschmierten Lager von Rollenmeißeln vorgesehene Dichtung sollte die Eigenschaft besitzen, den auftretenden Druckschwankungen im wesentlichen zu widerstehen. Weiterhin sollte eine Dichtung dieser Art selbst bei Vorhandensein von Sand oder anderen Verunreinigungen über einen langen Zeitraum wirksam abdichten, wobei eine solche befriedigende Abdichtung auch im Hinblick auf die Bewegung und den Verschleiß der Meißelrolle sichergestellt sein sollte.

Zwar sind derartige im montierten Zustand zwischen den abzudichtenden Flächen eingepreßte Dichtungsringe nicht nur bereits beispielsweise gemäß den US-PS 2180 795 und 23 94 364 für Schubkolbenmotoren,

sondern auch für gattungsgemäßige Dichtungen vorgeschlagen worden, wie dieses aus der GB-PS 4 56 570 und den IKS-PS 26 76 790 und 31 27 942 bekanntgeworden fet Bei den zuletzt genannten drei Ausbildungen für eine gattungsgemäßige Verwendung handelt es sich jedoch am derartige Dichtungsringe, die jeweils unter Berücksichtigung der entsprechenden, oben bereits erwähnten «Empfehlungen der Herstellelfirmen für solche Dichtungen im montierten Zustand nur ganz geringfügig verformt sind, so daß nur entsprechend geringe Pressungen auftreten, was aus den oben dargelegten Gründen aber bei Rollenmeißeln nicht zu befriedigenden Ergebnissen führen kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, die bekannten Dichtungsanordnun- is ^en unter Vermeidung ihrer Nachteile zu verbessern und eine Dichtung der eingangs beschriebenen Gattung zu schaffen, die nicht nur für eine hinreichend gute Dichtwirkung und damit eine Sicherung des Schmiermittelvorrates sorgt, sondern die über das Betriebsverhalten hinaus auch hinsichtlich ihrer Lebensdauer befriedigt

Als Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Dichtungsring, die Nut und eine der Rächen eine Dimensionierung aufweisen, gemäß welcher die radiale Querschnittsdicke des Dichtungsringes bei auf dem Lagerzapfen montierter Meißelrolle um nicht weniger als 10% gegenüber der ursprürglichen Dicke vermindert ist.

Bevorzugt ist vorgesehen, daß die Minderung der radialen Querschnittsdicke des Dichtungsringes nicht weniger als 15% beträgt.

Gemäß einer weiteren Ausbildung der vorliegenden Erfindung ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß der Dichtungsring eine Durometer-Härte von nicht mehr als 70 Shore A aufweist, wie dieses an sich aus der US-PS 32 44 457 bekannt ist.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Teilseitenansicht im Schnitt des Lagerzapfens eines Rollenmeißels, einer drehbaren Meißelrolle und eines beiden Teilen zugeordneten erfindungsgemäßen Dichtungsringes,

F i g. 2 im vergrößerten Maßstab einen Teilschnitt durch die Anordnung gemäß Fig. 1 zur Veranschaulichung einer bevorzugten Dichtungsringanordnung innerhalb der Nut,

F i g. 3 einen der F i g. 1 entsprechenden Teilschnitt durch eine weitere Ausführungsform,

F i g. 3A einen Teilschnitt der Anordnung nach F i g. 3 in einer abgewandelten Ausführungsform,

F i g. 4 einen der F i g. 1 entsprechenden Teilschnitt einer dritten Ausführungsform,

F i g. 5 in vergrößertem Maßstab einen Teilschnitt der Anordnung gemäß F i g. 4,

F i g. 6 einen F i g. 1 entsprechenden Teilschnitt einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform,

F i g. 7 in vergrößertem Maßstab einen Teilschnitt der Anordnung nach F i g. 6,

Fig.8 einen Teilschnitt einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,

Fig.9 in vergrößertem Maßstab einen Teilschnitt eines Teils der Anordnung gemäß Fig.8, jedoch mit einer abeewandelten Anordnung des Dichtungsrings,

Fig. 10 einen Querschnitt nach der Linie X-X der Fig. 8.

In F i g. 1 ist mit der Bezugsziffer 11 der Meißelkörper bezeichnet Mit diesem Körper ist ein stationärer Lagerzapfen 13 einstückig verbunden, auf welchem eine Meißelrolle 15 drehbar gelagert ist Diese Lagerung erfolgt über eine Vielzahl von zwischen dem Lagerzapfen 13 und der Innenfläche der Meißelrolle 15 angeordneten Rollen 17, eine Vielzahl von Kugeln 19, eine Buchse 21 und ein Drucklager 23, die in ihrer Gesamtheit als Lagerelemente zum Abfangen der großen Lasten dienen, denen Abbaumeißel im allgemeinen ausgesetzt sind.

Die Meißelrolle 15 wird durch die Kugeln 19 gegenüber dem Lagerzapfen 13 gehalten. Die Kugeln 19 sind in Laufrillen 25, 27 des Lagerzapfens 13 und der Meißelrolle 15 angeordnet Beim Zusammenbau von Meißelrolle 15 und Lagerzapfen 13 werden die Kugeln 19 den Laufrillen 25 und 27 über einen Kanal 29 zugeführt der anschließend mit einem nicht dargestellten Stopfen verschlossen wird. Die in F i g. 1 gezeigte Anordnung hat nun weiterhin einen Kanal 31, welcher einen nicht dargestellten Vorratsraum für Schmiermittel mit dem Kanal 29 verbindet. Der nicht dargestellte, in den Kanal 29 eingeführte Stopfen ist derart gestaltet, daß über den Kanal 31 Schmiermittel frei zu den Kugeln 19 fließen kann. Weiterhin ist die Meißelrolle 15 in einem solchen Abstand von dem Lagerzapfen 13 angeordnet, daß sich das einfließende Schmiermittel zu allen weiteren, vorerwähnten Lagerelementen hin verteilen kann. Das Schmiermittel wird von einer geeigneten, nicht dargestellten und in dem Meißel angeordneten Schmiereinrichtung durch die Kanäle 31 und 29 den Lagerelementen unter Druck zugeführt. Die Schmiereinrichtung sollte solcher Art sein, daß im wesentlichen der Druck des Schmiermittels und der Bohrflüssigkeit ausgeglichen wird. Die bislang beschriebenen Teile der Anordnung gemäß F i g. 1 sind herkömmlicher Art, die Erfindung ist nicht auf irgendeine spezielle Ausführungsform dieser Teile beschränkt.

In der Anordnung gemäß F i g. 1 ist nun in einer zylindrischen Oberfläche 35 des Lagerzapfens 13 eine Umfangsnut 33 im Bereich hinter den Rollen 17 vorgesehen. Wie aus den F i g. 1 und 2 erkennbar, ist in diese Nut 33 ein elastischer Dichtungsring 37 eingesetzt. Dieser Dichtungsring 37 steht in Berührung mit der inneren Zylinderfläche 39 (F i g. 2) der Meißelrolle 15. Die Breite der Nut 33 ist nun vorzugsweise größer als die Breite des Dichtungsringes 37, wenn dieser derart zusammengedrückt ist, daß entlang seiner einen Seite noch ein kleiner Spalt 41 vorhanden ist. Der Dichtungsring 37, der Lagerzapfen 13 und dessen Teile, die Nut 33 und die gegenüberliegende Fläche 39 der Meißelrolle 15 sind derart dimensioniert, daß die radiale Querschnittsdicke des Dichtungsringes 37 um im wesentlichen nicht weniger als zehn Prozent gegenüber seinem entspannten Zustand zusammengedrückt ist. Vorzugsweise sollte die Zusammendrückung des Dichtungsringes im wesentlichen nicht weniger als fünfzehr Prozent seiner radialen Abmessung im entspannten Zustand betragen. Dieser Wert von fünfzehn Prozenl erweist sich am zweckmäßigsten für mittels Wälzlagerr gelagerte Rollenmeißel gemäß Fig. 1, und zwar untei Berücksichtigung der normalen Fertigungstoleranzer der Lagerteile und des üblichen Verschleißmaße! solcher Lager während der Standzeit des Meißels. Is

der Dichtungsring beispielsweise ein O-Ring mit einer radialen Querschnittsdicke von 3,5306 mm im entspannten Zustand, dann beträgt das Maß der Zusammendrükkung des Querschnittes des O-Ringes im wesentlichen nicht weniger als 0,3556 mm und vorzugsweise im wesentlichen nicht weniger als 0,5334 mm. Weist der Dichtungsring 37 jedoch eine radiale Querschnittsdicke von 5,334 mm auf, dann sollte die Zusammendrückung auf einen Wert von im wesentlichen nicht weniger als 0,5334 mm und vorzugsweise im wesentlichen nicht weniger als 0,8128 mm vorgenommen werden. Vorzugs-'weise sollten die Dichtungsringe 37 auf Werte von nicht mehr als zwanzig Prozent der entspannten Querschnittsdicke zusammengedrückt werden, da sich übergroße Zusammendrückungen nachteilig auf die Dichtungswirkung auswirken.

Die Zusammendrückungen der Dichtungsringe 37 gemäß vorstehendem Hinweis stehen weit über den von den Herstellern von O-Ringen zur Anwendung bei Drehteilen empfohlenen Werten. Sehr große Zusammendrückungen führen zu einer Erhöhung der Reibung und zu einer Überhitzung der Dichtungsringe 37 und dadurch zu einer Verringerung der Lebensdauer. Es wurde jedoch gefunden, daß solche großen Zusammendrückungen sich aus nachfolgenden Gründen für Abbaumeißel in besonderem Maße eignen.

Die durch die obenerwähnten großen Pressungen erzeugte Wärme verflüchtigt sich offenbar in der Bohrflüssigkeit, die den Rollenmeißel in turbulenter Strömung umfließt. Zusätzlich zu der die Dichtung unmittelbar kühlenden, den Meißel umfließenden Bohrflüssigkeit bedingt der Aufbau des Rollenmeißels im Bereich der Dichtung im Zusammenwirken mit dieser Kühlflüssigkeit ebenfalls eine Wärmeabfuhr, die dauernd zur Kühlung des die Dichtung umgebenden Metalls beiträgt Diese Wirkung erhöht beträchtlich die Lebensdauer der Dichtungen oder Dichtungsringe und gestattet demzufolge die Anwendung wesentlich größerer Pressungen als diese üblicherweise zulässig sind.

Große Pressungen führen an sich zu einem verstärkten Verschleiß der Dichtungsringe und deren Preßflächen, was in erhöhtem Maße bei Anwesenheit von Schleifmaterialien, wie Sand, die üblicherweise in der Bohrflüssigkeit vorhanden sind, der Fall ist. Werden jedoch die O-Ringe aus einem elastischen Werkstoff, wie Gummi, mit einer Durometer-Härte von im wesentlichen nicht mehr als 70 Shore A hergestellt dann kann dadurch die Lebensdauer der Dichtungsringe wesentlich erhöht werden. Vorzugsweise sollte für die Dichtungsringe eine Durometer-Härte im Bereich von etwa 50-70 Shore A gewählt werden. In diesem Zusammenhang ist festzuhalten, daß bislang für Dichtungsringe zur Verwendung in rotierenden Teilen wesentlich höhere Durometer-Härten empfohlen worden sind Werden jedoch weichere elastische Werkstoffe bei Anwesenheit von SchleifmateriaKen verwendet, dann besitzen die Dichtungsringe anscheinend die Eigenschaft sich um die einzelnen Schleifpartikel herum zu verformen, wodurch dann die Lebensdauer der Dichtungsringe und der benachbarten Flächen erhöht wird.

Die Verwendung der obenerwähnten Pressungen bringt demzufolge insbesondere im Zusammenwirken mit den erwähnten Durometer-Härten für die Lager eines Rollenmeißels die größte Dichtungswirkung. Die großen Pressungen bedingen selbst bei hohem Verschleiß der ! aufflächen noch eine wirksame Dichtung. Eine Vergrößerung dieser ohnehin groß gewählten Pressungen zwischen dem Dichtungsring und den Flächen, mit welchen dieser in Berührung steht, erlaubt die Zulässigkeit eines erhöhten Verschleißes der Lager, ohne daß dadurch die Dichtungswirkung aufgehoben wird. Diese Dichtungswirkung bleibt auch bei erhöhten Axial- und Radial- bzw. Flatterbewegungen der Meißelrolle bestehen.

Nachfolgend werden nun die Fertigungsmaße für die Dichtung einer Anordnung gemäß den F i g. 1 und 2 ίο angegeben, die sich für Tiefbohrungen als ausreichend erwiesen haben:

Der in eine rechteckige Umfangsnut eingesetzte elastische Dichtungsring besteht aus Butadien-Akrylonitril-Gummi mit einem Innendurchmesser von 56,7436 ±0,254 mm und weist einen mittleren Außendurchmesser von 63,8048 mm und im entspannten Zustand eine radiale Dicke von 3,5306 ±0,1016 mm (.139±.004") auf. Der Dichtungsring war ein O-Ring mit kreisförmigem Querschnitt. Der Nutgrund hatte einen ίο Durchmesser von 62,6872 ± 0,0508 mm mit einem Eckradius von 1.5748 ± 0,254 mm. Die Breite der Nut betrug 3,8608 ±0,0508 mm. Die oberen Kanten der Nut waren mit einer leichten Abschrägung zur Vermeidung scharfkantiger Ecken versehen. Der Durchmesser der zylindrischen Fläche 35 des Lagerzapfens betrug 67,564 ±0,1016 mm. und der Innendurchmesser der gegenüberliegenden zylindrischen Fläche 39 der Meißelrolle betrug 68,326 ±0,1016 mm. Der Durchmesser der inneren Rollenlauffläche des Lagerzapfens betrug 46,0248 ±0,1016 mm, und der Durchmesser der Rollen betrug 11,1125 ±0.0254 mm. Der Außendurchmesser des in die Nut eingesetzten O-Ringes wurde, vor dem Einbau der Meißelrolle, auf mehreren Lagerzapfen gemessen. Der mittlere Meßwert des Durchmessers betrug 69,4182 mm, was ein Zusammendrücken des O-Ringes an der Druckseite des Lager« in der Größenordnung von etwa 0,5842 mm oder 16.5 Prozent der radialen Dicke des O-Ringes in entspanntem Zustand (d. h. bei einem Querschnittsdurchmesser von 3,5306 mm) erzeugte. Die Durometer-Härte des Ringes betrug 70 Shore A. Ein solcher Dichtungsring brachte über die gesamte Standzeit des Rollenmeißels befriedigende Ergebnisse, er war insbesondere hinsichtlich des Zurückhaltens des Schmiermittels und des Fernhaltens von schleifenden Materialien äußerst wirksam.

Weist der O-Ring die vorerwähnten Abmessungen

auf, dann wird er bei seinem Einsetzen in die Nut derart gestreckt daß sich sein Querschnittsdurchmesser um etwa 33782 mm reduziert Wenngleich die vorerwähn

ten Abmessungen befriedigende Ergebnisse brachten

ist es doch vorzuziehen, den O-Ring nicht in einem se

starkem Maße bei seinem Einsetzen in die Nut zi strecken, so daß er etwa die anfängliche entspannt«

Querschnittsdicke von 33306 mm beibehält Die vorer

SS wähnten Abmessungen sollten deshalb so gewähl

werden, daß der Dichtungsring nur im geringen Maß«

gestreckt wird, also ein Querschnittsdurchmesser de!

Dichtungsringes von etwa 33306 mm erhalten wird. Di«

meisten Gummiarten neigen dazu, sich beim Erwärmei

te in einem gestreckten Zustand zusammenzuziehen, wa dann zur Folge haben kann, daß der Dichtungsrini

während des Betriebes aufgrund erhöhter Zugspannun

gen nacivilig beeinflußt wird. Es ist demzufolge vorzuziehen, den O-Ring während seines Einsetzen

nicht zu sehr zu strecken.

Fig.3A zeigt eine abgewandelte Ausführungsforr der Anordnung gemäß F i g. 1; ein dieser Anordnung η der O-Ring 37 in eine im wesentlichen L-förmtge Nut 3

eingesetzt, welche mit einem schwimmend angeordneten Ring 40 versehen ist, der den O-Ring von den Rollen 17 trennt. Eine solche Ausbildung gestattet die Verwendung eines O-Ringes mit einem größeren Querschnittsdurchmeüser oder die Verwendung längerer Rollen, da ein (in axialer Richtung gemessen) dünner Ring 40 ohne die Gefahr eines Bruches verwendet werden kann. Ein fest angeordneter Ringflansch gemäß der Anordnung nach F i g. 1 könnte bei sehr dünner Ausbildung während des Bohrbetriebes brechen.

In F i g. 3 ist eine abgewandelte Ausführungsform der Anordnung gemäß F i g. 1 dargestellt. Der Meißelkörper 11 des Rollenmeißels, der Lagerzapfen 13, die Meißelrolle 15, die Rollen 17, die Kugeln 19, die Buchse 21 und das Drucklager 23 sind in ihrer Anordnung mit der Anordnung gemäß F i g. 1 identisch. Der einzige Unterschied zwischen den beiden Anordnungen besteht darin, daß der Dichtungsring 43 in der Anordnung gemäß Fig. 3 in eine: Umfangsnut 45 eingesetzt ist, die in die zylindrische Innenfläche 47 der Meißelrolle 15 eingefügt ist, also nicht in den Lagerzapfen 13. Auch bei der Anordnung gemäß F i g. 3 werden eine Pressung und eine Durometer Härte des Dichtungsringes wie bei der Anordnung gem;iß F i g. 1 gewählt.

Die Querschniusfonn der Dichtungsringe ist nicht auf eine kreisförmige beschränkt. Die Ringe können beispielsweise oval oder nahezu quadratisch sein, oder es können Ringe Verwendung finden, wie diese in den F i g. 4 und 5 dargestellt sind.

Fig.4 zeigt wiederum den unteren Teil 11 eines Rollenmeißels mit einem Lagerzapfen 13 zur Lagerung einer ihn umfassenden Meißelrolle 15. Der Lagerzapfen 13 ist nun mit einer ringförmigen Lippe 49 mit abgeflachtem oberen Bereich 51 versehen. Die Meißelrolle 15 wird mit dem Drucklager 23 und der Büchse 21 auf den Lagerzapfί τι 13 eingesetzt. Anschließend wird ein Sperrzapfen 57 in eine öffnung 59 eingefügt, welche koaxial zur Achsi. des Lagerzapfens in diesem verläuft. Die Meißelrolle 15 ist auf diese Art und Weise gegenüber dem Lagerzapfen 13 verriegelt. Mit den Bezugsziffern 60, dl und 63 sind Schmiermittelkanäle bezeichnet, welche einen nicht dargestellten Vorratsraum für Schmiermittel mit den verschiedenen Lagerflächen verbinden.

Der Lagerzapfen 13 ist nun in der Nähe des Schenkels 55 mil einer Umfangsnut 65 für den Dichtungsring 67 versehen. Dieser Dichtungsring 67 ist in die Nut 65 eingesetzt. Wie au*, den F i g. 4 und 5 erkennbar, besteht dieser Dichtungsring 67 aus einem inneren Teil 69 aus einem elastischen Werkstoff, wie Gummi, und einem äußeren Teil aus Tetrafluoräthylen. Sind der innere Teil 69 und der äußere TdI 7t in die Nut 65 eingesetzt, dann wird vor dem Einbau der Meißelrolle 15 auf dem Lagerzapfen 13 die radiale Dicke des inneren Teils 69 durch Zusammendrücken verringert, und der äußere Teil 71 erhält einen solchen größeren Durchmesser, daß die radiale Dicke beider Teile im wesentlichen größer ist als die Tiefe der Nut 65. Die Teile 69 und 71 des Dichtungsringes, die Nut 65 und die Fläche 73 der Meißelrolle, mit welcher der Dichtungsring in Berührung steht, sind derart dimensioniert daß die radiale Dicke des Dichtungsringes 67 nach dem Einbau der Meißelrolle 15 atf dem Lagerzapfen 13 um im wesentlichen nicht weniger als 10% der radialen Dicke des Ringes vor einem solchen Einbau zusammengedruckt wird. Vorzugsweise sollte der zusammengesetzte Ring im wesentlichen um wenigstens 15% und mehr zusammengedrückt werden. F i g. 5 zeigt den inneren Teil 69 nach dem Einbau der Meißelrolle auf dem Lagerzapfen, die gestrichelten Linien 70 zeigen den inneren Teil 69 in entspanntem Zustand.

Die Außenfläche des äußeren Teils 71 des zusammengesetzten Dichtungsrings 67 ist vorzugsweise mit einer oder mit mehreren Umfangsnuten 72 versehen, welche ein' Ausfließen des Schmiermittels verhindern, wenn dieses von den Lagern zum Dichtungsring hin fließt. Vorzugsweise sollten der innere und der äußere Teil

ίο 69,71 des Dichtungsringes nicht durch Kleben miteinander verbunden werden, so daß sich der innere Teil 69 über seine Breite ungehindert ausdehnen kann, wenn er in der Nut 65 zusammengedrückt wird.

Für den äußeren Teil 71 wurde deshalb Tetrafluoräthylen als Werkstoff gewählt, weil dieses einen niedrigen Reibungskoeffizienten gegenüber Stahl besitzt. Vorzugsweise sollte der Außendurchmesser des äußeren Teils 71 in entspanntem Zustand etwa der gleiche sein, wie der Durchmesser der Zylinderfläche 73.

mit welcher dieser Teil in Berührung steht. Die Dicke des äußeren Teiis 71 ändert sich nach dem Einbau der Meißelrolle nicht wesentlich.

Nachfolgend werden nun die Fertigungsmaße des Dichtungsringes der Anordnung nach den F i g. 4 und 5 angegeben, die im Betrieb eine wirksame Dichtung ergaben:

Die Nut 65 wurde in einen Lagerzapfen zylindrischer Oberfläche mit einem Durchmesser von 57,1510,0508 mm eingefräst. Die Nut wies eine Breite von 5.08 ± 0,0508 mm und eine Tiefe von 4.5212+0,0254 mm auf. Der innere Teil 69 des Dichtungsringes war aus Butadien-Akrylonitril-Gummi hergestellt und hatte einen Innendurchmesser von 47.2186 ±0.254 mm. einen Außendurchmesser von 54.0258 mm. eine Dicke von 3,4036 ±0,1016 mm und eine Breite von 3,4036 ±0,1016 mm in c'spanntem Zustand bei rechteckförmiger Querschnittsform gemäß F i g. 5. Der äußere Teil 7t des Dichtungsringes war aus Tetrafluoräthylen hergestellt und hatte einen Innendurchmesser in entspanntem Zustand von 53.213 ±0.0508 mm, einen Außendurchmesser von 57,277 ±0,0508 mm. eine Breite von 4.953 ± 0,0508 mm und eine Dicke von 2,032 mm. Der Innendurchmesser der Paßfläche der Meißelrolle betrug 57,277 ± 0.0508 mm. Nach dem Einbau der Meißelrolle auf dem Lagerzapfen wurde der zusammengesetzte Dichtungsring um etwa 17% zusammengedrückt, im Vergleich mit der Querschnittsdicke des zusammengesetzten Ringes nach dessen Einfügung in die Nut. jedoch

So vor dem Einbau der MeißeiroHe.

Für die Nut können beliebige Querschnittsformen zur Anwendung kommen, so lange gewährleistet ist, daß der Dichtungsring in Obereinstimmung mit den vorstehenden Ausführungen eine Zusammendrückung in seinem

SS Querschnitt erfährt.

In den F i g. 6 und 7 ist gleichfalls der untere Teil des Rollenmeißels mit der Bezugsziffer 11 bezeichnet. Aul einem Lagerzapfen 13 ist auch hier eine Meißelrolle U drehbar gelagert. In die Meißelrolle sind eine Büchse 21 und ein Drucklager 23 eingesetzt. Mit der Bezugsziffei 57 ist ein Sperrzapfen zur Halterung der MeißeJrolie 1! gegenüber dem Lagerzapfen 13 bezeichnet Schmier mittelkanale 60, 61 und 63 steilen die Verbindung zwischen einem nicht dargestellten Vorratsraum fit

*5 Schmiermittel und den verschiedenen Lagerflächen hei Die bis hier beschriebenen Teile der Anordnung getnä! den Fig.6 und 7 sind identisch mit den Teilen de Anordnung nach F i g. 4.

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Die in den F i g. 6 und 7 gezeigte Nut 75 unterscheidet sich jedoch von den Nuten der bisher beschriebenen Ausführungsformen. Die zylindrische Fläche 77 des Lagerzapfens 13 geht über in eine radiale Fläche 79, die als Gegenlager für einen Dichtungsring 81 dient Die Meißelrolle 15 hat eine zylindrische Fläche 83, welche vorzugsweise parallel zu der zylindrischen Fläche 77 des Lagerzapfens 13 verläuft Auch die Meißelrolle 15 hat eine sich im wesentlichen radial erstreckende Fläche 85, welche vorzugsweise parallel zu der sich radial erstreckenden Fläche 79 des Lagerzapfens verläuft. Die jeweils zwischen den Flächen liegenden Ecken sind mit einem Radius 87 versehen, und der Lagerzapfen 13 und die Meißelrolle sind derart dimensioniert, daß die Nut — in axialer Richtung gemessen — um ein geringes Maß größer ist als die zusammengedrückte Breite des Dichtungsringes 81. Mit Erfolg zur Verwendung gekommene Dichtungsringe mit kreisförmigem Querschnitt waren aus Butadien-Akrylonitril-Gummi hergestellt und waren gegenüber ihrem Ausgangsquerschnitt um 5,334 ±0,127 mm auf eine Querschnittsdicke von etwa 4,6736 mm zusammengedrückt. Die Durometer-Härte des Ringes betrug 70 Shore A. Die hier beschriebene Anordnung zeigt daß erfindungsgemäß viele Arten von Nuten Verwendung finden können, und daß die Erfindung nicht auf die besondere Ausführungsform einer Nut beschränkt ist So kann beispielsweise der Dichtungsring nach den Fig.6 und 7 auch axial anstelle von radial zusammengedrückt werden, wobei die Nut nur geringförmig zu ändern ist

Die Fig.8 und 10 zeigen eine bevorzugte Ausfühningsform nach den F i g. 4 und 5. Mit der Bezugsziffer 11 ist auch hier der Körper des Rollenmeißels bezeichnet, und ein Lagerzapfen 13 dient der Lagerung einer rotierenden Meißelrolle 15. Die Meißelrolle 15 hat eine Buchse 21 und ein Drucklager 53; sie wird durch einen Sperrzapfen 57 gegenüber dem Lagerzapfen gehalten. In dieser Ausführungsform ist der Lagerzapfen mit einer Umfangsnut 88 versehen, in die ein Dichtungsring 89 eingesetzt ist Der Dichtungsring und die Nut sind nach den anhand der Fig. 1 und 2 beschriebenen Grundsätzen dimensioniert d. h. der Dichtungsring weist eine Pressung und eine Durometer-Härte auf, welche der Pressung und Härte des Dichtungsringes der vorbeschriebenen Ausführungsform entspreche!;.

In der Anordnung gemäß den F i g. 8 und 10 ist jedoch eine Spaltnut 91 an der Druckseite des Lagers angeordnet, welche sich an die Nut 88 des Dichtungsringes 89 anschließt Diese Spaltnut 91 hat eine größere Breite als die Nut 88 des Dichtungsringes 89; sie schafft um den Dichtungsring 89 herum einen Bereich, in welchem keine Berührung zwischen Metall und Metall vorhanden ist Die Ausführung einer solchen bevorzugten Form dieser Nut ist insbesondere aus dem Querschnitt nach Fig. 10 erkennbar, in welchem die Spaltnut 91 in be :ug auf die Lauffläche 93 des Lagerzapfens 13 und mit dem Grund der Nut 95 des Dichtungsringes 89 exzentrisch ausgebildet ist Diese Spaitnut 9t dient zur Verminderung der um die Dichtung herum an der Druckseite des Lagers entstehenden Wärme. Durch sie wird auch die Bildung von bei Abnutzung der Lauffläche 93 des Lagerzapfens entstehenden scharfen Metallkanlen vermieden.

F i g. 9 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der Spaltnut. Die Nut 97 des Dichtungsringes ist hier wie die Spaltnut 99 in der Meißelrolle 15 ausgebildet, und die Spaltnut 99 überdeckt die Nut des Dichtungsringes. Auch diese Ausführungsform bringt wie die Ausführungsform nach den Fig.8 und 10 die Vorteile einer Wärmereduzierung im Bereich um den Dichtungsring herum, denn auch hier ist nahe dem Dichtungsring keine

ίο Berührung zwischen Metall und Metall. Auch hier wird wiederum die Neigung zur Bildung scharfer Metallkanten bei beginnendem Verschleiß wesentlich verringert Die Querschnittsdicke dieser Dichtungsringe sollte nicht geringer sein als einundeinhalb Prozent des Meißeldurchmessers. Vorzugsweise sollte sie nicht geringer als zweiundeinhalb Prozent sein, lsi der Dichtungsring zu klein, dann kann er sich nicht in ausreichendem Maße ausdehnen, um einen Verschleiß, ein Spiel und Toleranzen auszugleichen.

Bei der Verwendung vorbeschriebener Dichtungsringe collte ein Schmiermittel verwendet werden, welches während der Standzeit des Rollenmeißels keiner wesentlichen Eindickung unterworfen ist.
Aus der vorstehenden Beschreibung ist e.-kennbar, daß die Erfindung wesentliche Vorteile bringt. Dichtungsringe mit den vorbeschriebenen Pressungen haben sich als sehr wirksam zum Zurückhalten des Schmiermittels im Inneren der Lager von Rollenmeißeln bei gleichzeitigem Fernhalten von schleifenden Partikeln erwiesen. Dies ist insbesondere der Fall, wenn für Dichtungsringe mit vorbeschriebenen Pressungen Durometer-Härten der angegebenen Werte verwendet werden. Von derart hohen Pressungen müßte eigentlich erwartet werden, daß bei ihrer Verwendung so viel Wärme erzeugt wird, daß die Dichtungsringe vorzeitig verschleißen. Die Form der Rollenmeißel und die große Menge der um diese herumfließenden Bohrflüssigkeit scheinen jedoch, wie vorerwähnt einen ausgezeichneten Wärmeaustausch zu ermöglichen. Die Temperatur der Dichtungsringe bleibt verhältnismäßig niedrig, was zur Folge hat daß die Dichtungsringe über die gesamte Standzeit der Meißel eine ausgezeichnete Dichtungswirkung besitzen.

Darüber hinaus verlängert die angegebene Durometer-Härte die Standzeit und den Wirkungsgrad der Dichtungsringe. Wählt man die angegebenen Härten dann besitzen die Dichtungsringe anscheinend die Eigenschaft sich um die schleifend wirkenden Partikel herumzuformen. Die Partikel werden also darin

so gehindert die Dichtungsringe abzunutzen, so daß derer Standzeit verglichen mit der Standzeit von Dichtung* ringen mit höheren Härten, vergrößert wird.

Die Verwendung von Spaltnuten gemäß den Ausfüh rungsformen nach den F i g. 8,9 und 10 erhöht weiterhii

SS die Sundzeit der in Rollenmeißeln verwendeter Dichtungsringe. Durch die zusatzliche Entfernung voi Metall im Bereich jedes Dichtungsringes wird dw Wärme um den Dichtungsring herum an der Druckseiti des Lagers verringert Außerdem werden scharfkantigi

Metallecken, die sich nach einer gewissen Laufzeit de Meißels unter den üblichen hohen Lasten zu bädei beginnen, von den Dichtungsringen ferngehalten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Dichtung für die Lager von Rollenmeißeln, mit einem starr mit einem Meißelkörper verbundenen Lagerzapfen, deV eine Meißelrolle trägt, wobei sich gegenüberliegende Flächen am Lagerzapfen und an der Meißelrolle vorgesehen sind, von welchen mindestens eine mit einer Nat zur Aufnahme eines Dichtungsringes versehen ist, der bei auf dem Lagerzapfen montierter Meißelrolle zwischen diesen Flächen eingepreßt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (37,43, 67,8t, 89), die Nut (33, 45, 65, 75, 88, 97) und eine der Flachen (39,47,73,77,79,83,85) eine Dimensionierung aufweisen, gemäß welcher die radiale Querschnittsdicke des Dichtungsringes bei auf dem Lagerzapfen (13) montierter Meißelrolle (15) um nicht weniger als 10% gegenüber der ursprünglichen Dicke vermindert ist *·

2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Minderung der radialen Querschnitisdicke des Dichtungsringes (37,43,67,81,89) nicht weniger als 15% beträgt.

3. Dichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch *5 gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (37, 43, 67, 81,89) eine Durometer-Härte von nicht mehr als 70 Shore A aufweist.

4. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Flächen mit 3» einer Umfangs-Spaltnut (91, 99) versehen ist, die breiter als die Nut für den Dichtungsring ist, wobei neben der Nut für den Dichtungsring ein von gegenseitiger Metallberührung freibleibender Ringbereich gebildet ist.

5. Dichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltnut (91, 99) in der Nähe der Druckzone der Laufflächen des Lagerzapfens (13) angeordnet ist.

6. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (37, 43, 67, 81, 89) eine Dicke aufweist, weiche nicht kleiner ist als 2% des Meißeldurchmessers.

7. Dichtng nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring ein O-Ring ist.

8. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung zum Zurückhalten des Schmiermittels im Lagerbereich zwischen der Meißelrolle (15) und dem Lagerzapfen (13) ausgebildet ist, wobei die Lager mit einem Schmiermittelvorratsraum verbunden sind, durch den ein Druckausgleich zwischen dem mittleren Druck des Schmiermittels und der Bohrflüssigkeit hergestellt ist.

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