DE2345002A1

DE2345002A1 - Rollenmeissel-erdbohrer

Info

Publication number: DE2345002A1
Application number: DE19732345002
Authority: DE
Inventors: Jun Percy William Schumacher
Original assignee: Reed Tool Co Ltd
Current assignee: Camco Drilling Group Ltd
Priority date: 1973-09-06
Filing date: 1973-09-06
Publication date: 1975-03-20
Also published as: DE2345002C2

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann,

Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

XPR

g MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

EESD TOOL COMPAIiY
Houston, Texas
V.St.A.

Rollenmeißel-Erdbohrer

Die Erfindung betrifft einen Rollenmeißel-Erdbohrer mit einem an dem Meißel an einer Achse gelagerten Rollenschneider und einem die Achse umgebenden Dichtungsring. Bei derartigen Anordnungen wird durch den Dichtungsring ein Schmiermittel in dem Lagerbereich innerhalb des Schneiders gehalten und verhindert, daß Schneideabfälle und andere !Fremdkörper in das Lager gelangen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, an einem Rollenmeißel-Erdbohrer die Dichtungsanordnung so zu verbessern, daß sie bei erhöhter Dichtungswirkung einen kleineren Raum beansprucht, so daß mehr Lagerkapazität für den Schneider zur Verfügung steht.

Ein Rollenmeißel-Erdbohrer der eingangs genannten Art ist zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß derart ausgebildet, daß der Dichtungsring eine Konturfläche und eine Dichtungsfläche aufweist, daß an dem Rollenschneider eine Dichtungsfläche vorgesehen ist und daß zwischen Achse und Dich-

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tungsring ein elastisches Element angeordnet ist, das auf die Konturfläche einwirkt und die Dichtungsfläche des Dichtungsrings an die Dichtungsfläche des Rollenschneiders drückt.

Eine derartige Anordnung beansprucht weniger Raum in axialer Richtung, so daß zusätzliche Lagerkapazität für den Rollenschneider zur Verfügung steht. Außerdem erweist sich die durch die Erfindung vorgesehene Verbesserung vorteilhaft, da die Dichtungsanordnung in gewisser Weise wie ein Überdruckventil arbeitet. Die Dichtung kann bei einem vorgegebenen Schmiermitteldruck innerhalb des Rollenschneiders geöffnet werden, was durch äußere Druckeinwirkung oder !Fremdkörper, die außerhalb des Schneiders im Bereich der Dichtung eingeklemmt oder festgehalten werden können, nicht leicht möglich ist.

Ein weiterer Vorteil der Anordnung nach der Erfindung besteht darin, daß die Dichtungsanordnung auf der Achse nicht rotiert, so daß ihre äußere Abnutzung verringert ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Figuren beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 den Längsschnitt eines Bohrmeißels mit zugehöriger Lagerung und Halterung des Rollenschneiders,

ELg. 2 eine vergrößerte Teildarstellung der Anordnung nach Fig. 1 und

Fig. 3 den Längsschnitt eines anderen Ausführungsbeispiels eines Rollenschneiders mit zugehöriger Lagerung.

In Fig. 1 und 2 ist ein konischer Seilbohrer dargestellt, der in üblicher Weise einen Meißelkopf ΛΛ und eine mit Gewinde versehene Bohrstange 12 aufweist, die mit einem nicht

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dargestellten Meißelschaft zu verbinden ist. Ein Träger für den Schneider ragt vom Meißelkopf nach unten und ist mit einer Lagerachse 14 versehen, die von dem Halter 13 nach innen und schräg nach unten verläuft.

Ein Rollenschneider 15 ist an der Achse 14 auf Reibungslagern 16 und 17 und Kugellagern 18 drehbar befestigt. Nachdem die Kugellager 18 eingesetzt sind, werden sie durch einen Haltestift 19 an ihrer Stelle gehalten. Der Rollenschneider 15 kann aus einer Stahllegierung bestehen und mit Schneideeinsätzen 20 versehen sein, es können jedoch auch andere Schneideelemente vorgesehen sein.

Der Rollenschneider 15 ist bei 21 mit einer angesenkten Bohrung versehen, durch die eine in radialer Richtung liegende Dichtungsfläche 22 gebildet ist. Die Lagerachse 14 kann eine abgeschrägte oder konische Fläche 23 haben. Ein Dichtungsring 24 ist in der Bohrung 21 angeordnet und hat eine in radialer Richtung liegende Dichtungsfläche 25. Der Dichtungsring 24 kann auf seiner Innenseite wie bei 26 gezeigt mit einer Kontur versehen sein, wodurch eine konische oder ähnlich ausgebildete Fläche erzeugt ist, welche eine Dämpfung des der Dichtungsfläche 25 abgewandten Teils 27 des Dichtungsringes zur Folge hat.

Ein elastischer Ring 28, beispielsweise ein O-Ring o.a., ist zwischen der Lagerachse 14 und dem Dichtungsring 24 angeordnet. Der elastische Ring 28 kann in entspanntem Zustand einen runden Querschnitt haben und beispielsweise aus Buna-N mit einer Harte von 70 Durometer-Einheiten oder aus einem anderen geeigneten elastomeren Material bestehen.

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Wenn der Rollenschneider 15 auf die Lagerachse 14 aufgesetzt ist, ist der elastische Ring 28 verforrat und bewirkt zusammen mit den konischen Flächen 25 und 26, wie aus Fig. 1 und 2 zu erkennen ist, ein Andrücken des Dichtungsrings

24 gegen die Dichtungsfläche 22 des Schneiders 15 mit einer Kraft von ca. 25 "bis 250 kg. Es hat sich aus praktischen Versuchen ergeben, daß eine Kraft von ca. 50 bis 75 kg für Bohrmeißel mit einem Durchmesser von 18 bis 25 cm Durchmesser ausreicht.

Zusätzlich zu der durch den elastischen Ring 28 auf den Dichtungsring 24 ausgeübten axialen Kraft erzeugt der elastische Ring durch seine Verformung auch eine radiale Kraftwirkung auf den Dichtungsring 24. Da der Dichtungsring 24 auf der seiner Dichtungsfläche 25 abgewandten Seite 27 gedämpft wird und aus einem steifen, jedoch flexiblen Material wie z.B. Kunststoff oder Metall bestehen kann, wird er an seinem Teil 27 in radialer Richtung stärker als an der Dichtungsfläche 25 ausgedehnt, wodurch er eine Schwenkung um den Punkt 29 erfährt, so daß ein größerer Kontaktdruck zwischen dem Außenrand der Dichtungsfläche

25 und der Dichtungsfläche 22 als an deren Innenrand erzeugt wird. Dadurch ist gewährleistet, daß auch zu Anfang kein Spalt zwischen der Dichtungsfläche 25 und der Dichtungsfläche 22 am Punkt 29 existiert, in dem Abnutzungsrückstände oder Schneideabfälle festgesetzt werden und die Dichtungsflächen allmählich abnutzen könnten, wodurch die Dichtung zerstört und das für den Schneider vorgesehene Fett verschmutzt würde.

Falls erwünscht, kann ein elastomeres Material auf der Dichtungsfläche 22, auf der Dichtungsfläche 25 des Dichtungsrings 24 oder zwischen beiden vorgesehen sein, um

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einen besseren Dichtwirkungsgrad unter gewissen Betriebsbedingungen zu erreichen.

Der elastische Ring 28 steht in Reibungsberührung mit der konischen Fläche 23 der Lagerachse 14 und der konischen Fläche 26 des Dichtungsrings 24, wodurch sichergestellt ist, daß der elastische Ring 28 und der Dichtungsring 24 gegenüber der Achse 14 nicht gedreht werden können. Dadurch wird die äußere Abnutzung der Dichtungselemente verringert.

In den meisten Fällen ist die Dichtungsfläche 25 des Dichtungsrings abgestuft, wie dies bei 25a gestrichelt dargestellt ist, wodurch der Dichtungsring 24 durch einen vorr gegebenen Fettdruck innerhalb des Schneiders leichter aufgedrückt werden kann.

In einigen Fällen muß die Lagerfläche gegenüber der Innenfläche 26 des Dichtungsrings 24 nicht konisch sein, wie es bei 23 dargestellt ist. Sie kann auch zylindrisch oder andersartig ausgebildet sein und dabei doch die nach der Erfindung vorgesehene Verbesserung der Dichtungsanordnung ermöglichen.

In Fig. 3 ist ein Halter 40 für einen Schneider dargestellt, dessen Grundkörper 41 an einem Meißelkopf (nicht dargestellt) verschweißt oder anderweitig befestigt werden kann. Der Halter 40 hat die Form eines Jochs mit Schenkeln 42 und 43. Eine Lagerachse 44 verläuft zwischen den Schenkeln 42 und 43 und kann durch Bolzen 45 am Halter 40 befestigt sein.

Ein Rollenschneider 46 ist auf der Lagerachse 44 auf Rollenlagern 47, 48 und 49 und Kugellagern 50 angeordnet. Zu einem der Enden der Lagerachse 44 hin ist ein Flansch 5*1 mit einer

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kpnischen Fläche 52 vorgesehen. Der Schneider 46 ist bei 53 mit einer gesenkten Bohrung versehen, die eine radial verlaufende Dichtungsfläche 54 bildet. Ein Dichtungsring 55 umgibt die Lagerachse 44 und die konische Fläche 52 und liegt mit seiner Dichtungsfläche an der Fläche 54. Der Dichtungsring hat eine konische Innenfläche 56, die der konischen Fläche 52 abgewandt ist. Ein elastischer Ring 57 ist zwischen diesen konischen Flächen angeordnet und drückt den Dichtungsring gegen die Dichtungsfläche 54 des Schneiders, wobei die dabei auftretenden Verhältnisse mit denen der Anordnung nach Fig. 1 und 2 übereinstimmen.

Eine ähnliche Dichtungsanordnung ist am anderen Ende des Schneiders 46 vorgesehen und umfaßt einen Dichtungsring 60, einen elastischen Ring 61 und einen Lagereinsatz 62, der auf die Lagerachse 44 aufgedrückt oder anderweitig an ihr befestigt sein kann. Diese Dichtungsanordnung hat gleichfalls dieselbe Wirkung wie die in Fig. 1 und 2 gezeigte Anordnung.

Die Dichtungsanordnung nach der Erfindung umfaßt also einen Dichtungsring, der einen nur kleinen axialen Raum beansprucht, so daß mehr lagerkapazität in dem ohnehin begrenzten Raum zur Verfügung steht. Die Dichtung kann dabei nach Art eines Oberdruckventils arbeiten, da sie durch einen vorbestimmten Fettdruck im Inneren des Schneiders aufgedrückt werden kann. Ein derartiger Vorgang ist von außen her nicht leicht möglich, so daß Fremdkörper oder Bohrrückstände die Dichtung von außen her nicht öffnen können.

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Claims

Patentansprüche

1. Rollenmeißel-Erdbohrer mit einem an dem Meißel an einer Achse gelagerten Rollenschneider und einem die Achse umgebenden Dichtungsring, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (24) eine Konturfläche (26) und eine Dichtungs· fläche (25) aufweist, daß an dem Rollenschneider (15) eine Dichtungsfläche (22) vorgesehen ist und daß zwischen Achse (14) und Dichtungsring (24) ein elastisches Element (28) angeordnet ist, das auf die Konturfläche (26) einwirkt und die Dichtungsfläche (25) des Dichtungsrings (24) an die Dichtungsfläche (22) des Rollenschneiders (15) drückt.

2. Erdbohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konturfläche (26) eine konische Innenfläche des Dichtungsrings (24) ist.

3· Erdbohrer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (14) eine der konischen Innenfläche (26) des Dichtungsrings (24) gegenüberstehende und entgegengesetzt konische Fläche (23) aufweist, an der der elastische Ring (28) anliegt.

4. Erdbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (24) gegen die Dichtungsfläche (22) des Rollenschneiders (15) gedrückt ist, so daß zwischen dem Außenrand der Dichtungsfläche (25) des Dichtungsrings (24) und der Dichtungsfläche (22) des Rollenschneiders (15) ein größerer Kontaktdruck als zwischen dem Innenrand der Dichtungsfläche (25) des Dichtungsrings (24) und der Dichtungsfläche (22) des Rollenschneiders (15) euftritt.

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5. Erdbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,' daß zwischen der Dichtungsfläche (25) des Dichtungsrings (24) und der Dichtungsfläche (22) des Hollenschneiders (15) ein elastomeres Material angeordnet ist.

6. Erdbohrer nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß das elastomere Material auf der Dichtungsfläche (25) des Dichtungsrings (24) vorgesehen ist.

7. Erdbohrer nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß das elastomere Material auf der Dichtungsfläche (22) des Rollenschneiders (15) vorgesehen ist.

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