DE2345002C2 - Dichtungsanordnung für Rollenmeißel zum Gesteinsbohren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung für Rollenmeißel zum Gesteinsbohren mit einer an dem Meißel an einer Achse gelagerten Schneidrolle, einem die Achse umgebenden Dichtungsring, der eine Konturfläche und eine Dichtungsfläche aufweist, einer an der Schneidrolle vorgesehenen Dichtungsfläche und einem zwischen Achse und Dichtungsring vorgesehenen elastischen Element, das auf die Konturfläche einwirkt und die Dichtungsfläche des Dichtungsrings an die Dichtungsfläche der Schneidrolle drückt.

Bei derartigen Dichtungsanordnungen, die zum Beispiel aus der US-PS 34 49 024 bekannt sind, wird durch den Dichtungsring ein Schmiermittel in dem Lagerbereich innerhalb der Schneidrolle gehalten und verhindert, daß Bohrklein und andere Fremdkörper in das Lager gelangen.

Eine derartige Anordnung beansprucht wenig Raum in axialer Richtung, so daß zusätzliche Lagerkapazität für die Schneidrolle zur Verfügung steht. Außerdem arbeitet die Dichtungsanordnung in gewisser Welse wie ein Überdruckventil. Die Dichtung kann bei einem vorgegebenen Schmiermitteldruck innerhalb der Schneidrolle geöffnet werden, was durch äußere Druckeinwirkung oder Fremdkörper, die außerhalb der Rolle im Bereich der Dichtung eingeklemmt oder festgehalten werden können, nicht leicht möglich ist. Da die Dichtungsanordnung auf der Achse nicht rotiert, ist ihre äußere Abnutzung verringert. Will man den Dichtwirkungsgrad solcher Dichtungsanordnung weiter verbessern, um auch größeren Schwankungen der Betriebsbedingungen gerecht zu werden, so ίο zeie.i der Stand der Technik lediglich Varianten zum Andrücken von Dichtungsringen an festliegende oder sich drehende Flächen mittels einer entsprechenden Ausbildung von Konturflächen an den Dichtungsringen. Hierzu wird zum Beispiel auf die US-PS 30 04 807 hingeis wiesen.

Wenn solche Varianten tatsächlich eine Verbesserung

des Dichtwirkungsgrades erreichen können, so sind hierzu aber relativ komplizierte und damit aufwendige Bearbeitungen zur Ausbildung der jeweiligen Konturflächen nötig.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine einfachere Möglichkeit zur Verbesserung des Dichtwirkungsgrades anzugeben.

Diese. Aufgabe wird für eine Dichtungsanordnung eingangs genannter Art erfindungsgemäß dadurch gelöst.

daß zwischen der Dichtungsfläche des Dichtungsrings und der Dichtungsfiäche der Schneidrolle ein elastomeres Material angeordnet ist.

Durch die Erfindung wird auf besonders einfache Weire eine Verbesserung des Dichtwirkungsgrades erreicht, die insbesondere bei erschwerten, also zum Beispiel in weiten Grenzen veränderlichen Betriebsbedingungen zur Wirkung kommt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Figuren beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 den Längsschnitt eines Bohrmeißels mit zugehöriger Lagerung und Halterung der Schneidrolle.

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

Fig. 3 den Längsschnitt eines anderen Ausführungsbeispiels einer Schneidrolle mit zugehöriger Lagerung.

In Fig. I und 2 ist ein konischer Rollenmeißel dargestellt, der in üblicher Weise einen Meißelkopf U und eine mit Gewinde versehene Bohrstange 12 aufweist, die mit einem nicht dargestellten Meißelschaft zu verbinden ist. Ein Träger 13 für die Rolle ragt vom Meißelkopf nach unten und ist mit einer Lagerachse 14 versehen, die von dem Flaker 13 nach innen und schräg nach unten verläuft.

Eine Schneidrolle 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. Die Rolle 15 kann aus einer Stahllegierung bestehen und mit Schneideeinsätzen 20 versehen sein, es können jedoch auch andere Schneidelelemente vorgesehen sein.

Die Schneidrolle 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 ist auf seiner Innenseile wie bei 26 gezeigt mit einer Kontur versehen. wodurch eine konische oder ahnlich ausgebildete Fläche erzeugt isi, welche eine Dämpfung des der Dichtungsflache 25 abgewandten Teils 27 des Dichtungsringes zu Folge hat.

Ein elastischer Ring 28, beispielsweise ein O-Ring o.a., ist zwischen der Lagerachse 14 und dem Dichtungsring 2-4 angeordnet. Der elastische Ring 28 kann in entspann-.em Zustand einen runden Querschnitt haben und beispielsweise aus Buna-N mil einer Härte von 70 Duromeler-Einheiten oder aus einem anderen geeigneten elaslomeren Material bestehen.

Wenn die Rolle 15 auf die Lagerachse Vl aufgesetzt ist, ist der elastische Ring 28 verformt und bewirkt zusammen mit den konischen Flächen 23 und 26, wie aus Fig. 1 und 2 zu erkennen ist. ein Andrücken des Dichtungsrings 24 gegen die Dichtungsfläche 22 der Rolle 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 Dichtungsfläcne 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 Spall zwischen der Dichtungsfläche 25 und der Dichtungsfläche 22 am Punkt 29 existiert, in dem Abnutzungsrückstände oder Bohrklein festgesetzt werden und die Dichlungsflächen allmählich abnutzen könnten, wodurch die Dichtung zerstört und das für die Schneidrolle vorgesehene Fett verschmutzt würde.

Es ist ein elaslomeres Material auf der Dichtungsfläche 22, auf der Dichtungsfläche 25 des Dichtungsrings 24 oder zwischen beiden vorgesehen, um einen besseren Dichtwirkungsgrad unter gewissen Betriebsbedingungen zu erreichen.

Der elastische Ring 28 steht in Reibungsberührung mit der konischen Fläche 23 der Lageraehse 14 und der konischen Flüche 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 vorgegebenen Fettdruck innerhalt der Rolle 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 eine Meißelrolle dargeis stellt, dessen Grundkörper 41 an einem Meißelkopf (nicht dargestellt) verschweißt oder anderweitig befestigt «erden kann. Der Haller 40 hat die Form eines Jochs mit Schenkeln 42 und 43. Eine Lageraehse 44 verläuft zwischen den Schenkeln 42 und 43 und kann durch Bolzen 45 am Halter 40 befestigt sein.

Eine Schneidrolle 46 ist auf der Lageraehse 44 auf Rollenlagern 47. 48 und 49 und Kugellagern 50 angeordnet. Zu einem der Enden der Lageraehse 44 hin ist ein Flansch 51 mit einer konischen Fläche 52 vorgesehen. Die Rolle 46 ist bei 53 mit einer gesenkten Bohrung versehen, die eine radial verlaufende Dichtungsfläche 54 bildet. Ein Dichtungsring 55 umgibt die Lageraehse 44 und die konische Fläche 52 und liegt mit seiner Dichtungsfläche an der Fläche 54. Der Dichtungsring hat eine konisehe 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 Dichlungsfläche 54 der Rolle, wobei die dabei auftretenden Verhältnisse mit denen der Anordnung nach Fig. 1 und 2 übereinstimmen.

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

Auch nach der Ausführung gemäß Fig. 3 ist zwischen den Dichtungsringen 57, 61 und den ihnen axial gegenüberliegenden Stirnflächen der Rolle 46 jeweils zusätzliches elastomere!) Material angebracht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Dichtungsanordnung für Rollenmeißel zum Gesteinsbohren mit einer an dem Meißel an einer Achse gelagerten Schneidrolle, einem die Achse umgebenden Dichtungsring, der eine Konturfläche und eine Dichlungsfläche aufweist, einer an der Schneidrolle vorgesehenen Dichtungsfläche und einem zwischen Achse und Dichtungsring vorgesehenen elastischen Element, das auf die Konturfläche einwirkt und die Dichtungsfläche des Dichtungsrings an die Dichtungsfiäche der Schneidrolle drückt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Dichtungsfiüche (25) des Dichtungsrings (24) und der Dichtungsfläche (22) der Schneidrolle (15) ein elastomeres Material angeordnet ist.

2. Dichtungsanordnung nach Anspiuch !, dadurch Sekennzeichnet, daß das elastomeres Material auf der Dichtungsfläche (25) des Dichtungsrings (24) vorgesehen ist.

3. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elastomere Material auf der Dichtungsfläche (22) der Schneidrolle (15) vorgesehen ist.

4. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Konturfläche (26) eine konische Innenfläche des Dichtungsrings (24) ist.

5. Dichtungsanordnung nach Anspruch 4, 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.

6. Dichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (24) so gegen die Dichtungsfläche (22) der Schneidrolle (15) gedrückt ist, daß zwischen dem Außenrand der Dichtungsfläche (25) der Schneidrolle (15) ein größerer Kontaktdruck als zwischen dem Innenrand der Dlchtungsfläche (25) des Dichtungsrings (24) und der Dichtungsfläche (22) der Schneidrollc (15) auftritt.