DE2603311A1 - Rotary-gesteinsbohrer - Google Patents
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Description
Patentanwälte
Wpl.-lng.VJ. U;'.ssr.3r - - 9 β Ω 3 31
D;c:.-'=.-.!-"-.--=-'r-fcs:!:r DRESSER INDUSTRIES,INC. "Ul?<J ■ ■
D;..';. ■]..·■-:
"The Dresser Building sr-7«5-1O
Berkn 33 frui^). Herberts^. 2Zglm and ^^ streets Fall Nr
Dallas.
T«»as
75221. USA.
Rotary-Gesteinsbohrer
2 7. JAN. 1976
Die Erfindung betrifft einen Rotary-Gesteinsbohrer, wie er bei Tiefbohrungen zum Einsatz kommt. Insbesondere bezieht eich die
Erfindung auf Gesteinsbohrer mit drei Konusmeißeln, Jedoch ist der Erfindungsgegenstgnd nicht hierauf beschränkt, sondern kann
bei anderen Arten von Gesteins- oder Erdbohrern ebenfalls zur Anwendung kommen.
Ein derartiger Gesteinsbohrer kann als unterstes Teil an einem Rotary-Bohrstrang angebracht werden. Bei der Drehung des Bohrstranges
zerkleinert der Bohrer die Erd- oder Gesteinsschichten und bildet die Tiefbohrung aus. Ein Gesteinsbohrer mit drei Konusmeißeln
hat drei Ame, die sich unter einem Winkel vom Hauptteil des Bohrers abwärts erstrecken. Das untere Ende eines ,jeden
Armes ist so gestaltet, daß ein Achsschenkel oder Lagerzapfen gebildet wird. An Jedem Lagerzapfen wird ein Konusmeißel
drehbar befestigt. Einzelne Lagersysteme begünstigen die Drehung der ,jeweiligen Konusmeißel. Herkömmlicherweise sind diese Lagersysteme
Rollenlager, Kugellager, Friktionslager oder eine Kombination aus diesen Lagertypen. Die Konusmeißel tragen an ihren
Außenoberflächen Schneiden, die dazu dienen, die Erdschichten bei Drehung des Bohrers zu zerkleinern.
Ein Rotary-Gesteinsbohrer muß unter sehr harten und schweren Bedingungen arbeiten, wobei aber seine Größe und geometrische
Form durch die Arbeite- und/oder Betriebskennwerte Beschränkungen unterliegen. Die Wirtschaftlichkeit in der Petroleumförderung
erfordert nun aber eine möglichst lange Betriebszeit und ein verbessertes Betriebsverhalten des Bohrers. Um diese Forderungen
zu erfüllen, wurden für die Schneiden der Konusirteißel
neue und verbesserte Werkstoffe entwickelt, die die nutzbare Lebensdauer dieser Meißel verlängern. Das hat nun aber dazu geführt,
daß die Lagersysteme im allgemeinen die ersten Teile sind, die während des Bohrvorganges ausfallen. Insofern besteht
• ein Bedarf an verbesserten Lagersystemen, um die Lebensdauer
des Bohrers zu verlängern.
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Zusätzlcih zu den Drehkräften, denen der Bohrer unterworfen ist, wirkt auf ihn im Betrieb eine Druckkraft. Das Gewicht des Bohrstranges
und in manchen Fällen die abwärts gerichtete Kraft, die von der Rotary-Bohrausrüstung ausgeht, unterwerfen den Bohrer
einer beträchtlichen Druckbelastung. Diese Belastung neigt zusammen mit den Drehkräften dazu, die Lagerrollen in eine zur
Längsachse des Lagerzapfens schiefe Lage zu bringen. Ein Abrieb
der Hollen lager-Lauf ringe träcrb dazu bei, das Problem der Schieflage
zu vergrößern.
Zum Stand der Technik iirarde durch die USA-Patentschrift
3 ΊΟ2 601 ein Bohrmeißel bekannt, bei dem zu bestimmten Zeiten
und für vorbestimmte Zeitspannen von der Frontfläche eines Zahnes am Schneidwerkzeug Spülflüssigkeit ausströmt, um damit von
der Erdschicht losgebrochenen Abrieb vom Schneidwerkzeug abzuführen.
Vorzugsweise wird als Spülflüssigkeit ein komprimiertes Gas, z. B. Luft, verwendet, das von der Frontfläche des Zahnes
ausströmen kann; es wurden jedoch auch kies- oder sandfreie Flüssigkeiten verwendet. Die radialen Kräfte werden von den Außenlagern
(40) und den Innenlagern (4-2) aufgenommen. Das Innenlager besteht aus Rollenlagern, die durch den Käfig (43) voneinander
getrennt sind. In einigen Fällen kann es möglich sein, die trennenden Teile (41, 43) wegzulassen.
Die USA-Patentschrift 3 235 316 zeigt ein Traglager für einen
Gesteinsbohrer aus abwechselnden Flächenbereichen eines abriebT
festen und eines gegen Fressen geeigneten Materials. Das Lagersystem weist in einem der drehbaren Teile Nuten auf, in denen
ein weiches Metall mit Eigenschaften gegen Festfressen angeordnet ist.
Gemäß der USA-Patentschrift 3 720 274 sind zwischen die Schneidwerkzeuge
und den Lagerzapfen eines Erdbohrers Stützelemente eingesetzt. Jedes dieser Elemente liegt zwischen einer Stützfläche
an einem Lagerzapfen und einer Stützfläche am zugeordneten Schneidwerkzeug. Pie zwischengefügten Stützelemente tragen zur
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Stabilisierung des drehenden Schneidwerkzeugs bei, begünstigen dessen Drehung und verlängern die Lebensdauer des Bohrers.
Die USA-Patentschrift 3 784- 264 zeigt ein Lagersystem für einen
Erdbohrmeißel, bei dem die Lagerfläche des einen relativ zu einem anderen Teil drehbaren Teils eines Friktionslagers
auhte r.
sandgestrahlt ist, um eine aufgenmäitk« uberflache zu schaffen.
Ein Behälter, der ein Schmiermittel enthält, in das Teilchen eines gegen Festfressen wirksamen Materials eingegeben sind,
ist mit dem Friktionslager verbunden und dient als Quelle für
das das Fressen verhindernde Material. Teilchen dieses Materials werden von der aufgerauhten Oberfläche aufgenommen, und
es wird ein Film aus diesem Material auf der Lageroberfläche
gebildet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Lagersystem für die Schneidwerkzeuge an Erdbohrmeißeln zu schaffen,
das deren Lebensdauer beträchtlich verlängert, einfach in seinem Aufbau ist und nicht mehr Saum beansprucht als bekannte
Lagersysteme für den gleichen Zweck.
Diese Aufgabe wird mit den in den Ansprüchen angegebenen Mitteln und Maßnahmen gelöst.
Herkömmliche Theorien von Fachleuten auf dem einschlägigen Gebiet gehen dahin, daß eine erhöhte Lagerkapazität nur durch
Vermehrung der Zahl und/oder der Größe der Lager zu erhalten ist. Es wurde geoch gefunden, daß ein verbessertes Lagersystem
in der Tat auch mit einer allgemeinen Verminderung der Anzahl der im Lagersystem eines Rotary-Gesteinsbohrers verwendeten
Rollen erhalten werden kann. Das ist von entscheidender Wichtigkeit bei einem derartigen Bohrer, da die räumlichen Bedingungen
und Gegebenheiten von beträchtlicher Bedeutung sind.
Das Lagersystem nach der Erfindung verhindert, daß die Lagerrollen,
am Lagerzapfen aus ihrer Ausrichtung gebracht werden. Es wird erreicht, daß die rollenden Schneidwerkzeuge stabili-
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— M —
siert werden, daß ihre Lebensdauer verlängert und eine Wärmeerzeugung
vermindert wird. Erfindungsgemäß werden zwischen den Lagerrollen Trennstücke vorgesehen, und es wird hierzu ein Material
verwendet, das mit dem Material der Rollen mehr verträglich ist. Der Bohrer gemäß der Erfindung weist ein Hauptteil,
wenigstens einen von diesem Hauptteil ausgehenden Legerzapfen,
ein an diesem drehbar angebrachtes Schneidwerkzeug, eine Mehrzahl von zylindrischen Rollen zwischen dem Schneidwerkzeug und
dem Lagerzapfen sowie eine Mehrzahl von einzelnen Trennstücken zwischen dem Lagerzapfen und dem Schneidwerkzeug auf. Jedes der
Trennstücke liegt zwischen einem Paar benachbarter Rollen. Das Lagersystem gemäß der Erfindung benötigt nicht mehr von dem
wertvollen Raum in einem Bohrer als bekannter Rollenlagersysteme.
Der Erfindungsgegenstand trägt dazu bei, eine gleichmäßigere Belästungsverteilung im Lager während des Bohrvorganges zu erreichen,
und er vermindert Berührungsbeanspruchungen auf Grund einer verringerten Schieflage oder Schiefausrichtung zwischen
den Rollen und den Lagerlaufringen. Die Rollen sind in der Weise
geführt, daß.die parallele Lage der Rollenachsen zur Achse des Lagerzapfens sicher-gestellt ist und daß sie mit den Lagerlaufringen
ausgerichtet bleiben, was eine Schieflege der Rollen
während des Bohrvorganges verhindert. Es wird auch- verhindert,
daß die Rollen aneinander gleiten. Die Rollen sind symetrisch. rund um den Außenumfang des Lagerzapfens mit Abstand verteilt,
um eine gleichmäßigere Lastverteilung zu erhalten. Wärme von den Lagerflächen und dem Schmiermittel wird β abgeführt oder
verteilt, was zu einer Verminderung der Betriebstemperatur des Lagers beiträgt. Die Trennstücke zwischen den Rollen, an denen
diese gleiten, bestehen aus einem für diese Gleitbewegung verträglicheren Material.
Diese wesentlichen Merkmale und Vorteile des Erfindungsgegenstandes
werden erhalten, ohne einen wesentlich größeren Raum, als er
übli-cherweise für das Rollenlagersystem zur Verfügung steht, zu
beanspruchen. Ferner wird erfindungsgemäß die Anzahl de£ Rollen
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ohne eine Einbuße an der Wirksamkeit des Lagers vermindert. Da
bei Rotary-Gesteinsbohrern der Raum eine ganz wesentliche Rolle •spielt - er ist beschränkt -, sind die Verbesserung der Leistung
und des Betriebsverhaltens eines Lagers ohne einen erhöhten Raiimbedarf
hierfür ein wesentliches Merkmal und ein· erheblicher^«s-
Die folgende Beschreibung, aus der die Merkmale und Vorteile des Erfindungsgegenstandes für den Fachmann klar hervorgehen, bezieht
sich auf Ausführungsbeispiele, auf die der Erfindungsgegenstand
jedoch nicht beschränkt ist.
Fig. 1 zeigt .teils in Ansicht, teils im Schnitt einen Erdbohrer
gemäß der Erfindung.
Fig. 2 zeigt ein Rollenlagersystem, das bei dem Bohrer nach
Fig. 2 zeigt ein Rollenlagersystem, das bei dem Bohrer nach
Fig. 1 zur Anwendung kommt.
Fig. 3 stellt eine weitere Ausführungsform eines Bohrers gemäß der Erfindung dar.
Fig. 3 stellt eine weitere Ausführungsform eines Bohrers gemäß der Erfindung dar.
Der Erdbohrer 10 (Fig. 1) weist ein Hauptteil 12 mit einem oberen,
mit Gewinde versehenen Abschnitt 14· auf, über den der Bohrer 10 mit einem (nicht gezeigten) Rotary-Bohrstrang verbunden werden kann.
Eine Mehrzahl von Armen 15» 16 - der Arm 16 ist im Schnitt dargestellt
- gehen vom Hauptteil 12 aus. Der untere Teil eines jeden Armes bildet einen Lagerzapfen 18, der in eine im zugeordneten
Drehmeißel 17 ausgearbeitete Vertiefung ragt. Der Meißel 17 ist am Lagerzapfen 18 mittels eines Rollenlagersystems 22, eines Kugellägersysytems
19> eines Traglagers 20 und eines Stützlagers gelagert. Ein Kanalsystem 23 bildet Durchlässe, die von einer inneren
Kammer 11 ausgehen, um den Lagern Kühlflüssigkeit zuzuführen.
Während des -^ohrvorganges wirken auf den Bohrer 10 Dreh- und Axialbeanspruchungen.
Diese Beanspruchungen übertragen eine Kraft auf das Rollenlagersystem 22, die das Bestreben hat, die Rollen 2? mit
Bezug auf die Längsachse des Lagerzapfens 18 aus ihrer richtigen
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Lage zu bringen. Mit ansteigendem Verschleiß der Lagerringe wird die Tendenz der Rollen 22, in bezug auf den Lagerzapfen 18 eine
Schräglage einzunehmen, größer.
Die 51Ig* 2 zeigt das Rollenlagersystem 22 im Detail. Zwischen
den Rollen 22 sind jeweils Trennstücke 24 angeordnet, die konkave,
mit den Außenflächen der Rollen 22 zusammenpassende Flächenabschnitte
aufweisen. Die Trennstücke 24 sind sich selbst ausrichtende Elemente, die ihre Achsen parallel zur Achse des Lagerzapfens
18 halten.
Die Rollen 22 bestehen aus einem Hartmetall mit hoher Abriebfestigkeit.
Bei bekannten Bohrern sind die Rollen miteinander in Berührung und sie sind mit anderen Hartmetallteilen von hoher Abriebfestigkeit
ebenfalls in Berührung. Der Gleitkontakt zwischen den Hartmetallrollen ruft einen unerwünschten Zustand hervor, der
unter Umständen zur Zerstörung der Rollen und damit letztlich zum Ausfall des Bohrers führen kann. Da die Oberflächen benachbarter,
miteinander in Gleitkontakt stehender Rollen in entgegengesetzten Richtungen sich bewegen, und zwar mit einer beträchtlichen
Relativgeschwindigkeit, ist die entstehende Gleitreibung sehr stark.
Die Trennstücke 24 gemäß der -Erfindung bilden für die Rollen ein
Element, an dem sie gleiten und das die Gleitbewegung oder -reibung nicht vermehrt. Zusätzlich können die Trennstücke 24, an denen
die Rollen 22 anliegen, aus einem Material sein, das mit dem Rollenmaterial mehr verträglich ist, als das bei bekannten Bohrern
der Fall ist. Beispielsweise kann das Material de£ Trennstücke ein zu dem der Rollen unterschiedliches Metall sein, -üie Trennstücke
24 ragen nicht über die Enden der Rollen 22 hinaus; das Rollenlager-system benötigt als Einheit nicht mehr Platz, als
normalerweise dem Rollenlagersystem zur Verfügung steht. Das ist bei einem Drehbohrmeißel wegen des für die Lagersysteme zur Verfügung
stehenden beschränkten Raumes von äußerster Wichtigkeit.
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Nachdem die baulichen Einzelheiten eines gemäß der Erfindung ausgebildeten Rotary-Erd- oder Gesteinsbohrers 10 beschrieben
worden sind, soll nun auf die Arbeitsweise mit Bezug auf die Fig. 1 und 2 eingegangen werden.
Der Bohrer 10 ist als das unterste Teil eines Rotary-Bohrstranges über die Gewindeverbindung 14 an diesem Strang angebracht,
er wird gedreht und abwärts gedruckt, wobei die Meißel 17 gegen die Erdschichten gepreßt werden. Die fortwährende Drehung, wobei
das Gewicht des Bohrstranges eine Druckkraft auf den Bohrer 10 ausübt, führt dazu, daß die Meißel die Erdschichten zerkleinern
und das gewünschte Bohrloch ausbilden. Das Zusammenwirken von Dreh- und Druckkräften ist die Ursache dafür, daß die Rollen 22
das Bestreben haben, eine Schieflage gegenüber der Hauptachse des Lagerzapfens 18 und der Lagerlaufringe einzunehmen. Die Trennstücke
24 hindern die Rollen 22 daran, aus ihrer Ausrichtung zu
kommen, und sie bilden eine Materialschicht, die gegenüber dem Rollenmaterial verträglicher ist, als es der Fall ist, wenn die
Rollen unmittelbar miteinander in Berührung sind. Die Rollen 22 und Trennstücke 24 benötigen nicht mehr Raum, als er bei bekannten
Rollenlagersystemen erforderlich ist.
Die Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch einen Arm 26 eines Gesteinsbohrers 25 mit abgedichteten Lagern als weiteres Ausführungsbeispiel
des Erfindungsgegenstandes. Der Arm 26 ragt vom Oberteil des Bohrers 25 nach unten. Der Bohrer 25 hat einen oberen Gewindeabschnitt
zu seiner Verbindung mit dem unteren Ende eines (nicht gezeigten) Bohrstranges. Das untere Ende des Armes 26 geht
in ein verlängertes Lagerteil Z] über, an dem ein Rotary-Konusmeißel
28 drehbar befestigt ist. Der Meißel 28 ist mit Schneiden 29 an seiner Außenoberflache ausgestattet, die die Erdschichten
bei Drehung und Abwärtsbewegung des Meißels zerkleinern. Die
Schneiden 29 sind als Wolframeinsätze dargestellt; es ist jedoch
klar, daß andere Schneiden, z. B. aus Stahlzähnen, am Meißel 28 zum Einsatz kommen können.
609835/0263
Der Bohrer 25 hat einen mittigen, entlang seiner Achse verlaufenden
Durchgang, so daß vom oberen Teil des Bohrstranges Bohr- oder
Spülflüssigkeit unmittelbar oben dom Bohrer zugeführt werden kann,
die dann abwärts zum Boden der Bohrung fließt, um Schneid- und Bohrklein aus dem Bohrloch zu spülen. Im Lagerbereich zwischen
dem Meißel 28 und dem Lagerteil 27 sind mehrere Lagersysteme angeordnet, und zwar Rollenlager 31» Kugellager 32, ein Friktionslager
33 und ein Stützlager 34. Zwischen dem Meißel 28 und dem Lagerteil 27 liegt eine Dichtung 30, die Schmiermittel im Lagerbereich rund
um die verschiedenen Lager zurückhält und verhindert, daß irgendwelches Material aus dem Bohrloch in die Lager gelangt.
Zwischen die Rollen 31 sind jeweils Trennstücke 42 eingesetzt, die
konkave, zu den Außenflächen der Rollen 31 passende Oberflächenabschnitte
haben. Die Trennstücke 4-2 richten sich selbst aus und haben das Bestreben, die Rollen 31 zu führen und deren Achsen parai-Ilel
zur Achse des Lagerteils oder -zapfens 27 zu halten. Die Rollen
31 bestehen aus gehärtetem Stahl von hoher Abriebfestigkeit. Bei bekannten Gesteinsbohrern sind die Rollen miteinander - in Berührung
und ebenfalls mit anderen Elementen aus gehärtetem Stahl hoher Abriebfestigkeit. Die Gleitberührung zwischen den gehärteten
Stahlrollen ruft einen unerwünschten, ungünstigen Zustand hervor, der unter Umständen zur Zerstörung der Rollen und damit zum Ausfall
des Bohrers führen kann. Da die Oberflächen einender benah]cbarter
Hartmetallrollen, die miteinander in Berührung sind, in entgegengesetzten Richtungen drehen, und zwar mit einer erheblichen
Geschwindigkeit, ist die entstehende Gleitreibung beträchtlich.
Die Trennstücke 42 gemäß der Erfindung bilden für die Rollen 31
ein Element, an dem sie gleiten und das die Gleitbewegung oder · -reibung nicht vermehrt. Zusätzlich können die Trennfctücke 42, an
denen die Rollen 31 anliegen, aus einem Material sein, das mit den
gehärteten Stahlrollen mehr verträglich ist, als das bei bekannten Bohrern der Fall ist. Beispielsweise kann das Material der Trennstücke
ein zu dem der Rollen 31 unterschiedliches Metall sein. Die Trennstücke 42 ragen nicht über die Enden der Rollen 31 hinaus j
das Rollenlagersystem benötigt als Ganzes nicht mehr Platz, als
609835/0263 . " 9 "
normalerweise dem Rollenlagersystem zur Verfugung steht. Das ist
bei einem Drehbohrmeißel wegen des für die Lagersysteme zur Verfügung stehenden beschränkten Raumes von äußerster Wichtigkeit.
Das Schmiersystem des Bohrers 25 weist einen Kanal 35 auf, der sich durch den Arm 26 zum Lagerteil oder -zapfen 27 zieht, um
den Lagern Schmiermittel zuführen zu können. Ein Durchgang 36, der mit dem Kanal 35 in Verbindung steht, erlaubt den Aufbau des
Kugellagersystems 32, indem die Kugeln an ihren Platz gebracht
werden können, nachdem der Konusmeißel am Lagerzapfen 27 angebracht
worden ist. Das Kugellager 32 dient dazu, den Konusmeißel
28 am Lagerteil 27 festzulegen. Nachdem die Kugeln an Ort und Stelle sind, wird ein Stopfen 40 in den Durchgang 36 eingebracht
und mittels der Verschweißung 41 festgehalten. Der Stopfen 40 hat über den größten Teil seiner Länge einen verminderten Durchmesser,
so daß Schmiermittel in den Lagerbereich vom Kanal 35 her übertragen werden kann. Zusätzliche Kanäle führen vom -"urchfla
36 zum Lagerbereich, um eine ausreichende Schmiermittelzufuhr zu den Lagern 3I1 32, 33 und 34- sicherzustellen.
Eine Schmiermittelbehälterkammer 43 ist im Arm 26 für die Zufuhr von Schmiermittel zu den Lagern vorgesehen. In der Kammer 43 ist
eine flexible Membran 45 angeordnet, die den Schmiermittelbehälter
44 einschließt und in diesem einen Vorrat zurückhält. Der Raum 46 innerhalb der Kammer 43, der außerhalb der Membran 45
liegt, wird zum srewölbten Innenraum des Bohrers 25 über einen von
seinem unteren Ende ausgehenden Durchlaß 47 entlüftet. Die Oberseite der Schmiermittelkammer wird von einer Kappe 37 abgeschlossen,
die im Arm 26 durch einen Schnappring 38 am Platz gehalten
wird. Rund um die Kappe 37 verläuft ein O-Dichtungsring 39, der
das Schmiermittel im Behälter 44 zurückhält, Airch die flexible
Membran 4 S erstreckt sich ein frei entlüftender, poröser Filterstopfen,
der eine Strömungsverbindung zwischen dem Schmiermittel im Behälter 44 der Kammer 43 und der vom Bohrloch kommenden Flüssigkeit,
die in den Druckausgleichsraum 46 eingetreten ist, herstellt.
Der Stopfen 48 besteht aus zusammengepreßten, inpinem
- 10 609835/0263
- ίο -
offenen Metallzylinder untergebrachten Metallteilchen.
Nachdem der Aufbau eines erfindungsgemäß ausgebildeten Gesteinsbohrers 25 beschrieben worden ist, soll nun mit Bezug auf Fig. 3
sein Betrieb erläutert werden.
Der Bohrer 25 ist als unterstes Teil einesRotary-Bohrstranges an diesem über die Gewindeverbindung angebracht. Der Bohrer wird gedreht
und abwärts gedrückt, wobei die Meißel gegen die Erdschichten gepreßt werden. Die fortgesetzte Drehung, wobei das Gewicht
des Bohrstranges eine Druckkraft auf den Bohrer 25 ausübt, bewirkt,
daß die Meißel die Erdschichten zerkleinern und das gewünschte Bohrloch ausbilden. Burch das Zusammenwirken von Dreh-
und Druckkräften haben die Rollen 31 das Bestreben, eine Sähieflage
gegenüber der mittigen Achse des Lagerzapfens 27 und der Lagerlauf ringe einzunehmen. Die Trennstücke 4-2 dienen dazu, die
Rollen 31 an der Einnahme einer Schieflagt zu hindern, und sie
stellen ein Material für die Rollen zur Verfügung, das mit deren Material mehr verträglich ist,als wenn die Rollen unmittelbar
miteinander in Berührung sind. Die Rollen 31 und die Trennstük-*
ke-42 benötigen hierbei nicht mehr Platz als bisherige Rollenlagersysteme.
Das Schmiersystem des Bohrers 25 wird mit einem geeigneten Schmiermittel
gefüllt, wobei der Behälter 44 oberhalb der flexiblen Membran 45 vollständig mit Schmiermittel gefüllt wird. Die flexible
Membran 45 dichtet das untere Ende des Schmiermittelbehälters 44
ab und wird durch das Unterteil der Kappe 37 an ihrem Platz gehalten. Der Bohrer 25 wird in das Bohrloch abgesenkt, bis die
Meißel 28 die bodenseitige Erdschicht des Bohrlochs berühren. Der hydrostatische Flüssigkeitsdruck im Bohrloch ist beträchtlich;
zwischen dem Druck des Schmiermittels innerhalb des Bohrers 25 und dem Druck der Flüssigkeit im Bohrloch entsteht insofern üblicherweise
ein Druckdiffenential. Das Schmiersystem des Bohrers 25 ermöglicht eine Übertragung des Drucks der Flüssigkeit im Bohrloch
auf das Schmiermittel im Schmiermittelbehälter, und die
- 11 609835/0263
Drücke gleichen sich bei der Bewegung des Bohrers 25 durch das Bohrloch aus. Schmiermittel vom Behälter 44- tritt durch die Kanäle
35» 36 und wird zu den Lagersystemen, einschließlich der
Rollenlager 31 und Trennstücke 42, übertragen, um die nutzbare
Lebensdauer des Bohrers zu verlängern.
- 12 -
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Claims (6)
1. Rotary-Gesteinsbohrer, gekennzeichnet durch ein Hauptteil (12),
durch wenigstens einen von diesem Hauptteil ausgehenden Lagerzapfen (18, 27), durch einen am Lagerzapfen drehbar angebrachten
Meißel (17i 28), durch eine Mehrzahl von zwischen dem Lagerzapfen
und dem Meißel angeordneten zylindrischen Rollen (22, 31) und durch eine Mehrzahl von zwischen dem Lagerzapfen (18, 27) sowie
dem Meißel (17» 28) angeordneten einzelnen Trennstücken (24,
42), die jeweils zwischen einem Paar benachbarter Rollen (22, 31) liegen.
2. Gesteinsbohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Rollen (22, 31) bus gehärtetem Stahl mit hoher Abriebfestigkeit
bestehen, während die Trennstücke (24-, 4-2) aus einem hierzu unterschiedlichen
Material gefertigt sind.
3. Gesteinsbohrer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennstücke (24-, 4-2) konkave, mit den zylindrischen Rollen
(22, 3Ό zusammenpassende Oberflächen haben.
4-. Rotary-Gesteinsbohrer, gekennzeichnet durch ein Hauptteil (12),
durch wenigstens einen von diesem Hauptteil ausgehenden Lagerzapfen (18, 27) mit einer Längsachse, durch einen am Lagerzapfen
drehbar angebrachten Meißel (17» 28), durch eine Mehrzahl v von zwischen dem Lagerzapfen und dem Meißel angeordneten zylindrischen
Rollen (22, 31)» deren Längsachsen im wesentlichen parallel
zur Längsachse des Lagerzapfens liegen, und durch eine Mehrzahl von rund um den Lagerzapfen zwischen diesem und dem
Meißel abwechselnd mit den zylindrischen Rollen angeordneten Trennstücken (24-, 4-2).
5. Gesteinsbohrer nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die
Längsachsen der Trennstücke (24-, 4-2^ im wesentlichen parallel zur
Längsachse des Lagerzapfens (18, 27) liegen.
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6. Gesteinsbohrer nach Anspruch 4- oder 5» dadurch gekennzeichnet,
daß die Trennstücke (24-, 4-2) konkave, mit den zylindrischen RoI-•
len (22, 3"O zusammenpassende Oberflächen haben.
7- Gesteinsbohrer nach einem der Ansprüche 4- bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Rollen (22, 31) fus gehärtetem Metall mit hoher
Abriebfestigkeit bestehen, während die Trennstücke (24-, 4-2)
aus einem mit diesem Metall verträglichen Material bestehen.
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---|---|---|---|
US05/549,606 US3966274A (en) | 1975-02-13 | 1975-02-13 | Roller separator for bit bearings |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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Family Applications (1)
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---|---|---|---|
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DE (1) | DE2603311A1 (de) |
FR (1) | FR2300889A1 (de) |
GB (1) | GB1530375A (de) |
IT (1) | IT1053480B (de) |
SE (1) | SE7600053L (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2751818A1 (de) * | 1976-11-24 | 1978-06-01 | Barnetche Gonzalez Eduardo | Rotationsbohrer zum einbringen einer bohrung in die erdoberflaeche |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4235295A (en) * | 1979-03-05 | 1980-11-25 | Dresser Industries, Inc. | Earth boring bit with renewable bearing surface |
CN101806195A (zh) * | 2010-03-09 | 2010-08-18 | 江汉石油钻头股份有限公司 | 一种用于高转速钻井的三牙轮钻头 |
CN102828693B (zh) * | 2012-09-25 | 2015-03-04 | 西南石油大学 | 一种滚滑浮动套轴承的牙轮钻头 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US71973A (en) * | 1867-12-10 | Improvement in pulley-blqoz | ||
GB201597A (en) * | 1922-04-03 | 1923-08-03 | Herbert Charles Macleod Steven | Improvements in antifriction bearings |
US2351357A (en) * | 1942-09-30 | 1944-06-13 | Chicago Pneumatic Tool Co | Bearing for rock bits |
US3102601A (en) * | 1959-04-13 | 1963-09-03 | Phillips Petroleum Co | Drill bit |
US3601456A (en) * | 1970-03-23 | 1971-08-24 | Myron D Becker | Antiskew device for drill bit bearings |
-
1975
- 1975-02-13 US US05/549,606 patent/US3966274A/en not_active Expired - Lifetime
-
1976
- 1976-01-05 SE SE7600053A patent/SE7600053L/xx unknown
- 1976-01-20 CA CA243,876A patent/CA1039706A/en not_active Expired
- 1976-01-27 DE DE19762603311 patent/DE2603311A1/de not_active Withdrawn
- 1976-01-30 IT IT47880/76A patent/IT1053480B/it active
- 1976-02-03 GB GB4220/76A patent/GB1530375A/en not_active Expired
- 1976-02-10 BR BR7600817A patent/BR7600817A/pt unknown
- 1976-02-11 FR FR7603731A patent/FR2300889A1/fr active Granted
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2751818A1 (de) * | 1976-11-24 | 1978-06-01 | Barnetche Gonzalez Eduardo | Rotationsbohrer zum einbringen einer bohrung in die erdoberflaeche |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
BR7600817A (pt) | 1976-09-14 |
IT1053480B (it) | 1981-08-31 |
US3966274A (en) | 1976-06-29 |
GB1530375A (en) | 1978-10-25 |
SE7600053L (sv) | 1976-08-16 |
FR2300889B1 (de) | 1980-03-28 |
FR2300889A1 (fr) | 1976-09-10 |
CA1039706A (en) | 1978-10-03 |
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