DE2603311A1 - Rotary-gesteinsbohrer - Google Patents

Rotary-gesteinsbohrer

Info

Publication number
DE2603311A1
DE2603311A1 DE19762603311 DE2603311A DE2603311A1 DE 2603311 A1 DE2603311 A1 DE 2603311A1 DE 19762603311 DE19762603311 DE 19762603311 DE 2603311 A DE2603311 A DE 2603311A DE 2603311 A1 DE2603311 A1 DE 2603311A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
rollers
drill
bearing
rock drill
bearing pin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19762603311
Other languages
English (en)
Inventor
Samuel Lee Penny
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dresser Industries Inc
Original Assignee
Dresser Industries Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dresser Industries Inc filed Critical Dresser Industries Inc
Publication of DE2603311A1 publication Critical patent/DE2603311A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/37Loose spacing bodies
    • F16C33/3706Loose spacing bodies with concave surfaces conforming to the shape of the rolling elements, e.g. the spacing bodies are in sliding contact with the rolling elements
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00Drill bits
    • E21B10/08Roller bits
    • E21B10/22Roller bits characterised by bearing, lubrication or sealing details
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/22Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings
    • F16C19/40Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings with loose spacing bodies between the rollers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/49Bearings with both balls and rollers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/50Other types of ball or roller bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/50Other types of ball or roller bearings
    • F16C19/505Other types of ball or roller bearings with the diameter of the rolling elements of one row differing from the diameter of those of another row
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/54Systems consisting of a plurality of bearings with rolling friction
    • F16C19/56Systems consisting of a plurality of bearings with rolling friction in which the rolling bodies of one bearing differ in diameter from those of another
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2352/00Apparatus for drilling

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)

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.
609835/0263 " 2-
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
- 3 -609835/0263
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-
609835/0263 " ^ "
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
- 5 -609835/0263
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. 1 zur Anwendung kommt.
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
6 0 9 83 S/0263 ~6~
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.
- 7 -6098 3f5/0263
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 -
6 09835/0263

Claims (6)

Patentansprüche
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.
- 13 609835/0263
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.
60983B/0263
DE19762603311 1975-02-13 1976-01-27 Rotary-gesteinsbohrer Withdrawn DE2603311A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US05/549,606 US3966274A (en) 1975-02-13 1975-02-13 Roller separator for bit bearings

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2603311A1 true DE2603311A1 (de) 1976-08-26

Family

ID=24193698

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19762603311 Withdrawn DE2603311A1 (de) 1975-02-13 1976-01-27 Rotary-gesteinsbohrer

Country Status (8)

Country Link
US (1) US3966274A (de)
BR (1) BR7600817A (de)
CA (1) CA1039706A (de)
DE (1) DE2603311A1 (de)
FR (1) FR2300889A1 (de)
GB (1) GB1530375A (de)
IT (1) IT1053480B (de)
SE (1) SE7600053L (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2813725C3 (de) Rollbohrkrone für Gesteinsbohrungen mit Gasspülung
DE60016368T2 (de) Aufweitbohrer mit ersetzbaren Armen und Schneidelementen in verschiedenen Größen
DE2822512C2 (de)
DE2210023A1 (de) Lagerung, mit dieser ausgestatteter Erdbohrmeißel und Verfahren zur Her stellung der Lagerung
DE3875074T2 (de) Gesteinsmeissel mit praezisions-rollenlager.
DE1800387A1 (de) Bohrstrangausrichtvorrichtung
DE3915898A1 (de) Bohrspitze
DE3310807A1 (de) Rotierender erdbohrmeissel und verfahren zu seiner herstellung
DE3590025T1 (de) Motor für die Verwendung in einem Bohrloch und Lagerbaugruppe
DE2743688A1 (de) Abdichtung an einem rotary-bohrmeissel mit kegelrollmeisseln
DE2250024B2 (de) Drehbohrmeißel
DE3130203A1 (de) Rollenraeumer
DE3426765A1 (de) Anordnung zur lastenverteilung unter aufeinandergesetzten drehlagern
DE2258367A1 (de) Druckausgleichsvorrichtung fuer einen rollenmeissel
DE2231745A1 (de) Rotierender steinmeissel beim bohren mit fluessigkeit
DE1215625B (de) Rollenmeissel
DE10158603C1 (de) Mini-Diskmeissel
WO2015176700A1 (de) Schneidrolle und tunnelvortriebsmaschine
DE2418392B2 (de) Kern- und Vollbohrvorrichtung für den Einsatz mit Tieflochturbinen
DE2603311A1 (de) Rotary-gesteinsbohrer
DE69432786T2 (de) Verbesserter rotierender räumer mit rollen
DE3545438A1 (de) Kegelrollenmeissel
DE3513124C1 (de) Meisseldirektantrieb fuer Tiefbohrwerkzeuge
DE2032388A1 (de) Bohrgestange 2
DE3206614A1 (de) Vorrichtung zum zentrieren eines bohrstranges in einem bohrloch

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
8130 Withdrawal