DE2715788C2 - Bohrkrone - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bohrkrone mit Spülkanälen und. mehreren Armen mit büchsen- oder laufringförmigen Ansätzen, in denen jeweils ein konisches Schneidwerkzeug mit einem daran ansetzenden Lagerzapfen frei drehbar gelagert ist, welches das freie Ende des Ansatzes unter Bildung eines nach außen offenen, zur Lagerung hin durch eine Dichtung abgedichteten Spalts übergreift.

Es sind Bohrkronen mit konischen Werkzeugen bekannt, die die büchsen- oder laufringförmigen Ansätze übergreifen, wobei jedoch die dabei entstehenden Spalte nicht abgedichtet sind (US-PS 23 39 161, US-PS 73 975, US-PS 10 10 406). Darüber hinaus sind Bohrkronen gleicher Art bekannt, die den Spalt durch eine mechanische Dichtung gegenüber der äußeren Umgebung abdichten (FS-PS 10 53 319, US-PS 33 07 645, US-PS 23 39 161). Es wurde weiterhin eine derartige Bohrkrone vorgeschlagen, bei der der Lagerraum auf der vom Schneidwerkzeug nicht umfaßten Seite des büchsen- oder laufringförmigen Ansatzes mittels einer flexiblen Membran vollkommen abgeschlossen ist, so daß sich ein Schmiermittel aufgrund der hohen Betriebstemperatur ungehindert ausdehnen kann (DE-PS 26 06 004).

Bei all diesen Bohrkronen haben die mechanischen Dichtungen eine geringe Lebensdauer, da sie unmittelbar in den Arbeitszonen des Bohrwerkzeugs angeordnet und somit den rauhen Betriebsbedingungen voll ausgesetzt sind.

i& sind auch schon Bohrkronen bekannt bei denen ein gasförmiges Spülfluid, das Schmiermittel mitführt, durch Bohrungen in der Bohrkrone in das Schneidwerkzeug geleitet wird und über die Lager durch den Spalt nach außen wieder abfließt wobei der Austrittsspalt mit keiner Dichtung versehen ist (DE-PS 11 78 806, US-PS 28 31 660). Darüber hinaus sind derartige Bohrkronen bekannt bei denen der Austrittsspalt mit einem in Richtung des abfließenden Spülfluids durchlässigen Faserring abgedichtet ist (US-PS 39 21 735). Dabei erweist sich die Schmierung der Lager als nachteilig, da das Spülfluid als Schmiermittel für die hochbeliisteten Lager nicht gut geeignet ist

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, das Eindringen von Bohrklein und Schmutz in den Spalt zuverlässig zu verhindern und gleichzeitig die tragende Lagerung gegen jegliche äußere Einflüsse, auch gegen die des Spülfluids abzuschirmen.

Vorstehende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß unter Spülmitteldruck stehende Spülkanäle in den Spalt zwischen seiner öffnung und seiner Dichtung münden. Auf diese Weise wird verhindert daß Bohrklein und Schmutz in den Spalt eindringen und die Dichtung zerstören, andererseits die tragende Lagerung gegen jegliche äußere Einflüsse, auch seitens der Spülflüssigkeit, abgeschirmt ist.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist der mittlere Durchmesser des das Schneidwerkzeug auf dem Ansatz haltenden Wälzlagers im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des Ansatzes. Wegen dieses verhältnismäßig großen Durchmessers können mehr Kugeln oder andere Wälzkörper in das Wälzlager eingeführt werden als bei bekannten Lagern mit vergleichbarer Funktion und geringerem Durchmesser, was u. a. zu einer soliden Befestigung der Schneidwerkzeuge am Hauptkörper der Bohrkrone beiträgt

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die in der Zeichnung im Teil-Querschnitt dargestellte, insgesamt mit 1 bezeichnete Bohrkrone besteht im wesentlichen aus einem Hauptkörper 2. der am oberen Ende mit einem Gewinde 3 versehen ist, über welches die Bohrkrone mit einem nicht gezeigten Bohrgestänge verbunden werden kann. Über das Rohrgestänge wird Spülflüssigkeit in einen inneren Hohlraum 4 im Hauptkörper 2 der Bohrkrone gepumpt. Ein Teil der Spülflüssigkeit fließt dann von dort in den in der Zeichnung gezeigten Spülkanal 5, der sich teilweise durch den Hauptkörper 2 und anschließend durch einen Teil 6 eines Arms 7 der Bohrkrone erstreckt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel hat der Teil 6 der Bohrkrone Keilform, wie in dem älteren Recht gemäß DE-PS 26 27 553 beschrieben. Der Teil 6 ist mittels eines BoI-

zens 8 am Arm 7 befestigt. Durch den Teil 6 erstreckt sieh ein Spülkanal 9, der mit dem Spülkanal 5 in Verbindung steht Der Durchmesser des Spülkanals 9 ist so gewählt, daß Kugeln oder andere Wälzkörper 10 darüber eingeführt werden können. Wie in der Zeichnung dargestellt, enthält der Spülkanal 9 außerdem einen Kupplungs- und Verschlußholzen 11, welcher gestattet, daß die Kugeln 10 in einer Ringrille 12 umlaufen können. Die Ringriiie 12 steht mit dem vorderen Ende des Spülkanals 9 in Verbindung, welcher sich außer durch den Teil 6 der Bohrkrone auch durch einen büchsen- bzw. laufringförmigen Ansatz 13 am Arm der Bohrkrone erstreckt Die Ringrille 12 liegt radial außerhalb des Lagerzapfens 15 eines Schneidwerkzeugs 16, welcher in einem Drehlager 14 aufgenommen ist Die Ringrille 12 besteht aus zwei zusammenwirkenden Ringnuten einerseits in der Außenfläche des Ansatzes 13 und andererseits in der Innenfläche des diesen übergreifenden Schneidwerkzeugs 16. Da die Kugeln 10 oder sonstige Wälzkörper über den Spülkanal 9 in die Ringrille 12 im Schneidwerkzeug 16 und dem Ansatz 13 eingeführt werden, ergibt sich ein stabiles und sicheres Haltelager, welches den Vorteil hat, daß es so weit außen wie möglich im Schneidwerkzeug 16 angeordnet ist und damit in einem gewissen Abstand radial außerhalb des Drehlagers 14 liegt

Gemäß der Erfindung besteht eine offene Verbindung zwischen der Ringrille 12 und dem Spülkanal einerseits sowie zwischen der Ringrille 12 und einem Spalt 17 zwischen der radial äußeren Seite des Ansatzes 13 und der Innenseite des Schneidwerkzeugs 16 andererseits. In einem bestimmten Abstand vom Haltelager 10, 12 befindet sich eine Ringdichtung 18, welche den mit 19 bezeichneten inneren Teil des Spalts 17 von dessen äußeren Teil trennt. Der Teil 19 des Spalts steht mit einem Lagerspait oder Ringraum 20 in Verbindung, weicher zwei Reihen Rollen 21 und 22 oder auch andere Wälzkörper enthält Im Ausführungsbeispiel handelt es sich um KegHrollen 21 und Zylinderrollen 22. Es sollte jedoch bemerkt werden, daß das Drehlager auch aus anderen Arten von Wälzlagern, einem Gleitlager oder einer Kombination eines Gleit- und eines Wälzlagers bestehen kann. Die Laufbahnen der Wälzkörper 21 und 22 sind einerseits unmittelbar auf der Innenseite des laufringförrnigen Ansatzes 13 und andererseits unmittelbar auf der Außenseite des Lagerzapfens 15 ausgebildet. Das aus dem nach außen abgedichteten Spaltabschnitt 19 und dem das Drehlager aufnehmenden Ringraum 20 bestehende Kar.Msystem umfaßt weiterhin einen inneren Hohlraum 23 vor der Stirnseite des Lagerzapfens 15 \ind eine damit zusammenhängende Kammer 24, die nach außen durch eine aus flexiblem Material bestehende Wand 25 begrenzt wird. Die flexible Wand 25 dient im wesentlichen als Membran und wird zu diesem Zweck auf der Außenseite über einen Kanal 26 mit dem äußeren Druck beaufschlagt. Die Kammer 24 und der Kanal 26 sind vorzugsweise im Teil 6 der Bohrkrone angelegt.

Im Betrieb wird die neue Bohrkrone 1 an ein nicht gezeigtes Bohrgestänge angeschraubt, welches motorisch drehend angetrieben werden kann. Die Bohrwirkung im Gestein entsteht durch das Zusammenwirken von Drehung und Druck. Dabei drückt eine Pumpe ein Spülfluid — meistens schlammiges Waser — durch das Rohrgestänge, um das Bohrklein fortzuspülen. Die Spül- e5 flüssigkeit wird während des Bohrens im Bereich der rotierenden Schneidwerkzeuge ausgespritzt. Bei der Erfindung wird sie jet/.t aber auch noch dazu benutzt, eine Flüssigkeitsdichtung zu bilden. Dies geschieht in der Weise, daß die Spülflüssigkeit über die Spülkanäle 5 und 9 und die Ringrille 12 in den Spalt 17 gedrückt wird, wo sie aus der Bohrkrone austritt Dieser Durchfluß kommt dadurch zustande, daß in der Kammer 4 und dem Kanalsystem 5,9,12,17 ein höherer Druck herrscht als auf der Außenseite der Bohrkrone, jedenfalls dann, wenn die Pumpe in Betrieb ist

Das zweite Kanalsystem, welches aus den abgedichteten inneren Hohlräumen 19, 20, 23, 24 besteht, ist über die flexible Wand 25 dem Druck auf der Außenseite der Bohrkrone ausgesetzt Durch geeignete Wahl und besondere Formgebung der flexiblen Wand 25 kann sichergestellt werden, daß diese entsprechend der Bohrtiefe verformt und/oder verschoben wird, so daß der Druck eines das abgedichtete Kanalsystem füllenden Fluids, z. B. eines Schmiermittels, ebenfalls entsprechend beeinflußt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Bohrkrone mit Spülkanälen und mehreren Armen mit büchsen- oder laufringförmigen Ansätzen, in denen jeweils ein konisches Schneidwerkzeug mit einem daran ansetzenden Lagerzapfen frei drehbar gelagert ist, welches das freie Ende des Ansatzes unter Bildung eines nach außen offenen, zur Lagerung im Ansatz hin durch eine Dichtung abgedichteten Spalts übergreift, dadurch gekennzeichnet, daß unter Spülmitteldruck stehende Spülkanäle (5, 9) in dem Spalt (17) zwischen seiner öffnung und der Dichtung (18) münden.

2. Bohrkrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spülkanäle (S, 9) in einer Ringrille

(12) im Spalt (17) münden, weiche die Laufrille eines das Schneidwerkzeug (16) auf dem Ansatz (13) haltenden Wälzlagers (10) ist

3. Bohrkrone nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper des Wälzlagers (10) durch eine einen Spülkanal bildende Bohrung (9) in die Laufrille (12) einführbar sind und die Bohrung (9) durch einen sie nach außen abdichtenden Verschlußbolzen (11) verschließbar ist, welcher gleichzeitig ein der Laufrille (12) der Wälzkörper (10) angepaßtes Formstück bildet

4. Bohrkrone nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Durchmesser des das Schneidwerkzeug (16) auf dem Ansatz (13) haltenden Wälzlagers (10) im wesentlichen gleich dem Außendurchnjisser dz ~, Ansatzes (13) ist

5. Bohrkrone nach einen der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß die ■ -gerung (14) des Schneidwerkzeugs (16) im Ansatz (13) eine mit einem Schmiermittelvorrat versehene Wäizlagerung ist.

6. Bohrkrone nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß die Lagerung (14) im Ansatz (13) mit einer teilweise durch eine elastische Membran (25) begrenzten Druckausgleichskammer (23,24) in Verbindung steht

7. Bohrkrone nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß die Druckausgleichskammer (23,24) in einem ablösbaren Teil (6) des Arms (6,7) ausgebildet ist

8. Bohrkrone nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Ansätze

(13) lösbar mit den Armen (6,7) verbunden sind.

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