DE2743688A1 - Abdichtung an einem rotary-bohrmeissel mit kegelrollmeisseln - Google Patents

Abdichtung an einem rotary-bohrmeissel mit kegelrollmeisseln

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DE2743688A1 DE19772743688 DE2743688A DE2743688A1 DE 2743688 A1 DE2743688 A1 DE 2743688A1 DE 19772743688 DE19772743688 DE 19772743688 DE 2743688 A DE2743688 A DE 2743688A DE 2743688 A1 DE2743688 A1 DE 2743688A1
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Description

Abdichtuni?" an einem Rotary-Bohrmeißel ir it Kepelrollmei ßeln
Die Erfindung· liest auf dem Gebiet der Tiefbohrtechnik und bezieht sich insbesondere auf einen Rotarv-Gesteinsmeißel mit Einrichtungen zur Abdichtunp- der an ihm befindlichen !,auflager p-ee-enüber im Bohrloch enthaltenen Materialien. Der ErfindunecsEcep-enstand ist vor allem zur Verwendung bei Rotary-Gestei nsmeißeln ereeienet, die drei Kep-elrollmeißel aufweisen; sie ist jedoch nicht hierauf beschränkt, sondern kann bei anderen Arten von Rotary-^esteinsmeißeln ebenfalls angewendet werden.
Kin derartiger Gesteinsmeißel kann als unterstes Glied an ^inen liOtary-Bohrstranf angeschlossen werden. Bei Drehung des Wohr stranges zerkleinert der iiei β el das Erdreich und bildet ein Bohrloch aus. lCin Gesteinsmeißel mit drei Kee:elrollmeißeln hat im allgemeinen drei einzelne, vom Hauptkörner des f-ieißels
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unter einem Winkel abwärts verlaufende Arme, deren unteres Ende ,ieweils eine Welle oder einen -Lagerzapfen bildet. Ein Keftelrollmeißel ist an ,iedem -Lagerzapfen so befestigt, daß er an ihm drehen kann. Tn üblicher V/eise kommen als La ge rungs systeme Rollen-, Kugel-, Gleitlager oder Kombinationen solcher Lager zur Anwendung. Die Kegelmeißel enthalten an ihren äußeren Oberflächen Schneidwerkzeuge, die zur Zerkleinerung der Erd- oder Gesteinsschichten bei der Drehung des Meißels dienen, ^s wurden verschiedene Arten von Dichtungen zwischen dem Kegelrollmeißel und dem ihn tragenden Arm vorgesehen, jedoch haben bekannte Dichtungen sich in vielen Fällen als in keiner Vvei^e zufriedenstellend erwiesen.
Kin Rotary-Gesteinsmeißel unterliegt im ^etrieb höchsten Besn-SDruchungen, während Größe und geometrische Gestalt durch die Betriebskennwerte Beschränkungen unterworfen sind. Wirtschaftliche Gesichtspunkte der Erdölförderung erfordern zugleich aber eine erhöhte Lebensdauer und eine verbesserte Arbeitsleistung des Meißels. Im Bestreben, die Leistungsfähigkeit solcher ^ei-PeI zu erhöhen, wurden neue und verbesserte Werkstoffe für die Schneidwerkzeuge der Kegelmeißel entwickelt, die zu einer längeren Nutzungsdauer der Meißel führten. Das hat zum Ergebnis, daß im allgemeinen nun das Lagersystem der erste Teil ist, der bei der Bohrarbeit ausfällt. Es besteht demzufolge die Notwendigkeit, verbesserte Lagersysteme zu schaffen, um die nutzbare Lebensdauer des Meißels zu verlängern. Im Bestreben der Verbesserung des Lagersystems wurden verschiedene Abdichteinrichtungen geschaffen, um den tragenden Lagerbereich von schädlichen Materialien freizuhalten. Bei der Schaffung einer vervollkommneten Lagerung, die ein verbessertes Dichtungssystem einschließt, muß aber in großem Maß dafür Sorge getragen werden, daß die gesamte Leistungsfähigkeit des Lagersystems nicht vermindert wird.
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Wenn ein mit einem abgedichteten Lnp-ersystem versehener uesteinsmeißel in eine Tiefbohrung· abgesenkt vird, so wachst der Umgebungsdruck im Bereich des Meißels um etwa 0,0-5 bar für ,je 50 cm Tiefe. Dar, bedeutet, daß in einer Tip.fo von 5000 m der hydrostatische Druck an der Außenseite des Meißels 545 bar oder mehr wegen den Gewichts der Bohrflüssigkeit in der Bohrung oberhalb des Meißels betrnp-en kann. Damit ein schmiersystem bei den erhöhten Drücken in der 'i'ipfe in richtiger peic'e arbeitet, müssen Vorkehrungen retroffen werden, um den Innendruck des schmiermittels im schmiersystem dem hydrostatischen Druck der Bohrflüssigkeit in der Tiefbohrung: anzugleichen. Bisher wurde ein Druckausgleich dadurch herbeigeführt, daß man ein Ende des SchmiermittelbehäI hers mit einer flexiblen Membran verschloß und den Teil des Behälters an der Außenseite der Membran zu einer Öffnung an der Oberfläche des Meißels entlüftete. Diesem System war ,jedoch nur zum '-L'eil ein ^rfolg beschleden, da die flexible Membran die Neigung hat, unter großen Druckdifferentialen zu reißen und dn das Druckdifferential an der Dichtung bestrebt ist, das Dichtungselement in eine Lape zu schieben, in der es von anderen T. ei len des Meißels beschädigt wird.
Die Leistungsfähigkeit und Arbeitsweise des Druckausgleich — systems wird auch durch eine ganze Heine von weiteren Unurebungsbedingungen beeinflußt. Beispielsweiee steigt die Temperatur an, je tiefer das Bohrloch in die Erde vordringt, und Temperaturen bis zu 165°C sind gegenwärtig in Betracht zu ziehen. Neuere Tiefbohrungen lassen Umgebungstemperaturen bis zu 2OS G erwarten, und bei Dampfbohrungen treten Umgebungstemperaturen von 3O5°C auf. Die erhöhten Temperaturen haben einen nachteiligen Einfluß auf das Schmiermittel sowie die Bauteile des Druckausgleich — systems, und ein wesentlicher Anstieg im Druck des ochmiermittels innerhalb des Schmiermittelbohäίters ist im allgemeinen als Folge zu erwarten.
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Die USA-Patentschrift 3 735 82Γ> hat ein Druckausgleichsystem für Gesteinsmeißel zum Gegenstand, bei dem ein schmiermittelbehälter an jedem Arm eines mit drei Kegelrollmeißeln versehenen Gesteinsmeißels untergebracht ist, um den Lagern, die sich zwischen den Kegelmeißeln und dem Traezapfen, auf dem diese Meißel drehen, befinden, Schmiermittel zuzuführen. Zwischen den Kerelmeißeln und dem Traerzapfen ist eine Dichtung gelegen, um das Schmiermittel im Lap-erbereich zurückzuhalten und ein Eindrinpen von Bohrflüssigkeit sowie Bohrklein in der Lagerbereich zu verhindern. Ein DriiekausRrleichskanal sorgt für eine Verbindung zwischen dem Schmiermittelbehälter und der Außenseite des Gesteinsmeißels, wobei in diesem Kanal ein Zweiwegeventil angeordnet ist, um den Aufbau eines übermäßigen Drucke!ifferentials zwischen dem Schmiermittel im Behälter und der außerhalb des GesteLnaneißeIs befindlichen Flüssigkeit zu verhindern, indem ein Austreten von Schmiermittel aus dem Behälter zur Meißelaußenoeite und ein Eintritt von außerhalb des Meißels befindlicher Flüssigkeit in den Schmiermittelbehälter zugelassen wird.
Die USA-Patentschrift 3 4-76 195 zeigt eine abgedichtete Rotary-Gesteinsmeißellaf-rerung mit einem Schmiermittelbehälter und einer flexiblen Membran, die ein Ende des Schmiermittelbehälters umschließt, um den Innendruck des Schmiermittels im Behälter dem hydrostatischen Druck der Bohrflüssigkeit in der Bohrung anzugleichen. Es ist ein Rückschlagventil vorhanden, das bei niedrigem Druck ein Ausfließen aus dem Schmiermittelbehälter zur Meißelaußenseite hin erlaubt, in der entgegengesetzten Richtung aber jedwedes Fließen versperrt.
Ein frei entlüftendes Schmiersystem für eine abgedichtete Gesteinsmeißellagerung ist Gegenstand der USA-Patentschrift 3 719 24-1. In einem mit drei Kegelrollmeißeln versehenen Gesteinsmeißel sind drei eigene Behälter in je einem von dessen Armen angeordnet, um den zwischen den drei Kegelmeißeln und
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deren Lagerzapfen liegenden Lagersystemen Schmiermittel zuzuführen. Zwischen jedem der Kegelmeißel und ihren Tragzapfen befindet sich eine Dichtung, die verhindert, daß schmiermittel in das Bohrloch entweicht und Bohrflüssigkeit sowie Bohrklein in den Lagerbereich gelangt. Von ,jedem der Schmiermittelbehälter erstreckt sich ein Kanal zur Außenseite des Meißels, und in ,jedem der Kanäle befindet sich ein frei entlüftender Doröser Filterkörper, wodurch ein Ausgleich des Innendrucks des Schmiermittels im Behälter und des hydrostatischen Drucks der Bohrflüssigkeit im Bohrloch erreicht wird.
Eine Abdichtung für Bohrmeißellagerungen mit einer starr am Meißelkörper befestigten Welle und mit einer Lagerfläche daran ist in der USA-Patentschrift 3 397 928 gezeigt. Ein auf der Welle drehbar gehaltenes Schneidelement hat eine dieser Lagerfläche gegenüber- und anliegende Lagerfläche; in einer dieser Lagerflächen ist eine rund umlaufende Nut ausgearbeitet, in welcher ein nachgiebiger Dichtungsring liegt. Der Dichtungsring, die Nut und eine der e inander gegenüberliegenden "Flächen sind so bemessen, daß bei Anbau des Schneidelements auf der Welle der Ring in seiner Stärke (im Querschnitt) um nicht weniger als im wesentlichen 101^ (zehn %) gegenüber der Stärke vor dem Anbau zusammengepreßt wird.
In der USA-Patentschrift 3 127 942 ist ein Tiefbohrmeißel mit einem an einem Bohrstrang zu befestigenden Hauptkörper gezeigt. An diesem befindet sich ein Lagerzapfen, auf dem ein Schneidwerkzeug dreht, wobei zwischen beiden ein Lauflager liegt. Durch den' Lagerzapfen erstreckt sich ein Kugelsperrglied, das weitgehend die Öffnung verschließt, durch die Teile des Lauflagers von außerhalb des Hauptkörpers zwischen den Lagerzapfen und das Schneidwerkzeug eingebracht worden sind. In der Kugelsperre ist ein Durchgang ausgebildet, welcher zum Lauflager führt. Im Hauptkörper ist ein erster, von einer nahe dem äußeren Ende des Kugelsperrglieds an der Außenseite des Hauptkörpers liegenden Stelle zu dem Durchgang der Kugelsperre führender Kanal
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vorhanden, durch den Schmiermittel in das Laerer eingebrach+- werden kann. In der äußeren Endfläche des Schneidwerkzeugs, die gegen den Körner rund um den Lagerzapfen und rund um das Lauf lager anliegt, ist ein O-Ring eingelassen. Im Hauptkörper befindet sich ein zweiter Kanal der von einer nahe dem äußeren Ende der Kugelsperre am Hauptkörper gelegenen Stelle zum Lauf-Ia ere r führt, und zwar zu einem Punkt, der von demjenigen entfernt liegt, an welchem der Durchhang im Kugelsperrglied in das Lauflager und innerhalb des O-Ringes austritt. Das äußere Ende des zweiten Kanals ist verschlossen.
Ein Gesteinsmeißel nach der USA-Patentschrift 2 676 79o hat eine Schmiermittelarmatur, die die Einführung von Schmiermittel in und rund um Wälzlager erlaubt, um die Packung der Lagerkammer unter Druck setzen zu können, und, wenn sie unter Druck ist, um die Schmiermittelkammer gegen Schmiermittelverlust abzudichten sowie Bohrflüssigkeit fernzuhalten. Der Druck der Bohrflüssigkeitjkann den Druck in der Schmiermittelkammer der Lager übersteigen .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine im Aufbau einfache, einwandfrei und sicher wirkende Abdichtung an Rotary-Gesteinsmeißeln zu schaffen, die Nachteile bekannter Abdichtungen vermeidet.
Das Abdichtungssystem gemäß der Erfindung für einen Rotary-Gesteinsmeißel arbeitet als Sperre gegenüber der Bohrflüssigkeit, dem Bohrklein und anderen Stoffen im Bohrloch, um ein Eintreten irgendwelcher Materialien in den Lagerbereich zu verhindern. Eine keilförmige Nut hält hierbei ein Dichtungs_ glied zwischen zwei Flächen. Durch einen Spalt oder freien Raum innerhalb der keilförmigen Nut kann Schmiermitteldruck im Lagerbereich entlastet werden. Außerhalb des Kegelmeißels herrschender Druck bewirkt, daß das DichtungBglied sich in den Keil oder Zwickel hinein bewegt, um eine Abdichtung gegen Außendruck aufrechtzuerhalten. Durch die keilförmige Nut ist für eine Druckentlastung in Richtung nach außen hin gesorgt, wenn
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der Druck zu ?rroß ist; gegen einwärts gerichteten Druck wird dagegen eine einwandfreie Abdichtung erreicht. Die Abdichtung nach ler Erfindung wirkt auch bei veränderlichen oder schwankenden Drücken, während Abrieb sowie beschädigung vermindert v/erden, und sie läßt mit einem riinimum an Dichtunesverformung und -verschleiß eine gewisse änderung im Volumen des eingeschlossenen Inhalts zu.
Die Zeichnungen zeigen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für den Erfindungsgegenstand.
Fig. 1 ist ein lotrechter 'i'eilschnit t durch einen Rotary-Geste insmeißel, der gemäß der Erfindung aufgebaut ist.
Fig. 2 zeigt in vergrößerter Darstellung einen Teil des in Pig. 1 wiedergegebenen Meißels.
In Fig. 1 ist ein lotrechter Schnitt durch einen Arm 18 eines Rotary-Gesteinsmeißels 1o eezeigt; es ist klar, daß die anderen Arme im wesentlichen identisch zum Arm 18 ausgebildet sind.
An einem Laererzanfen 4-0 des Armes 18 ist ein Kegelrollmeißel drehbar angebracht, der bei Drehung des Gesteinsmeißels Io die Erdformationen zerkleinert. Die Sohneidwerkzeuge 15 an der Oberfläche des Rollmeißels 14 legen sich gegen die Erdschichten an und zprkleinern diese in bekanrter V/eise. Wenn hier die Schneidwerkzeuge 15 als Wolframkarbid-Einsätze dargestellt sind, so ist klar, daß andere Werkzeuge, z.B. Stahlzähne, am Kegelrollmeißel 14 angebracht sein können.
Der Hauptkörper 13 des Meißels 1o weist einen oben liegenden Gewindeabschnitt 12 auf, über den der Meißel 1o mit dem unteren Ende eines Rotary-Bohrstranges, der nicht dargestellt ist, verbunden werden kann.
Der Gesteinsmeißel 1o ist mit einem mittigen Durchgang 16 versehen, der längs der mittigen Meißelachse verläuft, so daß am obe-
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ren Ende des Bohrstranges zugeführte Bohrflüssigkeit unmittelbar oberhalb des Bodens des Bohrlochs austreten und zu diesem hinab gelangen kann, um Bohrklein u.dgl. aus dem Bohrloch zu spülen.
Der Drehlagerteil des Armes 18 besteht aus dem Lagerzapfen 4o, auf dem der Kegelrollmeißel 14 gehalten ist. Im Lagerbereich zwischen Kollmeißel 14 und Lagerzapfen 4o sind mehrere Lagersysteme angeordnet, und zwar ein äußerer Gleitlager 19, eine Reihe von Kugellagern 2o, ein inneres Gleitlager 21 und ein Drucklager 22. Zv/ischen dem RoI !meißel 14 und dem Lagerzanf en 4o befindet sich eine Dichtung 11, die das Schmiermittel im Lagerbereich rund um die Lagersysteme zurückhält und ein Eindringen von im Bohrloch befindlichen Stoffen in den Lagerbereich verhindert.
Um den Lagersystemen Schmiermittel zuführen zu können, sind Kanäle 23,24 vorgesehen. Zusätzlich ermöglicht der Kanal 24 die das Kugellager 2o bildenden Kugeln in ihre vorgesehene Lage zu bringen, nachdem der Kegelrollmeißel 14 am Lagerzapfen 4o angebracht worden ist. Die Kugellager 2o dienen dazu, den Meißel am Lagerzapfen 4o zu verriegeln. Nachdem sie an ihrem Ort sind, wird ein Absperrglied 25 in den Kanal 24 eingesetzt und durch die Schweißung 26 in diesem festgelegt. Das Absperrglied 25 ist auf dem größeren '-L'eil seiner Länge mit vermindertem Durchmesser ausgeführt, so daß Schmiermittel in den Lagerbereich geleitet werden kann. Die Kanäle 23 gehen vom Kanal 24 aus zum Lagerbereich, um eine ausreichende Versorgung der Lager 19, 2o, 21 und 22 sicherzustellen.
In den Arm 18 bzw. in den Hauptkörper 13 hinein erstreckt sich von der Oberfläche des Hauptkörpers aus eine Bohrung 3o, von welcher ein Kanal 38 zum Kanal 24 führt. In der Bohrung 3o ist ein Schmiermittelbehälter 32 zwischen einer flexiblen Membran 33 und einer Metallbüchse oder Kappe 34 untergebracht.
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Ejne O-Rinec-Dichtung 39 am oberen Ende der Kappe 34 unterbindet ein Vorbeifließen von Bohrflüssigkeit an der Kappe und ein Austreten von Schmiermittel aus dem Behälter 3? in das Bohrloch. Die flexible Membran 33 verhindert, daß Schmiermittel aus dem Behälter 3? in die Bohrung 3o und "Flüssigkeit aus dem Bohrloch, welche in die Bohrung 3o durch den Durchlaß 37 eingetreten ist, in den Schmiermittelbehälter 32 ge-langt. Durch die öffnung 29 wird Schmiermittel aus dem Behälter 32 in den Kanal 38 und zu den Lagern geleitet.
Die vergrößerte Darstellung von Fig. 2 zeigt einen 'feil des Armes 18 sowie des Rollenmeißels 14- und die Dichtung 11. Bekannte Dichtungssysteme zwischen einem Kegelrollmeißel und einem Lagerzapfen sind im allgemeinen mit einer symmetrischen Nut versehen, die gewöhnlich um die Achse des Lagerzapfens herum cd er im Kegelmeißel angeordnet ist. Gemäß der Erfindung wird dagegen eine keilförmige Nut ausgebildet, die in auswärtiger Richtung Druck entlastet, während sie e-ee-en einwärts gerichteten Druck einwandfrei abdichtet. Hierdurch wird eine Verschmutzung des Schmiermittels durch Flüssigkeiten im Bohrloch verhindert und zugleich die Möglichkeit der Entlastung von einem im Schmiermittel aufgebauten Innendruck gegeben.
Die Dichtung 11 liegt zwischen einer Fläche 17 am Arm 18 und einer Nut im Lager 19 des Kegelrollmeißels 14. Die Nut weist eine Keilfläche 27 und eine im wesentlichen rechtwinklige Fläche 28 auf. Der Flüssigkeitsdruck außerhalb des Meißels 1o hat das Bestreben, die Dichtung 11 in den von der Fläche 27 am Rollmeißel 14 bzw. an seinem Lager 19 und der Fläche 17 am Arm 18 gebildeten Keil oder Zwickel zu drücken. Innendruck des Schmiermittels im Meißel ist bestrebt, die Dichtung 11 in der Nut auswärts gegen die Fläche 28 hin zu drücken, so daß innerhalb des Meißels befindlicher Inhalt austreten kann und Innendrücke entlastet werden können.
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T'iin entsprechend der vorstehenden Beschreibung· aufgebauter Erdoder Gesteinsmeißel Io arbeitet in der folgenden Weise:
Die tremäß der Erfindun£ in der keerelf örmie-en üffnun°· des rollmeißels angeordnete Dichtung: 11 dient als Sperre geeren das Bohrklein, die Flüssigkeit und andere im Bohrloch enthaltene Stoffe, um deren Eindringen in den Laprerbereich durch die konische öffnung zu verhindern, wodurch eine unverschmutzte Umrebung fi'r die rretalli sehen Lagerteile gebildet bzw. erhalten und die abreibende, verschleißende Wirkung von Fremd stoffen im Lagerbereieb unterbunden wird. Das Schmiermittel wird innerhalb des Gesteinsmeißels 1o zurückgehalten, um für die Iagersysteme eine lanfre Lebensdauer sicherzustellen. Tm Schmiermittel innerhalb des Meißels 1o herrschender Innendruck wird die Dichtung: in der Nut auswärts bewegen und den Austritt eines inneren Inhalts erlauben, wodurch der Innendruck abgebaut wird.
Das Schmiersystem des Meißels 1o wird mit einem geeigneten Schmiermittel gefüllt, der Bereich oberhalb der flexiblen Membran 33 wird vollständig mit Schmiermittel gefüllt. Die flexible Membran 33 dichtet das untere Ende des Schmiermittelbehälters 32 ab und wird durch die Kappe 3^ am Platz gehalten. Der Meißel 1o wird in die Tiefbohrung abgesenkt, bis die Kegelrollmeißel 14 die Erdschichten am Boden des Bohrlochs berühren. Der hydrostatische Druck der Flüssi^ceit im Bohrloch ist beträchtlich, und zwischen dem Druck des Schmiermittels innerhalb des Meißels 1o und dem der Flüssigkeit im Bohrloch wird sich üblicherweise ein Druckdifferential entwickeln. Das Schmiersystem des Meißels 1o läßt eine Übertragung des Fiüssigkeitedrucks im Bohrloch auf den Schmiermittelbehälter durch den Durchlaß 37 zu, so daß die Drücke bei der Bewegung des Meißels 1o durch das Bohrloch im allgemeinen ausgeglichen werden. Schmiermittel gelangt aus dem Behälter 32 durch die Kanäle 38, 24 und 23 zu den Lagersystemen.
Der Meißel 1o wird predreht und abwärts gepreßt, wodurch die Kegelrollmeißel 14 gegen die Erdschichten gedrückt werden. Die
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fortgesetzte Drehung: und das Gewicht des Bohrstranges, das eine Druckkraft auf den Meißel 1o ausübt, brinren die Rollmeißel bzw. deinen 'werkzeuge dazu, die !>dschichten zu zerkleinern und das gewünschte bohrloch auszubilden. Die Dichtung: 11 dient dazu, ein und ringen von Bohrklein in den Lap-erberei ch zu verhindern, und sie hält unter normalen Arbeitsbedineunten das Schmiermittel innerhalb des Meißels 1o. Sollte der Druck des Schmiermittels im Meißel 'Io auf höhere Werte ansteigen, dann wird dip Di chtunec 11 in ihrer Hut auswärts bewegt und ermöglicht so eine Entlastung des aufgebauten Drucks.
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Claims (2)

P ATE NTAN WALTS BÜRO BERLIN — MÜNCHEN PATENTANWÄLTE DlPL-ING. W. MEISSNER (BLN) DIPL .-ING. P. E. MEISSNER (MCHN) DIPL-ING. H.-J. PRESTING (BLN) HERBERTSTR. 22, 1000 BERLIN 33 Ihr Zeichen Ihr Schreiben vom Unsere Zeichen Berlin, den Fall 345/SC-76-21/Hk ?6. September 1Q77 Dresser Industries, Inc., Dresser Building, Elm at Akard Streets Dallas, Texas 75 221, USA Patentansprüche
1. Bohrmeißel, gekennzeichnet durch einon Meißel-Hauotkörper C13) , durch einen von diesem aussehenden Lagerzanf en (4-0 ), durch einen an diesem drehbar befestigbaren Rollmeißel (14), durch den Rollmeißel am Lagerzapfen stützende Lager (19, Po, 21, 22), durch eine zwischen einem Arm (18) des Hauptkörpers (15) und dem Lagerzacfen (4-o) angeordnete Dichtung (11) sowie durch eine diese Dichtung (11) festhaltende Nut mit einer keilförmigen Seitenwandflache (27)»
2. Bohrmeißel, gekennzeichnet durch einen Hauptkörper (13) mi' einem Lagerzapfen (4-o), durch einen an diesem befestigten Rollmeißel (14-), durch ein um den Lagerzapfen und zwischen dem Hauptkörper (13) sowie dem Rollmeißel (14-) angeordnetes Dichtungselement (11) und durch eine dieses Element festhaltende Nut mit einer keilförmigen Seitenwand (27).
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BORO MÖNCHEN: TELEX. TELEGRAMM: TELEFON: BANKKONTO: POSTSCHECKKONTO: ST. ANNASTR. 11 1 -856 44 INVENTION BERLIN BERLINER BANK AG. W. MEISSNER, BLN-W 8000 MÖNCHEN 22 INVEN d BERLIN 030/885 60 37 BERLIN 31 122 82 -109 TEL.: 089/22 38 44 030/886 23 82 3895718000
Bohrmeißel, Gekennzeichnet durch einer Haupt körner (T^) mit einem on diesem drehbar pelaerertön Rollmeißel M4\ durch einen ?vi ach.er dem Hollmeißel und dem Hauptkörp^r anereordnetnn O-'Di chtunffsrin-r (11), durch im t'Jrdbohrmeißel (1o) enthalten-^s Schmiermittel und durch eine Hut für den Dichtungsring (11) mit einer ge^en die isittelachse des Ho I ime: Reis (14") schr.^p verlaufenden Seitenwand (?7\ die Teil eines keilförmigen Zwickels ist, wobei im 3ohrloch enthaltene Stoffe den Dichtunpsri rifr (11) in den von der schräg verlaufenden Fläche (??) gebildeten Zwickel pressen und Innendruck des im Meißel enthaltenen Schmiermittels den Dichtungsring aus dem keilförmigen Zwickel herausbeweet.
Bohrmeißel nach einem der Ansprüche 1 bis ?, dadurch rekennz^ichnet, daß die den iiichtunKsriner (11) aufnehmende Nut von einer zur Mittelachse des Rollmeißels (14) schräm verlaufender und einer zu dieser Achse im vesentlichen parallel verlaufenden Kläche (27 bzw. 2H) am Kollmeißel (14) bzw. dessen Lagerung (1Q) sowie einer zur Achse des meißels im wesentlichen rechtwinkligen fläche (1?) am Arm (18) des GeKteinsmeißels gebildet wird.
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DE19772743688 1976-11-01 1977-09-26 Abdichtung an einem rotary-bohrmeissel mit kegelrollmeisseln Pending DE2743688A1 (de)

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GB (1) GB1563751A (de)
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SE (1) SE7707473L (de)
SU (1) SU731910A3 (de)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4199856A (en) * 1978-07-31 1980-04-29 Dresser Industries, Inc. Method of providing lubricant volume displacement system for a rotary rock bit
US4253710A (en) * 1979-10-09 1981-03-03 Dresser Industries, Inc. High temperature sealing system for a rotary rock bit
US4727942A (en) * 1986-11-05 1988-03-01 Hughes Tool Company Compensator for earth boring bits
US5027911A (en) * 1989-11-02 1991-07-02 Dresser Industries, Inc. Double seal with lubricant gap between seals for sealed rotary drill bits
US5141340A (en) * 1989-12-18 1992-08-25 Tonder Frederik S Van Roller bearing
CA2009987A1 (en) * 1990-02-14 1991-08-14 Kenneth M. White Journal bearing type rock bit
US5441120A (en) * 1994-08-31 1995-08-15 Dresser Industries, Inc. Roller cone rock bit having a sealing system with double elastomer seals
US5513711A (en) * 1994-08-31 1996-05-07 Williams; Mark E. Sealed and lubricated rotary cone drill bit having improved seal protection
US5513715A (en) * 1994-08-31 1996-05-07 Dresser Industries, Inc. Flat seal for a roller cone rock bit
US5636700A (en) * 1995-01-03 1997-06-10 Dresser Industries, Inc. Roller cone rock bit having improved cutter gauge face surface compacts and a method of construction
JP3006537B2 (ja) * 1996-05-17 2000-02-07 トヨタ自動車株式会社 回転部材と固定部材との間のシール構造
US6279671B1 (en) * 1999-03-01 2001-08-28 Amiya K. Panigrahi Roller cone bit with improved seal gland design
GB2374638B (en) * 2001-04-17 2004-10-06 Rolls Royce Plc Bearing assembly
US6698536B2 (en) 2001-10-01 2004-03-02 Smith International, Inc. Roller cone drill bit having lubrication contamination detector and lubrication positive pressure maintenance system
US7036613B2 (en) * 2003-09-12 2006-05-02 Reedhycalog, L.P. Lip seal for roller cone drill bit
US7721827B2 (en) * 2007-08-17 2010-05-25 Varel International Ind., L.P. Rock bit having a seal gland with a conical sealing surface
US10549361B2 (en) * 2016-06-01 2020-02-04 EIP Holdings, LLC Rotary cutting insert and support device
CA2982745A1 (en) * 2016-11-09 2018-05-09 Varel International Ind., L.P. Roller cone bit having gland for full seal capture
DE102018005972A1 (de) * 2018-07-20 2020-01-23 Hydac Technology Gmbh Schneidrolle

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3761145A (en) * 1972-03-06 1973-09-25 Murphy Ind Inc G Seal means for drill bit bearings
US3735825A (en) * 1972-03-07 1973-05-29 Dresser Ind Pressure equalizing system for rock bits
US3944306A (en) * 1974-12-16 1976-03-16 Smith International, Inc. Rock bit bearing seal

Also Published As

Publication number Publication date
CA1064013A (en) 1979-10-09
GB1563751A (en) 1980-04-02
SE7707473L (sv) 1978-05-02
SU731910A3 (ru) 1980-04-30
US4073548A (en) 1978-02-14
FR2369413A1 (fr) 1978-05-26
IT1084098B (it) 1985-05-25

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