DE2813725A1

DE2813725A1 - Rotierende rollbohrkrone mit verbesserter dichtung

Info

Publication number: DE2813725A1
Application number: DE19782813725
Authority: DE
Inventors: Bert Gunnar Levefelt
Original assignee: Sandvik AB
Current assignee: Sandvik AB
Priority date: 1977-04-01
Filing date: 1978-03-30
Publication date: 1978-10-05
Also published as: FR2385884A1; AU515233B2; US4183417A; SE7703810L; ZA781555B; AU3472278A; GB1561368A; DE2813725B2; CA1087163A; DE2813725C3

Description

Firma SANDVIK AKTIEBOLAG, Fack, S-811 01 Sandviken, Schweden

Rotierende Rollbohrkrone mit verbesserter Dichtung.

Die Erfindung betrifft eine verbesserte Dichtung für eine rotierende Rollbohrkrone mit einem Körper, mit mehreren aus einem Stück bestehenden Schenkeln, die sich vom Körper aus nach einwärts erstrecken, wobei die unteren Teile der Schenkel Lagerzapfen bilden, auf denen Ro]!meißel drehbar gelagert sind, mit einer die Meißel auf den Zapfen lagernden Lageranordnung und mit zwischen jedem RoI!meißel und dem Zapfen angeordneten Dichtungsvorrichtungen.

Eine rotierende Rollbohrkrone der vorgenannten Art ist so ausgebildet, daß sie am untersten Teil eines Dreh-Bohrstranges montiert werden kann. Wenn ein solches Dreh-Bohrgestänge gedreht wird, zerkleinert der Drehmeißel Erde und Felsgebilde, so daß ein Bohrloch erzeugt wird. Die Rollbohrkrone enthält üblicherweise drei getrennte Schenkel, die sich nach abwärts und unter einem Winkel in Bezug auf den Hauptkörper der Rollbohrkrone erstrecken, wobei der unterste Teil jedes Schenkels als Lagerzapfen ausgebildet ist, auf dem Meißelkegel drehbar gelagert sind. Eine getrennte Lageranordnung erleichtert die Drehung, wobei diese Anordnung üblicherweise Walzenlager, Kugellager, Gleitlager oder eine Kombination dieser Lager enthält. Zwischen den Rollmeißeln und den Schenkeln, auf denen die Rollmeißel gelagert sind, sind verschiedene Arten

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von Dichtungseinrichtungen verwendet worden.

Bei unabgedichteten Rollbohrkronen wird Druckluft durch die Bohrkrone geblasen, wodurch ein Teil der Luft für Kühlzwecke durch das Lagersystem geleitet wird. Ein überdruck wird dadurch in dem Lagersystem hervorgerufen, was die Wirkung hat, daß fremde Teilchen nicht in das Lager eindringen und es beschädigen können. Der restliche Teil der Luft wird für den Transport von zerkleinertem Gestein von der Bohrkrone zum Eingang des gebohrten Loches verwendet.

Bei abgedichteten Rollbohrkronen wird Druckluft nur für den Transport von zerkleinertem Felsmaterial verwendet, während ein geringer Teil zum Kühlen der Bohrkrone verwendet wird. Bei der Verwendung dieser Art von Bohrkronen ist ein Bedarf einer verbesserten Dichtungsanordnung zwischen jedem Rollmeißel und jedem Lagerzapfen, auf dem der Rollmeißel drehbar gelagert ist, vorhanden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Anordnung zur Abdichtung des Schmiersystems für den Rollmeißel in abgedichteten Rollbohrkronen zu schaffen. Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, daß es durch die Anordnung einer Luftsperre in einem engen Spalt zwischen dem Schenkel des Bohrkronenkörpers und dem Drehmeißel möglich ist, irgendeine Dichtung, die zwischen dem Schenkel und dem Eingang des Meißels angeordnet ist, vor einer Beschädigung wirksam zu schützen. Es hat sich gezeigt, daß es durch die Anordnung eines engen Spaltes geeigneter Höhe möglich ist, einen solchen überdruck innerhalb des Raumes zu erzeugen,

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daß eine wirksame Sperre aus Druckluft hervorgerufen wird, die eine Hilfe für die Dichtungsanordnung darstellt, die dafür vorgesehen ist, das Rollmeißel-Schmiersystem abzudichten. Dies beseitigt die Gefahr, daß Schmutz und andere Teilchen in das Lagersystem des Meißels eindringen, wodurch die Lebensdauer der Lager und der Bohrkrone erhöht werden.

Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der Zeichnung ist eine rotierende Rollbohrkrone in einem axialen Schnitt dargestellt, die ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist.

In der Zeichnung ist eine Rollbohrkrone für das drehende Bohren in Fels- und Erdformationen dargestellt, die drei getrennte Schenkel aufweist, die mit einem Bohrkronen-Hauptkörper aus einem Stück bestehen und sich unter einem Winkel vom Hauptkörper der Rollbohrkrone nach einwärts erstrecken. Der Einfachheit halber ist nur ein Schenkel 10 in der Zeichnung dargestellt. Der unterste Teil des Schenkels 10 ist als Lagerzapfen 11 ausgebildet, auf dem ein konischer Rollmeißel 12 drehbar gelagert ist. In der Mantelfläche des Meißels 12 sind mehrere im einzelnen nicht dargestellte Einsätze angeordnet, durch die Felsformationen zerkleinert und aufgebrochen werden, wenn die Bohrkrone gedreht wird, wobei die Bohrkrone durch das zu bohrende Loch nach abwärts bewegt wr.rd.

Die für die Drehung des Meißels notwendige Lageranordnung enthält ein System aus Walzenlagern 13, ein System aus Kugellagern 14, ein

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Gleitlager 15 und ein Axiallager 16. Für das Einbringen und Festhalten der einzelnen Kugellager in dem Kugellagersystem 14 ist eine Kugel-Ladebohrung 17 in dem Schenkel 11 vorgesehen, die mit einem Stopfen 18 ausgefüllt ist. Der Stopfen 18 ist in seiner Lage in der Bohrung 17 durch Schweißverbindungen 19 festgelegt. Um einen vollständig abgedichteten Rollmeißel zu erhalten, ist außerhalb des Stopfens 18 ein U-Ring 20 vorgesehen, welcher gegen die Bohrung 17 abdichtet.

Um das Eindringen von Feststoffen zwischen dem Meißel 12 und dem Lagerzapfen 11 zu verhindern, ist eine Ringdichtung 21 vorgesehen, welche das offene Ende des Meißels 12 gegen den Lagerzapfen 11 abdichtet. Die Dichtung 21 liegt an einer ringförmig ausgenommenen Fläche 22 am offenen Ende des Meißels 12 und auch an einer gegenüberliegenden Schulter 23 am Lagerzapfen 11 an und befindet sich in einem Übergangsbereich zwischen dem Lagerzapfen 11 und dem Schenkel 10. Die Dichtung 21 sollte eine radiale Ausdehnung haben, die größer ist als ihre axiale Ausdehnung, wie es in der Zeichnung dargestellt ist.

Es wird Druckluft durch einen Kanal 24 durch den Schenkel 10 eingebracht. Aus diesem Kanal 24 durchsetzt die Luft auch mehrere sich wesentlich axial erstreckende Zweigkanäle 25, die im Vergleich mit dem Querschnitt des Zufuhrkanals 24 einen verringerten Querschnitt haben und die um den Schenkel 10 gleichmäßig verteilt sind und die sich weiter in den ringförmigen, die Dichtung aufnehmenden Raum 26 erstrecken, der am offenen Ende des Meißels 12 infolge der Anornfdung einer ringförmig ausgenommenen Fläche

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22 für die Aufnahme der ringförmigen Dichtung 21 in diesen Bereich des Meißels 12 entstanden ist. Die Luft wird dann nach auswärts durch den Luftspalt 27 zwischen dem rückwärtigen Ende des Meißels und der gegenüberliegenden Fläche 28 des Schenkels 10 bewegt. Die axiale Ausdehnung des ringförmigen Raumes 26 sollte nach dem Einbringen der Dichtung 21 in diesen Raum die axiale Ausdehnung des Luftspaltes 27 überschreiten, und es sollte die Größe des Luftraumes bzw. Luftspaltes 27 so vorgesehen werden, daß sich vom inneren Bereich zum Außenbereich des Luftraumes 27 ein Luftüberdruck ergibt. Der Querschnitt des Luftraumes bzw. Luftspaltes sollte im Vergleich mit dem Querschnitt jedes radialen Kanales 25 vorzugsweise verringert sein. Es hat sich gezeigt, daß durch die Entwicklung eines solchen positiven Druckes am inneren Bereich des Luftspaltes 27 der Eintritt von Feststoffen zwischen Meißel 12 und Lagerzapfen 11 verhindert wird. Da dieses die Wirkung hat, daß die Dichtung 21 sehr gut arbeitet, wird die Lebensdauer der Dichtung 21 erhöht. Aufgrund der Anordnung des die Dichtung aufnehmenden Ringraumes 26 ist es möglich, die Differenzen in der Luftstromkonzentration von den Kanälen 25 so einzustellen, daß ein gleichmäßiger Luftstrom um den gesamten Luftraum bzw. Luftspalt 27 auftritt.

Eine Luftsperre der oben beschriebenen Art arbeitet auch dann einwandfrei, wenn die Lager beträchtlich abgenutzt sind und wenn die Lagerflächen der Dichtung 21 so verschoben worden sind, daß eine wirksame Dichtwirkung durch die Dichtung 21 nicht mehr auftritt.

Außerdem hat sich gezeigt, daß eine Dichtanordnung, wie sie oben

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beschrieben ist, die Gesamtkapazität der Lager nicht verringert.

Um einen überdruck zu erhalten, der soweit wie möglich um die ringförmige Dichtung 21 verteilt ist, sollte der Luftzufuhrkanal 24 an einem Teil des Schenkels IO münden, der im wesentlichen zentral_ in Bezug auf den mit dem Schenkel TO verbundenen Lagerzapfen 11 angeordnet ist. In Verbindung hiermit kann der Kanal 24 sich unter einem Winkel in Bezug auf die Achse des Lagerzapfens 11 erstrecken, wie es in der Zeichnung dargestellt ist. Wahlweise kann der Kanal 24 durch eine Knieverbindung an seinem Übergang zwischen dem Schenkel 10 und dem Lagerzapfen 11 abgeschlossen werden, so daß der Teil des Kemalijs, der in den Schenkel -10 mündet, sich koaxial zur Mittellinie des Zcipfens 11 erstreckt, während der Kanal-mit "dem. Luftspalt 27 in Verbindung steht.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Rotierende Rollbohrkrone mit einem Bohrkronen-Hauptkörper/ mit mehreren aus einem Stück bestehenden Schenkelrv die sich vom Hauptkörper unter einem Winkel nach einwärts erstrecken, wobei die untersten Teile als Lagerzapfen ausgebildet sind, mit Rollmeißeln, die auf den Lagerzapfen drehbar gelagert sind, und mit ringförmigen Dichtungen zwischen den offenen Enden der Meißel und den Lagerzapfen, welche den Eintritt von Feststoffen in das Lager verhindern, dadurch gekennzeichnet, daß ein sich durch den Schenkel (10) und den Lagerzapfen (11) erstreckender erster Luftzufuhrkanal (24) vorgesehen ist, daß zumindest ein sich radial erstreckender, vom ersten Kanal (24) abzweigender Zweigkanal (25) vorgesehen ist, welcher mit einem zwischen dem Schenkel (10) und dem Rollmeißel (12) vorgesehenen Luftspalt (27) verbunden ist, wobei die Größe des Luftspaltes so gewählt ist, daß dort vom inneren Bereich zum äußeren Bereich des Luftspaltes ein Luftüberdruck entwickelt wird.

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Bankhaus Merck. f=tnck & Co-. München
(BLZ 70030400) Konto-Nr. 254649

Bankhaus H. Aufhäuser. München (BLZ 70030600) Konto-Nr. 261300

Telegrammadresse Patentsenior

Postscheck. München

(BLZ 7OC 10080) Konto Nr. 20904-800 ORIGINAL INSPECTED

2. Rotierende Rollbohrkrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere sich radial erstreckende und vom ersten Kanal (24) abzweigende Zweigkanäle (25) vorgesehen sind, die um jeden Schenkel (10) der Bohrkrone gleichmäßig verteilt sind.

3. Rotierende Rollbohrkrone nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zweigkanal (25) einen im Vergleich zum Luftzufuhrkanal (24), von welchem er abzweigt, verringerten Querschnitt aufweist.

4. Rotierende Rollbohrkrone nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Luftspaltes (27) im Vergleich zu demjenigen des Zweigkanals (25) verringert ist.

5. Rotierende Rollbohrkrone nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftzufuhrkanal (24) an einem Übergangsbereich zwischen dem Schenkel (10) und dem Lagerzapfen (11) in die Zweigkanäle (25) mündet, wobei der Übergangsbereich in Bezug auf den Lagerzapfen (11) zentrisch angeordnet ist.

6. Rotierende Rollbohrkrone nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftzufuhrkanal (24) in einem zum Lagerzapfen (11) koaxialen Teil endet und daß die Zweigkanäle (25) von diesem Teil des ersten Kanals (24) abzweigen.

7. Rotierende Rollbohrkrone nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Dichtung (21) in einer

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ringförmigen Ausnehmung (26) enthalten ist, die innerhalb des offenen Endes des Meißels (12) vorgesehen ist und deren axiale Ausdehnung größer als der Dichtring (21) und größer als der Luftspalt (27) ist.

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