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Technischer
Hintergrund
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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Schneideinrichtung für
einen Schachtbohrkopf. Die Schneideinrichtung ist um eine Mittelachse
drehbar und über
eine Welle der Schneideinrichtung in einem Sattel angebracht. Die
Welle hat Enden, die durch eine Befestigungseinrichtung an dem Sattel
befestigt sind. Zwischen der Welle und einer Nabe der Schneideinrichtung
sind Lagereinrichtungen vorgesehen, um es der Nabe zu ermöglichen,
relativ zu der Welle zu drehen. Zwischen der Welle und der Nabe sind
ein Dichtungsmittel und eine Bohrung/ ein Loch für das Einführen von Schmiermittel in das
Innere der Schneideinrichtung vorgesehen. Ein Expansionsstopfen
ist in der Bohrung angebracht. Der Expansionsstopfen ist ausgestaltet,
um das Schmiermittel aufzunehmen, das von dem Lager aus in die Bohrung eintritt.
In der Bohrung befindet sich ein Verschlußmittel. Die Erfindung betrifft
ferner einen Stopfen und ein Verfahren zum Verhindern des Eintretens
von Schlamm in eine Schneideinrichtung.
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Wenn Schneideinrichtungen des oben
erwähnten
Typs arbeiten, ist es notwendig, daß das Lager in einem Schmiermittel,
bevorzugt Fett, eingebettet ist, d.h. der Raum zwischen der Welle
und der Schneideinrichtung ist mit Schmiermittel gefüllt. Dies wird
gemacht, um die Reibung zu minimieren, wenn die Nabe relativ zu
der Welle gedreht wird. Indem man eine geringe innere Reibung in
dem Lager hat, wird die Lebensdauer der Schneideinrichtung auf einem
annehmbaren Niveau gehalten. Wenn die Schneideinrichtung einer schweren
Beladung ausgesetzt wird, wird viel Hitze erzeugt, wenn die Nabe
relativ zu der Welle gedreht wird, und durch die Reibung, wenn die
Schneideinrichtung den Fels bearbeitet. Aufgrund der Hitzeerzeugung
dehnt sich das Schmiermittel aus, und der innere Druck der Schneideinrichtung
steigt an. Unter solchen Bedingungen passiert es gelegentlich, daß der innere Druck
der Schneideinrichtung ein Niveau erreicht, an dem das Dichtungsmittel
nicht in der Lage ist, dem inneren Druck standzuhalten, d.h. das
Dichtungsmittel fällt
auseinander und das Schmiermittel tritt aus dem Lager heraus. Es
ist leicht verständlich,
daß, falls
das Dichtungsmittel zusammenbricht, die Schneideinrichtung schnell
kaputt gehen wird.
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In unserer SE-B-501 854 wird eine
Schneideinrichtung für
einen Erweiterungsbohrerkopf mit Einrichtungen zum Vermeiden der
oben erwähnten Nachteile
bereitgestellt. Es hat sich jedoch gezeigt, daß während normaler, allgemein trockener
Arbeitsbedingungen, Schlamm dazu neigt, den Ausgang zur Außenseite
der Schneideinrichtung zu verstopfen. Der verstopfte Schlamm nimmt
betonähnliche
Eigenschaften an. Dies bedeutet, daß der Fluchtweg des Schmiermittels
blockiert wird und daß einem
erneuten Einschmieren ein gewissenhaftes Reinigen vorangehen muß, um das
Abnehmen eines Rückhaltestopfens
zu erleichtern. In unserer US-A-4,448,271 wird ein Montagesystem
für ei nen
Sattel beschrieben, auf welches sich die vorliegende Erfindung bezieht.
Die DE-A-27 42 019 und die US-A-1,444,074 beschreiben andere Schneideinrichtungslösungen.
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Ziele der
Erfindung
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Ein Ziel der vorliegenden Erfindung
ist es, eine Vorrichtung für
eine Schneideinrichtung bereitzustellen, die den Schlamm daran hindert,
in eine zentrale Bohrung in der Schneideinrichtung einzutreten,
wodurch offene Kanäle
beibehalten werden, durch die sich Schmiermittel hindurch ausdehnen kann.
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Ein anderes Ziel der vorliegenden
Erfindung ist es, eine Vorrichtung für eine Schneideinrichtung zu
präsentieren,
die das Entfernen des Rückhaltestopfens
vor dem erneuten Einfetten erleichtert.
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Die Ziele der vorliegenden Erfindung
werden durch eine Vorrichtung für
eine Schneideinrichtung realisiert, der die Eigenschaften der anhängenden Ansprüche verliehen
wurden.
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Beschreibung
der Zeichnungen
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Im Folgenden wird eine Ausführungsform der
Vorrichtung für
eine Schneideinrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung beschrieben, wobei auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug
genommen wird, in denen
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1 einen
Schnitt durch eine Schneideinrichtung zeigt, wenn sich die Schneideinrichtung
in ihrem Arbeitszustand befindet,
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2 und 3 die Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung in Seiten- beziehungsweise Vorderansicht zeigen,
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4 einen
vergrößerten Querschnitt
gemäß 1 zeigt, und
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5 die
an einem Sattel montierte Schneideinrichtung in einer perspektivischen
Ansicht zeigt.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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Die Schneideinrichtung 10 gemäß den 1 und 2 schließt eine Welle 12 mit
einer länglichen
Mittelachse 14 ein. Die Welle 12 ist in einem
(nicht gezeigten) Sattel über
die Enden 12A, 12B befestigt. Der Sattel ist an
dem (nicht gezeigten) Bohrkopf befestigt. Eine Nabe 16 ist über die
Lager 18 beziehungsweise 20 drehbar an der Welle 12 montiert. Das
Lager 18 ist in einer ersten tangentialen Umfangsnut 22 in
der Welle 12 aufgenommen, während das Lager 20 in
einer zweiten tangentialen Umfangsnut 24 in der Nabe 16 aufgenommen
ist. Die Nabe 16 wird relativ zu der Welle 12 durch
ein Blockiermittel 26, bevorzugt in der Form von Kugeln,
axial blockiert, die sowohl in der Welle 12 als auch der
Nabe 16 mit dritten und vierten tangentialen Umfangsnuten 28 beziehungsweise
30 zusammenwirken.
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Zwischen den axialen Enden der Nabe 16 und
der Welle 12 ist die Schneideinrichtung 10 an beiden
Enden mit einer Rückhaltedichtung 32 versehen,
die ein Dichtungsmittel 33 trägt, das das Schmiermittel,
wie etwa Fett oder Öl,
daran hindert, aus dem Innern der Schneideinrichtung 10 heraus
zu entweichen. Beide Rückhaltedichtungen 32 sind
mit ersten Entlastungslöchern 34 mit
kegelförmigen Stopfen 36 ausgestattet,
die in den Löchern
befestigt sind, um das Schmiermittel daran zu hindern, durch die
Löcher 34 heraus
zu entweichen. Die Funktion der ersten Entlastungslöcher 34 wird
unten noch im Detail erklärt.
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Die den 1 und 4 entsprechende Schneideinrichtung 10 ist
mit einer axialen Bohrung 38 versehen, die sich von einem
Ende 12A der Welle 12 aus erstreckt, d.h. in der
beschriebenen Ausführungsform
von dem Ende der Welle 12 aus, an der die Nabe 16 ihren
kleinsten Durchmesser hat. Die axiale Bohrung hat eine Ausdehnung,
die etwa die Hälfte
der Länge
der Welle 12 ausmacht. Das äußere Ende der Bohrung 38 nahe
dem Wellenende 12A hat einen ersten Abschnitt 38A,
der einen etwas größeren Durchmesser
hat als der Rest der Bohrung. Nahe bei dem inneren Ende der Bohrung 38 erstreckt
sich eine allgemein radiale Bohrung 40 von der axialen Bohrung 38 aus
zu der dritten Nut 28. Diese Bohrung 40 wird dazu
verwendet, die Kugeln des Blockiermittels 26 zu befestigen.
Wenn die Kugeln befestigt worden sind, werden ein Kugelstopfen 42 und
ein Abstandsstapfen 44 in der Bohrung 40 montiert,
wobei sich die Stopfen 42 und 44 zusammen zwischen
den Kugeln des Blockiermittels 26 und einem Füllstopfen erstrecken,
der in der axialen Bohrung 38 durch Gleitpassung montiert
ist. Der Füllstopfen
und der Schmiervorgang sind noch näher in unserer SE-B-501 854 beschrieben.
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Der Kugelstopfen 42 ist
mit zwei sich axial erstreckenden Löchern 48 versehen,
die von der länglichen
Mittelachse des Kugelstopfens 42 versetzt sind, während der
Abstandsstopfen 44 mit einer sich axial erstreckenden zentralen
Bohrung 50 ausgestattet ist. Der Grund, weshalb die Löcher 48 des
Kugelstopfens 42 versetzt sind, ist der, daß die Kontaktfläche zwischen
den Kugeln des Blokkiermittels 26 und dem Kugelstopfen
Schmiermittel nicht daran hindern sollte, in das Blockiermittel 26 hinein
und weiter zu den Lagermittel 18, 20 einzutreten.
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Der Füllstopfen wird nach dem Einfetten
entfernt und durch einen Expansionsstopfen 52 ersetzt, der
im Vergleich zu dem Füllstopfen
eine kürzere Länge hat.
Der Expansionsstopfen ist über
eine Gleitpassung montiert. Der Expansionsstopfen 52 ist
aber gegen axiale Verschiebung nach außen durch einen Schnappring 54 gesichert.
Der Expansionsstopfen 52 hat einen mittleren Abschnitt 56 mit
verringertem Durchmesser, und folglich befindet sich ein umfänglicher
Expansionsraum 57 zwischen dem verringerten Abschnitt 56 und
der Wand der Bohrung 38. An seinem vorderen Ende lagert
der Expansionsstopfen 52 gegen den Boden der radialen Bohrung 38.
An seinem hinteren Ende ist der Expansionsstopfen 52 mit Überdruckventilen 58 versehen,
die mit einer ersten zentralen Ausnehmung 60 verbunden
sind. Die Ausnehmung 60 ist mit Gewinde versehen, um das
Einführen
und Entfernen des Stopfens 52 in die Bohrung 38 hinaus
oder aus ihr heraus zu erleichtern. Bevorzugt hat das Gewinde die
Abmessung M24. Die Ausnehmung 60 ist weiterhin an eine
zweite zentrale Ausnehmung 61 angeschlossen, welche zu
dem äußeren Ende
des Stopfens 52 hin offen ist.
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Ein Stopfen oder eine Kappe 62 deckt
das äußere Ende
des Stopfens 52 ab, um die Ventile 58 und die
Bohrung 38 davor zu bewahren, durch Abfälle oder Schmutz verstopft
zu werden. Die Kappe 62 umfaßt einen allgemein zylindrischen
Schaftabschnitt 63 und einen Flanschabschnitt 64.
Der Schaftabschnitt 63 hat eine dritte zentrale Ausnehmung 65, die
zu dem freien Ende eines ersten Schaftabschnitts 63 hin
offen ist, welcher zu der zweiten Ausnehmung 61 des Stopfens 52 hin
offen ist. Die dritte Ausnehmung 65 ist an ein erstes Durchgangsloch 66 angeschlossen,
welches über
die Kappe 62 im wesentlichen senkrecht zu der Mittelachse 14 in
einem zweiten Schaftabschnitt 63B überquert. Die Mittellinie des Lochs 66 erstreckt
sich in Bezug auf die Mittelachse 14 exzentrisch, d.h.
die Mittellinie des Lochs 66 überschneidet nicht die Mittelachse 14.
Das Loch 66 hat einen Durchmesser D1 und ist in einem Abstand
L1 von einer im wesentlichen ebenen Vorderfläche 68 der Kappe 62 positioniert.
Der Durchmesser D1 beträgt
etwa 18 mm und der Abstand L1 beträgt ebenfalls etwa 18 mm. Die
Vorderfläche 68 ist
bevorzugt senkrecht zu der Mittelachse 14 und planparallel
mit einer gegenüberliegenden
hinteren Oberfläche 72. Der
Durchmesser des zweiten Schaftabschnitts 63B ist größer als
der Durchmesser des ersten Schaftabschnitts 63A. Die Kappe
hat eine Nut 67, die sich tangential entlang der Umhüllungsfläche des
Schaftabschnitts in passender Weise radial außerhalb der Ausnehmung 65 erstreckt.
Die Nut 67 ist darauf angepaßt, einen O-Ring 73 zu
halten, welcher die Bohrung 38 vor Schmutz abdichtet und
welcher die Kappe 62 während
der Montage positioniert. Der Flanschabschnitt 64 erstreckt
sich im wesentlichen senkrecht zu der Mittelachse 14 und
hat eine im wesentlichen halbkreisförmige Grundform. Der Flansch 64 bedeckt
die Öffnung
der Bohrung 38A. Eine im wesentlichen ebene Schrägkante 69 schneidet
durch den Flansch 64 und schließt sich an die Vorderfläche 68 in
einem spitzen Winkel α an.
Der Winkel α beträgt etwa
15°. Die
Schrägkante 69 ist
dergestalt, daß sie bündig mit
einer Schrägkante
des umgebenden Schaftendes 12A liegt, wodurch während der
Handhabung der Schneideinrichtung 10 ein Zusatzraum gelassen
wird.
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Ein Schneidbolzen oder eine Schraube 70 ist dafür vorgesehen,
durch ein zweites Loch in dem Schaftende 12A und durch
das erste Loch 66 und weiter in eine (nicht gezeigte) Gewindebohrung
in dem Sattelende 12A eingeführt zu werden. Die Schraube
hat einen Durchmesser D2, welcher 5 bis 20%, bevorzugt etwa 10%
kleiner ist als der Durchmesser D1 des Lochs 66 und der
Durchmesser des zweiten Lochs 71, um so einen Spalt dazwischen
zu erzeugen. Der Spalt wird als ein Schmierkanal zum Äußeren der
Schneideinrichtung 10 hin funktionieren.
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Die Schneideinrichtung 10 wird
auf die folgende Weise montiert. Nachdem der Expansionsstopfen 52 in
der Bohrung 38 durch den Schnappring 54 befestigt
worden ist, wird der den O-Ring 73 tragende Schaft 63 der
Kappe 62 in den ersten Abschnitt 38A der Bohrung 38 eingeführt. Wenn
der O-Ring die Bohrung 38 erreicht,
wird er wegen des Durchmesserunterschieds zwischen der Bohrung 38 und
dem ersten Abschnitt 38A zusammengepreßt. In dieser Position ist
es passend, das erste Loch 66 allgemein in Bezug auf das
zweite Loch 71 zu positionieren, wonach die Kappe per Hand
weiter um eine Distanz nach innen gedrückt wird, bis die hintere Oberfläche 72 des
Flansches in die Vorderfläche
des Sattelendes 12A eingreift. Diese Distanz ist größer als
der oben erwähnte
Spalt. Nun ist das erste Loch tatsächlich mit dem zweiten Loch 71 ausgerichtet,
so daß die
Schraube 70 dadurch hindurch eingeführt und angezogen werden kann.
Die montierte Position der Kappe 62 wird auch in 5 dargestellt.
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Die der vorliegenden Erfindung entsprechende
Vorrichtung funktioniert auf folgende Weise. Wenn eine Schneideinrichtung 10 unter
Arbeitsbedingungen gesetzt wird, dreht sie sich und wird schweren Belastungen
ausgesetzt. Dies bedeutet, daß aufgrund
der Reibung Hitze in den Lagern 18, 20 und dem
Blockiermittel 26 der Schneideinrichtung 10 erzeugt
wird und folglich auch das Schmiermittel erhitzt wird. Wenn das
Schmiermittel erhitzt ist, dehnt es sich aus und da die Rückhaltedichtungen 32 das Schmiermittel
davon abhalten, zwischen der Nabe 16 und der Welle 12 auszutreten,
gelangt das Schmiermittel in den Expansionsraum 57 hinein.
Falls sich das Schmiermittel in einem solchen Ausmaß ausdehnt,
daß der
Raum 57 vollständig
mit Schmiere gefüllt
wird, besteht die Möglichkeit
für das
Schmiermittel, durch die Überdruckventile 58 und
die Ausnehmungen 60, 61 und 65 und weiter
durch den Spalt zwischen der Schraube 70 und dem Loch 71 auszutreten.
Das Schmiermittel tritt bevorzugt in Richtung auf eine Mutter 74 unter
dem Sattelende 12A nach außen. Eine gezahnte Unterlegscheibe 75 bildet
für das
sich ausdehnende Schmiermittel Kanäle nach außen. Unter normalen Bedingungen
sollte der Expansionsraum 57 aber ausreichen, um die Ausdehnungen
des Schmiermittels zu verkraften. Diese Anordnung wird wirksam verhindern,
daß Abfälle oder Schmutz
die Überdruckventile 58 und
die Bohrung 38A verstopfen.