JPH11500196A - ボーリングヘッドのためのカッタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明はボーリングヘッドのための、好ましくはシャフト掘削用ボーリングヘッドのためのカッタ（１０）であって、当該カッタがボーリングヘッドに固定確保されたサドルに該カッタのシャフト（１２）を介して回転可能に装着されており、且つ該シャフトと該カッタの外位ローラ体（１６）との間に軸受（１８、２０）を配設することによって該ローラ体が該シャフトに対して相対的に回転出来るようにされ、且つ該シャフト（１２）と該ローラ体（１６）の間にシール（３３）が設けられ、そして該軸受内に潤滑材を導入するためのチャンネル／穴（３８、４８、５０、６６）が配設されている斯ゝる構成のカッタに関する。該シャフト（１２）は中心軸線（１４）を有する。本発明はスペーサ手段（４２、４４）の位置付け装置（７０）、潤滑材チャンネル（６６）及び隔壁（６０）が該シャフト（１２）の中に該中心軸線（１４）と実質的に同心状に配置され、当該装置、チャンネル及び隔壁が潤滑材を収容するために設けられていることを特徴とする。本発明は更に潤滑材を充填するための方法に関する。

Description

【発明の詳細な説明】 ボーリングヘッドのためのカッタ 先行技術 本発明はボーリングヘッドのための、好ましくはシャフト掘削用ボーリングヘ ッドのためのカッタであって、当該カッタがボーリングヘッドに固定確保された サドルに該カッタのシャフトを介して回転可能に装着されており、且つ該シャフ トと該カッタの外位ローラ体との間に軸受を配設することによって該ローラ体が 該シャフトに対して相対的に回転出来るようにされ、且つ該シャフトと該ローラ 体の間にシールが設けられ、そして該軸受内に潤滑材を導入するためのチャンネ ル／穴が配設されている斯ゝる構成のカッタに関する。本発明は更に潤滑材系を 充填する方法に関する。 上記形式のカッタは稼働中に、軸受が潤滑材、好ましくはグリース、に埋没さ れることが必要である、即ちシャフトとカッタとの空間がグリースで充填される ことが必要である。これはローラ体がシャフトに対して相対的に回動されるとき の摩擦を最小限度に抑えるために実行される。軸受の内部摩擦を低くすることに よって、カッタ寿命は許容レベルに維持される。しかしながら、非常に骨の折れ る（タフな）作業条件の下では、即ちカッタが大きな負荷をを負うときには、ロ ーラ体のシャフトに対する相対的回転によって並びにカッタがロック（岩石）を 工作するときの摩擦によって多量の熱が発生させられる事態となる。この熱の発 生により、グリースが膨張し、そしてカッタの内圧が上昇する。このような条件 下では、シール手段が該内圧に耐えられない、即ちシールが崩壊してグリースが 軸受から現れる程のレベルにカッタの内圧が達する事態が時として 起こり得る。シールが崩壊したならば、そのときはカッタが迅速に破壊されてし まうことは直ぐに理解される。 DE-PS 2742019 から、トンネル掘削機械で用いるカッタとして、当該カッタが 内部グリース通路の特定の末端に接続された圧力逃がし弁（安全弁）を具備して いる斯ゝる構成のカッタは既知である。該内部グリース通路の他端はグリースを 内部グリース通路に導入するためのニップルを具備している。圧力逃がし弁の機 能はグリースをカッタの内部に基本的に導入するとき、並びにカッタの再グリー ス差しを実行するときに、過剰のグリースの流通を許容することにある。しかし ながら、DE-PS 2742019 に係るカッタは大きな負荷を負うことで、結果としてグ リースの熱膨張が起きるならば、圧力は圧力逃がし弁が開くまで増大する。従っ て、弁がシールを基本的に害し、次いで軸受を損傷する事態を回避するように適 正に機能することが絶対に必要である。カッタの稼働条件が極端に骨の折れるも のであること、並びに著しい量のダート／切屑がカッタに付着することは周知で ある。それ故に、圧力逃がし弁ガ詰まって、結果的にその公称圧力で開かなくな ることは著しく危険である。 この種の他の先行技術はカッタの使用期間後に追加のグリースを再充填するこ とが出来ないとか、或いは再充填の際にグリース系の空気含有量を１５％まで引 き上げる事態をもたらし得るエアポケットを回避出来ない等の不利益をしばしば 蒙る。 本発明の目的 本発明の目的はカッタに、カッタがその中のシールを加圧する流体によって取 り囲まれたとき、並びに熱がカッタの内側に発生してグリースを膨張させたとき に、極端に厳しい稼働条件の下で使用出来る圧力補正を与えることにある。 本発明の別の目的は最大の充満度係数を得るために、即ち最小限度の気泡しか 充填後のシステムに残さない状態を得るために、グリース系（システム）をグリ ースで充填する有効な方法を提供することにある。 本発明のこれらの目的並びにその他の目的は添付の請求項の特徴事項の付与さ れたカッタ、ホルダ、及び方法によって実現される。 図面の簡単な説明 本発明に係るカッタの実施例が添付の図面を参照しながら説明されるが、当該 図面は以下のものである。 図１はカッタの玉軸受（ベアリングレース）にその近傍においてグリースが導 入されるときのカッタの断面図である。 図２はカッタにその中央でグリースが導入されるときの本発明に係るカッタの 断面図である。 図３はカッタの可撓性隔壁の断面図である。 図４は本発明に係るカッタの実働位置における断面図である。 発明の詳細な説明 図１に係るカッタ１０は長手方向の、即ち縦の中心軸線１４を有しているシャ フト１２を含む。シャフト１２の両端１２Ａ，１２Ｂはボーリングヘッドに固定 確保されるサドル（図示省略）に装着されることになる。シャフト１２にはロー ラ体１６が夫々軸受１８、２０からなる２組の軸受を介して回転可能に装着され る。軸受１８はシャフト１２の外周に形成された第１周辺溝２２に受容され、他 方の軸受２０はローラ体１６の内周に形成された第２周辺溝２４に受容される。 ローラ体１６はロック手段２６として、これが好ましくはシャフト１２とローラ 体１６に夫々形成された第３、第４周辺 チャンネル或いは溝２８、３０と協労するように配置された環状列のボール２６ を含む斯ゝるロック手段によってシャフト１２に対して軸方向に係留される。 ローラ体１６とシャフト１２軸方向端の間に、カッタ１０はその内部からのグ リース漏洩を阻止するシール３３を支持するシール保持手段３２を具備している 。両シール保持手段３２は第１逃がし孔３４を具備し、当該逃がし孔１４にはそ こからのグリース漏洩を阻止するように錐体プラグ３６が装着される。第１逃が し孔３４の機能は更に詳しく以下に説明される。 図１に係るカッタ１０はシャフト１２の１端１２Ｂ、即ち開示例ではローラ体 １６が最小径を有している側のシャフト１２の末端、から延在する軸穴（ボア） ３８を具備している。この軸穴３８はシャフト１２の全長の約半分に亘って延在 している。軸穴３８の内端の近傍には、概して半径方向の穴、即ち半径穴４０が 軸穴３８から第３溝２８まで延在している。この半径穴４０はロック手段２６の ボールを設置するのに利用される。ボールが設置されてから、ボールプラグ４２ とスペーサプラグ４４が半径穴４０に装着される。プラグ４２、４４は共に、ロ ック（係留）手段２６のボールと充填プラグ４６との間に延在するが、当該充填 プラグは軸穴３８に摺動嵌合（スライドフイット）によって挿入される。アクセ ス上の理由から充填プラグ４６は軸穴３８から延出していて、そしてグリースニ ップル４７と当該ニップルから充填プラグ４６の対立端部分まで延在する内位供 給軸穴４９とを具備している。半径方向へ延在する放出穴５１が供給穴４９から 出現し、充填プラグ４６の包絡面に穴を明けている。 ボールプラグ４２はその縦中心軸線から偏位している軸方向へ延在した２個の 孔４８を具備し、他方スペーサプラグ４４は１個の軸 方向に延在した中心孔５０を具備している。ボールプラグ４２の孔４８がプラグ ４２の軸線から偏位している訳はロック手段２６のボールとボールプラグとの接 触面積がロック手段２６への、更には軸受１８、２０へのグリース侵入を遮断す ることのないようにすることにある。 図１には、グリース差し或いは再グリース差しのための第１の位置にあるカッ タ１０が示されている。グリース差しは別個の２工程で行うことに留意すべきで ある。充填プラグ４６はシャフト１２の軸穴３８に挿入される。グリースガン（ 図示省略）はグリースニップル４７に付設され、グリースがグリースガンによっ てカッタに注入される。それによって、グリースはこれがオリフィスを通じてプ ラグに、次いでシャフト１２と軸受２６を坦持するハブ（ローラ体）１６との間 の玉軸受のレース（溝）２８、３０に押し出されるように、充填プラグにチャン ネル４９、５１を通じて押し込まれる。充填プラグはこれが軸穴と合わせてグリ ースの軸流を阻止し、それ故にプラグが充填の際に軸方向の反力を被らないよう な斯ゝる外形を有している。第１逃がし孔３４はカッタ１０の内側のグリースの レベルを制御するために利用される。即ち、過剰なグリースは充填の第１工程が 完了した時点で孔３４を流通させられる。次いで、充填プラグは軸穴から引き出 され、軸穴が実質的にグリースフリーの状態になる。錐体プラグ３６は第１逃が し孔３４に、グリース差し或いは再グリース差しの第１工程が完了した時点で装 着される。 プラグ４４のための装置、即ち保持具（リテーナ）７０、例えば図４参照、は 充填プラグ４６より短い長さを有していて、これが軸穴３８に挿入される。スペ ーサプラグ４６のための保持具７０は軸穴３８に配置され、軸穴と遊嵌合で装着 される。保持具７０はシリンダとして、これがグリースを基本的に内部に多量に 収容するため に実質的に肉薄壁化された、好ましくは遊嵌合に起因してグリースによって取り 囲まれる斯ゝるシリンダを含む。保持具７０は内方延在フランジ７１を有する。 このフランジは保持具の強化と、高外圧において可撓性隔壁６０の降伏点に到達 出来ないように隔壁を止めること（下記参照）の２種の目的を有している。フラ ンジには中央孔７２がグリースの流通を許容するために配設されている。数多く の孔７７が軸穴４０と保持具の内部空間７６との連通を許容するために、軸穴４ ０の近傍において保持具に配設されている。 図３のベロー或いは可撓性隔壁（ダイアフラム）６０はそれ自体既知のもので あるが、これが軸穴３８の中における保持具７０の背後に配設される。この隔壁 は円形基本形を有し、その最大径は軸穴３６の直径に相当する。隔壁は装着位置 において、保持具を保持する穴の部分と同じ直径を有している。保持具の１端７ ５Ａは軸穴の底と接触し、隔壁が保持具の他端７５Ｂに対して当接させられる。 次いで、両者は中央中空ワッシャ７３とスナップリング７４によって軸方向移動 に対して抵抗するように確保される。隔壁はグリースの温度が上昇する際に、或 いは深い水の充填されている穴のシャフト沈下の際に進展する圧力差を一様にす るために配設される。隔壁はグリースを軸穴の中の流体から分離し、このグリー スが軸穴３８の外位オリフィスにスナップリング７４とワッシャ７３を通じて入 る保持具７０、グリースチャンネル６６、及び隔壁６０はシャフト１２に中心軸 線１４と実質的に同心状に配設される。 図２にはグリース差し或いは再グリース差しの第２工程の際のカッタ１０が示 される。グリースガンのノズル６７はチャンネル６６に挿入されて、これと次い で中央孔７２を通り、その後にノズルの自由端が可撓性隔壁の可動部６１に或い はその近傍に位置付けられる。充填の予めの条件はグリースチャンネル６６、保 持具７０及び 隔壁６０が中心軸線１４と実質的に同心状にあることである。次に、グリースが 可動部６１に充満し、その後にノズル自由端の周りの空間が充満された時点でノ ズル６６に対抗圧力が生じ、それでノズルを外方へ押し返せるように、グリース を内部に注入する。その時、グリースガンを操作する者は、軸穴の内位部分が充 填されていることからガンをグリース連続充填の際にグリースによって押し戻す ことが出来るようにガンの供給圧を当該部分が開放すること、即ちグリースから ノズルに与えられる反力がノズルの後退速度を制御することを認識する。 ノズル６７はグリースチャンネル６６から完全に押出された、今や充填されて いる時点で取り外す。次に、チャンネルをネジ６９や類似のシール部材（図４参 照）によって封止る。完全なグリース系は５％より小さい含有量の空気を含む。 本発明に係るカッタ１０は次のように機能する。カッタ１０は稼働条件に設定 されているとき、回転して大きな負荷を掛けられる。これは第１のケースとして は摩擦がカッタ１０の軸受１８、２０とロック手段２６に熱を発生させる結果、 グリースも加熱されて膨張し、或いは第２ケースにあってはグリースが軸穴にあ る流体から生じた高外圧によって圧縮されることを意味する。 第１のケースでは、グリースは加熱されると膨張し、シール保持具３２がロー ラ体１６とシャフト１２の間のグリース漏洩を阻止するので、グリースが図３の 矢印ＩＡの方向へ隔壁可動部分６１を位置IIＡまで押す。第２のケースでは、カ ッタが比較的高圧の下に流体によって取り囲まれ、それ故にグリース系の容量は 図３の矢印ＩＢの方向へ隔壁可動部分６１を位置IIＢまで移動させることに起因 し低減し、それによって外圧と同じ内圧を達成する。隔壁可動部分６１の移動と 両ケースの内部容積の変化は掘削中に、或いは流体中 の沈下の際に連続的に起き、図３に示す位置は事例としてのみ見せるものである 。例えば元の容積に対して±５％の差異を伴う容積変化等の必須の容積の多少の 変化は可能である。少なくとも隔壁を装着前にグリースで充満させ、次にノズル ６７によって充填を完成させることは有益である。 レイズボウリング(raise boring),トンネル・ボーリングヘッド用のカッタ／ ディスク或いはシャフトシンキング（shaft sinking）との関係で本発明を実施 することは可能である。 本発明はその好適例に関連して説明されたが、具体的に既述されていない追加 、削除、変形並びに置換を、添付の請求項に記載の発明の精神と範囲とから逸脱 することなく為し得ることは当業者の認めるところである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ボーリングヘッド、好ましくシャフト掘削用のボーリングヘッドのための カッタであって、当該カッタ（１０）が該ボーリングヘッドに固定確保されたサ ドルに該カッタのシャフト（１２）を介して回転可能に装着され、該シャフト（ １２）と該カッタの外位ローラ体（１６）との間には軸受（１８、２０）が配設 され、それによって該ローラ体（１６）が該シャフト（１２）に対して相対的に 回転出来るようになっており、そして該シャフト（１２）と該ローラ体（１６） の間にはシール（３３）が配設され且つ該カッタの内部に潤滑材を導入するため にチャンネル／穴（３８、４８、５０、６６）が配設されていて、該シャフト（ １２）が中心軸線（１４）を有している、斯ゝるカッタにおいて、 スペーサ手段（４２、４４）を位置付けるための装置（７０）、潤滑材チャン ネル（６６）及び隔壁（６０）が該シャフト（１２）の中で該中心軸線（１４） と実質的に同心状に配置され、当該装置、チャンネル及び隔壁は潤滑材を収容す るように設けたものであり、該装置（７０）の内側の空間（７６）が該装置と該 ローラ体（１６）を係留するための軸方向ロック手段（２６）との間に配置され た該スペーサ手段（４２、４４）を介して該軸受（１８、２０）と連通している ことを特徴とするボーリングヘッドのためのカッタ。 ２．該装置（７０）が実質的に円筒状の管形であり、中間部分（７０）として 該装置（７０）の残部と比較して低減した直径を有している斯ゝる中間部分を具 備していることを特徴とする、請求項１に係るカッタ。 ３．該装置（７０）がその１端（７５Ｂ）において該空間（７６）と孔（７２ ）を通じて連通している圧力逃がし隔壁（６０）を具 備していることを特徴とする、請求項２に係るカッタ。 ４．該装置（７０）、該隔壁（６０）、中空ワッシャ（７３）及び係留用リン グ（７４）がこの順番で該軸穴（３８）に挿入され、該隔壁が該装置の１端（７ ５Ｂ）に対して当接し、好ましくは該装置の中で特定距離だけ軸方向へ突出して いることを特徴とする、請求項３に係るカッタ。 ５．該装置（７０）が遊嵌合で該軸穴（３８）に装着されている、先行請求項 のいずれか１項に係るカッタ。 ６．カッタ（１０）として、当該カッタがボーリングヘッドに固定確保されて いるサドルに該カッタのシャフト（１２）を介して装着されている斯ゝるカッタ に潤滑材を充填する方法において、 該シャフト（１２）の軸穴（３８）に充填プラグ（４６）を挿入し； 潤滑材を該充填プラグ（４６）のチャンネル（４９、５１）を通じて押込むこ とによって潤滑材が該プラグの出口から排出し、軸受（１８、２０）が配設され ている該シャフト（１２）とローラ体（１６）の間に配設した軸受手段（２８、 ３０）に侵入するようにし； 該充填プラグ（４６）を該軸穴から取り出して、該軸穴を潤滑材が実質的に空 の状態にし； 順番に実質的に円筒状の管形の装置（７０）と隔壁（６０）を該軸穴に設置し 、そして両者を該軸穴で軸方向へ係留し； 該軸穴と連通する該シャフト（１２）の中のチャンネル（６６）にノズル（６ ７）を挿入し； 潤滑材を該軸穴（３８）に押し込み； 該ノズルを取り外してから該チャンネルを封止る、 以上の諸工程を含んで成ることを特徴とするカッタに潤滑材を充填 する方法。 ７．先ず潤滑材の充填が該隔壁（６０）の領域で生起し、次いで該チャンネル （６６）の外端に向かう方向に順次生起し、そして該ノズルが潤滑材の実質的に 連続した充填の際に比較的ゆっくり取り外されることを特徴とする、請求項６に 斯ゝる方法。