SE1351507A1 - Bergborrkrona som uppvisar en skyddsstruktur för en labyrinttätning/ett lager - Google Patents

Abstract

Ett borrverktyg inbegriper en rulle, monterad för vridning på en lageraxel somsträcker sig från ett borrhuvud. Rullen uppvisar en första plan basyta, motståendeen andra plan basyta av borrhuvudet. Ett första ringformigt spår år utbildat i denförsta plana basytan, och ett andra ringformigt spår år utbildat i den andra planabasytan. De första och andra ringformiga spåren ligger åtminstone delvis i linje medvarandra. Kombinationen av de första och andra ringformiga spåren utbildar enförsta ringformig packbox. En skyddsring införs i den första ringformiga packboxen,och verkar genom att dela in en fluidbana mellan borrverktygets lageraxel och enutvåndig miljö i en mångfald av parallella fluidbanor, vilka passerar runtskyddsringen. Varje parallell fluidbana inbegriper en buktighet som definieras av en mångfald av riktningsåndrande hörn.

Description

15 20 25 30 P162634.SE.01 vilken har presspassats in i rullen 3. Denna bussning 24 utgör en ringformig konstruktion, typiskt framställd av berylliumkoppar, även om användningen av andra material är känd inom rådande teknik. Kullagren 12 sitter i en ringformig lagerbana 26 som definieras vid gränssnittet mellan lageraxeln 2 och rullen 3. Det andra cylindriska glidlagret 14 hos lagersystemet definieras av en yttre cylindrisk yta 30 på lageraxeln 2 och en inre cylindrisk yta 32 på rullen 3. Den yttre cylindriska ytan 30 är radiellt förskjuten inåt från den yttre cylindriska ytan 20. Det första radiella glidlagret 16 definieras mellan de första och andra cylindriska glidlagren 10 och 12 av en första radiell yta 40 på lageraxeln 2 och en andra radiell yta 42 på rullen 3. Det andra radiella glidlagret 18 är beläget intill det andra cylindriska glidlagret 12 vid rullens rotationsaxel och definieras av en tredje radiell yta 50 på lageraxeln 2 och en fjärde radiell yta 52 på rullen 3.

Smörjmedel tillhandahålls i det första cylindriska glidlagret 10, det andra cylindriska glidlagret 14, det första radiella glidlagret 16 och det andra radiella glidlagret 18 mellan de motstående cylindriska och radiella ytorna med användning av systemet 6. Det är avgörande att kvarhålla smörjmedlet i positioner mellan de motstående ytorna hos lagersystemet. Kvarhållande av smörjmedlet kräver att en glidtätning utbildas mellan lagersystemet och borrkronans yttermiljö.

En O-ringstätning 60 är positionerad i en tätningspackbox 64 mellan skärrullen 3 och lageraxeln 2 för att kvarhålla Smörjmedel och utestänga utvändig smuts. Ett tätningsnav med cylindrisk yta 62 tillhandahålls på lageraxeln. I den illustrerade konfigurationen är denna yta av tätningsnavet 62 radiellt förskjuten utåt [med tjockleken för bussningen 24) från den yttre cylindriska ytan 20 för det första glidlagret 10. Det torde inses, att tätningsnavet, om så önskas, ej behöver uppvisa någon förskjutning med avseende på huvudglidlagrets yta (se exempelvis figur 3). Den ringformiga tätningspackboxen 64 är utbildad i rullen 3. Packboxen 64 och tätningsnavet 62 ligger i linje med varandra när skärrullen 3 är vridbart positionerad på lageraxeln. O-ringstätningen 60 komprimeras mellan ytan (ytorna) av packboxen 64 och tätningsnavet 62, under det att O- ringstätningen 60 glider på tätningsnavets yta 62 och verkar för att kvarhålla smörjmedel i lagerområdet runt lagersystemen. Denna tätning hjälper också till att förhindra, att material (borrslam och smuts) i brunnsborrhålet tar sig in i lagerområdet. 10 15 20 25 30 P162634.SE.01 Tidiga tätningar för bergborrkronor konstruerades med en metallisk Belleville-fjäder, klädd med en elast, vanligtvis nitrilgummi (N BR). Ett betydande framsteg vad gäller tätningar för bergborrkronor kom, när tätningar av O-ringstyp introducerades (se Galle, US-patent nr 3 397 928, vars innehåll införlivas härmed genom hänvisning härtill).

Dessa O-ringstätningar utgjordes av nitrilgummi och uppvisade ett cirkulärt tvärsnitt.

Tätningen inpassades i en radiell packbox, utbildad av cylindriska ytor mellan huvudet och konlager, och det ringformiga utrymme som utbildades var mindre än den ursprungliga dimensionen såsom uppmätt som tätningens tvärsnitt. Schumacher (US- patent nr 3 765 495, vars innehåll införlivas härmed genom hänvisning härtill) beskriver en variation av denna tätning genom förlängning av den radiella dimensionen vilket, jämfört med tätningen avslöjad av Galle, kräver mindre procentuell hoppressning för utbildande av en effektiv tätning.

Flera andra mindre variationer av detta tätningskoncept har använts, var och en förlitande sig på en elasttätning som pressas ihop radiellt i en packbox, utbildad av cylindriska ytor mellan de två lagerelementen, och är välkända för fackmannen. Med tiden har bergborrkronbranschen gått från ett standardnitrilmaterial för tätningsringen till en höggradigt mättad nitrilelast för ökad stabilitet vad gäller egenskaper (värmebeständighet, kemisk motståndskraft).

Användningen av ett tätningsorgan i lager för bergborrkronor har dramatiskt ökat lagerlivslängden under de senaste femtio åren. ]u längre tid tätningen utestänger förorening från lagret, desto längre blir livslängden för lagret och borrkronan.

Tätningen utgör således en kritisk komponent i bergborrkronan. Livslängden för tätningen begränsas faktiskt av skador på och nötning av tätningen. Tätningen 60 kvarhålls i packboxen 64 och glider på lageraxeln (vid ytan 62) och verkar genom att separera lagrets fett från den yttre miljön (borrslam, luft, borrkax etc.). Närvaron av slipande partiklar (kända som detritus) som införs till tätningen från den yttre miljön tenderar att accelerera nötningen av tätningen 60. Exempelvis kan tätningen 60, om de slipande partiklarna är av tillräcklig storlek (eller kvantitet), slitas sönder.

För att lösa detta problem, är det känt för fackmannen att skapa något slags buktighet 80 i fluidbanan mellan tätningspackboxen och den yttre miljön. Denna buktighet skapas genom geometrin för huvudet och rullen. Figur 1 illustrerar ett exempel i ett tätat lager 10 15 20 25 30 P162634.SE.01 på en sådan buktighet 80, vilken skapats genom konfigurering av geometrin för huvudet och rullen för att introducera ett hörn 82 (i detta fall utbildat av en rät vinkel) i fluidbanan mellan tätningen 60 och den yttre miljön 84. Figur 2 illustrerar ett annat exempel på en sådan buktighet 80 i ett tätat lager, vilken skapats genom konfigurering av geometrin för huvudet och rullen för att introducera två hörn 86 och 88 (vart och ett i detta fall utbildade av en trubbig vinkel, även om räta vinklar eller blandade vinklar skulle kunna användas) i fluidbanan mellan tätningen 60 och den yttre miljön 84. Ett ytterligare hörn 82 (i detta fall utbildat av en trubbig vinkel, även om en rät vinkel skulle kunna användas, och positionerat på liknande sätt som det enda hörnet som visas i figur 1) tillhandahålls också i fluidbanan. Figur 3 illustrerar ett annat exempel på en sådan buktighet 80, vilken skapats genom konfigurering av geometrin för huvudet och rullen för att introducera två hörn 86 och 88 (vart och ett i detta fall utbildade av en trubbig vinkel, även om räta vinklar eller blandade vinklar skulle kunna användas) i fluidbanan mellan tätningen 60 och den yttre miljön 84. Den inbegripna buktigheten 80 verkar genom att hindra passagen av slipande partiklar (detritus) från den yttre miljön 84 i riktning mot tätningen 60.

Vi hänvisar nu till figur 4, vilken visar användningen av ett skydd för labyrinttätningen 90 i ett tätat lager för att introducera buktigheten 80 i fluidbanan mellan tätningen 60 och den yttre miljön 84. Skyddet för labyrinttätningen 90 utgör en ringstruktur som uppvisar en L-form (i tvärsnitt). Ett ringformigt spår 92 är utbildat i en radiell basyta 91 av rullen 3. Det ringformiga spåret 92 är radiellt förskjutet från tätningspackboxen genom ytan 94. Det kortare benet av det L-formade skyddet för labyrinttätningen 90 införs i det ringformiga spåret 92, med det längre benet av den L-formade skyddsringen för labyrinttätningen 90 positionerat mellan rullen 3 (yta 91) och den radiella basytan 93 av huvudet 1 intill axeln 2. Vi hänvisar till Shotwell, US-patent nr 4 613 004, vars innehåll införlivas härmed genom hänvisning härtill.

Vi hänvisar nu dessutom till figur 5. Skyddet för labyrinttätningen 90 delar in fluidbanan mellan tätningen 60 och den yttre miljön 84 i en första fluidbana 300 som sträcker sig runt ytorna av det ringformiga spåret 92 och ytan 94 (passerande hörnen 95, 96, 97 och 98) och en andra fluidbana 302 som sträcker sig längs den radiella basytan 93 av huvudet 1 intill axeln 2 och den cylindriska ytan 62 (passerande hörnet 82). De streckade linjerna i figur 5 illustrerar allmänt ytorna av huvudet, axeln och rullen intill skyddet 90 och tätningen 60. De första och andra fluidbanorna 300 och 302 10 15 20 25 30 P162634.SE.01 är parallella med varandra med avseende på passerande runt den L-formade skyddsringen för labyrinttätningen 90. Oaktat att introduktionen av en buktighet 80 i den första fluidbanan 300 kräver passage av fyra hörn (95, 96, 97 och 98), företer konfigurationen i figur 4 fortfarande en andra fluidbana 302 som uppvisar en buktighet 80 med endast ett enda hörn (82).

Det finns ett behov för en förbättrad skyddsstruktur för labyrinttätningen och konfiguration som sörjer för bättre skydd mot passagen av slipande partiklar (detritus) från den yttre miljön 84 i riktning mot tätningen 60.

Det är även känt inom rådande teknik att ha ett öppet lager (dvs. ett icke-tätat lager, vilket ej använder ett inneslutet Smörjmedel) i vissa tillämpningar. Det öppna lagret kan innefatta antingen ett glidlager eller ett rullager, eller någon kombination av lagerstrukturer och -system. Problemet att utestänga förorening från lagret, för att förlänga lagerlivslängden, utgör också ett bekymmer med ett öppet lager. Det finns således ett behov inom rådande teknik för en förbättrad skyddsstruktur av labyrinttyp och konfiguration som sörjer för bättre skydd mot passagen av slipande partiklar (detritus) från den yttre miljön i riktning mot lagerstrukturen.

Vi hänvisar vidare till de följande referenserna enligt rådande teknik (innehållet i alla referenser införlivas härmed genom hänvisning härtill): US-patenten nr 3 656 764, 4 102 419, 4 179 003,4 200 343, 4 209 890, 4 613 004, 5 005 989, 5 027 911, 5 224 560, 5 513 715, 5 570 750, 5 740 871, 6 254 275 och 7 798 248, och US-patentansökan med publicerings-nr 2010/0038144.

SAMMANFATTNING I en utföringsform innefattar ett borrverktyg: ett borrhuvud som uppvisar en sig radiellt sträckande basyta; åtminstone en lageraxel som sträcker sig från borrhuvudet; en rulle, monterad för vridning på lageraxeln och som uppvisar en sig radiellt sträckande basyta; ett första ringformigt spår, utbildat i den sig radiellt sträckande basytan av rullen; ett andra ringformigt spår, utbildat i den sig radiellt sträckande basytan av borrhuvudet, varvid det första ringformiga spåret ligger i linje med åtminstone ett avsnitt av det andra ringformiga spåret; och en skyddsring som uppvisar en storlek och form för att 10 15 20 25 30 P162634.SE.01 passa mellan rullen och borrhuvudet, positionerad inuti både det första och andra ringformiga spåret.

I en utföringsform innefattar ett borrverktyg: en rulle, monterad för vridning på en lageraxel som sträcker sig från ett borrhuvud, varvid rullen uppvisar en första sig radiellt sträckande plan basyta, motstående en andra sig radiellt sträckande plan basyta av borrhuvudet; ett första ringformigt spår, utbildat i den första sig radiellt sträckande plana basytan; ett andra ringformigt spår, utbildat i den andra sig radiellt sträckande plana basytan, varvid det första ringformiga spåret ligger i linje med åtminstone ett avsnitt av det andra ringformiga spåret, varvid kombinationen av de första och andra ringformiga spåren utbildar en första ringformig packbox; och en skyddsring som införs i den första ringformiga packboxen.

I en utföringsform innefattar ett borrverktyg: en rulle, monterad för vridning på en lageraxel som sträcker sig från ett borrhuvud, varvid rullen uppvisar en första sig radiellt sträckande plan basyta, motstående en andra sig radiellt sträckande plan basyta av borrhuvudet; ett första ringformigt spår, utbildat i den första sig radiellt sträckande plana basytan, varvid det första ringformiga spåret uppvisar första och andra motstående sidoväggar; ett andra ringformigt spår, utbildat i den andra sig radiellt sträckande plana basytan, varvid det andra ringformiga spåret uppvisar första och andra motstående sidoväggar, varvid den första sidoväggen av det första ringformiga spåret ligger radiellt i linje med den första sidoväggen av det andra ringformiga spåret, varvid kombinationen av de första och andra ringformiga spåren utbildar en första ringformig packbox; och en skyddsring som införs i den första ringformiga packboxen.

I en utföringsform inbegriper ett borrverktyg: en rulle, monterad för vridning på en lageraxel som sträcker sig från ett borrhuvud, varvid rullen uppvisar en första plan basyta, motstående en andra plan basyta av borrhuvudet; ett första ringformigt spår, utbildat i den första plana basytan; ett andra ringformigt spår, utbildat i den andra plana basytan, varvid de första och andra ringformiga spåren ligger åtminstone delvis i linje med varandra, och varvid kombinationen av de första och andra ringformiga spåren utbildar en första ringformig packbox; och en skyddsring som införs i den första ringformiga packboxen, vilken verkar genom att dela in en fluidbana mellan borrverktygets lageraxel och en utvändig miljö i en mångfald av parallella fluidbanor, 10 15 20 25 30 P162634.SE.01 vilka passerar runt skyddsringen. Varje parallell fluidbana inbegriper en buktighet som definieras av en mångfald av riktningsändrande hörn.

KORTFATTAD BESKRIVNING AV RITNINGARNA Vi hänvisar nu till figurerna, varvid: figurerna 1, 2 och 3 vardera illustrerar en partiellt sektionerad vy av en typisk rullborrkrona som visar en buktig struktur för tätningsskydd enligt rådande teknik; figur 4 illustrerar en partiellt sektionerad vy av en typisk rullborrkrona som visar en skyddsstruktur för en labyrinttätning enligt rådande teknik; figur 5 illustrerar de indelade parallella fluidbanorna som presenterats i strukturen i figur 4; figur 6 illustrerar en partiellt sektionerad vy av en rullborrkrona som visar en utföringsform av en förbättrad skyddsstruktur för en labyrinttätning/ ett lager; figur 7A illustrerar de indelade parallella fluidbanorna som presenterats i strukturen i figur 6; figur 7B illustrerar de indelade parallella fluidbanorna som presenterats i en alternativ implementering; figur 8 illustrerar en partiellt sektionerad vy av en rullborrkrona som visar en utföringsform av en förbättrad skyddsstruktur för en labyrinttätning/ ett lager; figur 9A illustrerar de indelade parallella fluidbanorna som presenterats i strukturen i figur 8; figur 9B illustrerar de indelade parallella fluidbanorna som presenterats i en alternativ implementering; och figurerna 10-12 illustrerar alternativa former för skyddsstrukturen för en labyrinttätning / ett lager.

DETALIERAD BESKRIVNING AV RITNINGARNA Vi hänvisar nu till figur 6, vilken illustrerar en partiellt sektionerad vy av en rullborrkrona som visar en utföringsform av en förbättrad skyddsstruktur för en labyrinttätning/ett lager. Lika referensnummer hänvisar till lika eller liknande delar i figurerna 1-5. Den förbättrade skyddsstrukturen för en labyrinttätning/ ett lager i figur 6 använder en L-formad (i tvärsnitt) skyddsring 190 för labyrinttätningen/lagret, lika skyddsringen 90 i figur 4. Dock tillhandahålls en annan geometri för huvudet och rullen för att stödja installation av skyddsringen 190 för labyrinttätningen/lagret och 10 15 20 25 30 P162634.SE.01 introduktionen av en förbättrad buktighet 180 i fluidbanan mellan tätningen 60 och den yttre miljön 84. Även om illustrationen gjorts för användning med ett tätat lager, vilket inbegriper tätningen 60 i packboxen 64, torde det inses, att skyddsringen 190 för labyrinttätningen/lagret är lika användbar i ett öppet lager (utan tätning) för att introducera en förbättrad buktighet 180 i fluidbanan mellan lagret 10 och den yttre miljön 84. Närvaron av packboxen 64 och tätningen 60 i figur 6 tillhandahålls endast för illustrationsändamål och utgör en valfri struktur som används i implementeringen av det tätade lagret. Även om illustrationen gjorts med ett glidlager, torde det inses, att skyddsringen 190 för labyrinttätningen/lagret är användbar för skydd av vilken som helst typ av lager, inbegripande axeltapp och rullager.

Ett första ringformigt spår 192 är utbildat i en radiell basyta 91 av rullen 3 (denna radiella basyta 91 utbildar en bakre yta av rullen), varvid spåret 192 inbegriper motstående sidoväggar och en botten. Det första ringformiga spåret 192 är radiellt förskjutet från tätningspackboxen genom ytan 94 (dvs. ytan 94 separerar en sidovägg av spåret 192 från området för tätningspackboxen 64, om närvarande). Ytan 94 kan i en utföringsform innefatta ett avsnitt av den radiella basytan 91 (med andra ord, ytan 94 och ytan 91 ligger i samma plan). I en annan utföringsform kan ytan 94 innefatta en yta som definieras av utbildningen av det första ringformiga spåret 192 självt (med andra ord, ytan 94 och ytan 91 är parallella, men ligger ej i samma plan). Ytan 94 utgör i den alternativa utföringsformen med öppet lager en förskjutning som separerar en sidovägg av spåret 192 från den cylindriska lagerytan av axeln 2. Ett andra ringformigt spår 194 är utbildat i en radiell basyta 93 av huvudet 1 intill axeln 2, varvid denna radiella basyta 93 är motstående i förhållande till den radiella basytan 91 som utbildar en bakre yta av rullen, varvid spåret 194 inbegriper motstående sidoväggar och en botten. Det andra ringformiga spåret 194 är radiellt förskjutet från den cylindriska tätningsytan 62 genom ett avsnitt 193 av den radiella basytan 93 (dvs. ytan 93 separerar en sidovägg av spåret 194 från axeln 2 och tätningsytan 62). Ytan som definieras av avsnitt 193 ligger således, i en föredragen implementering, i samma plan som den radiella basytan 93. Som ett alternativ framställs ytan som definieras av avsnitt 193 genom utbildningen av det andra ringformiga spåret 194 (och är således parallell med, men ligger ej i samma plan som, ytan 93). Åtminstone ett avsnitt av det andra ringformiga spåret 194 ligger radiellt i linje med det första ringformiga spåret 192. I en föredragen implementering ligger en 10 15 20 25 30 P162634.SE.01 sidovägg av det första ringformiga spåret 192 radiellt i linje med en motsvarande sidovägg av det andra ringformiga spåret 194.

De första och andra ringformiga spåren 192 och 194 definierar tillsammans en L- formad (i tvärsnitt) ringformig ringpackbox, vilken accepterar den L-formade (i tvärsnitt) skyddsringen 190 för labyrinttätningen/lagret. Den L-formade skyddsringen 190 för labyrinttätningen /lagret är dimensionerad och utformad för att överensstämma med den ringformiga öppningen i ringpackboxen, men utgör ej ett presspassat element och kommer faktiskt att uppvisa ett visst spel runt sin periferi med avseende på den ringformiga ringpackboxen. Ett ben (exempelvis det kortare benet) av den L-formade skyddsringen 190 för labyrinttätningen/lagret införs i det första ringformiga spåret 192. Ett annat ben (exempelvis det längre benet) av den L-formade skyddsringen 190 för labyrinttätningen/lagret införs i det andra ringformiga spåret 194. Med den beskrivna geometrin för huvudet och rullen och placeringen av den L-formade skyddsringen 190 för labyrinttätningen/lagret, torde det noteras, att den L-formade skyddsringen 190 för labyrinttätningen/ lagret är positionerad mellan rullen 3 och axeln 2 (så att den, i implementeringen av det tätade lagret, ligger mellan den yttre miljön och tätningen, och den, i implementeringen av det öppna lagret, ligger mellan den yttre miljön och lagret).

Vi hänvisar nu dessutom till figurerna 7A och 7B, varvid figur 7A illustrerar implementeringen av det tätade lagret och figur 7B illustrerar implementeringen av det öppna lagret. Den beskrivna geometrin för huvudet och rullen och placeringen av den L- formade skyddsringen 190 för labyrinttätningen/lagret delar in fluidbanan mellan tätningen 60 (i figur 7A) och/eller lagret 10 (i figur 7B) och den yttre miljön 84 i en första fluidbana 300 som sträcker sig runt ytorna av det första ringformiga spåret 192 (passerande hörnen 195, 196, 197 och 198) och en andra fluidbana 302 som sträcker sig runt ytorna av det andra ringformiga spåret 194 (passerande hörnen 199, 200 och 201). De streckade linjerna i figurerna 7A och 7B illustrerar allmänt ytorna av huvudet, axeln och rullen intill skyddet 190 och tätningen 60/lagret 10. De första och andra fluidbanorna 300 och 302 är parallella med varandra med avseende på passerande runt den L-formade skyddsringen 190 för labyrinttätningen/lagret. Denna konfiguration delar således inte endast in fluidbanan mellan tätningen 60 /lagret 10 och den yttre miljön 84 i första och andra fluidbanor 300 och 302 (liknande skyddet för 10 15 20 25 30 P162634.SE.01 10 labyrinttätningen i figurerna 4 och 5), utan sörjer dessutom för att var och en av de första och andra fluidbanorna 300 och 302 företer en buktighet 180 innefattande åtminstone två (och mer föredraget, fler än två) hörn. implementeringen i figur 6 företer faktiskt en buktighet 180 avseende den första fluidbanan 300 som uppvisar fyra hörn (195, 196, 197 och 198), vilket utgör åtminstone lika många som företes med den första fluidbanan 300 i figurerna 4 och 5, och en buktighet 180 avseende den andra fluidbanan 302 som uppvisar åtminstone tre hörn (199, 200 och 201, med det ytterligare hörnet 207 i figur 713), vilket utgör väsentligen fler än vad som företes med den andra fluidbanan 302 i figurerna 4 och 5.

Fluidbanorna vid varje hörn byter fördraget riktning vid en rät vinkel för buktigheten.

Dock torde det noteras, att vinkeln för buktigheten alternativt skulle kunna uppvisa en trubbig (och kanske spetsig) vinkelkonfiguration. Även om en i tvärsnitt L-formad skyddsring 190 för labyrinttätningen/lagret illustrerats som en föredragen implementering, torde det inses, att skyddsringen 190 för labyrinttätningen/ lagret skulle kunna uppvisa andra tvärsnittsformer, inbegripande en T-form, vilket på liknande sätt skulle sörja för en indelning av fluidbanan i flera parallella banor, vilka vardera uppvisar en buktighet, inbegripande åtminstone två, och mer föredraget åtminstone tre, hörn. Se figur 10. I en annan implementering skulle skyddsringen 190 för labyrinttätningen/ lagret i stället kunna uppvisa en stångformig (I- formig) konfiguration i tvärsnitt, vilket skulle sörja för en indelning av fluidbanan i flera parallella banor, vilka vardera uppvisar en buktighet, inbegripande åtminstone två, och mer föredraget åtminstone tre, hörn. Se figur 11.

Dessutom skulle, där storleken av och konfigurationen för borrkronan tillåter, geometrierna för de första och andra ringformiga spåren kunna bytas ut med avseende på de radiella basytor som visas i figur 12. I denna konfiguration skulle det korta benet av den L-formade skyddsringen 190 för labyrinttätningen/lagret införas i det andra ringformiga spåret 194, utbildat i ytan 93, medan det andra långa benet av den L- formade skyddsringen 190 för labyrinttätningen/lagret skulle införas i det första ringformiga spåret 192, utbildat i ytan 91. 10 15 20 25 30 P162634.SE.01 11 Vi hänvisar nu till figur 8, vilken illustrerar en partiellt sektionerad vy av en rullborrkrona som visar en utföringsform av en förbättrad skyddsstruktur för en labyrinttätning/ett lager. Lika referensnummer hänvisar till lika eller liknande delar i figurerna 1-7. Den förbättrade skyddsstrukturen för en labyrinttätning/ ett lager i figur 8 använder en flersegments L-formad (i tvärsnitt) skyddsring 290 för labyrinttätningen/lagret. Äter torde det inses, att, även om illustrationen gjorts för användning med ett tätat lager, vilket inbegriper tätningen 60 i packboxen 64, skyddsringen 290 för labyrinttätningen/lagret är lika användbar i ett öppet lager (utan tätning) för att introducera en förbättrad buktighet 180 i fluidbanan mellan lagret 10 och den yttre miljön 84. Närvaron av packboxen 64 och tätningen 60 i figur 8 tillhandahålls endast för illustrationsändamål och utgör en valfri struktur som används i implementeringen av det tätade lagret. Även om illustrationen gjorts med ett glidlager, torde det inses, att skyddsringen 290 för labyrinttätningen/lagret är användbar för skydd av vilken som helst typ av lager, inbegripande axeltapp och rullager.

Ett första ringformigt spår 192 är utbildat i en radiell basyta 91 av rullen 3 (denna radiella basyta 91 utbildar en bakre yta av rullen), varvid spåret 192 inbegriper motstående sidoväggar och en botten. Det första ringformiga spåret 192 är radiellt förskjutet från tätningspackboxen genom ytan 94 (dvs. ytan 94 separerar en sidovägg av spåret 192 från området för tätningspackboxen 64, om närvarande). Ytan 94 kan i en utföringsform innefatta ett avsnitt av den radiella basytan 91 (med andra ord, ytan 94 och ytan 91 ligger i samma plan). I en annan utföringsform kan ytan 94 innefatta en yta som definieras av utbildningen av det första ringformiga spåret 192 självt (med andra ord, ytan 94 och ytan 91 är parallella, men ligger ej i samma plan). Ytan 94 utgör i den alternativa utföringsformen med öppet lager en förskjutning som separerar en sidovägg av spåret 192 från den cylindriska lagerytan av axeln 2. Ett andra ringformigt spår 194 är utbildat i en radiell basyta 93 av huvudet 1 intill axeln 2, varvid denna radiella basyta 93 är motstående i förhållande till den radiella basytan 91 som utbildar en bakre yta av rullen, varvid spåret 194 inbegriper motstående sidoväggar och en botten. Det andra ringformiga spåret 194 är radiellt förskjutet från den cylindriska tätningsytan 62 genom ett avsnitt 193 av den radiella basytan 93 (dvs. ytan 93 separerar en sidovägg av spåret 194 från axeln 2 och tätningsytan 62). Ytan som definieras av avsnitt 193 ligger således, i en föredragen implementering, i samma plan som den radiella basytan 93. Som ett alternativ framställs ytan som definieras av avsnitt 193 genom utbildningen av det 10 15 20 25 30 P162634.SE.01 12 andra ringformiga spåret 194 (och är således parallell med, men ligger ej i samma plan som, ytan 93). Åtminstone ett avsnitt av det andra ringformiga spåret 194 ligger radiellt i linje med det första ringformiga spåret 192. I en föredragen implementering ligger en sidovägg av det första ringformiga spåret 192 radiellt i linje med en motsvarande sidovägg av det andra ringformiga spåret 194.

De första och andra ringformiga spåren 192 och 194 definierar tillsammans en L- formad (i tvärsnitt) ringformig ringpackbox, vilken accepterar det flersegments L- formade (i tvärsnitt) skyddsringen 290 för labyrinttätningen/lagret. Den flersegments L-formade skyddsringen 290 för labyrinttätningen/lagret är dimensionerad och utformad för att överensstämma med den ringformiga öppningen i ringpackboxen, men utgör ej ett presspassat element och kommer faktiskt att uppvisa ett visst spel runt sin periferi med avseende på den ringformiga ringpackboxen. Den flersegments skyddsringen 290 för labyrinttätningen/lagret inbegriper en första segmentring 292 och en andra segmentring 294. Den första segmentringen 292 och den andra segmentringen 294 samverkar med varandra vid en komplementär gränssnittsyta 296 (i detta exempel uppvisar gränssnittsytan 296 en Z-form (i tvärsnitt)). I kombination definierar den första segmentringen 292 och den andra segmentringen 294 L-formen (i tvärsnitt) för skyddsringen 290 för labyrinttätningen/lagret. Ett ben (exempelvis det kortare benet) av den flersegments L-formade skyddsringen 290 för labyrinttätningen/lagret införs i det första ringformiga spåret 192. Ett annat ben (exempelvis det längre benet) av den flersegments L-formade skyddsringen 290 för labyrinttätningen/lagret införs i det andra ringformiga spåret 194. Gränssnittsytan 296 tillhandahålls inuti nämnda ena andra (längre) ben av den flersegments L-formade skyddsringen 290 för labyrinttätningen/lagret (även om den alternativt skulle kunna tillhandahållas inuti det andra (kortare) benet). Med den beskrivna geometrin för huvudet och rullen och placeringen av den flersegments L-formade skyddsringen 290 för labyrinttätningen/lagret, torde det noteras, att den flersegments L-formade skyddsringen 290 för labyrinttätningen/lagret är positionerad mellan rullen 3 och axeln 2 (så att den, i implementeringen av det tätade lagret, ligger mellan den yttre miljön och tätningen, och den, i implementeringen av det öppna lagret, ligger mellan den yttre miljön och lagret). 10 15 20 25 30 P162634.SE.01 13 Vi hänvisar nu dessutom till figurerna 9A och 9B, varvid figur 9A illustrerar implementeringen av det tätade lagret och figur 9B illustrerar implementeringen av det öppna lagret. Den beskrivna geometrin för huvudet och rullen och placeringen av den flersegments L-formade skyddsringen 290 för labyrinttätningen/lagret delar in fluidbanan mellan tätningen 60 (i figur 9A) och /eller lagret 10 (i figur 9B) och den yttre miljön 84 i en mångfald av fluidbanor. De streckade linjerna i figurerna 9A och 9B illustrerar allmänt ytorna av huvudet, axeln och rullen intill skyddet 290 och tätningen 60/lagret 10. En första fluidbana 300 sträcker sig runt ytorna av det första ringformiga spåret 192 (passerande hörnen 195, 196, 197 och 198). En andra fluidbana 302 sträcker sig runt ytorna av det andra ringformiga spåret 194 (passerande hörnen 199, 200 och 201, och hörn 207 i figur 9B). En tredje fluidbana 304 sträcker sig runt ett avsnitt av det första ringformiga spåret 192 (passerande hörnen 195, 196, 197 och 198), passerar genom gränssnittsytan 296 (passerande hörnen 205, 204, 203, och 202), och sträcker sig runt ett avsnitt av det andra ringformiga spåret 194 (passerande hörnet 201). En fjärde fluidbana 306 sträcker sig runt ett avsnitt av det andra ringformiga spåret 194 (passerande hörnen 199 och 200), passerar genom gränssnittsytan 296 (passerande hörnen 202, 203, 204, och 205), och sträcker sig runt ett avsnitt av det första ringformiga spåret 194 (associerat med yta 94). De första, andra, tredje och fjärde fluidbanorna 300, 302, 304 och 306 är parallella med varandra med avseende på passerande runt (och genom) den flersegments L-formade skyddsringen 290 för labyrinttätningen/lagret. Denna konfiguration delar således inte endast in fluidbanan mellan tätningen 60 och den yttre miljön 84 i flera fluidbanor (liknande skyddet för labyrinttätningen/lagret i figur 6), utan sörjer dessutom för att var och en av de första, andra, tredje och fjärde fluidbanorna 300, 302, 304 och 306 företer en buktighet 180 innefattande åtminstone två (och mer föredraget, fler än två) hörn. Implementeringen i figur 8 företer faktiskt en buktighet 180 avseende den första fluidbanan 300 som uppvisar fyra hörn (195, 196, 197 och 198), en buktighet 180 avseende den andra fluidbanan 302 som uppvisar åtminstone tre hörn (199, 200 och 201, med ett fjärde hörn 207 i figur 9B), en buktighet 180 avseende den tredje fluidbanan 304 som uppvisar åtminstone nio hörn (195, 196, 197, 198, 205, 204, 203, 202 och 201, med ett ytterligare hörn 207 i figur 9B), och en buktighet 180 avseende den fjärde fluidbanan 306 som uppvisar sex hörn (199, 200, 202, 203, 204 och 205). 10 15 20 25 30 P162634.SE.01 14 Fluidbanorna vid varje hörn byter fördraget riktning vid en rät vinkel för buktigheten.

Dock torde det noteras, att vinkeln för buktigheten alternativt skulle kunna uppvisa en trubbig (och kanske spetsig) vinkelkonfiguration. Även om den flersegments L-formade skyddsringen 290 för labyrinttätningen/lagret som visas i figur 8 inbegriper två segment 292 och 294, torde det inses, att det flersegments L-formade skyddet 290 för labyrinttätningen/lagret alternativt skulle kunna konfigureras med fler än två segment. Användningen av flera segment kan bidra till att öka indelningen av fluidbanan mellan tätningen 60 och den yttre miljön 84 i en mångfald av fluidbanor, och vidare sörja för ytterligare buktigheter. Även om en i tvärsnitt L-formad skyddsring 290 för labyrinttätningen/ lagret illustrerats som en föredragen implementering, torde det inses, att den flersegments skyddsringen 290 för labyrinttätningen/lagret skulle kunna uppvisa andra tvärsnittsformer, inbegripande en T-form, vilket på liknande sätt skulle sörja för en indelning av fluidbanan i flera parallella banor, vilka vardera uppvisar en buktighet, inbegripande åtminstone två, och mer föredraget åtminstone tre, hörn. I en annan implementering skulle den flersegments skyddsringen 290 för labyrinttätningen/lagret i stället kunna uppvisa en stångformig (I-formig) konfiguration i tvärsnitt, vilket skulle sörja för en indelning av fluidbanan i flera parallella banor, vilka vardera uppvisar en buktighet, inbegripande åtminstone två, och mer föredraget åtminstone tre, hörn.

Dessutom skulle, där storleken av och konfigurationen för borrkronan tillåter, geometrierna för de första och andra ringformiga spåren kunna bytas ut med avseende på de radiella basytorna (jämför med figur 12). I denna konfiguration skulle det korta benet av den L-formade skyddsringen 290 för labyrinttätningen/lagret införas i det andra ringformiga spåret 194, utbildat i ytan 93, medan det andra långa benet av den L- formade skyddsringen 290 för labyrinttätningen/lagret skulle införas i det första ringformiga spåret 192, utbildat i ytan 91.

Den L-formade skyddsringen för labyrinttätningen /lagret (referens 190 eller 290 ovan) är föredraget framställd av rostfritt stål, för att sörja för korrosionsbeständighet, med en hårdhet jämförbar med material som används för utbildande av huvudet och/eller rullen, för att sörja för nötningshållfasthet.

P162634.SE.01 15 Utföringsformer av uppfinningen har beskrivits och illustrerats ovan. Uppfinningen är ej begränsad till de avslöjade utföringsformerna.

Claims (33)

10 15 20 25 30 P162634.SE.01 PATENTKRAV:

1. Borrverktyg, innefattande: ett borrhuvud som uppvisar en sig radiellt sträckande basyta; åtminstone en lageraxel som sträcker sig från borrhuvudet och som uppvisar en lageryta; en rulle, monterad för vridning på lageraxeln och som uppvisar en sig radiellt sträckande basyta; ett första ringformigt spår, utbildat i den sig radiellt sträckande basytan av rullen; ett andra ringformigt spår, utbildat i den sig radiellt sträckande basytan av borrhuvudet, varvid det första ringformiga spåret ligger i linje med åtminstone ett avsnitt av det andra ringformiga spåret; och en skyddsring som uppvisar en storlek och form för att passa mellan rullen och borrhuvudet, positionerad inuti både det första och andra ringformiga spåret.

2. Borrverktyg enligt krav 1, varvid axeln vidare inbegriper en tåtningsyta, varvid borrverktyget ytterligare innefattar: en tåtningspackbox, utbildad mellan rullen och lageraxeln; och ett tåtningselement, anordnat inuti tåtningspackboxen.

3. Borrverktyg enligt krav 1, varvid skyddsringen allmänt sett uppvisar en I- form i tvärsnitt.

4. Borrverktyg enligt krav 1, varvid skyddsringen allmänt sett uppvisar en T- form i tvärsnitt.

5. Borrverktyg enligt krav 1, varvid skyddsringen allmänt sett uppvisar en L- form i tvärsnitt.

6. Borrverktyg enligt krav 5, varvid den i tvärsnitt L-formade skyddsringen uppvisar ett första ben som sträcker sig in i det första ringformiga spåret och ett 10 15 20 25 30 P162634.SE.01 andra ben positionerat mellan rullen och borrhuvudet inuti det andra ringformiga spåret.

7. Borrverktyg enligt krav 6, varvid den i tvärsnitt L-formade skyddsringen innefattar ett första ringsegment som definierar åtminstone ett avsnitt av det första benet och ett andra ringsegment som definierar åtminstone ett avsnitt av det andra benet

8. Borrverktyg enligt krav 7, vidare inbegripande en gränssnittsyta mellan de första och andra ringsegmenten.

9. Borrverktyg enligt krav 8, varvid gränssnittsytan uppvisar en Z-form i tvärsnitt.

10. Borrverktyg enligt krav 1, varvid skyddsringen, då den installeras i de första och andra ringformiga spåren, delar in en fluidbana mellan lageraxeln och en miljö utanför nämnda borrverktyg i en mångfald av parallella fluidbanor som passerar åtminstone runt skyddsringen.

11. Borrverktyg enligt krav 10, varvid var och en av mångfalden av parallella fluidbanor företes med en buktighet innefattande åtminstone två hörn som definieras av kombinationen av skyddsringen och åtminstone ett av de första och andra ringformiga spåren.

12. Borrverktyg enligt krav 10, varvid var och en av mångfalden av parallella fluidbanor företes med en buktighet innefattande åtminstone tre hörn som definieras av kombinationen av skyddsringen och åtminstone ett av de första och andra ringformiga spåren.

13. Borrverktyg enligt krav 10, varvid en första av mångfalden av parallella fluidbanor företes med en buktighet innefattande åtminstone tre hörn som definieras av kombinationen av skyddsringen och åtminstone ett av de första och 10 15 20 25 30 P162634.SE.01 andra ringformiga spåren och alla kvarvarande av mångfalden av parallella fluidbanor företes med en buktighet innefattande åtminstone fyra hörn som definieras av kombinationen av skyddsringen och åtminstone ett av de första och andra ringformiga spåren.

14. Borrverktyg enligt krav 10, varvid skyddsringen innefattar ett första ringsegment och ett andra ringsegment; vidare inbegripande en gränssnittsyta mellan de första och andra ringsegmenten; och varvid skyddsringen, då den installeras i de första och andra ringformiga spåren, delar in en fluidbana mellan lageraxeln och en miljö utanför nämnda borrverktyg i en mångfald av parallella fluidbanor som passerar både runt skyddsringen och mellan de första och andra ringsegmenten.

15. Borrverktyg enligt krav 14, varvid var och en av mångfalden av parallella fluidbanor företes med en buktighet innefattande åtminstone två hörn som definieras av kombinationen av båda av det första och andra segmentet av skyddsringen och åtminstone ett av de första och andra ringformiga spåren.

16. Borrverktyg enligt krav 14, varvid var och en av mångfalden av parallella fluidbanor företes med en buktighet innefattande åtminstone tre hörn som definieras av kombinationen av båda av det första och andra segmentet av skyddsringen och åtminstone ett av de första och andra ringformiga spåren.

17. Borrverktyg enligt krav 14, varvid en första av mångfalden av parallella fluidbanor företes med en buktighet innefattande åtminstone tre hörn som definieras av kombinationen av båda av det första och andra segmentet av skyddsringen och åtminstone ett av de första och andra ringformiga spåren och alla kvarvarande av mångfalden av parallella fluidbanor företes med en buktighet innefattande åtminstone fyra hörn som definieras av kombinationen av båda av det första och andra segmentet av skyddsringen och åtminstone ett av de första och andra ringformiga spåren. 10 15 20 25 30 P162634.SE.01 4

18. Borrverktyg enligt krav 17, varvid åtminstone en av de återstående av mångfalden av fluidbanor passerar genom gränssnittsytan mellan de första och andra ringsegmenten.

19. Borrverktyg enligt krav 10, varvid var och en av mångfalden av parallella fluidbanor företes med en buktighet innefattande en mångfald av hörn som definieras av formen för skyddsringen och en ringformig packbox, utbildad av de första och andra ringformiga spåren.

20. Borrverktyg enligt krav 19, varvid fluidbanan ändrar riktning vid varje hörn vid en rät vinkel.

21. Borrverktyg enligt krav 1, varvid det andra ringformiga spåret, utbildat i den sig radiellt sträckande basytan av borrhuvudet, är förskjutet från lageraxeln genom ett avsnitt av den sig radiellt sträckande basytan av borrhuvudet.

22. Borrverktyg enligt krav 1, varvid det första ringformiga spåret, utbildat i den sig radiellt sträckande basytan av rullen, är förskjutet från lageraxeln genom ett avsnitt av den sig radiellt sträckande basytan av rullen.

23. Borrverktyg enligt krav 1, varvid lageraxeln stöder ett glidlager för vridning av rullen.

24. Borrverktyg, innefattande: en rulle, monterad för vridning på en lageraxel som sträcker sig från ett borrhuvud, varvid rullen uppvisar en första sig radiellt sträckande plan basyta, motstående en andra sig radiellt sträckande plan basyta av borrhuvudet; ett första ringformigt spår, utbildat i den första sig radiellt sträckande plana basytan; ett andra ringformigt spår, utbildat i den andra sig radiellt sträckande plana basytan, varvid det första ringformiga spåret ligger i linje med åtminstone ett 10 15 20 25 30 P162634.SE.01 avsnitt av det andra ringformiga spåret, varvid kombinationen av de första och andra ringformiga spåren utbildar en första ringformig packbox; och en skyddsring som införs i den första ringformiga packboxen.

25. Borrverktyg innefattande enligt krav 24, ytterligare ett glidande tätningssystem som tillhandahålls mellan rullen och lageraxeln.

26. Borrverktyg enligt krav 25, varvid det glidande tätningssystemet innefattar en andra ringformig packbox, utbildad mellan rullen och lageraxeln, och ett tätningselement i form av en O-ring som kvarhålls inuti den andra ringformiga packboxen.

27. Borrverktyg enligt krav 24, varvid den första ringformiga packboxen uppvisar en L-form i tvärsnitt och skyddsringen uppvisar en motsvarande L-form i tvärsnitt.

28. Borrverktyg enligt krav 24, varvid skyddsringen innefattar ett första ringsegment och ett andra ringsegment och vidare inbegriper en gränssnittsyta mellan de första och andra ringsegmenten.

29. Borrverktyg enligt krav 24, varvid skyddsringen, då den installeras i den första ringformiga packboxen, delar in en fluidbana mellan lageraxeln och en miljö utanför nämnda borrverktyg i en mångfald av parallella fluidbanor som passerar runt skyddsringen.

30. Borrverktyg enligt krav 29, varvid var och en av mångfalden av parallella fluidbanor företes med en buktighet innefattande åtminstone två hörn som definieras av formen för skyddsringen och den första ringformiga packboxen.

31. Borrverktyg enligt krav 29, varvid var och en av mångfalden av parallella fluidbanor företes med en buktighet innefattande åtminstone tre hörn som definieras av formen för skyddsringen och den första ringformiga packboxen. 10 15 20 P162634.SE.01

32. Borrverktyg enligt krav 29, varvid var och en av mångfalden av parallella fluidbanor företes med en buktighet innefattande en mångfald av hörn som definieras av formen för skyddsringen och en ringformig packbox, utbildad av de första och andra ringformiga spåren, och varvid fluidbanan ändrar riktning vid varje hörn vid en råt vinkel.

33. Borrverktyg, innefattande: en rulle, monterad för vridning på en lageraxel som sträcker sig från ett borrhuvud, varvid rullen uppvisar en första sig radiellt stråckande plan basyta, motstående en andra sig radiellt stråckande plan basyta av borrhuvudet; ett första ringformigt spår, utbildat i den första sig radiellt sträckande plana basytan, varvid det första ringformiga spåret uppvisar första och andra motstående sidoväggar; ett andra ringformigt spår, utbildat i den andra sig radiellt sträckande plana basytan, varvid det andra ringformiga spåret uppvisar första och andra motstående sidovåggar, varvid den första sidovåggen av det första ringformiga spåret ligger radiellt i linje med den första sidoväggen av det andra ringformiga spåret, varvid kombinationen av de första och andra ringformiga spåren utbildar en första ringformig packbox; och en skyddsring som införs i den första ringformiga packboxen.