SE539231C2 - Bergborrkrona som uppvisar en skyddsstruktur för en labyrinttätning eller 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

Föreliggande uppfinning hänför sig allmänt till borrverktyg med bergborrkrona.Föreliggande uppfinning avser mer specifikt rullborrverktyg och skyddsmekanismersom tillhandahålls med avseende på den lagertätning som används inuti sådana rullborrverktyg.

BAKGRUND En rullborrkrona utgör ett allmänt skärverktyg som används i olje-, gas- och gruvfält föratt bryta genom jordformationer och utforma borrhål för brunnar. Vi hänvisar till figur1, vilken illustrerar en partiellt sektionerad vy av en typisk rullborrkrona. Figur 1illustrerar mer specifikt en enhet med huvud och rulle. Den allmänna konfigurationen och driften för en sådan borrkrona är välkända för fackmannen.

Borrhuvudet 1 inbegriper lageraxeln 2. En skärrulle (skärkon) 3 är vridbartpositionerad på lageraxeln 2, vilken kan fungera som en axeltapp. Ett kroppsavsnitt 4hos borrkronan inbegriper ett övre avsnitt, vilket typiskt är gängat för utbildande av enskarvanslutning för verktyg, vilken underlättar anslutning av borrkronan till enborrsträng (visas ej). Ett smörjsystem 6 inbegrips för tillhandahållande av smörjmedeltill, och kvarhållande av smörjmedel i, lagret mellan rullen (konen) 3 och lageraxeln 2.

Detta system 6 uppvisar en konfiguration och drift, välkända för fackmannen.

Lagren som används i rullborrkronor använder typiskt antingen rullar som detlastbärande elementet eller en axeltapp (som visas i figur 1) som det lastbärandeelementet. Ett antal lagersystem tillhandahålls i samband med det lager som stödjervridning av rullen 3 runt lageraxeln 2. Dessa lagersystem inbegriper ett förstacylindriskt glidlager 10 (också betecknat huvudglidlagret), kullager 12, ett andracylindriskt glidlager 14, ett första radiellt glid- (tryck-) lager 16 och ett andra radielltglid- (tryck-) lager 18.

Det första cylindriska glidlagret (huvudglidlagret) 10 hos lagersystemet definieras av en yttre cylindrisk yta 20 på lageraxeln 2 och en inre cylindrisk yta 22 av en bussning 24, vilken har presspassats in i rullen 3. Denna bussning 24 utgör en ringformigkonstruktion, typiskt framställd av berylliumkoppar, även om användningen av andramaterial är känd inom rådande teknik. Kullagren 12 sitter i en ringformig lagerbana 26som definieras vid gränssnittet mellan lageraxeln 2 och rullen 3. Det andra cylindriskaglidlagret 14 hos lagersystemet definieras av en yttre cylindrisk yta 30 på lageraxeln 2och en inre cylindrisk yta 32 på rullen 3. Den yttre cylindriska ytan 30 är radielltförskjuten inåt från den yttre cylindriska ytan 20. Det första radiella glidlagret 16definieras mellan de första och andra cylindriska glidlagren 10 och 12 av en förstaradiell yta 40 på lageraxeln 2 och en andra radiell yta 42 på rullen 3. Det andra radiellaglidlagret 18 är beläget intill det andra cylindriska glidlagret 12 vid rullensrotationsaxel 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 cylindriskaglidlagret 14, det första radiella glidlagret 16 och det andra radiella glidlagret 18 mellande motstående cylindriska och radiella ytorna med användning av systemet 6. Det äravgörande att kvarhålla smörjmedlet i positioner mellan de motstående ytorna hoslagersystemet. 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 ochlageraxeln 2 för att kvarhålla smörjmedel och utestänga utvändig smuts. Ett tätningsnavmed cylindrisk yta 62 tillhandahålls på lageraxeln. I den illustrerade konfigurationen ärdenna yta av tätningsnavet 62 radiellt förskjuten utåt (med tjockleken för bussningen24) från den yttre cylindriska ytan 20 för det första glidlagret 10. Det torde inses, atttätningsnavet, om så önskas, ej behöver uppvisa någon förskjutning med avseende påhuvudglidlagrets yta (se exempelvis figur 3). Den ringformiga tätningspackboxen 64 ärutbildad i rullen 3. Packboxen 64 och tätningsnavet 62 ligger i linje med varandra närskärrullen 3 är vridbart positionerad på lageraxeln. O-ringstätningen 60 komprimerasmellan ytan (ytorna) av packboxen 64 och tätningsnavet 62, under det att O-ringstätningen 60 glider på tätningsnavets yta 62 och verkar för att kvarhållasmörjmedel i lagerområdet runt lagersystemen. Denna tätning hjälper också till att förhindra, att material (borrslam och smuts) i brunnsborrhålet tar sig in i lagerområdet.

Tidiga tätningar för bergborrkronor konstruerades med en metallisk Belleville-fjäder,klädd med en elast, vanligtvis nitrilgummi (NBR). Ett betydande framsteg vad gällertätningar 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 huvudetoch konlager, och det ringformiga utrymme som utbildades var mindre än denursprungliga 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 dimensionenvilket, 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 enförlitande sig på en elasttätning som pressas ihop radiellt i en packbox, utbildad avcylindriska ytor mellan de två lagerelementen, och är välkända för fackmannen. Medtiden har bergborrkronbranschen gått från ett standardnitrilmaterial för tätningsringentill en höggradigt mättad nitrilelast för ökad stabilitet vad gäller egenskaper (värmebeständighet, kemisk motståndskraft).

Användningen av ett tätningsorgan i lager för bergborrkronor har dramatiskt ökatlagerlivslängden under de senaste femtio åren. ]u längre tid tätningen utestängerförorening från lagret, desto längre blir livslängden för lagret och borrkronan.Tätningen utgör således en kritisk komponent i bergborrkronan. Livslängden förtätningen begränsas faktiskt av skador på och nötning av tätningen. Tätningen 60kvarhålls i packboxen 64 och glider på lageraxeln (vid ytan 62) och verkar genom attseparera lagrets fett från den yttre miljön (borrslam, luft, borrkax etc.). Närvaron avslipande partiklar (kända som detritus) som införs till tätningen från den yttre miljöntenderar 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 buktighet80 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 på en sådan buktighet 80, vilken skapats genom konfigurering av geometrin för huvudetoch rullen för att introducera ett hörn 82 (i detta fall utbildat av en rät vinkel) ifluidbanan mellan tätningen 60 och den yttre miljön 84. Figur 2 illustrerar ett annatexempel på en sådan buktighet 80 i ett tätat lager, vilken skapats genom konfigureringav geometrin för huvudet och rullen för att introducera två hörn 86 och 88 (vart och etti detta fall utbildade av en trubbig vinkel, även om räta vinklar eller blandade vinklarskulle kunna användas) i fluidbanan mellan tätningen 60 och den yttre miljön 84. Ettytterligare hörn 82 (i detta fall utbildat av en trubbig vinkel, även om en rät vinkelskulle kunna användas, och positionerat på liknande sätt som det enda hörnet som visasi figur 1) tillhandahålls också i fluidbanan. Figur 3 illustrerar ett annat exempel på ensådan buktighet 80, vilken skapats genom konfigurering av geometrin för huvudet ochrullen för att introducera två hörn 86 och 88 (vart och ett i detta fall utbildade av entrubbig vinkel, även om räta vinklar eller blandade vinklar skulle kunna användas) ifluidbanan mellan tätningen 60 och den yttre miljön 84. Den inbegripna buktigheten 80verkar genom att hindra passagen av slipande partiklar (detritus) från den yttre miljön84 i riktning mot tätningen 60.

Vi hänvisar nu till figur 4, vilken visar användningen av ett skydd för labyrinttätningen90 i ett tätat lager för att introducera buktigheten 80 i fluidbanan mellan tätningen 60och den yttre miljön 84. Skyddet för labyrinttätningen 90 utgör en ringstruktur somuppvisar en L-form (i tvärsnitt). Ett ringformigt spår 92 är utbildat i en radiell basyta 91av rullen 3. Det ringformiga spåret 92 är radiellt förskjutet från tätningspackboxengenom ytan 94. Det kortare benet av det L-formade skyddet för labyrinttätningen 90införs i det ringformiga spåret 92, med det längre benet av den L-formade skyddsringenför labyrinttätningen 90 positionerat mellan rullen 3 (yta 91) och den radiella basytan93 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 influidbanan mellan tätningen 60 och den yttre miljön 84 i en första fluidbana 300 somsträcker sig runt ytorna av det ringformiga spåret 92 och ytan 94 (passerande hörnen95, 96, 97 och 98) och en andra fluidbana 302 som sträcker sig längs den radiellabasytan 93 av huvudet 1 intill axeln 2 och den cylindriska ytan 62 (passerande hörnet82). 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 är parallella med varandra med avseende på passerande runt den L-formadeskyddsringen för labyrinttätningen 90. Oaktat att introduktionen av en buktighet 80 iden första fluidbanan 300 kräver passage av fyra hörn (95, 96, 97 och 98), företerkonfigurationen 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 ochkonfiguration 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 kaninnefatta antingen ett glidlager eller ett rullager, eller någon kombination avlagerstrukturer och -system. Problemet att utestänga förorening från lagret, för attförlänga lagerlivslängden, utgör också ett bekymmer med ett öppet lager. Det finnssåledes ett behov inom rådande teknik för en förbättrad skyddsstruktur av labyrinttypoch 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 allareferenser införlivas härmed genom hänvisning härtill): US-patenten nr 3 656 764, 4102 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 medpublicerings-nr 2010/0038144.

SAMMANFATTNING I en utföringsform innefattar ett borrverktyg: ett borrhuvud som uppvisar en sig radielltsträckande 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; ettandra 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.

I en utföringsform innefattar ett borrverktyg: en rulle, monterad för vridning på enlageraxel som sträcker sig från ett borrhuvud, varvid rullen uppvisar en första sigradiellt sträckande plan basyta, motstående en andra sig radiellt sträckande plan basytaav borrhuvudet; ett första ringformigt spår, utbildat i den första sig radiellt sträckandeplana basytan; ett andra ringformigt spår, utbildat i den andra sig radiellt sträckandeplana basytan, varvid det första ringformiga spåret ligger i linje med åtminstone ettavsnitt av det andra ringformiga spåret, varvid kombinationen av de första och andraringformiga 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 enlageraxel som sträcker sig från ett borrhuvud, varvid rullen uppvisar en första sigradiellt sträckande plan basyta, motstående en andra sig radiellt sträckande plan basytaav borrhuvudet; ett första ringformigt spår, utbildat i den första sig radiellt sträckandeplana basytan, varvid det första ringformiga spåret uppvisar första och andramotstående sidoväggar; ett andra ringformigt spår, utbildat i den andra sig radielltsträckande plana basytan, varvid det andra ringformiga spåret uppvisar första ochandra motstående sidoväggar, varvid den första sidoväggen av det första ringformigaspåret 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 enlageraxel som sträcker sig från ett borrhuvud, varvid rullen uppvisar en första planbasyta, 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 planabasytan, varvid de första och andra ringformiga spåren ligger åtminstone delvis i linjemed varandra, och varvid kombinationen av de första och andra ringformiga spårenutbildar en första ringformig packbox; och en skyddsring som införs i den förstaringformiga packboxen, vilken verkar genom att dela in en fluidbana mellan borrverktygets lageraxel och en utvändig miljö i en mångfald av parallella fluidbanor, 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 typiskrullborrkrona som visar en buktig struktur för tätningsskydd enligt rådande teknik;figur 4 illustrerar en partiellt sektionerad vy av en typisk rullborrkrona som visar enskyddsstruktur för en labyrinttätning enligt rådande teknik; figur 5 illustrerar de indelade parallella fluidbanorna som presenterats i strukturen ifigur 4; figur 6 illustrerar en partiellt sektionerad vy av en rullborrkrona som visar enutföringsform av en förbättrad skyddsstruktur för en labyrinttätning/ ett lager; figur 7A illustrerar de indelade parallella fluidbanorna som presenterats i strukturen ifigur 6; figur 7B illustrerar de indelade parallella fluidbanorna som presenterats i en alternativimplementering; figur 8 illustrerar en partiellt sektionerad vy av en rullborrkrona som visar enutföringsform av en förbättrad skyddsstruktur för en labyrinttätning/ ett lager; figur 9A illustrerar de indelade parallella fluidbanorna som presenterats i strukturen ifigur 8; figur 9B illustrerar de indelade parallella fluidbanorna som presenterats i en alternativimplementering; 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 enrullborrkrona som visar en utföringsform av en förbättrad skyddsstruktur för enlabyrinttätning/ ett lager. Lika referensnummer hänvisar till lika eller liknande delar ifigurerna 1-5. Den förbättrade skyddsstrukturen för en labyrinttätning/ ett lager i figur6 använder en L-formad (i tvärsnitt) skyddsring 190 för labyrinttätningen/lagret, likaskyddsringen 90 i figur 4. Dock tillhandahålls en annan geometri för huvudet och rullen för att stödja installation av skyddsringen 190 för labyrinttätningen/lagret och introduktionen av en förbättrad buktighet 180 i fluidbanan mellan tätningen 60 och denyttre miljön 84. Även om illustrationen gjorts för användning med ett tätat lager, vilketinbegriper tätningen 60 i packboxen 64, torde det inses, att skyddsringen 190 förlabyrinttätningen/lagret är lika användbar i ett öppet lager (utan tätning) för attintroducera en förbättrad buktighet 180 i fluidbanan mellan lagret 10 och den yttremiljön 84. Närvaron av packboxen 64 och tätningen 60 i figur 6 tillhandahålls endast förillustrationsändamål och utgör en valfri struktur som används i implementeringen avdet tätade lagret. Även om illustrationen gjorts med ett glidlager, torde det inses, attskyddsringen 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 (dennaradiella basyta 91 utbildar en bakre yta av rullen), varvid spåret 192 inbegripermotstående sidoväggar och en botten. Det första ringformiga spåret 192 är radielltförskjutet från tätningspackboxen genom ytan 94 (dvs. ytan 94 separerar en sidoväggav spåret 192 från området för tätningspackboxen 64, om närvarande). Ytan 94 kan i enutföringsform innefatta ett avsnitt av den radiella basytan 91 (med andra ord, ytan 94och ytan 91 ligger i samma plan). I en annan utföringsform kan ytan 94 innefatta en ytasom definieras av utbildningen av det första ringformiga spåret 192 självt (med andraord, ytan 94 och ytan 91 är parallella, men ligger ej i samma plan). Ytan 94 utgör i denalternativa utföringsformen med öppet lager en förskjutning som separerar en sidoväggav spåret 192 från den cylindriska lagerytan av axeln 2. Ett andra ringformigt spår 194är utbildat i en radiell basyta 93 av huvudet 1 intill axeln 2, varvid denna radiella basyta93 är motstående i förhållande till den radiella basytan 91 som utbildar en bakre yta avrullen, varvid spåret 194 inbegriper motstående sidoväggar och en botten. Det andraringformiga spåret 194 är radiellt förskjutet från den cylindriska tätningsytan 62 genomett avsnitt 193 av den radiella basytan 93 (dvs. ytan 93 separerar en sidovägg av spåret194 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 ettalternativ framställs ytan som definieras av avsnitt 193 genom utbildningen av detandra ringformiga spåret 194 (och är således parallell med, men ligger ej i samma plansom, ytan 93). Ätminstone 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 den L-formade (itvärsnitt) skyddsringen 190 för labyrinttätningen/lagret. Den L-formade skyddsringen190 för labyrinttätningen/ lagret är dimensionerad och utformad för att överensstämmamed den ringformiga öppningen i ringpackboxen, men utgör ej ett presspassat elementoch kommer faktiskt att uppvisa ett visst spel runt sin periferi med avseende på denringformiga ringpackboxen. Ett ben (exempelvis det kortare benet) av den L-formadeskyddsringen 190 för labyrinttätningen/lagret införs i det första ringformiga spåret192. Ett annat ben (exempelvis det längre benet) av den L-formade skyddsringen 190för labyrinttätningen/lagret införs i det andra ringformiga spåret 194. Med denbeskrivna geometrin för huvudet och rullen och placeringen av den L-formadeskyddsringen 190 för labyrinttätningen/lagret, torde det noteras, att den L-formadeskyddsringen 190 för labyrinttätningen/ lagret är positionerad mellan rullen 3 och axeln2 (så att den, i implementeringen av det tätade lagret, ligger mellan den yttre miljön ochtätningen, 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 illustrerarimplementeringen av det tätade lagret och figur 7B illustrerar implementeringen av detöppna lagret. Den beskrivna geometrin för huvudet och rullen och placeringen av den L-formade skyddsringen 190 för labyrinttätningen/lagret delar in fluidbanan mellantätningen 60 (i figur 7A) och/eller lagret 10 (i figur 7B) och den yttre miljön 84 i enförsta 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 sträckersig runt ytorna av det andra ringformiga spåret 194 (passerande hörnen 199, 200 och201). 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 andrafluidbanorna 300 och 302 är parallella med varandra med avseende på passerande runtden L-formade skyddsringen 190 för labyrinttätningen/lagret. Denna konfigurationdelar 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 labyrinttätningen i figurerna 4 och 5), utan sörjer dessutom för att var och en av deförsta och andra fluidbanorna 300 och 302 företer en buktighet 180 innefattandeåtminstone två (och mer föredraget, fler än två) hörn. implementeringen i figur 6företer faktiskt en buktighet 180 avseende den första fluidbanan 300 som uppvisar fyrahörn (195, 196, 197 och 198), vilket utgör åtminstone lika många som företes med denförsta fluidbanan 300 i figurerna 4 och 5, och en buktighet 180 avseende den andrafluidbanan 302 som uppvisar åtminstone tre hörn (199, 200 och 201, med detytterligare hörnet 207 i figur 7B), 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 illustreratssom en föredragen implementering, torde det inses, att skyddsringen 190 förlabyrinttätningen/lagret skulle kunna uppvisa andra tvärsnittsformer, inbegripande enT-form, vilket på liknande sätt skulle sörja för en indelning av fluidbanan i fleraparallella banor, vilka vardera uppvisar en buktighet, inbegripande åtminstone två, ochmer föredraget åtminstone tre, hörn. Se figur 10. I en annan implementering skulleskyddsringen 190 för labyrinttätningen/lagreti stället kunna uppvisa en stångformig (I-formig) konfiguration i tvärsnitt, vilket skulle sörja för en indelning av fluidbanan i fleraparallella 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 avseendepå de radiella basytor som visas i figur 12. I denna konfiguration skulle det korta benetav den L-formade skyddsringen 190 för labyrinttätningen/lagret införas i det andraringformiga spåret 194, utbildat i ytan 93, medan det andra långa benet av den L-formade skyddsringen 190 för labyrinttätningen/lagret skulle införas i det förstaringformiga spåret 192, utbildat i ytan 91. 11 Vi hänvisar nu till figur 8, vilken illustrerar en partiellt sektionerad vy av enrullborrkrona som visar en utföringsform av en förbättrad skyddsstruktur för enlabyrinttätning/ett lager. Lika referensnummer hänvisar till lika eller liknande delar ifigurerna 1-7. Den förbättrade skyddsstrukturen för en labyrinttätning/ ett lager i figur8 använder en flersegments L-formad (i tvärsnitt) skyddsring 290 förlabyrinttätningen/lagret. Äter torde det inses, att, även om illustrationen gjorts föranvändning med ett tätat lager, vilket inbegriper tätningen 60 i packboxen 64,skyddsringen 290 för labyrinttätningen/lagret är lika användbar i ett öppet lager (utantätning) för att introducera en förbättrad buktighet 180 i fluidbanan mellan lagret 10och den yttre miljön 84. Närvaron av packboxen 64 och tätningen 60 i figur 8tillhandahålls endast för illustrationsändamål och utgör en valfri struktur som används iimplementeringen 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 (dennaradiella basyta 91 utbildar en bakre yta av rullen), varvid spåret 192 inbegripermotstående sidoväggar och en botten. Det första ringformiga spåret 192 är radielltförskjutet från tätningspackboxen genom ytan 94 (dvs. ytan 94 separerar en sidoväggav spåret 192 från området för tätningspackboxen 64, om närvarande). Ytan 94 kan i enutföringsform innefatta ett avsnitt av den radiella basytan 91 (med andra ord, ytan 94och ytan 91 ligger i samma plan). I en annan utföringsform kan ytan 94 innefatta en ytasom definieras av utbildningen av det första ringformiga spåret 192 självt (med andraord, ytan 94 och ytan 91 är parallella, men ligger ej i samma plan). Ytan 94 utgör i denalternativa utföringsformen med öppet lager en förskjutning som separerar en sidoväggav spåret 192 från den cylindriska lagerytan av axeln 2. Ett andra ringformigt spår 194är utbildat i en radiell basyta 93 av huvudet 1 intill axeln 2, varvid denna radiella basyta93 är motstående i förhållande till den radiella basytan 91 som utbildar en bakre yta avrullen, varvid spåret 194 inbegriper motstående sidoväggar och en botten. Det andraringformiga spåret 194 är radiellt förskjutet från den cylindriska tätningsytan 62 genomett avsnitt 193 av den radiella basytan 93 (dvs. ytan 93 separerar en sidovägg av spåret194 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 12 andra ringformiga spåret 194 (och är således parallell med, men ligger ej i samma plansom, ytan 93). Åtminstone ett avsnitt av det andra ringformiga spåret 194 ligger radiellti linje med det första ringformiga spåret 192. I en föredragen implementering ligger ensidovägg 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 flersegmentsL-formade skyddsringen 290 för labyrinttätningen/lagret är dimensionerad ochutformad för att överensstämma med den ringformiga öppningen i ringpackboxen, menutgör ej ett presspassat element och kommer faktiskt att uppvisa ett visst spel runt sinperiferi med avseende på den ringformiga ringpackboxen. Den flersegmentsskyddsringen 290 för labyrinttätningen/lagret inbegriper en första segmentring 292och en andra segmentring 294. Den första segmentringen 292 och den andrasegmentringen 294 samverkar med varandra vid en komplementär gränssnittsyta 296(i detta exempel uppvisar gränssnittsytan 296 en Z-form (i tvärsnitt)). I kombinationdefinierar den första segmentringen 292 och den andra segmentringen 294 L-formen (itvärsnitt) för skyddsringen 290 för labyrinttätningen/lagret. Ett ben (exempelvis detkortare benet) av den flersegments L-formade skyddsringen 290 förlabyrinttätningen/lagret införs i det första ringformiga spåret 192. Ett annat ben(exempelvis det längre benet) av den flersegments L-formade skyddsringen 290 förlabyrinttätningen/lagret införs i det andra ringformiga spåret 194. Gränssnittsytan 296tillhandahålls inuti nämnda ena andra (längre) ben av den flersegments L-formadeskyddsringen 290 för labyrinttätningen/lagret (även om den alternativt skulle kunnatillhandahållas inuti det andra (kortare) benet). Med den beskrivna geometrin förhuvudet och rullen och placeringen av den flersegments L-formade skyddsringen 290för labyrinttätningen/lagret, torde det noteras, att den flersegments L-formadeskyddsringen 290 för labyrinttätningen/ lagret är positionerad mellan rullen 3 och axeln2 (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). 13 Vi hänvisar nu dessutom till figurerna 9A och 9B, varvid figur 9A illustrerarimplementeringen av det tätade lagret och figur 9B illustrerar implementeringen av detöppna lagret. Den beskrivna geometrin för huvudet och rullen och placeringen av denflersegments L-formade skyddsringen 290 för labyrinttätningen/lagret delar influidbanan mellan tätningen 60 (i figur 9A) och/ eller lagret 10 (i figur 9B) och den yttremiljön 84 i en mångfald av fluidbanor. De streckade linjerna i figurerna 9A och 9Billustrerar allmänt ytorna av huvudet, axeln och rullen intill skyddet 290 och tätningen60 /lagret 10. En första fluidbana 300 sträcker sig runt ytorna av det första ringformigaspåret 192 (passerande hörnen 195, 196, 197 och 198). En andra fluidbana 302sträcker 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 ettavsnitt av det första ringformiga spåret 192 (passerande hörnen 195, 196, 197 och198), passerar genom gränssnittsytan 296 (passerande hörnen 205, 204, 203, och 202),och sträcker sig runt ett avsnitt av det andra ringformiga spåret 194 (passerande hörnet201). En fjärde fluidbana 306 sträcker sig runt ett avsnitt av det andra ringformigaspåret 194 (passerande hörnen 199 och 200), passerar genom gränssnittsytan 296(passerande hörnen 202, 203, 204, och 205), och sträcker sig runt ett avsnitt av detförsta ringformiga spåret 194 (associerat med yta 94). De första, andra, tredje och fjärdefluidbanorna 300, 302, 304 och 306 är parallella med varandra med avseende påpasserande runt (och genom) den flersegments L-formade skyddsringen 290 förlabyrinttätningen/lagret. Denna konfiguration delar således inte endast in fluidbananmellan tätningen 60 och den yttre miljön 84 i flera fluidbanor (liknande skyddet förlabyrinttätningen/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 180innefattande åtminstone två (och mer föredraget, fler än två) hörn. Implementeringen ifigur 8 företer faktiskt en buktighet 180 avseende den första fluidbanan 300 somuppvisar fyra hörn (195, 196, 197 och 198), en buktighet 180 avseende den andrafluidbanan 302 som uppvisar åtminstone tre hörn (199, 200 och 201, med ett fjärdehörn 207 i figur 9B), en buktighet 180 avseende den tredje fluidbanan 304 somuppvisar åtminstone nio hörn (195, 196, 197, 198, 205, 204, 203, 202 och 201, med ettytterligare hörn 207 i figur 9B), och en buktighet 180 avseende den fjärde fluidbanan306 som uppvisar sex hörn (199, 200, 202, 203, 204 och 205). 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/lagretsom visas i figur 8 inbegriper två segment 292 och 294, torde det inses, att detflersegments L-formade skyddet 290 för labyrinttätningen/lagret alternativt skullekunna konfigureras med fler än två segment. Användningen av flera segment kan bidratill 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 illustreratssom en föredragen implementering, torde det inses, att den flersegments skyddsringen290 för labyrinttätningen/lagret skulle kunna uppvisa andra tvärsnittsformer,inbegripande en T-form, vilket på liknande sätt skulle sörja för en indelning avfluidbanan i flera parallella banor, vilka vardera uppvisar en buktighet, inbegripandeåtminstone två, och mer föredraget åtminstone tre, hörn. I en annan implementeringskulle den flersegments skyddsringen 290 för labyrinttätningen/lagret i stället kunnauppvisa en stångformig (I-formig) konfiguration i tvärsnitt, vilket skulle sörja för enindelning 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 avseendepå de radiella basytorna (jämför med figur 12). I denna konfiguration skulle det kortabenet av den L-formade skyddsringen 290 för labyrinttätningen/lagret införas i detandra 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 förstaringformiga 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, meden hårdhet jämförbar med material som används för utbildande av huvudet och/eller rullen, för att sörja för nötningshållfasthet.

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

Claims (30)

:

1. Borrverktyg med bergborrkrona, innefattande:ett borrhuvud (1) som uppvisar en sig radiellt stråckande basyta (93);åtminstone en lageraxel (2) som sträcker sig från borrhuvudet och som uppvisar enlageryta;en rulle (3), monterad för vridning på lageraxeln (2) och som uppvisar en sig radielltstråckande basyta (91);ett första ringformigt spår (192), utbildat i den sig radiellt stråckande basytan (91)av rullen (3);ett andra ringformigt spår (194), utbildat i den sig radiellt stråckande basytan (93)av borrhuvudet, varvid det första ringformiga spåret (192) ligger i linje medåtminstone ett avsnitt av det andra ringformiga spåret (194); ochen skyddsring (190, 290) som uppvisar en storlek och form för att passa mellanrullen (3) och borrhuvudet (1), positionerad inuti både det första (192) och andra(194) ringformiga spåret,kånnetecknat av, att skyddsringen (190; 290), då den installeras i de första och andraringformiga spåren (192, 194), delar in en fluidbana mellan lageraxeln (2) och enmiljö utanför nåmnda borrverktyg i en mångfald av parallella fluidbanor (300, 302) som passerar åtminstone runt skyddsringen (190; 290).

2. Borrverktyg enligt krav 1, varvid axeln (2) vidare inbegriper en tåtningsyta,varvid borrverktyget ytterligare innefattar:en tåtningspackbox (64), utbildad mellan rullen (3) och lageraxeln (2); och ett tåtningselement (60), anordnat inuti tåtningspackboxen (64).

3. Borrverktyg enligt krav 1, varvid skyddsringen (190) allmånt sett uppvisar en l-form i tvårsnitt.

4. Borrverktyg enligt krav 1, varvid skyddsringen (190) allmånt sett uppvisar en T-form i tvårsnitt. 17

5. Borrverktyg enligt krav 1, varvid skyddsringen (190; 290) allmänt sett uppvisar en L-form i tvärsnitt.

6. Borrverktyg enligt krav 5, varvid den i tvärsnitt L-formade skyddsringen(190; 290) uppvisar ett första ben som sträcker sig in i det första ringformiga späret(192) och ett andra ben positionerat mellan rullen (3) och borrhuvudet inuti det andra ringformiga späret (194).

7. Borrverktyg enligt krav 6, varvid den i tvärsnitt L-formade skyddsringeninnefattar (290) ett första ringsegment (292) som definierar ätminstone ett avsnittav det första benet och ett andra ringsegment (294) som definierar ätminstone ett avsnitt av det andra benet.

8. Borrverktyg enligt krav 7, vidare inbegripande en gränssnittsyta (296) mellan de första och andra ringsegmenten.

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

10. Borrverktyg enligt krav 1, varvid var och en av mängfalden av parallella fluidbanor (300, 302) företes med en buktighet innefattande ätminstone tvä hörnsom definieras av kombinationen av skyddsringen och ätminstone ett av de första och andra ringformiga spären (192, 194).

11. Borrverktyg enligt krav 1, varvid var och en av mängfalden av parallellafluidbanor (300, 302) företes med en buktighet innefattande ätminstone tre hörnsom definieras av kombinationen av skyddsringen och ätminstone ett av de första och andra ringformiga spären (192, 194).

12. Borrverktyg enligt krav 1, varvid en första av mängfalden av parallella fluidbanor (300, 302) företes med en buktighet innefattande ätminstone tre hörn 18 som definieras av kombinationen av skyddsringen och åtminstone ett av de förstaoch andra ringformiga spåren (192, 194) och alla kvarvarande av mångfalden avparallella fluidbanor (300, 302) företes med en buktighet innefattande åtminstonefyra hörn som definieras av kombinationen av skyddsringen och åtminstone ett av de första och andra ringformiga spåren (192, 194).

13. Borrverktyg enligt krav 1, varvid skyddsringen (290) innefattar ett förstaringsegment (292) och ett andra ringsegment (294); vidare inbegripande engrånssnittsyta (296) mellan de första och andra ringsegmenten (292, 294); ochvarvid skyddsringen (290), då den installeras i de första och andra ringformigaspåren (192, 194), delar in en fluidbana mellan lageraxeln och en miljö utanförnåmnda borrverktyg i en mångfald av parallella fluidbanor som passerar både runt skyddsringen (290) och mellan de första och andra ringsegmenten (292, 294).

14. Borrverktyg enligt krav 13, varvid var och en av mångfalden av parallellafluidbanor (300, 302) företes med en buktighet innefattande åtminstone två hörnsom definieras av kombinationen av båda av det första och andra segmentet avskyddsringen och åtminstone ett av de första och andra ringformiga spåren (192, 194)

15. Borrverktyg enligt krav 13, varvid var och en av mångfalden av parallellafluidbanor (300, 302) företes med en buktighet innefattande åtminstone tre hörnsom definieras av kombinationen av båda av det första och andra segmentet avskyddsringen och åtminstone ett av de första och andra ringformiga spåren (192, 194)

16. Borrverktyg enligt krav 13, varvid en första av mångfalden av parallellafluidbanor (300, 302) företes med en buktighet innefattande åtminstone tre hörnsom definieras av kombinationen av båda av det första (292) och andra (294)segmentet av skyddsringen (290) och åtminstone ett av de första och andraringformiga spåren (192, 194) och alla kvarvarande av mångfalden av parallella fluidbanor (300, 302) företes med en buktighet innefattande åtminstone fyra hörn 19 som definieras av kombinationen av båda av det första (292) och andra (294)segmentet av skyddsringen (290) och åtminstone ett av de första och andra ringformiga spåren (192, 194).

17. Borrverktyg enligt krav 16, varvid åtminstone en av de återstående avmångfalden av fluidbanor (300, 302) passerar genom grånssnittsytan (296) mellan de första och andra ringsegmenten (292, 294).

18. Borrverktyg enligt krav 1, varvid var och en av mångfalden av parallellafluidbanor företes med en buktighet innefattande en mångfald av hörn somdefinieras av formen för skyddsringen och en ringformig packbox (64), utbildad av de första och andra ringformiga spåren (192, 194).

19. Borrverktyg enligt krav 18, varvid fluidbanan åndrar riktning vid varje hörn vid en råt vinkel.

20. Borrverktyg enligt krav 1, varvid det andra ringformiga spåret, utbildat i densig radiellt stråckande basytan (93) av borrhuvudet (1), år förskjutet från lageraxeln (2) genom ett avsnitt av den sig radiellt stråckande basytan (93) av borrhuvudet (1).

21. Borrverktyg enligt krav 1, varvid det första ringformiga spåret (192),utbildat i den sig radiellt stråckande basytan (91) av rullen (3), år förskjutet frånlageraxeln (2) genom ett avsnitt av den sig radiellt stråckande basytan (91) av rullen (3).

22. Borrverktyg enligt krav 1, varvid lageraxeln (2) stöder ett glidlager för vridning av rullen (3).

23. Borrverktyg med bergborrkrona, innefattande:en rulle (3), monterad för vridning på en lageraxel (2) som stråcker sig från ettborrhuvud (1), varvid rullen uppvisar en första sig radiellt stråckande plan basyta (91), motstående en andra sig radiellt stråckande plan basyta (93) av borrhuvudet; ett första ringformigt spår (192), utbildat i den första sig radiellt stråckande planabasytan;ett andra ringformigt spår (194), utbildat i den andra sig radiellt stråckande planabasytan, varvid det första ringformiga spåret ligger i linje med åtminstone ettavsnitt av det andra ringformiga spåret, varvid kombinationen av de första ochandra ringformiga spåren utbildar en första ringformig packbox; ochen skyddsring (190; 290) som införs i den första ringformiga packboxen,kånnetecknat av, att skyddsringen (190; 290), då den installeras i den första ringformigapackboxen, delar in en fluidbana mellan lageraxeln (2) och en miljö utanför nåmndaborrverktyg i en mångfald av parallella fluidbanor (300, 302) som passerar runtskyddsringen (190).

24. Borrverktyg innefattande enligt krav 23, ytterligare ett glidande tåtningssystem som tillhandahålls mellan rullen (3) och lageraxeln (2).

25. Borrverktyg enligt krav 24, varvid det glidande tåtningssystemet innefattaren andra ringformig packbox, utbildad mellan rullen (3) och lageraxeln (2), och etttåtningselement i form av en O-ring som kvarhålls inuti den andra ringformiga packboxen.

26. Borrverktyg enligt krav 23, varvid den första ringformiga packboxenuppvisar en L-form i tvårsnitt och skyddsringen (190, 290) uppvisar en motsvarande L-form i tvårsnitt.

27. Borrverktyg med bergborrkrona innefattande: en rulle (3), monterad för vridning på en lageraxel (2) som stråcker sig frånett borrhuvud (1), varvid rullen (3) uppvisar en första sig radiellt stråckande planbasyta (91), motstående en andra sig radiellt stråckande plan basyta (93) avborrhuvudet (1) ; ett första ringformigt spår (192), utbildat i den första sig radiellt stråckande plana basytan (91); 21 ett andra ringformigt spår (194), utbildat i den andra sig radiellt stråckandeplana basytan (93), varvid det första ringformiga spåret (192) ligger radiellt i linjemed åtminstone en del av det andra ringformiga spåret (194), varvidkombinationen av de första och andra ringformiga spåren (192, 194) utbildar enförsta ringformig packbox (64); och en skyddsring (190; 290) som införs i den första ringformiga packboxen kånnetecknat av, att skyddsringen innefattar ett första ringsegment (292) och ett andraringsegment (294) och vidare inbegriper en grånssnittsyta (296) mellan de första och andra ringsegmenten (292, 294).

28. Borrverktyg enligt krav 23, varvid var och en av mångfalden av parallellafluidbanor (300, 302) företes med en buktighet innefattande åtminstone två hörnsom definieras av formen för skyddsringen (190; 290) och den första ringformiga packboxen (64).

29. Borrverktyg enligt krav 23, varvid var och en av mångfalden av parallellafluidbanor (300, 302) företes med en buktighet innefattande åtminstone tre hörnsom definieras av formen för skyddsringen (190; 290) och den första ringformiga packboxen (64).

30. Borrverktyg enligt krav 23, varvid var och en av mångfalden av parallellafluidbanor företes med en buktighet innefattande en mångfald av hörn somdefinieras av formen för skyddsringen (190; 290) och en ringformig packbox (64),utbildad av de första och andra ringformiga spåren (192, 194), och varvid fluidbanan åndrar riktning vid varje hörn vid en råt vinkel.