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Rollenmeißel mit Schmiervorrichtung Die Erfindung betrifft einen Rollenmeißel,
dessen Schneidrollenlager durch Dichtungen verschlossen und über entsprechende Kanäle
mit einer Schmierstoffkammer verbunden sind, die durch ein bewegbares Dichtelement
mit dem Druck außerhalb des Rollenmeißels beaufschlagbar ist.
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Die Erfindung dient einer besonders gründlichen Schmierung von Lagerteilen,
die relativ zueinander gleichzeitig axiale, radiale und taumelnde Bewegungen ausführen
und kann überall dort angewendet werden, wo eine Schmierung von relativ zueinander
beweglichen Teilen erforderlich ist. Auf Grund des sie umgebenden, eine schleifende
Wirkung ausübenden Flüssigkeitsstromes sind Bohrmeißel außerordentlich starken Beanspruchungen
ausgesetzt. Hierbei kann nicht nur Schmiermittel verlorengehen, sondern es besteht
auch die Gefahr, daß die verlorene Menge durch die schleifend wirkende Flüssigkeit
ersetzt wird, wodurch das verbleibende Schmiermittel verunreinigt wird und so das
Werkzeug, anstatt es durch gute Schmierung zu schützen, beschädigen kann.
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Hauptaufgabe dieser Erfindung ist die Schaffung eines Schmiersystems,
das zu jeder Zeit in einem Lager eine ausreichende, nicht verunreinigte Menge Schmiermittel
gewährleistet.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer
dicht verschlossenen Lagereinrichtung einschließlich eines Schmiermittelvorrates,
der einen Ersatz verlorengegangenen Schmiermittels bewirkt und eine volumetrische
Veränderung innerhalb des Lagers bei der Bewegung seiner Teile ausgleicht.
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Darüber hinaus wird durch die Erfindung eine gut abgedichtete Lagereinrichtung
mit einer Schmiermittelkammer sowie Einrichtungen geschaffen, die es ermöglichen,
daß im Lager zu jeder Zeit die richtige Schmiermittelmenge vorhanden ist, selbst
wenn relativ große und schnelle Volumenänderungen im Lager auftreten.
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Im Bohrkopf vorgesehene besondere Schmierkammern sind in verschiedenen
Ausführungen bekannt. So hat man schon eine von der Außenseite des Bohrkopfes völlig
getrennte ringförinige Schmierkammer an der Innenseite des Bohrkopfes vorgesehen,
die durch eine Membran abgedichtet und durch eine perforierte Hülle abgestützt ist.
Bei dieser Anordnung steht aber die Kammer unter dem Innendruck der Spülflüssigkeit,
der wesentlich größer ist als der Außendruck, so daß das Schmiermittel zu schnell
aus den Lagern herausgedrückt wird. Nach einer anderen bekannten Ausführungsform
wird die Schmierkammer durch eine radial zur Drehachse versetzte und zu dieser parallele
Bohrung im Bohrkopf gebildet. Die Bohrung ist nach außen durch einen Kolben verschlossen,
der grundsätzlich den Außendruck zur Einwirkung auf die Schmierkammer bringen kann.
Dies geschieht jedoch mit solcher Verzögerung, daß der Kolben bei Druckschwankungen
nur wenig reagiert und daher keinen befriedigenden Ausgleich durchführen kann. Außerdem
ist die Aufnahmefähigkeit einer solchen Bohrung derart begrenzt, daß keine ausreichenden
Schmierstoffreserven verfügbar sind.
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Die Nachteile dieser bekannten Ausführungen werden erfindungsgemäß
vor allem dadurch vermieden, daß die Schmiermittelkammer aus einem verjüngten Abschnitt
des den Rollenmeißel tragenden Bohrgestängeabschnittes und einem zylindrischen Gehäuse
gebildet wird, in dem sich eine am Gehäuse befestigte undurchlässige Membran als
elastisches Dichtelement befindet. Diese Membran wird vorzugsweise von einer mit
Löschern versehenen Trennwand gestützt, die mit ihren Enden an der Innenwand des
Gehäuses befestigt ist.
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Hier steht die Membran unmittelbar unter dem Einfluß des Außendrucks
und kann den Druck im Schmierinittelraum praktisch verzögerungsfrei dem Außendruck
anpassen, was eine stets gleichmäßige Abgabe des Schmiermittels zur Folge hat. Die
Größe des Schmiermittelraumes kann praktisch allen Anforderungen angepaßt werden,
und doch liegt die Membran für die iin Außenbereich des Bohrgestänges vorgesehene
Schmiermittelkammer so geschützt, daß mechanische Beschädigungen praktisch ausgeschlossen
sind. Für den so geschaffenen Bohrmeißel
gelten auch keine Einschränkungen
hinsichtlich der Handhabung mit den normalen Bohrgeräten.
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An Hand der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung
werden die Merkmale dieser Erfindung in ihrer Anwendung bei einem Drehbohrmeißel
deutlich erkennbar.
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In der Zeichnung bezeichnet 1 ein Bohrwerkzeug mit einem Bohrkopf
2, das nach unten ragende Ansätze aufweist, von denen einer mit 3 bezeichnet
ist. Jeder Ansatz 3 endet mit einem mit ihm aus einem Stück bestehenden,
nach unten und nach innen in Richtung der Bohrerachse gerichteten Zapfen 4. Der
Bohrkopf 2 weist eine innere Kammer 5 auf, durch welche Spülflüssigkeit nach
unten über die Kanäle 6
zu den Schneidwerkzeugen fließt, von denen eines bei
7 dargestellt ist. Das obere Ende des Bohrkopfes ist durch ein sich an ihm
befindendes Gewinde bei 8
mit einem Teil des Bohrgestänges 9 verbunden,
der das Bohrwerkzeug 1 in Drehbewegung versetzt.
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Im Inneren des Ansatzes 3 erstreckt sich eine Bohrung
15 bis zu einem Punkt der Laufrille für die Lagerkugeln 16. Diese
Ausführung ermöglicht die Anordnung des Schneidwerkzeugs 7 auf den Zapfen
4 bei bereits eingesetzten Rollen 17. Die Kugeln 16
werden dann durch
die Bohrung 15 eingeführt, bis das Kugellager voll ist. Ein Stift
18 wird dann in die Bohrung 15 eingeführt und mittels Schweißmetall
19 befestigt. Es ist zu beachten, daß das innere Ende des Stifts
18 bei 20 so konturiert ist, daß er an der Stelle, wo die Bohrung
15 in den Laufkranz mündet, diesen vervollständigt.
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Ein kegelstumpfföriniger Dichtungsring 21 bildet die Abdichtung zwischen
der Fläche 22 am hinteren Ende des Schneidwerkzeugs 7 und der Schulterfläche
23 am Bodenende des Zapfens 4. Auf diese Weise wird ein abgedichtetes Lager
gebildet, in welchem eine ausreichende Schiniermitteltnenge erhalten bleibt und
von der Verunreinigungen ferngehalten werden. Dies erfordert, daß einerseits der
Druck an den gegenüberliegenden Seiten des Dichtungsrings zu jeder Zeit im wesentlichen
gleich groß ist, daß Spülflüssigkeit nicht vonaußen in das Lager eindringen kann
und daß andererseits entlang dem Dichtungsring ausleckendes Schmiermittel -ersetzt
wird.
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Zur Erfüllung dieser Bedingung ist ein auf dem Bohrköpf 2 ruhender
Mantel 25 vorgesehen, dessen oberes Ende 26 das Bohrgestänge 9 gleitbar
umschließt. Bei 27 ist der Querschnitt des Bohrgestänges 9 reduziert,
wodurch sich zwischen Mantel 25 und dem unteren Ende des Bohrgestänges ein ringförmiger
Hohlraum 28 ergibt# Eine an der Innenwand des Mantels 25 befestigte,
mehrfach durchlöcherte, sich abwärts nach innen erstreckende Manschette
29 trennt den ringförmigen Hohlraum 28 von der sich darunter befindlichen
Schmiermittelkammer 30. An der Innenwandung der Kammer 30 befindet
sich ein undurchlässiger, aus Gummi, Kunststoff oder ähnlichem flexiblen Material
bestehender, zylindtisch geformter Trennkörper31, der mit seinem oberen Ende an
der Manschette 29
und am Mantel 25 befestigt ist und die Kammer nach oben
abdichtend verschließt.
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Das untere Ende der Manschette 29 ist in das obere Ende ein
es Verschlußrings 32 eingeschoben, an welchem sich der Dichtungsring
33 befindet, der den Verschlußring gegenüber der Innenwandung des Mantels
25 abdichtet. Das untere Ende des zylindrisch geformten Trennkörpers 31 ist
ebenfalls abdichtend am Verschlußriiig 32 befestigt, so daß der Trennkörper
eine flexible Wand der Kammer 30
bildet.
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Über jedem Ansatz 3 des Bohrwerkzeugs 1 weist der Verschlußring
32 einen -senkrecht angeordneten Durchlaß 35 auf, der bei
36 zur Aufnahme des oberen Endes einer dicht abschließenden rohrförmigen
Buchse 37 zylindrisch ausgebohrt ist. Das untere Ende der Buchse
37 greift in eine zylindrische Ausbohrung 38 der Bohrung
39 des Ansatzes ein. Die Kammer 30 steht mit einem ausgeschnittenen
Teil 40 des Stifts 18 in Verbindung, wobei der Stift zusätzlich Durchlässe
aufweist, die einen Durchfluß des Schmiermittels zu bestimmten Stellen des Lagers
hin gestatten.
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Um auf die Innenwandung der Trennwand 31 und die Außenfläche
des Dichtungsrings 21 den gleichen Unigebungsdruck einwirken zu lassen, sind im
Mantel 25 über dem oberen Ende der Manschette 29 eine oder mehrere Entlüftungslöcher
41 angeordnet.
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Die beschriebenen Konstruktionsinerkmale erlauben somit ein Senken
und Ansteigen des Schmiermittels im ganzen Lager sowie von und zur Kammer
30 bei jeder Reiativbewegung zwischen Schneidwerkzeug 7 und Zapfen
4 und verursachen einen Ausgleich der Volumenänderung innerhalb des Lagers.
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Zur Erklärung der Arbeitsweise der Erfindung muß davon ausgegangen
werden, daß Gesteinsbohrer großen Beanspruchungen unterworfen sind. Auf das Gerät
werden hohe statische Belastungen ausgeübt, die durch starke Stoßbeanspruchungen
noch erhöht werden. Wie bereits erwähnt, wird weiterhin die Aufgabe einer wirkungsvollen
Schmierung durch die den Bohrkopf umgebende, stark reibend wirkende Flüssigkeit
erschwert.
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Die außerordentlich hohen Beanspruchungen des Geräts und die wechselnden
Richtungen der resultierenden Kräfte verursachen eine komplexe Relativbewegung des
Schneidwerkzeugs 7 in bezug auf den Zapfen 4, und diese Bewegung wird mit
zunehmender Abnutzung verstärkt. Die Bewegung weist eine axiale Komponente auf,
wodurch eine exzentrische Bewegung relativ zur Achse des Zapfens auftreten kann,
während gleichzeitig das Schneidwerkzeug 7
eine Taumelbewegung in bezug auf
den Zapfen 4 ausführt. Diese Relativbewegungen erfolgen mit hoher Geschwindigkeit
und verursachen entsprechend schnelle Änderungen des innerhalb des Lagers durch
das Schiniermittel eingenommenen Raumes.
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Die Trennwand 31 ist von geringer Masse und ist außerordentlich
flexibel. Somit kann sich über dem Dichtungsring 21 nur ein unbedeutender Differenzdruck
bilden, so daß Schmierrnittel an den Seiten des Dichtungsrings nicht in nennenswertem
Umfang auslecken bzw. verunreinigte Flüssigkeit von außen eindringen kann.
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Der Zusammenbau der beschriebenen Schmiervorrichtung geschieht in
der Weise, daß zunächst der Mantel 25 mit dem Verschlußring 32 in
umgekehrter Lage auf eine ebene Fläche gestellt und die Kammer 30 mit Schmiermittel
gefüllt wird. Dann werden die Oberteile der Buchsen 37 in die zylindrischen
Ausbohrungen 36 geschoben und das Bohrwerkzeug 1,
ebenfalls umgekehrt,
daraufgesetzt. Die unteren Enden der Buchsen treten in die zylindrischen Ausbohrungen
38 ein, wodurch die Verbindung zwischen der Kammer 30 und den Lagerteilen
über die Durchlässe
39 hergestellt ist. Der Zusammen
au läßt erkennen, daß somit ein ausreichendes Schmieren der Lager gewährleistet
ist und eine Verunreinigung des Schmiermittels verhindert wird.
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Allgemein zusammenfassend setzt sich die Erfindung aus einer Vorrichtung
zum Schmieren von Lagern und deren Teile zusammen, die so konstruiert und angeordnet
ist, daß eine ausreichende, nicht verunreinigte Menge Schmiermittel zu jeder Zeit
im Lager erhalten bleibt.