DE1217900B

DE1217900B - Device for lubricating and sealing a roller cutter bearing

Info

Publication number: DE1217900B
Application number: DEM58663A
Authority: DE
Inventors: Gheorghe Bercaru
Original assignee: Ministerul Industriei Petrolului si Chimiei
Current assignee: Ministerul Industriei Petrolului si Chimiei
Priority date: 1962-11-09
Filing date: 1963-10-24
Publication date: 1966-06-02

Description

Vorrichtung zum Schmieren und Abdichten einer Rollenmeißellagerung Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Abdicht- und Schmiervorrichtung für Lagerungen, und zwar für übliche in Stahl gezahnte Meißel und für Meißel aus Metallkarbid.Device for lubricating and sealing a roller bit bearing The present invention relates to a sealing and lubricating device for bearings, namely for common chisels toothed in steel and for chisels Metal carbide.

Das Schmiermittel wird mittels einer nachgiebigen Vorrichtung zugeführt, die in einer zylindrischen Kammer sitzt, welche in jedem Meißelschenkel vorgesehen ist.The lubricant is supplied by means of a flexible device, which sits in a cylindrical chamber which is provided in each chisel leg is.

Die Hauptaufgabe der Erfindung besteht darin, eine Schmiermittelabdichtung für ein Lager zwischen zwei zueinander drehbaren Flächen des Schneidenteiles und seines Schaftes zu schaffen. Zu diesem Zweck ist eine ringförmige Dichtung so angeordnet, daß sie jederzeit den Eintritt von Fremdkörpern in die Lagerung verhindert.The main object of the invention is to provide a lubricant seal for a bearing between two mutually rotatable surfaces of the cutting part and to create his shaft. For this purpose, an annular seal is arranged in such a way that that it prevents foreign bodies from entering the storage at any time.

In den meisten Fällen wird der Raum zwischen dem Schneidenteil und dem Schaft mittels einer Ringdichtung verschiedener Querschnitte abgedichtet. Zuweilen wird ein sogenannter O-Ring benutzt.In most cases, the space between the cutting part and the shaft sealed by means of a ring seal of different cross-sections. At times a so-called O-ring is used.

In anderen Fällen besitzt der Dichtungsring die Form eines abgestuften Kegels, wobei die Dichtungsflächen an den gegenüberliegenden Bereichen der Dichtungsenden sitzen. Er ist mit einem Metallkern versehen, der mit biegsamem Material überzogen ist.In other cases, the sealing ring has the shape of a stepped one Cone, with the sealing surfaces on the opposite areas of the sealing ends sit. It has a metal core that is covered with flexible material is.

Die dauernde Schmierung der Meißellagerungen wird durch zylindrische Kammern möglich, die in jedem Meißelschenkel vorgesehen sind und das Schmiermittel durch Verbindungskanäle an die Lagerungen heranbringen.The permanent lubrication of the chisel bearings is provided by cylindrical Chambers possible, which are provided in each chisel leg and the lubricant bring them to the bearings through connecting channels.

Die Verbindung zwischen dieser Kammer und der Bohrspülung im Bohrloch erfolgt über eine Bohrung entweder im oberen Teil der Schenkelschulter oder an der inneren Seite des Meißels unter den Meißeldüsen.The connection between this chamber and the drilling fluid in the borehole takes place via a hole either in the upper part of the thigh shoulder or on the inner side of the chisel under the chisel nozzles.

Die Bohrspülung wird an einer Vermischung mit dem Schmiermittel in der Kammer entweder durch eine elastische Membran oder einen genau sitzenden Kolben gehindert, der sich leicht in jeder Richtung in der zylindrischen Kammer bewegen kann.The drilling fluid is mixed with the lubricant in the chamber either by an elastic membrane or a precisely seated piston prevented from moving easily in any direction in the cylindrical chamber can.

Die elastische Membran oder der bewegte Kolben müssen die Druckveränderungen der Bohrspülung annehmen, die den Meißel umgibt, und diese auf das Schmiermittel im Inneren des Schneidteiles übertragen, um diese Drücke auszugleichen. Im Fall, daß Schmiermittel in den Meißelkörper ohne Anfangsdruck eingeführt wird und der Schmiermitteldruck innerhalb des Schneidteiles während des Bohrvorganges durch den Spülungsdruck in dem Bohrloch auftritt, nachdem er durch die Düsen geflossen ist, neigt der Schmiermitteldruck dazu, sofort dem Spülungsdruck zu folgen, wodurch die Spülung in den Schneidteil allmählich eindringen kann. Sehr häufig kommt es vor, daß während des Bohrvorganges der augenblickliche Spülungsdruck der Bohrung den Schmiermitteldruck übersteigt, und zwar infolge der Trägheit der Teile der Vorrichtung sowie der Reibung der sich bewegenden Teile, so daß die Spülung allmählich über den Dichtungsring in den Schneidteil eintritt.The elastic diaphragm or the moving piston must react to the pressure changes the drilling fluid surrounding the bit and apply it to the lubricant transferred inside the cutting part to compensate for these pressures. In the case, that lubricant is introduced into the bit body without initial pressure and the Lubricant pressure within the cutting part during the drilling process by the Mud pressure occurs in the wellbore after flowing through the nozzles, the lubricant pressure tends to immediately follow the mud pressure, reducing the Irrigation can gradually penetrate into the cutting part. It happens very often that during the drilling process the instantaneous mud pressure of the bore the Lubricant pressure exceeds, due to the inertia of the parts of the device as well as the friction of the moving parts, so that the flushing gradually over the sealing ring enters the cutting part.

Diese Gefahr wächst, wenn der Meißel beim Bohren durch Formationen verschiedener Härte Schlagbeanspruchungen ausgesetzt ist, wobei der Schlag außerdem in der Form von Flüssigkeitsüberdrücken in den Dichtungsrinnen übertragen wird, wobei die Abnutzung und das Vermögen der Bohrflüssigkeit, in die Lagerungen einzudringen, steigen.This risk increases when the chisel is drilling through formations is exposed to impact loads of different hardness, the impact also is transmitted in the form of excess liquid pressures in the sealing gutters, the wear and tear and the ability of the drilling fluid to penetrate the bearings, rise.

Ein weiterer Nachteil dieser Schmiersysteme, die auf Druckausgleich der außen vorhandenen Flüssigkeit und des Schmiermittels im Inneren des Schneidteiles basieren, liegt in der Tatsache, daß zuweilen die Kanäle, welche das Bohrloch und die Membran oder den bewegten Kolben verbinden, verstopft werden, wenn ihre offenen Enden in den Bereich gelangen, in dem die Spülung stark mit Bohrklein beladen ist.Another disadvantage of these lubrication systems is the pressure equalization the external liquid and the lubricant inside the cutting part based, lies in the fact that sometimes the channels which the borehole and connecting the diaphragm or moving piston, become clogged when their open Ends get into the area where the mud is heavily loaded with cuttings.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung vermeidet diese Nachteile dadurch, daß das Schmiermittel in den Schneidteil eingeführt wird, wenn der Meißel über Tage zusammengesetzt wird, und zwar unter einem gewissen Anfangsdruck, der durch eine Feder aufrechterhalten wird, die auf einen Kolben wirkt. Dieser ist in einer zylindrischen Schmierkammer angeordnet, deren Schmiermitteldruck etwa demjenigen der Spülung entspricht, bevor diese durch die Düsen des Meißels fließt. Der Zugang der Bohrspülung zum oberen Teil des Kolbens in der zylindrischen Kammer erfolgt über einen Kanal im Inneren des Meißelschenkels in einer gewissen Entfernung über der Düse. Auf diese Weise übersteigt der Schmiermitteldruck beim Bohren den Druck der Spülung außerhalb des Meißels im Ringraum zwischen dem Rohr und dem Bohrloch, um zu vermeiden, daß das in der Bohrflüssigkeit enthaltene Bohrklein die Verbindungskanäle und die zylindrische Schmierkammer verstopft. Außerdem ist ein ausreichend feines Sieb an dem Berührungsende des Kanals oder eine sehr biegsame Membran in dem Kanal über dem Kolben vorgesehen. In diesem Fall ist der Kanal und der Raum über dem Kolben in der zylindrischen Kammer mit einer Flüssigkeit gefüllt, z. B. Glyzerin.The device according to the invention avoids these disadvantages in that that the lubricant is introduced into the cutting part when the chisel is above ground is put together under a certain initial pressure caused by a Spring is maintained acting on a piston. This is arranged in a cylindrical lubrication chamber, the lubricant pressure of which is approximately corresponds to that of the mud before it flows through the nozzles of the chisel. The access of the drilling fluid to the upper part of the piston in the cylindrical chamber takes place via a channel inside the chisel leg at a certain distance above the nozzle. In this way, the lubricant pressure will exceed the drilling during drilling Pressure of the mud outside the bit in the annulus between the pipe and the borehole, in order to avoid that the cuttings contained in the drilling fluid the connecting channels and clogged the cylindrical lubrication chamber. In addition, a fine enough Sieve at the contact end of the channel or a very flexible membrane in the channel provided above the piston. In this case the channel and space is above the piston in the cylindrical chamber filled with a liquid, e.g. B. glycerine.

Um den Raum zwischen dem Schneidteil und dem Schaft gegen die Spülung abzudichten, wird eine Ringdichtung von U-förmigem Querschnitt aus einem mit geeignetem nachgiebigem Material verstärkten Spezialgummi benutzt. Eine andere Art Ringdichtung kann eine Metallwand besitzen.Around the space between the cutting part and the shaft against the irrigation to seal, a ring seal of U-shaped cross-section is made of a suitable Resilient material, reinforced special rubber is used. Another type of ring seal can have a metal wall.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches nachstehend näher erläutert wird, ist in den Zeichnungen dargestellt, in denen zeigt F i g. 1 einen Querschnitt durch den Schenkel eines Bohrmeißels, der die Lagerabdichtvorrichtung darstellt, ehe das Schmiermittel in das Lager gepreßt wird, F i g. 2 einen Schnitt durch den Schenkel eines Bohrmeißels, der die Lagerabdichteinrichtung darstellt, nachdem das Schmiermittel in das Lager gepreßt ist, F i g. 3 einen Schnitt durch den federnden Mechanismus und die Schmiermittelkammer, wobei die Feder ungespannt ist, ehe das Schmiermittel in das Lager gedrückt wird, F i g. 4 einen Schnitt durch den Federmechanismus und die Schmiermittelkammer, indem die Feder zusammengedrückt ist, nachdem das Schmiermittel in das Lager gepreßt ist, F i g. 5 einen Querschnitt durch eine U-förmige Gummiringdichtung vor dem -Einsetzen, F i g. 6 einen U-förmigen Gummiring zwischen den Metallflächen des Schneidteiles und des Schaftes, F i g. 7 einen Querschnitt durch eine zusammengesetzte U-förmige Dichtung mit einer gewellten Metallwand in Form von Bälgen und die andere Wand aus Gummi, F i g. 8 einen zusammengesetzten U-förmigen Dichtungsring in Form von Bälgen eingesetzt zwischen den Schneidteil und den Schaft, F i g. 9 einen Querschnitt durch eine zusammengesetzte U-förmige Ringdichtung mit einer ebenen Metallwand und einer zweiten Gummiwand, F i g: 10 einen Querschnitt eines zusammengesetzten Dichtungsringes, F i g. 11 ein Beispiel für einen eingesetzten und zusammengesetzten U-förmigen Dichtungsring. Gemäß der Erfindung ist eine zylindrische Kammer 2 in der Schulter des Domes 1 vorgesehen, die sich leicht zur senkrechten Achse des Meißels neigt. Der Durchmesser der Kammer wird so groß wie möglich gewählt, ohne daß dadurch die Widerstandskraft des Domes beeinträchtigt wird. Diese Kammer enthält das Schmiermittel und die Federvorrichtung, die den Außendruck an die Innenseite des Schneidteils 3 überträgt. Die Kammer 2 steht über einen Kanal 4 mit der Innenseite des Meißels über der Öffnung 5 in Verbindung, in der die Düse 6 angeordnet ist. Der statische Druck, den das Gewicht der Spülungssäule im Bohrgestänge ausübt, mit dem dynamischen Differentialdruck des abwärts gerichteten Stromes wird durch den Kanal 4 auf die nachgiebige Vorrichtung in der Kammer 2 übertragen. Die Kammer 2 steht über einen Kanal 7 mit dem ringförmigen Schmierkanal 8 in Verbindung, der rund um den die Kugel 10 haltenden Zapfen 9 verläuft, welcher die Öffnung. zum Einsetzen der Kugel 10 in den Schneidteil 3 verschließt und der in üblicher Weise durch Verschweißung 11 festgelegt ist.An embodiment of the invention, which is explained in more detail below is shown in the drawings, in which FIG. 1 shows a cross section through the leg of a drill bit, which is the bearing sealing device, before the lubricant is pressed into the bearing, FIG. 2 a section through the Leg of a drill bit, which is the bearing sealing device after the Lubricant is pressed into the bearing, F i g. 3 a section through the resilient Mechanism and the lubricant chamber with the spring released before the Lubricant is pressed into the bearing, F i g. 4 shows a section through the spring mechanism and the lubricant chamber in which the spring is compressed after the lubricant is pressed into the bearing, F i g. 5 shows a cross section through a U-shaped rubber ring seal before inserting, F i g. 6 a U-shaped rubber ring between the metal surfaces of the cutting part and the shaft, F i g. 7 shows a cross section through a composite U-shaped gasket with a corrugated metal wall in the form of bellows and the other Wall of rubber, Fig. 8 a composite U-shaped sealing ring in the form of bellows inserted between the cutting part and the shank, F i g. 9 shows a cross section by a composite U-shaped ring seal with a flat metal wall and a second rubber wall, FIG. 10 a cross section of an assembled sealing ring, F i g. 11 shows an example of an inserted and assembled U-shaped sealing ring. According to the invention, a cylindrical chamber 2 is provided in the shoulder of the dome 1, which inclines slightly to the vertical axis of the chisel. The diameter of the chamber is chosen as large as possible without reducing the resistance of the dome is affected. This chamber contains the lubricant and the spring device, which transmits the external pressure to the inside of the cutting part 3. Chamber 2 communicates via a channel 4 with the inside of the chisel above the opening 5, in which the nozzle 6 is arranged. The static pressure exerted by the weight of the mud column exerts in the drill pipe, with the dynamic differential pressure of the downward Current is transmitted through channel 4 to the compliant device in chamber 2. The chamber 2 is connected to the annular lubrication channel 8 via a channel 7, which runs around the pin 9 holding the ball 10, which the opening. to the Insertion of the ball 10 in the cutting part 3 closes and in the usual way is set by welding 11.

Von dem Kanal 8 aus zweigt der Schmierkanal 12 ab, der im oberen Teil des Schaftes 13 des Dornes 1 vorgesehen ist, wenn der Meißel in Arbeitsstellung auf dem Grunde sich befindet, da die höchsten Beanspruchungen im unteren Teil des Schaftes auftreten.The lubrication channel 12 branches off from the channel 8, the one in the upper part of the shank 13 of the mandrel 1 is provided when the chisel is in the working position is located on the bottom, since the highest stresses are in the lower part of the Occur on the shaft.

Der Schmiermittelkana112 leitet das Schmiermittel in das Zylinderrollenlager 14, d. h. in den Raum 15, der von der inneren Fläche der Ringdichtung 16 begrenzt wird, die eine Dichtung zwischen dem Schmiermittel und der Bohrflüssigkeit bildet.The lubricant channel 112 guides the lubricant into the cylindrical roller bearing 14, d. H. into the space 15 which is bounded by the inner surface of the ring seal 16 which forms a seal between the lubricant and the drilling fluid.

Von dem Kanal 8 aus zweigt ein anderer Schmiermittelkanal 17 ab, der in dem Zapfen 9 verläuft, welcher mit dem Kugellager 10 in Verbindung steht. Der Schmiermittelkanal 18, der mit dem Ringkanal 8 in Verbindung steht, verläuft in der Achse des Zapfens 13.Another lubricant channel 17 branches off from the channel 8, the runs in the pin 9, which is connected to the ball bearing 10. Of the Lubricant channel 18, which is in communication with the annular channel 8, runs in the axis of the pin 13.

Der Kanal 18 leitet das Schmiermittel bis oben auf den Zapfen 13, d. h. bis zum Schneidkopf des Schneidteiles 3, und der Kanal 19 leitet das Schmiermittel zu den kleinen zylindrischen Rollenlagern 20 oder in das Reibungslager.The channel 18 guides the lubricant up to the top of the pin 13, d. H. to the cutting head of the cutting part 3, and the channel 19 guides the lubricant to the small cylindrical roller bearings 20 or the friction bearing.

Eine Öffnung 21 in der Wand des Schneidteiles in der Nähe des Kopfes dient zum Ablassen der Luft während das Schmiermittel fjn die Lagerungen des Schneidteiles eingeführt wird. Die Öffnung 21, die mit feinem Gewinde versehen ist, ist durch einen Gewindezapfen aus Messing abgeschlossen. Das innere der Öffnung 21 hat einen kleineren Durchmesser, so daß der Messingzapfen mit einem Hammer festgelegt werden kann, nachdem er eingeschraubt ist. Der Messingzapfen muß dichthalten und darf nicht aufbrechen, wenn Vibrationen während des Bohrvorganges auftreten. Die Kammer 2 enthält einen rohrförmigen Teil 22, der in der Schaftschulter durch einen Haltering 23 gehalten wird und der gegenüber dem Schaftteil mittels eines O-Ringes aus Gummi 24 abgedichtet ist. Der Rohrteil 22 erstreckt sich mit dem einen Ende in das Schmierrohr 25, welches sich oben erweitert, um eine Aussparung 26 zu bilden, die eine Schmiervorrichtung hält, bestehend aus einer Kugel 27, wobei die Feder 28 und der Kugelanschlag 29 mit der kreisförmigen Öffnung genau auf die Kugeloberfläche paßt. Der obere Querschnitt der öffnung des Anschlages 29 ist viereckig, so daß der Anschlag in den rohrförmigen Teil 22 mittels eines viereckigen Schlüssels eingeschraubt werden kann.An opening 21 in the wall of the cutting part near the head is used to vent the air while the lubricant fjn the bearings of the cutting part is introduced. The opening 21, which is finely threaded, is through finished with a threaded stud made of brass. The inside of the opening 21 has one smaller diameter so that the brass spigot can be fixed with a hammer can after it is screwed in. The brass plug must hold tight and must not break open if vibrations occur during the drilling process. The chamber 2 contains a tubular part 22 which is held in the shaft shoulder by a retaining ring 23 and which is sealed against the shaft part by means of an O-ring made of rubber 24 is. The tube part 22 extends with one end into the lubricating tube 25, which expands at the top to form a recess 26 which contains a lubricating device holds, consisting of a ball 27, the spring 28 and the ball stop 29 with the circular opening fits exactly on the surface of the sphere. The top cross section the opening of the stop 29 is square, so that the stop in the tubular Part 22 can be screwed in using a square wrench.

Zwischen den Teilen 22 und 29 sitzt ein Dichtungsring 30 rechteckigen Querschnittes.Between the parts 22 and 29 sits a sealing ring 30 rectangular Cross-section.

Außerhalb des Rohrteiles 22 ist eine Spezialfeder 31 angeordnet. Das eine Ende dieser Feder drückt einen Kolben 32 nieder. Zwei O-Ringe 33 aus Gummi bilden eine Dichtung zwischen dem Kolben 32 und den Wänden der Schmierkammer 2, während zwei O-Ringe 34 eine Dichtung zwischen dem Kolben 32 und der äußeren Fläche des Rohres 25 bilden. Das andere Ende der Feder 31 legt sich gegen den Teil 22 nach F i g. 1 von unten.A special spring 31 is arranged outside the tubular part 22. That one end of this spring pushes a piston 32 down. Two rubber O-rings 33 form a seal between the piston 32 and the walls of the lubrication chamber 2, while two O-rings 34 form a seal between the piston 32 and the outer Form the surface of the tube 25. The other end of the spring 31 rests against the part 22 according to FIG. 1 from below.

Der Kolben 32 wirkt als Dichtung zwischen dem Schmiermittel und der Spülungsflüssigkeit, die in die Kammer 2 über den Kanal 4 eintritt. Die Feder 31 drückt gegen den Kolben mit einer Kraft von etwa 1 kg/cm2, selbst wenn sie nicht zusanunengedrückt ist, d. h., wenn der Kolben sich in unterster Lage befindet, wie sie in den F i g. 1 und 3 dargestellt ist. Während die Feder vollständig zusammengedrückt ist, befindet sich der Kolben 32 in der höchsten Stellung in der Sebmiermittelkammer 2, wie in den F i g. 2 und 4 dargestellt. In dieser Lage wird nahezu alle Kraft der Feder auf den Kolben ausgeübt, um ihn abwärts zu drücken und hierdurch entsteht der anfängliche Schmierdruck von 3 bis 5 kg/cm2, nachdem das Schmiermittel in den Schneidteil eingeführt ist. Die Feder 31 ist so bemessen, daß sie einen anfänglichen Schmierdruck von etwa 5 atm innerhalb des Schneidteiles ergibt, während sie vollständig zusammengedrückt ist. Die O-Ringe 33 und 34 dichten den Kolben vollständig gegenüber den Außenwänden des Rohres 25 sowie den Wänden der Kammer 2 ab, während der Kolben sich aufwärts oder abwärts bewegt, oder in einer Zwischenstellung verharrt. Die Ringdichtung 16 U-förmigen Querschnittes sitzt zwischen dem Schneidteil 3 und dem Zapfen 13 an der Kante der konischen Rückfläche und am unteren Ende des Zapfens unten an dem Schaft 1, d. h. unter den Rollenlagern.The piston 32 acts as a seal between the lubricant and the Irrigation fluid entering chamber 2 via channel 4. The spring 31 pushes against the piston with a force of about 1 kg / cm2, even if it is not is compressed, d. i.e. when the piston is in the lowest position, such as them in the fig. 1 and 3 is shown. While the spring is fully compressed is, the piston 32 is in the highest position in the lubricant chamber 2, as shown in FIGS. 2 and 4 shown. Almost all power is in this position the spring is exerted on the piston to push it downward and thereby arises the initial lubricating pressure of 3 to 5 kg / cm2 after the lubricant is in the Cutting part is introduced. The spring 31 is dimensioned so that it has an initial Lubricating pressure of about 5 atm within the cutting part results while being completely is compressed. The O-rings 33 and 34 seal the piston completely against each other the outer walls of the tube 25 and the walls of the chamber 2, while the piston moves up or down, or remains in an intermediate position. the Ring seal 16 of U-shaped cross-section sits between the cutting part 3 and the Pin 13 on the edge of the conical rear surface and at the lower end of the pin at the bottom of the shaft 1, d. H. under the roller bearings.

Die U-förmige Ringdichtung 16 kann aus nachgiebigem Gummi hergestellt sein, dessen Grundfläche durch einen Messingring 35 starr gemacht ist, auf den sie aufvulkanisiert ist, so daß sie ihre Gestalt behält, während der Meißel arbeitet. Dieser Messingring steigert die Festigkeit der Ringdichtung am unteren Teil, so daß sie hohen innneren Drücken ohne Bersten standhalten kann. Der innere Durchmesser der Ringdichtung 16 ist etwas geringer als der Außendurchmesser des Zapfens an der Stelle, an der die Ringdichtung eingesetzt wird, so daß sie sich fest an dem Zapfen anlegen kann.The U-shaped ring seal 16 can be made from resilient rubber its base is made rigid by a brass ring 35 on which it is vulcanized so that it retains its shape while the chisel is working. This brass ring increases the strength of the ring seal on the lower part, so that it can withstand high internal pressures without bursting. The inner diameter the ring seal 16 is slightly smaller than the outer diameter of the pin on the Place where the ring seal is inserted so that it is firmly attached to the spigot can create.

Die F i g. 5 zeigt den Querschnitt 16 a, der Ringdichtung vor dem Einsetzen. Wird sie zwischen die Metallwände des Schneidteiles und des Zapfens eingesetzt, so verändert sie ihren Querschnitt und nimmt eine Gestalt an, wie in F i g. 5 durch die gestrichelte Linie 16 dargestellt. Um eine Selbstschmierung zu gestatten und die Reibung zu vermindern, werden die äußeren Flächen der Ringdichtung mit einer dünnen graphitierten Gummilage 36 überzogen. Das Einsetzen der Ringdichtung 16 zwischen dem Schneidteil 3 und dem Zapfen 13 unten an dem Schaft 1 ist in F i g. 6 dargestellt. Als abgeänderte Ausführungsform gegenüber der Ringdichtung 16 a kann ein zusammengesetzter Dichtungsring 37a und 38a benutzt werden, wobei eine Gummiwand der Ringdichtung an eine ringförmige Metallwand anvulkanisiert ist. F i g. 7 zeigt einen Querschnitt des zusammengesetzten Dichtungsringes mit der äußeren Metallwand 37a, die aus gewelltem Blech besteht, dessen Abmessung so ist, daß es abgenutzt werden kann und daß es ausreichend nachgiebig ist, um eine gleichmäßige Deformation unter den Drücken innerhalb des Schneidteiles zu ermöglichen. Nach dem Einsetzen schrumpft die Ringdichtung 37, 38 wie es strichpunktiert in F i g. 7 angegeben ist, und drückt gegen die Schneidteil- und Zapfenwände. F i g. 8 zeigt die Art, in der die zusammengesetzte Ringdichtung 37, 38 zwischen den Wänden des Schneidteiles 3 und des Zapfens 13 sitzt.The F i g. 5 shows the cross section 16 a, the ring seal before Insert. If it is inserted between the metal walls of the cutting part and the tenon, so it changes its cross-section and assumes a shape as shown in FIG. 5 through the dashed line 16 is shown. To allow self-lubrication and To reduce friction, the outer surfaces of the ring seal are covered with a thin graphitized rubber layer 36 coated. The insertion of the ring seal 16 between the cutting part 3 and the pin 13 at the bottom of the shaft 1 is shown in FIG. 6 shown. As a modified embodiment compared to the ring seal 16 a, a composite Sealing ring 37a and 38a can be used, with a rubber wall of the ring seal is vulcanized to an annular metal wall. F i g. 7 shows a cross section of the assembled sealing ring with the outer metal wall 37a made of corrugated Sheet metal is made, the dimensions of which are such that it can be worn and that it is sufficiently resilient to allow even deformation under the pressures within to enable the cutting part. After insertion, the ring seal shrinks 37, 38 as shown in phantom in FIG. 7 is indicated, and presses against the cutting part and tenon walls. F i g. 8 shows the manner in which the assembled ring seal 37, 38 sits between the walls of the cutting part 3 and the pin 13.

Um die Abdichtung zwischen dem Schneidteil und der Ringdichtung sicherzustellen, ist der Schneidteil 3 mit einem Gummiring 39 versehen, der auf seine Berührungsfläche mit den Schneidteilen aufvulkanisiert ist. Der Ring 39 kann auch aus irgendeiner reibungsvermindernden Legierung hergestellt sein, die direkt eingegossen ist. Das Schmierlabyrinth 40, welches infolge der gewellten Metallwand 37 a entsteht, ist in F i g. 7 und 8 dargestellt. Diese Nuten wurden für notwendig gehalten, um die Reibungsfläche zwischen dem Metallring und dem Gummiring zu vermindern, der auf die Scbneidteilwand aufvulkanisiert ist. Andererseits sind die Nuten anfänglich mit Schmiermittel gefüllt, welches zur Schmierung der Flächen bei der Relativbewegung beiträgt und die Reibung vermindert.To ensure the seal between the cutting part and the ring seal, the cutting part 3 is provided with a rubber ring 39, which is on its contact surface is vulcanized with the cutting parts. The ring 39 can also consist of any Be made friction-reducing alloy that is cast directly. That Lubrication labyrinth 40, which arises as a result of the corrugated metal wall 37 a, is in Fig. 7 and 8 shown. These grooves were believed to be necessary to the To reduce the friction surface between the metal ring and the rubber ring, which is on the cutting part wall is vulcanized. On the other hand, the grooves are initial Filled with lubricant, which is used to lubricate the surfaces during relative movement contributes and reduces friction.

Die Abdichtwirkung der zwei Ringdichtungsarten 16a und 37a und 38a unterscheidet sich darin, daß bei der Ringdichtung 16a die Metallfläche des Schneidteiles sich bewegt, während die Gummifläche der Ringdichtung fest bleibt, wogegen bei der zusammengesetzten Ringdichtung 37a und 38a die Gummifläche des Ringes, die in den Schneidteil einvulkanisiert ist, sich bewegt und die feste Metallfläche des Dichtungsringes berührt. Um in diesem Fall eine wirksame Dichtung zu erreichen, muß die Ringdichtung so befestigt sein, daß sie sich nicht drehen kann, sondern auf dem Zapfen fest bleibt, während der Schneidteil sich dreht.The sealing effect of the two types of ring seals 16a and 37a and 38a differs in that the ring seal 16a has the metal surface of the cutting part moves while the rubber surface of the ring seal remains firm, while the composite ring seal 37a and 38a, the rubber surface of the ring, which is in the Cutting part is vulcanized, moves and the solid metal surface of the sealing ring touched. In order to achieve an effective seal in this case, the ring seal must be fastened in such a way that it cannot turn, but remains firmly on the pin, while the cutting part rotates.

Der balgartige, zusammengesetzte Dichtungsring kann infolge seiner verminderten Reibungsfläche bei Meißeln benutzt werden, bei denen die Druckdifferenz innerhalb des Schneidteiles verhältnismäßig hoch ist.The bellows-like, composite sealing ring can as a result of it reduced friction surface for chisels where the pressure difference is relatively high within the cutting part.

Eine weitere Konstruktion eines zusammengesetzten Dichtungsringes ist in den F i g. 9 und 11 dargestellt, wobei die Metallwand 41a auf die Gummiwand 42a aufvulkanisiert ist. Da die Metallwand dieser Ringdichtung nicht gewellt ist, sondern eben, ist die Berührungsfläche des Gummiringes 39, der in den Schneidteil einvulkanisiert ist, größer. Der Querschnitt der Ringdichtung 41, 42, deren Wand zwischen die beiden gedrehten Flächen eingedrückt ist, ist gestrichelt dargestellt. Die Ringdichtung, die eingedrückt ist, versucht ihre ursprüngliche Gestalt 41a, 42a wieder einzunehmen, wodurch sie sich dicht gegen die beiden Flächen ausdehnt, wobei die Dichtwirkung durch den Schmiermitteldruck an der Innenseite vervollständigt wird.Another construction of a composite sealing ring is shown in FIGS. 9 and 11, wherein the metal wall 41 is a vulcanized to the rubber wall 42a. Since the metal wall of this ring seal is not corrugated, but flat, the contact surface of the rubber ring 39, which is vulcanized into the cutting part, is larger. The cross section of the ring seal 41, 42, the wall of which is pressed between the two rotated surfaces, is shown in dashed lines. The ring seal, which is pressed in, tries to take its original shape 41a, 42a again, whereby it expands tightly against the two surfaces, the sealing effect being completed by the lubricant pressure on the inside.

Die Wände 37 und 41 beider Ringdichtungsarten sind unterbrochen, damit ihre Durchmesser veränderlich sind. Beide Enden 43 (F i g. 10) sind umgebogen und auf eine nachgiebige Gummiverbindung 44 aufvulkanisiert, deren Länge so gering als möglich ist, um eine Reibung von Gummi auf Gummi so klein wie möglich zu halten. Ohne Rücksicht auf die Gestalt und das Material der Ringdichtung muß diese vollständig gegen die beträchtlichen Beanspruchungen geschützt sein, die auf den Schneidteil und den Zapfen während des Bohrvorganges ausgeübt werden. Außerdem muß die Ringdichtung durch den unteren Teil des Schaftes geschützt werden; damit der herabhängende Teil gegen Abbrechen und Abbröckeln gesichert ist, muß er gegen Karburierung geschützt werden, und dann muß bis zur Schweißung an dem die Kugel haltenden Zapfen die gesamte Fläche verstählt werden.The walls 37 and 41 of both types of ring seal are interrupted so their diameters are variable. Both ends 43 (FIG. 10) are bent over and vulcanized onto a flexible rubber connection 44, the length of which is as short as is possible in order to keep a friction of rubber on rubber as small as possible. Regardless of the shape and material of the ring seal, it must be complete be protected against the considerable stresses placed on the cutting part and the tenons are exercised during the drilling process. In addition, the ring seal must be protected by the lower part of the shaft; with it the drooping one part is secured against breaking off and crumbling, it must be protected against carburization and then the entire pin must be welded to the pin holding the ball Surface to be steeled.

Die nachgiebige Vorrichtung wird durch den Stopfen 45 geschützt, der in den rohrförmigen Teil 22 eingeschraubt ist. Die Dichtung erfolgt durch den Dichtungsring 46, von rechteckigem Querschnitt. Das Zusammensetzen, die Schmiermittelfüllung und der Betrieb der Lagerabdichtungsvorrichtung für Bohrmeißel gemäß der Erfindung wird nachstehend näher erläutert.The compliant device is protected by the plug 45 screwed into the tubular part 22. The seal is made by the sealing ring 46, of rectangular cross-section. The assembly, the lubricant filling and the operation of the bearing sealing device for drill bits according to the invention will be explained in more detail below.

Die Ringdichtung 16 oder eine der zusammengesetzten Ringdichtungen 37, 38 oder 41, 42 wird in die Bohrung auf dem Zapfen 13 in ausgedehnter Form eingesetzt, so daß sie vollständig in den Raum eintreten kann, der zu diesem Zweck unter den großen Rollen 14 vorgesehen ist, dessen Länge vermindert ist. Alsdann wird das übliche Verfahren zum Zusammensetzen von Bohrmeißeln angewendet.The ring seal 16 or one of the assembled ring seals 37, 38 or 41, 42 is inserted into the bore on the pin 13 in an expanded form so that it can completely enter the space provided for this purpose under the large rollers 14, whose length is reduced. The usual method of assembling drill bits is then used.

Die kleinen Rollen 20 und die großen Rollen 14 werden auf dem Zapfen 13 festgelegt.The small rollers 20 and the large rollers 14 are on the trunnion 13 established.

Die Kugeln 10 werden durch die Kugeleinführungsbohrungen eingesetzt.The balls 10 are inserted through the ball insertion holes.

Alsdann wird der Kugelkanal durch den Haltezapfen 9 für die Kugeln verschlossen.Then the ball channel through the retaining pin 9 for the balls locked.

Der Zapfen 9 wird an seinem äußeren Ende verschweißt, wobei dafür Sorge getragen wird, daß die Schweißhitze die Ringdichtung, die nahe dabei liegt, nicht beschädigt. Aus F i g. 3 ist erkennbar, daß eine Anzahl getrennter Teile, die den nachgiebigen Mechanismus der Vorrichtung bilden, um den rohrförmigen Teil 22 herum angeordnet werden, der später noch beschrieben wird.The pin 9 is welded at its outer end, with this Care is taken that the heat of welding penetrates the ring seal, which is close to it, not damaged. From Fig. 3 it can be seen that a number of separate parts, which form the resilient mechanism of the device around the tubular part 22, which will be described later.

Der Kolben 32 wird in das Rohr 25 eingesetzt, wobei der Gummi der O-Ringe 34 entwas deformiert wird, wodurch der Kolben in dem Rohr gehalten wird. Die nachgiebige Einrichtung der Vorrichtung ist eine Einheit, die getrennt zusammengesetzt werden kann. Sie kann auf diese Weise als Einzelteil in die Schmierkammer 2 eingeführt werden, nachdem der O-Ring 24, der zur Abdichtung der nachgiebigen Einrichtung dient, in den rohrförmigen Teil 22 eingesetzt wurde. Zu diesem Zweck wird der Dichtungsring 24 durch den rohrförmigen Teil 22 mittels eines Halteringes 23 gedrückt, der in eine Aussparung in der Schulter des Schenkels 1 eingebracht ist. Die Abmessung des O-Ringes 24 muß so sein, daß sich eine vollkommene Dichtung zwischen der nachgiebigen Einrichtung und dem Schenkel 1 ergibt, durch die ein Undichtwerden gegen die niederströmende Spülung in den Bohrrohren und im Meißel und gegen die aufwärtsströmende bohrschmandbeladene Spülung über den Kanal 4 vermieden wird.The piston 32 is inserted into the tube 25, the rubber of the O-rings 34 are deformed, whereby the piston is held in the tube. The compliant device of the device is a unit that is assembled separately can be. In this way, it can be introduced into the lubrication chamber 2 as a single part after the O-ring 24, which is used to seal the compliant device, has been inserted into the tubular part 22. For this purpose the sealing ring 24 pressed through the tubular part 22 by means of a retaining ring 23, which is shown in a recess is made in the shoulder of the leg 1. The dimension of the O-ring 24 must be such that there is a perfect seal between the resilient Device and the leg 1 results, through which a leak against the downflow Flushing in the drill pipes and in the bit and against the upward-flowing drill bit laden Flushing via channel 4 is avoided.

In der unteren Lage des Kolbens 32, d. h., sobald der Kolben unten an dem Rohr 25, wie in F i g. 1 und 3 dargestellt, sitzt, muß die Feder 31, die meist vollständig gelöst ist, gegen den Kolben 32 einen Druck von etwa 1 kg/cm2 ausüben.In the lower position of the piston 32, i. i.e. as soon as the piston is down on the tube 25, as shown in FIG. 1 and 3 shown, sits, the spring 31, the is mostly completely dissolved, a pressure of about 1 kg / cm2 against the piston 32 exercise.

Die nachgiebige Einrichtung der Vorrichtung gemäß der Erfindung kann in dem Schenkel des Meißels sehr leicht in wenigen Minuten montiert werden.The resilient means of the device according to the invention can can be mounted in the leg of the chisel very easily in a few minutes.

Nachdem die Vorrichtung, wie beschrieben, eingesetzt ist, kann das Schmiermittel in den Schneidteil auf folgende Weise eingeführt werden: -Der Stopfen 45 wird mit einem Vierkantschlüssel ausgeschraubt. Das Rohr der Druckschmierpumpe, welches mit einer Druckmeßvorrichtung versehen ist, wird in den Schmierkanal des Teiles 29 eingesetzt und befestigt. Das Schmiermittel wird in den inneren Teil der Vorrichtung eingeführt, wobei der Meißel mit dem Schaft abwärts gehalten wird, um den Luftaustritt durch die Öffnung 21 im Schneidkopf des Schneidteiles zu erleichtern. Das Schmiermittel tritt in die Kammer 26 über die Kugelschmiervorrichtung, tritt alsdann in das Rohr 25 und füllt die Tasche der Kammer 2 vor dem Kolben 32. Von hier aus gelangt das Schmiermittel in den Kanal 7. Sobald es den Ringraum 8 um den Bolzen 9 herum erreicht, wird das Schmiermittel über den Kanal 12 den großen Rollenspuren 14 und dem Raum 15 zugeführt, der durch die innere Fläche der U-förmigen Ringdichtung 16 begrenzt ist. Das Schmiermittel wird über den Kanal 17 dem Kugellager 10 zugeführt und erreicht über die Kanäle 18 und 19 das kleine Rollenlager 20 im Kopf des Schneidteiles, woselbst es alle freien Räume in dem Schneidteil ausfüllt und schließlich durch die Öffnung 21 im Kopf des Schneidteiles ausgedrückt wird.After the device has been inserted as described, this can Lubricant can be introduced into the cutting part in the following way: -The plug 45 is unscrewed with a square wrench. The pipe of the pressure lubrication pump, which is provided with a pressure measuring device, is in the lubrication channel of the Part 29 inserted and fastened. The lubricant is in the inner part of the Device inserted with the chisel held with the shank down to to facilitate the escape of air through the opening 21 in the cutting head of the cutting part. The lubricant enters the chamber 26 via the ball lubricator that occurs then into the tube 25 and fills the pocket of the chamber 2 in front of the piston 32. From from here, the lubricant enters the channel 7. As soon as it passes the annular space 8 around the Reached around bolt 9, the lubricant is fed via channel 12 to the large roller tracks 14 and the space 15 fed through the inner surface of the U-shaped ring seal 16 is limited. The lubricant is fed to the ball bearing 10 via the channel 17 and reaches the small roller bearing 20 in the head of the cutting part via the channels 18 and 19, where it fills all free spaces in the cutting part and finally through the opening 21 in the head of the cutting part is expressed.

Die vollständige Entfernung der Luft im Inneren des Schneidteiles ist besonders wichtig. Zu diesem Zweck wird das Pumpen des Schmiermittels langsam bei niedrigem Druck fortgesetzt, so daß die Luft rund um die Lagerungen vollständig entfernt wird. Sobald keine Luftblasen in dem Schmiermittel, welches aus der Öffnung 21 austritt, mehr vorhanden sind, wird das Pumpen eingestellt, ohne indessen die Pumpe von der Öffnung 29 zu trennen. F i g. 2 zeigt die Situation, wenn das Pumpen des Schmiermittels fortgesetzt wird.The complete removal of air inside the cutting part is particularly important. To this end, the lubricant pumping becomes slow continued at low pressure so that the air around the bearings is complete Will get removed. Once there are no air bubbles in the lubricant coming out of the opening 21 emerges, there are more, the pumping is stopped, without, however, the Separate pump from opening 29. F i g. 2 shows the situation when pumping of the lubricant continues.

Eine oben mit einem Schlitz versehene Messingschraube wird in der Öffnung 21 verstemmt und schließt die Öffnung 21 dauernd. Alsdann wird das Pumpen des Schmiermittels unter Druck fortgesetzt.A brass screw with a slot at the top is inserted into the Opening 21 caulked and closes the opening 21 continuously. Then there will be pumping of the lubricant continued under pressure.

Das Schmiermittel drückt den Kolben 32 hoch, wodurch die Feder 31 allmählich zusammengedrückt wird. Der Kolben steigt zumeist bis in die oberste Stellung, wie in F i g. 2 und 4 dargestellt, und die Kammer 2 füllt sich mit Reserveschmiermittel. Die Bemessung der Feder muß so sein, daß, wenn sie vollständig zusammengedrückt ist, der Schmiermitteldruck innerhalb des Schneidteiles etwa 5 kg/cm2 beträgt.The lubricant pushes the piston 32 up, causing the spring 31 is gradually squeezed. The piston usually rises to the top position, as in Fig. 2 and 4, and the chamber 2 fills with reserve lubricant. The dimensioning of the spring must be such that when fully compressed the lubricant pressure inside the cutting part is about 5 kg / cm2.

Claims

Claims: 1. Device for lubricating and sealing the bearing a roller bit for rock, in which the lubricant supply from one in the bit body provided container takes place and the space between the roller and pin of the chisel is sealed by an annular seal to the outside and the lubricant is already introduced under pressure during assembly and one with the pressure a spring loaded piston, characterized in that in addition to the spring (31) of the piston (32) between the lubricant container (2) and the flushing agent inflow in the chisel body (1) arranged channel (4) is provided and the annular space between Chisel roller and chisel pin is sealed by an annular seal (16).

2. Device according to claim 1, characterized by one designed with a U-profile in cross section Rubber seal (16) to seal the space between the chisel roller and the chisel pin to the outside, which is vulcanized with the base on a metal ring (35).

3. Device according to claims 1 and 2, characterized in that the outer leg of the cross-sectionally U-shaped rubber sealing ring (16) is designed as a cylindrical or corrugated metal ring (41a, 37a) which is connected to the rubber part (38a , 42 a) is connected by vulcanizing a flange pointing into the rubber part. References considered: U.S. Patent Nos. 1208,242, 2,797,067, 2,814,465, 3,017,397.