DE2330050C2

DE2330050C2 - Dichtung für einen Rollenmeißel

Info

Publication number: DE2330050C2
Application number: DE2330050A
Authority: DE
Inventors: Henry W. Murdoch; Percy W. Houston Tex. Schumacher
Original assignee: Reed Tool Co Ltd; Reed Tool Co
Current assignee: Camco Drilling Group Ltd; Reed Tool Co
Priority date: 1972-08-02
Filing date: 1973-06-13
Publication date: 1983-09-08
Also published as: JPS5536793B2; JPS4953501A; CA992066A; IT986574B; GB1389647A; NL175662C; ZA732761B; FR2194876A1; DE2330050A1; NL7308601A; AU5461973A; US3765495A; FR2194876B1; NL175662B

Description

dadurch gekennzeichnet.

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— daß der Dichtungsring (22) im eingebauten Zustand weniger als 10% seiner entspannten radialen Dicke zusammengedrückt ist,

— daß d^;e in radialer Richtung gemessene Querstbnittshöhe des Dichtungsrings (22) wenigstens l,5mal größer als seine in axialer Richtung gemessene Querschnittsbreite ist, und

— daß das diametrale Spiel zwischen dem Außendurchmesser des Lagerzapfens (14) und dem Innendurchmesser des Dichtungsrings (22) in seinem entspannten Zustand vor dem Einlegen in die Nut (21) und vor der Montage auf dem Lagerzapfen (14) wenigstens 1% des Innendurchmessers des Dichtungsrings (22) beträgt.

2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mot.tierte Dichtungsring (22) zusätzlich radial komprimiert ist

3. Dichtung nach Anspruch J oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (22) zusammen mit dem Rollenmeißel (15) auf dem Lagerzapfen (14) drehbar ist.

4. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des Dichtungsrings (22) nach dem Einlegen in die Nut (21) kleiner als der Lagerzapfendurchmesser ist.

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Die Erfindung betrifft eine Dichtung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Dichtung ist bereits aus der US-PS 47 344 bekannt. Dabei soll der Dichtungsring dieses bekannten Rollenmeißels einen gegenüber der Tiefe der Meißelnut leicht vergrößerten Außendurchmesser haben, damit er nur leicht gegen die Oberfläche des zugehörigen Lagerzapfens gepreßt wird. Dies hat jedcih den Nachteil, daß die Dichtungswirkung an der Oberfläche des Lagerzapfens im Betrieb beeinträchtigt wird, da bei Bohrwerkzeugen für Gesteine die Spiele und Bewegungen zwischen den einzelnen Bauteilen, also zwischen Lagerzapfen und Rollenmeißel, verhältnismäßig groß sein können.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Dichtung für einen Rollenmeißel, bei der ein in eine Nut des Rollenmeißels eingelegter Dichtungsring einen Lagerzapfen abdichtet, dahingehend zu verbessern, daß eine wirksamere Abdichtung der Oberfläche des Lagerzapfens selbst bei Drehbohrmeißeln mit großem Spiel zwischen den einzelnen Bauteilen erreicht wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.

Dadurch wird erreicht, daß sich der Dichtungsring den Bewegungen des Lagerzapfen anpaßt und diesen im Bohrbetrieb selbst bei beträchtlichen Verlagerungen abdichtet. Außerdem wird das zusätzliche Spiel ausgeglichen, das durch Lagerverschleiß auftritt, ohne daß der Dichtungsring im Normalbetrieb so stark verformt wird, daß eine frühzeitige Ermüdung, Verschleiß sowie eine Erwärmung der Dichtung eintritt

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die erfindungsgemäße Dichtung benötigt nur einen kleinen axialen Raum, se daß bei begrenzten verfügbaren Abmessungen mehr Lagerfläche für den Rollenmeißel zur Verfügung steht. Außerdem hat die erfindungsgemäße Dichtung wegen geringerer Materialermüdung eine größere Lebensdauer als bekannte Dichtungen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbetspiels näher erläutert; es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Teil eines Drehbohrmeißels;

F i g. 2 eine Ansicht eines Dichtungsrings;

F i g. 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 in F i g. 2.

F i g. 1 zeigt einen Drehbohrmeißel 10 für Erdbohrungen, der auf herkömmliche Weise konstruiert ist und einen Bohrkopf U aufweist. Ein mit einem Gewinde versehener Schaft 12 dient zur Befestigung an einem nicht dargestellten Bohrgestänge. Ein Schneidwerkzeugträger 13 erstreckt sich von dem Bohrkopf 11 nach unten, und ein Lagerzapfen 14 greift vom Schneidwerkzeugträger 13 nach unten und innen.

Auf dem Lagerzapfen 14 ist ein Rollenmeißel 15 mittels Gleitlagern 16 und 17 und durch ein Kugellager 18 drehbar gelagert. Nach dem Einsetzen des Kugellagers 18 dient ein Sperrstift 19 dazu, das Kugellager 18 auf seinem Sitz zu arretieren. Der Rollenmeißel 15, der Lagerzapfen 14, der Schneidwerkzeugträger 13 und die zusätzlichen Teile können aus legiertem Stahl hergestellt sein. Der Rollenmeißel 15 kann ferner Schneideinsätze 20 aus Wolframkarbid oder andere geeignete Schneidelemente aufweisen.

Der Rollenmeißel 15 weist eine Nut 21 auf, die sich radial vom Lagerzapfen 14 nach außen erstreckt, sowie einen Dichtungsring 22, der aus Buna-N o. dgl. hergestellt sein und einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisen kann, wobei der Dichtungsring 22 in die Nut 21 eingesetzt ist. Ein Flanschteii 23 unterstützt und schützt die außenliegende Stirnseite des Dichtungsrings 22 vor einer Beschädigung durch Bohrklein oder Spanbildungen. Die Nut 21 dient zur Aufnahme des Dichtungsrings 22. so daß dieser sich nicht um irgendeinen großen Betrag verkanten oder umknicken kann. Die Nutoberfläche kann femer verhältnismäßig rauh sein, da sich der Dichtungsring 22 vorzugsweise mit dem Rollenmeißel 15 drehen und auf dem Lagerzapfen 14 gleiten soll.

Ein Fettreservoir 24 in dem Bohrkopf 11 dient dazu, die Meißellager über eine öffnung 25 und einen Durchgang 26 in dem Bohrkopf 11 und dem Schneidwerkzeugträger 13 und über Kanäle 27 und 28 den Sperrstift 19 mit Schmiermittel zu versorgen. Das Fettreservoir 24 weist einen Deckel 29 auf, der durch einen Sprengring 30 festgelegt ist. Der Deckel 29 dient außerdem dazu, eine flexible Membran 21 festzuhalten, die das Fettreservoir 24 gegen Verunreinigungen von außerhalb des Drehbohrmeißels 10 schützt. Der Deckel

29 ist mit einer Bohrung 32 versehen, die mit der Außenseite der Membran 31 und dem Raum außerhalb des Drehbohrmeißels 10 in Verbindung steht, so daß der auf das Schmiermittelsystem wirkende Druck ausgeglichen ist.

Der innere Durchmesser des Dichtungsrings 22 ist in seiner entspannten Lage vor dem Einsetzen in die Nut

21 des Rollenmeißels 15 größer als der äußere Durchmesser des Teiles des Lagerzapfens 14, der im Betrieb mit dem Dichtungsring 22 zusammenwirkt Ebenfalls ist der äußere Durchmesser des Dichtungsrings 22 in seinem entspannten Zustand vor dem Einbau größer als der maximale Durchmesser der Nut 21 des Rollenmeißels 15. Ferner ist der innere Durchmesser des Dichtungsrings 22 nach seinem Einbau in die Nut 21 π des Rollenmeißeis 15 kleiner als der Teil des Lagerzapfens 14, der im Betrieb mit dem Dichtungsring

22 zusammenwirkt.

Beispielsweise beträgt der maximale Durchmesser der Nut 21 71,25 mm, während der Dichtungsring 22 einen äußeren Durchmesser von 73,80 mm und einen inneren Durchmesser von 5337 mm haben kann, so daß die Abmessung A des Dichtungsrings 22 10,11 mrn beträgt. Der Durchmesser des Lagerzapfens 14, der mit dem Dichtungsring 22 zusammenwirkt, kann 52.45 mm betragen. Dadurch wird der Dichtungsring 22 radial und auf dem Umfang zusammengepreßt, wenn er sich in seiner Betriebsstellung befindet- Der innere Durchmesserteil des Dichtungsrings 22 wird ebenfalls zusammengepreßt, selbst wenn er gegen den Lagerzapfen 14 3c gedruckt werden muß. Der Unterschied zwischen dem Zapfendurchmesser und dem Nutdurchmesser beträgt 18,8 mm im Durchmesser oder 9,4 mm von der Zapfenoberfläche bis zum Grund der Nut 21. Der Dichtungsring 22 besitzt eine radiale Erstreckung von v> 10.11 mm was der Abmessung A entspricht. Dadurch wird der Querschnitt des Dichtungsrings 22 radial um 0,71 mm verschoben oder um annähernd 7%.

Da der Dichtungsring 22 auf dem Lagerzapfen 14 gleitet, wenn sich der Rollenmeißel 15 dreht, ist es wünschenswert, daß die Fasern desjenigen Teiles des Dichtungsrings 22, der den Lagerzapfen 14 berührt, unter Druck beansprucht sind. Wenn dieser Teil einer elastischen Dichtung unter Zugbeanspruchung steht, dann neigt die Dichtung dazu, durch eine Ermüdung zu versagen, wobei Brüche normal zur Gleitrichtung der Dichtung auftreten. Letzteres führt zu Leckagen und zu einer verminderten Lebensdauer des Bohrmeißels. Es wird angenommen, daß ein solches Versagen deshalb auftritt, weil ein elastisches und unter Zugspannungen belastetes Material bei der Erwärmung zusammenzieht. Durch die Reibung der sich auf dem Lagerzapfen 14 drehenden Dichtung wird jedoch Wärme erzeugt. Es wird außerdem angenommen, daß bei unter Zugspannung stehender Dichtung letztere bei der Berührung des Zapfens dazu neigt, an diesem festzukleben, während sie andererseits rutscht, wenn sie sich auf dem Zapfen dreht. Dieser Wechsel von statischen Zustft· den und Gleitzuständen kann dazu führen, daß die Dient'tng wechselnden Spannungen und Druckbeanspruchungen ausgesetzt ist, die zu einer Ermüdung und damit zu einem Versagen der Dichtung führen.

Gemgft Erfindung wird der Dichtungsring 22 jedoch während des Betriebes auf dem Umfang zusammengepreßt, was sich in der Praxis als äußerst zweckmäßig erwiesen hat. Es wurden Versuche mit Dichtungen aus Buna-N von annähernd 70 Härtegraden durchgeführt, es können jedoch auch andere elastische Stoffe verwendet werden. Ebenso können auch andere Querschnittsformen als die in der Zeichnung dargestellte rechteckige Querschnittsformung mit abgerundeten Ecken für den Dichtungsring 22 verwendet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Dichtung für einen Rollenmeißel (15) eines Drehbohrmeißels (10), auf dessen Lagerzapfen (14) der Rollenmeißel (15) drehbar gelagert ist,

— mit einer im Rollenmeißel (15) vorgesehenen umlaufenden Nut (21), in die ein Dichtungsring (22) aus einem Elastomeren eingelegt ist, dessen Außendurchmesser vor dem Einlegen in die Nut (21) im entspannten Zustand größer als der Durchmesser der Nut (21) ist und der im eingebauten Zustand den Lagerzapfen (14) abdichtet,