具有改進(jìn)的密封的滾刀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的前序部分，本發(fā)明涉及一種用于前面的地層或者巖層的旋轉(zhuǎn)鉆孔的鉆頭滾刀。
【背景技術(shù)】
[0002]美國專利號(hào)5，984，024公開了一種包括改進(jìn)密封的滾刀。其公開了由密封保持器將密封裝置保持在位。滾刀還包括泄壓孔，泄壓孔包括錐形塞，其被卸下以向滾刀補(bǔ)充注入例如潤(rùn)滑脂或潤(rùn)滑油等潤(rùn)滑劑。然而，使用這種方案，污物會(huì)頻繁地侵入密封裝置，并碰撞密封的O型環(huán)，使之產(chǎn)生錯(cuò)位，從而降低密封效率。
[0003]美國專利號(hào)7，278，500公開了另一種包括改進(jìn)密封的滾刀。其公開了密封裝置由一個(gè)蓋子保護(hù)，以便阻擋污物進(jìn)入滾刀的內(nèi)部。然而，使用這種方案，向滾刀中補(bǔ)充注入潤(rùn)滑劑是有問題的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種與現(xiàn)有滾刀相比具有改進(jìn)的密封的滾刀。
[0005]根據(jù)一個(gè)方面，提供了一種具有中心線的滾刀，包括:設(shè)有多排粉碎構(gòu)件的轂件，至少一個(gè)粉碎構(gòu)件其縱向軸線與所述中心線的正交線呈一定角度，所述轂件能夠相對(duì)于軸轉(zhuǎn)動(dòng)，該軸具有軸套，滾刀設(shè)有至少一個(gè)密封保持器，該密封保持器布置在轂件的軸向端處，以便將密封裝置保持在位，其中轂件包括至少一個(gè)周向凹口，該周向凹口相對(duì)于轂件中徑向朝內(nèi)突出的凸緣軸向朝內(nèi)定位。
【附圖說明】
[0006]在本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】部分，將會(huì)參考附圖，其中:
[0007]圖1為根據(jù)本發(fā)明通過具有滾刀的天井鉆孔鉆頭(raise-boring head)的軸向截面示意圖。
[0008]圖2為根據(jù)本發(fā)明的滾刀和鞍座的側(cè)視示意圖。
[0009]圖3A為根據(jù)本發(fā)明的滾刀的局部截面示意圖。
[0010]圖3B為圖3A的局部放大示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]結(jié)合附圖，閱讀以下詳細(xì)描述，可以更好地理解本發(fā)明的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，附圖中，相似的附圖標(biāo)記指示類似的部件，并且附圖中:
[0012]圖1示出了先導(dǎo)孔11如何鉆成，該先導(dǎo)孔是使用現(xiàn)有的方法在上部礦層和下部礦層之間先行鉆鑿的，上、下部礦層在圖中未示出，先導(dǎo)孔是由鉆頭10鉆成的。鉆頭10連接驅(qū)動(dòng)桿12，借助驅(qū)動(dòng)桿12，鉆頭轉(zhuǎn)動(dòng)并壓靠先導(dǎo)孔11周圍的環(huán)形表面13。表面13因此限定了地層(earth format1n)的面。
[0013]本發(fā)明總的涉及地層鉆進(jìn)，但主要涉及天井鉆孔。天井鉆孔時(shí)，先在上部礦層與下部礦層之間鉆進(jìn)一段距離，然后使用具有大直徑的鉆頭鉆進(jìn)形成先導(dǎo)孔。
[0014]鉆頭10包括本體16以及多個(gè)滾子或刀具14，滾子或刀具通過固定件或者鞍座15而被可旋轉(zhuǎn)地安裝在本體上。每個(gè)滾刀包括周向多排球齒或粉碎構(gòu)件，球齒或粉碎構(gòu)件是用現(xiàn)有方式由硬質(zhì)合金制成的。鞍座15安裝在本體16上。驅(qū)動(dòng)桿12連接本體16。本體16具有一個(gè)安裝面17，在該安裝面17上承載鞍座15。
[0015]圖2示出了鞍座15包括一個(gè)底面18，該底面18通過例如旋擰或焊接的方式連接到安裝面17。此外，鞍座15包括兩個(gè)腿部19、20，滾刀安裝在兩個(gè)腿部之間。兩個(gè)腿部19、20在背離底面18的端部形成有兩個(gè)臂部21。從底面18起，兩個(gè)臂部21具有不同的長(zhǎng)度。呈螺栓22和螺母23形式的固定裝置旨在將滾刀14和鞍座15保持在一起。
[0016]圖3A示出了滾刀具有軸33，軸33具有縱向中心線CL。以下描述中的方向參照該中心線。軸向朝外指的是指向臂部21的方向，徑向朝外指的是背離中心線的方向。軸33的每個(gè)端部每個(gè)具有一個(gè)軸套34、35，兩個(gè)軸套用于抵接在鞍座15的臂部21中的支撐面(未示出)上。
[0017]—個(gè)轂件24經(jīng)由軸承構(gòu)件26可旋轉(zhuǎn)地安裝在軸33上。軸承構(gòu)件26接收設(shè)置在轂件24的周向凹槽中。轂件24借助于鎖定件28相對(duì)于軸33軸向固定，該鎖定件28優(yōu)選地呈滾珠形式，鎖定件28在軸33和轂件24兩者中與周向凹槽配合。
[0018]滾刀14具有成排的安裝在轂件24的包絡(luò)面上的嵌入件或粉碎構(gòu)件29。至少一個(gè)粉碎構(gòu)件29具有縱向的中心線CLl，該中心線CLl相對(duì)于滾刀14的中心線CL的正交線呈一定的角度。
[0019]圖3B示出了密封保持器38，該密封保持器38被設(shè)置在至少一端，優(yōu)選在兩端，處在滾刀14的轂件24的軸向端部和軸33的軸向端部之間。密封保持器38具有最大的軸向延伸X。密封保持器38支撐密封裝置37，其阻擋潤(rùn)滑劑從滾刀14的內(nèi)部泄露出來，潤(rùn)滑劑例如潤(rùn)滑脂或者潤(rùn)滑油。在一個(gè)實(shí)施例中，該密封裝置37是機(jī)械面密封型，也稱為雙錐形密封。它包括兩個(gè)彈性材料制成的O型環(huán)37A和37B，以及兩個(gè)經(jīng)常是由鑄鐵材料制成的密封環(huán)37C和37D。密封環(huán)37C、37D的徑向最外側(cè)的表面為凹形，用于在軸向上將O型環(huán)37A和37B固定在位。
[0020]密封保持器38配備有泄壓孔39，泄壓孔39中安裝有塞子40，用來阻擋潤(rùn)滑劑通過所述泄壓孔39泄露出去。塞子40可以是錐形的，且在滾刀14需要補(bǔ)充注入潤(rùn)滑劑時(shí)，塞子40可以被卸下。使用這種方法，空氣可以從滾刀14的內(nèi)部排出，從而使?jié)櫥瑒┑难a(bǔ)充注入更加容易。
[0021]密封保持器38具有徑向朝外的突出部件41，突出部件41位于密封保持器38的軸向和徑向最外側(cè)的部分。與突出部件41相鄰，且從突出部件41徑向朝外的是轂件24中的周向凹痕42。凹痕42和突出部件41形成一個(gè)曲徑式密封，該曲徑式密封能夠進(jìn)一步降低污物進(jìn)入滾刀14內(nèi)部的風(fēng)險(xiǎn)。在轂件24和密封保持器38之間可設(shè)置一個(gè)約1.4-2mm的徑向空間，以至于即使在高達(dá)30公噸的負(fù)載下，也能將轂件24和密封保持器38分開。出于同樣的原因，在轂件24和突出部件41之間可設(shè)有約1.4-2mm的徑向上的以及軸向上的空間。
[0022]在一個(gè)實(shí)施例中，突出部件41呈環(huán)形，其附著在密封保持器38上。該環(huán)41可以使用冶金學(xué)方法結(jié)合在密封保持器38上，優(yōu)選使用焊接方式。
[0023]由凹痕42軸向向內(nèi)，轂件24中具有徑向向內(nèi)突出的凸緣43。凸緣43具有大體平行的側(cè)表面，以及與中心線CL大體平行的端面。由凸緣43進(jìn)一步軸向向內(nèi)，在轂件24中具有周向凹口 44，以便將O型環(huán)45保持在位。凸緣43的一個(gè)側(cè)面構(gòu)成了凹口 44的邊界。凸緣43和凹口 44從密封保持器38徑向朝外定位，而且凸緣43和凹口 44在軸向上完全處于密封保持器38的軸向延伸X之內(nèi)。
[0024]密封保持器38的軸向最外側(cè)的端部處具有凹槽46，以便使環(huán)41更容易地附著。
[0025]使用卡環(huán)47與鎖定環(huán)(未示出)相互配合，以將密封保持器3在軸33上鎖定在位。
[0026]另一個(gè)彈性材料制成的O型環(huán)48防止密封保持器38和軸33之間的泄露。
[0027]如果污物進(jìn)入了轂件24和密封保持器38中的空間，則會(huì)通過污物向密封保持器38傳遞力，這可能會(huì)導(dǎo)致密封保持器38開始轉(zhuǎn)動(dòng)。銷釘49將密封保持器38靜態(tài)地固定在位，從而阻止其進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。
[0028]O型環(huán)37A、37B、45和48都是由彈性材料制成的。所述材料例子是硅樹脂材料、氟橡膠、丁腈橡膠。材料的選擇基于O型環(huán)所受到的負(fù)載或者所處的溫度作出的。
[0029]本發(fā)明不限于上述具體實(shí)施例的描述。不同的替代例、修改例和等同例可能會(huì)使用。以上提及的實(shí)施例不應(yīng)看作對(duì)本發(fā)明的范圍的限定，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求書定義。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種旨在用于鉆頭上的滾刀(14)，用于前面的地層或者巖層的旋轉(zhuǎn)鉆孔，所述滾刀具有中心線(CL)并且設(shè)有具有多排粉碎構(gòu)件(29)的轂件(24)，至少一個(gè)粉碎構(gòu)件其縱向軸線與所述中心線(CL)的正交線呈一定的角度，所述轂件能夠相對(duì)于軸(33)轉(zhuǎn)動(dòng)，所述軸(33)具有軸套(34，35)，所述滾刀設(shè)有至少一個(gè)密封保持器(38)，所述密封保持器(38)布置在所述轂件的軸向端處，以便將密封裝置(37)保持在位，其特征在于，所述轂件包括至少一個(gè)周向凹口(44)，所述周向凹口(44)相對(duì)于所述轂件中徑向朝內(nèi)突出的凸緣(43)軸向朝內(nèi)定位。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滾刀，其特征在于，所述凸緣的一個(gè)側(cè)表面構(gòu)成所述凹口的邊界。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的滾刀，其特征在于，所述密封保持器具有最大的軸向延伸(X)，并且所述凸緣和所述凹口從所述密封保持器徑向朝外定位并在軸向上完全處于所述軸向延伸之內(nèi)。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的滾刀，其特征在于，所述凹口將O型環(huán)(45)保持在位。5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的滾刀，其特征在于，至少一個(gè)密封保持器包括徑向朝外指向的突出部件(41)，所述突出部件(41)處于形成密封保持器的軸向和徑向最外端的位置。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的滾刀，其特征在于，所述突出部件是環(huán)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的滾刀，其特征在于，所述環(huán)以冶金學(xué)方法被結(jié)合在所述密封保持器上。8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的滾刀，其特征在于，所述轂件包括至少一個(gè)周向凹痕(42)，所述周向凹痕(42)從所述密封保持器上的所述突出部件徑向朝外并與所述突出部件相鄰。9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的滾刀，其特征在于，至少一個(gè)密封保持器在其軸向最外端處具有凹槽(46)。
【專利摘要】一種旨在用于鉆頭上的滾刀(14)，用于前面的地層和巖層的旋轉(zhuǎn)鉆孔，所述滾刀(14)具有中心線(CL)并且設(shè)有具有多排粉碎構(gòu)件(29)的轂件(24)，至少一個(gè)粉碎構(gòu)件其縱向軸線與中心線(CL)的正交線呈一定的角度，所述轂件能夠相對(duì)于軸(33)轉(zhuǎn)動(dòng)，所述軸(33)具有軸套(34，35)，所述滾刀設(shè)有至少一個(gè)密封保持器(38)，該密封保持器(38)設(shè)置在轂件的軸向端處，以便將密封裝置(37)保持在位，其中轂件包括至少一個(gè)周向凹口(44)，該周向凹口(44)相對(duì)于轂件中徑向朝內(nèi)突出的凸緣(43)軸向朝內(nèi)定位。
【IPC分類】E21B10/25
【公開號(hào)】CN105121773
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201480016275
【發(fā)明人】約納·洛伊卡寧, 斯蒂格－奧克·布羅隆德
【申請(qǐng)人】山特維克知識(shí)產(chǎn)權(quán)股份有限公司
【公開日】2015年12月2日
【申請(qǐng)日】2014年3月7日
【公告號(hào)】CA2903301A1, EP2781684A1, WO2014146913A1