FI108560B - Teräpää porauspäätä varten, lämmön vaikutuksesta laajenevan voiteluaineen sovittamiseksi oleva laite ja menetelmä teräpäässä olevien laakereiden voitelemiseksi - Google Patents

Description

1 1 · J 8 560

Teräpää porauspäätä varten, lämmön vaikutuksesta laajenevan voiteluaineen sovittamiseksi oleva laite ja menetelmä terä-päässä olevien laakereiden voitelemiseksi 5 Esillä oleva keksintö liittyy porauspäätä, edulli sesti nousuporauspäätä, varten olevaan teräpäähän (ks. esim. US RE. 34 167, joka selostaa nousuporauspäätä) ja erityisesti tällaisen teräpään voitelumekanismiin.

Teräpään varsi on asennettu pyörivästi kannatti-10 melle, joka on kiinnitetty nousuporauspäähän. Varren ja teräpään ulomman kiertyvän kappaleen väliin muodostetut laakerit tekevät mahdolliseksi kiertyvän kappaleen pyörimisen | suhteessa varteen ja teräpään elementeille kiertyvällä kap- j paleella leikkaustoimenpiteen suorittamiseksi. Varren ja 15 kiertyvän kappaleen välille sijoitetuissa tiivisteissä on tiivisteen sisäinen voitelu, joka on tuotu laakereiden sisään.

Kun edellä mainittua tyyppiä olevat teräpäät toimivat, on välttämätöntä, että laakerit on upotettu voiteluai-20 neeseen, edullisesti vaseliiniin, esim. varren ja teräpään välinen tila on täytetty vaseliinilla. Tämä tehdään kitkan minimoimiseksi, kun kiertyvää kappaletta pyöritetään varren suhteen. Kun laakereissa on alhainen sisäinen kitka, terä- • · :,V pään kestoaika pidetään hyväksyttävällä tasolla. Kuitenkin • · . *.j 25 on osoittautunut, että hyvin vaikeissa toimintaolosuh- ·;··: teissä, esim. kun teräpää on raskaan kuormituksen alaisena, . syntyy paljon lämpöä kiertyvän kappaleen kiertymisen takia

I t I

varren suhteen ja kitkan takia teräpään työstäessä kallio- » · » ta. Lämmönkehityksen takia voiteluaine laajenee ja teräpään . 30 sisäpuolinen paine nousee. Tällaisissa olosuhteissa joskus *f>’ tapahtuu, että teräpään sisäpuolinen paine saavuttaa tason, ···’ jossa tiivistevälineet eivät ole kykeneviä kestämään mai- •:·: nittua sisäpuolista painetta, esim. tiivisteet murtuvat ja voiteluainetta tulee esiin laakereista. Ymmärretään helpos-*, 35 ti, että jos tiivisteet murtuvat, silloin teräpää rikkoutuu nopeasti.

2 '08560

Julkaisusta DE-PS 2 742 01 on aikaisemmin tunnettu tunneliporauskone, jossa teräpää on varustettu paineenalen-I nusventtiilillä, joka on yhdistetty sisäpuolisten voitelu- ainekanavien tiettyihin päihin. Sisäpuolisten voiteluaine-5 käytävien muut kanavat on varustettu nipoilla voiteluaineen tuomiseksi sisäpuolisiin voiteluainekanaviin. Paineenalen-nusventtiilien tehtävänä on mahdollistaa liian voiteluaineen läpimeno sekä tuotaessa voiteluainetta aluksi tuodaan teräpään sisäpuolelle että suoritettaessa teräpään uudel-10 leenvoitelua. Kuitenkin, jos julkaisun DE-PS 2 742 019 mukainen teräpää on raskaiden kuormitusten alaisena ja sen ; mukaisesti tapahtuu voiteluaineen lämpölaajeneminen, paine j nousee, kunnes paineenalennusventtiilit avautuvat. Täten on ehdottoman välttämätöntä, että venttiilit toimivat oikein 15 vaurioiden välttämiseksi etupäässä tiivisteissä ja sen jälkeen laakereissa. On hyvin tunnettua, että teräpäiden toimintaolosuhteet ovat erittäin vaikeat ja että huomattava ' määrä likaa/porausjauhetta tarttuu teräpäähän. Sen vuoksi on huomattava vaara siitä, että paineenalennusventtiili 20 tukkeutuu eikä täten avaudu nimellispaineessa.

Esillä olevan keksinnön tehtävänä on esittää teräpää, jota voidaan käyttää erittäin vaikeissa toimintaolo-suhteissa, erityisesti kun kehittyy lämpöä teräpään sisä-V.: puolella ja voiteluaine laajenee. Esillä olevan keksinnön 25 tarkoitus toteutetaan teräpäällä, jolla on oheisten patent- ·;··· tivaatimusten tunnusmerkit. Esillä oleva keksintö liittyy . myös sinänsä voiteluaineen pidättimeen. Keksinnön lisänäkö-

1 · I

kohta sisältää menetelmän voidella laakereita, jotka on sijoitettu teräpäähän.

, 30 Jäljempänä on selostettu esillä olevan keksinnön mukaisen teräpään sovellutusta viittaamalla oheisiin pii- ··' rustuksiin, joissa :·· kuvio 1 esittää pohjapiirrosta aikaisemman tavan nousuporauspäästä, *, 35 kuvio 2 esittää pituusleikkausta teräpäästä, kun *···_ voiteluainetta tuodaan teräpään sisäosaan, ♦ * * * » '08560 3 kuvio 3 esittää pituusleikkausta kuvion 1 mukaisesta teräpäästä, kun teräpää on toimintaolosuhteissa, ja kuvio 4 esittää pituusleikkausta kuviossa 2 käytetystä pidättimestä.

5 Kuviossa 1 kuvattuna on tavanomainen nousuporauspää | 1, joka käsittää pyörivän alustan 2, jolle on asennettu useita teräpäitä 10'. Jokainen teräpää on asennettu kannat-timeen, joka muodostuu kahdesta teräpään vastakkaisille sivuille sijoitetusta varresta 3. Esillä olevan keksinnön mu-10 kaan teräpäät 10' ovat kuvioissa 2-4 esitettyjen teräpäi-den muodossa. Jokainen teräpää 10 sisältää varren 12, jolla ! on pituussuuntainen keskiakseli 14. Varsi 12 on asennettu kannattimelle, jolloin kannatin on kiinnitetty porauspään runkoon 2. (Ks. US-patentti RE 34 167 tavanomaisen kannat-15 timen ja porauspään selostusta varten, jolloin patentin selitys on sisällytetty viittaamalla tähän). Kiertyvä kappale 16 on asennettu kiertyvästi varrelle 12 laakerien 18 ja vastaavasti 20 kahden sarjan välityksellä. Kiertyvä kappale kantaa leikkuuelementtejä 16'. Laakerit 18 on sijoitettu 20 ensimmäiseen kehäkanavaan tai -uraan 22, joka on muodostettu varren 12 ulkokehään, samalla kun laakerit 20 on sijoitettu toiseen kehäkanavaan tai -uraan 24, joka on muodos-tettu kiertyvän kappaleen tai navan 16 sisäkehään. Kiertyvä » t v.; kappale 16 on lukittu aksiaalisesti varren 12 suhteen luki- ·/.: 25 tusvälineellä 26, joka sisältää edullisesti rengasmaisen rivin kuulia 26 sijoitettuna yhteistoiminnassa oleviin kol-; manteen ja neljänteen kehäkanavaan tai -uraan 28 ja 30,

I > I

jotka on muodostettu vastaavasti varteen 12 ja kiertyvään kappaleeseen 16.

. 30 Kiertyvän kappaleen 16 ja varren 12 aksiaalisten ... päiden välillä teräpää 10 on varustettu tiivisteen pidätin- ·;·’ välineillä 32, jotka tukevat tiivisteitä 33 ja estävät voi- ·;··: teluainetta vuotamasta ulos teräpään 10 sisäosasta. Molem- ·;··· mat tiivisteen pidätinvälineet 32 on varustettu ensimmäi- *. 35 sellä päästöreiällä 34, joihin on asennettu kartiomaiset tulpat 36 estämään voiteluainetta vuotamasta ulos reikien 4 1 O 8 S 6 Π 34 kautta. Ensimmäisten päästöreikien 34 toimintaa selostetaan yksityiskohtaisemmin myöhemmin.

Teräpää 10 on varustettu aksiaalisella porauksella 38, joka ulottuu akselia 14 pitkin varren 12 toisesta pääs-5 ta, selostetussa sovellutuksessa varren 12 siitä päästä, jossa kiertyvällä kappaleella 16 on pienin ulkohalkaisijansa. Aksiaalinen poraus 38 ulottuu noin puolitiehen varren 12 pituutta. Lähellä porauksen 38 sisäpäätä yleisesti sä-teittäinen poraus 40 ulottuu aksiaalisesta porauksesta 38 ! I 10 kolmanteen uraan 28. Porausta 40 käytetään lukitusvälinei- den kuulien 26' asentamiseksi. Kun kuulat on asennettu, kuulatulppa 42 ja väliketulppa 44 asennetaan poraukseen 40. Voiteluaineen pistämiseksi teräpäähän täyttötulppa 46 on irrotettavasti asennettu aksiaaliseen poraukseen 38 kitka-15 liukusovituksella. Luoksepääsysyistä täyttötulppa 46 ulottuu ulos porauksesta 38 ja on varustettu voitelunipalla 47 ja sisäpuolisella aksiaalisella syöttöreiällä 49, joka ulottuu nipasta 47 täyttötulpan 46 vastakkaiseen päähän. Säteittäisesti ulottuva poistoreikä 51 lähtee syöttöreiästä 20 49 ja menee täyttötulpan 46 vaippapinnan läpi.

Kuulatulppa 42 on varustettu kahdella aksiaalisesti ulottuvalla reiällä 48, 48', jotka ovat kuulatulpan 42 pit-kittäisen keskiakselin suuntaiset ja erillään siitä, samal-la kun väliketulppa 44 on varustettu yhdellä aksiaalisesti ·/· 25 ulottuvalla keskireiällä 50. Syy siihen, miksi kuulatulpan 42 reiät 48, 48' ovat erillään tulpan 42 akselista, on es-: tää kosketusaluetta lukitusvälineiden 26 kuulien ja kuula- » i · .·;·. tulpan välillä tukkimasta voiteluaineen pääsyä lukitusväli neiden 26 sisään. Kanava 28 on yhteydessä molempien kanavi-. 30 en 22 ja 24 kanssa, niin että kanavaan 28 tuotu voiteluaine ,,, kulkee myös laakereihin 18 ja 20.

> » ·;·' Kuviossa 2 teräpää 10 on esitetty voideltavana tai uudelleenvoideltavana olevassa tilassa. Voitelupistooli (ei *:··· esitetty) on kiinnitetty voitelunippaan 47, ja voiteluai- 35 netta pumpataan teräpäähän voitelupistoolilla. Ensimmäisiä I | » “•*t päästöreikiä 34 käytetään ohjaamaan voiteluaineen tasoa te- 5 i i 10 8 5 60 räpään 10 sisällä. Toisin sanoen ylimääräinen voiteluaine pakotetaan reikien 34 läpi. Kartiomaiset tulpat 36 asennetaan ensimmäisiin päästöreikiin 34, kun voitelu tai uudel-leenvoitelu on suoritettu.

5 Sitten täyttötulppa 46 poistetaan jättäen porauksen 38 olennaisesti voiteluaineesta vapaaksi ja korvataan pidä-tintulpalla 52 (ks. kuviot 3 ja 4), jolla on lyhyempi pituus verrattuna täyttötulppaan 46. Pidätintulppa asennetaan myös liukusovituksen välityksellä. Kuitenkin pidätintulppa 10 52 on varmistettu pituussuuntaista siirtymistä vastaan ulospäin jousirenkaalla 54, joka sopii poraukseen 38 muodostettuun syvennykseen 54' (ks. kuvio 2). Pidätintulpassa 52 on väliosa 56, jolla on pienempi halkaisija, ja täten kehän suuntainen laajennustila 57 on muodostettu pienenne-> 15 tyn halkaisijan omaavan osan 56 ja porauksen 38 seinämän väliin. Pidätintulpan 52 etupää tukeutuu säteittäisen porauksen 38 pohjaa vasten. Pidätintulpan 52 takapää on varustettu toisilla päästörei'illä 58, jotka ovat yhteydessä mitä tahansa sopivaa tyyppiä olevan tavanomaisen paineenalen-20 nusventtiilin 60 keskikanavan 70 kanssa, joka on yhdistetty kierteillä pidätintulpan takapäähän. Kansi 62 peittää pai-neenalennusventtiilin 60 vapaata päätä tarkoituksena estää ··· venttiiliä 60 tukkeutumasta porausjauheella/lialla. Kansi on asennettu kitkaliukusovitteella tai jousisovitteella po-25 raukseen 38.

Keksinnön mukainen teräpää 10 toimii seuraavalla tavalla. Kun teräpää 10 on asetettu toimintaolosuhteisiin, ;·. se pyörii ja on raskaiden kuormitusten alaisena. Tämä tar koittaa, että lämpöä syntyy teräpään 10 laakereihin 18, 20 . 30 ja lukitusvälineisiin 26 ja siten myös voiteluaine lämpe- nee. Lämmetessään voiteluaine laajenee, ja koska tiivisteen *··’ pitimet 32 estävät voiteluainetta vuotamasta ulos kiertyvän ”·*: kappaleen 16 ja varren 12 välistä, voiteluaine tulee laa- ·;·· jennustilaan 57. Jos voiteluaine laajenee sellaisessa laa- 35 juudessa, että tila 57 tulee täysin voiteluaineen täyttä-mäksi, silloin on olemassa mahdollisuus, että voiteluaine 1 ύ 3 560 6 tulee ulos aukkojen 58 ja paineenalennusventtiilin 60 kautta. Kuitenkin normaaleissa olosuhteissa laajennustilan 57 tulisi olla riittävä voiteluaineen laajennuksen mahduttalaiseksi .

5 Siinä tapauksessa, että voiteluaine tulee ulos pai neenalennusventtiilin 60 kautta, kantta 62 siirretään ulospäin porauksen 38 aukkoa kohti täten laajentaen venttiilin 60 ja kannen 62 väliin muodostettua tilavuutta. Kun kansi i I 60 saavuttaa aukon, lisäsiirtyminen estetään varren 12 kan- 10 nattimeen kiinnittävän tavanomaisen pultin 72 läsnäolon takia. (Ks. kuviossa 3 esitetty kannen 62 katkoviivoitettu asema). Tämä järjestely mahdollistaa voiteluaineen lämpö-laajennuksen, samalla kun se estää tehokkaasti porausjau-hetta/likaa tukkimasta paineenalennusventtiiliä 60. On ym-15 märrettävää, että mitä tahansa muita sopivia välineitä voitaisiin muodostaa kannen 62 ulospäin liukumisen liikkeen rajoittamiseksi.

Edellä selostettu sovellutus liittyy teräpäähän nousuporauspäätä varten, vaikka on myös mahdollista sovel-20 taa keksintöä käytäntöön tunneliporauspäitä varten olevien teräpäiden/laikkojen yhteydessä. On myös mahdollista esillä olevan keksinnön puitteissa käyttää kartiomaisia kuulalaa-kereita sisältäviä laakereita. Tällaisessa tapauksessa ei ·,*,· normaalisti ole aksiaalisten lukitusvälineiden tarvetta, . 25 koska kartiomaiset kuulalaakerit antavat tukea sekä säteit- ;··,· täisessä että pitkittäisessä suunnassa. Täten pidätintulppa pidättäisi voiteluainetta vain, koska väliketulppa 44 voi-täisiin jättää pois.

» t

Vaikka esillä olevaa keksintöä on selostettu sen . 30 parhaana pidetyn sovellutuksen yhteydessä, alan ammatti- mu laiselle on ilmeistä, että voidaan tehdä sellaisia lisäyk-·;·’ siä, poistamisia, muunnelmia ja korvaamisia, joita ei ole •:·*i erityisesti selostettu, poikkeamatta oheisissa patenttivaa- ·;·*· timuksissa määritellystä keksinnön hengestä ja puitteista.

t » tilit 35

Claims (10)

7

1. Teräpää (10) porauspäätä varten, joka käsittää: pyörimättömän varren (12), joka määrittelee pitkit-5 täisakselin (14) , kiertyvän kappaleen (16), joka on asennettu mainitulle varrelle pyörimistä varten sen suhteen mainitun akselin ympäri, jolloin mainittu kiertyvä kappale kannattaa leikkuuelementtejä (16'), 10 laakerit (18, 20) , jotka on sijoitettu kanavaan (22, 24) , jotka sijaitsevat mainitun varren ja kiertyvän kappaleen välissä, jolloin mainitut kanavat sisältävät ! voiteluainetta, joka on sovitettu laajenemaan lämmön ! vaikutuksesta leikkuutoiminnan aikana, 15 tiivisteet (33), jotka on sovitettu mainitun varren ja kiertyvän kappaleen väliin mainitun voiteluaineen pakenemisen vastustamiseksi, käytävän (38), joka on muodostettu mainittuun varteen ja joka on yhteydessä mainitun kanavan kanssa antamaan 20 tilaa voiteluaineen sisään tuomiselle, tunnettu laitteesta lämmön vaikutuksesta laajenevan voite-luaineen vastaanottamiseksi mainitusta kanavasta, samalla ,·’,! kun estetään tällaisen lämmön vaikutuksesta laajenevan voi- . \ j 25 teluaineen pakeneminen mainitusta käytävästä (38), jolloin ·;··* mainittu laite käsittää mainittuun käytävään (38) sijoi- . tetun tulpan (52) , jolloin mainitussa tulpassa on vastak- i · * kaiset päät ja mainittujen päiden välissä sijaitseva tila, * * jolloin mainittu tila on yhteydessä mainitun kanavan kanssa . 30 lämmön vaikutuksesta laajenevan voiteluaineen vastaanotta- miseksi siitä. t

· *;·’ 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen teräpää, t u n- ;*·I n e t t u siitä, että tulppa (52) on varustettu väliosalla ·;··· (56) , jolla on pienennetty halkaisija verrattuna tulpan 35 (52) muuhun osaan, jolloin mainittu väliosa (56) on tilan • · * (57) ympäröimä, joka kehän suunnassa on porauksen (38) » » 8 1: j 8 b 6 O ympäröimä, jolloin mainittu tila (57) on yhteydessä laake-reiden (18, 20) kanssa.

1. J 8 5 6 Ο

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen teräpää, tunnettu siitä, että tila (57) on yhteydessä laakereiden 5 (18, 20) kanssa välikevälineiden (42, 44) välityksellä, jotka sijaitsevat tulpan (52) ja kiertyvää kappaletta (16) varten olevan aksiaalisen lukitusvälineen (26) välissä.

4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen teräpää, I tunnettu siitä, että tulpan (52) toinen pää on I 10 varustettu paineenalennusventtiilillä (60), joka on reikien (58) kautta yhteydessä tilan (57) kanssa.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen teräpää, tunnettu siitä, että kansi (62) peittää paineenalennus-venttiilin (60) vapaan pään.

6. Jonkin edellä olevista patenttivaatimuksista mukainen teräpää, tunnettu siitä, että tulppa (52) on asennettu poraukseen (38) kitkaliukusovituksella.

7. Teräpää porauspäätä varten, joka käsittää: pyörimättömän varren (12), joka määrittelee pitkit-20 täisakselin (14), kiertyvän kappaleen (16), joka on asennettu mainitulle varrelle pyörimistä varten sen suhteen mainitun akselin ympäri, jolloin mainittu kiertyvä kappale kannattaa f · · leikkuuelementtejä (16'), ,V 25 laakerit (18, 20), jotka on sijoitettu kanavaan /·· (22, 24), jotka sijaitsevat mainitun varren ja kiertyvän :··: kappaleen välillä, jolloin mainitut kanavat sisältävät ; voiteluainetta, joka on sovitettu laajenemaan lämmön vaiku- .'j·. tuksesta leikkuutoiminnan aikana, 30 tiivisteet (33), jotka on sijoitettu mainitun itii; varren ja kiertyvän kappaleen väliin mainitun voiteluaineen • · ... pakenemisen vastustamiseksi, ·; käytävän (38) , joka on muodostettu mainittuun var- ·’" teen ja joka on yhteydessä mainitun kanavan kanssa antamaan ··.*·: 35 tilaa voiteluaineen sisään tuomiselle, k * » * * · 9 ;O 8 S60 tunnettu laitteesta lämmön vaikutuksesta laajenevan voiteluaineen mainitusta kanavasta vastaanottamiseksi, samalla kun estetään tällaisen lämmön vaikutuksesta laajenevan voi-5 teluaineen pakeneminen mainitusta käytävästä (38), jolloin mainittu laite käsittää ensimmäiset ja toiset elimet, jotka on sijoitettu mainittuun käytävään (38), mainitun ensimmäisen elimen ollessa sijoitettuna lähemmäksi mainittua kanavaa (22, 24) ja mainitun toisen elimen ollessa sijoi- 10 tettuna lähemmäksi mainitun käytävän avointa (38) päätä, jolloin mainitut ensimmäinen ja toinen elin ovat suhteellisesti liikkuvia mainitussa käytävässä (38) reagointina lämmön vaikutuksesta laajenevan voiteluaineen tulemiseen niiden väliin mainitusta kanavasta mainittujen ensimmäisen 15 ja toisen elimen väliin muodostetun tilan koon suurentamiseksi mainitun lämmön vaikutuksesta laajenevan voiteluaineen vastaanottamiseksi, jolloin mainittu toinen elin estää voiteluaineen pakenemisen mainitun käytävän (38) mainitusta avoimesta päästä.

8. Laite, joka on pistettävissä nousuporauspäätä varten olevan teräpään (10) käytävän sisään, tunnet-t u siitä, että laite käsittää tulpan (52), jossa on väli-, osa (56) , jolla on pienempi halkaisija voiteluaineen ·; vastaanottavan tilan muodostamiseksi.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laite, t u n- j n e t t u siitä, että tulpan (52) toinen pää on varustettu paineenalennusventtiilillä (60) ja että kansi (62) peittää ’ : : paineenalennusventtiilin (60) vapaan pään.

10. Menetelmä teräpäähän (10) sijoitettujen laake-30 reiden voitelemiseksi, jolloin mainittu teräpää käsittää kiinteän varren (12) ja kiertyvän kappaleen (16) asennettu-na mainitulle varrelle sen suhteen pyörimistä varten akse-" Iin (14) ympäri, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää ': ”: 35 seuraavat vaiheet: ' 8 h 6 O 10 täyttötulpan (46) pistämisen mainitun varren I aksiaalisen porauksen (38) sisään, - voiteluaineen pakottamisen mainitun täyttötulpan aksiaalisen syöttöreiän (49) kautta, niin että voitelu- 5 ainetta tulee ulos mainitun syöttöreiän ulosmenosta ja tulee laakerikanavaan (22, 24) , joka sijaitsee mainitun varren ja kiertyvän kappaleen välissä ja johon laakerit (18, 20) on sijoitettu, - mainitun täyttötulpan (46) poistamisen mainitusta 10 porauksesta jättäen mainitun porauksen yleisesti voiteluaineesta vapaaksi, ja asennetaan ja lukitaan paikalleen mainittuun varren poraukseen laite vastaanottamaan lämmön vaikutuksesta laajenevaa voiteluainetta mainitusta kanavasta samal-15 la kun estetään tällaista lämmön vaikutuksesta laajenevaa voiteluainetta pakenemasta mainitusta käytävästä (38), joka mainittu laite käsittää tulpan (52) sijoitettuna mainitussa käytävässä (38), jolloin mainitulla tulpalla on vastakkaiset päät ja tila päiden välissä mainitun tilan ollessa 20 yhteydessä mainitun kanavan kanssa vastaanottamaan lämmön vaikutuksesta laajenevaa voiteluainetta. i * « · 1 "8560 11