半密封旋转凿钻工具制造技术

一种用于切割岩石的旋转凿钻工具，具有安装心轴(200)和相应的旋转锥形牙轮(103)的至少一个轴颈支腿(105)。所述心轴包括多个流体分配通道(302、400)，以向轴承组件提供冷却和清洁流体供应。排气孔被设置为穿过所述牙轮，以允许排出流体流，并且环状密封(509,510)被设置在所述心轴的基部区域处，以保持所述牙轮的腔体内的正流体压力，从而防止灰尘和污垢侵入。

Semi hermetic rotary cutting tool

The utility model relates to a rotary drilling tool used for cutting rocks, which is provided with at least one journal support leg (105) which is provided with a spindle (200) and a corresponding rotary cone (103). The spindle includes a plurality of fluid distribution channels (302, 400) to provide cooling and cleaning fluid supply to the bearing assembly. The exhaust holes are arranged through the roller, to allow the discharge fluid flow, and an annular seal (509510) is arranged in the base region of the spindle, is to keep the cavity fluid pressure within the cone, thereby preventing dust and dirt intrusion.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种旋转凿钻工具，并且特别但不排它地涉及如下的凿钻工具，该凿钻工具被构造用以提供用于冷却/清洁流体的流体流动路径，以使所述流体通过可旋转地安装的牙轮内的多个排气孔流经工具并离开工具。
技术介绍
旋转钻机已经作为用于特定凿钻操作，诸如产生爆破孔和地质钻井的有效工具出现。该钻机通常包括旋转钻头，旋转钻头具有通过包括滚柱和滚珠的轴承组件来安装相应的锥状的滚动牙轮的三个轴颈支腿。通常，钻头通过钻架附接至被驱动到钻孔内的钻柱的一端。通过产生经由端对端联接的钻杆而传递至钻头的轴向进给和旋转驱动力，实现切削动作。每个锥形牙轮都包括位于不同轴向区域的安装在外部的加硬切割球齿，以随着钻头旋转而进行优化的切割。为了冷却轴承，空气通常被通过轴颈支腿向下供应到钻柱，并且进入安装有轴承的每个牙轮的内腔中。空气绕轴承循环，并且通常通过腔体嘴部排出。在US3,193,028；US3,921,735；US4,688,651；US4,421,184；US4,193,463和US2012/0160561中描述了示例旋转钻头和牙轮。特别地，通过在安装了各个的牙轮和轴承的心轴(通常称为轴颈)内形成的空气流动通道实现针对轴承组件不同区域的空气流。通常，空气绕轴承循环流动，并且在阻力最小的定向路径上流动。因此，在具有被不充分冷却的特定轴承区域的情况下，现有切割工具中出现差别冷却问题。应明白，在轴承上的不充分空气流由于摩擦而引起温度升高，并且导致更高的磨损以及轴承、主轴和牙轮的操作寿命的相应缩短。另外，已知采用如US4,193,463中所述的穿过牙轮的排气孔，以试图冷却位于心轴的顶端处的轴向最前的轴承。然而，这些设计容易受到侵入牙轮腔体并且阻塞排气孔的污垢的影响，导致各组件的冷却不足和加速摩擦磨损。已经尝试通过使用油脂防止侵入。然而，一旦油脂密封破损，则污垢污染不可避免，并且轴承寿命缩短。因而，需要一种解决上述问题的凿钻工具。
技术实现思路
本专利技术的目标在于提供一种旋转凿钻工具，所述旋转凿钻工具被构造用于优化地冷却安装每个锥形牙轮的轴承组件，同时最小化污垢侵入轴承区域中的风险。本专利技术的进一步特定目标在于提供一种半密封旋转钻头，所述半密封旋转钻头具有优化的内部流体流路径，以将冷却流体输送至轴承组件的高摩擦区域，而不允许围绕切割工具的灰尘和碎屑穿透轴承表面。本专利技术的又进一步特定目标在于提供一种旋转钻头，所述旋转钻头被构造用以产生和引导来自牙轮的、有效地清洁工具的外部切割区域并且防止否则可能降低切割性能的碎屑物质累积的排出流体流。这些目标通过安装每个相应的轴承组件和锥形牙轮的每个心轴内的流体流通道网的组合来实现，这一流体流通道网被构造用以控制和引导流体流流动至轴承组件的每个区域，其中否则的话，心轴、轴承和锥形牙轮之间的摩擦将导致高温和加速磨损。这些目标进一步通过提供穿过每个牙轮的主体的适当排气孔来实现，使得轴承周围的流体流路径受到控制并且特别是被引导，以在牙轮的多个预定的周向和轴向(相对于牙轮基部和顶端)间隔开的区域处离开工具。这种布置有利于确保高负载和摩擦轴承表面被充分地冷却并且防止过热和加速磨损。这些目标进一步通过设置在每个心轴的基部区域和牙轮处的、用作在容纳在牙轮和心轴之间的轴承区域内产生正流体压力的密封来实现。密封有效地防止碎屑进入轴承组件，并且至少抑制流体在牙轮的基部区域和心轴处离开，使得流体流被限制在轴承周围，并且排它地或者主要地穿过牙轮的排气孔离开。可以选择排气孔的横截面面积，以在(安装轴承的)牙轮内部腔体内产生相对于紧挨围绕凿钻工具的外部压力的正流体压力。有利地，心轴内部通道和牙轮排气孔的分布、构造和相对定位确保了穿过工具的流体流路径被优化，并且被具体地输送至高摩擦肩台(“snoochie”)区域和轴向最前的先导止推表面。因为围绕工具的灰尘和碎屑都被从外部切割区域清洁以及被防止穿过排气孔并且接触轴承，所以排气孔和牙轮腔体内的正流体压力有益。类似地，这种正压力也有效地防止夹带碎屑的空气穿过腔体嘴部进入牙轮腔体。根据本专利技术的第一方面，提供一种用于切割岩石的旋转凿钻工具，包括：主体，所述主体具有内部流体供应通道；心轴，所述心轴从主体突出，并且具有至少一个内部流体分配通道，该内部流体分配通道与供应通道连通并且在心轴内延伸，以允许从供应通道接收的流体流经心轴并且离开心轴；牙轮，所述牙轮通过轴承被可旋转地安装在心轴上，所述牙轮具有至少一个排气孔，以允许从分配通道接收的流体离开工具；其特征在于：环状密封被定位在心轴的基部区域和牙轮之间，以限制流体在基部区域处离开工具。优选地，心轴包括环状肩台和端部，肩台被轴向地定位在基部区域和端部之间；其中分配通道被分为至少两个分配通道，第一分配通道基本在肩台处离开心轴，并且第二分配通道基本在端部处离开心轴。肩台区域可以由提供供轴承被安装在上面的表面的一个或者更多径向延伸凸缘限定。分配通道在心轴的肩台和端部(或者顶端区域)处离开的方向有利于引导冷却/清洁空气流流动至高摩擦区域，并且确保组件的所有摩擦接触区域都被冷却和清洁。可选地，第一通道被分为在肩台的不同的周向区域处离开的两个通道。可选地，肩台由环状第一轴承表面部分地限定，第一通道在第一轴承表面处离开心轴。已经发现在心轴肩台处离开的两个分配通道提供对轴承的snoochie区域的优化的冷却和清洁。优选地，至少部分第一轴承表面与心轴的纵向轴线基本垂直地对齐。这种布置有益于为滚柱轴承提供必要的轴向支撑。优选地，端部由与心轴的轴线基本垂直地对齐的第二表面部分地限定，并且第二分配通道在第二表面处离开心轴。向端部或者先导止推表面提供分配通道确保了轴承组件的顶端区域，并且特别是先导止推塞表面被充分清洁和冷却。优选地，轴承可以包括：第一组滚柱轴承，所述第一组滚柱轴承被安装在基部区域处或者朝着基部区域安装；第二组滚柱轴承，所述第二组滚柱轴承被安装在心轴的端部处或者朝着心轴的端部安装；以及一组滚珠轴承，所述一组滚珠轴承被轴向地安装在第一和第二组滚柱轴承之间；其中第一通道在该组滚珠轴承和第二组滚柱轴承之间轴向地离开心轴。第二组滚柱轴承的后端被安装在高摩擦snoochie区域处。因此，本构造有利于提供对滚柱轴承和处于snoochie区域的相应轴承表面的充分清洁和冷却。优选地，牙轮具有内部腔体，以接收心轴和轴承，内部腔体由下列部分轴向地限定：基部部分，所述基部部分容纳第一组滚柱轴承；中间部分，所述中间部分容纳该组滚珠轴承；以及端部部分，所述端部部分容纳第二组滚柱轴承；其中至少一个排气孔在最接近于端部部分的位置处延伸穿过牙轮，并且至少一个排气孔在轴向地处于端部和中间部分之间的位置处延伸穿过牙轮。提供排气孔及其特定分布有利于允许在牙轮的期望区域排出冷却/清洁流体，同时控制牙轮腔体内的流体流。这种布置也有效地清洁牙轮的向前、驱动、切割和保径区域，从而优化切割性能。优选地，至少一个排气孔在最接近基部部分的位置处延伸穿过牙轮。轴向向后的排气孔有效地清洁牙轮的驱动和保径区域，并且促进处于并且朝着基部(更大)滚柱轴承的心轴的基部区域处的流体流。可选地，该工具可以包括三组排气孔，第一组被定位在牙轮的基部处或者朝着牙轮基部定位，第三组被定位在牙轮顶端或者朝着牙轮顶端定位，并且第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于切割岩石的旋转凿钻工具(100)，包括：主体，所述主体具有内部流体供应通道(501)；心轴(200)，所述心轴(200)从所述主体突出，并且具有至少一个内部流体分配通道(302、400)，所述至少一个内部流体分配通道(302、400)与所述供应通道(501)连通并且在所述心轴(200)内延伸，以允许从所述供应通道(501)接收的流体流经所述心轴(200)并离开所述心轴(200)；牙轮(103)，所述牙轮(103)通过轴承(204、205、206)被可旋转地安装在所述心轴(200)上，所述牙轮(103)具有外部区域(617)，以切割岩石，并且具有至少一个排气孔(609、610、611)，以允许从所述分配通道(302、400)接收的流体随着所述牙轮(103)在所述心轴(200)上旋转而离开所述工具(100)；其特征在于：环状密封(509)被定位在所述心轴(200)的基部区域(208)和所述牙轮(103)之间，以限制流体在所述基部区域(208)处离开所述工具(100)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.28 EP 14182604.01.一种用于切割岩石的旋转凿钻工具(100)，包括：主体，所述主体具有内部流体供应通道(501)；心轴(200)，所述心轴(200)从所述主体突出，并且具有至少一个内部流体分配通道(302、400)，所述至少一个内部流体分配通道(302、400)与所述供应通道(501)连通并且在所述心轴(200)内延伸，以允许从所述供应通道(501)接收的流体流经所述心轴(200)并离开所述心轴(200)；牙轮(103)，所述牙轮(103)通过轴承(204、205、206)被可旋转地安装在所述心轴(200)上，所述牙轮(103)具有外部区域(617)，以切割岩石，并且具有至少一个排气孔(609、610、611)，以允许从所述分配通道(302、400)接收的流体随着所述牙轮(103)在所述心轴(200)上旋转而离开所述工具(100)；其特征在于：环状密封(509)被定位在所述心轴(200)的基部区域(208)和所述牙轮(103)之间，以限制流体在所述基部区域(208)处离开所述工具(100)。2.根据权利要求1所述的工具，其中所述心轴(200)包括环状肩台(210)和端部(211)，所述肩台(210)被轴向地定位在所述基部区域(208)和所述端部(211)之间；其中所述分配通道(302、400)被分为至少两个分配通道(302、400)，第一分配通道(308)基本在所述肩台(210)处离开所述心轴(200)，并且所述第二分配通道(400)基本在所述端部(211)处离开所述心轴(200)。3.根据权利要求2所述的工具，其中所述第一通道(400)被分为在所述肩台(210)的不同的周向区域处离开的两个通道(400)。4.根据权利要求2或3所述的工具，其中所述肩台(210)由环状第一轴承表面(303)部分地限定，且所述第一通道(400)在所述第一轴承表面(303)处离开所述心轴(200)。5.根据权利要求4所述的工具，其中所述第一轴承表面(303)的至少部分与所述心轴(200)的纵向轴线(307)基本垂直地对齐。6.根据权利要求5所述的工具，其中所述端部(211)由基本垂直于所述心轴(200)的轴线(307)对齐的第二表面(308)部分地限定，并且所述第二分配通道(400)在所述第二表面(308)处离开所述心轴(200)。7.根据从属于权利要求2或3时的上述权利要求中的任一项所述的工具，其中所述轴承(204、205、206)包括：第一组滚柱轴承(204)，所述第一组滚柱轴承(204)被安装在所述基部区域(208)处或者朝着所述基部区域(208)安装；第二组滚柱轴承(206)，所述第二组滚柱轴承(206)...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡尔奥斯卡·芬曼，
申请(专利权)人：山特维克知识产权股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE