DE2210023A1

DE2210023A1 - Lagerung, mit dieser ausgestatteter Erdbohrmeißel und Verfahren zur Her stellung der Lagerung

Info

Publication number: DE2210023A1
Application number: DE19722210023
Authority: DE
Inventors: GC Dallas Tex Jacksonjun (V St A)
Original assignee: Dresser Industries Inc
Current assignee: Dresser Industries Inc
Priority date: 1971-03-02
Filing date: 1972-02-28
Publication date: 1972-09-07
Also published as: AT320561B; GB1369359A; BR7201144D0; CA961902A; AU3898772A; US3784264A; FR2127890A5; IT948569B; AU460418B2; NL7201895A

Description

Lagerung, mit dieser ausgestatteter Erdbohrmeißel und Verfahren zur Herstellung der Lagerung.

Die Erfindung bezieht sich auf eine die Drehung zwischen einem Paar von relativ zueinander drehbaren Teilen fördernde Lagerung, auf eine Lagerung an einem Erdbohrmeißel und auf ein Verfahren zur Herstellung einer die Drehung zwischen zwei relativ zueinander

drehbaren Teilen fördernden Lagerung.

Die Erfindung ist insbesondere auf eine Lagerung an einem Erdbohrmeißel und insbesondere auf ein Gleitlager mit den kerkmalen einer erhöhten Leistungsfähigkeit und einer längeren Lebensdauer gerichtet. Der Erfindungsgegenstand ist besonders für eine Verwendung an Steinmeißeln geeignet, die drei Schneidkegel aufweisen, jedoch hierauf nicht beschränkt, sondern die Lagerung nach der Erfindung kann bei anderen Geräten, für die eine verbesserte Lagerung gefordert wird, ebenfalls Verwendung finden.

Ein Steinmeißel mit drei Schneid- oder Fräskegeln kann an einem drehbaren Bohrgestängezug als unteres Teil angeschlossen werden. Wenn der Bohrgestängezug gedreht wird, so zerkleinert und zerstückelt der Gteinmeißel die Erdschichten, so daß ein Bohrloch gebildet wird. Der Steinmeißel hat drei einzelne üchenkel, die sich unter einem Winkel von seinem Hauptteil abwärts erstrecken. Das untere Ende jedes Schenkels ist so

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Fernsprecher: 886 60 37/8862382 Drahtwort: Invention Berlin

Bankkonto: W. Meissner, Berliner Bank AQ, Depka36 Berlln-Haleneee, Kurfüretendamm 130, Konto-Nr. 95 716

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gestaltet, daß es einen Lapjer- oder Lauf zapfen bildet. Auf jedem dieser Lagerzapfen ist ein Kegel drehbar befestigt, die an ihrer Außenoberfläche mit Schneid- oder Fräselementen versehen sind, welche bei Drehung des Leißels die Erdschichten zerstückeln·

Ein drehender Steinmeißel unterliegt einerseits sehr schwierigen, durch seine Umgebung bestimmten Arbeitsbedingungen und seine Größe sowie geometrische Gestalt sind durch den Betrieb eingeschränkt, andererseits erfordert die Wirtschaftlichkeit der Petroleumherstellung bzw. -gewinnung eine längere Lebensdauer und eine verbesserte Arbeitsweise des Meißels. Im Bestreben, einen verbesserten Bohrmeißel zu schaffen, wurden für die Schneidoder Fräsausrüstung der Kegel neue, leistungsfähigere Werkstoffe entwickelt, was zu einer längeren Lebensdauer der Kegel führte. Das Ergebnis dessen war, daß die Lagerung während der Bohrarbeit als erstes ausfiel. Infolgedessen besteht die Notwendigkeit, eine verbesserte Lagerung zu schaffen, um die Zeit für den möglichen Einsatz des Meißels zu verlängern.

Für drehbare Steinmeißel wurden Gleit- und Wälzlager, wie auch Kombinationen solcher verwendet. Für die Wälzlager sind ein Rollensatz und ein Kugelsatz, die in passenden Laufbahnen im Kegel und im Lagerzapfen angeordnet sind, typisch. Den Wälzlagern haften gewisse Nachteile an, da Raum erforderlich ist, um die Rollen und Kugeln aufzunehmen, unddieser Raum wird lediglich durch Verlust an Lagerzapfenmetall, Kegelmantelstärke oder an beidem erhalten. Wenn Gleitlager in drehbaren Steinmeißeln zur Anwendung kamen, so wurden Probleme aufgeworfen, und solche Lager haben nicht die gewünschte Leistung erbracht. Im allgemeinen ist es notwendig, bei einem Gleitlager ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser größer als 2,5 für einen Betrieb unter schwierigen Bedingungen zu haben. Die Größenbeschränkung für einen drehbaren Steinmeißel machen es unmöglich, dieses erwünschte Verhältnis vorzusehen, und Gleitlager nach dem bekannten Stand der Technik sind, wenn Sie in Steinmeißeln verwendet wurden,

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unter den erschwerten Arbeitsbedingungen schon frühzeitig ausgefallen.

Um bei manchen Erdschichten mit einem drehenden Steinmeißel hohe Eindringgeschwindigkeiten zu erreichen, ist es notwendig, einen hohen Druck auf den Meißel auszuüben und diesen mit geringer Geschwindigkeit zu drehen. Bei anderen Erdschichten sind lediglich geringe Drücke erforderlich, jedoch muß der Meißel mit relativ hoher Geschwindigkeit gedreht werden. Zusätzlich arbeitet der Meißel in einer hoch korrosiven' Umgebung und unterliegt extremen Temperaturen. Der Bohrvorgang findet Hunderte von Metern unter der Erdoberfläche statt, wo erhöhte Temperaturen vorliegen. Der Meißel wird fortlaufend von einer umlaufenden Bohrflüssigkeit bespült, um ihn zu kühlen und die Bohrrückstände abzuführen. Diese Flüssigkeit ist im allgemeinen V/asser mit chemischen Zusätzen, um den Was server lust oder die Viskosität und/oder den ph-iVert zu kontrollieren. Die Bohrrückstände, die verschiedenen Materialien der betroffenen Erdschichten, Barytzusätze zur Kontrolle des Flüssigkeitsgewichts und die chemische Zusammensetzung der Bohrflüssigkeit wirken zusammen und bilden eine korrosive sowie verschleißende Umgebung für den Bohrmeißel. Bekannte Lagerungen haben ebenfalls Probleme aufgeworfen, wenn Luft oder andere Gase als Kühl- und Spülmittel verwendet wurden. Das dürfte auf die erhöhten Betriebstemperaturen und andere schädliche Umgebungseinflüsse zurückzuführen sein. Der Bohrmeißel unterliegt während des Bohrvorganges einem weiten Bereich von Flüssigkeitsdrücken. An der Oberfläche ist er selbstverständlich nur dem Atmosphärendruck ausgesetzt, wird der Meißel aber in das Bohrloch abgesenkt, so wirkt ein sehr hoher Flüssigkeitsdruck aufgrund der Flüssigkeitssäule auf ihn ein* Zusätzlich treten, wenn die Bohrflüssigkeit durch den Bohrgestängezug umgewälzt wird, weitere Druckkräfte auf_e

Im Hinblick auf die vorstehend erläuterten Umstände wird klar, daß eine Lagerung für einen drehbaren Steinmeißel außergewähnlich hohe Leistungskennwerte bei einer beschränkten geometrischen Gestaltun. aufweisen muß. Da der gesamte Bohrgestängezug entfernt

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werden muß, wenn der Meißel ausfällt, ist es in höchstem Maße wünschenswert, eine Lagerung zu haben, die über einen langen Zeitraum betriebsfähig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Lagerung bzw. ein lagersystem mit einer langen Lebensdauer auch bei schweren Belastungen und hohen Dreligeschv/indigkeiten sowie bei extremen Temperaturen zu schaffen, das bei Steinmeißeln angewendet werden kann, die unter stark korrosiven und verschleißenden Bedingungen arbeiten und starken Druckschwankungen unterliegen.

Der Lösung dieser Aufgabe dient eine Lagerung, die gekennzeichnet ist durch eine rauhe Lagerfläche an einem der relativ zueinander drehbaren Teile mit einer über 50/rms liegenden Rauhigkeit oder Rauhtiefe und durch ein Antiverschleißmaterial enthaltendes Schmiermittel zwischen den beiden relativ zueinander drehbaren Teilen. Insbesondere wird ein Erdbohrmeißel vorgeschlagen, der gekennzeichnet ist durch einen mit einem drehbaren Bohrgestängezug verbindbaren Meißelkörper, durch wenigstens einen mit diesem verbundenen Lagerzapfen, durch einen an dem Lagerzapfen befestigten, eine Lagerfläche aufweisenden Fräser, durch eine Menge Vertiefungen in der Lagerfläche des Fräsers, die dieser eine Rauhigkeit größer als 50/rms geben, durch einen Schmiermittelbehälter, der mit uem Bereich zwischen den Tragoder Lagerflächen schmiermittelseitig in Verbindung steht, und durch in dieseia Behälter enthaltenes Schmiermittel, in das Teilchen eines Antiverschleißmaterials eingelagert sind. Mit "rms" (root means square) ist der quadratische Mittelwert oder der Effektivwert von wieder kehrenden, veränderlichen Mengen bezeichnet, der durch die Quadratwurzel des Mittelwerts der Quadrate der augenblicklichen Werte, genommen über eine volle Periode, bestimmt ist.

Die gestellte Aufgabe wird damit gelöst. Erfindungsgemäß wird eine Lagerung gesch-affen, die eine große Lebensdauer hat, starke Belastungen aufnehmen kann., hohen Drehgeschwindigkeiten standhält, bei extremen Temperaturen eingesetzt werden kann,

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unter stark korrosiven sow,ie verschleißenden Bedingungen arbeiten kann, und Druckänderungen aushält. Dies wird durch eine Zapfen- oder Gleitlagerung mit einem Film aus einem Antiverschleißmaterial erreicht, der die drehenden Teile voneinander trennt und die Drehung fördert. Der dünne Film aus Antiverschleißmaterial wird dadurch aufrechterhalten, daß eine Quelle mit Antiverschleißmaterial vorgesehen wird, um irgendeinen Teil des Films, der verdrängt wurde, wieder zu ersetzen.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein drehbarer Steinmeißel mit drei Kegeln geschaffen, der lange Zeit unter schweren Betriebsbedingungen arbeiten kann. Hierbei wird eine der Lagerflächen aufgerauht, um kleine Vertiefungen oder Speicherstellen von einer Größe zu erhalten, die ausreichend ist, um eine genügende Menge von Antiverschleißmaterial einzuschließen und festzuhalten. Die Lagerung enthält einen Behälter, der mit einem Schmiermittel gefüllt ist, in dem Teilchen eines Antiverschleißmaterials eingelagert sind. Das Schmiermittel und die Teilchen des Antiverschleißmaterials treten in den Raum zwischen den Lagerelementen ein, und es wird ein Film aus Antiverschleißmaterial aufgebaut, der eine freie Drehung sicherstellt.

Zum Stand der Technik wurde ein Steinmeißel mit drei Kegeln bekannt (US-PS 2 595 903)j wobei drei Schenkel so zusammengesetzt sind, daß sie den Ivieißel bilden. Das untere Ende eines jeden Schenkels ist als Lagerzapfen ausgebildet und ein allgemein konischer, mit Zähnen versehener Fräser kann auf dem Lagerzapfen aufgenommen werden. Die Lagerung besteht aus Gleit- und Wälzlagern. Die in dieser Patentschrift beschriebene Anordnung zeigt Probleme auf, wie sie bei drehbaren Steinmeißeln auftreten, hier vorher beschrieben wurden und. durch die Erfindung beseitigt werden sollen.

Durch die US-PS 3 370 895 wurde ein Stoinmeißel bekannt, der eine Lagerung mit einem Schmiermittelbehaälter aufweist, der mit der Lagerung selbst in Verbindung steht.

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Gegenstana der U3-PS 3 235 316 ist eine Lagerung für einen Steinmeißel, wobei abwechselnd Flächenbereiche mit abriebfesten Werkstoffen und mit Antiverschleiß-Werkstoffen vorhanden sind. Die Lagerunp₃ weist Nuten in einem der drehbaren Teile auf, in welchen ein Weichmetall mit Antiverschleißeigenschaften enthalten ist.

Gleitlager nach dem Stand der Technik haben übereinstimmend glatte Tragflächen an beiden, relativ zueinander drehenden Teilen. Fachleute haben sich damit befaßt, glatte Lager- oder Tragflächen zu schaffen, und der allgemeine Fortschritt führte zur Entwicklung und Zusammenstellung von verbesserten Lagerwerkstoffen. Wurden Antiverschleißmaterialien verwendet, so wurden sie auf den in der tatsächlichen Lagerkonstruktion selbst enthaltenen Anteil von Antiverschleißmaterial beschränkt, eine zusätzliche Zufuhr von oder Quelle für Antiverschleißmaterial war nicht vorgesehen·

Die folgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen, des Erfindungsgegenstandes läßt erkennen, daß durch diesen ein wesentlicher technischer Fortschritt, insbesondere für das Gebiet von Erdbohrmeißeln, erreicht wird,

Fig. 1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung einen drehbaren Steinmeißel mit drei Kegeln.

Fig. 2 ist ein vertikaler Schnitt durch einen der drei Schenkel des Bohrmeißels, der mit einer Lagerung nach der Erfindung ausgestattet ist.

Fig. 3 zeigt einen Steinmeißjcegel mit einer äußeren Büchse, Führungsbüchse und einem Drucklager.

Fig. 4- ist eine schematische Darstellung in größerem Maßstab des Aufbaus einer Lagerfläche gemäß der Erfindung, wie sie unter dem Mikroskop erscheint.

Fig. 5 zeigt einen Laufzapfen nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. 2 0 9 8 3 7/0896

In Fig. 1 ist ein drehbarer Steinmeißel 10 mit- drei Kegeln gezeigt, der einen Meißelkörper 11 mit einem oberen Gewindeabschnitt 12 hat, welcher dazu dient, den Meißel 10 mit dem unteren Ende eines drehbaren (nicht gezeigten) Bohrgestangezuges zu verbinden. Der Meißelkörper 11 weist drei im wesentliche identische, nach unten gerichtete Schenkel 13 auf, deren unteres Ende mit einem vorragenden Lager versehen ist, auf dessen Einzelheiten noch eingegangen wird. Drei drehbare, kegelförmige Präser 14 sind auf den drei Lagern der Schenkel 13 angeordnet. Jeder der kegelförmigen Fräser 14 hat an seiner Außenoberfläche Schneidwerkzeuge 15, die bei Drehung und Abwärtsbewegung des Meißels die Erdschichten zerkleinern. Die Schneidwerkzeuge 15 sind als Zähne aus Stahl dargestellt, es ist jedoch klar, daß andere Sehneidwerkzeuge, z.B„ Wolframkarbid-Einsätze , verwendet werden können.

Der Meißel 10 hat einen mittigen Durchgang 16, der sich entlang der zentralen Achse des Körpers 11 erstreckt, so daß Bohrflüssigkeit au.· dem unmittelbar darüber gelegenen Abschnitt des Bohrgestangezuges in dan Meißel einfließen und abwärts auf die Schneidwerkzeuge 15 der Fräser 14 sowie auf den Boden des Bohrlochs strömen kann· Im Betrieb ist der Meißel 10 das untere Teil des Bohrgestängezuges und wird in das Bohrloch abgesenkt, bis die drehbaren fräser 14 den Boden des Bohrlochs berühren. Liegt der Meißel am Boden an, wird der Bohrgestängezug gedreht, wobei der Meißel 10 mitgedreht wird. Durch den Bohrgestängezug wird innen Bohrflüssigkeit abwärts gedrückt, die durch den mittigen Durchgang 16 des lueißels 10 auf die Schneidwerkzeuge der Fräser 14 sowie auf den Boden des Bohrlochs gelangt und dann in dem Ringraum zwischen Bohrgestängezug und Bohrlochwand aufwärtsfließt, wobei die Rückstände und Bohrstücke nach oben geführt werden.

Wir schon erwähnt wurde, muß die Lagerung eine freie Drehung der Fräser 14 unter schwierigen Umgebungsbedingungen beim Bohren sicherstellen. Die erfindungsgemäße Lagerung führt zu

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einem Steinmeißel von langer Lebensdauer, der den Bedingungen, die für das Bohren eines tiefen Bohrlochs gelten, gerecht wird.

Ein teilweise abgebrochener Schnitt eines der Bohrmeißelschenkel 17» der eine Lagerung gemäß der Erfindung aufweist, ist in Fig. gezeigt. Der längliche untere Teil des Schenkels 17 bildet einen Lagerzapfen 18, auf den ein drehbarer Präser 19 befestigt ist, an dessen Außenumfang die Schneidwerkzeuge liegen. Diese bestehen im Beispiel auf einer Reihe von Wolframkarbid.Einsätzen Bei Drehung des Meißels berühren die Einsätze 20 die Erdschichten, zerkleinern diese und bilden so das Bohrloch.

Die erfindungsgemäße Lagerung sichert eine freie Drehung der Fräser 19 unter schwierigen Bohrbedingungen. Eine üeihe von Kugeln gewährleisten, daß der Fräser 19 drehbar am Lagerzapfen 18 festgehalten ist und bilden einen Teil der Lagerung. Der Fräser wird auf dem Lagerzapfen 18 angebracht und dann werden die Kugeln 21 durch eine durch den Schenkel 17 sich erstreckende Bohrung 22 eingeführt. Wenn die Kugeln 21 eingesetzt sind, wird in die Bohrung 22 ein Verschlußteil 23 eingeführt und darin durch die Schweißung 24 gehalten.

Der Lagerzapfen 18 und der Schenkel 17 haben eine weitere Bohrung 25, durch die Schmiermittel von einem Vorratsbehälter oder -raum 26 zu den Bereichen zwischen den verschiedenen Lagerflächen geführt wird. Die Bohrung 25 schneidet die Bohrung und in diesem Bereich ist d&s' Verschlußteil 23 im Durchmesser verringert, so daß das Schmiermittel zu den Lagerstellen gelangen kann, wozu zusätzliche Durchgänge 27, 28 und 29 dienen. Der Behälter 26 ist mit einem Schmiermittel gefüllt, in dem Teilchen eines Antiverschleißmaterials eingelagert sind, und eine am Schenkel 17 festgelegte Kappe 30 hält das Schmiermittel im Behälter 26. Die Kappe 30 ist so ausgebildet, daß ein Kanal das Innere des Behälters 26 mit der Außenseite des Meißele verbindet. Dadurch wird ein Druckausgleich ermöglichet und verhindert, daß Druckunterschiede die Lagerung beschädigen.

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Eine flexible Membran 32 dient dazu, das Schmiermittel an seinem Ort zu halten und schafft zugleich eine Kompensation für Druckänderun^en.

Das eingelagerte Teilchen eines Antiverschleißmaterials enthaltende Schmiermittel füllt den Behäler 26, die Bohrungen 25 und 22, die zusätzlichen Durchgänge 27, 28 und 29 und die Räume zwischen dem drehbaren Fräser 19 sowie dem Lagerzapfen Eine flexible Dichtung 33 ist mit dem Fräser 19 verbunden und verhindert, daß zwischen dem Fräser 19 und dem Lagerzapfen 18 Schmiermittel austreten bzw. hier eine Verschmutzung des Schmiermittels durch die im Bohrloch enthaltenen Materialien erfolgen kann. Wie schon erwähnt wurde, wird der Druck auf das Schmiermittel durch die -kappe 30 ausgeglichen, so daß das zu keinem Verlust oder zu keiner Verschmutzung während der Bohrarbeit führt. Wenn der Meißel in das Bohrloch abgesenkt wird, so unterliegt er einen steigenden Flüssigkeitsdruck, je tiefer er gelangt. Wären keinerlei Mittel für einen Ausgleich des auf das Schmiermittel wirkenden Drucks vorgesehen, so würde das auf die Dichtung 33 wirkende Druckdifferential ausreichend sein, um diese zu zerstören·

In Fig, 3 ist veine teilweise abgebrochene Schnittansicht eines drehbaren Fräsers 19 gezeigt. An der Innenoberfläche des Kegelmantels des Fräsers 19 sind eine äußere Büchse 34-» eine Führungsbüchse 35 und ein Drucklager 36 angebracht. Diese Teile sind im Fräser 19 durch Preßsitz gehalten. Die Innenflächen 37»38 und 39 der äußeren Büchse 34-> Führungsbüchse 35 und des Drucklagers 34· sind aufgerauht und weisen insofern eine Menge Vertiefungen auf. Die Rauhigkeit dieser Flächen hat vorzugsweise einen Wert von annähernd 125 rms· Zusätzlich wurde eine Druckfläche 39a am Fräser 19 aufgerauht, so daß auch hier eine Menge Vertiefungen mit einer Rauhigkeit von annähernd 125 rms vorhanden sind. Die Druckflächen 39 und 39a nehmen die Druckkräfte auf, und eine Steigerung ihrer Lebensdauer ist wesentlich für eine längere Lebensdauer des Meißels. Die Lagerflächen des Lagerzapfens Ib, auf denen der Fräser 19 dreht, sind relativ glatt und haben eine Rauhigkeit von weniger als 15 rms. Der Bereich

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zwischen den Lagerflächen enthält das Uchmiermittel mit den eingelagerten Teilchen von Antiverschleißmaterial. Diese Teilchen werden von den aufgerauhten Flächen 37»38,39»39a aufgenommen und damit wird ein dünner Film aus Antiverschleißmaterial aufgebaut. Dieser Film hält die Lagerflächen voneinander getrennt una fördert die Drehung des Fräsers 19. Sollte etwas von dem Film aus Antiverschleißmaterial verlorengehen, so erfolgt ein Ersatz durch weitere Teilchen von Antiverschleißmaterial aus dem Schmiermittel. Der Schmiermittelbehälter 26 bildet eine Versorgungsquelle für Antiverschleißmaterial, um die freie Drehung des Fräsers 19 zu gewährleisten.

Vorstehend wurde der Aufbau eines Ausführungsbeispiels fur eine Lagerung gemäß der Erfindung beschrieben, nachstehend wird ein Verfahren zur Herstellung einer Lagerung mit Bezug auf die Fig. 2 und 3 geschildert. Die äußere Büchse 34, die Führungsbüchse 35 und das Drucklager 36 bestehen aus einem Material, das die Härte und das Verschleißverhalten von gekohltem, gehärteten Stahl von wenigstens 50 Rockwell C hat. Die Büchsen 34,35 und das Drucklager 36 werden auf ihren Platz im Kegelmantel des Fräsers 19 gepreßt, und der Fräser wird auf die gewünschte Größe nachgeschliffen. Dann werden die Kugellaufbahn 40 und die Dichtfläche 41 abgedeckt. Anschließend wird das Innere des Fräsers nach Art des Sandstrahlensfbehandelt, um den iiagerflachen 37»38,39 und 39a eine Rauhigkeit im Bereich von 50 bis 200 rms zu geben. Dies erfolgt, indem ein Luftstrom, der Teilchen von gesintertem Wolframkarbid enthält, gegen das Innere des Fräsers gerichtet wird. Die Teilchen, die dazu verwendet wurden, um den in den Fig. 2 und 3 gezeigten Fräser zu strahlen, hatten eine Größe von etwa 1,19 bis 0,59 mm (US-Sieb 16 und 30) und der Luftdruck lag im Bereich von etwa 6 bis 7»5 at. Die Lagerflächen 37,38,39 und 39a, wie auch die anderen Lagerflächen des Meißels werden mit einem Teilchen von Antiverschleißmaterial enthaltenden Schmiermittel vorgeschmiert, und dann wird der Fräser 19 am Lagerzapfen 18 angebracht. Hierauf werden die -i^agerkugeln 21 durch die Bohrung 22 in die Laufbahn 40 eingebracht. Dann wird das ^verschlußteil 23 in die Bohrung eingesetzt und durch die Schweiße 24 festgehalten. Damit ist der

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kegelförmige Fräser 19 drehbar auf dem Lagerzapfen 18 befestigt. In den Behälter 26 wird nun ein Schmiermittel, das Teilchen eines Antiverschleißmaterials enthält, eingefüllt, und die Lembran 32 sowie die Kappe 30 werden an ihrem Platz befestigt. Das Vorschmieren der Lagerflächen kann auch durch Aufbringen eines Films oder einer Schicht von -Antiverschleißmaterial auf die aufgerauhten Flächen geschehen»

Das verwendete Schmiermittel ist ein seifiges Lithiumfett, das reine Silberteilchen in einer Menge von 5 Gewichtsprozent enthält. Die Teilchen sind kleiner als etwa 0,14-3 mm (US_Sieb 100) und ve?den mechanisch mit dem seifigen Lithiumfett vermischt. Es ist klar, daß andere Arten von Schmiermitteln zur Anwendung kommen können, wenn sie ein Antiverschleißmaterial enthalten.

Die Fig. 4- zeigt schematisch ein Schnittbild einer der aufgerauhten Lagerflächen, die einen dünnen Film von Antiverschleißmaterial enthält, wie es unter dem Mikroskop zu sehen ist, wobei ein Te Ll einer Büchse 4-2 mit einer aufgerauhten Fläche 4-3 dargestellt ist. Die Büchse 42 ist mit einem Schmiermittel 44 bedeckt, das Teilchen 4-5 eines Antiverschleißmaterials enthält. Die eingelagerten Teilchen '45 sind in den Vertiefungen in der aufgerauhten Oberfläche 43 eingefangen, und es wurde ein dünner Film 46 aus Antiverschleißmaterial an der Oberfläche der Büchse 42 aufgebaut. Dieser Film dient dazu, die drehenden Teile voneinander getrennt zu halten und die freie Drehung an der Lagerung zu gewährleisten. Sollte von dem Film 46 etwas verlorengehen, so stehen die im Schmiermittel 44- eingelagerten Antiverschleißteilchen 45 zur Verfügung, um verlorenes Antiverschleißmaterial zu ersetzen.

Die Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Erfindungs_ gegenstandes. Von einem Schenkel 4-7 eines Bohrmeißels mit drei Kegeln, dessen Körper in der vorher beschriebenen Weise aufgebaut ist, ragt ein Lagerzapfen 48 vor. Die Oberfläche des Lagerzapfens 48 weist einen aufgerauhten Lagerberoich 49 auf. Ein Kegel mit einer inneren Lagerfläche ist am Lagerzapfen 48 befestigt. Von dem iia Körper des Steinmeißels liegenden Schmiermittelbehälter wird Schmiermittel mit darin eingelagerten

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Teilchen eines Antiverschleißmaterials herangeführt und gelangt durch die Öffnung 50 auf den Lagerbereich 49. Einige der Antiverschleißteilchen werden von dem aufgerauhten Bereich 49 festgehalten, und ein dünner Film von Antiverschleißmaterial baut sich auf der Lagerfläche 49 des Tragzapfens 48 auf. Dieser dünne Film aus Antiverschleißmaterial kann durch weitere Teilchen solchen Materials aus dem Schmiermittel ergänzt werden. Wenn der Meißel arbeitet, so wird durch die erfindungsgemäße Lagerung eine freie Drehung sichergestellt. Eine zusätzliche Lagerfläche 51 unterstützt die Drehung, zwei weitere Lagerflächen 52,55 nehmen die Druckkräfte auf. Es ist klar, daß diese Lagerflächen nach dem geschilderten Verfahren gemäß der Erfindung durch Sandstrahlen oder dergl. behandelt sein können, so daß weitere aufgerauhte Lagerflächen gebildet werden. Das den Lagerflächen zugeführte Schmiermittel besteht aus einem seifigen Lithiumfett, das Teilchen eines Antiverschleißmaterials in einer Größenordnung von 15% gegenüber von 85% Fett enthält. Die Antiverschleißteilchen sind zu einem Drittel aus Kupfer, zu einem Drittel aus Silber und zu einem Drittel aus Graphit.

Patentansprüche

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Claims

DIPL. ING. WALTER MEISSNER DIPL. ING. HERBERT TISCHER DIPL. ING. PETER E. MEISSNER ή* Mönchen DIPL. ING. H1-JOACHIM PRESTING BERLIN 1 BERLIN 33 (GRUNEWALD), den HERBERT8TRAS8E 22 Ht Patentansprüche

1. Die Drehung zwischen einem Paar von relativ zueinander drehbaren Teilen fördernde Lagerung, gekennzeichnet durch eine rauhe Lagerfläche an einen der relativ zueinander

drehbaren Teile mit einer über 50 rms liegenden Rauhigkeit und durch ein Antiverschleißmaterial enthaltendes Schmiermittel zwischen den beiden relativ zueinander drehbaren Teilen«

2. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerflächenrauhigkeit zwischen 50 und 200 rms liegt.

3. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das die Lagerflächenrauhigkeit zv/ischen 100 und 175 rms liegt.

4. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die Lagerflächenrauhigkeit zwischen 110 und 150 rms liegt.

5· Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Antiverschleißmaterial aus deutlichen Teilchen einer Antiverschleißsubstanz besteht.

6. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Antiverschleißteilchen aus Metallen der durch Silber, Kupfer und Aluminium vertretenen Klasse ausgewählt sind.

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7· Lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Antiverschleißteilchen aus Silber bestehen und das Verhältnis von Silber zu Schmiermittel etwa 5 zu 95 Gew.-% beträgt.

8. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Antiverschleißteilchen aus Kupfer bestehen und das Verhältnis von Kupfer zu Schmiermittel etwa 5 zu 95 Gew.-% beträgt.

9· Lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Antiverschleißteilchen aus Aluminium bestehen und das Verhältnis von Aluminium zu Schmiermittel etwa 5 zu 95 Gew.-% beträgt.

10. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Antiverschleißteilchen als eine Mischung von Metallteilchen aus der durch Silber, Kupfer und Aluminium vertretenen Klasse vorhanden sind.

11. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» gekennzeichnet durch Vorrichtungen zum Einbringen des Schmiermittels zwischen die beiden relativ zueinander drehbaren Teile.

12. Lagerung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen zum Einbringen des Schmiermittels einen mit den Lagerflächen in Verbindung stehenden Schmiermittelbehälter enthalten.

13· Lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Antiverschleißteilchen aus der durch Silber, Kupfer, Aluminium, Zink, Zinn, Weiß-(Babbit)-Metall und Graphit vertretenen Klasse von Substanzen ausgewählt sind,

14. Lagerung, gekennzeichnet durch einen Lagerzapfen, durch ein auf diesem drehbar befestigtes Teil mit einer Lagerfläche mit einer Rauhigkeit größer als 50 rms und durch ein Schmiermittel zwischen dieser Lagerfläche sowie dem Tragzapfen, das Antiverschleißmaterial enthält.

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15· Lagerung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Antiverschleißmaterial eine ivienge eingelagerter Teilchen einer Antiverschleißsubstanz enthält.

16. Lagerung nach Anspruch 14- und 15, dadurch, gekennzeichnet, daß die Lagerflächenrauhigkeit zwischen 50 und 200 rms liegt.

17. Lagerung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Antiverschleißsubstanz aus der durch Silber, Kupfer, Aluminium, Blei, Zinn, Zink, Weiß-(Babbit)-Metall und Graphit vertretenen Klasse von Substanzen ausgewählt ist·

18. Lagerung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, gekennzeichnet durch Vorrichtungen zum Zuführen des Schmiermittels in den Bereich zwischen der Lagerfläche und dem Lagerzapfen.

19. Lagerung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abdichtung die Verschmutzung des Schmiermittels und dessen Austritt aus dem Bereich zwischen Lagerfläche und -zapfen verhindert.

20. Lagerung an einem Erdbohrmeißel, gekennzeichnet durch einen mit einem drehbaren Bohrgestangezug verbindbaren Meißelkörper, durch wenigstens einen mit diesem verbundenen Lagerzapfen, der eine Lagerfläche hat, durch einen an dem Lagerzapfen befestigten, eine Lagerfläche aufweisenden Fräser, durch eine Menge Vertiefungen in der Lagerfläche des Fräsers, die dieser eine Rauhigkeit größer als 50 rms geben, durch einen Schmliermitt elbehält er, der mit dem Bereich zwischen den Tragflächen schmiermittelseitig in Verbindung steht, una durch in diesem Behälter enthaltenes Schmiermittel, in das Teilchen eines Antiverschleißmaterials eingelagert sind.

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21. Lagerung nach Anspruch. 20, gekennzeichnet durch eine mit dem Fräser verbundene, den Bereich zwischen diesem und dem Lagerzapfen verschließende Dichtung.

22. Lagerung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerfläche des Fräsers eine Rauhigkeit im Bereich von 75 bis 175 rms hat,

23. Lagerung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die im Schmiermittel eingelagerten Teilchen aus Antiverschleißmaterial aus der durch Silber, Kupfer und Aluminium vertretenen Klasse ausgewählt sind.

24. Lagerung nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen zum Ausgleich des zwischen den Legerflächen herrschenden Drucks mit dem äußeren Druck vorgesehen sind.

25. Verfahren zur Herstellung einer die Drehung zwischen zwei relativ zueinander drehbaren Teilen fördernden Lagerung, gekennzeichnet durch Bearbeiten der Lagerfläche eines der drehbaren Teile nach Art des Sandstrahlens auf eine Rauhigkeit zwischen 50 und 200 rms, durch Zusammenbau der drehbaren Teile in ihre Betriebslage zueinander und durch Einbringen und Halten eines Schmiermittels, das Antiverschleißmaterial enthält, in den und im Bereich zwischen den drehbaren Teilen.

26. Verfahren nach Anspruch 251 dadurch gekennzeichnet, daß das Schmiermittel durch Mischen deutlicher Teilchen eines Antiverschleißmaterials mit Fett erhalten wird·

27· Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Zusammenbau der relativ zueinander drehbaren Teile die Lagerfläche mit einem Antiverschleißmaterial enthaltenden Schmiermittel vorgeschmiert wird·

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28· Verfahren nach Anspruch 25» dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Zusammenbau der relativ zueinander drehbaren Teile auf die Lagerflächen eine Schicht eines Antiverschleißmaterials aufgetragen wird.

29· Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Bearbeiten der Lagerfläche nach Art des Sandstrahlens ein Teilchen eines Hartmetalls enthaltender Fluidstroms gegen die Lagerfläche gerichtet wird, die eine Härte und die Abriebeigenschaften eines gekohlten, gehärteten Stahls von wenigstens 50 Rockwell 0 hat·

Dip!.-Ing. P. E/tyeissner

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