专利名称：钻孔设备-轴承装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种钻孔设备-轴承装置，其具有带有悬挂装置的基体以及用于钻杆 的承接座，其中，在所述基体和用于钻杆的承接座之间设置有轴承，以便相对所述基体径向 地和轴向地支承承接座，并且通过驱动装置能使钻杆相对基体围绕一轴线旋转。
背景技术：
这种钻孔设备-轴承装置在现有技术中已经充分公开。在如图1所示的钻孔设 备中使用至少一个这种装置，该装置在多数情况下也称作冲洗头(在英文中称为“旋转接 头”)。该装置在图1中用附图标记1表示。在图2中详细示出了这种按现有技术的钻孔设 备-轴承装置。该轴承装置1具有带悬挂装置3 (挂钩)的基体2，在该悬挂装置上可作用 有升降装置的绳索，以便提升和降下该装置1。在轴承装置1的下部区域设置有用于钻杆的 承接座。大多单独地进行钻杆的驱动。可选地，钻杆的驱动也可以集成在冲洗头中；在这种 情况下也可以说是“顶部驱动”。无论如何都需要实现相对基体2绕轴线6旋转带有钻杆的 承接座5的轴承5。在现有技术中大多通过轴向圆锥滚子轴承承受在钻孔过程中产生的主要轴向载 荷。在交变的轴向负荷情况下可以通过弹簧预张紧定位座圈。作为圆锥滚子轴承的替代方 案，也可以使用球面滚子推力轴承(非轴向)。在很多情况下，球面滚子推力轴承在径向不 能自由活动，因此在这些情况下也可以传递径向载荷。为了在承受钻孔过程中产生的径向 载荷，例如在上部和下部区域使用两个径向轴承(例如圆柱滚子轴承)。在图2中，对于在此示出的已知的解决方案规定，除了中部区域中的、用于承受主 要-轴向载荷的推力圆锥滚子轴承之外，在下部区域安置一圆柱滚子轴承作为径向轴承； 在上部区域安置一既可以传递径向载荷也可以沿小的圆周传递轴向载荷的圆锥滚子轴承。在此，作为替代也可以使用径向不能自由活动的球面滚子推力轴承，并因此可以 传递径向载荷。也已知有对靠的轴承，例如球面滚子推力轴承和/或圆锥滚子轴承。为了 承受反向的轴向载荷也可以使用推力圆柱滚子轴承，那么在上部区域使用承受径向载荷的 径向圆柱滚子轴承。在按本发明的钻孔设备-轴承装置中的所有至今已知和常见的轴承方案都是基 于所谓的“分散的轴承”。这意味着，通过多个或多或少标准化的滚动轴承实现该轴承。这种方案的缺点是轴承装置相对凸出的结构，而并不会相当紧凑。相应地，缺点是 结构高度大。此外，这种轴承装置的安装相对较耗费，其中尤其需要精确地调节各个轴承。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，这样地改进一种形成类型的钻孔设备_轴承装 置，使得上述缺点得以避免。也应当提供一种轴承装置，该轴承装置的特点是结构尤其紧 凑，也就是结构高度较小并且外径尽可能地小。此外，该装置应当易于安装，其中，尤其是轴 承装置的调节开销应保持较小。
该技术问题的解决方案的特征在于，所述轴承具有由一个部件或两个部件组成的 轴承内圈和由一个部件或两个部件组成的轴承外圈，其中，在轴承内圈和轴承外圈中都加 工有至少两个滚道，其中，至少两列滚动体设置在所述滚道之间，并且其中，一列滚动体是 圆锥滚子或球面滚子。在此，一列滚动体可以仅仅设计和设置用于传递沿轴线方向作用的力(轴向力)。
轴承内圈和轴承外圈都可以一体地设计。优选所谓的轴承是钻孔设备-轴承装置的唯一的轴承。至少一个轴承圈可以具有至少一个用于与附件螺纹连接的螺纹。按照本发明的一种优选的实施形式，一列设计为圆锥滚子的滚动体被这样地布 置，使得该列滚动体可以仅仅传递沿轴线方向作用的力。一列滚动体也可以是圆柱滚子，其中，该列滚动体这样地布置，使得其可以仅传递 径向力。可以在滚道之间这样地布置一列滚动体，使得该列滚动体既可以传递轴向力也可 以传递径向力。在这种情形下可以规定，既可以传递轴向力也可以传递径向力的滚动体是 与轴承装置的轴线成一角度设置的圆柱滚子，圆锥滚子或球体。此外可以设计为，轴承内圈和轴承外圈都配设有沿轴线方向延伸的孔，借助该些 孔可以将所述轴承外圈和内圈固定在附件上。至少一个滚道可以由滚道圈形成，该滚道借助弹簧元件沿轴承装置的轴线方向相 对支承其的轴承圈预紧。在此，按照本发明的一种尤其优选的实施形式设计为，轴承内圈一 体地构造，轴承外圈由两部分构成，并且在轴承外圈中的两个滚道圈借助弹簧元件预紧地 设置在该轴承外圈的各一个部分中。此外，轴承内圈或轴承外圈可以具有用于啮合主动小齿轮的齿部。钻孔设备-轴承装置优选设计为钻头，其中，其转动轴在按规定使用时优选垂直 地布置。因此，钻孔设备_轴承装置的所建议的方案使得能够通过螺纹连接的轴承单元承 受在钻孔过程中要传递的全部力。与轴承装置的力矩负载一样，轴向载荷可以通过一个或两个推力轴承承受。径向 轴承承受径向载荷。原则上也可以是球面滚子推力轴承。两个推力轴承可以由弹簧轴向预紧。轴(钻 杆的支座)可以与旋转的内圈螺旋连接。轴承装置的壳体(基体)可以与一个或若干外圈 螺旋连接。内圈和外圈都可以一体地设计，为此在这种情况下设计有用于输送滚动体的安装 孔。因此，以有利的方式获得了一种具有明显减小的结构高度的、紧凑的轴承单元。安装也相对更简单和便宜，因为仅必须将轴承圈与附件螺纹连接。尤其不需要单 独调节各个轴承。轴和壳体公差不会影响轴承间隙。相应可以通过单个紧凑的轴承单元来替换多个轴承。所建议的方案优选应用在垂直的穿孔设备中。除了典型的钻孔外，在此也考虑所谓的“上升_方法”，其中，在垂直应用的情况下钻头从下往上移动。此外，按照本发明也可以构造具有水平钻孔方向的应用，例如应用在隧道掘进机 中。
在附图中示出了本发明的实施方式。在附图中图1是钻孔设备的视图，图2是按现有技术的钻孔设备_轴承装置，其中使用了已知的轴承，图3是按本发明的一种实施形式的钻孔设备-轴承装置的径向截面图，图4是以按图3的视图示出了本发明的一种替代的实施形式，图5a至图5f是带有一体式的轴承外圈和两部分的轴承内圈的、按本发明的轴承 的各种设计的示意图，图6a至6h是带有一体式的轴承内圈和两部分的轴承外圈或一体式的轴承内圈和 一体式的轴承外圈的、按本发明的轴承的的各种设计的示意图，而图7a至7e是带有一体式的轴承内圈和两部分的轴承外圈的、按本发明的轴承的 各种其它设计的示意图。
具体实施例方式图3示出了轴承5，通过该轴承可相对基体2旋转地支承钻头_轴承装置1的承接 座4(参见图2)。在工作时，承接座4围绕垂直设置的轴线6旋转。轴承5具有一体的轴承内圈7和两部分的轴承外圈8”。轴承外圈的两个部分 借助螺纹连接相互连接；可以看见相关的、用于未示出的螺栓的通孔20和21。 显然，在轴承内圈7和轴承外圈8”中加工有至少两个滚道(当前是三个)，其 中，在轴承内圈7中加工有滚道9、，9”和9…以及在轴承内圈8\8”中加工有1(Τ，10… 和1(Τ…。在此，在滚道9…和9、…和1(Τ，10…和10…、之间设置至少两列-当前是 三列-滚动体11，12和13。通过滚动体11构成的子轴承设计为推力圆锥滚子轴承，并设计用于传递在钻孔 过程中产生的轴向力。在根据图3的实施形式中，带有滚动体13的子轴承也设计为纯粹的 推力轴承，在此设计为圆柱滚子轴承。然而，带有滚动体12的子轴承设计为纯粹的径向轴 承，亦即，设计为仅仅可以传递径向力的圆柱滚子轴承。使用圆锥滚子轴承(带有滚动体11)具有特别的优点，该轴承(在相同承载能力 的情况下)的外径可以小于圆柱滚子轴承情形下的外径，这是通过滚动体的锥型轮廓获得 的，亦即，该锥型轮廓朝转动轴变的更窄。此外，尤其在高转速时在使用圆锥滚子轴承的情 况下产生比使用圆柱滚子轴承时更小的滑动，这以有利的方式使得轴承的受热更少并且磨 损也更少。为了固定内圈7，在内圈7中加工有螺纹14(其中仅能看到一个)。在本实施形式 中还设计为，滚道圈16和17在轴承外圈8、或8”中被置入相应的环形槽中，滚动体11和 13安置在这些环形槽中。在所述滚道圈16和17和支承该滚道圈的轴承外圈8、或8”之 间有效地设置有可以沿轴线6的方向产生弹力的弹簧元件18或19。
因此，三个子轴承的功能通过滚动体列11，12和13以非常紧凑的方式这样实现， 即，所述轴承内圈7在相邻的面上设计有各自的、用于这些滚动体列的滚道。在图4中示出了按本发明的轴承5的一种可选设计。在此，再次通过滚动体11构 造推力圆锥滚子轴承，为此一体式的轴承内圈7具有滚道9、，而两部分的轴承外圈8” 在部分8、中具有滚道1(Τ。带有滚动体11的圆锥滚子轴承在此又如图3 —样设计为纯粹 的推力轴承，亦即，该圆锥滚子轴承不能传递径向力。除此之外，为了传递径向和轴向的组 合载荷设置带有滚动体12的第二子轴承，其中，内圈滚道9”直接加工在内圈7中，而相应 的外圈滚道10”加工在轴承外圈8、中。在此，带有滚动体12的子轴承设计为圆柱滚子轴承，其中，然而圆柱滚子的轴线 与轴线6成角度α地设置。该角度在本实施形式中约为45°，但也可以是其它的数值。在图5，6和7中示出了所建议的轴承5的各种可选的解决方案。在图5a至5f中分别示出了这样的解决方案，其中，使用两部分的轴承内圈 7”，其中，轴承外圈8 一体地设计。几乎到处使用圆锥滚子轴承作为推力_主轴承；然而， 在图5b和5c中可选地使用推力球面滚子轴承(带有滚动体11)。除此之外，也各使用一另一轴承(带有滚动体12)。在图5a和图5b中，该另一轴 承是球面滚子轴承形式的组合的推力-和径向轴承。该另一轴承在图5c中是一个纯粹的 推力圆柱滚子轴承，因为，带有滚动体11的球面滚子轴承也可以传递径向力。该另一轴承 在图5d中是圆锥滚子轴承，在图5e和5f中是可以传递组合的轴向力和径向力的圆柱滚子 轴承，因为圆柱滚子12的轴线与轴线6成一定角度(约45° )。在图6和图7中示出了带有(局部分开的)轴承外圈8，8\8”和一体式的轴承 内圈7的各种解决方案，部分也带有一体式的内圈7和一体式的外圈8。根据图6a基本上再次示出了根据图3的解决方案。在图6b中使用带有球体12 的球轴承作为组合的径向轴承和推力轴承，该球轴承也可设计为角接触球轴承或四点接触 球轴承。根据图6c的方案又以图3的方案为依据。在根据图6d的方案中，既使用一体的 轴承内圈7也使用一体的轴承外圈8 ；因此不需要用于球体12的相应装填槽，但并未示出。 图6e又与按图3的解决方案相似。在根据图6f的实施形式中，轴承内圈7具有齿部22， 以便直接旋转驱动内圈7 ( “顶部驱动”方案)。图6b和6h再次示出组合有球轴承12的推 力-圆锥滚子轴承11。在根据图7的方案中，轴承外圈8\8”又由两部分构成；轴承内圈7是一体式的。 图示再次表明可以组合各种轴承类型。使用带有圆锥滚子11 (图7a，7b和7c)或球面滚子 11的圆锥滚子轴承作为主推力轴承。带有滚动体12的轴承大多传递复合的轴向和径向力 (例外图7d)并且设计为圆柱滚子轴承(图7a，7b和7d)，圆锥滚子轴承(图7c)或球面 滚子轴承(图7e)设计。圆锥滚子轴承的压力角大多在45°左右的区域内，然而也可以与 该角度不同。附图标记清单1钻孔设备-轴承装置2 基体3悬挂装置4承接座
5轴承
6轴线
7轴承内圈
r轴承内圈
r轴承内圈
8轴承外圈
8、轴承外圈
8、轴承外圈
9 滚道
9滚道
9滚道
9滚道
10滚道
10滚道
10滚道
11滚动体
12滚动体
13滚动体
14螺纹
15螺纹
16滚道圈
17滚道圈
18弹簧元件
19弹簧元件
20通孔
21通孔
22齿部
α角
权利要求
一种钻孔设备 轴承装置(1)，具有带有悬挂装置(3)的基体(2)和用于钻杆的承接座(4)，其中，在所述基体(2)和用于钻杆的所述承接座(4)之间设置一轴承(5)，以便相对所述基体(2)径向和轴向地支承所述承接座(4)，并且通过一驱动装置相对所述基体绕轴线(6)旋转所述钻杆，其特征在于，所述轴承(5)具有由一个部件或两个部件组成的轴承内圈(7，7`，7``)和由一个部件或两个部件组成的轴承外圈(8，8`，8``)，其中，在所述轴承内圈(7，7`，7``)和所述轴承外圈(8，8`，8``)中都加工有至少两个滚道(9，9`，9``；10，10`，10``)，其中，在所述滚道(9，9`，9``；10，10`，10``)之间设置至少两列滚动体(11，12，13)，并且其中，一列滚动体(11)是圆锥滚子或球面滚子。
2.按权利要求1所述的钻孔设备-轴承装置，其特征在于，一列滚动体(11)仅仅设计 和设置用于传递沿所述沿轴线(6)的方向作用的力。
3.按权利要求1或2所述的钻孔设备-轴承装置，其特征在于，所述轴承内圈(7)—体 地设计。
4.按权利要求1或2所述的钻孔设备-轴承装置，其特征在于，所述轴承外圈(8)—体 地设计。
5.按权利要求1至4之一所述的钻孔设备-轴承装置，其特征在于，所述轴承(5)是所 述钻孔设备_轴承装置唯一的轴承。
6.按权利要求1至5之一所述的钻孔设备-轴承装置，其特征在于，至少一个所述轴承 圈(j，r，r' -,s,s ,s")具有至少一个用于螺纹连接附件的螺纹(14，15)。
7.按权利要求1至6之一所述的钻孔设备-轴承装置，其特征在于，一列圆锥滚子(11) 被这样地布置，使得该列圆锥滚子仅能够传递沿所述轴线(6)方向作用的力。
8.按权利要求1至7之一所述的钻孔设备-轴承装置，其特征在于，一列滚动体(12) 是圆柱滚子，其中，该列滚动体被这样地布置，使得该列滚动体仅能传递径向力。
9.按权利要求1至7之一所述的钻孔设备_轴承装置，其特征在于，一列滚动体(12) 这样地布置在所述滚道(9\10”)之间，使得该列滚动体既能传递轴向力也能够传递径向 力。
10.按权利要求9所述的钻孔设备_轴承装置，其特征在于，既传递轴向力也传递径向 力的所述滚动体(12)是与所述轴承装置的所述轴线(6)成一角度(α)设置的圆柱滚子或 球体。
11.按权利要求1至10之一所述的钻孔设备-轴承装置，其特征在于，所述轴承内圈 (7)和所述轴承外圈(8)都配设有沿所述轴线(6)方向延伸的孔，借助于所述孔能将所述轴 承外圈和内圈固定在一附件上。
12.按权利要求1至11之一所述的钻孔设备-轴承装置，其特征在于，至少一个滚道 (IOMO^-)由滚道圈(16，17)构成，该滚道沿所述轴承装置的所述轴线(6)方向借助弹簧 元件(18，19)相对支承其的轴承圈预紧。
13.按权利要求12所述的钻孔设备-轴承装置，其特征在于，所述轴承内圈(7)—体地 构成，所述轴承外圈(8\8”)设计为两部分，并且所述轴承外圈(8\8”)中的两个滚道圈 (16，17)借助于一弹簧元件(18，19)预紧地设置在所述轴承外圈的各一个部分中。
14.按权利要求1至13之一所述的钻孔设备-轴承装置，其特征在于，所述轴承内圈 α,τ,Τ 具有用于啮合主动小齿轮的齿部。
15.按权利要求1至14之一所述的钻孔设备-轴承装置，其特征在于，该轴承装置设计 为钻头，其中，该钻头的旋转轴线(6)在按规定使用时优选垂直布置。
全文摘要
本发明涉及一种具有带悬挂装置(3)的基体(2)和用于钻杆的承接座(4)的钻孔设备-轴承装置，其中，在所述基体(2)和用于钻杆的所述承接座(4)之间设置轴承(4)，以便相对所述基体(2)径向地和轴向地支承所述承接座，并且通过驱动装置相对所述基体围绕轴线(6)旋转所述钻杆，其中，所述轴承(5)具有由一个部件或两个部件组成的轴承内圈(7，7′，7″)和由一个部件或两个部件组成的轴承外圈(8，8′，8″)，其中，既在所述轴承内圈(7，7′，7″)也在所述轴承外圈(8，8′，8″)中加入至少两个滚道(9，9′，9″；10，10′，10″)，其中，至少两列滚动体(11，12，13)设置在所述至少两个滚道(9，9′，9″；10，10′，10″)之间，并且其中，所述滚动体列(11)之一是圆锥滚子或调心滚子。
文档编号F16C33/58GK101900161SQ201010189348
公开日2010年12月1日 申请日期2010年5月25日 优先权日2009年5月25日
发明者埃德加·皮克尔, 莱因哈德·基尔希, 西格弗里德·德雷尔 申请人:Skf公司