JPS6346540Y2 - - Google Patents

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JPS6346540Y2
JPS6346540Y2 JP14731484U JP14731484U JPS6346540Y2 JP S6346540 Y2 JPS6346540 Y2 JP S6346540Y2 JP 14731484 U JP14731484 U JP 14731484U JP 14731484 U JP14731484 U JP 14731484U JP S6346540 Y2 JPS6346540 Y2 JP S6346540Y2
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seal
seal ring
piston
drive collar
ring
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Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案はターボドリルの上部シールに使用す
るメカニカルシールに関する。
[Detailed Description of the Invention] Industrial Application Field This invention relates to a mechanical seal used as an upper seal of a turbo drill.

従来圧力流体を利用してビツドを高速回転させ
ながら地中の穿孔に供するターボドリルにおいて
は、回転軸をラジアル軸受け及びスラスト軸受け
により支承している。またターボドリル本体内に
は潤滑油を封入したオイルリザーバを設けて、こ
のオイルリザーバより上記各軸受けに潤滑油を供
給していると共に、上記オイルリザーバの上方に
はタービン側とオイルリザーバを区割する上部シ
ールとして第5図に示すメカニカルシールが使用
されている。このメカニカルシールはターボドリ
ル本体aと回転軸bの間にマツドの流入する室c
とオイルリザーバdの間を区割するピストンeを
有しており、このピストンe内に回転軸bととも
に回転するシールリングf及びドライブカラgが
収容されていて、ドライブカラg内に収容された
圧縮ばねhによりシールリングf及びドライブカ
ラgをピストンe側シールi,jに圧接させるこ
とにより、回転軸bとピストンe間のシールを行
つている。
In conventional turbo drills that use pressurized fluid to rotate a bit at high speed while drilling underground, a rotating shaft is supported by a radial bearing and a thrust bearing. In addition, an oil reservoir filled with lubricating oil is provided inside the turbo drill body, and this oil reservoir supplies lubricating oil to each of the above-mentioned bearings. Above the oil reservoir, the turbine side and the oil reservoir are separated. A mechanical seal shown in FIG. 5 is used as the upper seal. This mechanical seal is a chamber c between the turbo drill body a and the rotating shaft b, into which the mud flows.
and an oil reservoir d, and a seal ring f and a drive collar g, which rotate together with a rotating shaft b, are housed in the piston e, and a drive collar g is housed in the drive collar g. By pressing the seal ring f and drive collar g against the piston e-side seals i and j by a compression spring h, a seal is established between the rotating shaft b and the piston e.

考案が解決しようとする問題点 また上記ピストンeは室c側からマツドの圧力
を受けオイルリザーバd内を加圧し、オイルリザ
ーバd内の圧力とバランスしたところで停止する
が、地上より室cへ圧送されてくるマツドには脈
動があるため、この脈動により上記ピストンe内
のドライブカラgにリザーバd側へ押込もうとす
る力が作用する。ドライブカラgと回転軸bの間
にはOリングkが設けられていて、このOリング
kの摺動抵抗により短期間はシールリングfの移
動を阻止するが、一旦移動を開始すると、上記O
リングkが抵抗となつて、圧縮ばねhがシールリ
ングfを押し戻す力に対抗するため、マツドの脈
動圧によりシール面iが開口して、オイルリザー
バdにマツドが流入する不具合があつた。
Problems that the invention aims to solve In addition, the piston e pressurizes the oil reservoir d by receiving the pressure from the mat from the chamber c side, and stops when the pressure in the oil reservoir d is balanced, but the piston e is pumped from the ground to the chamber c. Since there is a pulsation in the mat being moved, this pulsation causes a force to act on the drive collar g in the piston e to push it toward the reservoir d. An O-ring k is provided between the drive collar g and the rotating shaft b, and the sliding resistance of this O-ring k prevents the seal ring f from moving for a short period of time, but once it starts moving, the
Since the ring k acts as a resistance and the compression spring h opposes the force pushing back the seal ring f, the seal surface i opens due to the pulsating pressure of the mud, causing the mud to flow into the oil reservoir d.

問題点を解決するための手段及び作用 この考案はかかる不具合を改善する目的でなさ
れたもので、ターボドリル本体の内面と接する側
にシールリングを、そして回転軸と接する側にピ
ストンを配置し、かつシールリングに背圧が加わ
るようにしてマツドの脈動に対してシール部が開
き難い構造としたターボドリルのメカニカルシー
ルを提供して、オイルリザーバへのマツドの混入
を未然に防止しようとするものである。
Means and Effects for Solving Problems This invention was made for the purpose of improving such problems, and it includes a seal ring on the side in contact with the inner surface of the turbo drill body, a piston on the side in contact with the rotating shaft, Further, there is provided a mechanical seal for a turbo drill which has a structure in which back pressure is applied to the seal ring so that the seal part is difficult to open due to the pulsation of the mud, thereby preventing mud from getting mixed into the oil reservoir. It is.

実施例 この考案の一実施例を第1図以下に示す一実施
例を参照して詳述すると、図において1は筒状の
ターボドリル本体で、上端側にマツドの流入口2
を有しており、この流入口2より流入されたマツ
ドはタービン3を駆動するようになつている。
Embodiment An embodiment of this invention will be described in detail with reference to an embodiment shown in FIG.
The mud flowing in from this inlet 2 drives a turbine 3.

タービン3の回転は本体1の中心部に軸受け4
により支承された回転軸5を介して、回転軸5の
先端に設けられたビツト6へ伝達され、このビツ
ト6の回転により地中の穿孔に供せられると共
に、タービン3を駆動したマツドは、回転軸5内
に形成された通路5aを経てビツト6へ達し、ビ
ツト6に開口された噴出孔6aより噴出されて、
ビツト6により掘削された土砂とともに坑井7と
本体1外周間に形成されたアニユラス8を上昇
し、地上へ排出される。
The rotation of the turbine 3 is controlled by a bearing 4 in the center of the main body 1.
The power is transmitted to the bit 6 provided at the tip of the rotating shaft 5 through the rotating shaft 5 supported by the rotary shaft 5, and the rotation of the bit 6 serves for drilling underground, and the mud that drives the turbine 3 is It reaches the bit 6 through a passage 5a formed in the rotating shaft 5, and is ejected from an ejection hole 6a opened in the bit 6.
Together with the earth and sand excavated by the bit 6, it ascends the annulus 8 formed between the well 7 and the outer periphery of the main body 1, and is discharged to the ground.

一方上記回転軸5と本体1の間には下部シール
9と上部シール10で区割されたオイルリザーバ
11が設けられており、このオイルリザーバ11
に封入された油により軸受け4が潤滑されると共
に、上部シール10には第2図に示すメカニカル
シール12が採用されている。上記メカニカルシ
ール12は回転軸5の周囲を囲繞するように設け
られたピストン13と、本体1の内周面との間に
2分割されたドライブカラ14を有している。各
ドライブカラ14と本体1内周面との間にはOリ
ング15が介在されていて、両者間の液密が図ら
れていると共に、各ドライブカラ14間には圧縮
ばね16が介在されていて、この圧縮ばね16に
より、オイルリザーバ11側のドライブカラ14
に取付けられたシールリング17がピストン13
の一端側に固着されたリング部材13aのシール
面18に圧接されている。またマツドが流入する
上部室19側のドライブカラ14端部には凹段部
14aが形成されていて、この凹段部14aにシ
ールリング20の一端側が摺動自在に嵌挿されて
いる。上記シールリング20は断面ほぼへ字形を
なしていて、凹段部14aに嵌入された端部には
円周方向に複数個のばね室20aが形成され、こ
れらばね室20a内に収容された圧縮ばね21に
よりシールリング20に予圧が与えられていると
共に、ドライブカラ14の凹段部14a内周面は
第3図に示すように凸球面14bとなつていて、
この凸球面14bの頂部に環状溝14cが形成さ
れている。
On the other hand, an oil reservoir 11 divided by a lower seal 9 and an upper seal 10 is provided between the rotating shaft 5 and the main body 1.
The oil sealed in the bearing 4 lubricates the bearing 4, and the upper seal 10 is equipped with a mechanical seal 12 shown in FIG. The mechanical seal 12 has a piston 13 provided so as to surround the rotating shaft 5, and a drive collar 14 divided into two parts between the inner circumferential surface of the main body 1. An O-ring 15 is interposed between each drive collar 14 and the inner peripheral surface of the main body 1 to ensure liquid tightness between the two, and a compression spring 16 is interposed between each drive collar 14. This compression spring 16 causes the drive collar 14 on the oil reservoir 11 side to
The seal ring 17 attached to the piston 13
The ring member 13a is pressed against a sealing surface 18 of a ring member 13a fixed to one end of the ring member 13a. A recessed step 14a is formed at the end of the drive collar 14 on the side of the upper chamber 19 into which the mats flow, and one end of the seal ring 20 is slidably fitted into this recessed step 14a. The seal ring 20 has a substantially V-shaped cross section, and a plurality of spring chambers 20a are formed in the circumferential direction at the end fitted into the recessed step 14a. A preload is applied to the seal ring 20 by the spring 21, and the inner peripheral surface of the recessed step 14a of the drive collar 14 is a convex spherical surface 14b as shown in FIG.
An annular groove 14c is formed at the top of this convex spherical surface 14b.

上記環状溝14c内にはOリング22が収容さ
れていてドライブカラ14とシールリング20間
のシールを行つていると共に、軸受け4部分のガ
タや摩耗によるガタによつて回転軸5にコニカル
偏心運動が生じた場合に、凹段部14a内周面の
凸球面14bによつて、ドライブカラ14とシー
ルリング20が干渉するのを防止している。
An O-ring 22 is accommodated in the annular groove 14c and performs a seal between the drive collar 14 and the seal ring 20, and also causes conical eccentric movement in the rotating shaft 5 due to play in the bearing 4 or play due to wear. When this occurs, the convex spherical surface 14b of the inner peripheral surface of the recessed step portion 14a prevents the drive collar 14 and the seal ring 20 from interfering with each other.

なお上記凸球面14bは第4図に示すようにシ
ールリング20側に設けて、その頂部にOリング
22を収容する環状溝20cを設けても同様な効
果がある。
The same effect can be obtained even if the convex spherical surface 14b is provided on the seal ring 20 side as shown in FIG. 4, and an annular groove 20c for accommodating the O-ring 22 is provided at the top thereof.

一方上部室19側のシールリング20は圧縮ば
ね16,21の作用でピストン13の他端に固着
されたリング部材13bのシール面23に圧接さ
れていると共に、シールリング20は背面20d
に上部室19内のマツド圧を背圧として受けるよ
うになつている。
On the other hand, the seal ring 20 on the upper chamber 19 side is pressed against the seal surface 23 of the ring member 13b fixed to the other end of the piston 13 by the action of the compression springs 16 and 21, and the seal ring 20 is in pressure contact with the seal surface 23 of the ring member 13b fixed to the other end of the piston 13.
The pressure inside the upper chamber 19 is received as back pressure.

考案の効果 この考案は以上詳述したようになるから、マツ
ドの流入する上部室19側のシールリング20は
ドライブカラ14を付勢する圧縮ばね16とシー
ルリング20を付勢する圧縮ばね21によりピス
トン13側のシール面23に圧接すると同時に、
上部室19内のマツドの圧力を背圧に利用したこ
とから、マツドの脈動に対してシールリング20
がよく追従し、シール面23が開くのを確実に防
止することができると共に、たとえシール面23
が開いても、マツドはシール面に対して外側とな
るため、遠心力によるオイルリザーバ室11への
浸入を少なくできる。またドライブカラ14とシ
ールリング20の摺接部の一方を予め凸球面14
bにしておくことにより、回転軸5にコニカル偏
心運動が生じても両者が干渉するのを未然に防止
することもできる。
Effects of the invention This invention has been described in detail above, so that the seal ring 20 on the side of the upper chamber 19 into which the mud flows is formed by the compression spring 16 that biases the drive collar 14 and the compression spring 21 that biases the seal ring 20. At the same time as it comes into pressure contact with the sealing surface 23 on the piston 13 side,
Since the pressure of the mat in the upper chamber 19 is used as back pressure, the seal ring 20
follows closely and can reliably prevent the sealing surface 23 from opening, and even if the sealing surface 23
Even when opened, the mat is on the outside with respect to the sealing surface, so that intrusion into the oil reservoir chamber 11 due to centrifugal force can be reduced. In addition, one of the sliding contact parts of the drive collar 14 and the seal ring 20 is pre-coated with a convex spherical surface 14.
By setting b, it is also possible to prevent interference between the two even if conical eccentric movement occurs in the rotating shaft 5.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの考案の一実施例になるターボドリ
ルの断面図、第2図はメカニカルシール部分の拡
大説明図、第3図及び第4図はドライブカラ及び
シールリング部の拡大説明図、第5図は従来のメ
カニカルシールを示す説明図である。 1はターボドリル本体、3はタービン、12は
メカニカルシール、13はピストン、14はドラ
イブカラ、16,21は圧縮ばね、19は上部
室、20はシールリング、23はシール面。
Fig. 1 is a sectional view of a turbo drill that is an embodiment of this invention, Fig. 2 is an enlarged explanatory view of the mechanical seal portion, Figs. 3 and 4 are enlarged explanatory views of the drive collar and seal ring portion, FIG. 5 is an explanatory diagram showing a conventional mechanical seal. 1 is a turbo drill body, 3 is a turbine, 12 is a mechanical seal, 13 is a piston, 14 is a drive collar, 16 and 21 are compression springs, 19 is an upper chamber, 20 is a seal ring, and 23 is a sealing surface.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] ターボドリル本体1内に設けたオイルリザーバ
11とタービン3を出たマツドの一部が流入する
上部室19の間にピストン13及びメカニカール
シール12を設けたものにおいて、上記ピストン
13を回転軸5側に、そしてメカニカルシール1
2のドライブカラ14を本体1の内周側に配置
し、かつ上部室19側のドライブカラ14端面に
圧縮ばね21により予圧の与えられたシールリン
グ20を設け、このシールリング20をドライブ
カラ14を付勢する圧縮ばね16と上記予圧を与
える圧縮ばね21とでピストン13側のシール面
23に圧接させると共に、上部室19内のマツド
圧がシールリング20に背圧として加わるように
してなるターボドリルのメカニカルシール。
A piston 13 and a mechanical seal 12 are provided between an oil reservoir 11 provided in the turbo drill body 1 and an upper chamber 19 into which a part of the mud that has exited the turbine 3 flows. on the side, and mechanical seal 1
2 drive collars 14 are disposed on the inner peripheral side of the main body 1, and a seal ring 20 preloaded by a compression spring 21 is provided on the end face of the drive collar 14 on the upper chamber 19 side. The compression spring 16 that biases the engine and the compression spring 21 that applies the preload are brought into pressure contact with the sealing surface 23 on the piston 13 side, and the mud pressure in the upper chamber 19 is applied to the seal ring 20 as back pressure. Mechanical seal for drill.
JP14731484U 1984-10-01 1984-10-01 Expired JPS6346540Y2 (en)

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JPS6162990U JPS6162990U (en) 1986-04-28
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