JPS60156894A

JPS60156894A - 回転ドリルビツト

Info

Publication number: JPS60156894A
Application number: JP59274203A
Authority: JP
Inventors: ラルス　ケネス　ベツクルント
Original assignee: Santrade Ltd
Current assignee: Santrade Ltd
Priority date: 1984-01-03
Filing date: 1984-12-27
Publication date: 1985-08-17
Also published as: SE454527B; GB2152557B; SE8400015D0; CA1237424A; US4554985A; GB8431595D0; SE8400015L; GB2152557A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、ヘッドと、前記ヘッドによりて軸受手段上に
回転自在に担持されている少なくとも１つのローラカッ
ターと、前記軸受手段をシールするだめに１つの環状室
内に配設された１つの弾性環状シール手段とを、具備す
る回転トリルビｙ）に関するものである。前記室は、前
記ローラカッター内の第１のシール面と前記ヘッド上の
第２のシール面とを具備し、これらのシール面の少なく
とも１つは一般にＶ形をしているものである。

発明が解決しようとする問題点本発明の目的は、シール手段がＶ形シール面の中に押し
込まれそれによシ対向するシール面においてのみ相対的
移動が起こるようにした上記の型式の回転ドリルビット
を提供することである。

本発明のもう一つの目的は、シール面における圧力分布
が最適状態となる、回転ドリルビットを提供することで
ある。

本発明のさらにもう１つの目的は、掘さく中にシール手
段の形状の変化が、Ｖ形状のシール面に対向したシール
面に向う方向に促進される、回転ドリルビットを提供す
ることである。

問題点を解決するための手段上記及びその他の目的は、本発明に特許請求の範囲に記
載されている特徴を付与することにより、達成される。

本発明は図面を参照し実例を示す次の１つの実施態様に
おいて詳細に説明される。この実施態様は本発明の単な
る例示にすぎずその種々の変形が特許請求の範囲内にお
いてなされることが理解されるべきである。

実施例第１図において、岩石及び土壌構造中で回転掘さくする
ための回転ビットのヘッドの最も下の部分が１０で示さ
れている。このビットの−＼ラッド０は通常の場合のよ
うに３つの分れた脚を備えている。第１図においては単
に１つの脚だけが１１で示されている。この脚１１の最
下部分は支持軸１２として形成されておシ、この軸１２
上に、硬質金属インサートのような切削手段が設けられ
たローラカッター１３が、軸受は機構の上に回転自在に
担持され、この軸受機構はラジアル摩擦軸受１４と？−
ル軸１５と、ラジアル摩擦軸受１６と軸方向摩擦軸受１
７．１８とを備えている。

潤滑剤が、脚１１中の潤滑剤貯蔵器１９から通路２０，
２１を通って、この軸受機構に供給される。弾性環状シ
ール手段２２が、この軸受機構をシールするために、ロ
ーラカッター１３と脚１１との間の隙間２６と連結して
環状の室２３の中に配設されている。すなわちこのシー
ル手段２２が一方において、穴あけぐず及びその他の不
純物が外部からこの軸受機構の中に侵入するのを阻止し
、他方において潤滑剤がこの軸受機構から外部に洩れる
のを阻止する。室２３はローラカッター１３の中のシー
ル面２４と脚１１上のシール面２５とを具備している。

これらシール面２４．２５のうちの少なくとも１つはほ
ぼＶ形状をしている。このＶ膨面によって区画形成され
た溝の両側面は、これらが対向するシール面上に垂下す
る１つの突出区域を有する、真直ぐ、わずかに凸面、も
しくはわずかに凹面のような、任意の形状とすることが
できる。

好適な実施態様によれば、シール手段２２とＶ形状のシ
ール面２４は、シール圧力、すなわちシール手段の接触
圧力が、シール面２４の外側に間隔をおいて位置する２
つの部分２７．２８における圧力の方がその中央部分２
９における圧力よりも大きくなるように、相互にその寸
法が形成される。このことは基本的に、主なシールがシ
ール面２４の外側部分に生じることを意味し、さらに相
対的な移動がシール面２５においてのみ生じるようにこ
のシール手段２２がＶ形シールＷ」２４の中に押し込ま
れるようになるということを意味する。

図示の実施態様においては、このシール手段２２はＱ　
ＩＪング７−ルである。Ｖ形シール面２４は、この０リ
ングがローラカッター１３の中に押し込まれるようにさ
れる　このローラカッター上に設けられ、それにより相
対的な移動がＱ　ＩＪング２２と脚１１との間にだけ生
じるのを保証する。

これは、相対移動がＯリングとローラフノツターとの間
に生じる場合に比べて相対速度が低くなることと、相対
移動が生じるシール面の周囲がより小さくなることとの
ために、有利である。

第３図に示すように、０リング２２とシール面２４．２
５は、第３図に３０で示すある一定の圧力がまた、シー
ル面２４の中央部分２３において生じるように、互いに
その寸法が形成される。しかし、この接触圧力３０は、
０リング２２とローラカッター１３との間の実際のシー
ル面積を増大し、また潤滑剤を軸受機構から外に注出す
るようなポンプ作用を発生させるポケットが、この部分
２９に全く生じないことを保証する。

軸受機構中の隙間に基づき、ローラカッター１３は、半
径方向に０．２ｔｒｒｍに達する可動性と０．４調に達
する軸方向の可動性とを持つことが考えられるが、この
値は軸受の摩耗によシ増大する。０リング２２がローラ
カッター１３の中に押し込まれなかったならば（その代
シに脚１１の中の溝に押し込まれたならば）、その時は
０リング全体が横に摺動するかあるいはドリルピットの
非負荷側において横に摺動しその負荷側においてねじ曲
げられる。このような０リングの軸方向の相対移動ある
いは動揺は、０リングの寿命に対する悪影響の外に、不
純物を軸受機構の中に送シ込み潤滑剤を軸受機構の外に
注出することとなる。

シールするのが最も困難な面は、相対移動が生じる面、
すなわち脚１１上のシール面２５である。

好ましい実施態様によれば、第３図の３３で示すシール
面２５における名目上のシール圧力はシール圧力３１．
３２よシ大きいことを保証する。

図示の実施態様において、Ｖ形のシール面２４は、７０
°よシ小さい、第４図においてα十βの限定された角度
を有し、シール面２４の外側の間隔をおいて位置する部
分２７．２８は、平坦で１シ一ル面への垂線に対して実
質的に等しい大きさの角度α及びβを形成する。シール
面２４の中央部分２９はわん曲している。この曲率半径
Ｒは０リングのゆるんだ状態における半径Ｄ／２よシも
小さく、このわん曲部分２９は部分２７．２８に対して
その接線方向にある。さらに、室２３の半径方向の最も
長い延長部Ｈは０リングのゆるんだ状態の直径りの９０
％から１５０％の間でめる。図示の実施例においては、
隙間２６に最も接近したローラカッター１３の部分の最
大の半径方向延長部ハＲ（１−ｇｉｌｌβ）よシ大きく
、ここでβは部分２８とシール面２５への垂線との間の
角であシ、この半径方向延長部は第４図においてＴとし
て示されかつ部分２９の底部からシール面２５に向って
測ったものである。シール面２５への垂線から軸線方向
への第４図のＡ及びＢで示される室２３の最大延長部は
、両方向において同じ大きさである。

図示されかつ好適な実施態様によシ、シール面２５に向
う方向の０リング２２の形状の変化が促進される。さら
に、０リング２２は室２３のほぼ中央において軸方向に
中心が置かれるようになシ、したがって室２３が半径方
向にその形状が変化した時に０リングの軸方向の変形が
その両方向において可能であるような空間がもたらされ
るのを保証する。

第５図において、最適の状態に設定されたＱＩＪングの
原理を示している。基本的にこの０リングは３つの面の
間、すなわちローラカッター１３上の面３４．３５と脚
１１上の面３６との間に押し込まれ又は圧縮されている
ものとして考えること、ができる。もし、簡単なために
、面３４，３５゜３６が三角形の側面の一部をそれぞれ
形成するような三角形が、正三角形であると考えられる
ならば、その時はＯリング２２の中心３７はこの０リン
グの押し込みの間同じ位置に残る。したがって、０リン
グの形状は変えられなければならない。この“押し込ま
れた”部分３８，３９．４０は材料を押しのけ、そのた
めＯリングを部分４１，４２゜４３において拡げるよう
にする。この変形を起こす力、すなわちシール圧力は、
髪形の大きさ及び変形堅さの大きさによるものとして考
えることができる。この変形堅さ又はこの形成因子ｆは
、なかでも変形位置の数によっている。したがって、３
つの変形位置は２つの変形位置によって得られるよシも
、５０チ大きいオーダーの大きさの形成因子を作シ出す
。一定のシール力のための半径方向の圧縮は、３つの位
置の変形による方が２つの位置の変形によるよシも小さ
くなるとい５事実によシ、シールリングの移動可能なシ
ール面における熱の発生がよシ小さくなシ、これは特に
ドリルビットの高回転数におけるシールリングの寿命に
好ましい影響を及ぼす。

好適な実施態様の説明に関して述べたように、０リング
２２は変形空間４１の全てを満たすことができない。限
られた半径Ｒによシ、脚１１に対する圧縮は、比較して
わかるように、よシ大きく、ローラカッター１３の面２
７．２８に対する圧縮は、比較してわかるように、よシ
小さい。これは、脚１１に対するシール圧力が増加し１
面２７゜２８に対するシール圧力の最大値が減少し、し
たがって面上のシール力を集中することが、相対移動が
生じる面２５に対してシールするのに最も困難であるこ
とを意味している。

０リングシールについて説明した上記の有利な点は、円
形の横断面のものよシ他の断面を持ったシール手段によ
っても得られる。特に、このシール手段はｐ−ラカッタ
ーの中に取付けられるようにされた半円形の外面に形成
されかつその軸方向よりも半径方向に若干大きい延長を
有するよう形成されることができる。

【図面の簡単な説明】

図面において、第１図は本発明の回転ドリルの一実施態
様の断面図、第２図は本発明の回転ドリルピットに含ま
れるシール手段の一実施態様の断面図、第３図は第１図
の円で囲まれた部分の拡大図、第４図は第１図の円で囲
まれた部分のシール手段を取シ除いたところを示す拡大
図、第５図はドリルビットが組立てられた時のシール手
段の歪みを示す図である。１０・・・ヘッド、１１・・・Ｆ４１．　１３　・・・
ローラカッター、１４．１６・・・ラジアルＭ擦軸受、
１５・・・ボール軸受、１７．１８・・・軸方向摩擦軸
受、２２・・・環状シール手段、２３・・・室、２４・
・・第１シールｉＭｉ　。２５・・・第２シール面、２６・・・隙間、２７．２８
・・・外側シール部分、２９・・・中央シニル部分以下
余白！ル　１　目ｒ′休３１″１パ１

Claims

【特許請求の範囲】１、　ヘッド（１０，１１）と、このへ、ドによシ軸受
手段（１４，１５，１６，１７，１８）上に担持された
少なくとも１つのローラカッター（１３）と、前記軸受
手段をシールするため環状室（２３）中に配設された弾
性の環状シール手段（２２）とを具備し、前記室は、前
記ローラカッター（１３）中の第１のシール面（２４）
と前記へ、ド（１０，１１）上の第２のシール面（２５
）とを具備し、前記第１及び第２のシール面の少なくと
も１つはほぼＶ形である回転ドリルビットにおいて、シ
ール手段（２２）とＶ形シール面（２４）が、Ｖ形シー
ル面（２４）の２つの外側の間隔のおかれて位置する部
分（２７，２８）におけるシール圧力がＶ形シール面の
中央部分（２９）におけるシール圧力よりも大きくなる
ようにかつシール圧力が前記間隔のおかれた部分（２７
，２８）の間でシール手段（２２）の外側延長部の全体
に沿って保持されるように、相互にその寸法が形成され
ていることを特徴とする回転ｒリルビット。２、シール手段（２２）と第１シール面（２４）と第２
のシール面（２５）が、Ｖ形シール面（２４）に対向す
るシール面（２５）におけるシール圧力が前記２つの外
側の間隔のおかれた部分（２７゜２８）におけるシール
圧力よシも大きいように、相互にその寸法が形成されて
いる特許請求の範囲第１項記載の回転ドリルビット。３、シール手段（２２）が０リングシールである特許請
求の範囲第１項又は第２項記載の回転ドリルビット。４、ｖ形シール面（２４）がローラカッター（１３）上
に設けられ、シール手段（２２）が、このシール手段（
２２）と−＼ラッド１０　、１１　）との間に相対移動
が生じるようにローラカッター（１３）の中に押し込ま
れる前記特許請求の範囲各項中の１項に記載の回転ドリ
ルビット。５、ｖ形シール面（２４）が７０°よシ小さい限定され
た角度を有し、前記シール面（２４）の外側の間隔のお
かれて位置する部分（２７，２８）が対向するシール面
（２５）への垂線に対して実質的に同じ大きなの角度（
α、β）を形成するｅｎｌ＜’好ましい、半径方向にお
いて真直ぐとなっている前記特許請求の範囲各項中の１
項に記載の回転ドリルビット。６　ｖ形シール面（２４ンの中央部分（２９）がわん曲
しており、その曲率半径（Ｒ）が０リング（２２）のゆ
るんだ状態の半径（Ｄ／２　）よりも小さく、このわん
曲部（２９）はＶ形シール面（２４）の間隔のおかれて
位置する部分（２７゜２８）の接線方向にある前記特許
請求の範囲各項中の１項に記載の回転ドリルビット。７、室（２３）の半径方向における最大延長部が、０リ
ング（２２）のゆるんだ状態の直径（Ｄ）の９０％から
１５・０チの間である前記特許請求の範囲各項中の１項
に記載の回転ドリルビット。８、　０リング（２２）が、ローラカッター（１３）と
ヘッド（１０，１１）との間の隙間（２６）に連結して
配設され、Ｖ形シール面（２４）の底から対向するシー
ル面（２５）に向って測ったこの隙間（２６）に最も近
接するローラカッターの部分の最大の半径方向延長部が
、Ｒ（１−ｓ石β）より大きく、ここでＲはＶ形シール
面（２４）の中央部分（２９）の曲率半径、βは隙間（
２６）に最も近接するＶ形シール面（２４）の間隔のお
かれて位置する部分（２８）と対向するシール面（２５
）への垂線との間の角度である前記特許請求の範囲各項
中の１項に記載の回転ドリルビット。９、対向するシール面（２５）への垂線からの室（２３
）の最大の軸方向延長部（Ａ、Ｂ）が、両方向において
同じオーダーである前記特許請求の範囲各項中の１項に
記載の回転ドリルビット。