JPS63138094A - アースボーリングビットの潤滑装置 - Google Patents

アースボーリングビットの潤滑装置

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JPS63138094A
JPS63138094A JP62280282A JP28028287A JPS63138094A JP S63138094 A JPS63138094 A JP S63138094A JP 62280282 A JP62280282 A JP 62280282A JP 28028287 A JP28028287 A JP 28028287A JP S63138094 A JPS63138094 A JP S63138094A
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16N—LUBRICATING
    • F16N7/00—Arrangements for supplying oil or unspecified lubricant from a stationary reservoir or the equivalent in or on the machine or member to be lubricated
    • F16N7/30—Arrangements for supplying oil or unspecified lubricant from a stationary reservoir or the equivalent in or on the machine or member to be lubricated the oil being fed or carried along by another fluid
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/08—Roller bits
    • E21B10/22—Roller bits characterised by bearing, lubrication or sealing details
    • E21B10/24—Roller bits characterised by bearing, lubrication or sealing details characterised by lubricating details

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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、アースボーリングビットに係り、特にアース
ボーリングビットの潤滑剤の圧力補償及び解放装置に係
る。
従来の技術 ローリングカッタ型のアースボーリングビットはシール
された軸受及び潤滑装置を有し、該装置は穿孔された孔
内の穿孔泥より潤滑剤を分離するシールを横切る差圧を
低減する圧力補償及び解放装置を含んでいる。
一つの有効なシール装置が米国特許第３，３９７．９２
８号に記載されている。また一つの有効な圧力補償及び
解放装置が米国特許第４，０５５゜２２５号に記載され
ている。また圧力補償及び解放装置として、米国特許第
３，４７６．１９５号に記載された商業的に成功を納め
た圧力解放面を使用するものがあり、また米国特許第３
，８４７゜２３４号に記載されている如く、コンペンス
エータキャビティ内へ又は該キャビティより液体が流れ
ることを許すピンホールやスリットが可撓性を有するコ
ンペンスエータ、即ちダイヤフラムに設けられたものが
ある。
ビットの潤滑装置の成る部材が破損すると、必然的にし
かも通常すぐに潤滑装置が使用不能な状態になる。寿命
を決定する破損はダイヤフラム又は解放装置に生じるこ
とが多い。ビット内の潤滑剤の圧力の変動により惹起さ
れる応力の変化及び穿孔された孔内の温度上昇により、
コンペンスエータ、特にゴムに接合された金属製の構成
要素を含むコンペンスエータの破損が促進される。
発明の概要 本発明の目的は、アースボーリングビットの改良された
圧力補償及び解放装置を提供することである。
本発明の装置はダイヤフラム内の引張り応力を低減する
コンペンスエータキャビティ内に可撓性を有するダイヤ
フラムを有している。金属とゴムとの間の接合領域に生
じる損傷を回避すべく、ダイヤフラムには金属製の構成
要素は使用されていない。
ダイヤフラムは穿孔泥領域内へ延在する小孔を備えた突
出部を有している。突出部は自己作動性ををし、潤滑剤
の圧力が穿孔中ビットを囲繞する泥の圧力よりも低いか
又はこれと実質的に等しい場合には小孔をシールする。
ビットの本体内にてコンペンスエータキャビティの端部
に設けられた壁がその内部に泥通路を有しており、ダイ
ヤフラムが泥の静水圧を越える潤滑剤の圧力上昇によっ
て完全に伸張されると、コンペンスエータ、即ちダイヤ
フラムの突出部の周りの領域に係合するようになってい
る。このことによりダイヤフラムに発生する引張り応力
が低減される。ダイヤフラム内外の差圧により小孔が開
かれ、これにより潤滑剤が解放されて潤滑剤の圧力が解
放される。このことは、好ましい実施例に於ては、潤滑
剤領域に於けるよりも泥領域に於てより大きい表面積を
有する突出部を使用することにより達成される。かかる
実施例に於ては、突出部の元側の外形は円筒形であり、
ダイヤフラムの潤滑剤の側に於ては小孔への入口は傾斜
している。突出部は理想的には環状の強化畝を有し、該
畝は一般にはスリットである小孔の端部を囲繞している
。更にダイヤフラムはプロテクタカップの捕捉面、好ま
しくは傾斜した面とコンペンスエータキャビティとの間
に圧縮される一体的なＯリングを構成するよう拡大され
た周縁部を有している。ダイヤフラムの端部は、ダイヤ
フラムが完全に伸張されしがも応力が与えられていない
状態に於ては、コンペンスエータキャビティの端部より
隔置され、またプロテクタカップの端部より隔置される
。このことによりダイヤフラムが何れの方向に完全に伸
張される場合にも突出部が心出しされる。
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。
実施例 添付の図に於て、符号１１は三つの互いに同一のヘッド
セクション１３よりなるアースボーリングビットを示し
ており、各ヘッドセクションは図に於ては焼結された炭
化タングステン製のインサートとして図示された複数個
の土掻崩し歯１７を有する回転可能なカッタ１５を支持
している。
三つのヘッドセクション１３は互いに共働してヘッド、
即ち本体を構成しており、ヘッドは下端に三つの通路を
有する中空の内部１９を有し、各通路は穿孔された孔の
底面（図示せず）に対し穿孔流体や泥を導くために使用
されるノズル２１を有している。
各ヘッドセクションには潤滑剤通路２３が設けられてお
り、潤滑剤通路は片持ち支持された軸受シャフト２６の
軸受装置２５と潤滑剤圧カ補償及゛び解放装置２７との
間に延在している。
前述の米国特許第３，３９７，９２８号に記載されてい
る如きＯＩＪングであるシール装置２９より軸受装置２
５内に潤滑剤が維持されるようになっている。各回転可
能なカッタ１５は米国特許第４．４９１，４２８号に記
載されたスナップリングの如き適当な手段により軸受シ
ャフト２６により保持されている。
第２図に示されている如く、潤滑剤圧力補償及び解放装
置２７は各ヘッドセクション１３内に設けられている。
泥通路４１が回転可能なカッタ１５の上方に位置する内
壁面３９（第１図参照）まで延在している。内壁、即ち
肩部４３がコンペンスエータキャビティ４５の下部を形
成しており、キャビティ４５は成る直径の下部領域４７
とそれよりも大きい直径の上部領域４９とを有している
。
リセス５１がその溝５３内にＯリング５２を収容してお
り、またコンベンスエータキャップ７７を保持するため
にリセス５５内にスナップリング５４が嵌込まれている
。
第２図に示されている如く、コンペンスエータキャビテ
ィ４５の下部領域４７は可撓性を有するダイヤフラム５
７を収容しており、ダイヤフラム５７は小孔６１が形成
され傾斜面６２を有する中央部（突出部）５９を有して
いる。実際には小孔６１は環状畝６６により端部が郭定
されたリセス６４内に始短を有するスリットである。ダ
イヤフラム５７の周縁部６３はＯリングの形状をなす環
状領域をなしており、環状領域はキャビティの上部領域
４９の逆に傾斜された肩部６５とプロテクタカップ６９
の下端に設けられた下方へ傾斜した部分、即ち肩部６７
との間に圧縮されている。カップ６９はその上部７３に
孔７１を有しており、鎖孔を経て潤滑剤が□滑剤通路２
３と連通している。
プロテクタカップ６９はコンベンスエータキャップ７７
の下面７５により下方へ付勢されている。
キャップ７７は通路７つを有しており、圧力シールパイ
ププラグ８１が装入される前に通路７９を経て潤滑剤が
強制的に通されるようになっている。
円弧状の溝８３が設けられていることにより、潤滑剤は
ヘッドセクション１３に設けられた通路２３よりプロテ
クタカップ６９の外面８５の周りを経て内部空間８７（
プロテクタカップ６９の内面８９と及びダイヤフラム５
７の内面９１により郭定されている）へ又は該空間より
自由に流れることができる。
組立て時及び作動時には、ダイヤフラムの周縁部６３は
図に於て破線により示されている如く圧縮され、ダイヤ
フラムは肩部６５と６７との間にてコンペンスエータキ
ャビティ内にシールされた状態にて固定され、これによ
り泥領域９３及び潤滑剤領域８７を形成する。ダイヤフ
ラム５７の中央部５９は小孔６１を有し、それが完全に
伸張されると泥領域９３の通路４１内へ延在し、これに
より穿孔泥に露呈される自己作動領域であって潤滑剤の
圧力が泥の圧力よりも低いか又はこれと実質的に等しい
場合には小孔をシールする自己作動領域を形成する。
元通路４１の周りにてコンペンスエータキャビティの下
端に設けられた肩部４３は、ダイヤフラムが穿孔泥の静
水圧を越える潤滑剤の圧力上昇によって完全に伸張され
ると、ダイヤフラムに係合する。かくして生じる差圧に
より小孔６１が開かれ、これにより潤滑剤が解放され、
また潤滑剤領域８７内の圧力が解放される。
ダイヤフラムはニトリルゴムにて構成されていることが
好ましく、小孔の大きさ及び中央部５つの形状は小孔が
５０ｐｓ１　　（３，５ｋｇ／ａ＋’）よりも低くない
所定の圧力に於て開くよう設定されている。
この自己作動効果は、好ましい実施例に於ては、潤滑剤
の圧力よりも高い全ての泥の圧力について小孔のシール
が行われるよう、泥に露呈される面積が潤滑剤に露呈さ
れる面積よりも大きい突出部（中央部）を設けることに
より達成される。突出部は円筒形であり、第２図に示さ
れている如く、ダイヤフラム５７の外面に繋るＲ部を有
していることが好ましい。
小孔６１、即ちスリットの幅は環状の畝６６の直径によ
り決定される。また小孔の長さはダイヤフラムの厚さ、
傾斜面６２の深さ、中央部５９の高さにより決定される
。これらの特徴の全てにより小孔６１が開かれて潤滑剤
が解放される際の差圧が決定される。
本発明の他の一つの特徴は、クリアランスＤ１（第２図
参照）及びＤ２　　（第３図参照）である。
これらのクリアランスは、ダイヤフラムが潤滑剤にて完
全に充填され（第２図）又は穿孔泥により逆転される場
合であって、ダイヤフラムを構成するゴムが引張られる
前に生じる。このことにより元通路４１（第２図）及び
孔７１（第３図）に対し中央部５９が心出しされる。か
かる心出しカ行われない場合にはダイヤフラムの比較的
薄い壁の部分が元通路４１又は孔７１と整合し、大きい
差圧によってダイヤフラムが破損されることがある。
ダイヤフラム５７はその周縁部６３が肩部６５とプロテ
クタカップの傾斜した肩部６７との間に圧縮されること
によりコンペンスエータキャビティ４５に接合されるこ
となく接続されることが有利である。金属とゴムとが接
合される場合にはダイヤフラムの剥離や破損が従来より
生じていた。
かかる構造に於ては、潤滑剤の圧力上昇中に接合領域の
ゴムに過剰の応力が発生されることがある。また小孔を
有するダイヤフラムの端部に係合するようコンベンスエ
ータキャビテイ４５に肩部４３を使用することにより、
応力が低減され、信頼性が向上される。更に泥の圧力が
潤滑剤の圧力よりもかなり高い場合にもダイヤフラムに
損傷が生じないよう、上方部７３及びプロチクタカ・ツ
ブ６９の孔７１はダイヤフラム５７の中央部５９のため
のバックアップ支持体を構成するよう設計されている。
以上に於ては本発明を特定の実施例について詳細に説明
したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではな
く、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能である
ことは当業者にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に従って構成された潤滑剤圧力補償及び
解放装置を有するローリングカッタ型のアースボーリン
グビットの一部を破断して示す正面図である。 第２図は第１図に示された潤滑剤圧力補償及び解放装置
の拡大部分縦断面図であり、ダイヤフラムに潤滑剤が充
填された状態を示している。 第３図はダイヤフラム内の潤滑剤が消費され、穿孔泥が
実質的に充填している点を除き第２図と同様の潤滑剤圧
力補償及び解放装置を示す拡大部分縦断面図である。 第４図は第１図及び第２図に示されたダイヤフラムを示
す斜視図である。 １１・・・アースボーリングビット、１３・・・ヘッド
セクション、１５・・・カッタ、１７・・・歯、１９・
・・中空の内部、２１・・・ノズル、２３・・・潤滑剤
通路、２５・・・軸受装置、２６・・・軸受シャフト、
２７・・・潤滑剤圧力補償及び解放装置、２９・・・シ
ール装置、３つ・・・内壁面、４１・・・元通路、４３
・・・肩部、４５・・・コンペンスエータキャビティ、
４７・・・下部領域。 ４９・・・上部領域、５１・・・リセス、５２・・・Ｏ
リング。 ５３・・・溝、５４・・・スナップリング、５５・・・
リセス。 ５７・・・ダイヤフラム、５９・・・中央部、６１・・
・小孔。 ６２・・・傾斜面、６３・・・周縁部、６４・・・リセ
ス、６６・・・畝、６７・・・肩部、６９・・・プロテ
クタカップ。 ７１・・・孔、７３・・・上方部、７５・・・下面、７
７・・・コンベンスエータキャップ、７９・・・通路、
８１・・・プラグ、８３・・・溝、８５・・外面、８７
・・・内部空間。 ８９．９１・・・内面、９３・・・泥領域ｈμｌ ヘダ２ Ｌ決Ｄ゛

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）回転可能なカッタがヘッドの軸受シャフトに取付
    けられたアースボーリングビットの圧力補償及び解放装
    置にして、 前記カッタと前記軸受シャフトとの間に設けられたシー
    ル手段と、 前記ヘッドは前記軸受シャフトとコンペンスエータキャ
    ビティとの間に延在する潤滑剤通路を含んでいることと
    、 前記コンペンスエータキャビティは泥通路により穿孔さ
    れた孔内の泥に露呈される一端を有していることと、 前記コンペンスエータキャビティ内にシールされた状態
    で固定された周縁部を有し、泥領域及び潤滑剤領域を形
    成し、潤滑剤に前記穿孔された孔内の泥の静水圧を作用
    させる可撓性を有するダイヤフラムと、 前記ダイヤフラムの中央部は前記泥領域内へ延在する小
    孔を備えた突出部を有し、該突出部は前記泥領域に露呈
    される自己作動領域であって潤滑剤の圧力が泥の圧力よ
    りも低いか又はそれと実質的に等しい場合に前記小孔を
    シールする自己作動構造を形成していることと、 前記コンペンスエータキャビティの端部に設けられ、前
    記泥通路を囲繞し、前記ダイヤフラムが泥の圧力を越え
    る潤滑剤の圧力上昇によって伸張されると前記突出部の
    周りの領域に係合する壁と、を有し、泥の圧力を越える
    潤滑剤の圧力上昇によって前記小孔が開かれて潤滑剤が
    解放されるよう構成された圧力補償及び解放装置。
  2. （２）回転可能なカッタがヘッドの軸受シャフトに取付
    けられたアースボーリングビットの圧力補償及び解放装
    置にして、 前記カッタと前記軸受シャフトとの間に設けられたシー
    ル手段と、 前記ヘッドは前記軸受シャフトとコンペンスエータキャ
    ビティとの間に延在する潤滑剤通路を含んでいることと
    、 前記コンペンスエータキャビティは穿孔中穿孔された孔
    内の泥に露呈される一端を有していることと、 前記コンペンスエータキャビティ内にシールされた状態
    で保持されたコンペンスエータカップと、前記コンペン
    スエータカップよりの圧力によって前記コンペンスエー
    タキャビティ内にシールされた状態で固定され且圧縮さ
    れた拡大された周縁部を有し、泥領域と潤滑剤領域とを
    形成し、潤滑材に穿孔された孔内の泥の静水圧を作用さ
    せる金属要素を含まない可撓性を有するダイヤフラムと
    、前記ダイヤフラムに設けられ潤滑剤の圧力が泥の圧力
    よりも低いか又はこれと実質的に等しい場合には潤滑剤
    中へ泥が侵入することを阻止するが潤滑剤の圧力が増大
    すると潤滑剤を放出するよう構成された圧力解放手段と
    、 を含む圧力補償及び解放装置。
JP62280282A 1986-11-05 1987-11-05 アースボーリングビットの潤滑装置 Granted JPS63138094A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US927789 1986-11-05
US06/927,789 US4727942A (en) 1986-11-05 1986-11-05 Compensator for earth boring bits

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS63138094A true JPS63138094A (ja) 1988-06-10
JPH0411715B2 JPH0411715B2 (ja) 1992-03-02

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Country Status (7)

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JP (1) JPS63138094A (ja)
BR (1) BR8705920A (ja)
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