JPS6332955B2 - - Google Patents
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Landscapes
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- Infusion, Injection, And Reservoir Apparatuses (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
<技術分野>
本発明は地盤掘削用工具に関し、特にダイヤモ
ンドカツテイング機素を組込んだ回転ビツトに関
する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Technical Field The present invention relates to tools for earth excavation, and more particularly to rotary bits incorporating diamond cutting elements.
<従来技術>
掘削用製品にダイヤモンドを用いることは周知
である。最近単結晶ダイヤモンド(SCD)及び
多結晶質ダイヤモンド(PCD)の両者を含む合
成ダイヤモンドが種々のメーカから販売されて掘
削用製品に用いられ成果を挙げている。たとえば
天然ダイヤモンドビツトはローラコーンビツトの
場合のような破砕ではなくむしろプラウ作用によ
る掘削をもたらし、一方合成ダイヤモンドは剪断
作用によるカツトを行なう。たとえば岩石層の場
合には剪断の方が圧縮よりも岩石を砕くのに少な
いエネルギですむと信じられている。<Prior Art> The use of diamond in drilling products is well known. Recently, synthetic diamonds, including both single crystal diamond (SCD) and polycrystalline diamond (PCD), have been sold by various manufacturers and have been successfully used in drilling products. For example, natural diamond bits provide cutting by plowing rather than crushing as is the case with roller cone bits, whereas synthetic diamonds provide cutting by shearing. For example, in the case of rock formations, it is believed that shearing requires less energy to break up rock than compression.
更に最近においては、種々の合成ダイヤモンド
製品が市販され、その中のいくつかのものは多結
晶質製品として入手可能である。 More recently, a variety of synthetic diamond products have become commercially available, some of which are available as polycrystalline products.
結晶質ダイヤモンドは111,110及び10
0の面上で優先的に破壊し易く一方PCDは等方
性を有するのでこれと同じへき(劈)開を呈する
が微細な規模においてであつて、従つて破局的な
大規模なへき(劈)開破壊に対して抵抗性を有す
る。この結果鈍磨が防がれ鋭利性が保持されるの
でカツテイングが容易となる。このような製品は
たとえば米国特許3913280;3745623;3816085;
4104344及び4224380に記載されている。 Crystalline diamonds are 111, 110 and 10
On the other hand, since PCD has isotropy, it exhibits the same cleavage, but on a finer scale, and therefore does not exhibit catastrophic large-scale cleavage. ) Resistant to open fracture. As a result, dulling is prevented and sharpness is maintained, making cutting easier. Such products include, for example, US Pat. No. 3,913,280; 3,745,623;
4104344 and 4224380.
一般時にPCD製品は合成ダイヤモンド及び/
又は適宜な大きさの天然ダイヤモンド結晶を溶
剤/触媒を用いて熱と圧力の下で多結晶質構造と
なすことによつて製造される。その一つの形態に
おいては、多結晶質構造は隣接する結晶が相互に
結合されていない広く分布した間隙を含む。 Generally, PCD products are synthetic diamonds and/or
Alternatively, it can be produced by forming natural diamond crystals of appropriate size into a polycrystalline structure under heat and pressure using a solvent/catalyst. In one form, the polycrystalline structure includes widely distributed interstices in which adjacent crystals are not interconnected.
たとえば米国特許3745623;3816085;
3913280;4104223及び4224380に記載されたもう
一つの形態においては、得られたダイヤモンド焼
結製品は多孔質であり、この多孔性はたとえば米
国特許3745623;4104344及び4224380に開示され
たように非ダイヤモンド物質又は少なくともその
一部を溶解することによつて得られる。便宜上こ
れらの物質を米国特許4224380において呼称され
ているように多孔性PCDと称する。 For example, US Patent No. 3745623; 3816085;
In another form, as described in US Pat. Alternatively, it can be obtained by dissolving at least a portion thereof. For convenience, these materials are referred to as porous PCDs as they are referred to in US Pat. No. 4,224,380.
多結晶質ダイヤモンドはドリル製品の中に個々
の機素として又は接合されたタングステンカーバ
イト(WC)の支持体上に支持された比較的薄い
PCDテーブルとして用いられている。そのPCD
材料は一つの態様として直径約13.3mm、長さ約3
mmの円筒状スリング上に約0.5〜0.6mmの断面を有
する、カツタの面上のPCDテーブルによつて支
持されている。もう一つの態様の柱状カツタにお
いては、PCDテーブルは直径13.3mm、全長26mmの
約3mmのタングステンカーバイドの円筒状支持体
によつて支持されている。これらの円筒状PCD
テーブルを具えたカツタは軟弱乃至は中程度の硬
さの地層用のドリル製品に用いられている。 Polycrystalline diamond is a relatively thin piece supported on a tungsten carbide (WC) support either as individual elements or bonded within the drill product.
It is used as a PCD table. That PCD
In one embodiment, the material has a diameter of approximately 13.3 mm and a length of approximately 3 mm.
It is supported by a PCD table on the face of the cutter, with a cross section of about 0.5-0.6 mm, on a cylindrical sling of mm. In another embodiment of the cylindrical cutter, the PCD table is supported by an approximately 3 mm tungsten carbide cylindrical support having a diameter of 13.3 mm and an overall length of 26 mm. These cylindrical PCDs
Cutters equipped with a table are used for drilling products for soft to medium hard geological formations.
ドリル製品の或る分野においては天然ダイヤモ
ンドの代りに種々の幾何学形状をした個々の
PCD機素が用いられている。しかしながら特定
のカラツト又は重量の個々の片として用いられる
PCD機素には或る問題があつた。一般的に、入
手し得る種々の形状とグレードの天然ダイヤモン
ドは成形鋳型の所定位置に配置され、種々の公知
技術によつて工具の製造が行なわれる。この結果
ダイヤモンドを所定の個所に保持した金属カーバ
イドのマトリツクスが形成される。このマトリツ
クスはクラウンと称せられ、この金属マトリツク
スの形成工程の間に行なわれる治金的及び機械的
結合によつてスチール片に固定される。天然ダイ
ヤモンドは熱的に充分に安定であつて、金属マト
リツクス形成の際の加熱工程に耐え得る。 In some areas of drilling products, natural diamonds are replaced by individual diamonds of various geometries.
PCD elements are used. However, used as individual pieces of a particular carat or weight
There was a problem with the PCD element. Generally, available natural diamonds of various shapes and grades are placed in place in a forming mold and the tool is manufactured using various known techniques. The result is a metal carbide matrix that holds the diamonds in place. This matrix is called a crown and is secured to the steel piece by metallurgical and mechanical connections made during the process of forming the metal matrix. Natural diamond is sufficiently thermally stable to withstand the heating process during metal matrix formation.
この叙上の処理において、天然ダイヤモンドは
所定の配列に従つて表面にセツトされるか又は
“埋入”される。即ちダイヤモンドは破片又は細
かい粒子の形でマトリツクス中に分布せしめられ
る。 In this process, natural diamonds are set or "embedded" into a surface according to a predetermined arrangement. That is, the diamond is distributed in the matrix in the form of fragments or fine particles.
初期のPCD機素においては、ドリル製品の製
造の際に問題が起つた。何故ならばPCD機素特
にカーバイド支持体上のPCDテーブルは金属マ
トリツクスビツトクラウンの焼成に用いられる温
度において熱的に不安定となる傾向があり、その
結果天然ダイヤモンドに対して行なわれていたの
と同じ処理を行なつた場合このPCD機素は破局
的な破壊を来たすからである。この破局的な破壊
はPCD機素の形成の際に焼結補助剤として用い
られる金属又は合金の膨張による熱応力クラツク
のためと信じられている。 Problems arose in the manufacture of drill products with early PCD devices. This is because PCD elements, particularly PCD tables on carbide supports, tend to be thermally unstable at the temperatures used for firing metal matrix bit crowns, and as a result, the temperature used for firing metal matrix bit crowns tends to be higher than that used for natural diamonds. This is because if the same processing is performed, this PCD element will be catastrophically destroyed. This catastrophic failure is believed to be due to thermal stress cracking due to expansion of the metal or alloy used as a sintering aid during the formation of the PCD element.
熱的に不安定なPCD製品を用いるマトリツク
スを円筒状PCDテーブルを具えたカツタに固定
するのにろう付け技術が用いられた。ろう付け材
料と処理工程はドリル用工具の製造の際にPCD
機素の破局的破壊を来たすような温度に達しない
ように用いられた。しかしその結果はPCD材料
が金属マトリツクスからしばしば分離し、このド
リル用工具の性能に悪影響を与えた。 Brazing techniques were used to secure the matrix with thermally unstable PCD products to a cutter with a cylindrical PCD table. Brazing materials and processing processes are PCD during the manufacture of drilling tools.
It was used to prevent the elements from reaching temperatures that would cause catastrophic destruction. However, the result was that the PCD material often separated from the metal matrix, which adversely affected the performance of the drilling tool.
熱的に安定なPCD機素、特に多孔性PCD材料
の出現によつて、天然ダイヤモンドと殆んど同じ
やり方で該機素を金属マトリツクスの表面にセツ
トすることができ、これによつてドリル工具の製
造工程を簡単化でき且つ性能の向上ができるもの
と信じられている。なぜならばPCD機素は鈍磨
し難く又天然ダイヤモンドに比し固有の脆弱な劈
開面が少ないと云う利点を有しているものと信じ
られているからである。 With the advent of thermally stable PCD elements, and in particular porous PCD materials, they can be set onto the surface of a metal matrix in much the same way as natural diamond, thereby making it possible to drill into drilling tools. It is believed that this can simplify the manufacturing process and improve performance. This is because it is believed that PCD elements have the advantage of being difficult to dull and have fewer inherent brittle cleavage planes than natural diamonds.
多孔性PCD材料に関する最近の文献によれば
該機素は表面に取付けられることを示唆してい
る。約1200℃までの温度に安定と称されている円
筒状及び三角形状などの種々の形状のPCD材料
が入手可能である。三角形状の材料は約0.3カラ
ツトの重量で一辺の長さが4mm、厚さが約2.6mm
の寸法を有している。先行技術によれば、この三
角形状の多孔性PCD材料は岩石ドリル用として、
最小の点露出、即ち隣接する金属マトリツクスの
上に0.5mm以下の露出で表面上にセツトされるこ
とが示唆されている。一辺の長さが6mm、厚さが
3.7mmの1カラツト以上の大きな三角形状合成ダ
イヤモンドもまた入手可能となつた。しかしこの
ダイヤモンドの露出度について何等の好適条件も
示されていない。カツタの摩耗の大きい岩石に対
してはこの三角形状機素は金属マトリツクスの下
に完全に埋入されるべきことが先行技術によつて
示唆されている。一方軟かい非摩耗性の岩石に対
してはこの三角形状機素は略々金属マトリツクス
の高さに基礎と共に半径方向に配列されるべきこ
とが先行技術によつて示唆されている。このよう
に好ましい露出度は掘削されるべき岩石層のタイ
プによつて異なる。 Recent literature on porous PCD materials suggests that the elements are attached to the surface. PCD materials are available in various shapes, such as cylindrical and triangular, which are said to be stable at temperatures up to about 1200°C. The triangular shaped material weighs approximately 0.3 carats, has a side length of 4 mm, and is approximately 2.6 mm thick.
It has dimensions of According to the prior art, this triangular porous PCD material is suitable for rock drilling.
It is suggested that it be set on the surface with minimal point exposure, ie no more than 0.5 mm exposure above the adjacent metal matrix. The length of one side is 6mm, the thickness is
Large triangular synthetic diamonds of 3.7 mm and larger than one carat are also now available. However, no favorable conditions have been shown for the degree of exposure of this diamond. Prior art suggests that for rocks with high stub wear, this triangular element should be completely buried beneath the metal matrix. On the other hand, for soft, non-abrasive rocks, the prior art suggests that the triangular elements should be arranged radially with the base at approximately the level of the metal matrix. The preferred degree of exposure thus varies depending on the type of rock formation to be excavated.
これらの機素の設置に伴ういくつかの困難性が
存する。この困難性は掘削作業の力学を考察する
ことによつて理解できるであろう。鉱道掘進、鉱
石採取又は油井掘削などの通常の掘削作業におい
ては、水、空気又は掘削泥土が工具の中心を通つ
て圧入され、工具の前面を放射状に貫通してその
外周面(ゲージ)の周囲に放射状に吹き出しそし
て孔を上昇して戻る。この掘削液は掘削屑を工具
面から清掃し、又或る程度カツタ面を冷却する。
掘削される地層とビツトとの間の間隙が不充分な
場合、特に地層が軟かいかもろい場合には掘削屑
は工具面から清掃されない。従つてもし切削面と
地層との界面と工具本体の面との間の間隙が比較
的小さく、そしてチツプの清掃のために何等の手
段も設けられていないならばビツト清掃の問題が
生ずる。 There are several difficulties associated with installing these elements. This difficulty can be understood by considering the mechanics of excavation operations. In normal drilling operations, such as mining a mine, extracting ore, or drilling an oil well, water, air or drilling mud is forced through the center of the tool and radially through the front face of the tool to penetrate its outer circumferential surface (gauge). It radiates out into the surrounding area and returns up the hole. This drilling fluid cleans the cutting debris from the tool face and also cools the cutting face to some extent.
If there is insufficient clearance between the formation being excavated and the bit, the cutting debris will not be cleaned from the tool face, especially if the formation is soft or brittle. Bit cleaning problems therefore arise if the gap between the cutting surface and the formation interface and the face of the tool body is relatively small and no means are provided for cleaning the chip.
考慮すべきその他の因子としてはドリルビツト
上の重量、即ち通常はドリルストリングの重量及
び主としてドリルカラーの重量、並びに該ビツト
を底から押上げようとする液の影響がある。たと
えば、ダイヤンドビツトの下の圧力はビツト上の
圧力に比べて1000psi程度高く、これによつて水
力的上昇が生じ、或る場合にはこの水力的上昇力
は掘削中に加えられる荷重の50%を越えることが
報告されている。 Other factors to consider are the weight on the drill bit, usually the weight of the drill string and primarily the weight of the drill collar, and the effect of the fluid trying to push the bit up off the bottom. For example, the pressure under a diamond bit is on the order of 1000 psi higher than the pressure above the bit, which creates a hydraulic uplift that in some cases can be as much as 50 psi of the applied load during drilling. It has been reported that it exceeds %.
表面にセツトされた熱的に安定なPCD機素を
有するドリルビツトにおいては孔の中でビツトを
稼動することによつて金属マトリツクスの表面部
分が摩耗して切削面が充分に露出した後であつて
も、掘進速度が往々にして減少すると云う驚くべ
き事実が観察される。ビツトの検査の結果、
PCD機素の予期しない摩損が見られる。普通、
掘進速度(ROP)はドリルストリングに重量を
加えたリビツトを交換することによつて増加する
ことが可能である。ドリルストリングに重量を加
えることは掘削リグの応力と摩耗を増加させるの
で一般的には好ましくない。更に普通の場合掘削
の経済性は掘進1フイート当りのコストで表わさ
れるのでビツトの取外し又は交換は高価なものと
なる。このコスト計算はビツトのコストに取外し
時間及び掘削時間を含むリグのコストを加えたも
のを掘削フイート数で割つた値を求める。 For drill bits with a thermally stable PCD element set on the surface, operating the bit in the hole wears away the surface portion of the metal matrix to fully expose the cutting surface. The surprising fact is also observed that the rate of excavation often decreases. As a result of the bit test,
Unexpected wear and tear of PCD elements is observed. usually,
The rate of penetration (ROP) can be increased by replacing the rebit with added weight on the drill string. Adding weight to the drill string is generally undesirable as it increases stress and wear on the drilling rig. Furthermore, since the economics of excavation are usually expressed in terms of cost per foot of excavation, removing or replacing bits is expensive. This cost calculation calculates the cost of the bit plus the cost of the rig, including removal time and drilling time, divided by the number of feet drilled.
以上の説明から明らかなように熱的に安定な
PCD機素を具え、納得のゆくコストで作られ、
そしてビツトの寿命が長く又掘進速度の充分に大
きい掘削工具を提供することが望まれている。 As is clear from the above explanation, thermally stable
Equipped with PCD elements and made at an acceptable cost,
It is desired to provide an excavating tool with a long bit life and a sufficiently high digging speed.
工具の表面に配置され、長いならし運転時間を
要せずして切削を行うことができる熱的に安定な
PCD機素を具えた掘削工具、及び掘削機素と地
層との間に効果的な掘削液の流れのためと切削屑
の清掃のための充分な間隙を提供する前述の工具
を提供することも望まれている。 A thermally stable material placed on the surface of the tool that allows cutting to occur without long break-in times.
It is also possible to provide a drilling tool with a PCD element and the aforementioned tool providing sufficient clearance between the drilling element and the formation for effective drilling fluid flow and for cleaning of cuttings. desired.
PCDダイヤモンドビツトにおけるならし運転
は有効な掘削が始まる前に三角形状のカツタの先
端即ちポイントを破壊するのに必要である。この
先端の損失量は天然ダイヤモンドの全露出と略々
等しい。従つて合成ダイヤモンドの場合には天然
ダイヤモンドに比し非常に大きい初期露出が必要
である。それ故、掘削作業中の予定された摩耗を
考慮し、ならし運転中の先端部の除去を可能にな
し、更に必要な流れの間隙を提供するために実質
的な初期間隙が必要となる。 A break-in run on the PCD diamond bit is necessary to break the tip or point of the triangular cutter before effective drilling begins. The amount of loss at this tip is approximately equal to the total exposure of the natural diamond. Synthetic diamonds therefore require a much greater initial exposure than natural diamonds. Therefore, a substantial initial clearance is required to account for expected wear during drilling operations, to allow removal of the tip during break-in, and to provide the necessary flow clearance.
もう一つの利点は所定の幾何学形状をなす熱的
に安定なPCD機素が金属マトリツクス中に効果
的に固定されるように配置され且つ支持され、こ
れによつて通常の摩耗による以外のPCD機素の
損失を防止することによつて充分に寿命の長い掘
削工具を提供することである。 Another advantage is that the thermally stable PCD elements of a predetermined geometry are positioned and supported in such a way that they are effectively fixed in the metal matrix, thereby preventing PCD damage other than due to normal wear. It is an object of the present invention to provide a drilling tool having a sufficiently long life by preventing element loss.
ドリルストリングの重量、ビツトのトルクの有
意な増加又は掘削液流又は圧力の有意な増加をも
たらすことを要しないで特定の地層において使用
可能であり、且つ同一の掘削条件の下で従来のビ
ツトよりも高いROP(掘進速度)で掘削可能であ
るように工具に取付け固定された熱的に安定な
PCD機素を具えた掘削工具を提供することも望
まれる。 It can be used in certain formations without requiring significant increases in drill string weight, bit torque, or significant increases in drilling fluid flow or pressure, and is superior to conventional bits under the same drilling conditions. Thermal stable
It would also be desirable to provide a drilling tool that includes a PCD element.
本発明はそれぞれが多結晶質ダイヤモンドカツ
テイング機素を具備する複数の歯を有する回転ビ
ツドの改良である。回転ビツドの面に配置された
それぞれの歯は回転ビツドのマトリツクス材料か
ら作られてPCD機素を含む涙滴形状の突出物を
含んで構成される。歯のマトリツクス材料は回転
ビツド自体のマトリツクス材料と一体に形成され
る。歯は回転ビツドの面から立上がり、すなわち
盛上つて歯の周囲に盛上つたカラーを形成してい
る楕円形状のベースによつて特に形状上の特徴と
される。歯は、歯中に配置されたPCD機素に接
触する一般的に円形の円錐形切片を有する前方パ
ツドを形成するために楕円形状のベースから一体
的に延びる。前方パツドは又PCD機素の先導面
に実質的に一致する後方面を有する。歯はさらに
楕円形状ベースと一体に形成されてベースから立
上つている、すなわち盛上つている後方支持部を
含む。この後方支持部はPCD機素の後方面に接
触し、後方面と実質的に一致している。後方支持
部はPCD機素の後方面からビツド面上の1点に
向けて次第に細くなり、それによつて歯はビツト
面から全体として涙滴形状の突出部を形成する。
涙滴形状の本体は楕円形状のベースによつて囲ま
れ、それによつて回転ビツトのマトリツクス材料
は機素の下方部分上のPCD機素のそれぞれの横
方向の側面上およびその周囲に配置されて、回転
ビツト面上のマトリツクス材料の量を実質的に増
加させることなしに回転ビツト面に機素を固定し
ている。 The present invention is an improvement to a rotary bit having multiple teeth, each tooth including a polycrystalline diamond cutting element. Each tooth disposed on the face of the rotating bit comprises a teardrop-shaped protrusion made from the matrix material of the rotating bit and containing a PCD element. The tooth matrix material is integrally formed with the matrix material of the rotating bit itself. The teeth are particularly characterized in shape by an oval shaped base which rises from the face of the rotary bit, ie forms a raised collar around the tooth. The tooth extends integrally from an oval-shaped base to form a forward pad having a generally circular conical section that contacts a PCD element located within the tooth. The forward pad also has a rearward surface that substantially coincides with the leading surface of the PCD element. The tooth further includes a rear support integrally formed with and rising from the oval base. This rear support contacts the rear surface of the PCD element and is substantially coincident with the rear surface. The rear support tapers from the rear surface of the PCD element to a point on the bit surface so that the teeth form a generally teardrop-shaped projection from the bit surface.
The teardrop-shaped body is surrounded by an elliptical-shaped base, whereby the matrix material of the rotating bit is arranged on and around each lateral side of the PCD element on the lower part of the element. , fixing the elements to the rotating bit surface without substantially increasing the amount of matrix material on the rotating bit surface.
<実施例>
本発明およびその複数の実施例は添付図面を参
照した下記記載によりより良く理解することがで
きる。<Examples> The present invention and several embodiments thereof can be better understood from the following description with reference to the accompanying drawings.
本発明は回転ビツトにおけるダイヤモンド歯設
計の改良である。ダイヤモンド回転ビツトの有効
な寿命は、ダイヤモンドカツテイング機素を長期
間回転カツテイングビツトの表面に保持し且つダ
イヤモンドカツテイング機素への損失と早期の損
傷や破損を避けることによつてダイヤモンドカツ
テイング機素の有効な寿命を最大にする歯の設計
を用いることによつて、延ばすことができる。 The present invention is an improvement to the diamond tooth design in rotary bits. The effective life of the diamond rotating bit is determined by keeping the diamond cutting element on the surface of the rotating cutting bit for a long period of time and avoiding loss and premature damage or breakage to the diamond cutting element. This can be extended by using a tooth design that maximizes the useful life of the element.
ダイヤモンドカツテイング機素の有効寿命を延
ばすために、複数の三角形プリズム形状の合成多
結晶質ダイヤモンドが回転ドリルのビツト面から
最大限に露出される。しかしながらこのような複
数のダイヤモンドがビツト面からより多く露出さ
れる程、ビツト面に埋没され固定されるダイヤモ
ンドの部分は少くなる。このようなダイヤモンド
カツテイング機素の固定と保持の程度はダイヤモ
ンド面につながる延長部に前方パツドと後方支持
部の形状を与えることによつて増大することはで
きるけれど、本発明では、ダイヤモンドカツテイ
ング機素の主要面の前面に一実施例ではふくらん
だパツド部を有する涙滴形状のカツテイング歯の
ベースの周囲および別の涙滴形状の歯の尾部を形
成する後方支持部の少くとも一部分の周囲に一般
的に楕円形状のカラーを形成することによつて保
持の確実性をさらに改良する。かくして後述の平
面図の歯は歯の中部区域の周囲に延びる一般的に
楕円形のカラーを有する涙滴形状の歯の形状と外
観を呈する。この事はダイヤモンドを最大限に露
出させることを可能にし、一方回転ビツト面にダ
イヤモンドを固定する附加的に結合されるマトリ
ツクス材料を設けており、ビツト面から突出する
このようなマトリツクス材料を最小量用いてい
る。 To extend the useful life of the diamond cutting element, a plurality of triangular prism-shaped synthetic polycrystalline diamonds are maximally exposed from the bit face of the rotary drill. However, the more such diamonds are exposed from the bit surface, the less the portion of the diamond is buried and fixed in the bit surface. Although the degree of fixation and retention of such diamond cutting elements can be increased by providing the extension connected to the diamond surface with the shape of a forward pad and a rear support, in the present invention, the diamond cutting element a teardrop-shaped cutting having a bulging pad in one embodiment on the front side of the main face of the element; around the base of the tooth and another around at least a portion of the rear support forming the tail of the teardrop-shaped tooth; The security of retention is further improved by forming the collar generally oval in shape. The tooth in the plan view described below thus assumes the shape and appearance of a teardrop-shaped tooth with a generally oval collar extending around the central region of the tooth. This allows for maximum exposure of the diamond while providing additional bonded matrix material that secures the diamond to the rotating bit face, minimizing the amount of such matrix material protruding from the bit face. I am using it.
本発明は添付図面を参照して前記一般的説明を
解釈することによつてより良く理解することがで
きる。 The present invention can be better understood by reading the foregoing general description with reference to the accompanying drawings.
第1図において総括的に番号10が付されてい
る歯の軸断面図は第2図の線−により取られ
たものである。歯10は前方パツド16と後方支
持部18を形成するために回転ビツト面12から
一体に延びているマトリツクス材料と組合された
多結晶質ダイヤモンドカツテイング機素14によ
つて構成されていることを特徴とする。前方バツ
ド16と後方支持部18の性質に関しては本発明
と同一の出願人によつて同日に発明の名称「回転
ビツト」で出願された特許出願により詳しく記載
されている。しかしながら第1図の歯はビツト面
10が高さ22だけ延びて一体に形成された楕円形
状のカラー20が付加されている点で前記特許出
願に記載されているものと異なる。 The axial cross-sectional view of the tooth generally designated 10 in FIG. 1 is taken along line - in FIG. It will be appreciated that the tooth 10 is constituted by a polycrystalline diamond cutting element 14 combined with matrix material extending integrally from the rotating bit face 12 to form a forward pad 16 and a rear support 18. Features. The nature of the front butt 16 and the rear support 18 is more fully described in a patent application filed on the same day by the same applicant as the present invention under the title "Rotating Bit." However, the tooth of FIG. 1 differs from that described in the aforementioned patent application in that the bit face 10 extends a height 22 and has an integrally formed oval-shaped collar 20 added thereto.
第1図は又破線で2番目の同様に三角プリズム
形状であるが小さいダイヤモンド機素28を示
す。。このダイヤモンド機素28はダイヤモンド
機素14と実質的に同じ形状であるが、より小さ
い寸法の他の代用カツテイング機素として歯10
の中に含めることができる。特にダイヤモンド機
素28は商標ゲオセツト(GEOSET)2102の名
称でゼネラルエレクトリツク社によつて製造され
た多結晶質ダイヤモンド石から通常作られ、一方
大きい方のカツテイング機素14は商標ゲオセツ
ト(GEOSET)2103の名称でゼネラルエレクト
リツク社によつて製造された大きな多結晶質ダイ
ヤモンド石から同様に形作られたものである。ゲ
オセツト2102の大きさは幅4.0mm、厚さ2.6mmであ
り、一方ゲオセツト2103の大きさは幅6.0mm厚さ
3.7mmである。かくして同じ歯10がビツト面1
2上に同じ露出輪郭を有して何れかのダイヤモン
ドカツテイング機素を交換して収容することがで
きる。小さい方のダイヤモンド機素28の場合に
は、小さい方のダイヤモンド機素28に付加的な
後方支持部を与えるために支持部18は部分30
を通つて一体に連続されており、大きなダイヤモ
ンド機素が用いられる他の実施例においては前記
部分30は外されて大きなダイヤモンド機素14
によつて代えられる。何れの場合にも、ダイヤモ
ンド機素14,28の少くとも2.7mmがビツト面
12上に露出される。 FIG. 1 also shows in dashed lines a second diamond element 28, also triangular prism-shaped but smaller. . This diamond element 28 is substantially the same shape as the diamond element 14, but with smaller dimensions and teeth 10 as another alternative cutting element.
can be included in. In particular, diamond elements 28 are typically made from polycrystalline diamond stones manufactured by General Electric Company under the trademark GEOSET 2102 designation, while the larger cutting elements 14 are manufactured under the trademark GEOSET 2103. It was similarly shaped from a large polycrystalline diamond stone manufactured by the General Electric Company under the name . Geoset 2102 measures 4.0mm wide and 2.6mm thick, while Geoset 2103 measures 6.0mm wide and 6.0mm thick.
It is 3.7mm. Thus, the same tooth 10 is the bit surface 1.
Any diamond cutting element can be exchanged and accommodated with the same exposed profile on the two. In the case of the smaller diamond element 28, the support 18 is connected to the portion 30 to provide additional rearward support to the smaller diamond element 28.
In other embodiments where a large diamond element is used, said portion 30 may be removed and the large diamond element 14
can be replaced by In either case, at least 2.7 mm of the diamond elements 14, 28 are exposed on the bit surface 12.
第2図の平面図に良く示されるように、歯10
は一般的に三角形プリズム形状の多結晶質ダイヤ
モンド機素14によつて主として特徴とされる主
本体部分を有する。ダイヤモンド機素14,28
は、機素14,28の頂部端縁部24がカツテイ
ングすなわちドリル作用中の歯10の通常の移動
方向に一般的に一直線に揃えられることを意味す
るように規定されている歯10の内で接線方向で
セツトされる。すなわち歯10の移動の一般的方
向はビツト回転によつて規定されて第2図に図示
されるように、矢印31で示された線にほぼ平行
に右方から左方への方向である。ダイヤモンド機
素14,28の頂部端縁部24は実線で図示さ
れ、一方その側部25とベース26は第2図では
破線で示され、第1図では破線と実線で示され
る。一般的に楕円形のカラー20が歯10の主本
体、特にダイヤモンド機素14,28を完全に囲
んでいる。第1図の軸断面図と第1図の線−
による第3図の縦断面図によく示されているよう
に、カラー20は追加的に一体に形成されたマト
リツクス材料を与えるために豫め選定された高さ
だけビツト面12から延びている。前記マトリツ
クス材料はダイヤモンド機素14,28をビツト
面12内により確実に埋没させるために通常の金
属粉冶金学技術によつてビツト面12と一体に形
成される。しかしながらダイヤモンド機素14,
28の最大限の量が第3図に良く図示されている
ようにどのようなマトリツクス材料によつてもカ
バーされないダイヤモンド機素の実質的な部分を
残してビツト面12の上方に延びている。しかし
一体に形成されたマトリツクス材料の最小の量を
加えることによつて、カラー20が、ダイヤモン
ド機素14,28をビツト面12に固定するため
の付加的な横方向、前方向および後方向の支持を
ダイヤモンド機素14,28に提供する。ビツト
面12は事実上主ビツト本体を形成するビツトの
面あるいはクラウンの表面であるだろうし、ある
いは、バツドの本体あるいはクラウン上に盛上つ
た部分として構築されてもよいだろう。ビツト面
12はかくして一般的にその上に歯10が配置さ
れる基礎表面として理解されるだろう。 As best shown in the plan view of FIG.
has a main body portion primarily characterized by polycrystalline diamond elements 14 that are generally triangular prismatic in shape. Diamond element 14, 28
is defined within the tooth 10 to mean that the top edges 24 of the elements 14, 28 are generally aligned with the normal direction of movement of the tooth 10 during cutting or drilling. Set tangentially. That is, the general direction of movement of tooth 10 is from right to left, generally parallel to the line indicated by arrow 31, as defined by bit rotation and illustrated in FIG. The top edges 24 of the diamond elements 14, 28 are shown in solid lines, while their sides 25 and bases 26 are shown in dashed lines in FIG. 2 and in dashed and solid lines in FIG. A generally oval collar 20 completely surrounds the main body of the tooth 10, particularly the diamond elements 14,28. Axial sectional view in Figure 1 and line in Figure 1 -
3, collar 20 extends from bit surface 12 by a height selected to provide additional integrally formed matrix material. The matrix material is integrally formed with the bit surface 12 by conventional metal powder metallurgy techniques to better embed the diamond elements 14, 28 within the bit surface 12. However, diamond element 14,
28 extends above the bit face 12, leaving a substantial portion of the diamond elements not covered by any matrix material, as best illustrated in FIG. However, by adding a minimal amount of integrally formed matrix material, collar 20 provides additional lateral, anterior and posterior support for securing diamond elements 14, 28 to bit face 12. Support is provided to the diamond elements 14,28. The bit surface 12 may be the surface of the bit or crown forming the main bit body in nature, or it may be constructed as a raised portion on the body or crown of the butt. The bit surface 12 will thus generally be understood as the basic surface on which the teeth 10 are arranged.
かくして第2図に示されるように歯10は、三
角プリズム形状ダイヤモンド機素の周囲に配置さ
れた一般的に楕円形のカラーを有する涙滴形状の
歯として一般的に記される独特の幾何学的形状を
形成する。 Thus, as shown in FIG. 2, the tooth 10 has a unique geometry commonly described as a teardrop-shaped tooth with a generally oval collar disposed around a triangular prism-shaped diamond element. form a target shape.
第5図には本発明の第2実施例の平面図であ
り、この実施例において第1図から第3図の実施
例に関連して記載されたタイプと一般的に同じタ
イプのダイヤモンドカツテイング機素32が総括
的に番号34によつて示されている歯の中に接線
方向にセツトされる。簡単にするために、ただ1
種類の大きさのダイヤモンド機素32が第4〜第
6図の実施例に示される。しかしながら多様な大
きさを有する複数のダイヤモンド機素が、第1〜
第3図に関連して例示された技術によつて、第4
〜第6図の実施例の接線セツトされる設計の中に
包含されてもよいということが明確に理解される
べきであろう。機素32の接線セツトとは、第5
図で矢印38で示されたビツト回転によつて規定
された歯34の正常な移動の方向での先導表面と
して側壁36が与えられるように歯34の内側に
ダイヤモンド機素32が配置されることとして定
義される。 FIG. 5 is a plan view of a second embodiment of the invention, in which diamond cutting is generally of the same type as that described in connection with the embodiment of FIGS. 1-3. Elements 32 are set tangentially into the tooth, designated generally by the numeral 34. For simplicity, just one
Diamond elements 32 of various sizes are shown in the embodiments of FIGS. 4-6. However, a plurality of diamond elements having various sizes are
By the technique illustrated in connection with FIG.
It should be clearly understood that the tangential set design of the embodiment of FIG. The tangent set of element 32 is the fifth
A diamond element 32 is placed inside the tooth 34 so that the side wall 36 is provided as a leading surface in the direction of normal movement of the tooth 34 defined by the bit rotation indicated by arrow 38 in the figure. is defined as
第5図の線−による断面図である第4図に
おいて示されるように、歯34はダイヤモンド機
素32の先導表面36と実質的に一致して接触し
ている後方表面を有し、且つビツト面42のマト
リツクス材料と一体に形成されている前方パツド
40を含む。ビツド面42はベース表面として取
られ、そのベース表面上に歯34が配置され、且
つビツド面42は、必ずしも限定されるものでは
ないが、ドリルビツトのクラウンの表面、すなわ
ちドリルビツト上のバツドすなわち盛上つた区域
を含む。ダイヤモンド機素32は後方支持部44
によつて補強され、すなわち支えられる。第2実
施例の歯の設計は、第5図の平面図においてよく
示されているようにダイヤモンド機素32を実質
的に囲んで閉じ込めている一般的に楕円形カラー
46を特に特徴とする。かくして、矢印38の方
向での接線支持が実質的に前方パツド40と後方
支持部44によつて与えられるけれども、カラー
46かダイヤモンド機素32の両側面上の横方向
支持を与え、それによつて、一体に歯34を形成
し且つビツト面から上方に延びているマトリツク
ス材料内にダイヤモンド機素32を確実に埋め込
んで固定している。 As shown in FIG. 4, which is a cross-sectional view taken along the lines of FIG. It includes a forward pad 40 that is integrally formed with the matrix material of the surface 42. The bit surface 42 is taken as the base surface on which the teeth 34 are disposed, and the bit surface 42 includes, but is not necessarily limited to, the surface of the crown of the drill bit, i.e. the butt or ridge on the drill bit. Includes ivy area. The diamond element 32 is the rear support part 44
reinforced or supported by The tooth design of the second embodiment is particularly characterized by a generally oval collar 46 that substantially surrounds and confines the diamond element 32, as best shown in the plan view of FIG. Thus, although tangential support in the direction of arrow 38 is provided substantially by the front pad 40 and rear support 44, the collar 46 provides lateral support on both sides of the diamond element 32, thereby The diamond elements 32 are securely embedded within the matrix material integrally formed with teeth 34 and extending upwardly from the bit surface.
第5図の線−による断面図である第6図に
示されるように、接線セツト機素32によつて移
動方向38内に向けて与えられたカツテイング表
面36が、第3図に示された同形状の半径方向セ
ツト機素と比較して実質的に増大されている。ダ
イヤモンド機素32は第6図においてその先導表
面36をビツト面の平面に実質的に垂直にして図
示され且つ実質的に全面にわたつて長方形として
図示されているけれども、歯34内のPCD機素
32の方位は、設計の選択によつて前方あるいは
後方への何れかの傾斜によつて特徴とされる先導
表面36を与えるために第4図で示されたものよ
り前方又は後方へのいずれかに傾けられていると
よい。 As shown in FIG. 6, which is a cross-sectional view taken along the line - of FIG. This is substantially increased compared to a similarly shaped radial set element. Although the diamond element 32 is shown in FIG. 6 with its leading surface 36 substantially perpendicular to the plane of the bit face and is shown as rectangular over substantially its entire surface, the PCD element within the tooth 34 The orientation of 32 may be either forward or aft of that shown in FIG. 4 to provide a leading surface 36 that is characterized by either a forward or aft slope, depending on the design choice. It is good if it is tilted to the right.
加へて、前方パツド40は第4図および第5図
において、真円のシリンダのハーフ切片と図示さ
れている。しかし前方パツド40が第1〜3図の
第1実施例に関して示された前方パツド16によ
つて想像される形状に傾斜されていてもよく、か
くして正円錐形のハーフ切片から形成されてもよ
いということは完全に本発明の範囲内である。加
えて両方の前方パツド16,40は露出するダイ
ヤモンドカツテイング機素の接触して対応する先
導表面の全体あるいは一部分において、ダイヤモ
ンドカツテイング機素の先導表面を部分的にのみ
越えて延びてもよい。さらに、前方パツド40あ
るいは16がそれぞれその位置に配置され対応す
るダイヤモンドカツテイング機素と接触するカラ
ー46および20の先導部分を実質的にあるいは
完全に除去していてもよいということも本発明の
範囲内である。さらに第4〜6図の実施例の後方
支持部44が第5図でも最もよく見れるように丸
い端部48を有するプラツトフオーム状のランプ
として示されているけれども、次第に細くなる後
方支持部44用として他の輪郭のものも又用いる
ことができる。例えば図示した実施例に示される
ように、端縁部50でテーパを始める代りに、テ
ーパを端部48に向けての1個の表面ランプを形
成するためにPCD機素32の先導端縁部におい
て始めることができる。同様に後方支持部44は
第5図の平面図において示された丸い後方端縁部
48を具備する代りに第2図の平面図に良く示さ
れた実施例の場合と同様な方法でビツト面42上
の一点へ向けて次第に細くさせることもできる。 Additionally, the front pad 40 is illustrated in FIGS. 4 and 5 as a half section of a perfectly circular cylinder. However, the front pad 40 may also be sloped in the shape envisioned by the front pad 16 shown with respect to the first embodiment in FIGS. 1-3, and thus may be formed from a half-section of a regular cone. That is completely within the scope of the present invention. In addition, both front pads 16, 40 may extend only partially beyond the leading surface of the diamond cutting element, with all or part of the contacting corresponding leading surface of the exposed diamond cutting element. . It is further contemplated that the leading portions of the collars 46 and 20 may be substantially or completely eliminated so that the forward pads 40 or 16, respectively, are located in that position and contact the corresponding diamond cutting elements. Within range. Additionally, although the rear support 44 of the embodiment of FIGS. 4-6 is best seen in FIG. Other contours may also be used. For example, instead of starting the taper at edge 50 as shown in the illustrated embodiment, the leading edge of PCD element 32 is tapered to form one surface ramp toward edge 48. You can start at Similarly, the rear support 44, instead of having the rounded rear edge 48 shown in the plan view of FIG. It is also possible to gradually taper toward a point on 42.
第7図は総括的に番号52が付された孔明けビ
ツト中に見られる本発明によつて改良された歯の
略示斜視図である。前記孔明けビツト52は孔明
けビツト52のノーズ部、フランク部および肩部
を越えて半径方向にすなわち放射状に配置され且
つ通常の方法でゲージ部58に沿つて縦方向に連
続した複数のパツド部を有する柄54を具備す
る。複数のパツド部56は複数のチヤンネル60
によつてそれぞれ分離さており、このチヤンネル
60は通常の設計による水のコースおよび収集部
として役立つ。図示して実施例において、孔明け
ビツト52はそれぞれのバツド部56上に1列に
なつた複数の歯62を含む。それぞれの歯62内
のダイヤモンドカツテイング機素は、チヤンネル
60に隣接したパツド部の端縁上あるいはその近
くで、ビツト52の回転によつて規定される接線
方向にほぼ一直線に揃えられたそれぞれの歯62
の後方支持部に配置される。かくしてダイヤモン
ドカツテイング機素の最大の量が露出されて有効
なカツテイング作用のために提供され、一方通常
は硬質炭化タングステンであるマトリツクス材料
の最小量がダイヤモンドカツテイング機素をビツ
ト面に固定するのに役立ち、取去られなければな
らず且つもしそうでなければダイヤモンド機素の
直接のカツテイング作用を妨害するマトリツクス
材料の量を最小にしている。 FIG. 7 is a schematic perspective view of teeth improved in accordance with the present invention found in a drilling bit generally designated 52. The drilling bit 52 has a plurality of pad sections disposed radially or radially beyond the nose, flank and shoulder of the drilling bit 52 and continuous longitudinally along the gauge section 58 in the conventional manner. A handle 54 is provided. The plurality of pad portions 56 are connected to the plurality of channels 60.
The channels 60 serve as water courses and collections of conventional design. In the illustrated embodiment, the drilling bit 52 includes a plurality of teeth 62 in a row on each butt portion 56. The diamond cutting elements in each tooth 62 have respective diamond cutting elements substantially aligned in a tangential direction defined by the rotation of bit 52 on or near the edge of the pad portion adjacent channel 60. tooth 62
located at the rear support part of the Thus, a maximum amount of the diamond cutting element is exposed and provided for effective cutting action, while a minimum amount of matrix material, usually hard tungsten carbide, is provided to secure the diamond cutting element to the bit surface. This minimizes the amount of matrix material that must be removed and that would otherwise interfere with the direct cutting action of the diamond elements.
第8図は本発明により設計された歯が結合され
た石油ビツト、すなわち石油ドリルの斜視図であ
る。この石油ビツト66は同様に通常の柄68と
その上に複数の歯72が配置された複数のパツド
部を有するように設計される。ここにおいても再
び、複数の歯は一列に形成されているけれども、
他の複数列や複合したパターンで設けることもで
きる。第8図で示した特定の設計において、複数
のパツド部70はゲージ部74から縦方向にビツ
ト面を越えて延び、ビツト66のノーズ部と頂点
で隣接するパツド部と組合される。それから複数
のパツド部はビツト66の頂点と中心に延びる1
個のパツドを形成するために一体化される。複数
のパツド部70か1個のパツド部に一体化される
処では、パツド部は複数列の歯を具備してビツト
センタに向けて連続して形成される。前述の場合
と同様に、複数のバツド部70は通常の一連の水
路76によつて互いに境界を定められて分離され
ており、水路76はビツト66の中心に設けられ
た通常の複数のノズル(図示せず)と組合された
複数のバツド部70の合致点に発する隣接収集部
78に連通する。ビツト66は又公知の方法でゲ
ージ部74に規定された通常のジヤンクスロツト
80を含む。 FIG. 8 is a perspective view of a toothed oil bit or oil drill designed in accordance with the present invention. The petroleum bit 66 is likewise designed to have a conventional handle 68 and a plurality of pads on which a plurality of teeth 72 are disposed. Here again, although the teeth are formed in a row,
Other multiple rows or composite patterns can also be provided. In the particular design shown in FIG. 8, a plurality of pad sections 70 extend longitudinally from the gauge section 74 beyond the bit face and mate with adjacent pad sections at the nose and apex of the bit 66. Then a plurality of pads extend from the top of bit 66 to the center.
integrated to form individual pads. Where multiple pad portions 70 are integrated into a single pad portion, the pad portion is provided with multiple rows of teeth and is formed continuously toward the bit center. As before, the butt portions 70 are bounded and separated from each other by a conventional series of water channels 76, which include a conventional plurality of nozzles located in the center of the bit 66. The contiguous collecting portions 78 emanate from the matching points of the plurality of butt portions 70 (not shown). Bit 66 also includes a conventional junk slot 80 defined in gauge portion 74 in a known manner.
前述のように、ビツト66上の複数の歯72は
通常の粉未冶金技術を用いて対応するバツド部7
0の表面82上に延びるバツト部のマトリツクス
材料に一体に形成される。それぞれの歯72の後
方支持部は、ビツトの回転によつて規定される一
般的に接線方向で、可能な場合に隣接した水路7
6あるいは収集部78によつて規定されて、対応
するバツド部70の先導端縁部あるいはその近傍
に位置決めされた歯72のダイヤモンドカツテイ
ング機素と一直線に揃えられる。 As previously mentioned, the plurality of teeth 72 on the bit 66 are formed into corresponding butt portions 7 using conventional powder metallurgy techniques.
is formed integrally with the matrix material of the butt portion extending onto the surface 82 of the 0. The rearward support of each tooth 72 extends in a generally tangential direction defined by the rotation of the bit and, if possible, adjacent water channels 7.
6 or collecting portion 78 and are aligned with the diamond cutting elements of teeth 72 positioned at or near the leading edge of the corresponding butt portion 70.
多くの修正や変更か本発明の技術思想と範囲を
逸脱することなく当業者によつて行われてよい。
例えば、本発明の歯は回転する複数のビツト、代
表的には回転ビツトに見られるけれど、このよう
にダイヤモンドを支承している歯は、カツテイン
グ工具あるいはグラインデイング工具の表面にダ
イヤモンドカツテイング機素を確実に保持するこ
とが有益であるような他の多くの応用分野に用い
ることができることを理解するべきである。図示
した特定の実施例では、一般的に三角でプリズム
状のダイヤモンドカツテイング機素を用いるよう
に示されている。しかし他の幾何学的形状を特許
請求の範囲を逸脱することなしに本発明の一般化
した歯設計に適用することができることを理解す
るべきである。したがつて、図示した実施例は説
明を明瞭にした実例をのみを目的として示された
ものであつて特許請求の範囲に規定された本発明
を限定するものと解釈すべきではない。 Many modifications and changes may be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the invention.
For example, although the teeth of the present invention are found in a plurality of rotating bits, typically rotary bits, the teeth bearing diamonds in this manner may have diamond cutting elements on the surface of a cutting or grinding tool. It should be understood that it can be used in many other applications where it would be beneficial to ensure that the The particular embodiment illustrated is shown using generally triangular, prismatic diamond cutting elements. However, it should be understood that other geometries may be applied to the generalized tooth design of the present invention without departing from the scope of the claims. Accordingly, the illustrated embodiments are presented by way of illustration and clarity only and should not be construed as limiting the invention as defined in the claims.
第1図は本発明によつて改良された半径方向セ
ツトのダイヤモンド機素を具備した歯の縦断面図
である。第2図は第1図に示した歯の平面図であ
る。第3図は第1図の線−による断面図であ
る。第4図は第5図の線−による、本発明に
よつて改良された接線方向セツトのダイヤモンド
機素を具備した歯の第2実施例を示す回転するビ
ツトの断面図である。第5図は第4図に示した歯
の平面図である。第6図は第5図の線−によ
る断面図である。第7図は本発明の複数の歯を結
合している孔明けビツトの略示斜視図である。第
8図は本発明の複数の歯を結合している石油ビツ
トの斜視図である。
10,34……歯、12,42……回転ビツド
面、14,32……カツテイング機素、16,4
0……前方バツド、18,44……後方支持部、
20,46……カラー、25……側部、26……
ベース。
FIG. 1 is a longitudinal cross-sectional view of a tooth with a radial set of diamond elements improved in accordance with the present invention. FIG. 2 is a plan view of the tooth shown in FIG. 1. FIG. 3 is a sectional view taken along the line - in FIG. 1. 4 is a cross-sectional view of a rotating bit taken along line - of FIG. 5 showing a second embodiment of a tooth with tangentially set diamond elements improved in accordance with the present invention; FIG. FIG. 5 is a plan view of the tooth shown in FIG. 4. FIG. 6 is a sectional view taken along the line - in FIG. 5. FIG. 7 is a schematic perspective view of a drilling bit connecting a plurality of teeth according to the present invention. FIG. 8 is a perspective view of a petroleum bit combining a plurality of teeth according to the present invention. 10, 34... Teeth, 12, 42... Rotating bit surface, 14, 32... Cutting element, 16, 4
0...Front butt, 18, 44...Rear support part,
20, 46...color, 25...side, 26...
base.
Claims (1)
マトリツクス本体部材を含んで成り、前記面が複
数の水路を有して隣接する水路間にパツド手段を
形成しており、前記それぞれパツド手段がマトリ
ツクスを形成する間に、マトリツクス中に直接載
置されて間隔をあけて配置されている複数の合成
多結晶質ダイヤモンドカツテイング機素を有し、
前記カツテイング機素のそれぞれがカツテイング
面を具備して所定の幾何学形状をしていると共に
約1200℃迄熱的に安定であり、且つ前記パツド手
段の本体マトリツクスの内側に収容されている部
分と、前記パツド手段の表面上に延びて前記カツ
テイング機素のカツテイング面を形成するように
作られている部分とを有し、マトリツクス材料が
前記パツド手段上に延びて間隔をあけて配置され
た複数の歯を形成し、前記複数のカツテイング機
素の少くとも幾つかが前記歯中に位置決めされて
おり、前記複数の歯の少くとも幾つかが組合され
たカツテイング機素の後部に接触する後方支持部
を有し、該後方支持部を有する前記複数の歯の少
くとも幾つかが前記パツド手段上に延び且つ、組
合されたカツテイング機素の少くとも幾つかの前
記カツテイング面に接触して完全にカバーするマ
トリツクス材料から成る前方パツドを有し、前記
カツテイング機素の後部への前記歯の長さが前記
前方パツドの長さより長く作られており、前記複
数のカツテイング機素が側表面を有し、前記カツ
テイング機素の少くとも幾つかの側表面の少くと
も一部分がパツド上にあつて、少くとも部分的に
露出されており、前記複数のカツテイング機素の
カツテイング面を形成するそれぞれの部分が対応
するパツドの表面上に0.5mm以上延びている地盤
掘削用回転ビツト。 2 前記カツテイング機素が多孔性合成多結晶質
ダイヤモンドである特許請求の範囲第1項記載の
回転ビツト。 3 前記複数の歯の少くとも幾つかが少くとも歯
の側面上にカラー手段を有し、該カラー手段が前
記カツテイング機素の少くとも幾つかの側表面の
少くとも一部分に接触している特許請求の範囲第
1項記載の回転ビツト。 4 前記ビツトがコアービツトである特許請求の
範囲第1項記載の回転ビツト。 5 前記複数のカツテイング機素の少くとも幾つ
かが、前記前方パツドが前記パツドと水路の接合
部にあるように位置決めされている特許請求の範
囲第1項記載の回転ビツト。 6 前記カラー手段が前記前方パツドの前方から
前記歯の側面に沿つて前記カツテイング機素の後
部に向つて延びる特許請求の範囲第3項記載の回
転ビツト。 7 前記カツテイング機素が三角形状であり、前
方面、近接した側面、ベース面および後方面を有
し、前記ベース面の少くとも一部が前記本体マト
リツクス中に収容されており、前記前方面が前記
カツテイング機素のカツテイング面を形成するよ
うに作られている特許請求の範囲第1項記載の回
転ビツト。 8 前記カツテイング機素が三角形状であり、前
方面、側面、ベース面および後方面を有し、前記
側面が完全に露出して前記カツテイング機素の頂
部表面を形成する頂点を形成する特許請求の範囲
第1項記載の回転ビツト。 9 前記ベース面が前記マトリツクスの本体内に
収容され、前記側面が歯の一部を形成するカラー
手段によつて係合されている特許請求の範囲第8
項記載の回転ビツト。 10 前記それぞれの頂点が前記歯に対して放射
方向に向けられている特許請求の範囲第8項記載
の回転ビツト。 11 前記頂点が前記歯に対して切線方向に向け
られている特許請求の範囲第8項記載の回転ビツ
ト。 12 前記歯が、前記カツテイング機素の側面の
少くとも一部分に接触するカラー手段を有する特
許請求の範囲第1項記載の回転ビツト。 13 ゲージ部と面を形成する複数の部分を有す
るマトリツクス本体部材を含んで成り、前記面が
複数の水路を有して隣接する水路間にパツド手段
を形成しており、前記それぞれパツド手段がマト
リツクスを形成する間に、マトリツクス中に直接
載置されて間隔をあけて配置されている複数の合
成多結晶質ダイヤモンドカツテイング機素を有
し、前記カツテイング機素のそれぞれが所定の幾
何学形状をしていると共に約1200℃迄熱的に安定
であり、且つ前記パツド手段の本体マトリツクス
の内側に収容されている部分と、前記パツド手段
の表面上に延びる前方部分と側面とを有し、前記
前方部分が前記カツテイング機素のカツテイング
面を形成しており、マトリツクス材料が前記パツ
ド手段上に延びて間隔をあけて配置された複数の
歯を前記カツテイング機素の側面と前方部分の一
般的に後方に形成しており、前記歯のそれぞれが
前方の前方パツド部分と後方支持部を有し、前記
側面の少くとも一部分が前記組合された歯の側面
に沿つて露出されており、それぞれの前記歯用の
後方支持部が前記歯の長さおよび前記前方パツド
の長さよりも長く作られており、前記前方パッド
が前記カツテイング機素の少くとも幾つかのカツ
テイング面の少くとも一部分に接触してカバーし
ており、前記複数のカツテイング機素のカツテイ
ング面を形成するそれぞれの部分が対応するパツ
ドの表面上に0.5mm以上延びている地盤掘削用回
転ビツト。 14 前記カツテイング機素が三角形状であり、
前方面、近接した側面、ベース面および後方面を
有し、前記ベース面の少くとも一部が前記本体マ
トリツクス中に収容されており、前記前方面が前
記カツテイング機素のカツテイング面を形成する
ように作られている特許請求の範囲第13項記載
の回転ビツト。 15 前記歯が、前記カツテイング機素の側面の
少くとも一部分に接触するカラー手段を有する特
許請求の範囲第13項記載の回転ビツト。 16 ゲージ部と面を形成する複数の部分を有す
るマトリツクス本体部材と、前記マトリツクス本
体部材の前記面のマトリツクス中に載置されて間
隔をあけて配置された複数の合成結晶質ダイヤモ
ンドカツテイング機素を含んで成り、前記面が複
数の水路を有し、前記カツテイング機素のそれぞ
れが所定の幾何学形状していると共に約1200℃迄
熱的に安定であり、前記カツテイング機素のそれ
ぞれが前方カツテイング面、側面および後方部分
を有し、前記面の全てと後方部分が前記マトリツ
クス本体部材の上方に延び、前記カツテイング機
素のそれぞれが前記マトリツクス本体部材内に収
容された部分を有し、前記面上の前記カツテイン
グ機素の少くとも幾つかが歯内に載置されてお
り、前記歯の複数が前記面上にあり、前記カツテ
イング機素の少くとも幾つかを収容するためにマ
トリツクス材料から形成されており、前記複数の
歯の少くとも幾つかが、前記カツテイング機素の
全後方部分に接触する後方支持部と、前記カツテ
イング機素に接触して前記カツテイング面を完全
にカバーする前方パツド手段を有し、前記後方支
持部が前記前方パツドの長さに対して少くとも等
しい長さを有し、前記カツテイング機素の前方
面、側面および後方部分が前記カツテイング機素
がその中に載置されている前記マトリツクスの表
面上に0.5mm以上延びている地盤掘削用回転ビツ
ト。 17 前記カツテイング機素が三角形状であり、
前方面、近接した側面、ベース面および後方面を
有し、前記ベース面の少くとも一部が前記本体マ
トリツクス中に収容されており、前記前方面が前
記カツテイング機素のカツテイング面を形成する
ように作られている特許請求の範囲第16項記載
の回転ビツト。 18 前記歯が、前記カツテイング機素の側面の
少くとも一部分に接触するカラー手段を有する特
許請求の範囲第16項記載の回転ビツト。 19 ゲージ部と面を形成する複数の部分を有す
るマトリツクス本体部材と、前記本体部材のマト
リツクス形成中に前記ビツトのマトリツクス中に
直接載置されて間隔をあけて配置されている複数
の合成多結晶質ダイヤモンドカツテイング機素を
含んで成り、前記カツテイング機素のそれぞれが
所定の幾何学形状をしていると共に、カツテイン
グ面を形成するように作られた前方面、側面およ
び後方面を有し、且つ約1200℃迄熱的に安定であ
り、前記カツテイング機素は歯内に支えられてお
り、前記歯の複数が複数のカツテイング機素を支
えるために前記ビツト面上に設けられており、前
記カツテイング機素の前記前方面、側面および後
方面がビツト面のマトリツクスの上方に延びてお
りそれぞれの歯が、前記前方面および後方面の全
てをカバーし、一方側面の少くとも一部が露出さ
れているマトリツクス材料の本体を有し、前記カ
ツテイング面を形成するように作られている前記
カツテイング機素の少くとも前面がその中にカツ
テイング機素が載置されているビツト表面のマト
リツクスの上方に0.5mm以上延びている地盤掘削
用回転ビツト。 20 前記カツテイング機素が三角形状であり、
前方面、近接した側面、ベース面および後方面を
有し、前記ベース面の少くとも一部が前記本体マ
トリツクス中に収容されており、前記前方面が前
記カツテイング機素のカツテイング面を形成する
ように作られている特許請求の範囲第19項記載
の回転ビツト。 21 前記歯が、前記カツテイング機素の側面の
少くとも一部分に接触するカラー手段を有する特
許請求の範囲第19項記載の回転ビツト。[Scope of Claims] 1. A matrix body member comprising a gauge portion and a plurality of portions forming a surface, the surface having a plurality of water channels forming pad means between adjacent water channels, each said pad means forming a matrix having a plurality of spaced apart synthetic polycrystalline diamond cutting elements disposed directly in the matrix;
each of said cutting elements having a cutting surface, having a predetermined geometrical shape and being thermally stable up to about 1200° C., and a portion thereof being housed inside the body matrix of said padding means; , a plurality of spaced apart matrix material extending over the pad means and arranged to extend over a surface of the pad means to form a cutting surface of the cutting element. a rear support forming teeth of the plurality of teeth, at least some of the plurality of cutting elements being positioned in the teeth, and at least some of the plurality of teeth contacting rear portions of the associated cutting elements; at least some of said plurality of teeth having said rear support portion extend over said pad means and completely contact said cutting surfaces of at least some of said combined cutting elements. a front pad of covering matrix material, the length of the teeth to the rear of the cutting element being made longer than the length of the front pad, and the plurality of cutting elements having side surfaces. , at least a portion of the side surface of at least some of the cutting elements is on a pad and is at least partially exposed, and each portion of the side surface of the plurality of cutting elements forming a cutting surface is A rotary bit for ground excavation that extends more than 0.5 mm above the surface of the corresponding pad. 2. The rotary bit according to claim 1, wherein the cutting element is porous synthetic polycrystalline diamond. 3. At least some of said plurality of teeth have collar means on at least one side of said tooth, said collar means contacting at least a portion of a side surface of at least some of said cutting elements. A rotary bit according to claim 1. 4. The rotary bit according to claim 1, wherein the bit is a core bit. 5. The rotary bit of claim 1, wherein at least some of said plurality of cutting elements are positioned such that said forward pad is at the junction of said pad and channel. 6. The rotary bit of claim 3, wherein said collar means extends from the front of said front pad along the sides of said teeth towards the rear of said cutting element. 7. The cutting element is triangular in shape and has a front surface, an adjacent side surface, a base surface and a rear surface, at least a portion of the base surface being housed in the body matrix, and the front surface is A rotary bit according to claim 1, wherein the rotary bit is adapted to form a cutting surface of the cutting element. 8. The cutting element is triangular in shape and has a front surface, a side surface, a base surface and a rear surface, the side surfaces being completely exposed to form an apex forming a top surface of the cutting element. Rotating bit described in range 1. 9. Claim 8, wherein said base surface is contained within the body of said matrix and said side surface is engaged by collar means forming part of a tooth.
Rotating bit as described in section. 10. The rotary bit of claim 8, wherein each said apex is oriented radially with respect to said tooth. 11. The rotary bit of claim 8, wherein the apex is oriented tangentially with respect to the tooth. 12. The rotary bit of claim 1, wherein said teeth include collar means contacting at least a portion of a side surface of said cutting element. 13 comprising a matrix body member having a plurality of portions forming a surface with a gauge portion, said surface having a plurality of water channels forming pad means between adjacent water channels, each said pad means forming a matrix body member; a plurality of spaced apart synthetic polycrystalline diamond cutting elements placed directly in the matrix, each of said cutting elements having a predetermined geometric shape; and thermally stable up to about 1200° C. and having a portion contained within the body matrix of said pad means, a front portion and side surfaces extending over a surface of said pad means; A forward portion forms a cutting surface of the cutting element, and a matrix material extends over the pad means and defines a plurality of spaced teeth generally on the sides and forward portion of the cutting element. each of said teeth having an anterior anterior pad portion and a posterior support portion, at least a portion of said lateral surface being exposed along a lateral surface of said interdigitated teeth; a rear support for a tooth is made longer than the length of the tooth and the length of the front pad, the front pad contacting at least a portion of the cutting surface of at least some of the cutting elements; A rotary bit for ground excavation, wherein each part forming the cutting surface of the plurality of cutting elements extends 0.5 mm or more above the surface of the corresponding pad. 14 The cutting element has a triangular shape,
a front surface, an adjacent side surface, a base surface and a rear surface, wherein at least a portion of the base surface is contained within the body matrix, and the front surface forms a cutting surface of the cutting element. 14. The rotary bit according to claim 13, which is manufactured by: 15. A rotary bit according to claim 13, wherein said teeth include collar means contacting at least a portion of a side surface of said cutting element. 16 a matrix body member having a plurality of portions forming a surface with the gauge portion; and a plurality of spaced apart synthetic crystalline diamond cutting elements disposed within the matrix of the surface of the matrix body member. wherein the surface has a plurality of water channels, each of the cutting elements has a predetermined geometric shape and is thermally stable up to about 1200°C, and each of the cutting elements has a front a cutting surface, a side surface and a rear portion, all of the surfaces and a rear portion extending above the matrix body member, each of the cutting elements having a portion housed within the matrix body member; at least some of the cutting elements on the surface are mounted in teeth, a plurality of the teeth are on the surface, and a matrix material is formed to accommodate at least some of the cutting elements. a rear support portion, wherein at least some of the plurality of teeth contact the entire rear portion of the cutting element; and a front pad contacting the cutting element and completely covering the cutting surface. means, the rear support having a length at least equal to the length of the front pad, the front face, sides and rear portion of the cutting element having a length in which the cutting element rests; A rotary bit for ground excavation extending 0.5 mm or more above the surface of the matrix on which it is placed. 17 The cutting element has a triangular shape,
a front surface, an adjacent side surface, a base surface and a rear surface, wherein at least a portion of the base surface is contained within the body matrix, and the front surface forms a cutting surface of the cutting element. 17. The rotary bit according to claim 16, which is made of. 18. A rotary bit according to claim 16, wherein said teeth include collar means contacting at least a portion of a side surface of said cutting element. 19 A matrix body member having a plurality of portions forming faces with the gauge portion, and a plurality of synthetic polycrystals placed directly in the matrix of the bits and spaced apart during formation of the matrix of the body member. diamond cutting elements, each of said cutting elements having a predetermined geometric shape and having a front face, a side face and a rear face configured to form a cutting surface; and is thermally stable up to about 1200° C., the cutting element is supported within the teeth, a plurality of teeth are provided on the bit surface to support a plurality of cutting elements, and the cutting element is The front, side and rear surfaces of the cutting element extend above the matrix of bit surfaces such that each tooth covers all of the front and rear surfaces, while at least a portion of the side surfaces are exposed. said cutting element has a body of matrix material arranged to form said cutting surface, at least the front side of said cutting element being above the matrix of the bit surface in which said cutting element rests; A rotating bit for ground excavation that extends over 0.5mm. 20 The cutting element has a triangular shape,
a front surface, an adjacent side surface, a base surface and a rear surface, wherein at least a portion of the base surface is contained within the body matrix, and the front surface forms a cutting surface of the cutting element. A rotary bit according to claim 19, which is made of. 21. A rotary bit according to claim 19, wherein said teeth include collar means contacting at least a portion of a side surface of said cutting element.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US47169983A | 1983-03-03 | 1983-03-03 | |
| US473020 | 1983-03-07 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59206591A JPS59206591A (en) | 1984-11-22 |
| JPS6332955B2 true JPS6332955B2 (en) | 1988-07-01 |
Family
ID=23872670
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59038890A Pending JPS59207159A (en) | 1983-03-03 | 1984-03-02 | Intravenous administration set |
| JP4221384A Granted JPS59206591A (en) | 1983-03-03 | 1984-03-07 | Improved diamond cutting element in rotary bit |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59038890A Pending JPS59207159A (en) | 1983-03-03 | 1984-03-02 | Intravenous administration set |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (2) | JPS59207159A (en) |
-
1984
- 1984-03-02 JP JP59038890A patent/JPS59207159A/en active Pending
- 1984-03-07 JP JP4221384A patent/JPS59206591A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59206591A (en) | 1984-11-22 |
| JPS59207159A (en) | 1984-11-24 |
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