JP2022510850A

JP2022510850A - パーカッションドリル装置用ドリルビットアセンブリ

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Publication number: JP2022510850A
Application number: JP2021529065A
Authority: JP
Inventors: パーセルジョゼフ
Original assignee: Mincon International Ltd
Current assignee: Mincon International Ltd
Priority date: 2018-11-22
Filing date: 2019-11-20
Publication date: 2022-01-28
Also published as: FI3884135T3; CN113167102A; EP3884135A1; US11739593B2; BR112021009962A2; EP4219880A1; CA3119076A1; WO2020104527A1; US20220154535A1; AU2019382849A1; ZA202103792B; KR20210091798A; EP3884135B1; CL2021001314A1

Abstract

本発明は、頂部とビット保持部を有するパーカッションビットを備える流体動作パーカッションドリル装置用ドリルビットアセンブリに関する。駆動リング上の相補的係合手段と係合可能な係合手段が前記頂部に供される。前記駆動リングからの駆動力は前記パーカッションビットへ伝えられ得る。当該アセンブリはまた、前記パーカッションビットの前記ビット保持部と係合することで当該ドリルビットアセンブリ内において前記パーカッションビットを保持するビットように構成される保持手段をも備える。前記駆動リング上の接続手段は、前記駆動リングを前記流体で動作するパーカッションドリル装置の駆動手段に接続するように構成される。第１態様によると、前記駆動リングは、複数の分離可能な弧状駆動ドッグ部分を備え、前記ビット保持部は前記弧状駆動ドッグ部分の少なくとも２つ上に供される。第２態様によると、前記ビットの前記頂部は、本体と、該本体と係合する複数のビット挿入部を備え、前記係合手段は前記ビット挿入部によって供される。【選択図】図１

Description

本発明は、ドリルビット用駆動装置に関し、より詳細には大直径流体動作パーカッションドリル装置内のドリルビット用駆動装置に関する。

従来のダウンザホールハンマーと流体動作パーカッション装置は一般的に、外部シリンダ又は外側被覆スリーブを備える。前記外部シリンダ又は外側被覆スリーブ内にはバックヘッドアセンブリと係合する内側シリンダが設けられる。滑動往復ピストンは内側シリンダ及びバックヘッドアセンブリと協働する。それにより圧力流体がバックヘッドアセンブリを介して供給されるとき、ピストンは、外側被覆スリーブ上の駆動チャック内に保持されるドリルビットへ衝撃効果を及ぼすように機能する。

ドリルビットは一般的に軸方向に伸びるシャンクで形成される。シャンク上で軸方向に伸びるスプラインは、駆動チャックからビットシャンクへ回転駆動を伝えるように駆動チャック上で内部に形成される相補的スプラインと滑動しながら係合可能である。ビット保持手段－たとえばビット保持リング－は、ビットシャンクの上端でショルダーと係合することでドリルビットアセンブリ内のビットを保持する。

大きなドリルビット－直径が１．５ｍオーダーのもの－では、ビットシャンクとビットヘッドを併せた重さは５０００ｋｇを超えると思われる。そのような大きなビットは製造が高価で、その重さ故に掘削の速さと効率が低下する恐れがある。ビットの重さを減少させる一の方法は、ビットシャンクの長さを短くすることである。しかし従来の装置に置いてビットシャンクの長さを短くすることは難しい。その理由は、シャンクの長さはチャックの長さに関連するからである。つまりチャックの長さは、被覆性スリーブと係合するためには上端でねじを有するのに十分な長さで、かつ、回転駆動を有効に伝えるのに十分なスプライン長さでなければならない。

発明が解決する課題

従って、ビットシャンクの長さを減少させるか又はなくすことを可能にするドリルビット－特に大直径ドリルビット－用駆動アセンブリを供することが望ましい。

課題が解決する手段

本発明の態様によると、流体動作パーカッションドリル用ドリルビットアセンブリが供される。当該ドリルビットアセンブリは、頂部及びビット保持部を有するパーカッションビットと、駆動リング上の相補的係合手段と係合可能なことで、前記駆動リングからの回転駆動を前記パーカッションビットへ伝えることが可能な前記頂部上の係合手段と、前記パーカッションビットの前記ビット保持部と係合することで当該ドリルビットアセンブリ内で前記パーカッションビットを保持するように構成されるビット保持手段と、前記駆動リングと前記流体動作パーカッションドリル装置の駆動手段とを接続するように構成される前記駆動リング上の接続手段とを備える。前記駆動リングは複数の分離可能な弧状駆動ドッグ部分を備え、前記ビット保持手段は前記複数の駆動ドッグ部分のうちの少なくとも２つ上に供される。

この装置の利点は、前記係合手段が前記ビットの前記頂部に供されているので、前記ビットの長さが減少することで、前記ビットの全体の重さが減少し、より高速かつ効率的な掘削が可能となることである。たとえば直径１．５ｍのドリルビットでは、重さは約３０００ｋｇに減少し得るさらに前記駆動リングは、前記ビット周辺で集合され得る複数の駆動ドッグ部分として供されるため、前記ビット保持手段は前記駆動ドッグ部分自体によって供され得ることで、別個のビット保持リングが不要となる。

前記ビットの前記頂部上の前記係合手段と係合する前記相補的係合手段が前記駆動リングの前端に供されてよい。前記ビットの前記頂部上の前記係合手段と係合する前記相補的係合手段は前記駆動ドッグ部分のうちの少なくとも２つ上に供されてよい。これらは、前記ビット保持手段上に供される同一の２つの駆動ドッグ部分であってよいし、あるいは２つの異なる部分であってもよい。

前記パーカッションビットの前記ビット保持部は保持ショルダーを備えてよい。前記ビット保持手段は、前記ビットを当該アセンブリ内で保持するように前記パーカッションビットの前記ビット保持部と係合する前記駆動リングの内部に形成されるショルダーを備えてよい。この装置の利点は別個のビット保持リングを要しないことである。前記ビット保持手段-たとえばショルダー-は前記駆動リングと一体形成されてよい。ショルダー部は前記駆動ドッグ部分のうちの２つ以上上に形成されてよい。好適実施形態では、前記駆動リングが当該アセンブリ内で組み合わせられるときに、連続したショルダーが前記駆動リングの内部に形成されるように、ショルダー部は前記駆動ドッグ部分の各々の上に形成される。あるいはその代わりに、前記ショルダーが不連続になるように、前記ショルダー部は前記駆動ドッグ部分の一部にのみ形成されてもよい。好適には、前記ショルダー部はバランスを取りながら前記ビットの前記保持ショルダーを保持するように前記ビットの周りに設けられる。

本願の実施形態では、前記頂部上の前記係合手段は複数の凹部を備え、かつ、前記駆動リング上の前記相補的係合手段は該手段の前端に対応する複数の突出部を備える。それにより前記複数の突出部の各々は対応する凹部内で受けられることで、回転駆動が前記駆動リングから前記パーカッションビットへ伝わる。前記複数の突出部は前記駆動リングの前端で半径方向に離間した配置で供されてよい。同様に前記複数の凹部は前記ビットの前記頂部の後ろを向く面内で半径方向に離間する配置で供されてよい。前記複数の突出部は前記駆動リングの前記前端に形成され、かつ、前記複数の凹部は前記ビットの前記頂部上に形成されるので、前記ビットは可能な限り切断面に近づくように駆動されることで、前記ビットシャンクを短くする又は省略することが可能となる。

突出部は前記駆動ドッグ部分のうちの少なくとも２つ上に供されてよい。好適には前記駆動ドッグ部分の各々は前記複数の突出部のうちの一を備える。前記駆動ドッグ部分の各々はまた、前記駆動ドッグ部分を前記流体動作パーカッションドリル装置の駆動手段へ接続する接続手段をも備えてよい。好適には前記複数の突出部は、バランスをとって前記複数の凹部と係合するように全ビットの周りに設けられる。

本発明の一の実施形態では、前記ビット保持手段は前記駆動リング上の前記複数の突出部のうちの少なくとも２つ上に形成されるショルダーを備え、かつ、前記パーカッションビットの前記ビット保持部は前記ビットの前記頂部内の対応する凹部の開口部に形成される保持ショルダーを備える。理想的には、前記ショルダーは前記少なくとも２つの突出部の各々の３つの側面の周囲に形成され、かつ、前記保持ショルダーは前記対応する凹部の３つの側面の周囲に形成される。しかし前記ショルダーは前記複数の突出部の一の側面のみに形成され、かつ、前記保持ショルダーは前記凹部の対応する側面上に形成されてよい。

本発明の一の実施形態では、前記ビットの前記頂部は、本体及び該本体と係合する複数のビット挿入部を備える。前記係合手段は前記複数のビット挿入部によって供される。好適には前記複数のビット挿入部は前記ビットの前記頂部の前記本体と滑動して係合可能である。他の実施形態では、前記複数のビット挿入部は、適切な固定具－たとえばボルト－を用いて前記ビットへ固定されてよい。前記複数のビット挿入部は、前記パーカッションビットの前記頂部の前記本体の前方端で半径方向に離間した配置で供されてよい。

前記頂部上の前記係合手段は前記複数のビット挿入部のうちの少なくとも２つの後方を向く面内に供される凹部を備えてよい。前記駆動リング上の前記相補的係合手段は前記駆動リングの前端に対応する複数の突出部を備えてよい。それにより前記複数の突出部の各々は、前記駆動リングから前記パーカッションビットへ回転駆動を伝えるように対応する凹部内で受けられる。

この装置の利点は、前記挿入部は前記ビットの寿命の間、損傷する際に、前記ビット全体を交換することなく複数回交換可能であることである。これは大直径ドリルビットにとって特に有利である。

一の実施形態では、凹部が前記複数のビット挿入部のうちの少なくとも２つの後方を向く面内に供され、かつ、対応する複数の突出部が前記駆動リングの前端に供される。前記複数のビット挿入部、凹部、及び突出部の各々の形状は、前記挿入部が前記ビットの前記頂部の前記本体と係合するときに、前記挿入部が前記ビットの前記頂部の前記本体に対して回転可能となるようにされる。たとえば前記挿入部のうちの少なくとも１つと、該少なくとも１つの挿入部内に供される前記凹部と前記対応する突出部は実質的に円筒形状であってよい。

この装置の利点は、当該装置の動作中、前記挿入部が前記装置の回転に起因して回転することで、前記挿入部の各々の全表面にわたって被覆を広げる。その結果前記挿入部の寿命が延びることである。

本発明の他の態様によると、流体動作パーカッションドリル装置用ドリルビットアセンブリが供される。当該ドリルビットアセンブリは、頂部及びビット保持部を有するパーカッションビットと、駆動リング上の相補的係合手段と係合可能なことで、前記駆動リングからの回転駆動力を前記パーカッションビットへ伝えることが可能な前記頂部上の係合手段と、前記パーカッションビットの前記ビット保持部と係合することで当該ドリルビットアセンブリ内で前記パーカッションビットを保持するように構成されるビット保持手段と、前記駆動リングと前記流体動作パーカッションドリル装置の駆動手段とを接続するように構成される前記駆動リング上の接続手段とを備える。前記ビットの前記頂部は本体と該本体と係合する複数のビット挿入部を備える。前記係合手段は前記複数のビット挿入部によって供される。

前記複数のビット挿入部は、前記パーカッションビットの前記本体の前端で半径方向に離間した配置で供されてよい。

前記ビット保持手段は、前記駆動リングと前記パーカッションドリル装置の外側被覆スリーブとの間に設けられ、かつ、前記パーカッションビットの前記ビット保持部と係合して当該アセンブリ内で前記ビットを保持するように配置されるビット保持リングを備えてよい。

この装置の利点は、前記挿入部は前記ビットの寿命の間、損傷する際に、前記ビット全体を交換することなく複数回交換可能であることである。これは大直径ドリルビットにとって特に有利である。駆動が前記駆動リングから前記ビットの前記頂部の一部を構成する前記挿入部へ伝えられるので、前記ビットの長さが減少する。その結果、前記ビットの全体の重さが減少し、より高速かつ効率的な掘削が可能となる。

本発明の他の態様によると、流体動作パーカッションドリル装置用ドリルビットアセンブリが供される。当該ドリルビットアセンブリは、頂部及びビット保持部を有するパーカッションビットと、駆動リング上の相補的係合手段と係合可能なことで、前記駆動リングからの回転駆動力を前記パーカッションビットへ伝えることが可能な前記頂部上の係合手段と、前記パーカッションビットの前記ビット保持部と係合することで当該ドリルビットアセンブリ内で前記パーカッションビットを保持するように構成されるビット保持手段と、前記駆動リングの上部に供されて、前記駆動リングと前記流体動作パーカッションドリル装置の外側被覆スリーブの下端に供される外部ねじとを接続することで、前記ビット保持手段は前記外側被覆スリーブと前記駆動リングの内側に形成されるショルダーとの間で保持されるようにする内部ねじとを備える。

この装置の利点は、前記ビットの長さが従来のスプライン装置と比較して短くなり得ることである。

ある実施形態では、前記ビット保持手段は前記外側被覆スリーブの下端と前記駆動リングの内部に形成される前記ショルダーとの間で保持され得る。この装置の他の利点は、前記ビット保持リングが前記被覆スリーブの内径内に収容されなくてよいことである。他の実施形態では、前記ビット保持手段は、前記被覆スリーブの内部に形成されるショルダーと前記駆動リングの内部に形成される前記ショルダーとの間に保持されてよい。

前記頂部上の前記係合手段は複数の凹部を備えてよい。前記駆動リング上の前記相補的係合手段は前記駆動リングの前端で複数の対応する突出部を備えてよい。それにより前記複数の突出部の各々は、前記駆動リングから前記パーカッションビットへ回転駆動を伝えるように対応する凹部内で受けられる。前記複数の突出部は前記駆動リングの前端で半径方向に離間した配置で供されてよい。前記複数の凹部は前記ビットの前記頂部の後ろを向く面内で半径方向に離間する配置で供されてよい。

前記ビット保持手段は、前記駆動リングと前記パーカッションドリル装置の外側被覆スリーブとの間に設けられ、かつ、前記パーカッションビットの前記ビット保持部と係合して当該アセンブリ内で前記ビットを保持するように配置されるビット保持リングを備えてよい。前記パーカッションビットの前記ビット保持部は保持ショルダーを備えてよい。

本発明の他の態様によると、外部が円筒形状の外側被覆スリーブと、該外側被覆スリーブ内部で往復運動することで前記外側被覆スリーブの前端に設けられるドリルビットアセンブリのパーカッションビットと衝突するように設けられる滑動ピストンとを備えるダウンザホールハンマーが供される。前記ドリルビットアセンブリは上述のアセンブリである。

パーカッションドリル装置に取り付けられる本発明の第１実施形態でによるドリルビットアセンブリの長手方向断面図である。被覆スリーブに取り付けられる図１のドリルビットアセンブリの駆動リングの斜視図である。図１のドリルビットアセンブリの駆動リングとパーカッションビットの斜視図である。図１のドリルビットアセンブリの駆動リングとパーカッションビットの反対斜視図である。アセンブリ中での図１のドリルビットアセンブリの底面図である。アセンブリ中での図１のドリルビットアセンブリの長手方向断面図である。アセンブリ中での図１のドリルビットアセンブリと被覆スリーブの切断斜視図である。パーカッションドリル装置の被覆スリーブに取り付けられる本発明の第２実施形態によるドリルビットアセンブリの長手方向断面図である。パーカッションドリル装置の被覆スリーブに取り付けられる本発明の第３実施形態によるドリルビットアセンブリの長手方向断面図である。パーカッションドリル装置の被覆スリーブに取り付けられる本発明の第４実施形態によるドリルビットアセンブリの長手方向断面図である。パーカッションドリル装置の被覆スリーブに取り付けられる本発明の第５実施形態によるドリルビットアセンブリの長手方向断面図である。パーカッションドリル装置の被覆スリーブに取り付けられる本発明の第６実施形態によるドリルビットアセンブリの長手方向断面図である。図１２のドリルビットアセンブリのドリルビットの斜視図である。図１２のドリルビットアセンブリの駆動リングの斜視図である。アセンブリ中での図１２のドリルビットアセンブリの駆動リングとビットの斜視図である。パーカッションドリル装置の被覆スリーブに取り付けられる本発明の第７実施形態によるドリルビットアセンブリの長手方向断面図である。図１６のドリルビットアセンブリの駆動リングとビットの斜視図である。パーカッションドリル装置の被覆スリーブに取り付けられる本発明の第８実施形態によるドリルビットアセンブリの長手方向断面図である。被覆スリーブに取り付けられる図１８のドリルビットアセンブリの駆動リングの斜視図である。図１８のドリルビットアセンブリのパーカッションビットの反対斜視図である。アセンブリ中での図１８のドリルビットアセンブリの斜視図である。

発明を実施する形態

図１～図７を参照すると、本発明の第１実施形態による流体動作パーカッションドリル装置のドリルビットアセンブリ１が図示されている。アセンブリは、頂部３とビット保持部４を有するパーカッションビット２を備える。ビットの頂部３にはタングステンカーバイドボタン５が周知の方法で供される。パーカッションビットのビット保持部４は保持ショルダー６を備える。

アセンブリは、回転駆動をパーカッションビットへ伝える駆動リング７をさらに備える。図２に示されているように、この実施形態では、駆動リング７は、一つとなって環状駆動リングを構成する複数の分離可能な駆動ドッグ部分１８を含む。駆動リング７は各部分１８内の穴８を介してパーカッションドリル装置の外側被覆スリーブ９にねじ留めされることで、回転トルクを被覆スリーブから駆動リング７を介してビット１へ伝えることが可能となる。駆動ドッグ部分の各々は内部ショルダー部１０を設けて形成される。内部ショルダー部１０は、駆動リングが組み合わせられるとき、一つとなってパーカッションビットの保持ショルダー６と係合してアセンブリ内でビットを保持する連続ショルダーを構成する。代替実施形態では、ショルダー部１０は一部の駆動ドッグ部分にのみ形成されてよい。一部の駆動ドッグ部分は、バランスを取りながら保持ショルダー６と係合するようにビットの周りに設けられてよい。

ビットの頂部３は本体１１と該本体１１と滑動可能に係合する複数の挿入部１２を備える。ビット挿入部１２は該ビット挿入部１２上の縁部１３によって本体１１内に保持される。縁部１３は本体１１上の相補的ショルダー１４と係合する。図３で最も良く表されているように、ビット挿入部１２は、パーカッションビット１の頂部３の本体１１の前端で半径方向に離間した配置で供されてよい。共に本体１１の中央部とビット挿入部１２はビット２の切断面を構成する。

図４に示されているように、凹部１５が複数のビット挿入部１２の各々の前を向く面１６に供される。駆動リング７には前端に対応する複数の突出部１７が供される。各駆動ドッグ部分１８は複数の突出部のうちの一を備える。アセンブリが組み合わせられるとき、各突出部１７は対応する凹部１５内で受けられることで、回転駆動が駆動リングからパーカッションビットへ伝えられる。

第１実施形態のドリルビットアセンブリを組み合わせるため、ドリルビット１は、図６と図７に示されているように被覆スリーブ９に対して位置決めされる。単一の駆動ドッグ部分１８と単一のビット挿入部１２は、一つに組み合わせられて、ビットの頂部３の本体へ入り込むように滑動する。それにより挿入部の縁部１３は本体１１のショルダー１４と係合し、かつ、駆動ドッグ部分上のショルダー部分１０はビット上の保持ショルダー６と係合する。続いて駆動ドッグ部分１８は、図７に示されているように外部へアクセス可能な穴８を介して被覆スリーブ９へねじ留めされる。代替実施形態が図８に示されている。図中、大きなボルト１９が被覆スリーブの上部から駆動ドッグへねじ込められることでアセンブリ内で駆動ドッグを保持する。

駆動ドッグ部分とビット挿入部の各対は同じように追加される。一旦すべての駆動ドッグ部分が加えられると、駆動ドッグ部分は連続する環状駆動リング７を構成する。駆動リングはボルトによってアセンブリ内に保持される。その結果駆動リングはアセンブリ内でパーカッションビット１を保持する。挿入部は縁部１３とショルダー１４によってビットの本体に係合される。回転駆動は、突出部１７とビット挿入部内の凹部１５との係合によって駆動リング７からビット１へ伝えられる。

本発明の第３実施形態によるドリルビットアセンブリが図９に示されている。この実施形態と図１の実施形態との違いは、駆動リング７が単一部材で構成されること、及び、ビット保持リング２０が外側被覆スリーブ９と駆動リング７の内部に形成されるショルダー２３との間に供されることでビット１をアセンブリ内に保持することである。ビット保持リングは、アセンブリ内に挿入可能となるように複数の弧状部として供される。図９のアセンブリを組み合わせるため、挿入部１２は最初に滑動してビットの本体１１と係合する。続いて駆動リングはビットの上部に設置されて、ビット保持リング２０の弧状部はビットと駆動リングとの間に挿入される。それによりビット保持リング２０は駆動リングのショルダー２３上に収まる。図８に示された実施形態と同様に、大きなボルト１９が被覆スリーブの上部から駆動リングへ下へ向かってねじ留めされることで駆動リングをアセンブリ内に保持する。ビット保持リングはアセンブリ内であって被覆スリーブの下端２４と駆動リングのショルダー２３との間で保持される。代替実施形態では、ボルト１９に代わって、被覆スリーブと駆動リングが一時的に留められて一つにされ、かつ、図１～図７に示されているように駆動リングが前端でねじ留め可能となるようにビットは外へ飛び出すことが可能である。

本発明の第４実施形態によるドリルビットアセンブリが図１０に示されている。この実施形態では、単一部材の駆動リング７の上部２１の内側にはねじ山が設けられている。外側ねじ山２２は被覆スリーブ９の下部に供されてる。駆動リング７は被覆スリーブの下端でねじ留めされる。それにより保持リング２０は駆動リング７上のショルダー２３と被覆スリーブ２０の下端との間で適切に保持される。駆動リング７と被覆スリーブとがねじで係合されることで、駆動リングを介して被覆スリーブからビット１へ回転トルクを伝えることが可能となる。

本発明の第５実施形態によるドリルビットアセンブリが図１１に示されている。この実施形態では、単一部材の駆動リング７の上部２１には外部ねじ山２６が供される。内側ねじ山２５が被覆スリーブ９の下部に供される。駆動リング７は被覆スリーブの下端にねじ留めされる。それにより保持リング２０は被覆スリーブ９上のショルダー２７と駆動リングの上端２８との間で適切に保持される。駆動リング７と被覆スリーブとがねじで係合されることで、駆動リングを介して被覆スリーブからビット１へ回転トルクを伝えることが可能となる。

本発明の第６実施形態によるドリルビットアセンブリが図１２～図１５に示されている。図１２と図１３に示されているように、パーカッションビット２は概して円筒形状で、かつ、前端ではビットの頂部３は、後端ではビット保持部４が形成される。ビット２は、ビットの後端で半径方向に離間した配置で供される複数の凹部を有する単一部材として形成される。各凹部は、ビット２の後面に開口部３２と、ビットの曲面に開口部３３を有する。保持ショルダー又は縁部３０はビットの後面内の各凹部の開口部３２に形成される。ショルダー３０はビット２のビット保持部４を構成する。各凹部に係るショルダー３０は、その凹部の中心へ向かうように延びる。図示された実施形態では、各ショルダー３０は各凹部の３つの側面の周りで延びる。代替実施形態では、ショルダーは凹部の一の側面－たとえば開口部３３に対向する最内面－にのみ供されてよい。

アセンブリは、回転駆動をパーカッションビットへ伝える駆動リング７さらに備える。図１４に示されているように、駆動リング７は、一つになって環状駆動リングを構成する複数の弧状駆動ドッグ部分を備える。駆動リング７は各部分１８内の穴８を介してパーカッションドリル装置の外側被覆スリーブ９にねじ留めされることで、回転トルクを被覆スリーブから駆動リング７を介してビット１へ伝えることが可能となる。

駆動リング７には前端で複数の突出部１７が供される。前記複数の突出部１７の数と寸法はパーカッションビット内の凹部に対応する。各駆動ドッグ部分１８は複数の突出部のうちの一を備える。アセンブリが組み合わせられるとき、各突出部１７は、回転駆動を駆動リングからパーカッションビットへ伝えるように対応する凹部２９内で受けられる。各突出部１７は自由端にショルダー３１を有するように形成される。図示された実施形態では、ショルダー３１は突出部１７の３つの側面の周りで延びる。代替実施形態では、ショルダー３１は突出部の一の側面－たとえば突出部の最内面－にのみ供されてよい。図１５に示されているように、駆動ドッグ部分がビット２に組み合わせられるとき、ショルダー３１は、アセンブリ内でビットを保持するようにパーカッションビットのショルダー３０と係合する。

本発明の第６実施形態によるドリルビットアセンブリを組み合わせるため、ドリルビット１はドロップアウト位置において被覆スリーブ９に対して位置決めされる。単一の駆動ドッグ部分１８は、該駆動ドッグ部分上のショルダー３１がビット上の保持ショルダー３０と係合するように、ビット内の凹部２９のうちの一へ入り込むように滑動する。続いて駆動ドッグ部分１８は、外部へアクセス可能な穴８を介して被覆スリーブ９へねじ留めされる。あるいはその代わりに、大きなボルトが被覆スリーブの上部から駆動ドッグへねじ込められることによってアセンブリ内で駆動ドッグを保持する。

各駆動ドッグ部分が同じように追加される。一旦すべての駆動ドッグ部分が加えられると、駆動ドッグ部分は連続する環状駆動リングを構成する。駆動リングはボルトによってアセンブリ内で保持される。その結果駆動リングはショルダー３１とビット上のショルダー３０との係合によってアセンブリ内でパーカッションビット１を保持する。回転駆動は、突出部とビット内の凹部２９との係合によって駆動リング７からビット１へ伝えられる。

本発明の第７実施形態によるドリルビットアセンブリが図１６と図１７に示されている。これらの図に示されているように、パーカッションビット２は、前端にビット頂部３を有し、後端にビット保持部４を有するように形成される。パーカッションビットのビット保持部４は保持ショルダー６を備える。ビット２は、ビットの後端で半径方向に離間した配置で供される複数の凹部２９を有する単一部材として形成される。各凹部は、ビット２の後面に開口部３２と、ビットの曲面に開口部３３を有する。

アセンブリは、回転駆動をパーカッションビットへ伝える駆動リング７さらに備える。駆動リング７には、ビット２内の凹部２９に対応する複数の突出部１７を前端に供される。図９に示された実施形態では、駆動リング７は単一部材として形成され、かつ、ビット保持リング２０が外側被覆スリーブ９と駆動リング７の内部に形成されるショルダー２３との間に供されることでビット１をアセンブリ内に保持する。ビット保持リングは、アセンブリ内に挿入可能となるように複数の弧状部として供される。

図１６のアセンブリを組み合わせるため、駆動リングはビットの上部に設けられる。その際、駆動リング上の突出部１７がビット内に形成される凹部２９内で受けられ、かつ、ビット保持リング２０の弧状部がビットと駆動リングとの間に挿入される。その結果、ビット保持リング２０が駆動リングのショルダー２３上に収まる。単一部材の駆動リング７の上部２１は内部にねじ山が設けられる。外側のねじ山２２は被覆スリーブ９の下部に供される。駆動リング７は被覆スリーブの下端にねじ込まれる。その結果保持リング２０は駆動リング７上のショルダー２３と被覆スリーブの下端２４との間で保持される。駆動リングと被覆スリーブとがねじで係合されることで、回転トルクを被覆スリーブから駆動リングを介してビット１へ伝えることが可能となる。

図１８～図２１を参照すると、本発明の第８実施形態による流体動作パーカッションドリル装置のドリルビットアセンブリ１が図示されている。アセンブリは、頂部３とビット保持部４を有するパーカッションビット２を備える。パーカッションビットのビット保持部４は保持ショルダー６を備える。

アセンブリは、回転駆動をパーカッションビットへ伝える駆動リング７さらに備える。図１９に示されているように、この実施形態では、駆動リング７は、一つとなって環状駆動リングを構成する複数の分離可能な駆動ドッグ部分１８を含む。駆動リング７は各部分１８内の穴８を介してパーカッションドリル装置の外側被覆スリーブ９にねじ留めされることで、回転トルクを被覆スリーブから駆動リング７を介してビット１へ伝えることが可能となる。駆動ドッグ部分の各々は内部ショルダー部１０を設けて形成される。内部ショルダー部１０は、駆動リングが組み合わせられるとき、一つとなってパーカッションビットの保持ショルダー６と係合してアセンブリ内でビットを保持する連続ショルダーを構成する。代替実施形態では、ショルダー部１０は一部の駆動ドッグ部分にのみ形成されてよい。一部の駆動ドッグ部分は、バランスを取りながら保持ショルダー６と係合するようにビットの周りに設けられてよい。

ビットの頂部３は本体１１と該本体１１と滑動可能に係合する複数の挿入部１２を備える。この実施形態では、ビット挿入部は、前端に円盤形状の切断面３４を有する実質的に円筒形状である。各ビット挿入部１２は該ビット挿入部１２上の縁部１３によって本体１１内に保持される。縁部１３は本体１１上の相補的ショルダー１４と係合する。図２０と図２１で最も良く表されているように、ビット挿入部１２は、パーカッションビット１の頂部３の本体１１の前端で半径方向に離間した配置で供される。本体１１の中央部はビット挿入部１２共にビット２の切断面を構成する。

図１８と図２０に示されているように、凹部１５が複数のビット挿入部１２の各々の後方を向く面１６に供される。駆動リング７には前端に対応する複数の突出部１７が供される。この実施形態では、突出部１７は実質的に円筒形状である。凹部１５は突出部１７に対応する形状を有する。各駆動ドッグ部分１８は複数の突出部のうちの一を備える。アセンブリが組み合わせられるとき、各突出部１７は対応する凹部１５内で受けられることで、回転駆動が駆動リングからパーカッションビットへ伝えられる。

本発明の第８実施形態によるドリルビットアセンブリを組み合わせるため、ドリルビット１は図２１に示されているようにドロップアウト位置において被覆スリーブ９に対して位置決めされる。単一の駆動ドッグ部分１８と単一のビット挿入部１２は、突出部１７を凹部１５へ挿入することによって一つに組み合わせられて、ビットの頂部３の本体へ入り込むように滑動する。それにより挿入部の縁部１３は本体１１のショルダー１４と係合し、かつ、駆動ドッグ部分上のショルダー位置１０はビット上の保持ショルダー６と係合する。続いて駆動ドッグ部分１８は、外部へアクセス可能な穴８を介して被覆スリーブ９へねじ留めされる。代替実施形態では、大きなボルトが被覆スリーブの上部から駆動ドッグへねじ込められることによってアセンブリ内で駆動ドッグを保持する。

駆動ドッグ部分とビット挿入部の各対は同じように追加される。一旦すべての駆動ドッグ部分が加えられると、駆動ドッグ部分は連続する環状駆動リング７を構成する。駆動リングはボルトによってアセンブリ内に保持される。その結果駆動リングはアセンブリ内でパーカッションビット１を保持する。挿入部は縁部１３とショルダー１４によってビットの本体に係合される。回転駆動は、突出部１７とビット挿入部内の凹部１５との係合によって駆動リング７からビット１へ伝えられる。この実施形態では、複数のビット挿入部と突出部の形状は、複数のビット挿入部の各々がビット頂部に対して回転可能となるものである。装置の動作中、挿入部は装置の回転トルクに起因して回転する。この構成は、挿入部の各々の全表面にわたって被覆を広げることによってビット挿入部の寿命を延ばすことができる。

「備える」及び「有する」という用語が本発明を参照する際に用いられるときには、記載された特徴、数、段階、又は構成要素の存在を特定するのに用いられるが、１つ以上の他の特徴、数、段階、若しくは構成要素、又はこれらの組み合わせの存在又は追加を排除しない。

簡明を期すためにそれぞれ独立した実施形態に記載される本発明の複数の特徴は単一の実施形態中で組み合わせられてもよいことに留意して欲しい。逆に簡潔に記載するために単一の実施形態中に記載された本発明の様々な特徴は別個又は任意の適切な一部の組み合わせによって供されてよい。

Claims

流体動作パーカッションドリル用ドリルビットアセンブリであって、
頂部及びビット保持部を有するパーカッションビットと、
駆動リング上の相補的係合手段と係合可能なことで、前記駆動リングからの回転駆動を前記パーカッションビットへ伝えることが可能な前記頂部上の係合手段と、
前記パーカッションビットの前記ビット保持部と係合することで当該ドリルビットアセンブリ内で前記パーカッションビットを保持するように構成されるビット保持手段と、
前記駆動リングと前記流体動作パーカッションドリル装置の駆動手段とを接続するように構成される前記駆動リング上の接続手段と、
を備え、
前記駆動リングは複数の分離可能な弧状駆動ドッグ部分を備え、
前記ビット保持手段は前記複数の駆動ドッグ部分のうちの少なくとも２つ上に供される、
ドリルビットアセンブリ。
請求項１に記載のドリルビットアセンブリであって、前記ビットの前記頂部上の前記係合手段と係合する前記相補的係合手段は前記駆動ドッグ部分のうちの少なくとも２つ上に供される、ドリルビットアセンブリ。
請求項１又は２に記載のドリルビットアセンブリであって、前記パーカッションビットの前記ビット保持部は保持ショルダーを備える、ドリルビットアセンブリ。
請求項１～３のいずれかに記載のドリルビットアセンブリであって、前記ビット保持手段は、前記ビットを当該アセンブリ内に保持するように前記パーカッションビットの前記ビット保持部と係合する前記駆動リングの内部に形成されるショルダーを備える、ドリルビットアセンブリ。
請求項４に記載のドリルビットアセンブリであって、前記ビット保持手段は前記駆動リングと一体形成される、ドリルビットアセンブリ。
請求項１～５のいずれかに記載のドリルビットアセンブリであって、
前記頂部上の前記係合手段は複数の凹部を備え、かつ、前記駆動リング上の前記相補的係合手段は該手段の前端に対応する複数の突出部を備え、それにより前記複数の突出部の各々は対応する凹部内で受けられることで、回転駆動が前記駆動リングから前記パーカッションビットへ伝わる、ドリルビットアセンブリ。
請求項６に記載のドリルビットアセンブリであって、前記複数の突出部は前記駆動リングの前端で半径方向に離間した配置で供される、ドリルビットアセンブリ。
請求項６又は７に記載のドリルビットアセンブリであって、前記複数の凹部は前記ビットの前記頂部の後ろを向く面内で半径方向に離間する配置で供される、ドリルビットアセンブリ。
請求項６～８のいずれかに記載のドリルビットアセンブリであって、前記駆動ドッグ部分の各々は前記複数の突出部のうちの一を備える、ドリルビットアセンブリ。
請求項１～５のいずれかに記載のドリルビットアセンブリであって、
前記ビットの前記頂部は本体と該本体と係合する複数のビット挿入部を備え、
前記係合手段は前記複数のビット挿入部によって供される、
ドリルビットアセンブリ。
請求項１０に記載のドリルビットアセンブリであって、前記複数のビット挿入部は、前記パーカッションビットの前記頂部の前記本体の前端で半径方向に離間した配置で供される、ドリルビットアセンブリ。
請求項１０又は１１に記載のドリルビットアセンブリであって、
前記頂部上の前記係合手段は前記複数のビット挿入部のうちの少なくとも２つの後方を向く面内に供される凹部を備え、かつ、前記駆動リング上の前記相補的係合手段は該手段の前端に対応する複数の突出部を備え、それにより前記複数の突出部の各々は対応する凹部内で受けられることで、回転駆動が前記駆動リングから前記パーカッションビットへ伝わる、ドリルビットアセンブリ。
請求項１２に記載のドリルビットアセンブリであって、前記駆動ドッグ部分の各々は前記複数の突出部のうちの一、及び、前記駆動ドッグ部分を前記流体動作パーカッションドリル装置の駆動手段へ接続する接続手段を備える、ドリルビットアセンブリ。
請求項１０～１３のいずれかに記載のドリルビットアセンブリであって、
凹部が前記複数のビット挿入部のうちの少なくとも２つの後方を向く面内に供され、かつ、対応する複数の突出部が前記駆動リングの前端に供され、
前記複数のビット挿入部、凹部、及び突出部の各々の形状は、前記挿入部が前記ビットの前記頂部の前記本体と係合するときに、前記挿入部が前記ビットの前記頂部の前記本体に対して回転可能となるようにされる、
ドリルビットアセンブリ。
請求項１４に記載のドリルビットアセンブリであって、前記複数のビット挿入部、凹部、及び突出部の各々は実質的に円筒形状である、ドリルビットアセンブリ。
請求項６～９のいずれかに記載のドリルビットアセンブリであって、
前記ビット保持手段は前記駆動リング上の前記複数の突出部のうちの少なくとも２つの各々上に形成されるショルダーを備え、
前記パーカッションビットの前記ビット保持部は前記ビットの前記頂部内の対応する凹部の開口部に形成される保持ショルダーを備える、
ドリルビットアセンブリ。
請求項１６に記載のドリルビットアセンブリであって、
理想的には、前記ショルダーは前記少なくとも２つの突出部の各々の３つの側面の周囲に形成され、かつ、
前記保持ショルダーは前記対応する凹部の３つの側面の周囲に形成される、
ドリルビットアセンブリ。
流体動作パーカッションドリル装置用ドリルビットアセンブリであって、
頂部及びビット保持部を有するパーカッションビットと、
駆動リング上の相補的係合手段と係合可能なことで、前記駆動リングからの回転駆動力を前記パーカッションビットへ伝えることが可能な前記頂部上の係合手段と、
前記パーカッションビットの前記ビット保持部と係合することで当該ドリルビットアセンブリ内で前記パーカッションビットを保持するように構成されるビット保持手段と、
前記駆動リングと前記流体動作パーカッションドリル装置の駆動手段とを接続するように構成される前記駆動リング上の接続手段とを備え、
前記ビットの前記頂部は本体と該本体と係合する複数のビット挿入部を備え、
前記係合手段は前記複数のビット挿入部によって供される、
ドリルビットアセンブリ。
請求項１８に記載のドリルビットアセンブリであって、前記複数のビット挿入部は、前記パーカッションビットの前記頂部の前記本体の前端で半径方向に離間した配置で供される、ドリルビットアセンブリ。
請求項１８又は１９に記載のドリルビットアセンブリであって、
前記頂部上の前記係合手段は前記複数のビット挿入部のうちの少なくとも２つの後方を向く面内に供される凹部を備え、かつ、前記駆動リング上の前記相補的係合手段は該手段の前端に対応する複数の突出部を備え、それにより前記複数の突出部の各々は対応する凹部内で受けられることで、回転駆動が前記駆動リングから前記パーカッションビットへ伝わる、ドリルビットアセンブリ。
請求項１８～２０のいずれかに記載のドリルビットアセンブリであって、
凹部が前記複数のビット挿入部のうちの少なくとも２つの後方を向く面内に供され、かつ、対応する複数の突出部が前記駆動リングの前端に供され、
前記複数のビット挿入部、凹部、及び突出部の各々の形状は、前記挿入部が前記ビットの前記頂部の前記本体と係合するときに、前記挿入部が前記ビットの前記頂部の前記本体に対して回転可能となるようにされる、
ドリルビットアセンブリ。
請求項２１に記載のドリルビットアセンブリであって、前記複数のビット挿入部、凹部、及び突出部の各々は実質的に円筒形状である、ドリルビットアセンブリ。
請求項１８～２２のいずれかに記載のドリルビットアセンブリであって、前記ビット保持手段は、前記駆動リングと前記パーカッションドリル装置の外側被覆スリーブとの間に設けられ、かつ、前記パーカッションビットの前記ビット保持部と係合して当該アセンブリ内で前記ビットを保持するように配置されるビット保持リングを備える、ドリルビットアセンブリ。
流体動作パーカッションドリル装置用ドリルビットアセンブリであって、
頂部及びビット保持部を有するパーカッションビットと、
駆動リング上の相補的係合手段と係合可能なことで、前記駆動リングからの回転駆動力を前記パーカッションビットへ伝えることが可能な前記頂部上の係合手段と、
前記パーカッションビットの前記ビット保持部と係合することで当該ドリルビットアセンブリ内で前記パーカッションビットを保持するように構成されるビット保持手段と、
前記駆動リングの上部に供されて、前記駆動リングと前記流体動作パーカッションドリル装置の外側被覆スリーブの下端に供される外部ねじとを接続することで、前記ビット保持手段は前記外側被覆スリーブと前記駆動リングの内側に形成されるショルダーとの間で保持されるようにする内部ねじと、
を備えるドリルビットアセンブリ。
請求項２４に記載のドリルビットアセンブリであって、前記ビット保持手段は、前記外側被覆スリーブの下端と前記駆動リングの内部に形成される前記ショルダーとの間に保持される、ドリルビットアセンブリ。
請求項２４又は２５に記載のドリルビットアセンブリであって、
前記頂部上の前記係合手段は複数の凹部を備え、かつ、前記駆動リング上の前記相補的係合手段は該手段の前端に対応する複数の突出部を備え、それにより前記複数の突出部の各々は対応する凹部内で受けられることで、回転駆動が前記駆動リングから前記パーカッションビットへ伝わる、ドリルビットアセンブリ。
請求項２６に記載のドリルビットアセンブリであって、前記複数の突出部は前記駆動リングの前端で半径方向に離間した配置で供される、ドリルビットアセンブリ。
請求項２６又は２７に記載のドリルビットアセンブリであって、前記複数の凹部は前記ビットの前記頂部の後ろを向く面内で半径方向に離間する配置で供される、ドリルビットアセンブリ。
請求項２４～２８のいずれかに記載のドリルビットアセンブリであって、前記ビット保持手段は、前記駆動リングと前記パーカッションドリル装置の外側被覆スリーブとの間に設けられ、かつ、前記パーカッションビットの前記ビット保持部と係合して当該アセンブリ内で前記ビットを保持するように配置されるビット保持リングを備える、ドリルビットアセンブリ。
請求項２４～２９のいずれかに記載のドリルビットアセンブリであって、前記パーカッションビットの前記ビット保持部は保持ショルダーを備える、ドリルビットアセンブリ。
外部が円筒形状の外側被覆スリーブと、該外側被覆スリーブ内部で往復運動することで前記外側被覆スリーブの前端に設けられるドリルビットアセンブリのパーカッションビットと衝突するように設けられる滑動ピストンとを備えるダウンザホールハンマーであって、前記ドリルビットアセンブリは請求項１～３０のいずれかに記載のアセンブリである、ダウンザホールハンマー。
実質的に添付図面の図１～図２１を参照しながら説明され、かつ／あるいは添付図面の図１～図２１で表されるドリルビットアセンブリ。