JP4468958B2 - ロックドリルビット - Google Patents

Description

本発明は、独立請求項の前提部分に従うところの衝撃式穴明け、特に、トップハンマー穴明け用のロックドリルビットに関する。

米国特許番号第5,890,551号に開示されているように、ロックドリルビットは従来から知られており、付属のドリルロッドを有している。ロックドリルビットは、回転中に衝撃を加えることによって岩を破砕する超硬ボタンをその前面に備えている。キャビティは前面に形成されており、そのキャビティへ噴出する流体を供給するために、流路がドリルビットを貫通して延びている。キャビティは、端部のないランドによって縁取られている。ボタンのいくつかは、ランドに取り付けられている。他のボタンは、キャビティ内に作られたフラッシング流体のクッションによって、冷却され、洗浄されるように、キャビティに取り付けられている。しかし、ある場合において、ドリルビットの流路が岩屑によって詰まることがあった。

本発明は、長い寿命をもつ、序文で記載された種類のロックドリルビットを提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、良好な岩の除去を許容するロックドリルビットを提供する。
本発明の他の目的は、効果の高いフラッシング性を有するロックドリルビットを提供する。
本発明の他の目的は、刃の再生が容易なロックドリルビットを提供する。
本発明の他の目的は、岩屑によって容易に塞がれない流路を有するロックドリルビットを提供する。
本発明の他の目的は、右勝手及び左勝手の穴明けに適するロックドリルビットを提供する。
本発明の目的は、添付された独立請求項の特徴部分に規定された特徴を有するロックドリルビットによって実現される。
本発明によるロックドリルビットの実施形態は、添付される図面を参照して、以下に記載される。

図１〜３に示されるロックドリルビット１は、ドリルヘッド３及びシャンク又はスカート５を有するビットボディ２を備えている。ドリルヘッド３及びスカート５は、互いに一体化されている。図示しないドリルロッドは、ねじカップリングを介してロックドリルビット１に連結されている。ドリルロッドにおいて、貫通しているフラッシュダクトは、従来と同じように配置されている。ロックドリルビット１の縦方向の中心軸ＣＬは、図２で示されている。

最も明瞭に図２に示されているように、ロックドリルビット１は、ドリルロッドの一端において外部雄ねじを受け入れるために想定された内部雌ねじ９を備えている。

本発明によるロックドリルビットのドリルヘッドは、超硬ボタン１１，１２，１３，１４，１５の形態で岩石破砕部材を備えている。多数の冷却媒体通路１６，１７，１８は、ロックドリルビット１の内部空間の間に延びている。冷却媒体通路１６，１７，１８は、内部雌ねじ９と、ドリルヘッド３の前面との間で規定されている。内部空間において、第１の停止面１９、いわゆる底停止面は、ドリルロッドの自由端に配設されている。

図３に最も明瞭に示されているように、ロックドリルビット１の後端において、第２の停止面２０いわゆる肩停止面が、ドリルビッドの肩いわゆる肩ー底停止面と交差するように配設されている。これは、ロックドリルビット１とドリルロッドの間でねじによる結合が成された場合において、ドリルロッドの自由端が最初に底停止面１９に対して当接するような公差を有して、ドリルロッドが製造されることを意味する。ねじカップリングの装着が相対的に短い時間で行われた後に、ドリルロッドの肩は肩停止面２０に対して当接する。すなわち、ロックドリルビット１とドリルロッドの間の当接は、底停止面１９と肩停止面２０の両方で生じる。これは、ドリルロッドからロックドリルビット１への衝撃波の伝達が、底停止面と肩停止面の両方を介してもたらされるということを意味する。

図１Ａ及び２に最も明瞭に示されているように、ロックドリルビット１は、その外側において、軸方向にストレートに伸びる多数の切削用前側外周溝２１，２２及び後側外周溝２３を備えている。個々の切削用前側溝２１，２２は、中心軸２と平行に軸対称に配設されている。

前側溝２１，２２は、ビットボディにある外周ボタン１１の各ペアに設けられている。９個の外周ボタン１１は、ドリルビットの前面２４に取り付けられている。個々のボタンは、中心軸ＣＬに対して傾斜している。外周ボタンの直径は相対的に大きい。外周ボタン１１は、３つのセグメントに配設されている。すなわち、３個のボタンが各セグメントに配設されている。各セグメントは、外周ボタンのリーズ内で、深さ及び幅が前側溝２１の対応する寸法より大きい前側溝２２によって他の隣接するセグメントから間隔を空けている。前側溝２１は、セグメント内で二つの外周ボタンの間に配置されている。溝２１，２２は、前面から切削用の通路を許容する。切削用の個々の後側溝２３は、中心軸と平行で非軸対称に配設されている。切削用の個々の後側溝２３は、実質的に互いに垂直である第１の切り屑面と第２の切り屑とからなっている。ドリルビットの後端の幾何学形状は、スウエーデン特許番号第520036号に記載されているものが最も近く、本説明の中にも含まれている。後方刃は、ドリルビットの内側と最大直径の位置で、ロックドリルビットの岩石を破砕する端部からから離れて対向している略端部に配置されている。ドリルビットの後端の目的は、岩石屑の排出抵抗を軽減するために、孔の中にあるドリルビット１の案内がロックビット１の端部に関係して配置された部分によって実施されることを確実にすることである。切削用溝２１，２２，２３は、ロックドリルビット１の前で作られた岩石屑をドリルから離れたところに運ぶものである。

ヘッド部３は、外面部２５と、外面部の半径方向内側に配置された内面部２６とを有する前面２４を備えている。内面部は、キャビティによって外面部２５に対して部分的に窪んでいる。キャビティ２７は、隆起部２８を囲み、かつ、切削用の大きな溝に開口する３つの溝によって形成されている。好ましくは、個々の溝２９は、底と肩を作るために加工されている。これらの肩の端部は、溝２２の最も深い部分の側で外周ボタンに接近している。

６個の前側のボタン１２は、前面で、外周ボタン１１のリーズの半径方向内側の外面部２５、円（Ｃ）の半径方向外側に取り付けられている。個々のボタンの直径は、外周ボタンの直径より小さい。ボタン１２は、セグメントの内側の位置に対で配設されている。すなわち、二つのボタンは個々のセグメントの近傍に設けられている。

隆起部２８は、少なくとも５個、好ましくは６個の前側ボタン１３，１４，１５を備えている。その中でより中心に位置するボタン１５は、縦方向の中心軸ＣＬと交差している。隆起部２８は、ボタン１３と平坦な上面を有する丸いコーナ部を備えた略三角形状の部分である。個々のボタン１３，１４，１５の直径は、外周ボタン１１の直径より小さい。好ましくは、ボタン１４，１５の直径は等しく、ボタン１３の直径より小さい。隆起部において、二つの中間にあるボタン１４は、中央のボタン１５と二つのボタン１３の間に配置されている。

仮想円Ｃは、流路１６，１７，１８の中心と交差し、等しい数のボタン１３、すなわち３個のボタン１３と交差する。６個の前側ボタン１３，１４，１５は、前面に取り付けられている。９個の外周ボタン１１は、円Ｃの半径方向外側の前面に取り付けられている。円Ｃはドリルビットの中心軸ＣＬと同軸とすることができる。

３つの流路１６〜１８は、キャビティにフラッシング媒体を導くためのキャビティと連通している。流路の開口は、二つの前側溝２２の間の中間に位置している。また、流路の開口は、隆起部２８の下にある一つの平面内に配置されている。好ましくは、キャビティ２７は、ボタン１２の各ペア間に延びている。図１ＡのＢ−Ｂ断面の半径方向内側部分の線は、溝２２の中間部分、中心軸ＣＬや流路１８と交差する。

本発明によるドリルビッドは、多数の有利な効果を持っている。中央に配置された流路の開口を有することによって、流体は、溝２１，２２を通って相対的に長い距離移動する。これは、前面２４のフラッシングがより効果的に行われることを意味する。ボタン１３〜１５の周りにキャビティ２７を有することによって、これらのボタンの研削中に多くの鋼が除去されることが必要なくなり、刃の再生が容易になる。これはまた、ボタン１２に関しても、ある程度当てはまることである。流路１６〜１８の開口の位置は、隆起部２８に対して低くなっているため、これらの開口が詰まったり、変形したりしづらくなっている。前面の対称性は、トップハンマー及び下向きの孔明けにそれぞれ対応する、左勝手及び右勝手の穴明け用のドリルビットに関してふさわしい前面を作る。本発明によるドリルビットの寿命テストでは、工具寿命が従来のビットの５００ｍから６００ｍに延長する。すなわち、工具寿命が２０％向上する。

本発明に従うところのロックドリルビットの正面図を示す。 図１Ａ内のＢ−Ｂ線に沿ってロックビットを切断した断面図を示す。 ロックドリルビットの側面図を示す。 ロックドリルビットの側面図を示す。

Claims (10)

1. ビットボディ（２）と、
   縦方向の中心軸（ＣＬ）を規定するヘッド（３）であって、外面部（２５）と、該外面部の半径方向内側に配置され、キャビティ（２７）により前記外面部（２５）に対して部分的に窪んでいる内面部（２６）とを有する前面（２４）を備えたヘッド（３）と、
   前記ヘッドを貫通して延出し、前記キャビティ（２７）に対して噴出する媒体を導くために前記キャビティ（２７）に接続する多数の流路（１６〜１８）と、を備えた衝撃式穴明け用のロックドリルビットにおいて、
   前記内面部（２４）が多数のボタン（１３〜１５）を保持する隆起部（２８）を備え、前記多数の流路（１６〜１８）の中心と交わる仮想円（Ｃ）が、前記多数の流路（１６〜１８）と等しい数のボタン（１３）と交わることを特徴とするロックドリルビット。
2. 前記流路（１６〜１８）の開口部が、前記隆起部（２８）の下にある一つの平面（Ｐ）内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のロックドリルビット。
3. 前記キャビティ（２７）が、前記ビットボディ内の外周溝（２２）に達していることを特徴とする請求項１又は２に記載のロックドリルビット。
4. 外周ボタン（１１）が、前記外面部（２５）の半径方向外側にある前記ヘッド（３）に取付けられ、かつ、前記縦方向の中心軸（ＣＬ）の周りで略環状に配置され、前ボタン（１２）が前記外周ボタンの半径方向内側の前記前面に取り付けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のロックドリルビット。
5. 前記ビットボディ内の外周溝（２１，２２）が、前記ヘッド（３）にある前記外周ボタン（１１）の各ペア間に設けられていることを特徴とする請求項４に記載のロックドリルビット。
6. 前記隆起部（２８）の形状が、前記ボタン（１３）を有する丸いコーナ部分を備えた略三角形状であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のロックドリルビット。
7. 前記隆起部（２８）が、少なくとも５個又は６個のボタンを備え、そのうち一つのボタン（１５）が、前記縦方向の中心軸に交差することを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のロックドリルビット。
8. ６個の前記前ボタン（１２）が、前記仮装円（Ｃ）の半径方向外側で前記前面に取り付けられていることを特徴とする請求項４に記載のロックドリルビット。
9. ９個の前記外周ボタン（１１）が、前記仮装円（Ｃ）の半径方向外側で前記前面に取り付けられていることを特徴とする請求項４に記載のロックドリルビット。
10. 後方刃は、ロックドリルビットの前記前面（２４）から離れて対向する反対側の端部に配置されていることを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載のロックドリルビット。

Images