JPH01131782A - ロータリードリリングビットにおけるカッターの軸方向結合保持装置 - Google Patents

ロータリードリリングビットにおけるカッターの軸方向結合保持装置

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JPH01131782A
JPH01131782A JP62290360A JP29036087A JPH01131782A JP H01131782 A JPH01131782 A JP H01131782A JP 62290360 A JP62290360 A JP 62290360A JP 29036087 A JP29036087 A JP 29036087A JP H01131782 A JPH01131782 A JP H01131782A
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JP
Japan
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cutter
groove
initial tension
axial
tension ring
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JP62290360A
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English (en)
Inventor
Osamu Nakamura
中村 収
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TSUKAMOTO SEIKI KK
Original Assignee
TSUKAMOTO SEIKI KK
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C25/00Bearings for exclusively rotary movement adjustable for wear or play
    • F16C25/06Ball or roller bearings
    • F16C25/08Ball or roller bearings self-adjusting
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00Drill bits
    • E21B10/08Roller bits
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00Drill bits
    • E21B10/08Roller bits
    • E21B10/22Roller bits characterised by bearing, lubrication or sealing details
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
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    • F16C33/38Ball cages
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    • F16C2352/00Apparatus for drilling

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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 本発明は石油、鉄鋼、石炭等の掘削、地熱発電用の掘削
に適したロータリードリリングビットに関する。
従来の技術 ロータリードリリングビットにおけるカッターは軸受部
に嵌合した状態のカッターを回転軸方向に変位させない
ように保持する装置が不可欠である。従来装置として、
例えば米国特許第4,444,518号には複数の割り
リングにガータースプリングを巻き掛けてこれら割りリ
ングをカッター溝と軸受部の溝内に係止させるか、ガー
タースプリングに代えて板ばねを各割りリング外面に固
着させて同様に両溝内に係止させる構造のものがある。
また、スナップリングのみをカッター溝と軸受部溝にま
たがるように収装してカッター部の軸方向保持装置とし
た構造が米国特許第4,236.764号、同第4,5
11,008号にそれぞれ開示されている。
発明が解決しようとする問題点 従来技術にあっては、ガータースプリングを用いた場合
ドリリングビットの極めて過酷な使用条件下でスプリン
グそのものの耐久性が劣弱であること、さらに板ばねを
割りリングに固着した場合でも固着部への反覆的な側圧
による応力集中で両者が分離しやすいことに加えて、割
りリングがカッターのコニカル運動を防止するため溝内
で事実上軸心方向に動き難いように嵌装されており、か
くしてトリIJングピノトの稼動中に部品間の摩耗から
剥離や金属粉末の発生(所謂発粉、spalding)
が発生し、これらの粉末は軸受部の01Jングを損傷さ
せたりかじりつかせて、結果的に01Jング部の封止性
能を短期間で減退させるおそれがあった。
上述の発粉という不都合がある程度抑制されていても、
割りリングが殆んどカッター軸心方向に動きがとれず、
このため割りリングに加わる軸心方向の破断力を直接か
つ緩衝なしに受ける割りリングはその破断、欠損を招く
危険が大きく、こうした傾向はビット寿命の短期化を避
は難いものにしていた。なお、スナップリングを軸方向
保持装置として組み込んだ場合も、前述のような強力な
側圧及び軸線方向の破断力による影響があられれ、ビッ
トの長寿命化を妨げる傾向があった。
本発明は、こうした従来技術における難点を解消して軸
受部の耐久性を向上するだけでな(、装着の種属てたや
すい部品構造となしカッターの組立上の簡易化と確実性
、信頼性を高めることを目的とするものである。
問題を解決するための手段 本発明は上記の目的を達成するため、複数の滑りキー及
び縮退状態の初張力リングを収納するビットボディー軸
溝と、ビットボディー軸溝にほぼ対向するカッター部内
壁に周設され複数の滑りキーを受入れて初張力リングを
拡開状態になさしめるカッター溝と、を具備したロータ
リードリリングピントにおけるカッターの軸方向結合保
持装置を特色とする。
この場合本発明はさらに、初張力リングがビットボディ
ー軸溝内で拡開したとき複数の滑りリングをカッター溝
に向けて押圧せしめること、或いは各滑りキーの最外側
弧径がカッター溝内面の内径と一致するようにしてなる
ことを特色とするものである。さらにまた、本発明はビ
ットボディー軸溝にカッター溝の肩部に対応した斜面部
を形設して、カッター溝の肩部とビットボディー軸溝の
斜面部とで滑りキーの軸方向への僅かな4L位を案内し
てから直ちにこの変位を規制するようにしたロータリー
ドリリングビットにおける軸方向結合保持装置を特色と
するものである。
作  用 本発明によるカッターの軸方向結合保持装置はビットボ
ディー軸溝に分割した複数の滑りキー及びこの滑りキー
を外側に押しひろげる力を与える初張力リングを収納し
、カッターの軸方向変位に際してビットボディー軸溝に
対応するカッター溝に向けて半径方向に滑りキーを押出
してカッター溝内面にこれを密着させる。かくして滑り
キーはカッターをボディー軸に嵌め込む過程でも嵌め込
み完了後も溝内にあってリングに押接されているだけで
内部応力がかかっていない状態に保たれる。
ドリリングビットの稼動中、カッターがボディー軸から
外れる向きのスラスト荷重がはたらいたときは、カッタ
ー溝の肩部とボディー軸溝の斜面部とで滑りキーの軸方
向変位を許容しながらも直後に規制し、こうした緩衝過
程を経てカッターとボディーとの軸方向の結合を保持す
る。
実施例 添付第1図ないし第7図に示す本発明の実施例について
以下詳述する。先ず第1.2図の如(、ドリリングビッ
ト1のビットレッグ2にはカッター部6を装定するビッ
トボディー軸受部7が設けられている。軸方向結合保持
装置6は圧力補償装置8及び給油通路9からのグリース
で潤滑されるビットボディー軸受部先端側軸受部7先端
底面近傍とに挾まれた位置に設けられる。カンタ一部内
周面には通常)・−トメタル4′が連続もしくは断続し
て埋設されている。
第6図に示す如く、ボディー軸受部7の外周面16は給
油通路9に連通したグリース貯留部4及び円周状のビッ
トボディー軸溝10が形設されている。さらに、第4な
いし7図に示す如(、ボディー軸溝10内には4個に分
割した横断面円形の滑りキー14及び1個の横断面長方
形の初張力リング15が装定される。組立時、カッター
が軸方向て押込み完了直前の第4.5図から明らかな様
に、初張力リング15はカッター部内壁17により内向
きに押されて縮退しリング両端部15aが互いに重なり
合い、また滑りキー14どうしもカッター部内壁17面
に接している。一方、カッターが軸方向に完全に押込ま
れると、第6.7図に示す様に、初張力リング15はそ
の先端部15aどうしが間隙αをもって拡開し、これに
応じて滑りキー14もその外周弧面がカッター溝内面5
′にぴったりと密着するように外向きに禅定される。
この時、滑りキー14はカッター溝5の肩部11とボデ
ィー軸溝10の軸受部先端側の外縁部に角度βをなして
形成した斜面部12′とに装定されて、滑りキー14が
カッター6と軸受部7とを軸線方向にロックする(第7
図参照)。
上記の滑りキー14はバネ鋼、工具鋼、銅−アルミニウ
ム合金等で製作しその横断面形状は円形、長円、多角形
であってよい。また、滑りキーと初張力リング15とは
同じ材質にしてもよい。滑りキー14は硬度を向上させ
るため調質され、また摩擦係数を小さくするためにパー
力ライジング等の熱処理及びモリ−コート等の表面処理
をなすことが望ましい。
初張力リング15はバネ鋼を調質して充分な/くネ性を
付与し、こQリング15の自然径の大きさをカッター組
立完了時のセット径より若干大きいものにする。ビット
ボディー軸溝10の深さは、第5図に示すように、軸受
部外壁16にまでカッター部内壁17で押されて滑りキ
ー14が沈んでも側圧や径方向の応力を受けないように
充分にとることが望ましい。か(して、4個で1組の滑
りキー14にはカッターの組立中(第5図)も、装定後
(第7図)も初張力リング15の弾力だけが加わってい
るに留まり、ボディー軸やカッターからの押圧力は加わ
らず滑りキー自体が常時内部応力を受けない状態に保た
れる。カッターが軸受部から外れるスラスト荷重を受け
たときは、前述の如く、肩部11と斜面部12′との間
で滑りキー14が軸線方向に挾まれているのでカッター
6が軸受部7かも抜出すことは完全(防止される。
効  果 本発明による軸方向結合保持装置は、滑りキーに従来加
わっていた側圧と軸線方向の破断力を事実上皆無にし内
部応力の加わらない状態でのビットのの稼動を可能にし
たので、軸受部とカッター間の発粉によるOリング損傷
が解消され、これに伴って軸受の耐久性が増進した。ま
た、初張力リングが単一で剛性と弾性をそなえたもので
あり、この初張力リングと複数の滑りキーとをボディー
軸溝に沈めてカッターを押込むだけで組立てられるので
、少数の部品で組立が極めて簡単化された。
【図面の簡単な説明】
添付図は本発明の実施例に係るカッターの軸方向結合保
持装置を示し、第1図はドリルビットの部分破断側面図
、第2図はカッター部と軸受部との縦断面図、第6図は
ビットボディー軸溝を示すための軸受部の縦断面図、第
4図は滑りキーと縮退状態の初張力リングとの関係を示
す平面図、第5図は第4図の状態におけろ部分拡大縦断
面図、第6図は拡開した初張力リングと滑りキーとの関
係を示す平面図、第7図は第6図の状態における部分拡
大縦断面図である。 図中符号: 1・・・トリIJングピノト   6・・・軸方向結合
保持装置5・・・カッター溝5′・・・カッター溝内面
6・・・カッター     7・・・ボディー軸受部1
0・・・ボディー軸溝  11・・・肩部17・・・カ
ッター部内壁 14・・・滑りキー15・・・初張力リ
ング  12′・・・斜面部。 (外4名) 本1図 もろ閏 朱5図         毛7図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)複数の滑りキー及び縮退状態の初張力リングを収納
    するビットボディー軸溝と、該ビットボディー軸溝にほ
    ぼ対向するカッター部内壁に周設され前記複数の滑りキ
    ーを受入れて前記初張力リングを拡開状態になさしめる
    カッター溝と、を具備したことを特徴とするロータリー
    ドリリングビットにおけるカッターの軸方向結合保持装
    置。 2)特許請求の範囲第1項記載の装置において、前記初
    張力リングは前記ビットボディー軸溝内で拡開したとき
    前記複数の滑りリングを前記カッター溝に向けて押圧す
    るはたらきをなすこと、を特徴とするロータリードリリ
    ングビットにおけるカッターの軸方向結合保持装置。 3)特許請求の範囲第1項又は第2項記載の装置におい
    て、前記各滑りキーの最外側弧径を前記カッター溝内面
    の内径に一致せしめてなることを特徴とするロータリー
    ドリリングビットにおけるカッターの軸方向結合保持装
    置。 4)特許請求の範囲第1項ないし第6項のいずれか一に
    記載の装置において、前記ビットボディー軸溝には前記
    カッター溝の肩部に対応した斜面部を形設してなり、こ
    れによって前記カッター溝の肩部とビットボディー軸溝
    の斜面部とで前記滑りキーの軸方向の変位を案内すると
    共に規制するようにしたことを特徴とするロータリード
    リリングビットにおけるカッターの軸方向結合保持装置
JP62290360A 1987-11-17 1987-11-17 ロータリードリリングビットにおけるカッターの軸方向結合保持装置 Pending JPH01131782A (ja)

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