JPH01230890A - ドリルビット、ドリルビットに摩耗モニターを取り付けるための通路を設ける方法、及びドリルビットに摩耗表示器を取り付ける方法 - Google Patents

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】 本発明は、広くは、地盤構成物に穿孔（ドＩ７１，１ン
グ）するのに使用されるドリルビットに関し、より詳細
には、ドリルビットが所定の摩耗状態に到達したことを
表示することができるドリルビットに関する。

原油、ガス及び地熱エネルギ等を産出するための立坑（
ボアホール）を形成する現代の穿孔作業には、一般に回
転穿孔（ロータリドリリング）技術が使用される。回転
穿孔においては、下端部にドリルビットが固定された管
状のドリルストリングによって立坑が穿けられる。穿孔
作業の進行につれて、ドリルストリングには管状のセグ
メントが付加され、深い立坑が形成される。穿孔作業中
に、ドリルストリングには加圧流体く掘削流体）が連続
的に噴射される。この加圧流体は、ドリルビットに設け
られたノズルを通して立坑内に導かれ、ドリルストリン
グと立坑の壁との間の環状チャンネルを通して地表に戻
される。加圧流体すなわち掘削流体は、立坑から切り出
された岩石の徘出、ドリルビットの冷却及び潤滑、及び
他の過酷な働きをなす。

回転穿孔に使用されるドリルビットの最も一般的な形式
は、ロータリコーン形ビットとして知られたものである
。ロータリコーン形ビットはその下端部に多数のスピン
ドルを有しており、各スピンドルは、一般にコーンとし
て知られている掘削エレメントの軸線として作用する。

スピンドル及びコーンの形状は、各コーンが立坑の底部
に当たるように形成されている。ドリルビットが回転さ
れると、コーンはスピンドル上で回転する。各コーンの
外面には鋼製の歯又は炭化タングステン類のインサート
が設けられており、これらの歯又はインサートは、ドリ
ルストリングが回転するときに立坑の底部内に進入して
いく。

穿孔作業中に、ドリルビットには摩耗が生じる。

摩耗の１つの形式は、掘削エレメントの鈍化である。こ
の鈍化によって、ドリルビットの進入速度が低下する。

ドリルビットの進入速度の低下は地表から容易に感知で
きるため、作業者は適当な位置までドリルストリングを
引き上げて、ドリルビア１−を交換することができる。

他の形式の摩耗は地表からでは感知できないものであり
、掘削業界において長年の問題となっているものである
。これらの形式の摩耗の１つとして、ロータリコーン形
ドリルビットに特有のものがある。ローラコーン形ビッ
トを用いた穿孔作業においては、各コーンとスピンドル
との間のベアリング面（支持面）が摩耗する。これらの
ベアリング面が摩耗すると、コーンはスピンドルの回り
で偏心して回転し始める。もしベアリングが摩耗し続け
ると、この偏心回転運動は、コーンが動がなくなってし
まうか、スピンドルから外れてしまうまで増大していく
であろう。もし、ビットのベアリングが壊れてコーンが
信用（井戸）坑内に置き去られるような事態が生じるこ
とがあれば、ドリルストリングを引き上げる必要があり
、また、失ったコーンを信用坑から引き上げるまで穿孔
作業を中断しなくてはならない。この結果としての穿孔
作業の遅延により非常に費用が嵩んでしまい、特に、沖
合での使用の場合に著しく費用が嵩んでしまう。

このため、コーンが正にビットから脱落する状態にある
ことを表示するための安価で信頼できる手段の開発が長
い間要望されている。現在では、穿孔作業者は、かよう
な問題が生じるであろうと考えられる時期よりもずっと
前にビットの交換を行って、コーンを信用坑から引き上
げる必要が生じないようにしている。従って、交換され
たビットが地表に引き上げられたとき、これらのビット
には未だかなりの寿命が残っていると判明する場合がし
ばしばある。従って、それ以上掘削作業を続けるとコー
ンが脱落する危険があると考えられる時点を知ることが
できる何らかの手段があれば、コーンの損失に付随する
作業中止の事態をを招くことなく、各ビットをその最大
寿命まで使用することができるであろう。

米国特許第４，６５５，３（１０）号には、ビットのベ
アリング摩耗の検出及び表示の実用的解決を図ることが
できるモニターが開示されている。このモニターは、摩
耗センサと、掘削流体のジェットを閉塞するボールと、
張力が付与されたワイヤとを有しており、該ワイヤによ
って、センサが所定の摩耗度合を検出するまでボールを
ジェットから離して保持する装置を制御するように構成
されている。

このモニターに関する１つの問題点は、各モニターに必
要な幾つかの通路がビットの所望の位置で確実に出会う
ようにするには、張力が付与されたワイヤを通す通路の
ドリル穿孔作業に多大の注意が要求されることである。

ドリル穿孔作業によって形成される鋭い交差部にワイヤ
を通すことによって別の問題も生じるため、これらの問
題点を解決できるモニターの改良された設計及び組み立
て方法の開発が要望されている。

従って本発明の目的は、ドリルビットの特定部分が所定
の摩耗度合に到達したことを検出しかつ表示するように
構成された地盤掘削用ビットを提供することにある。本
発明のドリルビットには、次の主要な特徴すなわち、摩
耗センサと、ビットの掘削流体の流れ抵抗を変える手段
（流れ抵抗変更手段）と、摩耗センサと流れ抵抗変更手
段との間に固定された、張力が付与されたリンケージと
を備えた摩耗表示器（インジケータ）が組み込まれてい
る。所定度合の摩耗を検出したとき、摩耗センサは、張
力が付与されたリンケージの張力を緩和するようになっ
ている。これにより、流れ抵抗変更手段が付勢され、掘
削流体の流量及び／又は送出圧力に大きな変化が生じる
。この変化は掘削リグにおいて検出されるので、作業者
は、ドリルビットの交換のためドリルストリングを引き
上げることを決定することができる。

本発明の第１の好ましい実施例によるビットの摩耗表示
器は、ローラコーン形ビットのコーンのベアリング（支
持部）の摩耗をモニタリングできるようになっている。

張力が付与されたリンケージは、ビットにドリル穿孔さ
れた２つの交差通路を通って延在しており、これらの２
つの通路の接続部において、ビット内には案内エレメン
トが配置されている。この案内エレメントは、ビットの
主本体とは別体に形成されていて、２つの交差通路の中
の一方の通路を通して、又は２′つの通路の接続部に到
達するようにドリル穿孔された第３の通路を通してビッ
トの主本体内に挿入される。好ましい実施例においては
、案内エレメントによって３つの主要な利益が得られる
。すなわち、第１通路と第２通路との交差部を通るリン
ケージを室内することによって、ビットの摩耗表示器の
、徂み立て工程を簡単化できること、第１通路及び第２
通路をドリル穿孔する際の許容公差を大きくできること
、及び第１′ａ路と第２通路との接続部（該接続部にお
いてリンケージを曲げなければならない）で、張力が付
与されたリンケージに生じる応力を減少できることであ
る。

以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

尚、添付図面は本発明の範囲を制限するものではなく、
本発明の好ましい実施例及び適用例を図示することのみ
を目的とするものである。

第１図は、本発明の好ましい実施例が組み込まれている
ロータリコーン形トリルビ・ノド１０を示すものである
。このドリルビット１０は、更に掘削穿孔作業を続けた
らコーン１４が信用坑に落下してしまうと考えられる程
度までコーンのベアリング摩耗が到達したことを検出か
つ表示するためのビット摩耗表示器１２を有している。

コーン１４がお井坑内に落下すると、コーン１４を馨井
坑から「釣り上げる」作業に時間を費やさなければなら
ないという重大な問題がしばしば生じる。

本発明のビット摩耗表示器１２は、張力が付与されたリ
ンケージを用いた形成（以下、「張力付与形リンケージ
形式」という）のものである。第１図に示す従来の張力
付与形リンケージ形式のビット摩耗表示器のもつ重大な
困難性は、ビットの主本体１９にリンケージ１８を通す
通路１６に関する装造−Ｌの問題である。通路１６を形
成するためには、２つの長くて小径の交差孔（以下、第
１通路部分２０及び第２１１Ｍ路部分２２と呼ぶ）をド
リル穿孔する必要がある。これらの通路部分の中、第１
通路部分２０はスピンドル２４を通って延在しており、
第２通路部分２２は中央のビットチャンバ２６から第１
通路部分２０と交差するように延在している。全ての添
付図面において、明瞭化を図るために通路１６はその直
径を誇張して示しであることに留意されたい。好ましい
実施例においては、通路１６の直径は０．３ｉ″（約７
．５　ｍｍ）以下で比較的小さく、ビット１０の強度低
下を避けるように構成されている。

従来技術の通路を形成するに際し、２つの通路部分２０
．２２を適正に交差させるには、実行が困難でコストが
嵩むドリル穿孔作業の精度を必要とする。また、両通路
部分２０．２２が完璧な精度で穿孔されたとしても、両
通路部分２０．２２の交差部２８にリンケージ１８を通
すことは困難である。また、張力が付与されたリンケー
ジに大きな応力が作用することを避けるためには、両通
路部分の交差部における鋭い内角部を丸めなければなら
ない。交差部には両通路部分２０．２２を通してのみア
クセスできるため、この丸め作業は困難である。

これらの問題は、本発明において、両通路部分２０．２
２の交差部に案内エレメント３０を配置することにより
解決できる。この案内エレメント３０は第２図に最も良
く示されている。この案内エレメント３０はドリルビッ
ト１０の主本体１９とは別体に形成されて、両通路部分
の交差部２８内に挿入され、両通路部分２０．２２の交
差角度を通るリンケージ１８に比較的大きな曲率半径を
付与するフェアリーダ交差路として働くものである。

案内エレメント 案内エレメント３０は製造及び取り付けが容易で、両通
路部分２０．２２のドリル穿孔に要求される方向公差を
大幅に小さくすることができる。

以下に詳細に説明するように、本発明の好ましいビット
摩耗表示器１２は、リンケージ１８として金属製ワイヤ
を使用する。このワイヤ１８は、中央のビットチャンバ
２６から通路１６に通される。

案内ニレメン１−３０は湾曲通路３２を形成しており、
該湾曲通路には、第２通路部分２２との交差部において
大きな面取り部が設けられている。この面取り部の直径
は、第２通路部分２２のドリル穿孔に要求される公差を
定めている。案内エレメント３０の湾曲通路３２は、両
通路部分の交差部において第１通路部分２０と同心状に
配置される。

これは、案内エレメント３０の湾曲通路３２の出口を案
内エレメント３０自体に同心状に構成し、案内エレメン
ト３０を第１通路部分２ｏと同心状に配置することによ
って達成される。

案内エレメント３０と第１通路部分２ｏとに所望の整合
を与えることは、簡単な作業によって行うことができる
。第１通路部分２ｏをドリル穿孔するに際し、該第１通
路部分２ｏはスピンドル２４の側から穿孔され、ビット
１ｏの「シャツの裾状部分（ｓｈｉｒｔ−ｔａｉｌ）　
Ｊ　３４を貫通するように穿けられる。シャツの裾状部
分３４を貫通しているこの孔は、案内エレメント３０を
配置するためのボア３６をドリル穿孔する際のパイロッ
トとして使用される。このようにして第１通路部分２゜
とボア３６との同心性が得られるため、案内エレメント
３０と第１通路部分２０とを完全に整合させることがで
きる。

案内エレメント３０は、ビットの主本体１９と同質で該
主本体１９に溶接できる任意の金属で作ることができる
。案内エレメント３０の寸法は、該案内エレメント３０
をボア３６内に挿入したときに、案内エレメント３０が
主本体のシャツの裾状部分３４内に僅かに入り込んで凹
みが形成されるような寸法にするのが望ましい。この凹
み領域は溶接材料で充填して、シャツの裾状部分３４の
輪郭と一致するように研磨することができる。これによ
り、案内エレメント３０を所定位置にロックでき、かつ
該案内エレメント３０を通って掘削流体が漏洩する可能
性を無くすことができる。案内エレメント３０を溶接に
より保持する方法の代わりに、締まり嵌めを用いること
ができることが当業者には明らかなことであろう。

以上、本発明の重要な特徴を構成する案内エレメント３
０の好ましい実施例について説明したが、以下には、こ
の案内エレメント３０を組み込んだビット摩耗表示器１
２の好ましい実施例について説明する。第２図に示すよ
うに、ビット摩耗表示器１２は概略的に吹のような主要
コンポーネンツすなわち、張力が付与されたリンケージ
１８と、案内エレメント３０と、摩耗センサ３８と、リ
ンケージ１８の張力の変化に応答して、ビット１０の掘
削流体の流れ抵抗を変える手段（流れ抵抗変更手段）４
０とを有している。好ましい実施例においては、流れ抵
抗変更手段４０は、掘削流体のポート（ノズル）４４を
閉塞するエレメント（閉塞エレメント）４２と、リンケ
ージ１８の張力が低下するまで閉塞エレメント４２をビ
ット１０内の固定位置に保持しておく手段（保持手段）
４６とを備えている。

次に、ビット摩耗表示器１２の作動について説明する。

摩耗センサ３８が所定度合の摩耗を検出すると、摩耗セ
ンサ３８は、該センサ３８に連結されたリンケージ１８
の一端を解放する。これにより、リンケージ１８の張力
が緩和され、閉塞エレメント４２が中央のビットチャン
バ２６内に解放される。ビットチャンバ２６内に落下し
た閉塞エレメント４２は掘削流体の流れによって１つの
ポート４４に運ばれ、該ポート４４を通る掘削流体の流
量を低バさせるか、又は完全に遮断する。

これにより、掘削流体の流量及び／又は送出圧力（ボン
ピング圧力）に大きな変化を生じさせる。

送出圧力の上昇によって、ビット１０が所定の摩耗限度
に到達したことを作業者に知らせる（表示下る）ことが
できる。

」−記のように、ビット摩耗表示器１２の主要コンポー
ネントは、リンケージ１８の張力の変化にｙ、６答して
ビット１０の掘削流体の流れ抵抗を変える手段４０であ
る。しかしながら、より広く云えば、この流れ抵抗変更
手段４０は、掘削流体に対するピノ）１０の抵抗を増大
又は減少できる任意の装置で構成することができる。

例えば、閉塞エレメント４２及び保持手段４６を使用す
る代わりに、流れ抵抗変更手段４０をビットの主本体１
９に設けたポートで構成し、このポートを、リンケージ
１８の張力の減少に応答して開閉できるバルブ（弁）で
制御するように構成できる。かような構成により、掘削
流体に対するビット１０の抵抗をそれぞれ低下及び増大
させることができ、これにより、所定の摩耗状態が生じ
たことを表示することができる。

第３図は、本発明の好ましい実施例によるポート閉塞エ
レメント４２及び保持手段４６の分解図である。閉塞エ
レメント４２は、ポート４４を通る掘削流体の流れを妨
げる、すなわら完全に凸断することのないように設計す
るのが好ましい。これは、第２図に示すように、閉塞エ
レメント４２に貫通孔を設けることによって達成される
。かような構成によって、すべての摩耗センサ３８が付
勢された場合でも、掘削流体の循環が完全に阻止されて
しまう可能性を無くずことができる。成る適用例におい
ては、閉塞エレメント４２がポート４４内に入り込んで
から短時間後に腐食しかつポート４４を空にできる材料
で閉塞エレメント４２を作り、これにより、摩耗センサ
３８が作動してから数分後に掘削流体の制限されない循
環流が再度前られるようにすることが必要な場合もある
。

保持手段４６は次のような主要コンポーネントすなわち
、保持エレメント４８と、リンケージ１８に張力が付す
された状態にあるときに、該リンケージ１８が保持エレ
メント４８をビ・ノドの主本体１９に対して押し付けて
、保持エレメント４８を固定位置に保持できるように、
リンケージ１８を保持エレメント４８に固定する手段５
ｏと、リンケージ１８の張力が緩和されたときに閉塞エ
レメント４２を解放できるようにすべく、保持エレメン
ト４８をビットの主本体１９から離れる方向に押しやる
ためのばね５２とを備えている。好ましい実施例におい
ては、保持エレメント４８は、閉塞エレメント４２の上
に載置される小さなドーム状のピース（片）で構成され
ている。リンケージ１８は、閉塞エレメント４２のスロ
ット５４及び保持エレメント４８の中央の孔５Ｇに通さ
れる。

リンケージ１８を保持エレメント４８に固定する手段５
０として、ブツシュナツトファスナ、好ましくはスリー
ブロンクが使用される。ブツシュナツトファスナ５０は
、保持エレメント４８の直ぐ上でリンケージ１８に固定
される。リンケージ１８に張力が付与されたとき、ブツ
シュナツトファスナ５０は、保持エレメント４８を閉塞
エレメント４２に対して下方に押し付け、閉塞エレメン
ト４２を固定位置に保持する。

好ましい実施例においては、保持手段４６は更にベース
部品５８を備えており、該ベース部品５８はビットの主
本体１９に設けたカウンタボア（座ぐり部）６０内に座
着される。ばね５２は、ベース部品５８と閉塞エレメン
ト（閉塞装置）４２との間において圧縮された状態で配
置される。リンケージ１８に作用している張力が緩和さ
れたとき、閉塞エレメント４２及び保持エレメント４８
は、ばね５２によってベース部品４６から上方に離れる
方向に押しやられる。この状態においては、もはや閉塞
エレメント４２は、ばね５２と保持エレメント４８との
間にきつく保持されてはいない。

このため、閉塞エレメント４２はリンケージ１８から外
れて落下し、ドリルビット１０を通って流れる掘削流体
の作用により１つのポート４４内に運び込まれる。

第３図に示すように、ばね５２は皿ばねで構成するのが
好ましい。各皿ばね５２の中央には、リンケージ１８を
通す孔が設けられている。ばね５２として、皿ばね以外
に、弓形ばね、螺旋状ばね又は他の形式のばねを使用す
ることもできる。

殆どの適用例に対して、ばね５２は、ビット脚の溶接時
に生じる高温に耐えかつ過酷な掘削環境にも耐え得る“
ＥＬＧ　ＩＬＯＹ”（登録商標）のような金属で作るの
が好ましい。

上記流れ抵抗変更手段４０の好ましい実施例によって多
くの利点が得られる。リンケージ１８が、閉塞エレメン
ト保持手段４６を構成する各エレメントの孔に通されて
いるので、これらの各エレメントは、閉塞エレメント４
２が解放されたときに所定の場所に保持される。また、
これらの全てのエレメントが同心状に配置されているの
で、流れ抵抗変更手段４０のサイズを小さくできかつ複
雑さの少ないものとすることができる。更に、閉塞エレ
メント４２は保持手段４６自体によって完全に捕捉され
るため、この閉塞エレメントを保持するのにビット脚の
主本体１９の内壁に何らの止め具を設ける必要はない。

保持手段４６の全てのコンポーネンツは非常に簡単であ
りかつねじ製造機、焼流し精密鋳造又はスタンピングに
よって安価に製造することができる。また、以下により
詳細に説明するように、保持手段４６の好ましい実施例
の構造の簡単さのために、リンケージ１日を通ず通路１
６内に掘削流体が流入しないようにリンケージ１８をシ
ールする構造を簡素化することができる。

概して云えば、摩耗センサ３８は、ビット１０の任意の
領域の摩耗を検出できかつ所定度合の摩耗の発生に応答
してリンケージ１８の張力を緩和できるエレメントであ
れば、いかなるエレメントをも使用することができる。

第２図及び第４図には、ローラコーン形ビットのベアリ
ング（支持部）の摩耗を検出するための摩耗センサ３８
の好ましい実施例が示しである。この好ましい実施例に
よる摩耗センサ３８は、捩り／引張り形トリガの形態を
なしている。コーン１４が充分に大きく偏心して回転す
るようになるまでベアリングが摩耗すると、センサ３８
は、捩り歪みによってリンケージ１８が切断されるまで
該リンケージ１８を回転する。

第４図に最も良く示すように、摩耗センサ３８の２つの
主要コンポーネンツは、張力が付与されたリンケージ１
８の終端エレメント（端部固定エレメント）６２、及び
所定度合のベアリング摩耗に応答して終端エレメント６
２を回転させる手段（回転励起手段）６４である。終端
エレメント６２は、スピンドル２４の端面に設けられた
凹所６６内に配置されるコレットのようなスナップリン
グ形エレメントの形態に構成するのが望ましい。

終端エレメントすなわちコレット６２をスピンドル２４
の凹所６６内に配置する構成により、ビットの組み立て
中にコレット６２が損傷を受ける可能性を最小限にする
ことができる。コレット６２のベース６８は、スピンド
ル２４の凹所６６の底部に当接する。また、張力が付与
されたリンケージ１８は、コレット６２のベース６８に
固定される。このようにして、コレット６２によりリン
ケージ１８の一端がスピンドル２４に対して係止（アン
カー止め）される。コレット６２のフィンガ７０は、ス
ピンドル２４と実質的に同心状のコレット６２の中心軸
線を取り囲むようにして、コレットのベース６８から外
方に突出している。

回転励起手段６４は、第４図に示す形態に構成するのが
好ましい。回転励起手段６４はコーン１４に固定され、
かつコーン１４の回転軸線に沿ってコレット６２内に突
入されている。回転励起手段６４は、コレット６２のフ
ィンガ７０により形成される内面よりも僅かに小さな外
径をもつ拡大端部７２を備えている。従って、コーン１
４の回転軸線がスピンドル２４の軸線上にあるときには
、回転励起手段６４がコレット６２に干渉することはな
い。しかしながら、コーン１４とスピンドル２４との間
のベアリング面（支持面）の摩耗が大きくなってコーン
１４が偏心回転するようになると、回転励起手段６４の
拡大端部７２とコレットのフィンガ７０とが干渉するよ
うになる。これにより、コーン１４が回転するときにコ
レット６２が回転され、従って張力が付与されたリンケ
ージ１８が捩じられる。図示のように、回転励起手段６
４の外周面（詳細には回転励起手段６４の拡大端部７２
の外周面）には軸線方向に延在している溝（ギザギザ）
を設け、回転励起手段６４がコレット６２と係合しかつ
回転させる能力を向上させることができる。

好ましい実施例による摩耗センサ３８の別の特徴は、コ
ーン１４が、その設計上の位置からスピンドル２４に沿
って軸線方向外方に僅かな距離だけ移動することに応答
して、リンケージ１８を切断することができることであ
る。これは、回転励起手段６４の拡大端部７２とコレッ
ト６２の開口部における小径部７４とが干渉することに
よって達成される。この小径部７４は内方に向かって面
取りされており、これにより、回転励起手段６４とコレ
ット６２とを組み立てるときに、回転励起手段６４の拡
大端部７２がコレットのフィンガ７０を押し拡げ、コレ
ット６２内に受は入れられるようにすることができる。

しかしながら、回転励起手段６４とコレット６２とを組
み立てた後は、回転励起手段６４をコレット６２から引
き抜くことはできない。従って、もしもコーン１４がそ
の設計上の位置から離れるように僅かでも軸線方向に移
動するときには、コーン１４によってコレン）６２（従
って該コレット６２に固定されたリンケージ１８）が引
っ張られる。コーン１４のこの軸線方向の運動によって
、リンケージ１８に極限強さ以上の力が作用すると、リ
ンケージ１８が切断され、ポート閉塞エレメント４２が
解放される。

張力が付与されたリンケージ１８は、種々の形態に構成
できる。本発明者等は、間張力耐蝕性合金ｒＭＩ’−３
５ＮＪ製の７本のストランド（各１本の太さは０．（１
２３　Ｓン（約０．５３ｍｍ）　）からなるワイヤが特
に良好に作動することを見出している。当業者には、特
別な適用例に対しては、金属製ニレメン１〜又は非金属
製エレメント、或いは他の形式の長い張力支持エレメン
トをも使用できることが理解できるであろう。

本発明者等は、ビットの主本体１９内でリンケージ１８
が通されている通路内への掘削流体の侵入を防止するこ
とが重要であることを見出している。掘削流体がリンケ
ージ２６の通路内に侵入すると、掘削流体は更にベアリ
ング領域に流入し・このベアリング領域に過大な圧力を
作用してベアリング（コーンとスピンドルとの間の支持
部）の摩耗を促進させてしまう。また、リンケージの通
路内への掘削流体の侵入によって、掘削流体中の固形物
がリンケージの通路を詰まらせてリンケージをロックし
、ビット摩耗表示器１２が適正に作動することを妨げて
しまう。従って、掘削流体がリンケージ１８に沿って流
れることを防止するシール７６　（第３図）を設けるこ
とが望まれる。第２図及び第３図に示す好ましい実施例
においては、このシールは、リンケージ１８の周囲に１
つ以上の弾性０リングを配置し、リンケージ１８と閉塞
エレメント保持手段４６のベース部品５８　ト（７）　
間の領域を密封することによって達成される。リンケー
ジ１８を構成する多ストランド可撓性ワイヤの個々のス
トランドの間への浸透による漏洩を防止するため、ワイ
ヤ（すなわちリンケージ）１８の上方部分を、耐蝕性合
金で作られていてワイヤ２６に半田付けされる薄肉スリ
ーブ７８で被覆しておく。これにより、ワイヤ１８の外
面を連続的に滑らかにすることができるので、容易に良
好なシールを得ることができる。多ストランドワイヤを
シールする別の方法は、ワイヤ１８に薄肉スリーブ７８
を被せ、該スリーブ７８とワイヤ１８との組立体に適当
なシール剤（ｒ　Ｌｏｃ−ｔｉｔｅＪシール流体）を含
浸させることである。

■立付旦立法 ビット摩耗表示器１２は、ビット脚が互いに結合される
前に、個々のビット腸内に組み込むことができる。最初
に、２つの通路部分２０．２２及び案内エレメント３０
のボア３６を前述のようにしてドリル孔穿する。ベース
部品５８及びコレ・ノド６２を保持しておくためのカウ
ンタポア６０、６６は、これらの組み付は作業を行う上
で便利な任意の製造過程において機械加工しておく。こ
よ以降においては、手作業により、ビット摩耗表示器１
２を容易かつ迅速に組み付けることができる。

ワイヤすなわちリンケージ１８は、薄肉スリーブ７８に
予め組み付けておく。ワイヤ１８は、該ワイヤ１８がコ
レットのカウンタボア６６から出るまで、第２の通路部
分２２から通される。ワイヤ１８は、据込み（スェージ
ング）によって、コレット６２のベース６８に固定され
る。次に、閉塞エレメント４２及び保持手段４６の構成
エレメントが、適当な順序で薄肉スリーブ７８に通され
る。

次いでスリーブロック５０が薄肉スリーブ７８の上に置
かれる。このスリーブロック５０は、薄肉スリーブ７８
を上方に引き出す場合にのみ通すことができる方向性を
有している。次に、引っ張り工具（図示せず）がスリー
ブロック５０の上に挿入され、該スリーブロック５０を
保持エレメント４８に対して下方に押し付けながら、ス
リーブ７８の上方部分を把持する。次に、ビット摩耗表
示器１２のあらゆるエレメントが完全に座台しかっばね
５２が完全に圧縮されるまで、スリーブロックをスリー
ブ７８上で下方に押し付けていく。

最後に、スリーブロック５０の直ぐ上の所でスリーブ７
８を切断する。

別の実施例 本発明は、上記特定の形式の摩耗センサ３８及び流れ抵
抗変更手段４０に限定されるものではない。第６図には
別の実施例に係るドリルビット１（１０）が示しである
。このドリルビット１（１０）に使用されている案内エ
レメント１３０は、前述の好ましい実施例に係る案内エ
レメントと同じであるが、摩耗センサ１３８及び流れ抵
抗変更手段１４０は前述の好ましい実施例に係るものと
は全く異なっている。

第５図及び第７図は、ビットのゲージ摩耗センサに案内
エレメント２３０を組み込んだ本発明の２つの別の実施
例を示すものである。これらの各実施例において、案内
エレメント２３０は２つの主要部分すなわち、ビットの
「シャツの裾状部分」２３４に設けられた孔２８４内に
取り付けられる外側の大径部分２８２と、この大径部分
２８２から内方に突出している小径部分２８６とで構成
されている。案内エレメントの小径部分２８６にはリン
ケージの通路が設けられている。シャツの裾状部分２３
４が摩耗すると、案内エレメント２３０の大径部分２８
２もシャツの裾状部分２３４と共に摩耗する。シャツの
裾状部分と共に大径部分２８２が充分に摩耗すると、小
径部分２８６が大径部分２８２から破断され、ボア２３
６を通して内方に移動する。これにより、リンケージ２
１８の張力が緩和されて、閉塞エレメント２４２が解放
され、流れ抵抗変更手段２４０が作動される。

ゲージ摩耗センサば、大径部分２８２の肉厚を変えるこ
とにより、ゲージの所望の減少レベルにおいて作動する
ように構成することができる。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、上
記説明は本発明の好ましい実施例を例示することだけを
意図するものであり、いかなる意味においても本発明を
限定するものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、張力が付与されたワイヤ形式のベアリング摩
耗表示器を組み込んだ従来技術によるロータリコーン形
ドリルビットの１つのビット脚の縦断面図である。 第２図は、本発明の好ましい実施例を組み込んだロータ
リコーン形ドリルビットの１つのビット脚の縦断面図で
ある。 第３図は、第２図に示した実施例の閉塞エレメント保持
手段の分解図である。 第４図は、第３図に示した実施例のベアリング摩耗セン
サの分解図である。 第５図は、案内エレメントがゲージ摩耗モニターとして
も働くように構成された本発明の別の実施例を組み込ん
だ１つのピッ１−脚の縦断面図である。 第６図は、第２図の実施例とほぼ同様であるが、摩滅形
の摩耗センサを用いている点において異なっているロー
タリコーン形ドリルビットの１つのビット脚の縦断面図
である。 第７図は、案内エレメントがゲージ摩耗モニターとして
も働くように構成された本発明の別の実施例を組み込ん
だロータリコーン形ドリルビットの１つのビット脚の縦
断面図である。 １０・・・ドリルビット、　　１２・・・摩耗表示器、
１４・・・コーン、　　　　　１６・・・リンケージの
通路、１８・・・リンケージ、　　　２０・・・第１の
通路部分、２２・・・第２の通路部分、２４・・・スピ
ンドル、２６・・・ビットチャンバ、３０・・・案内エ
レメント、３２・・・湾曲通路、　　　　３４・・・シ
ャツの裾状部分、３８・・・摩耗センサ、　　　４０・
・・流れ抵抗変更手段、４２・・・閉塞エレメント、４
４・・・ポート、４６・・・保持手段、　　　　４８・
・・保持エレメント、５０・・・リンケージの固定手段
（スリーブロック）５２・・・ばね、　　　　　　５８
・・・ベース部品、６２・・・終端エレメント　（コレ
ット）６４・・・回転励起手段、　７０・・・フィンガ
、７２・・・回転励起手段の拡大端部。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. （１）中央チャンバを形成する、ビットの主本体と、該
   主本体に設けられていて、前記中央チャンバと前記主本
   体の外部との間に流体の通路を形成する少なくとも１つ
   のポートと、 前記主本体から延びている少なくとも１つのスピンドル
   と、 該スピンドルに回転自在に取り付けられた切刃エレメン
   トと、 前記スピンドルと前記切刃エレメントとの間の境界面の
   摩耗を検出すべく前記スピンドルに取り付けられたセン
   サと、 該センサによる所定の摩耗度合の検出に応答して、前記
   ポートを通る流体の流れ抵抗を変える手段と、 前記スピンドルを通って延在している第１通路部と、 前記中央チャンバに近い位置から前記主本体を通って前
   記第１通路部分に近い位置まで延在している第２通路部
   分と、 前記主本体内に挿入された案内エレメントとを有してお
   り、該案内エレメントには、前記第１通路部分と第２通
   路部分とを互いに連結する通路が形成されており、 前記第１通路部分と前記案内エレメントと前記第２通路
   部分とを通って延在している、張力が付与されたリンケ
   ージを更に有しており、該リンケージは、前記センサに
   固定された第１端部と前記流れ抵抗変更手段に固定され
   た第２端部とを備えていることを特徴とするドリルビッ
   ト。
2. （２）前記流れ抵抗変更手段が、 前記ビットの主本体内に配置された閉塞エレメントを備
   えており、該閉塞エレメントは、この閉塞エレメントの
   前記主本体内への解放に応答して前記ポートを通る流体
   の流れを少なくとも部分的に阻止するようになっており
   、 前記主本体内の最初の位置に前記閉塞エレメントを解放
   自在に保持しかつ前記リンケージの張力の減少に応答し
   て前記閉塞エレメントを解放するための、前記主本体内
   に固定された解放機構を更に備えていることを特徴とす
   る請求項１に記載のドリルビット。
3. （３）前記ビットの主本体には案内エレメントのボアが
   設けられており、該ボアは、前記第１通路部分及び第２
   通路部分の双方と交差しており、前記案内エレメントが
   前記ボア内に配置されていることを特徴とする請求項１
   に記載のドリルビット。
4. （４）前記張力が付与されたリンケージがワイヤである
   ことを特徴とする請求項１に記載のドリルビット。
5. （５）前記案内エレメントのボアが、前記ビットのシャ
   ツの裾状部分から、前記第１通路部分と第２通路部分と
   の交差部を越えた位置まで延在しており、前記案内エレ
   メントが、前記シャツの裾状部分の近くに固定された第
   １断面部をもつ外側部分を備えており、前記案内エレメ
   ントが、前記ボアを通って前記ビット内に突入していて
   前記第１断面部よりも小さな第２断面部をもつ内側部分
   を備えており、前記案内エレメントの内端部と前記ボア
   の端部との間にはギャップが存在し、前記シャツの裾状
   部分及び案内エレメントの外側部分が所定の度合まで摩
   耗することに応答して、前記案内エレメントがその最初
   の位置から解放されて前記ボア内を内方に向かって移動
   し、前記リンケージに作用している張力を低減させるこ
   とを特徴とする請求項３に記載のドリルビット。
6. （６）張力付与ワイヤ形ベアリングモニターを取り付け
   るための傾斜通路をロータリコーン形ドリルビットに形
   成する方法において、 前記ドリルビットのスピンドルを通る第１通路部分をド
   リル穿孔する工程と、 前記ドリルビットに第２通路部分をドリル穿孔する工程
   とを有しており、この第２通路部分は、前記ドリルビッ
   ト内の中央チャンバから前記第１通路部分に近い位置ま
   で延在しており、 前記ドリルビットにボアをドリル穿孔する工程を更に有
   しており、このボアは前記第１通路部分及び第２通路部
   分と交差しており、 前記ボア内に案内エレメントを挿入する工程を更に有し
   ており、この案内エレメントは、前記第１通路部分及び
   第２通路部分の一方の通路部分から挿入されたワイヤを
   他方の通路部分まで案内するようになっていることを特
   徴とする、張力付与ワイヤ形ベアリングモニターを取り
   付けるための傾斜通路をロータリコーン形ドリルビット
   に形成する方法。
7. （７）前記案内エレメントの通路が湾曲チャンネルを形
   成していることを特徴とする請求項３に記載のドリルビ
   ット。
8. （８）前記第１通路部分をドリル穿孔する工程が、前記
   ドリルビットのシャツの裾状部分から前記第１通路部分
   が出るように前記第１通路部分を前記ドリルビットに貫
   通させてドリル穿孔する工程を備えており、前記ボアを
   ドリル穿孔する工程が、前記シャツの裾状部分を通って
   延在している前記第１通路部分の一部を、前記ボアをド
   リル穿孔するときのパイロットとして使用する工程を備
   えていることを特徴とする請求項６に記載の方法。
9. （９）ロータリコーン形ドリルビットにベアリング摩耗
   表示器を取り付ける方法において、 前記ドリルビットのスピンドルを通る第１通路部分をド
   リル穿孔する工程と、 前記前記ドリルビットの中央チャンバから前記第１通路
   部分に近い位置まで、第２通路部分をドリル穿孔する工
   程と、 前記ドリルビットにボアをドリル穿孔する工程とを有し
   ており、このボアは、前記ドリルビットのシャツの裾状
   部分から穿孔されて、前記第１通路部分及び第２通路部
   分と交差しており、 前記ボア内に案内エレメントを挿入する工程を更に有し
   ており、この案内エレメントは、前記第１通路部分と整
   合する第１端部と、前記第２通路部分と整合する第２端
   部とを備えた湾曲案内通路を形成しており、 前記第１通路部分、前記案内エレメントの湾曲案内通路
   、及び前記第２通路部分にワイヤを通す工程と、 前記第１通路部分への入口近くで、ベアリング摩耗セン
   サを前記ワイヤの第１端部に連結する工程と、 前記ワイヤの張力の変化に応答して前記ドリルビットの
   掘削流体の流れ抵抗を変える手段に、前記ワイヤの第２
   端部を連結する工程と、 前記ワイヤに張力を付与する工程とを更に有しているこ
   とを特徴とする、ロータリコーン形ドリルビットにベア
   リング摩耗表示器を取り付ける方法。
10. （１０）前記第１通路部分をドリル穿孔する工程が、前
    記ドリルビットのシャツの裾状部分から前記第１通路部
    分が出るように前記第１通路部分を前記ドリルビットに
    貫通させてドリル穿孔する工程を備えており、前記ボア
    をドリル穿孔する工程が、前記シャツの裾状部分を通っ
    て延在している前記第１通路部分の一部を、前記ボアを
    ドリル穿孔するときのパイロットとして使用する工程を
    備えていることを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. （１１）中央チャンバを形成する、ビットの主本体と、
    該主本体に設けられていて、前記中央チャンバと前記主
    本体の外部との間に流体の通路を形成する少なくとも１
    つのポートと、 前記ドリルビットの選択された位置に連結されていて、
    該選択された位置に近い前記ドリルビットの摩耗を検出
    する摩耗センサと、 前記ビットの主本体内に配置された閉塞エレメントとを
    有しており、該閉塞エレメントは、この閉塞エレメント
    の前記主本体内への解放に応答して前記ポートを通る流
    体の流れを少なくとも部分的に阻止するようになってお
    りかつ前記閉塞エレメントには該閉塞エレメントを貫通
    して延在しているスロットが形成されており、 保持エレメントを備えていて前記閉塞エレメントを前記
    主本体内の最初の位置に解放自在に保持する手段と、 前記摩耗センサと前記保持エレメントとの間に連結され
    た、張力が付与されたリンケージとを更に有しており、
    該リンケージは前記閉塞エレメントの前記スロットを通
    って延在していて、該リンケージの張力が緩和されたと
    きに前記閉塞エレメントが該リンケージから離れて落下
    できるようになっており、また、前記張力が付与された
    リンケージは、前記主本体に設けられていて交差する２
    つの通路部分からなる通路を通って延在しており、前記
    通路部分の交差部に配置された案内エレメントを更に有
    しており、該案内エレメントは前記両通路部分を連結す
    る湾曲チャンネルを形成しており、前記案内エレメント
    は、前記ドリルビットの主本体とは別体に形成されてい
    て前記主本体内に挿入されていることを特徴とするドリ
    ルビット。
12. （１２）前記ばねエレメントが皿ばねであり、該皿ばね
    には、前記張力が付与されたリンケージを通すための孔
    が設けられていることを特徴とする請求項１０に記載の
    ドリルビット。