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
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Info
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- JPH01230890A JPH01230890A JP63294453A JP29445388A JPH01230890A JP H01230890 A JPH01230890 A JP H01230890A JP 63294453 A JP63294453 A JP 63294453A JP 29445388 A JP29445388 A JP 29445388A JP H01230890 A JPH01230890 A JP H01230890A
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- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
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- F16C19/52—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B10/00—Drill bits
- E21B10/08—Roller bits
- E21B10/22—Roller bits characterised by bearing, lubrication or sealing details
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- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B12/00—Accessories for drilling tools
- E21B12/02—Wear indicators
-
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-
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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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
.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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
。
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。
、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)
- (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)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)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)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)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)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)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)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)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)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)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)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。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US166593 | 1988-03-10 | ||
US07/166,593 US4785895A (en) | 1988-03-10 | 1988-03-10 | Drill bit with wear indicating feature |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01230890A true JPH01230890A (ja) | 1989-09-14 |
Family
ID=22603955
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63294453A Pending JPH01230890A (ja) | 1988-03-10 | 1988-11-21 | 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 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4785895A (ja) |
JP (1) | JPH01230890A (ja) |
BR (1) | BR8806094A (ja) |
GB (1) | GB2216576A (ja) |
IT (1) | IT1224844B (ja) |
Families Citing this family (33)
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---|---|---|---|---|
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