JPH06500836A - 自己研削型チップを備えたビットカッター - 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】 自己研削型チップを備えたビットカッタ一本発明は請求の範囲第１項の前文に記 載の石油掘削または鉱山掘削用ビットカッターに関するものである。その支持体 は、カッターの本体または炭化タングステンのマトリックスに植え込まれたブロ ックから成る。

この型の工具はアメリカ特許第４，８４４，１８５号に記載されている。

しかし、石油掘削または鉱山掘削において見られる困難な条件の中でこのような カッターを使用する場合、特に正規の摩耗によりあるいは過度の荷重の結果とし ての衝撃作用により、または過度の加熱によってチ・ノブの破壊を生じる事が多 い。

チップが摩耗するに従って、掘削される岩屑との接触面が大きくなり、従ってカ ッターの効率が著しく低下する。一定の効率を保持するためにはより多くの応力 をカッターに対して加えなければならないが、その場合には過度の荷重によって チップの折損を生じるおそれがある。

このよな折損は多（の場合に勝手であって、非常に不確定な方向に配向され、こ れが有利な場合も逆に不利な場合もある。折損がチップの移動方向においてダイ ヤモンド多結晶層のすぐ後方の区域から生じまた岩屑の表面に対して鋭角の切削 角度を成す場合には、良い配向が得られる。

またチップに加えられる応力が増大すると、加熱によるチップの部分的破壊また は紛失を生じるおそれがある。

アメリカ特許第４，２７７．１０６号およびＧＢ−Ａ０２０５５４１１により、 交互に配置された固い区域と比較的柔らかい区域とを含むチップを備えたカッタ ーが公知である。

ヨーロッパ公開特許第０．３６３，３１３号に記載のカッターは、各要素上に形 成された複数の折損区域を備え、これらの区域が破砕して潤滑液の通過開口を拡 大させる。

しかしこれらの特許のいずれも前記の問題点、すなわち望ましい配向面に沿って チップの折損を生じる問題を解決していない。本発明はこのような問題点を解決 するため、自己研削型ビット、すなわちビットに対して所定限度以上の応力が加 えられるたびに望ましい配向の面に沿って自己破砕する事のできるビットを提供 するにある。

そのため本発明の目的は、請求の範囲の第１項の特徴部によるビットカッターを 提供するにある。

岩屑の切削角度は好ましくは２５乃至５５°の範囲とする。

その他の特徴および利点は下記の説明から明らかとなろう。

第１図は公知の型のビットカッターの斜視図、第２図はブロック上に固着された ビットおよびこれら両方の要素上に形成された溝を示す斜視図、第３図乃至第６ 図は第２図のビットおよびブロックの自己研削プロセスの各段階を示す斜視図、 第７図乃至第１１図はビットおよびブロック上に配置される溝の種々の形状を示 す立面図である。

第１図に図示のビットカッター１０の鋼本体１２はその側壁上に、複数列に配置 された複数のチップ１４を植え込まれている。カッター１０はネジ部分１６に終 わり、このネジ部分は図示されない回転駆動管との連結に使用される。

第２図に図示のように、各チップ１４はほぼ円筒形のブロック１８の一端に植え 込まれ、このブロックそのものの他端は本体１２の中に植え込まれている。チッ プ１４はディスク状を成し、その第１ダイヤモンド多結晶層２２が適当な接着剤 によって炭化タングステンの第２層２４に連結されている。

チップ１４とブロック１８の側面に複数の相互に平行な溝２６が刻設されている 。谷溝は２つの技を含み（第２図には一方の枝のみ示す）、これらの枝はチップ １４からその中面に対して対称的にブロックの中まで下降して、ブロックの後側 で相互に結合する。従って谷溝はチップおよびブロックの優先的折損面を画成す る。

チップの脆さは、溝の配向、サイズおよび位置を選択する事によって保証される 。チップがある程度の摩耗を生じまたチップに対して所定の荷重が加えられる時 に、折損面に沿った破断が生じる。

第２図においては、全く摩耗していない台上に固着されたチップを示し、２８は 掘削される岩屑、また矢印ｆはチップの移動方向を示す。最初にカッターの上面 は岩屑の壁面に対して鋭角の逃げ角度βを成すので、チップ１４のみが岩屑を掘 削する。その場合チップの効率が最適である。

第３図はその後の段階におけるチップとブロックを示す。チップとブロックの上 部全体が岩屑によって摩耗されている。この場合、岩屑との接触は上側面３０全 体によって行われる。チップの効率が低下する。同一の効率を保持するためにさ らに大きな荷重を加えると、第１溝２６１を含む面に沿ってチップおよびブロッ クの破断を生じる。その場合カッターは第４図に図示のような摩耗形状を示す。

そこでこのカッターは、前記の角度βより大きな鋭角αをもって岩屑を掘削する ので最大効率を示す。

さらに使用するとチップがさらに摩耗し、第５図に図示の形状をとる。この場合 切削面３２が表れる。この場合、岩屑との接触面が増大するので、加えられる応 力を増大しなければならない。これは第２溝２６２を含む面に沿ってチップおよ びブロックを破断する。このようにして第６図の摩耗状態が得られる。

このようにして最後の溝に達するまで摩耗が続けられる。溝の数は任意とする事 ができる。第２図においては一例として５本の溝しか示されていない。

溝の間隔および深さも限度内において、例えば０．　１ｍｍ乃至１０ｍｍの範囲 内で変動する事ができる。第７図の実施態様においてはこれらの溝はすべて同一 の幅と深さを有する。しかし第８図の実施態様のように、深い溝２６ａをこれよ り浅い溝２６ｂと交互に配置する事ができる。

これらの溝は第７図と第８図に図示のように相互に平行な平坦面を画成する事が できる。この場合、斜視図において、溝相互間に平行な直線部分のみが見られる 。

しかし第１０図の斜視図においては、溝２６Ｃは、線分から成る折れ線によって 構成されている。

第１１図の実施態様において、溝２６ｄは曲線であるので、ビットの破断は湾曲 面に沿って行われる。

これらの溝はダイヤモンド結晶区域に近く、チップ１４から始まる事ができ（第 ８図、第１０図および第１１図）、あるいはブロック１８から始まる事ができ（ 第７図）、あるいは交互にチップとブロックから始まる事ができる（第９図）。

前記の実施態様に種々の変更を加える事ができる。例えば、溝は点または短線の 形で不連続とする事ができる。

また溝はチップおよびブロック全体に延在する事ができ、あるいはその一部のみ に延在する事ができる。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．複数の支持体（１８）を備えた本体（１２）を含み、各支持体はそれぞれデ ィスク状の自己研削性チップを担持し、各チップ（１４）は、炭化タングステン 層（２４）の上に配置された多結晶のダイヤモンドの外側層（２２）を含むよう になされたビットカッター（１０）において、各チップ（１４）および／または その支持体（１８）の上に、溝などの低抵抗区域（２６）が形成され、これらの 区域（２６）は順次の破断の開始点となって、掘削される岩層（２８）と鋭角（ α）の切削角度を成す事を特徴とするビットカッター。 ２．前記の切削角度は好ましくは２５乃至５５°の範囲内に含まれる事を特徴と する請求項１に記載のチップ。 ３．前記溝は相互に平行である事を特徴とする請求項１に記載のチップ。 ４．前記溝は同一の幅と深さを有する事を特徴とする請求項１に記載のチップ。 ５．深い溝（２６ａ）が浅い溝（２６ｂ）と交互に配置される事を特徴とする請 求項１に記載のチップ。 ６．各溝は２つの枝を有し、これらの枝はチップの中面に対して対称的にチップ （１４）から支持体（１８）の中まで下降して支持体の裏側面で相互に連結する 事を特徴とする請求項１に記載のチップ。 ７．溝（２６ａ）は直線であって平坦な折損面を成す事を特徴とする請求項１に 記載のチップ。 ８．溝は折れ線（２６ｃ）または曲線（２６ｄ）を成し、凹形折損面を成す事を 特徴とする請求項１に記載のチップ。 ９．溝は不連続であって、例えば点または短線の形を成す事を特徴とする請求項 １に記載のチップ。