JPS58195686A - ア−スボ−リングビツト - 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、一般的には大地にたて坑を掘削するために使
用される型式のアースボーリングビットに係り、特に鉱
業や建設業に於て使用される型式の大径のアースボーリ
ングビットであって、種々の寸法のたて坑を掘削すべく
有効切削直径を変化させ得るよう構成されたアースボー
リングビットに係る。　　　　・ 現在鉱業や建設業に於ては、全体としての直径が約６１
〜９５．５ｃｍから６１’０ＯＩＩｌ又はそれ以上にも
変化する大径のアースボーリングビットが使用されてい
る。かかるアースボーリングビットの典型的な従来の構
造体に於ては、ドリルストリングと、一端にてドリルス
トリングに接続され他端にてドリルビット本体に接続さ
れるよう構成された中間マンドレルが含まてれいる。構
造体によっては、中間マンドレルの他端にはドリルビッ
ト本体の上面に嵌合式に係合する円形フランジが設けら
れている。ビット本体には複数個のローラ切削要素が設
けられており、該切削要素は永久マウントによりビット
本体の底面に固定されている。ビット本体に担持され下
方へ面したローラ切削要素に荷重を与えるべくマンドレ
ルの円形フランジ上には多数の錘が積層配置されること
が多く、またビット本体の上方にてマンドレルの周りに
及び／又はビット本体それ自身の周りに一つ又はそれ以
上のスタビライザ構造体が装着されることが多い。

上述の如き従来の構造体に於ては、切削要素のための駆
動トルクは典型的にはドリルパイプ、マンドレル、ビッ
ト本体の上面にボルト締結されたマンドレルの７ランジ
を経てビット本体に伝達され、これによりビット本体が
回転駆動され、更にローラ切削要素が回転駆動される。

上述の如き構造体は直径が数フィート（１フィ−トー約
３’Ｏｃｍ）の大径のだ、て坑を掘削する上で有効であ
るが、大径のビットは非常に高価である。

切削要素は永久マウントに基りビット本体に固定されて
いるので、直径の異なるたて坑を掘削するためには別の
ビットを用意する必要がある。

従って本発明の目的は、適宜に拡径又は縮径されこれに
より切削要素の有効切削直径がビット本体全体を交換す
ることなく適宜に増減されるよう構成された大径のアー
スボーリングビットを提供することである。

本発明による可変直径アースボーリングビットは、アー
スポーリング作業を行うべく回転駆動されるよう構成さ
れ外周部に円錐面を有する中央ビット本体を有している
。中央ビット本体上にはアウタリングセグメントが担持
されようになっており、アウタリングセグメントは中央
ビット本体の円錐面と嵌合式に係合する円錐面を有して
おり、これにより中央ビット本体及びアウタリングセグ
メントの何れか一方に伝達されたトルクが互いに係合す
る円錐面を経て伝達され、これにより中央ビット本体及
びアウタリングセグメントの他方が′： 駆動されるようにＩＩ、ＩＩ、ｊ分っている。

たて坑掘削工程・１に於ては、中央ビット本体は上面と
下面とそれらの１間に位置する本体部とを有している。

本体部は外周部に円錐面を有しており、下面にはたて坑
を掘削すべく駆動されるよう構成された少なくとも一つ
の切削要素が担持されている。アウタリングセグメント
は中央ピット本体を受入れるよう構成された孔を有して
いる。アウタリングセグメントはドリルストリング内に
て接続され得るようになっており、これによりドリルス
トリングに伝達されたトルクはアウタリングセグメント
に伝達されるようになっている。アウタリングセグメン
トは中央ピット本体を受入れる孔の内側に中央ビット本
体の円錐面に嵌合式に係合する円錐面を有しており、こ
れ・によりアウタリングセグメントに伝達されたトルク
が互いに係合する円錐面を経て伝達され、中央ピット本
体が駆動されるようなっている。

互いに嵌合する円錐面が駆動可能に接触することを確保
すべく、アウタリングセグメントを中央ピット本体に取
り外し可能に係合させる予荷重手段が設けられている。

アースボーリングビットの有効切削直径は中央ビット本
体上に係合するアウタリングセグメントの直径を変化さ
せることによって変化される。

５− 以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。

第１図及び第２図は大地にたて坑を掘削する際に使用さ
れる型式のアースボーリングビットを示している。アー
スボーリングビットは第２図に於て符号１１にて全体的
に示された中央ピット本体を含んでおり、該中央ピット
本体はたて坑を掘削ずべく回転駆動されるようになって
いる。中央ビット本体１１は上面１３と下面１５とこれ
ら上面と下面との間に位置する本体部１７とを有してい
る。本体部１７は外周部に円錐面１９を有している。下
面１５には少なくとも一つの切削要素２１が担持されて
おり、該切削要素はたて坑を掘削すべく駆動されるよう
になっている。切削要素２３を通常のヨーク２５に装着
するなどの手段により複数個の切削要素２３が下面１５
に担持されていることが好ましい。

第２図に示されている如く、中央ビット本体１１の本体
部１７はそれぞれ段部を有する円筒形をなすアッパチャ
ンバ２７及びロアチャンバ２９を６− 郭定する中空部を有している。アッパチャンバ２７及び
ロアチャンバ２９は通常の要領にて組立てられた状態に
於ては、上面１３に形成された孔３１によりドリルスト
リングマンドレルの下端と連通される。下面１５には空
気と液体との混合物の如ぎドリル流体を循環させるため
の中央孔３３が設けられている。ドリル流体は切削要素
を冷却しまた掘削された土壌等を地表へ排出させるべく
、孔３１を経て中央ビット本体内へ流入し、中央孔３３
及びポート３５．３７を通過して切削要素２３に接触す
る。　。

第１図に示されている如く、アースボーリングビットは
第１図に於て符号３９にて全体的に示されたアウタリン
グセグメントを含んでいる。アウタリングセグメント３
９は第１図に於て破線にて示されている如く中央ビット
１本体１１を受入れる１ よう構成された孔４１を有Ｈ，，：、、”　７いる。ア
ウタリングセグメント３９は、周縁方向に配列された一
連のねじ孔４５及びその下方に配設されたナツトを用い
てドリルカラーマンドレルをアウタリングセグメント３
９の上面４３にボルト締結するなどの手段により、ドリ
ルストリングに接続されるよう構成されている。当業者
には良く知られている従来のドリルカラーマンドレルは
、ドリルストリング内にて接続されるようねじを切られ
た上端と、上面４３に形成されたねじ孔４５に対応して
周縁方向に配列された一連のボルト挿通孔を有する円形
７ランジを備えた下端とを有する細長い部分を含んでい
る。かくしてドリルストリングに伝達されたトルクはド
リルカラーマンドレルを経てアウタリングセグメント３
９に伝達される。

下面４７と上面４３との間に於番プるアウタリングセグ
メント３９の内部は実質的に円筒形をなすアッパチャン
バ４９とロアチャンバ５１とに分割されている。ロアチ
ャンバ５１の側壁はテーパ状をなしており、４．２図に
於て符号１９により示されており第１図ｋｌ１１．Ｍて
破線５５にて示された中央ビット本体の円錐面と嵌合式
に係合する円錐面５３を形成している。

アウタリングセグメント３９の上面４３は前述の如くド
リルストリングの内部と連通ずるよう形成された中央孔
５７を有している。中央孔５７は中央ビット本体１１が
孔４１内に受入れられると中央ビット本体のアッパチャ
ンバ２７とも連通するようになっている。上面４３に形
成された中央１ｔ５７は下面４７に形成された孔４１よ
りも内径が小さく、アッパチャンバ４９の円筒状側壁よ
りも内径が小さい。従ってアウタリングセグメント３９
の上面４３を郭定する円板状部材はアッパチャンバ４９
の円筒状側壁に接続され、またアッパチャンバ４９の上
方に周縁方向に延在するリップ５９を郭定している。

第１図に最も良く示されている如く、中央ビット本体１
１がアウタリングセグメント３９に形成された孔４１内
に受入れられると、中央ビット本体１１の上面１３は中
央孔５７とアッパチャンバ４９の円筒状側壁との間に形
成されたリップ５９にほぼ接触する。上面１３にはアウ
タリングセグメント３９の上面４３に形成された対応す
るボルト受容孔６３に整合して一連の周縁方向に互いに
９− 隔置されたねじ孔６１が形成されている。ボルト受容孔
６３及びねじ孔６１は、アウタリングセグメント３９と
中央ビット本体１１とがボルトにより締結されると、ア
ウタリングセグメント３９を中央ビット本体１１に対し
取り外し可能に係合させ、これによりそれらの円錐面５
３と１９とが駆動接触することを確保する予荷重手段を
含んでいる。

第１図に示されている如く、アウタリングセグメント３
９は軸受６９．７１により装着された一対のスタビライ
ザローラ組立体６５．６７を含んでいる。このスタビラ
イザローラ組立体は当技術分野に於ては既に知られてお
り、桑型的にはたて坑掘削工程中にたて坑の円筒状内周
面に当接して中央ビット本体を心出しするようになって
いる。

第３図は上面１３と下面１５と本体部１７とを含み第２
図に示された中央ビット本体と同一の中央ビット本体１
１を有する本発明による可変直径アースボーリングビッ
トを示している。中央ビット本体１１はたて坑を掘削す
べく駆動されるよう１０− 構成された一連の切削要素２３を有している。第３図に
示されたアースボーリングビットは、アウタリングセグ
メント７１の直径がより大きく、またアウタリングセグ
メント７１にはヨーク７４により一連の切削要素７３が
担持されている点に於て、第１図及び第２図に示された
アースボーリングビットと異なっている。アウタリング
セグメント７１は第１図に示されたねじ孔４５と同一で
ありドリルストリングに伝達されたトルクがアウタリン
グセグメント７１に伝達されるようドリルストリング内
にてアウタリングセグメント７１をドリルカラーマンド
レルに接続するためのねじ孔７５を有している。ねじ孔
７５及び／又はねじ孔４５はそれらの下方にナツトが使
用される場合にはただ単に孔であってもよい。アウタリ
ングセグメント７１は円錐状内面７７及び円筒状本体部
７８を有している。第３図に示さ：゛れている如く、ヨ
ーク７４はそれぞれ円錐面７７バび本体部７８に溶接さ
れた一連の段部を有する脚部７６により担持されている
。アウタリングセグメント７１の円錐面７７は、アウタ
リングセグメント７１に伝達されたトルクが互いに係合
する円錐面１９．７７を経て中央ビット本体１１に伝達
され、これにより中央ビット本体１１が回転駆動されて
大地にたて坑が掘削されるよう、中央ビット本体１１の
円錐面１９に嵌合式に係合し得るようになっている。

アウタリングセグメント７１には中央ビット本体１１の
上面１３に形成されたねじ孔６１に対応するボルト受容
孔７９が設けられている。ボルト８１がボルト受容孔７
９内に配置され且ねじ孔６１にねじ込まれると、それら
はアウタリングセグメント７１を中央ビット本体１１に
取り外し可能に係合させて互いに嵌合する円錐面１９と
７７とが駆動接触することを確保する予荷重手段を含む
ようになる。アウタリングセグメント７１は第１図に示
されたスタビライザローラ組立体６５．６７と同様であ
りつ廖゛プ構造体８７．８９によりアウタリングセグメ
ンーフ１上に支持されたスタビライザローラ組立体８３
．８５を含んでいてよい。

次に本発明によるアースボーリングビットの作動につい
て説明する。本発明によるアースボーリングビットは、
中央ビット本体１１の上面１３がアウタリングセグメン
ト３９の孔４１内に受入れられた状態にてアウタリング
セグメント３９を中央ビット本体１１上に配置すること
により、第１図に示されている如く組付けられる。アウ
タリングセグメント３９が中央ビット本体１１上に下ろ
される。円錐面１９．５３が互いに接触する状態にもた
らされ、上面１３が周縁方向に延在するリップ５９にほ
ぼ接触するようにされる。上面１３に形成されたねじ孔
６１がアウタリングセグメント３９に形成されたボルト
受容孔６３と整合され、ボルトがボルト受容孔６３内に
挿入されて所定の位置まで締付けられる。ボルトが所定
の位置まで締付けられると、円錐面１９．５３に予荷重
が与えられ、これによりこれら二つの円錐面が摩擦接触
することが確保される。アウタリングセグメントは３９
の上面４３をドリルストリング内にて組立てられた通常
のドリルカラーマンドレルの円形フランジにボルト締結
した後、アースポーリング１３− ビット組立体が通常のドリルストリング内にて回転駆動
される。ドリルストリングに伝達されたトルクはドリル
カラーマンドレル及びねじ孔４５にねじ込まれたボルト
を経てアウタリングセグメント３９に伝達される。アウ
タリングセグメント３９に伝達されたトルクは互いに係
合する円錐面１９及び５３を経て中央ビット本体１１に
伝達され、これにより該中央ビット本体が回転駆動され
ることにより下面１５に担持された切削要素２３の切削
作用が発揮される。

第３図に示されている如く、本発明によるアースボーリ
ングビットは、符号７１にて示されている如きアウタリ
ングセグメントを取り外し可能に係合させてビットの有
効切削直径を変化させることにより、種々の穿孔状況に
適合し得るよう容易に拡径又は縮径され得るものである
。第３図に示されたアウタリングセグメント７１には一
連の追加の切削要素７３が担持されている。切削要素７
３は中央ビット本体１１の下面１５上に担持された切削
要素２３と共働してより直径の大きいたて１４− 坑を掘削すべく有効切削面積をより大きくする。

アウタリングセグメント７１と同一のデザインであり種
々の切削直径を有する他のアウタリングセグメントが用
意されてよい。

本発明は重要な利点を有している。本発明によるアース
ボーリングビットは中央ビット本体と交換可能な種々の
直径のアウタリングセグメントとにより構成されている
。中央ビット本体に形成された円錐面及びアウタリング
セグメントの内部に形成された円錐面を使用することに
より、交換可能なリングセグメントを経て中央ビット本
体にトルクが伝達される。かくして直径の異なる多数の
たて坑を穿孔する場合にも、ユーザーは一連のアウタリ
ングセグメントと共に使用される一つの中央ビット本体
を購入すれば足りる。特定の穿孔要件に応じて、全く新
たなビ釘ト本体を購入したり追加の切削要素を溶接によ
？１：１：１１：Ｖ付けたり取り外したりする必要もな
く、たて坑の直径を増減すべくアースボーリングビット
の切削直径を変化させることができる。中央ビット本体
１１はアースボーリングビット組立体のうちの最も高価
な部材であるので、本発明によればコストが低減される
。

以上に於ては本発明を特定の実施例について詳細に説明
したが、本発明はかがる実施例に限定されるものではな
く、本発明の範囲内にて種々の実施例が可能であること
は当業者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるアースボーリングビットを示す縦
断面図であり、アウタリングセグメントが実線にて、中
央ビット本体が破線にて示されている。 第２図は本発明によるアースボーリングビットの中央ビ
ット本体を示す縦断面図である。 第３図は本発明によるアースボーリングビットの他の一
つの実施例を示す縦断面図である。 １１・・・中央ビーＪ、ｔ＝本体、１３・・・上面、１
５・−下面、１７・・・本体部、″１９・・・円錐面、
２１．２３・・・切削要素、２５・・・ヨーク、２７・
・・アッパチャンバ。 ２９・・・ロアチャンバ、３１・・・孔、３３・・・中
央孔。 ３５．３７・・・ポート、３９・・・アウタリングセグ
メント、４１・・・孔、４３・・・上面、４５・・・ね
じ孔、４７・・・下面、４９・・・アッパチャンバ、５
１・・・ロアチャンバ、５３．５５・・・円錐面、５７
・・・中央孔、５９・・・リップ、６１・・・ねじ孔、
６３・・・ボルト受容孔。 ６５．６７・・・スタビライザローラ組立体、６９．７
１・・・軸受、７３・・・切削要素、７４・・・ヨーク
、７５・・・ねじ孔、７７・・・円錐面、７８・・・本
体部、７９・・・ボルト受容孔、８１・・・ボルト、８
３．８５・・・スタビライザローラ組立体、８７．８９
・・・ウェブ構造体 特許出願人　　ヒユーズ・ツール・カンパニー代　　理
　　人　　　弁　　理　　士　　　明　　石　　昌　　
毅１７− −４【

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 大地にたて坑を掘削するために使用される型式のアース
   ボーリングビットにして、 たて坑を掘削すべく駆動されるよう構成され外周部に円
   錐面（１９）を有する中央ビット本体（１１）と、 前記中央ビット本体（１１）上に担持されたアウタリン
   グセグメント（３つ）であって、前記中央ビット本体（
   １１）の前記円錐面（１９）に嵌合式に係合する円錐面
   （５３，７７）を有するアウタリングセグメント（３９
   ）と、 を有し、前記アウタリングセグメント（３９）に伝達さ
   れたトルクが前記互いに係合する円錐面（１９，５３，
   ７７）を経て伝達されることにより前記中央ビット本体
   （１１）が駆動され、これにより大地にたて坑が掘削さ
   れるよう構成されてることを特徴とするアースボーリン
   グビット。