JPS5936077B2 - 深さを自動的に補償する装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は深さを自動的に補償する装置および回転ドリル
ビットにおける改良としての該装置の合体装置に関し、
特に、装置を取りま（環境の圧力の変化に応じて、装置
の内部空間の圧力を変化せしめるための少な（とも一つ
の圧力補償装置と、前記内部空間の圧力変化が囲周の環
境の圧力に比例するとき、プラスおよびマイナスの圧力
サージを補償するための圧力サージ補償装置とを有する
深さ自動補償装置に関するものである。

また更に、本発明はこの形式の深さ自動補償装置の改良
を含む回転ドリルビットに向けられている。

地中に井戸穴を掘るのに用いられるすべての回転ドリル
や、これから掘さくされるか、又は既に掘さく中の井戸
に用いられる他の多くの形式の掘さく装置においては、
ドリル装置が用いられる環境はしばしば攻撃的または破
壊的であるので、こうした環境や、また圧力からドリル
の内側作動部や装置を保護する必要がある。

この保護の必要性は、装置の相異なる部分の間に相対運
動があるところにおいて殊に重大である。

典型的な例では、この間頂は、三角頭ドリルビットの各
ドリルコーンの動きの中や、先願に当たる特願昭５２−
１、４００６０に開示されているようなバーイ、ツチェ
ドリルビットにみられるように、ドリルビット本体に対
する単一切削ヘッドの動きの中に発生す； る。

この保護に関する問題はまた、ドリルビットのほかに、
例えば、ダウンホールモータや、ダウンホールポンプ等
の装置内にも存在する。

前記したような各装置において、該当する各部の間に相
対的な動きがあるので、ある種類の軸承・ がまだ必要
である。

これらの軸承は、逐次、完備した自動注油装置と、各装
置の別々の部分の間に生じる相対的な動きが、ダウンホ
ール内の環境から装置内部の前記注油装置を分離せしめ
るであろところのシールの必要性を各分割可動部の間に
出ｉ じさせる事実とを要求することになる、これらの
シールは前記各装置の中で通常最も傷み易い要素である
。

実際の掘削においては、同時に存在する多くの不利な要
因がある。

その上、これらの多くの状態が、たとえ掘削が終ったあ
とでもダウンホ・ −ル内の環境中に残っており、その
為、これらが他の形式のダウンホール装置やドリルに衝
撃を与えるのである。

ダウンホール装置のシールのために必要な性能に寄与す
る一つの要因に圧力がある。

深い井戸のン 回転振さくに共通に用いられる掘さく流
体や泥の循環のために、井戸穴の底における装置に加わ
る圧力は大変なものである。

もし、ダウンホール装置の前記完全自動注油装置の内部
圧力が大気圧だとすると、ダウンホール装置に設けられ
たシールは、ダウンホール内の環境圧力が非常に高圧で
あるので、巨大な差圧を解決する必要があることになる
。

またダウンホールの底部の環境は、掘削流体や、泥や、
添加剤や、掘削（ず等の存在のために非常に攻撃的また
は破壊的である。

斯くて、ダウンホール内の環境、・マシールに対して非
常に腐蝕性のある作用を与える。

前記したような大きな差圧負荷のもとにおけるシールの
衰弱は、軸承のような装置内部の構成要素の急速な品質
低下と衰弱とをもたらす前記の攻撃性のあるダウンホー
ル要素の洩れがシールを通して起こり、装置内に侵入す
るようになるだろう。

極度のダウンホール圧の補償を行ない、しかもシールに
加わる攻撃的環境の破壊作用を減少せしめるために圧力
補償装置が用いられる。

圧力補償装置の一つの具体額がバーネツチェドリルビッ
トに関する前記した特願昭５２−１４００６０の明細書
に開示されている。

この出願中の明細書に開示されている圧力補償装置では
、ドリルビット内と外側の環境との間の圧力を等しくす
るために、一つのダイヤフラム装置がダウンホール装置
の内側と外側との間に設けられている。

先行技術においては、ベローの代りにシリンダ内に設け
られる一つのピストンが用いられていた。

この従来の圧力補償装置は差圧をＯに減少せしめるが、
しかし前記時、願昭５２−１４００６０に開示されてい
るような圧力補償装置はせいぜいドリルビットの内部と
その外側の環境との間の圧力を等しくするだけである。

一般的には、内部潤滑剤のヒステリシスと粘度のために
、内部圧力は外部圧力より低い。

このことは、差圧が００場合のシール部では、潤滑剤が
シール面に全（添加されないのでシールが乾き切ってし
まう。

また、たとえ小さいものであっても、内部圧力が負圧の
場合には、少量の洩れが生じて攻撃的な外部環境がシー
ル面にはいり込み、シールの摩耗が進む。

更に、この攻撃的環境の有害要素が軸承のようなドリル
ビットの内側部材に破壊作用を及ぼす。

差圧ピストンを用いているドリルビットの潤滑装置の一
つが米国特許第３２４４４５９号に示されている。

この差圧ピストンは、二つの異った内径部を有するー′
つのシリンダと、該シリンダの二つの内径部のそれぞれ
に嵌合配置される異った外径部を有する一つのピストン
とを有している。

この種の差圧ピストンは外部圧力よりも大きい内部圧力
を提供する。

事実、該内部圧力が該外部圧力よりも予め定められたパ
ーセントだけ常に大きいことになる。

しかしながら、このオートロフの差圧ピストン装置は、
次のような二つの重大な不利を有している。

その第一は、内部圧力が予め定められたパーセントだけ
外部圧力よりも大きいので、この種の装置が用いられる
井戸穴掘さくにおいて、しばしば見られる極度の作業圧
力時に、たとえ前記パーセントが小さくても、内部およ
び外部圧力の間の絶対圧力差が非常に大きくなることで
ある。

この大きな圧力差はシールによって保持され得す、ドリ
ルビット内部の潤滑剤がシールを介して外部に付勢され
、そして、結局は、ドリルビットのために必要な注油を
行なうための充分な潤滑ができなくなる。

言い換えれば、前記オートロスに示されているような差
圧ピストン装置を用いる場合、掘さく深さは制限される
。

もう一つの不利は、ピストンとシリンダとの間に多くの
シールを必要とするので、ピストンが動く前に解決され
なげればならない大きな静的摩擦があることである。

従って、ピストンは、圧力サージが非常に高くならない
限り、圧力サージに反応しない。

斯くて、圧力サージの期間中にシールの洩れが発生する
。

本発明は以上の事情に鑑みてなされたもので、その第一
の目的は、極度の圧力下において、ダウンホール装置内
部から外部への潤滑剤の流れを制菌し、かつ、正および
負の面圧力サージを補償する深さ自動補償シール注油装
置を提供することである。

本発明のもう一つの主要目的は、極度の圧力条件下にお
いて、バーネツチェドリルビットの内部からその外部へ
の潤滑剤の流れを制御し、正負の圧力サージを補償する
深さ自動補償シール注油装置のためのバーネツチェドリ
ルビットの改良を提供することである。

本発明の他の目的は、掘さく装置の内部空間に隣接する
環境内の圧力より大きい該内部空間内の圧力を維持する
ための深さ自動補償装置を提供することである。

本発明の更に他の目的は、掘さく装置の内部と外部との
間の給体圧力差を減少せしめるために差圧ピストンを付
勢するように差圧ピストン深さ補償装置と協働するバネ
を有する深さ自動補償装置を提供することである。

本発明の更に他の目的は、予め定められた圧力で二つの
相反する方向のいずれかに流れを作るためのチェック弁
を含む圧力サージ補償装置を提供することである。

本発明の更に他の目的は、相対的に可動する部分の間に
シールを有し、該部分を相対的に可動せしめることによ
って形成される密封空間内の潤滑剤の流れを維持し、こ
の潤滑剤の流れがシールを介して攻撃的な外部環境に向
かう方向であり、このような潤滑剤の使用と、攻撃的環
境内の破壊物の流れがシールに向かうことを阻Ｉトする
ことによってシールの寿命を延ばすことである。

本発明の更に他の目的は、前記すべての目的に見合うド
リルピッ）・の改良を提供することである。

以下、添附の図面に従って本発明の実施具体例を説明す
る。

第１図は、二つの要部１および３から成るダウンホール
装置のような装置の図式的形態を示している。

前記二つの部分１および３は図示しない装置と連合せし
められる複数個の要素を内蔵する内部空間５を取り囲ん
でいる。

更に、図示しない潤滑剤がＯリングのようなシール部材
７によって前記内部空間内に充填せしめられている。

０ ’Ｊング７は、ダウンホールの状態によっては攻撃
的または破壊的環境である周囲の状況から前記空間５を
密封する。

本発明の深さ補償装置は圧力補償装置９と圧カサージ補
慣装置１１とを含んでいる。

潤滑剤は弁装置を介して前記内部空間５内に注入される
。

前記圧力補償装置９は上部１３ａおよび下部１３ｂから
成る一つのシリンダ１３によって形成されろ。

該シリンダの上部１３ａの内径はｄａでありまた下部１
３ｂの内径はｄａよりも小さいｄｂである。

シリンダ１３内にはピストン１５が配置されている。

該ピストン１５ば、前記シリンダ上部１３ａ内に置かれ
る外径ｄａの上方ヘッド部１５ａと、シリンダ下部１３
ｂ内に置かれる外径ｄｂの下方ヘッド部１５ｂとをそれ
ぞれ有している。

前記上方ヘッド部１５ａは０リングシール１７ａにより
、また下方ヘッド部１５ｂは０リングシール１７ｂによ
って、それぞれシールされている。

ピストン１５の上方ヘッド１５ａの上面は周囲の環境に
さらされ、また、下方ヘッド１５ｂの下面は内部空間５
内に充填されている潤滑剤にさらされている。

シリンダ１３の上部には、ピストン１５の上方への滑動
を制限するストッパ１３ｃが設けられている。

前記二つのピストンヘッド１５ａおよび１．５ｂは、こ
れら各ヘッドの断面積に比較して殆んど無視できる断面
積を有する剛直な連結部材１５ｃによって連結されてい
る。

この剛体による両ピストンヘッド１５ａ、１５ｃの連結
は両ピストンヘッド間の空間２１における気体の圧縮を
避けろことができる。

また、下方ピストンヘッド１５ｂの下面とシリンダ１３
の下部ストッパ１３ｄとの間にはつる巻きバネ１９が設
げられている。

このバネ１９は、シリンダ１３の上部１３ａの方向にピ
ストン１５を付勢している。

更に、掘さくされているダウンホール内の比較的小さい
圧力減少か、または前記内部空間５における比較的小さ
い圧力増加に伴なうピストン１５の移動を防ぐために、
圧力補償装置９の底部にチェック弁２０が設げられてい
る。

一方、圧力サージ補償装置１１は圧力補償装置９と同様
に周囲の環境と前記内部空間５との間に設げられる筒状
体２３より成り、その上部は内部にピストン２５を備え
るシリンダ２３ａを構成し、該シリンダのピストン２５
より下の空間または室２７には図示しない潤滑剤が充填
されている。

筒状体２３の下部には二つのチェック弁２９，３１が設
げられている。

上面が外部に面しているピストン２５を動かす室２７内
の圧力が予め定められた圧力を越えると、第３図に詳し
く示されているように、チェック弁２９の球体３３にか
かる室２７側の力がつる巻きバネ３５のバネ力を越え、
潤滑剤が室２７からチェック弁２９を通って矢印３７の
方向に流れて装置の内部空間５に流入する。

一方、内部空間５内の圧力が室２７の圧力より予め定め
られた圧力だけ高くなると、今度はもう一つのチェック
弁３１０球体３９１Ｃ加わる内部空間５側の力がつる巻
きバネ４１のバネ力を越え、これによって、チェック弁
３１は内部空間５から室２７へ潤滑剤の流れを形成する
ように開放せしめられる。

次に本発明の深さ補償装置に関する前記各装置の作動を
説明する。

先ず、深さ補償装置の内部空間５が大気圧のもとに潤滑
剤で満される。

この潤滑剤は空間５内に保持され、シール１７ｂによっ
て」二・下ピストンヘッド１５ａおよび１５ｂの間の空
間２１へ流入することを阻Ｉトされている。

次いで、圧力補償装置９および圧力サージ補償装置１１
の各ビス）・ン１５および２５がそれぞれ各ストッパ１
３ｃおよび２３ｃに接触するまで注入口１６ｂ、１６ｂ
並びに１６ｃから潤滑剤が更に充填される。

こうして内部空間５への潤滑剤の良好な充填が確保され
ろ。

潤滑剤の充填後、各注入口１６ａ 、 １６ｂ並びに１
６ｃはプラグまたはそれに類する装置を用いて密閉され
る。

、圧力補償装置がダウンホール内を下降せしめられると
き、例えばピストンヘッド１５ａおよび１５ｂの間の空
間２１のような穿さく孔はシール１７ａによって密封さ
れる。

ダウンホール内を圧力補償装置が下降するのに従って、
ダウンホール圧力ＰＥが次式に示される力Ｆａを発生さ
せるようにピストンヘッド１５ａに作用すく）。

ただし、ｄａはピストンヘッド１５ａの直径である。

前記力Ｆａは次の二つの力によって対抗されろ。

すなわち、一つは前記内部空間５内の内圧の結果として
ピストンヘッド１５ｂに作用するＦｂであり、もう一つ
はバネ１９のバネ力ＦＳ である。

内部空間５内の内圧による力Ｆｂは次式で表わされる。

すなわち、ただし、ｄｂはピストンヘッド１５ｂの直径
である。

以上において、圧力ＰＥは大気圧より高く、またｄｂは
ｄａより小さいから、力Ｆａは力Ｆｂより太きい。

斯（て、摩擦作用を無視すれば、ピストン１５はストッ
パ１３ｃから離れて内部空間５へ向けて移動せしめられ
、内部空間５内の潤滑剤の圧縮により力Ｆｂが増大する
までその移動を続ける。

すなわち、次の式が成立するまで、ピストン１５の前記
移動は続匂 Ｆ ａ ＝ Ｆ ｂ 十Ｆ３ （
３）前記三つの式（１）から（３）により、 ｄａ 以上の各式から明らかなとおり、−〉１だかｄｂ ら、ピストン１５が一旦ストツパ１３ｃから移動せしめ
られると、内部空間５内の内圧ＰＩは外圧、すなわちダ
ウンホールの圧力ＰＥより常に高（なる。

殊に、内圧ＰＩは二つのピストンヘッド１５ａおよび１
５ｂの直径に関する比の自乗からバネ力に関する数饋を
減じたものに等しい値だけ外圧より高くなる。

ここで、バネ力Ｆ８はパイ、の圧縮係数として変化する
ことに注意する必要がある。

一例として、もし私達がバネ力に関する力を暫くの間無
視するならば、前記外圧は常に前記内圧のある決まった
百分率に相当することになる。

例ａ ゼば前記直径に関する比の自乗が（−）２＝ １．１１
ｂ だとすると、外圧は常に内圧の０．９倍または９０係に
なる。

今、９０００ｐｓｉ、 （ｐｓｉ、 は１平方イン
チ当りのボンド重量）の外圧となる極めて深い井戸穴の
堀さくにダウンホール装置が用いられるならば、前記内
圧は１００００ｐｓｉ、 となる。

従って、圧力に関する変化の補償があるにしても、この
例では前記内圧と外圧との絶対的差は１０００ｐｓｉで
ある。

斯（て、シール７は１０００ｐｓｉ。以上の圧力を受け
るので、このように大きな圧力差はシール７の衰弱を招
（ことになる。

しかしながら、前記の式（６）におけるバネ１９のバネ
力を考慮に入れれば、その時々の外圧に関して、バネ１
９が内圧と外圧との間の絶対圧力差を減少せしめること
が理解できる。

このように、ピストンヘッドの直径比のために、極めて
深い井戸穴の穿さくがシール７の衰弱を招くことなく本
発明装置によって達成せしめられる。

また、本発明のダウンホール装置のドリルビットがある
深さに達するまで前記ピストン１５は移動せず、しかも
圧力補償装置９のピストン１５の移動はシール１７ａお
よび１７ｂの存在により大きな静的摩擦力を受ける。

従って、ピストン１５の初期移動前、およびピストン１
５が一旦平衡位置に達し、それによって動きを停止した
結果、静的摩擦を受けるようになるとき、静的摩擦力の
ために圧力サージは補償され得ない。

これらの問題を解消するために、本発明の圧力サージ補
償装置１１はプラスおよびマイナスの両圧力サージのた
めにチェック弁２９および３１による補償を提供する。

これら二つのチェック弁を作動する圧力は本発明のシス
テムや作動状態に従って選択され得るけれども、一つの
典型例として、チェック弁２９は約２ｐｓｉ、 の圧
力差で開くように選択されており、またチェック弁３１
は約５０ｐｓｉ、 の圧力差によって開くように選択
されている。

前記両チェック弁は静的摩擦力を受けることがないから
圧力サージは静的摩擦力に打ち勝つ必要なく自動的に補
償される。

第４図乃至第５図に関して、本発明の圧力補償およびシ
ール潤滑装置の一具体例が米国特許第４１５４３１２に
開示されているのと同様の円錐形の堅い切削ヘッドを有
する回転ドリルと共に用いられている状態で示されてい
る。

ドリルビットはその本体４１と該本体に回転可能に設け
られている一つの切削ヘッドまたは切削円錐体４３とを
備えている。

切削ヘッドは軸承４５，４７，４９並びに５１によって
本体４１内に支持されている。

複数個の圧力補償装置５３が円周方向に互に間隔を置い
て本体４１の上方段部に配置せしめられている。

そして、これら圧力補償装置５３０近くに圧力サージ補
償装置５７が配置せしめられている。

第４図に示されている圧力補償装置５３は大きな内径を
有する上部第１穿孔５９ａとそれよりやや小さな内径を
有する下部第２穿孔５９ｂとから成るシリンダ孔５９を
備えている。

前記第１穿孔５９ａ内には第１ピストンヘツド６１ａが
、また第２穿孔５９ｂ内には第２ピストンヘツド６１ｂ
がそれぞれ設けられていて、これらのピストンヘッド６
１ａおよび６１ｂは剛直な連結部材６３によって互に堅
く連結されている。

この差圧ピストン装置は勿論図示のように一体的に形成
されても良い。

前記両ピストンヘッド６１ａ 、６１ｂのそれぞれの周
面に設けられた各シール６５がピストンヘッドとシリン
ダ孔との間の密閉を形成している。

シリンダ孔５９の底面と第２ピストンヘツド６１ｂの下
面との間に設けられているつる巻きバネ６７がピストン
６１を上方、すなわち、第１穿孔５９ａ方向に付勢して
いる。

潤滑剤はプラグ６９を取り除いた後、注入孔６８を介し
てドリルビット本体４１の内部に充填される。

この潤滑剤は本体４１内に設けられている軸承装置や、
本体４１と切削ヘッド４３との間に設げられている符号
７１で示されるリテイナー装置および各シール部材を潤
滑している。

この具体例の圧力補償およびシール部材の潤滑は既に開
示した具体例に関して記述した場合と同様な状態で行な
われる。

また圧力サージ補償装置５７はドリルビット本体４１の
内部に面しているチェックバルブ２９および３１を有す
る第３図に示されるような形態の装置である。

圧力補償装置５３の各々は、内蔵ピストン６１が最初に
動き出す圧力と、内蔵ピストン６１がもはやそれ以上動
かない圧力とを含む固有の圧力差を有している。

ピストン６１が最初に動き出す圧力点は第１および第２
ピストンヘツド６１ａおよび６１ｂのそれぞれの直径ｄ
ａおよびｄｂと、静的摩擦力と、そしてパイ・１９のバ
ネ力との函数テあり、またピストン６１が動かな（なる
圧力点はバネ１９が一杯に押圧される場合である。

前記パラメータ、すなわち、ピストンヘッド６１ａ。

６１ｂのそれぞれの直径ｄａ 、ｄｂおよびバネ１９の
パイ・力等はピストン６１がその時々の圧力差の範囲に
おいて作動するように選択される。

各圧力補償装置５３毎に異なる特性を選択することによ
って、前記圧力差の範囲は拡大せしめられる。

例えば、第一の圧力補償装置５３は５００〜１００ ｔ
） ｐｓｉの範囲において操作することができ、一方、
第二の圧力補償装置５３は１０００〜２０００ ｐｓｉ
の範囲において操作することができるよ５１Ｃ選択する
ならば、装置全体の操作範囲は５００〜２０００ ｐｓ
ｉとなる。

更に、ダウンホール作業によって大量の潤滑剤を必要と
する場合も起こるが、有効な潤滑剤の量は圧力補償装置
の数を増やすことによって増大せしめられる。

この場合、総ての圧力補償装置は同一の圧力範囲で操作
されるのであるが、ピストンの数が増やされるので有効
な潤滑剤の量は増大せしめられるのである。

また更に、前記差圧操作範囲と、そして総てのピストン
によって変動せしめられる潤滑剤の量との両方を拡大せ
しめるために二つ以上の圧力補償装置が用いられ得る。

以上説明したように、本発明の深さ自動補償装置は、該
装置の内部空間に隣合わせる周囲の圧力変化に応じて該
内部空間内の圧力を制御するために、その内部空間と前
記周囲との間に位置し、該周囲の圧力変化に応じて前記
内部空間の圧力を変化せしめるための少なくとも一つの
圧力補償装置と、前記内部空間と前記周囲との間に位置
し、この内部空間内の圧力が該周囲の圧力に比例して変
化スるとき、プラスおよびマイナスの圧力サージを補償
するための圧力サージ補償装置とを備えており、前記圧
力補償装置が、軸線方向に連穿される二つの穿さく孔、
すなわち第一横断面積を有する第−穿さく孔と第二横断
面積を有する第二穿さく孔とから成る一つのシリンダと
、第一ピストンヘッド面積を有し、前記第−穿さく孔内
に滑動可能に嵌合設置される第一ピストン装置と、前記
第一ヒストンヘッド面積とは異なる第二ピストン−＼ラ
ド面積を有し、前記第二穿さく孔内に滑動可能に嵌合設
置される第二ピストン装置と、これら第一および第二ピ
ストン装置が一緒に滑動するようにこれらのピストン装
置を互に結合する結合装置と、前記第二ビス）・ン装置
を前記シリンダの第−穿さく孔方向に付勢するように該
第二ピストン装置に力を付与するために前記第二穿さく
孔内に設置されるバネ装置とを含み、また前記圧力サー
ジ補償装置が一つのシリンダと、該シリンダ内に一つの
室を形成するように嵌合設置されるピストンと、この室
と前記内部空間との間に設けられ、該内部空間内の圧力
がこの室内つ圧力よりも予め定められた第−圧力分だけ
低いときに、該室から該内部空間に流体を運ぶように開
放せしめられる第一チェックバルブと、そして前記室と
前記内部空間との間に設けられ、該内部空間の圧力が該
室内の圧力よりも予め定められ、かつ、前記第−圧力分
よりも大きい第二圧力分だけ高いときに、前記内部空間
から前記室に流体を運ぶように開放せしめられる第二チ
ェックバルブとを含むように構成しだから、前記バネの
バネ力が前記第二ピストン装置に対して前記内部空間内
の圧力とともに加わり、その結果、該内部空間の内と外
の間の絶対圧力差が減少せしめられる。

斯して、本発明の装置は、極めて深い井戸穴の底のよう
に装置の外側周囲の圧力が極めて高い環境においても作
動せしめられ得る。

本発明のもう一つ重要な態様は、どんな侵略的な環境に
おいても作動し得るダウンホール装置に関して、深さ自
動補償装置とシール自動注油装置とを合体せしめたこと
であり、更に、例えばバーイ・ツチェビットにおけるよ
うに、堅固な切削ヘッドを有する回転ドリル装置におけ
る改良として前記深さ自動補償装置とシール自動注油装
置とを組み合わせたことである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の深さ自動補償装置とシール自動注油装
置とが合体せしめられて（・る−具体例の図式的な概略
断面図であり、第２図は本発明の圧力補償装置の一具体
例を示す縦断面図であり、第３図は本発明の圧力サージ
補償装置の一具体例を示す縦断面図であり、第４図は堅
い円錐切削ヘッド付き回転ドリル装置に関する本発明の
一具体例を示す縦断面図であり、そして第５図は第４図
に示される本発明の一具体例としての回転ドリル装置の
平面図である。 ５・・・内部空間、７・・・シール部材、９・・・圧力
補償装置、１１・・・圧力サージ補償装置、１３・・・
シリンダ、１５・・・ピストン、１６ａ、１６ｂ、１６
ｃｍ潤滑剤注入口、２０・・・チェック弁、２３・・・
シリンダ、２５・・・ピストン、２９，３１・・・チェ
ック弁、４１・・・ドリルビット本体、４３・・・切削
ヘッド、４５．４７，４９，５１・・・軸承、５３・・
・圧力補償装置、５７・・・圧力サージ補償装置、７１
・・・リテイナーおよびシール部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 装置の内部空間に隣合わせる周囲の圧力変化に応じ
   てその内部空間内の圧力を制御するための深さ補償装置
   であって、前記内部空間と前記周囲との間に位置し、該
   周囲の圧力変化に応じて該内部空間内の圧力を変化せし
   めるための少なくとも一つの圧力補償装置と、前記内部
   空間と前記周囲との間に位置し、内部空間内の圧力が周
   囲の圧力に比例して変化するとき、プラスおよびマイナ
   スの圧力サージを補償するための圧力サージ補償装置と
   を備えることを特徴とする深さ補償装置。 ２ 前記子方補償装置が、軸線方向に連穿される二つの
   穿さく孔、すなわち第一横断面積を有する第−穿さく孔
   と第二横断面積を有する第二穿さく孔とから成るシリン
   ダと、第一ピストンヘッド面積を有し、前記第−穿さく
   孔内に滑動可能に嵌合設置される第一ピストン装置と、
   前記第一ピストンヘッド面積とは異なる第二ピストンヘ
   ッド面積を有し、前記第二穿さく孔内に滑動可能に嵌合
   設置される第二ピストン装置と、そして前記第一および
   第二ピストン装置が一緒に滑動するようにこれらのピス
   トン装置を剛直状態で結合する結合装置とを備えること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の深さ補償装置
   。 ３ 前記結合装置の横断面積が前記第一および第二ピス
   トンヘッド面積のいずれの横断面積に対しても無視でき
   るものであることを特徴とする特許請求の範囲第２項記
   載の深さ補償装置。 ４ 前記軍刀補償装置が、更に、前記第二ピストン装置
   を前記シリンダの第−穿さく孔方向に付勢するように該
   第二ピストン装置に力を付与するために前記第二穿さく
   孔内に位置せしめられるバ坏装置を備えることを特徴と
   する特許請求の範囲第２項記載の深さ補償装置。 ５ 前記少なくとも一つの圧力補償装置が二つ設けられ
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の深
   さ補償装置。 ６ 前記第一ピストン装置、第二ピストン装置、そして
   結合装置が一体成形されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第４項記載の深さ補償装置。 ７ 前記圧力サージ補償装置が一つのシリンダと、該シ
   リンダ内に一つの室を形成するように嵌合設置されるピ
   ストンと、該室と前記内部空間との間に設けられ、該内
   部空間内の圧力がこの室内の圧力よりも予め定められた
   第−圧力分だけ低いときに、該室から該内部空間に流体
   を運ぶように開放せしめられる第一チェックバルブと、
   そして前記室と前記内部空間との間に設けられ、該内部
   空間内の圧力が該室内の圧力よりも予め定められた第二
   圧力分だけ高いときに、前記内部空間から前記室に流体
   を運ぶように開放せしめられる第二チェックバルブとを
   備えることを特徴とする特許請求の範囲第１項から第６
   項までのいずれかに記載の深さ補償装置。 ８ 前記予め定められた第−圧力外が前記予め定められ
   た第二圧力外よりも小さいことを特徴とする特許請求の
   範囲第７項記載の深さ補償装置。 ９ 第一部分と、該第一部分に対して回転可能に、か・
   つ、内部空間を形成するように第一部分と組み合わせら
   れる第二部分と、これら第一および第二部分の間に設け
   られ、前記空間を外の環境から密閉するためのシール装
   置と、前記第一部分に設けられる少な（とも一つの圧力
   補償装置と、そして前記内部空間内のプラスおよびマイ
   ナスの圧力サージを補償するための圧力サージ補償装置
   とを備え、前記圧力補償装置は第一横断面を有する穿さ
   く孔から成る第一シリンダと、第二横断面を有する穿さ
   く孔から成る第ニジリンダと、削Ｊ記第−シリンダ内に
   滑動可能に嵌合設置され、かつ、外の環境にさらされる
   上面を有する第一ピストンヘッドおよび前記第ニジリン
   ダ内に滑動可能に嵌合設置され、前記第一ピストンヘッ
   ドに剛直に結合し、かつ、該第−ピストンヘッドとは異
   なる表面積を有する第二ピストンヘッドから成るピスト
   ン装置とを含み、前記圧力補償装置が前記内部空間内の
   圧力を外の環境中の圧力に比例して、尚かつ、それより
   も高く維持し、そうすることによって前記内部空間内の
   潤滑剤が前記シール装装置を取り囲む前記外の環境内に
   付勢されるように、前記第一ピストンヘッドに対する外
   の環境内の圧力と前記第二ピストンヘッドに対する前記
   内部空間内の圧力とが前記第一および第ニジリンダ内に
   おける前記ピストン装置の移動を生ぜしめ、また前記圧
   力サージ補償装置が一つのシリンダと、該シリンダ内に
   一つの室を形成するように嵌合設置されるピストンと、
   この室と前記内部空間との間に設けられ、該内部空間内
   の圧力がこの室の圧力よりも予め定められた第−圧力外
   だけ低いときに、ごの室から前記内部空間に流体を運ぶ
   ように開放せしめられる第一チェックバルブと、そして
   前記室と前記内部空間との間に設けられ、該内部空間内
   の圧力が該室内の圧力よりも予め定められた第二圧力外
   だけ高いときに、前記内部空間から前記室に流体を運ぶ
   ように開放せしめられる第二チェックバルブとを含むこ
   とを特徴とする自動注油密閉装置。 １０ 前記圧力補償装置が更に前記第一および第二ピ
   ストンヘッドを剛直に結合せしめる結合装置を備え、該
   結合装置の横断面積が前記第一および第二ピストンヘッ
   ドのいずれの横断面積に対しても無視できるものである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第９項記載の自動注油
   密閉装置。 １１前記予め定められる第−圧力外が前記予め定められ
   ろ第二圧力外より小さいことを特徴とする特許請求の範
   囲第９項記載の自動注油密閉装置。 １２前記少な（とも一つの圧力補償装置が少なくとも二
   つ設けられていることを特徴とする特許請求の範囲第９
   項記載の自動注油密閉装置。 １３ 前記上刃補償装置が更に該装置内の前記ピスト
   ン装置を削１記第−シリンダ孔方向に付勢するための付
   勢装置を備えろことを特徴とする特許請求の範囲第９項
   から第１２項のいずれかに記載の自動注油密閉装置。 １４前記付勢装置がバネであることを特徴とする特許請
   求の範囲第１３項Ｎｅ載の自動注油密閉装置。 １５ 地表１（井戸を掘るための回転ドリル装置であ
   って、ドリルビットと、拘留装置を介して前記ドリルビ
   ット内に回転可能に拘留される切削ヘッドと該切削ヘッ
   ドと前記ドリルビットとの間に設けられる軸承装置と、
   そしてドリルビットおよび切削ヘッドとの間で相互に連
   結せしめられる潤滑装置とを備え、前記ドリルビットが
   ドリル綱と連結する本体部分と、岩屑を取り出し、井戸
   の底をきれいにするために流体を案内するように井戸の
   中に導かれる流体吐出口と、並びに前記拘留装置を受は
   入れるための受は入れ装置とを含み、また前記切削ヘッ
   ドは複数の切削刃を受は入れる複数個の凹部を有する円
   錐ヘッド部と、および前記受は入れ装置内に受は入れら
   れる一体のステム部分とを含み、そして前記潤滑装置が
   前記回転ドリル装置を取り囲む井戸穴内部の圧力に応じ
   て潤滑装置内の圧力を調節するための補償装置を含む回
   転ドリル装置において、この補償装置がドリル装置を取
   り囲む井戸穴内の圧力に応じて前記潤滑装置内の圧を調
   節するための少なくとも一つの圧力補償装置と、前記ド
   リル装置内部のプラスおよびマイナスの圧力サージを補
   償するための圧力サージ補償装置とを備えることを特徴
   とする回転ドリル装置。 １６ 前記圧力サージ補償装置が前記ドリルビット本
   体内に設けられる一つのシリンダと、該シリンダ内に一
   つの室を形成するように嵌合設置されるピストンと、該
   室と前記ドリル装置内部との間に設けられ、このドリル
   装置内部の圧力が前記室内の圧力よりも予め定められた
   第−圧力分だけ低いときに、この室からドリル装置内部
   へ流体を運ぶように開放せしめられる第一チェックバル
   ブと、そして前記室と前記ドリル装置内部との間に設け
   られ、このドリル装置内部の圧力が該室内の圧力よりも
   予め定められた第−二圧力分だけ高いときに、ドリル装
   置内部から前記室へ流体を運ぶように開放せしめられる
   第二チェックバルブとを備えることを特徴とする特許請
   求の範囲第１５項記載の回転ドリル装置。 １７ 前記予め定められた第−圧力分が前記予め定め
   られた第二圧力分よりも小さいことを特徴とする特許請
   求の範囲第１６項記載の回転ドリル装置。 １８前記圧力補償装置が、軸線方向に連穿される二つの
   穿さく孔、すなわち第一横断面積を有する第−穿さく孔
   と第二横断面積を有する第二穿さく孔とから成る前記ド
   リルビット本体内に設けられる一つのシリンダと、第一
   ピストンヘッド面積を有し、前記第−穿さく孔内に滑動
   可能に嵌合設置される第一ピストン装置と、前記第一ピ
   ストンヘッド面積とは異なる第二ピストンヘッド面積を
   有し、前記第二穿さく孔内に滑動可能に嵌合設置される
   第二ピストン装置と、前記第一および第二ピストン装置
   が一緒に滑動するようにこれらのピストン装置を剛直に
   結合する結合装置と、そして前記第二ピストン装置を前
   記第−穿さく孔方向へ付勢するための付勢装置とを備え
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１５項から第１７
   項のいずれかに記載の回転ドリル装置。 １９ 前記・付勢装置が前記第二穿さく孔内に設置さ
   れるバネであることを特徴とする特許請求の範囲第１８
   項記載の回転ドリル装置。 ２０ 前記結合装置の横断面積が前記第一および第二
   ピストンヘッド面積に対して無視できるものであること
   を特徴とする特許請求の範囲第１８項記載の回転ドリル
   装置。