JPS6175192A - さら密封体が気密熔接された密封軸受型回転円錐体穿岩ビツト及びさら密封体の熔接方法 - Google Patents
さら密封体が気密熔接された密封軸受型回転円錐体穿岩ビツト及びさら密封体の熔接方法Info
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- JPS6175192A JPS6175192A JP60146905A JP14690585A JPS6175192A JP S6175192 A JPS6175192 A JP S6175192A JP 60146905 A JP60146905 A JP 60146905A JP 14690585 A JP14690585 A JP 14690585A JP S6175192 A JPS6175192 A JP S6175192A
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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】
し発明の分野］
１ 本発明は気密密封を用いた密封軸受型回転円
錐体穿岩ビットに関する。
錐体穿岩ビットに関する。
特に本発明はジャーナルと円錐体との間にさら密封体を
用いた、密封軸受型回転円錐体穿岩ビットに関し、密封
体は、該ど封体の静的部分とその隣接ジｒ−ナルとの間
に、冶金的に接着され且つ気密的に密封される。
用いた、密封軸受型回転円錐体穿岩ビットに関し、密封
体は、該ど封体の静的部分とその隣接ジｒ−ナルとの間
に、冶金的に接着され且つ気密的に密封される。
し従来の技術］
米国特許第３，０７５，７８１号は、軸支スピンドルと
スピンドルに支持された回転切削円錐体との間に配置さ
れたさら密封体を開示する。さら密封体は円錐体と軸支
スピンドルとの間に「フロート」として設計される。然
し経験的に、固定部分と回転部分との間に配置された２
つの動的密封面を具備することは望ましくない。
スピンドルに支持された回転切削円錐体との間に配置さ
れたさら密封体を開示する。さら密封体は円錐体と軸支
スピンドルとの間に「フロート」として設計される。然
し経験的に、固定部分と回転部分との間に配置された２
つの動的密封面を具備することは望ましくない。
米国特許第３，４８９，４２１号は、穿岩ビットに用い
られるさら密封体の改良を開示する。この密封体は、弾
性さら密封体素子の一端部分の周りに接着された弾性素
子を有する環状金属保持リングからなる。金属保持リン
グは、保持リングとジャーナルとの間のジヨイント周り
で断続的にスポット熔接されるか、或いはパンチにより
金属保持リングが接続されるジャーナル中へ該リングの
部分がねじ込まれる。さら密封体がスポット熔接される
理由は、穿岩内でビットを操作している間に密封体が回
転するのを防止する為である。
られるさら密封体の改良を開示する。この密封体は、弾
性さら密封体素子の一端部分の周りに接着された弾性素
子を有する環状金属保持リングからなる。金属保持リン
グは、保持リングとジャーナルとの間のジヨイント周り
で断続的にスポット熔接されるか、或いはパンチにより
金属保持リングが接続されるジャーナル中へ該リングの
部分がねじ込まれる。さら密封体がスポット熔接される
理由は、穿岩内でビットを操作している間に密封体が回
転するのを防止する為である。
米国特許第３，６８０，８７３号は、望ましくは金属製
の内側環状リングと、柔軟密封材料の外側環状素子とを
開示する。内側弾性リングは、環状柔軟ゴム状材料をリ
ングに接着している間は破断しない脆弱破断部を有する
。リングは一つの対応する回転部分の隣接部の上に強制
される際に破断部で分断出来る。現在の実施では、さら
密封体の内側金属リングをスポット熔接し、リングの破
断端部を保持すると共に、穿岩ビットの使用中リングの
回転を防止する。
の内側環状リングと、柔軟密封材料の外側環状素子とを
開示する。内側弾性リングは、環状柔軟ゴム状材料をリ
ングに接着している間は破断しない脆弱破断部を有する
。リングは一つの対応する回転部分の隣接部の上に強制
される際に破断部で分断出来る。現在の実施では、さら
密封体の内側金属リングをスポット熔接し、リングの破
断端部を保持すると共に、穿岩ビットの使用中リングの
回転を防止する。
本発明は機械的操作の少ない設計を具体化する。
本発明においては、さら密封体の内側金属リングは僅か
な介入密着を以って軸受ジャーナル上に配置される。内
側全屈リングは次に、ジャーナルと軸受リングとの間の
円周状界面の周りを熔接される。隣接部への内側破断リ
ングの機械的係止の必要性は従って回避される。例えば
連続レーザ若しくはパルス・レーザ若しくは電子ビーム
のような高エネルギ・ビーム熔接プロセスは望ましく、
なぜなら典型的なジャーナル上の３６０°熔接が数秒で
完了出来るからである。ビームは、さら密封体の内側金
属リングと脚ジャーナルとの界面において非常に小さな
断面領域に付与される。局部的な高エネルギ入力と短い
熔接時間との組合せは、さら密封体の静的側を気密的に
密封し、またぎらばね若しくは金属部材を内蔵する弾性
材料の品質を低下させることのない熔接をもたらす。
な介入密着を以って軸受ジャーナル上に配置される。内
側全屈リングは次に、ジャーナルと軸受リングとの間の
円周状界面の周りを熔接される。隣接部への内側破断リ
ングの機械的係止の必要性は従って回避される。例えば
連続レーザ若しくはパルス・レーザ若しくは電子ビーム
のような高エネルギ・ビーム熔接プロセスは望ましく、
なぜなら典型的なジャーナル上の３６０°熔接が数秒で
完了出来るからである。ビームは、さら密封体の内側金
属リングと脚ジャーナルとの界面において非常に小さな
断面領域に付与される。局部的な高エネルギ入力と短い
熔接時間との組合せは、さら密封体の静的側を気密的に
密封し、またぎらばね若しくは金属部材を内蔵する弾性
材料の品質を低下させることのない熔接をもたらす。
［発明の要約］
密封軸受型回転円錐体穿岩ビットは、第１ビン端部及び
第２切削端部を有する穿岩ビット本体からなる。一つ以
上の回転円錐体が、ビットの切削端部の近傍のビット本
体の部分から片持ち梁成に支持されたジャーナル軸受に
固定される。さら密封体が回転円錐体とそのジャーナル
との間に配置される。密封体は第１環状動的密封面と第
２環状静的部分とを有する。第２環状静的部分は金属部
材を有し、これはその静的対向部分の全周に対して、第
２静的部分とその対向部分との間に形成された環状界面
を通して冶金的に接着される。そして静的部分における
熔接により形成された気密密封が穿岩ビットの使用中枠
台の進入を防止する。
第２切削端部を有する穿岩ビット本体からなる。一つ以
上の回転円錐体が、ビットの切削端部の近傍のビット本
体の部分から片持ち梁成に支持されたジャーナル軸受に
固定される。さら密封体が回転円錐体とそのジャーナル
との間に配置される。密封体は第１環状動的密封面と第
２環状静的部分とを有する。第２環状静的部分は金属部
材を有し、これはその静的対向部分の全周に対して、第
２静的部分とその対向部分との間に形成された環状界面
を通して冶金的に接着される。そして静的部分における
熔接により形成された気密密封が穿岩ビットの使用中枠
台の進入を防止する。
さら密封体は通常、回転円錐体に対して配置された第１
外側環状動的房封面を有し、一方、内側第２金属静的部
分がジャーナル軸受と脚背部との間の交線に隣接して配
置される。さら密封体の内側金属環状部分は僅かな介入
密着を以ってジャーナル軸受上に配置される。さらの内
側部分は、脚背部とジャーナルとの交線に対して固定さ
れる。
外側環状動的房封面を有し、一方、内側第２金属静的部
分がジャーナル軸受と脚背部との間の交線に隣接して配
置される。さら密封体の内側金属環状部分は僅かな介入
密着を以ってジャーナル軸受上に配置される。さらの内
側部分は、脚背部とジャーナルとの交線に対して固定さ
れる。
さらの内側金属部分は、さらの金属部分とジャーナルと
の間に形成された界面において、ジャーナルに先ずタッ
ク熔接される。タック熔接は、次続の連続ｔＩ！接操作
中、さら密封体がねじれ若しくは「クリープ」を生じる
のを防止する為に用いられ、 る・次１熔接作
業が全周１行なわ１・さら密封体の内側金属リングをジ
ャーナル軸受に気密的に密封する。
の間に形成された界面において、ジャーナルに先ずタッ
ク熔接される。タック熔接は、次続の連続ｔＩ！接操作
中、さら密封体がねじれ若しくは「クリープ」を生じる
のを防止する為に用いられ、 る・次１熔接作
業が全周１行なわ１・さら密封体の内側金属リングをジ
ャーナル軸受に気密的に密封する。
望ましい熔接作業は、持続波レーザ熔接プロセスの使用
によって達成される。先行技術に対する本発明の利点は
、さら密封体の内側静的部分を冶金的に接着して気密性
を作る能力である。さら密封体のこの部分は、枠台物若
しくは潤滑剤の通過を防止する。
によって達成される。先行技術に対する本発明の利点は
、さら密封体の内側静的部分を冶金的に接着して気密性
を作る能力である。さら密封体のこの部分は、枠台物若
しくは潤滑剤の通過を防止する。
先行技術に対する本発明の他の利点は、さら密封体内の
円周状熔接の強さであり、これは穿孔内で回転円錐体穿
岩ビットを使用している間密封体の回転と外れを防止す
る。
円周状熔接の強さであり、これは穿孔内で回転円錐体穿
岩ビットを使用している間密封体の回転と外れを防止す
る。
先行技術に対する本発明の他の利点は、弾性的に内蔵さ
れたさら密封体の内側静的リングを、ビーム熔接プロセ
ス中付随の弾性体の品質を低下ざ才ずに、また金属部材
の品質を低下させずに、冶金的に接着する能力である。
れたさら密封体の内側静的リングを、ビーム熔接プロセ
ス中付随の弾性体の品質を低下ざ才ずに、また金属部材
の品質を低下させずに、冶金的に接着する能力である。
先行技術に対する本発明の他の利点は、弾性ご対面の確
実で正確な配置を生み出す、単純な機械的作業方法であ
る。
実で正確な配置を生み出す、単純な機械的作業方法であ
る。
本発明の上記目的及び利点は、図面に沿った以下の詳細
な説明を以ってより明確に理解されるであろう。
な説明を以ってより明確に理解されるであろう。
［実施例の説明コ
第１図に関し、全体が符号１０で示される密封軸受型回
転円錐体穿岩ビットは、穿岩ビット本体１２、ピン端部
１４及び全体が符号１６で示される切削端部からなる。
転円錐体穿岩ビットは、穿岩ビット本体１２、ピン端部
１４及び全体が符号１６で示される切削端部からなる。
切削端部１６を形成する各円錐体１７は、ワイシャツ尾
状部２２Ｔ−終端する脚２０に取付けられる。各円錐体
１７は例えば、円錐本体１７内に介入的に装着された、
多数の等間隔に離間されたタングステン・カーバイド切
削挿入体１８を有する。３個以上のノズル２６がビット
本体１２の内部に形成されたチャンバ（図示せず）に連
通ずる。チャンバはピン端部１４を通過す−る穿孔流体
若しくは「泥」を受容する。穿孔作業中、流体は次にノ
ズル２６を通して配向される。潤滑剤貯槽２４が各脚２
０に設けられ、回転円錐体とそれ等の各々のジャーナル
との間に形成される軸受表面に潤滑剤を供給する。
状部２２Ｔ−終端する脚２０に取付けられる。各円錐体
１７は例えば、円錐本体１７内に介入的に装着された、
多数の等間隔に離間されたタングステン・カーバイド切
削挿入体１８を有する。３個以上のノズル２６がビット
本体１２の内部に形成されたチャンバ（図示せず）に連
通ずる。チャンバはピン端部１４を通過す−る穿孔流体
若しくは「泥」を受容する。穿孔作業中、流体は次にノ
ズル２６を通して配向される。潤滑剤貯槽２４が各脚２
０に設けられ、回転円錐体とそれ等の各々のジャーナル
との間に形成される軸受表面に潤滑剤を供給する。
第２図図示の部分断面図は、全体が符号３０で示される
ジャーナル・ビン上に支持された円錐体ｊ７を描写する
。ジャーナル・ビン３０は脚２０のワイシャツ尾状部２
２から片持ち梁成に支持される。軸受表面はジャー犬ル
・ビン３０上に形成される。ジャーナルはまた円錐体保
持ボール１９の為のボール走り面を形成する。補完的な
円錐体保持ポール走り面が円錐体１７中に形成される。
ジャーナル・ビン上に支持された円錐体ｊ７を描写する
。ジャーナル・ビン３０は脚２０のワイシャツ尾状部２
２から片持ち梁成に支持される。軸受表面はジャー犬ル
・ビン３０上に形成される。ジャーナルはまた円錐体保
持ボール１９の為のボール走り面を形成する。補完的な
円錐体保持ポール走り面が円錐体１７中に形成される。
全体が符号５０で示されるさら密封体が、ワイシャツ尾
状部２２の脚背部３６と円錐体１７の円錐体背部３９と
の間に配置される。さら密封体５０は内側金属リング５
２を含む（第５図参照）、内側且つ軸方向配置環状表面
５４が、ジャーナル３０の起立環状表面３４に対して僅
かに介入した密着を形成するようにサイズ決めされる。
状部２２の脚背部３６と円錐体１７の円錐体背部３９と
の間に配置される。さら密封体５０は内側金属リング５
２を含む（第５図参照）、内側且つ軸方向配置環状表面
５４が、ジャーナル３０の起立環状表面３４に対して僅
かに介入した密着を形成するようにサイズ決めされる。
密封体は介入密着するように、起立補完ジャーナル表面
３４に対して圧接される。
３４に対して圧接される。
ジャーナル３０は更に［スノーチ（５ｎｏｏｃｈｉｅ）
Ｊ表面４０（第２図参照）、即ちジャーナルの軸に対
し９０”に配向された半径方向配置軸受表面４０を含む
。半径方向配置表面４０から延びて、円錐体１７内の補
完軸受表面と適合するスピンドル軸受３８が設けられる
。
Ｊ表面４０（第２図参照）、即ちジャーナルの軸に対
し９０”に配向された半径方向配置軸受表面４０を含む
。半径方向配置表面４０から延びて、円錐体１７内の補
完軸受表面と適合するスピンドル軸受３８が設けられる
。
特に第５図の拡大部分断面に関し、さら密封体５０は、
ジャーナル３０の起立環状表面３４に介入的に密着する
露出内側金属リング５２を含む。リング５２の環状配置
表面は脚２０の表面３７に適合する。さら密封体の［要
部］であるさらばね５８が弾性体６０内に内蔵される。
ジャーナル３０の起立環状表面３４に介入的に密着する
露出内側金属リング５２を含む。リング５２の環状配置
表面は脚２０の表面３７に適合する。さら密封体の［要
部］であるさらばね５８が弾性体６０内に内蔵される。
弾性体６０の内側部分６２はワイシャツ尾状部２２の近
傍で脚２０の半径方向表面３１に対して圧縮される。さ
ら密封体がジャーナル３０上に組込まれると、リング５
２は上述の如く軸方向表面３４に介入的に密着する。軸
方向表面５４におけるリング５２の内径は軸方向表面３
４よりもＯ乃至１／ １０１１１ｍ小さい径となってい
る。弛緩状態において、リング５２に隣接する弾性体の
部分６２は表面５６を越えて延びるであろう（想像線で
示す）。
傍で脚２０の半径方向表面３１に対して圧縮される。さ
ら密封体がジャーナル３０上に組込まれると、リング５
２は上述の如く軸方向表面３４に介入的に密着する。軸
方向表面５４におけるリング５２の内径は軸方向表面３
４よりもＯ乃至１／ １０１１１ｍ小さい径となってい
る。弛緩状態において、リング５２に隣接する弾性体の
部分６２は表面５６を越えて延びるであろう（想像線で
示す）。
第３図に関し、全体を符号８０で示す熔接装置は装置ベ
ース８２、支持柱８３、回転テーブル８４、及び１側装
置フレーム８５を含む。可変速駆動モータ８６が回転テ
ーブル８４と咬合し、該テーブルを異なる速度で駆動す
る。回転テーブル８４に取付けられた９ 駆動アー
ム８８は脚２０内に形成された潤滑油貯槽空所２４と係
合するように設計される。脚駆動アーム８８の目的は、
脚２０を熔接装置８０内で回転させることである。脚２
０は装置８０のフレーム８５に支持された回転可能な脚
枢支公比しスピンドル９３内に挿入される。脚枢支公比
しスピンドル９３の端部内の円筒状空所９４は、ジャー
ナル３０の端部から延びるスピンドル３８と適合するよ
うに形成される。ジャーナル・スノーチ表面４０は心出
しスピンドル９３内に形成された補完表面９５に対して
適合し、回転脚８出しスピンドル９３へ脚ジャーナル軸
受３０を正確に位置付ける。ジャーナルは脚保持部材９
６により回転スピンドル９３と係合す゛るように堅固に
強制される。保持部材即ち治具部材９６の端部９７は胆
背部２２に対して適合する。ローレットの施された簿ナ
ツト９８が脚背部２２に向って回動され、接触ビン９７
を脚背部２２に対して強制する。接触ビン９１の端部は
ジャーナル軸受３０の中心と軸方向に整一し、熔接装置
８０の回転心土しスピンドル９３と脚ジャーナル軸受と
の堅固な接触と正確な整列とを確保する。
ース８２、支持柱８３、回転テーブル８４、及び１側装
置フレーム８５を含む。可変速駆動モータ８６が回転テ
ーブル８４と咬合し、該テーブルを異なる速度で駆動す
る。回転テーブル８４に取付けられた９ 駆動アー
ム８８は脚２０内に形成された潤滑油貯槽空所２４と係
合するように設計される。脚駆動アーム８８の目的は、
脚２０を熔接装置８０内で回転させることである。脚２
０は装置８０のフレーム８５に支持された回転可能な脚
枢支公比しスピンドル９３内に挿入される。脚枢支公比
しスピンドル９３の端部内の円筒状空所９４は、ジャー
ナル３０の端部から延びるスピンドル３８と適合するよ
うに形成される。ジャーナル・スノーチ表面４０は心出
しスピンドル９３内に形成された補完表面９５に対して
適合し、回転脚８出しスピンドル９３へ脚ジャーナル軸
受３０を正確に位置付ける。ジャーナルは脚保持部材９
６により回転スピンドル９３と係合す゛るように堅固に
強制される。保持部材即ち治具部材９６の端部９７は胆
背部２２に対して適合する。ローレットの施された簿ナ
ツト９８が脚背部２２に向って回動され、接触ビン９７
を脚背部２２に対して強制する。接触ビン９１の端部は
ジャーナル軸受３０の中心と軸方向に整一し、熔接装置
８０の回転心土しスピンドル９３と脚ジャーナル軸受と
の堅固な接触と正確な整列とを確保する。
スピンドル９３は、フレーム８５及び筐体９１内に固定
された一対のローラ軸受９２により回転可能に受容され
、該軸受の一つは第３図に示される。
された一対のローラ軸受９２により回転可能に受容され
、該軸受の一つは第３図に示される。
当然脚は、脚２０のジせ−ナル３０内に形成された起立
環状表面３４上にさら密封体が圧着された後に熔接装置
８０内に挿入される。
環状表面３４上にさら密封体が圧着された後に熔接装置
８０内に挿入される。
第４図に関し、部分破断図は第３図から９０°回転した
脚２０を示す。脚２０の部分は、潤滑剤貯槽シスラム２
４の為の空所内に挿入された回転機構８８の係合端部９
０を示すように切断される。上側装置フレーム８５内の
開口８１がジャーナル公比しスピンドル筺体９１にＩａ
接して設けられ、電子ビーム若しくはレーザ・ビームが
、軸受３０内の起立環状表面３４と、さら窟封体５０の
一体部分である金属リング５２の内側５４との間に形成
された交線即ちジヨイント７０に向けて配向されるよう
になつＣいる。例えばＬフープ・ビームのような切接ビ
ーム７２が、リング５２と表面３４との間のジヨイント
即ら界面に、ジャーナル３０の中心に対して１０乃至２
０°の角度で配向される。望ましいレーず・ビーム角度
は約１５°である。
脚２０を示す。脚２０の部分は、潤滑剤貯槽シスラム２
４の為の空所内に挿入された回転機構８８の係合端部９
０を示すように切断される。上側装置フレーム８５内の
開口８１がジャーナル公比しスピンドル筺体９１にＩａ
接して設けられ、電子ビーム若しくはレーザ・ビームが
、軸受３０内の起立環状表面３４と、さら窟封体５０の
一体部分である金属リング５２の内側５４との間に形成
された交線即ちジヨイント７０に向けて配向されるよう
になつＣいる。例えばＬフープ・ビームのような切接ビ
ーム７２が、リング５２と表面３４との間のジヨイント
即ら界面に、ジャーナル３０の中心に対して１０乃至２
０°の角度で配向される。望ましいレーず・ビーム角度
は約１５°である。
回転シレーナル６出しスピンドル９３のせん受け９４内
にしっかりと配置された脚２０により（スノーチ４０は
スピンドル９３の端部内の補完表面９５と確実な接触を
行なう）、軸受ジャーナル３０はスピンドル９３と同軸
状の軌跡を辿る。従って、さらリング５２とジャーナル
３０の軸受表面３４との間に形成された界面即ち分離ジ
ヨイントは、ジャーナル軸受３０と同軸状の軌跡を辿る
。電子ビーム若しくはレーザ・ビーム７２は、脚が脚回
転テーブル８４により３６０°の角度に亘って回転され
るのに伴ってジヨイント７０に沿って正確に軌跡を辿る
。
にしっかりと配置された脚２０により（スノーチ４０は
スピンドル９３の端部内の補完表面９５と確実な接触を
行なう）、軸受ジャーナル３０はスピンドル９３と同軸
状の軌跡を辿る。従って、さらリング５２とジャーナル
３０の軸受表面３４との間に形成された界面即ち分離ジ
ヨイントは、ジャーナル軸受３０と同軸状の軌跡を辿る
。電子ビーム若しくはレーザ・ビーム７２は、脚が脚回
転テーブル８４により３６０°の角度に亘って回転され
るのに伴ってジヨイント７０に沿って正確に軌跡を辿る
。
脚２０が熔接装置８０上に負荷され、脚固定部材９６に
より所定位置に固定された後、脚はジャーナル軸受３０
の中心の周りを正確に回転し、さらリング５２と起立軸
受表面３４との間の分離ジヨイントの正確な軌跡を確保
する。
より所定位置に固定された後、脚はジャーナル軸受３０
の中心の周りを正確に回転し、さらリング５２と起立軸
受表面３４との間の分離ジヨイントの正確な軌跡を確保
する。
円周状熔接機能は次の様に達成される。先ず回転テーブ
ルの回転が開始される（第５図参照）。
ルの回転が開始される（第５図参照）。
次にリング５２は、例えばジャーナル軸受表面３４とリ
ング５２の内側平行表面５４との間の交線７０の異なる
３箇所へ最初のタック熔接がなされる。典型的な例では
、連続的な熔接プロセスに先立って互いに約１２０°の
角度に配置されたタック熔接が含まれる。タック熔接の
目的は、連続熔接プロセスの間のリングの「クリープ」
を避ける為である。次に界面７０の全周囲に亘って連続
熔接プロセスがなされ、気密状熔接が形成される。
ング５２の内側平行表面５４との間の交線７０の異なる
３箇所へ最初のタック熔接がなされる。典型的な例では
、連続的な熔接プロセスに先立って互いに約１２０°の
角度に配置されたタック熔接が含まれる。タック熔接の
目的は、連続熔接プロセスの間のリングの「クリープ」
を避ける為である。次に界面７０の全周囲に亘って連続
熔接プロセスがなされ、気密状熔接が形成される。
持続波レー＋ｆ熔接プロセスが望ましい。例えば、スペ
クトラ−フィジックス・レーザのモデルＮｏ。
クトラ−フィジックス・レーザのモデルＮｏ。
８２０が使用出来る。使用される特別なレーザは、１５
００Ｗの工業レーザでＣＯ２ガス移送型である。
００Ｗの工業レーザでＣＯ２ガス移送型である。
このレーザはカリフォルニア州、サン ホセのスペクト
ラ−フィジックス社で作られる。典型的な使用熔接シー
ケンスは次の通りである。上述のレーザを使用し、回転
テーブル８４は表面が約５００ｃｍ／ｍ１ｍで始動させ
てタック熔接を行ない、約１０００Ｗの電力レベルを用
いる（各タック熔接は約０．１秒の時間を貸す）。タッ
ク熔接が完了した後、レーザの電力レベルが約１２５０
Ｗ迄上昇され、界面７０が’ Ｆ’ｌｆｌ！ｆ
ｆ１Ｊ１２；ｔｔ６゜ヶえ、よ、４つ、。＄１１；ｒ
５．４ｃｍで、レーザの立上り速度が０．１秒で、立下
り速度が０．２秒であると、全周の熔接を完了するのに
約２．１秒の時間が必要とされる。熔接遮蔽ガスが約２
．８ ｍ３／ｈで使用され、タック熔接及び全周熔接の
間熔接領域に流される。繰返すと、ｇ岩ビット脚２０の
回転が開始され、遮蔽ガス流が開始され、レーザ熔接装
置のシャッタが開放される。次にレーザは立上げられ〈
０．１秒）、約２．１秒の時間で全周の熔接が完了する
。そしてレーザが約０．２秒で立下げられ、レーザ熔接
装置のシせツタが閉鎖される。
ラ−フィジックス社で作られる。典型的な使用熔接シー
ケンスは次の通りである。上述のレーザを使用し、回転
テーブル８４は表面が約５００ｃｍ／ｍ１ｍで始動させ
てタック熔接を行ない、約１０００Ｗの電力レベルを用
いる（各タック熔接は約０．１秒の時間を貸す）。タッ
ク熔接が完了した後、レーザの電力レベルが約１２５０
Ｗ迄上昇され、界面７０が’ Ｆ’ｌｆｌ！ｆ
ｆ１Ｊ１２；ｔｔ６゜ヶえ、よ、４つ、。＄１１；ｒ
５．４ｃｍで、レーザの立上り速度が０．１秒で、立下
り速度が０．２秒であると、全周の熔接を完了するのに
約２．１秒の時間が必要とされる。熔接遮蔽ガスが約２
．８ ｍ３／ｈで使用され、タック熔接及び全周熔接の
間熔接領域に流される。繰返すと、ｇ岩ビット脚２０の
回転が開始され、遮蔽ガス流が開始され、レーザ熔接装
置のシャッタが開放される。次にレーザは立上げられ〈
０．１秒）、約２．１秒の時間で全周の熔接が完了する
。そしてレーザが約０．２秒で立下げられ、レーザ熔接
装置のシせツタが閉鎖される。
第５図に関し、レーデ・ビーム７２は界面７０に当り、
図示の如くジャーナル３０とさら！封体５０のリング５
２との間に熔接溜込みを付与する。
図示の如くジャーナル３０とさら！封体５０のリング５
２との間に熔接溜込みを付与する。
成る場合、全周熔接を達成するのに、持続波レーザ熔接
システムではなく、電子ビーム若しくはパルス・レーザ
・ビームが使用される。然し、持続波レーザ熔接プロセ
スは、部分角筒及び熔接のサイクルを達成する速度の点
で望ましい。明らかに、リング５２及び内側さらばね５
８を内蔵する弾性材料６０は、交線７０の局部的熔接及
びビームが熔接を達成する速度により影響を受けない。
システムではなく、電子ビーム若しくはパルス・レーザ
・ビームが使用される。然し、持続波レーザ熔接プロセ
スは、部分角筒及び熔接のサイクルを達成する速度の点
で望ましい。明らかに、リング５２及び内側さらばね５
８を内蔵する弾性材料６０は、交線７０の局部的熔接及
びビームが熔接を達成する速度により影響を受けない。
高エネルギ・ビーム７２の端部は、環状リング３４とさ
らリング５２との間に形成されたジヨイントに正確に交
差するように非常に細く付与され、故に２つの表面３４
、５４の間に非常に細い溶込み熔接を可能とする。
らリング５２との間に形成されたジヨイントに正確に交
差するように非常に細く付与され、故に２つの表面３４
、５４の間に非常に細い溶込み熔接を可能とする。
さら密封体の外側に露出金属リングを使用出来ることは
明白であり、そうすれば、密封体の内側弾性内蔵部分は
動力学的密封表面（図示せず）となる。さら方封体の外
側金属リングは全周を円錐体に熔接される。密封体の動
力学的部分は脚ジャーナル及び背部に隣接する。
明白であり、そうすれば、密封体の内側弾性内蔵部分は
動力学的密封表面（図示せず）となる。さら方封体の外
側金属リングは全周を円錐体に熔接される。密封体の動
力学的部分は脚ジャーナル及び背部に隣接する。
第１図は典型的な３個の円錐体を有する！封軸受穿岩ビ
ットを示す斜示図である。 第２図は配置されたさら密封体と共にジャーナルに回転
可能に支持された円錐体の部分破断断面図である。 第３図は３個の円錐体穿岩ビット内の一つの部分破断断
面図であり、脚は回転テーブルに支持され、きら密封体
を脚に熔接する全周ビーム熔接作業を行なう状態を示す
。 第４図は第３図に対して９０°回転した部分破断図であ
り、さら密封体とジャーナルとの交線に高エネルギ・ビ
ームが付与される状態を示す。 第５図は穿岩ビットのジャーナル軸受に支持されたさら
密封体が高エネルギ・ビーム熔接された状態を示す拡大
断面図である。 １０・・・穿岩ビット １２・・・ビット本体 １４・
・・ビン端部 １６・・・切削端部 １７・・・円錐体
２０・・・脚 ３０・・・ジャーナル・ピン ３４・
・・起立環状表面 ３６・・・脚背部３８・・・スピン
ドル軸受 ３９・・円錐体背部 ５０・・・さら密封体
５２・・・内側金属リング ５４・・・内側環状表面
５８・・・さらぼ勾 ６０・・・弾性体 ７０・・・
ジヨイント７２・・・熔接ビーム ８０・・・熔接装置
８４・・・回転テーブル ８８・・・駆動アーム ９
３・・・心出しスピンドル９６・・・脚保持部材 特許出願人 スミス インターナショナル、インコー
ホレイテッド ；−°− 代理人弁理士 吉 村 悟 １も二 Ｆ／θ２ 昭 Ｆｌθ４
ットを示す斜示図である。 第２図は配置されたさら密封体と共にジャーナルに回転
可能に支持された円錐体の部分破断断面図である。 第３図は３個の円錐体穿岩ビット内の一つの部分破断断
面図であり、脚は回転テーブルに支持され、きら密封体
を脚に熔接する全周ビーム熔接作業を行なう状態を示す
。 第４図は第３図に対して９０°回転した部分破断図であ
り、さら密封体とジャーナルとの交線に高エネルギ・ビ
ームが付与される状態を示す。 第５図は穿岩ビットのジャーナル軸受に支持されたさら
密封体が高エネルギ・ビーム熔接された状態を示す拡大
断面図である。 １０・・・穿岩ビット １２・・・ビット本体 １４・
・・ビン端部 １６・・・切削端部 １７・・・円錐体
２０・・・脚 ３０・・・ジャーナル・ピン ３４・
・・起立環状表面 ３６・・・脚背部３８・・・スピン
ドル軸受 ３９・・円錐体背部 ５０・・・さら密封体
５２・・・内側金属リング ５４・・・内側環状表面
５８・・・さらぼ勾 ６０・・・弾性体 ７０・・・
ジヨイント７２・・・熔接ビーム ８０・・・熔接装置
８４・・・回転テーブル ８８・・・駆動アーム ９
３・・・心出しスピンドル９６・・・脚保持部材 特許出願人 スミス インターナショナル、インコー
ホレイテッド ；−°− 代理人弁理士 吉 村 悟 １も二 Ｆ／θ２ 昭 Ｆｌθ４
Claims (22)
- （１）第１ピン端部と第２切削端部とを有する穿岩ビッ
ト本体であって、前記本体の前記第２切削端部の近傍の
部分から片持ち梁式支持されたジャーナル軸受に固定さ
れた少なくとも一つの回転円錐体を有する穿岩ビット本
体と、 前記回転円錐体と前記ジャーナルとの間に配置されたさ
ら密封体であって、前記密封体は、第１環状動的密封表
面と第２環状静的部分とを有し、前記第２環状静的密封
部分は金属である、回転円錐体と、 を含み、前記静的金属部分はその周囲の３６０°に亘っ
て対向静的部分に、前記第２静的密封部分と前記対向部
分との間に形成された界面で冶金的に接着され、故に前
記金属静的部分を前記対向部分に気密的に密封すること
を特徴とする密封軸受型回転円錐体穿岩ビット。 - （２）前記さら密封体の部分が弾性材料に内蔵され、前
記内蔵された部分が前記第１環状動的密封面に位置する
特許請求の範囲第（１）項に記載の穿岩ビット。 - （３）前記第１環状動的密封面が前記さら密封体の外径
を形成し、前記第２環状金属静的部分が前記さら密封体
の内径を形成し、前記内側金属静的部分が、前記ジャー
ナル軸受にその周囲の３６０°に亘って、前記第２内側
金属部分と前記ジャーナル軸受との間に形成された界面
で冶金的に接着され、前記第１動的密封面が前記ジャー
ナルに固定された前記回転円錐体に対して配置される特
許請求の範囲第（１）項に記載の穿岩ビット。 - （４）前記さら密封体の第２環状金属静的部分が、前記
金属密封部分が前記ジャーナル軸受に、その両者間に形
成された円周状界面の３６０°に亘って冶金的に接着さ
れるのに先立って、前記ジャーナル軸受に介入的に挿着
される特許請求の範囲第（３）項に記載の穿岩ビット。 - （５）前記さら密封体の前記第２環状金属静的部分の内
径が、前記ジャーナル軸受の径よりも０乃至１／１０ｍ
ｍ小さい径をなす特許請求の範囲第（４）項に記載の穿
岩ビット。 - （６）回転円錐体と密封軸受型回転円錐体穿岩ビットと
の間に配置されたさら密封体の部分を気密的に熔接する
方法であって、 前記さら密封体の第１環状金属部分を前記回転円錐体穿
岩ビットの第１静的対向部分に隣接して配置し、前記さ
ら密封体の第２環状動的密封面部分を、前記穿岩ビット
の動的密封面対向部分に対して密封体を形成するように
し、前記さら密封体の前記環状部分と前記第１静的穿岩
ビット対向部分とが、両者間に円周状界面を形成するよ
うにし、更に、 前記さら密封体の前記第１環状金属部分を前記第１静的
穿岩ビット対向部分に、その両者間に形成された前記円
周状界面において３６０°に亘って熔接し、前記気密熔
接を形成することを特徴とする方法。 - （７）前記さら密封体の前記第１環状金属部分が内径を
形成し、前記第２環状動的密封面部分が前記さら密封体
の外径を形成し、前記回転円錐体穿岩ビットの前記第１
静的対向部分が前記ジャーナルであり、前記穿岩ビット
の前記第２動的密封面対向部分が前記回転円錐体により
形成される特許請求の範囲第（６）項に記載の方法。 - （８）前記さら密封体の前記第１金属部分を前記ジャー
ナル軸受に介入的に装着し、その両者間に前記円周状界
面を形成する工程を更に含む特許請求の範囲第７項に記
載の方法。 - （９）前記さら密封体の前記第１金属部分の内径が、前
記ジャーナル軸受の径よりも０乃至１／１０ｍｍ小さい
径をなす特許請求の範囲第（８）項に記載の方法。 - （１０）前記気密熔接が持続波レーザ熔接プロセスで行
なわれる特許請求の範囲第（６）項に記載の方法。 - （１１）前記さら密封体の前記第１金属部分を前記ジャ
ーナル軸受に、その両者間に形成された前記円周状界面
において、タック熔接する工程を更に含む特許請求の範
囲第（１１）項に記載の方法。 - （１２）前記さら密封体の第１金属部分が前記ジャーナ
ル軸受に、前記円周状界面の約１２０°離間した３箇所
においてタック熔接される特許請求の範囲第（１１）項
に記載の方法。 - （１３）前記さら密封体の前記金属部分を前記ジャーナ
ル軸受にタック熔接する前記持続波レーザの電力レベル
が約１０００Ｗである特許請求の範囲第（１２）項に記
載の方法。 - （１４）前記さら密封体の前記第１金属部分が前記ジャ
ーナル軸受に、その両者間に形成された前記円周状界面
の３６０°に亘って、電力レベルが約１２５０Ｗの前記
持続波レーザ・プロセスにより熔接される特許請求の範
囲第（１３）項に記載の方法。 - （１５）前記気密熔接がパルス・レーザ熔接プロセスで
行なわれる特許請求の範囲第（６）項に記載の方法。 - （１６）前記気密熔接が電子ビーム熔接プロセスで行な
われる特許請求の範囲第（６）項に記載の方法。 - （１７）少なくとも一つの回転円錐体と密封軸受型回転
円錐体穿岩ビットのジャーナル軸受との間に配置された
さら密封体の部分を気密的に熔接する方法であって、 前記さら密封体の第１内側環状金属部分を前記回転円錐
体穿岩ビットに配置し、前記さら密封体の前記環状金属
部分と前記ジャーナル軸受とが、その両者間に円周状界
面を形成するようにし、前記ジャーナル軸受をその所定
位置に配置されたさら密封体と共に、回転熔接装置内に
支持させ、前記熔接装置に隣接する熔接部材を整列させ
、前記熔接部材から熔接ビームを、前記さら密封体と前
記熔接装置内に支持された前記ジャーナル軸受との間の
円周状界面において配向し、 前記熔接部材を作動させ、 前記さら密封体の前記金属部分を前記ジャーナル軸受に
、前記界面の３６０°に亘って、前記熔接装置内の前記
ジャーナル軸受を回転することにより連続的に熔接し、
一方、前記熔接ビームは前記界面に沿った軌跡を辿り、
従って前記さら密封体の前記金属部分が前記軸受ジャー
ナルに気密的に熔接されることを特徴とする方法。 - （１８）前記さら密封体の内側環状金属部分を、密封体
とジャーナルとの間の界面の１箇所以上において、３６
０°の連続熔接工程に先立ってタック熔接する工程を互
に含む特許請求の範囲第（１７）項に記載の方法。 - （１９）前記さら密封体の前記内側環状金属部分が前記
界面の約１２０°に離間した３箇所でタック熔接される
特許請求の範囲第（１８）項に記載の方法。 - （２０）前記熔接部材が持続波レーザ・システムである
特許請求の範囲第（１７）項に記載の方法。 - （２１）前記熔接部材がパルス・レーザ熔接システムで
ある特許請求の範囲第（１７）項に記載の方法。 - （２２）前記熔接部材が電子ビーム熔接機である特許請
求の範囲第（１７）項に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US628068 | 1984-07-05 | ||
| US06/628,068 US4560175A (en) | 1984-07-05 | 1984-07-05 | Hermetically welded belleville seal for rocks bits |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6175192A true JPS6175192A (ja) | 1986-04-17 |
Family
ID=24517320
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60146905A Pending JPS6175192A (ja) | 1984-07-05 | 1985-07-05 | さら密封体が気密熔接された密封軸受型回転円錐体穿岩ビツト及びさら密封体の熔接方法 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4560175A (ja) |
| JP (1) | JPS6175192A (ja) |
| AR (1) | AR244385A1 (ja) |
| DE (1) | DE3521440A1 (ja) |
| FR (1) | FR2573123A1 (ja) |
| GB (1) | GB2161189B (ja) |
| IT (1) | IT1208816B (ja) |
| MX (1) | MX163033B (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4722404A (en) * | 1987-01-28 | 1988-02-02 | Varel Manufacturing Company | Drill bit bearing seal |
| US4822057A (en) * | 1988-03-31 | 1989-04-18 | Smith International, Inc. | Mechanical face seal for rock bits |
| US4824123A (en) * | 1988-03-31 | 1989-04-25 | Smith International, Inc. | Mechanical face seal for rock bits |
| EP0335497B1 (en) * | 1988-03-31 | 1993-04-14 | Smith International, Inc. | Metal-to-metal face seal for rock bits |
| SE508468C2 (sv) * | 1996-10-08 | 1998-10-12 | Sandvik Ab | Bergborrkrona för roterande, krossande bearbetning av berg samt tätningsorgan till dylik bergborrkrona |
| DE102005009092A1 (de) * | 2005-02-22 | 2006-08-31 | Federal-Mogul Wiesbaden Gmbh & Co. Kg | Gleitlagerbuchse, Verwendung und Herstellung einer Gleitlagerbuchse |
| US8020638B2 (en) * | 2006-10-30 | 2011-09-20 | Smith International, Inc. | Seal with dynamic sealing surface at the outside diameter |
| US9381600B2 (en) * | 2008-07-22 | 2016-07-05 | Smith International, Inc. | Apparatus and methods to manufacture PDC bits |
| US9249887B2 (en) * | 2010-08-03 | 2016-02-02 | Dresser-Rand Company | Low deflection bi-metal rotor seals |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3075781A (en) * | 1958-02-10 | 1963-01-29 | Hughes Tool Co | Bearing seal |
| US3489421A (en) * | 1967-03-23 | 1970-01-13 | Smith International | Bearing seal |
| US3680873A (en) * | 1970-07-06 | 1972-08-01 | Smith International | Axially and rotationally locked bearing seal |
| US4127043A (en) * | 1977-06-17 | 1978-11-28 | Smith International, Inc. | Rock bit with welded bearing pins |
| US4176724A (en) * | 1977-11-14 | 1979-12-04 | Smith International, Inc. | Rotary rock bit and method of making same |
| US4256194A (en) * | 1978-05-19 | 1981-03-17 | Varel Manufacturing Company | Rotary drill bit having a solid forged, unitary body |
-
1984
- 1984-07-05 US US06/628,068 patent/US4560175A/en not_active Expired - Lifetime
-
1985
- 1985-06-14 DE DE19853521440 patent/DE3521440A1/de not_active Withdrawn
- 1985-07-01 FR FR8510202A patent/FR2573123A1/fr not_active Withdrawn
- 1985-07-03 MX MX205874A patent/MX163033B/es unknown
- 1985-07-04 AR AR85300903A patent/AR244385A1/es active
- 1985-07-05 JP JP60146905A patent/JPS6175192A/ja active Pending
- 1985-07-05 GB GB08517159A patent/GB2161189B/en not_active Expired
- 1985-07-05 IT IT8567625A patent/IT1208816B/it active
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|---|---|
| DE3521440A1 (de) | 1986-02-06 |
| GB2161189B (en) | 1987-09-16 |
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| GB2161189A (en) | 1986-01-08 |
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| GB8517159D0 (en) | 1985-08-14 |
| IT1208816B (it) | 1989-07-10 |
| MX163033B (es) | 1991-08-05 |
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