JPS62296090A - ドリルビツトのカツタ−用回転軸封装置 - Google Patents
ドリルビツトのカツタ−用回転軸封装置Info
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- JPS62296090A JPS62296090A JP61137888A JP13788886A JPS62296090A JP S62296090 A JPS62296090 A JP S62296090A JP 61137888 A JP61137888 A JP 61137888A JP 13788886 A JP13788886 A JP 13788886A JP S62296090 A JPS62296090 A JP S62296090A
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- ring
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- sealing device
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Classifications
-
- 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
- E21B10/25—Roller bits characterised by bearing, lubrication or sealing details characterised by sealing details
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
- F16J15/34—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
- F16J15/3436—Pressing means
- F16J15/344—Pressing means the pressing force being applied by means of an elastic ring supporting the slip-ring
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
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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】
3、発明の詳細な説明〕
産業上の利用分野
本発明は石油井、地熱井等の掘削に用いるピリルビット
のカッター部のための回転軸封装置に関するものである
。
のカッター部のための回転軸封装置に関するものである
。
従来の技術
ドリルビットのコーンカッターと軸受ピンとの間の軸封
には、米国特許第3.397.928号における0−リ
ング型式のもの、同第a76L145号、同第4.17
へ848号、同第・L51句641号の金属間シール(
metel face 5eals)型式のものなどが
挙げられる。
には、米国特許第3.397.928号における0−リ
ング型式のもの、同第a76L145号、同第4.17
へ848号、同第・L51句641号の金属間シール(
metel face 5eals)型式のものなどが
挙げられる。
発明が解決しようとする問題点
近年石油井、地熱井等の掘削に用いられるドリルビット
は深い掘削深度、硬い岩質層で高温、高圧下に稼動する
必要性が益々高まり、このため耐摩耗性と耐熱性全兼備
した回転カッター部の封止技術の実現が待望されてきた
。この封止技術の−では耐熱弾性ゴムの0−リングを用
いるが、これは0−リングとカッター又は○−リングと
軸受部との間の相対運動によりシール性は良好であるが
高温下に相対運動に伴う反復衝撃を継続的に受けるため
弾性ゴムの○−リングの劣化が加速され回転シール部の
早期破壊が避は難かった。こうした弾性ゴムの劣化によ
る○−リング型式のものの問題を解消するため、回転シ
ール部に高硬度、耐熱・耐摩耗性の金属シール全周いこ
れを耐熱弾性ゴムシールで支持してカッターのゴマスリ
運動(conicalmovement) に耐える
封止機構を作っていた。この後者は金9而ンール(me
tal face 5eal)型式と称されるが、こね
は組み込むシール部品点数が比較的多く又これらを組立
てたンール構造も複雑であり、高いシール性を確保し得
る期間も高硬度の金属同士のカジリ及びこうした高硬度
金属材料と軟質の弾性ゴムとの組合せによりそれほど長
くなかった。
は深い掘削深度、硬い岩質層で高温、高圧下に稼動する
必要性が益々高まり、このため耐摩耗性と耐熱性全兼備
した回転カッター部の封止技術の実現が待望されてきた
。この封止技術の−では耐熱弾性ゴムの0−リングを用
いるが、これは0−リングとカッター又は○−リングと
軸受部との間の相対運動によりシール性は良好であるが
高温下に相対運動に伴う反復衝撃を継続的に受けるため
弾性ゴムの○−リングの劣化が加速され回転シール部の
早期破壊が避は難かった。こうした弾性ゴムの劣化によ
る○−リング型式のものの問題を解消するため、回転シ
ール部に高硬度、耐熱・耐摩耗性の金属シール全周いこ
れを耐熱弾性ゴムシールで支持してカッターのゴマスリ
運動(conicalmovement) に耐える
封止機構を作っていた。この後者は金9而ンール(me
tal face 5eal)型式と称されるが、こね
は組み込むシール部品点数が比較的多く又これらを組立
てたンール構造も複雑であり、高いシール性を確保し得
る期間も高硬度の金属同士のカジリ及びこうした高硬度
金属材料と軟質の弾性ゴムとの組合せによりそれほど長
くなかった。
本発明は上述の二型式の回転シール構造の問題点を同時
に解決して、長寿命かつ簡単な構造の回転シール部を具
体化しようとするものである。
に解決して、長寿命かつ簡単な構造の回転シール部を具
体化しようとするものである。
問題点を解決するだめの手段
本発明は上記課題の解決のため多面的に研究を継続して
完成されたものであり、その構成がドリルビットのボデ
ィーに形設した軸受部に回転自在に軸支してなるカッタ
ーのための回転軸封装置にして、カッター部に嵌合固定
されるとともに端面にチーノミ同音そなえた固定シール
リングと、固定シールリングのテーパ面に対向する端面
にテーパ面を有するとともに湾曲状内側面をそなえた浮
動シールリングと、浮動シールリングの湾曲状内側面と
軸受部との間に挟設してなる弾性○−リングとを具備す
ることを特色とする。
完成されたものであり、その構成がドリルビットのボデ
ィーに形設した軸受部に回転自在に軸支してなるカッタ
ーのための回転軸封装置にして、カッター部に嵌合固定
されるとともに端面にチーノミ同音そなえた固定シール
リングと、固定シールリングのテーパ面に対向する端面
にテーパ面を有するとともに湾曲状内側面をそなえた浮
動シールリングと、浮動シールリングの湾曲状内側面と
軸受部との間に挟設してなる弾性○−リングとを具備す
ることを特色とする。
さらに、上記構成に際し固定シールリングと浮動ンール
リンダとは対になるが、これらはピリルビットの過酷な
使用条件から#を熱・耐摩耗性金属材料で又弾性Q +
9ングは耐熱コ゛ム材料で作られることが必要である
。これとともに、本発明において固定シールリングと浮
動シールリングとは表面層と内質との間に硬度差がある
と高温高圧下に変形が著しく助長されるので金属材料の
表面処理(浸炭、窒化など)をしないものが適している
こと、さらに又耐摩耗性を高めるには0%の含有率の高
い材料がすぐれていることに着目して、上記固定シール
リング及び浮動シールリングをいずれも白銑系鋳鉄で作
ることを特色とするものである。
リンダとは対になるが、これらはピリルビットの過酷な
使用条件から#を熱・耐摩耗性金属材料で又弾性Q +
9ングは耐熱コ゛ム材料で作られることが必要である
。これとともに、本発明において固定シールリングと浮
動シールリングとは表面層と内質との間に硬度差がある
と高温高圧下に変形が著しく助長されるので金属材料の
表面処理(浸炭、窒化など)をしないものが適している
こと、さらに又耐摩耗性を高めるには0%の含有率の高
い材料がすぐれていることに着目して、上記固定シール
リング及び浮動シールリングをいずれも白銑系鋳鉄で作
ることを特色とするものである。
作用
上記構成によれば、対になった金属面シールの一方即ち
固定/−ルリング全カッターに焼嵌め等で固定され又仙
方の金に面シール即ち浮動シールリングは弾性ゴム材料
製のQ −リングに支持されているので浮動シールリン
グは固定シールリングにこの○−リングの弾力で圧油し
ている。この場合、浮動シールリングと固定シールリン
グとはその対向する端面の径方向内側にテーパ面が形成
され、径方向外側に平坦な対向端面部分が圧油した状態
が生ずる。かくして、上記テーパ面同士の間に径方向に
楔形の空隙が形成され、カッターのゴマスリ運動中この
楔形空隙が潤滑油をンールリングの平坦な圧油端面部分
に絶えず円滑に供給する小形貯油室となる。こうしてカ
ッターのゴマスリ運動中弾性0− リングの弾力で浮動
シールリングの不均等な変形を受入れその固定シールリ
ングに対するすぐれた追随性が発揮され、両7−ルリン
グの平坦血圧油部分における金属面シールは長期にわた
り安定に維持される。
固定/−ルリング全カッターに焼嵌め等で固定され又仙
方の金に面シール即ち浮動シールリングは弾性ゴム材料
製のQ −リングに支持されているので浮動シールリン
グは固定シールリングにこの○−リングの弾力で圧油し
ている。この場合、浮動シールリングと固定シールリン
グとはその対向する端面の径方向内側にテーパ面が形成
され、径方向外側に平坦な対向端面部分が圧油した状態
が生ずる。かくして、上記テーパ面同士の間に径方向に
楔形の空隙が形成され、カッターのゴマスリ運動中この
楔形空隙が潤滑油をンールリングの平坦な圧油端面部分
に絶えず円滑に供給する小形貯油室となる。こうしてカ
ッターのゴマスリ運動中弾性0− リングの弾力で浮動
シールリングの不均等な変形を受入れその固定シールリ
ングに対するすぐれた追随性が発揮され、両7−ルリン
グの平坦血圧油部分における金属面シールは長期にわた
り安定に維持される。
上記カッターのゴマスリ運動中、ビット内部の潤滑油の
内圧が外圧即ち掘削共生の流体圧にうち克つと潤滑油は
軸封部から漏出し、外圧の方が内圧よりも上まわるとき
浮動7−ルリングと固定シールリングの平坦面圧油部分
をさらに圧迫して封止を増強し岩石屑がカッター〇軸封
部に浸入することが防止される。
内圧が外圧即ち掘削共生の流体圧にうち克つと潤滑油は
軸封部から漏出し、外圧の方が内圧よりも上まわるとき
浮動7−ルリングと固定シールリングの平坦面圧油部分
をさらに圧迫して封止を増強し岩石屑がカッター〇軸封
部に浸入することが防止される。
実施例
本発明による回転軸封装置ヲ組み込んだドリルビット又
はロックビットは添付第2図に示されている。ドリルビ
ット1は上部にねじを有し下方に3つのビットレッグ2
が延びている。ビットレッグ2の端部に固着された支軸
にボールベアリング6を介して回転カッター4が設けら
れている。支軸の内部にはグリース等の潤滑油を充填し
た圧力補償装置5につながった潤滑油通路8が延びこの
通路の終端のカッター部貯油室を経て支軸基部の回転軸
封装置7に潤滑油が供給されている。
はロックビットは添付第2図に示されている。ドリルビ
ット1は上部にねじを有し下方に3つのビットレッグ2
が延びている。ビットレッグ2の端部に固着された支軸
にボールベアリング6を介して回転カッター4が設けら
れている。支軸の内部にはグリース等の潤滑油を充填し
た圧力補償装置5につながった潤滑油通路8が延びこの
通路の終端のカッター部貯油室を経て支軸基部の回転軸
封装置7に潤滑油が供給されている。
本発明による回転軸封装置7はカッター4とビットレッ
グ2の一部をなす支軸との間に挟設された固定シールリ
ング10.湾曲状内面の浮動シールリング14、弾性O
−リング20の三要素をそなえる。固定シールリング1
0は、カッターの内面に形設した環状段部にその頂面1
1及び外周面13t−当接して焼嵌めで嵌合固定されて
いる。弾性Q + リング20は支軸基部に嵌挿され、
この弾性Q + リング20を押し潰すとともにつかみ
止めるように内面が湾曲した浮動7−ルリング14が弾
性0−リング20によって支持されている。固定シール
リング10の浮動シールリング14との対向面は平坦面
11’ とテーパ面11″ とからなっている。又
、浮動シールリング14の固定シールリング10との対
向面は平坦面18′ とテーパ面18″ とからな
っている。かくして、平坦面11’、18’が弾性0−
リング2oの弾力でたがいに圧油状態におかれ、金属面
シール全形成する。
グ2の一部をなす支軸との間に挟設された固定シールリ
ング10.湾曲状内面の浮動シールリング14、弾性O
−リング20の三要素をそなえる。固定シールリング1
0は、カッターの内面に形設した環状段部にその頂面1
1及び外周面13t−当接して焼嵌めで嵌合固定されて
いる。弾性Q + リング20は支軸基部に嵌挿され、
この弾性Q + リング20を押し潰すとともにつかみ
止めるように内面が湾曲した浮動7−ルリング14が弾
性0−リング20によって支持されている。固定シール
リング10の浮動シールリング14との対向面は平坦面
11’ とテーパ面11″ とからなっている。又
、浮動シールリング14の固定シールリング10との対
向面は平坦面18′ とテーパ面18″ とからな
っている。かくして、平坦面11’、18’が弾性0−
リング2oの弾力でたがいに圧油状態におかれ、金属面
シール全形成する。
ビット内部のグリース30はテーパ面11“、18“の
作る楔状の空隙の先の金属面シール部分及び浮動シール
リング14と弾性0−リング20.弾性Q + IJン
グ20と支軸基部との間に供給される。
作る楔状の空隙の先の金属面シール部分及び浮動シール
リング14と弾性0−リング20.弾性Q + IJン
グ20と支軸基部との間に供給される。
ビット外部からの掘削泥水はカッター回転時矢印の様に
回転軸封装置に侵入して浮動ソールリング14を固定シ
ールリング10に対して圧迫する。
回転軸封装置に侵入して浮動ソールリング14を固定シ
ールリング10に対して圧迫する。
金属面シールを形作る両シールリングの対向する平坦面
部分11’、18’はカッター回転時に侵入した泥水の
封止面を与える。
部分11’、18’はカッター回転時に侵入した泥水の
封止面を与える。
上記回転軸装置7の各要素の実施例は第3図の断面図に
示されている。第3図(b)の固定シールリング10は
平坦な上面11、同様の周側面13、底面12を有し、
この底面12は前述の如く平坦面11′ と径方向の
テーパ面11“ を有している。
示されている。第3図(b)の固定シールリング10は
平坦な上面11、同様の周側面13、底面12を有し、
この底面12は前述の如く平坦面11′ と径方向の
テーパ面11“ を有している。
第3図fa)の浮動シールリング14ば、上面18が前
述の様に平坦面18′ と径方向のテーパ面18″を
有し、外周側面17が平坦である。又、上面18の外周
縁は凹縁19となり、内周縁は径方向の隆起19′
を形成して内周面16が湾曲状をなしている。底面15
は平坦である。上記固定シールリング10及び浮動シー
ルリング14は耐摩耗性、耐熱性を十分に高めたしかも
硬度が高く熱処理性も擾れた金属材料で作られる。例え
ばこれは下記の組成の白銑系鋳鉄A又はBが好適である
(数値は重量%)。
述の様に平坦面18′ と径方向のテーパ面18″を
有し、外周側面17が平坦である。又、上面18の外周
縁は凹縁19となり、内周縁は径方向の隆起19′
を形成して内周面16が湾曲状をなしている。底面15
は平坦である。上記固定シールリング10及び浮動シー
ルリング14は耐摩耗性、耐熱性を十分に高めたしかも
硬度が高く熱処理性も擾れた金属材料で作られる。例え
ばこれは下記の組成の白銑系鋳鉄A又はBが好適である
(数値は重量%)。
金属シールリングの表面はラッピング加工を行い表面粗
さRTnax=0.1〜0.5μmに仕上げておくこと
が好ましい。
さRTnax=0.1〜0.5μmに仕上げておくこと
が好ましい。
第3図(C)の弾性0−リング20は、弾性ゴム特に耐
熱・耐油性の弾性ゴムで作られ断面が円形をしている。
熱・耐油性の弾性ゴムで作られ断面が円形をしている。
これは前述した浮動シールリング14の湾曲状内周面1
6に適合して最良の密圧封止作用を与える形状をそなえ
ていれば円形以外の形状でもよい。
6に適合して最良の密圧封止作用を与える形状をそなえ
ていれば円形以外の形状でもよい。
発明の効果
本発明によるピリルビットのカッター用回転軸封装置は
、従来の金属面シール型式の回転軸封装置に比して小点
数のシール部品と簡単な構造をもち、高硬度加工を施こ
さないシール要素を使ってカッターのゴマスリ運動に対
し極めて追従性に優れた金属面シールを実現し、これに
よってよリ一層深い掘削深度でより過酷な高温高圧条件
下にこれ迄に比べて遥かに長期間の耐久性を実現し得る
ものであり、ドリルビットの耐用期間を例えば深掘剤や
高地熱地帯においても十分に長期化し得る等顕著な効用
を有するものである。
、従来の金属面シール型式の回転軸封装置に比して小点
数のシール部品と簡単な構造をもち、高硬度加工を施こ
さないシール要素を使ってカッターのゴマスリ運動に対
し極めて追従性に優れた金属面シールを実現し、これに
よってよリ一層深い掘削深度でより過酷な高温高圧条件
下にこれ迄に比べて遥かに長期間の耐久性を実現し得る
ものであり、ドリルビットの耐用期間を例えば深掘剤や
高地熱地帯においても十分に長期化し得る等顕著な効用
を有するものである。
添付第1図は本発明によるカッター部の回転軸封装置の
実施例の部分拡大断面図、第2図は第1図装置を組み込
んだドリルビットの部分破断側面図、第3図(al、
fb)、 fc)は第1図装置に用いられるシールリン
グ及びQ + リングの縦断面図を示す。 1・・・ドリルビットのボディー、 2・・・ビラビレラグ、 4・・・カッター、 7・・・回転軸封装置、 10・・・固定シールリング、 11〃・・・テーパ面、 14・・・浮動シールリング、 16・・・湾曲状内側面、 18//、・・テーパ面、 20・・・弾性○−リング。 (外5名) 纂l凹 纂2凹
実施例の部分拡大断面図、第2図は第1図装置を組み込
んだドリルビットの部分破断側面図、第3図(al、
fb)、 fc)は第1図装置に用いられるシールリン
グ及びQ + リングの縦断面図を示す。 1・・・ドリルビットのボディー、 2・・・ビラビレラグ、 4・・・カッター、 7・・・回転軸封装置、 10・・・固定シールリング、 11〃・・・テーパ面、 14・・・浮動シールリング、 16・・・湾曲状内側面、 18//、・・テーパ面、 20・・・弾性○−リング。 (外5名) 纂l凹 纂2凹
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、ボディーに形設した軸受部に回転自在に軸支してな
るドリルビットのカッターのための回転軸封装置であっ
て、カッター部に嵌合固定されるとともに端面にテーパ
面をそなえた固定シールリングと、該固定シールリング
の前記テーパ面に対向する端面にテーパ面を有するとと
もに湾曲状内側面をそなえた浮動シールリングと、該浮
動シールリングの前記湾曲状内側面と前記軸受部との間
に挾設してなる弾性O−リングと、を具備することを特
徴とするドリルビットのカッターのための回転軸封装置
。 2、特許請求の範囲第1項記載の回転軸封装置において
、前記固定シールリング及び前記浮動シールリングが耐
熱・耐摩耗性金属材料によって形成されてなることを特
徴とするドリルビットのカッターのための回転軸封装置
。 3、特許請求の範囲第1項記載の回転軸封装置において
、前記弾性O−リングが耐熱ゴム材料によって形成され
てなることを特徴とするドリルビットのカッターのため
の回転軸封装置。 4、特許請求の範囲第1項又は第2項記載の回転軸封装
置において、前記固定シールリング及び前記浮動シール
リングが白銑系鋳鉄により形成されてなることを特徴と
するドリルビットのカッターのための回転軸封装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61137888A JPH0742837B2 (ja) | 1986-06-13 | 1986-06-13 | ドリルビツトのカツタ−用回転軸封装置 |
US06/909,113 US4747604A (en) | 1986-06-13 | 1986-09-18 | Rotary shaft seal for drill bit cutters |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61137888A JPH0742837B2 (ja) | 1986-06-13 | 1986-06-13 | ドリルビツトのカツタ−用回転軸封装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62296090A true JPS62296090A (ja) | 1987-12-23 |
JPH0742837B2 JPH0742837B2 (ja) | 1995-05-10 |
Family
ID=15209021
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61137888A Expired - Fee Related JPH0742837B2 (ja) | 1986-06-13 | 1986-06-13 | ドリルビツトのカツタ−用回転軸封装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4747604A (ja) |
JP (1) | JPH0742837B2 (ja) |
Families Citing this family (27)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
USRE36452E (en) * | 1992-10-21 | 1999-12-21 | Smith International, Inc. | Composite seal for rotary cone rock bits |
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