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

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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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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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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。

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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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%)。
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。
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。
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。
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。
【図面の簡単な説明】
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

Claims (1)

  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。
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Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
US5362073A (en) * 1992-10-21 1994-11-08 Smith International, Inc. Composite seal for rotary cone rock bits
US5368390A (en) * 1993-03-01 1994-11-29 General Signal Corporation Mixer systems
US5485890A (en) * 1994-06-14 1996-01-23 Smith International, Inc. Rock bit
US5524718A (en) * 1995-01-31 1996-06-11 Baker Hughes Incorporated Earth-boring bit with improved bearing seal assembly
SE506178C2 (sv) * 1996-01-22 1997-11-17 Sandvik Ab Friktionssvetsad produkt för bergborrning samt förfarande för tillverkning av produkten
US5875861A (en) * 1996-07-24 1999-03-02 Camco International Inc. Different stiffness energizers for MF seals
US6026917A (en) * 1997-12-18 2000-02-22 Baker Hughes Incorporated Earth-boring bit with improved bearing seal
US6247545B1 (en) 1998-12-22 2001-06-19 Camco International Inc. Single energizer face seal for rocks bits with floating journal bearings
US6513607B2 (en) 2001-02-15 2003-02-04 Baker Hughes Incorporated Metal-face-seal rock bit
US6427790B1 (en) 2001-11-08 2002-08-06 Schlumberger Technology Corporation Rock bit face seal having lubrication gap
KR100444408B1 (ko) * 2001-12-31 2004-08-16 한국씰마스타주식회사 고온용 미케니컬 페이스 씰 구조
US7117961B2 (en) 2003-07-31 2006-10-10 Smith International, Inc. Dynamic seal with soft interface
US7347290B2 (en) * 2004-06-15 2008-03-25 Smith International, Inc. Multi-part energizer for mechanical seal assembly
US7188691B2 (en) * 2004-06-15 2007-03-13 Smith International, Inc. Metal seal with impact-absorbing ring
US7461708B2 (en) * 2004-08-16 2008-12-09 Smith International, Inc. Elastomeric seal assembly having auxiliary annular seal components
US7413037B2 (en) * 2004-09-17 2008-08-19 Baker Hughes Incorporated Metal face seal for an earth-boring bit
US20060065445A1 (en) * 2004-09-28 2006-03-30 Smith International, Inc. Rock-bit seals with asymmetric contact profiles
US20070045966A1 (en) * 2005-08-31 2007-03-01 Caterpillar Inc. Coatings for metal-metal seal surfaces
US8967301B2 (en) 2010-02-03 2015-03-03 Baker Hughes Incorporated Composite metallic elastomeric sealing components for roller cone drill bits
CN102392604A (zh) * 2011-09-15 2012-03-28 江汉石油钻头股份有限公司 一种轴承金属密封结构
US9714713B2 (en) * 2012-12-20 2017-07-25 Caterpillar Inc. Seal ring with frictional load surface
US9163458B2 (en) 2013-02-13 2015-10-20 Varel International, Ind., L.P. Rock bit having a flexible metal faced seal
US9163459B2 (en) 2013-02-13 2015-10-20 Varel International, Ind., L.P. Rock bit having a pressure balanced metal faced seal
US9091130B2 (en) 2013-02-13 2015-07-28 Varel International, Ind., L.P. Rock bit having a radially self-aligning metal faced seal
US9656707B2 (en) 2015-08-21 2017-05-23 Caterpillar, Inc. High speed metal face seal
CH711811A1 (fr) 2015-11-26 2017-05-31 G Et F Châtelain Sa Montre-bracelet comportant un fermoir lié à la boîte.

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3339928A (en) * 1965-01-12 1967-09-05 Warwick Electronics Inc Velocity trip mechanism
US3529840A (en) * 1969-10-23 1970-09-22 Caterpillar Tractor Co Bearing seal
US3761145A (en) * 1972-03-06 1973-09-25 Murphy Ind Inc G Seal means for drill bit bearings
US4176848A (en) * 1978-06-30 1979-12-04 Dresser Industries, Inc. Rotary bearing seal for drill bits
US4344629A (en) * 1980-10-14 1982-08-17 Smith International, Inc. Self-lapping high speed seal with wear-in lip
US4372624A (en) * 1981-06-04 1983-02-08 Smith International, Inc. Dynamic O-ring seal
US4516641A (en) * 1983-10-17 1985-05-14 Hughes Tool Company-Usa Earth boring bit with pressure compensating rigid face seal

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Publication number Publication date
JPH0742837B2 (ja) 1995-05-10
US4747604A (en) 1988-05-31

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