JPS6332214Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は石油井掘削機あるいは地熱井掘削機と
して使用されるターボドリルに関する。

ターボドリルは、第１図に示す如く、円筒状の
ハウジングａの内側に、先端にビツトｃを有する
シヤフトｂを挿入し、該シヤフトｂとハウジング
ａ内面との間にスラスト軸受部ｄやラジアル軸受
部ｅ，ｆ，ｇを適宜設けて、ハウジングａに対し
てシヤフトｂが自在に回転すると共に、軸心方向
の反力も支持できるようにし、且つ上記シヤフト
ｂとハウジングａ間のタービン部には、ステータ
ブレードｈとロータブレードｉとからなるタービ
ンブレードを数十段あるいは百数十段配置し、リ
グ本体のマツドポンプから圧送された圧力エネル
ギーを保有する流体をタービン部ｊに通して、タ
ービンブレードにより回転運動に変換させ、シヤ
フトｂを介してビツトｃに回転動力を伝達させて
ドリリングを行わせるようにし、一方、動力とし
て使用された流体は、通路ｋを経てビツトに設け
た孔より外部へ噴出された後、掘削された穴内を
地上側へ戻される。

かかるターボドリルにおけるスラストあるいは
ラジアル軸受部ｄ，ｅ，ｆ，ｇの構成として、従
来は軸受としてラバーライニング形式のものが使
用されている。すなわち、スラスト軸受部ｄ、ラ
ジアル軸受部ｅ，ｆ，ｇにそれぞれ硬質ゴムｌ，
ｍ，ｎ，ｏを用い、通過するマツドで潤滑させる
ようにしている。

しかし、上記ラバーライニング形式のスラスト
あるいはラジアル軸受を使用した第１図の如き従
来方式では、次のような問題がある。

ラバーライニング形式の軸受をマツドで潤滑
させるので、軸受が摩耗し易く、寿命も短かく
（30〜40時間）、そのため、交換頻度が多くな
り、メンテナンス費が高くなり、又、スラスト
軸受は摩擦係数が大きいため、トルク損失が大
となる。

使用深度が深くなるにつれて周囲の地熱が高
くなるが、ラバーライニング形式の軸受ではせ
いぜい120〜130℃が限度で耐熱性に劣り、これ
以上の温度では寿命が短かくなり、使用に耐え
なくなる。石油掘削では160℃、地熱掘削では
350℃が要望されている。

ビツトに近い最終段のラジアル軸受のクリア
ランスに一種のシール効果をもたせているが、
シール効果が十分ではなく、ビツト差圧が大き
くとれずジエツテイングを効果的に効かすこと
ができず、又ビツト差圧を大きくとるとバイパ
スによる流体の損失が大きくなるためビツト荷
重が十分とれない。

タービン段数を増加することによつてトルク
を大きくすることができるが、長さと径の比
（Ｌ／Ｄ）が大きくなり過ぎ、キツクオフ時に
希望する曲率が得られないことになる。そのた
め、タービン段数を少なくして高トルク化を図
ることが望ましい。

本考案は、このような問題点を解消しようとす
るもので、従来のラバーライニング形式の軸受で
マツド潤滑方式としたことに代え、鋼製の軸受に
よる両端支持を採用し、油浴潤滑方式をとり、シ
ヤフト内及びスリーブ内周に油溜を設けて軸シー
ルから油が漏れてもバランスピストンの移動によ
つて内外圧の圧力をバランスさせ、マツドの侵入
を防ぎながら出来るだけ長時間に亘つて軸受が油
浴状態で運転できるようにし、負荷容量と耐久性
の大幅な向上を図るようにしたものである。

以下、図面にもとづき本考案の実施例を説明す
る。

第２図は本考案の装置を施したターボドリルの
断面を示している。

ハウジング１内に、中空状にして先端にビツト
取付ねじ部を有し且つ末端を閉じたシヤフト２を
挿入し、該シヤフト２の末端部と先端部をラジア
ル及びスラスト軸受で支持し、且つシヤフト２と
ハウジング１間にタービン部を設けた構成におい
て、シヤフト末端部の軸受を、ラジアル円筒ころ
軸受４とし、シヤフト先端部の軸受を、スラスト
ころ軸受５及びラジアル円筒ころ軸受６，６′と
してある。上記末端側のラジアル円筒ころ軸受４
の下流側（シヤフト先端側）には、シヤフト２側
に固定のロータブレード７とハウジング１側に固
定のステータブレード８とからなる高負荷のター
ビンブレード９を従来に比して少ない段数として
構成したタービン部Ａを配設し、該タービン部Ａ
の下流側におけるシヤフト２とハウジング１間に
はラビリンスパツキン１０を設けて、該ラビリン
スパツキン１０とタービン部Ａとの間の位置にお
けるシヤフト２に、内外方向に貫通するマツド通
過孔１１を設け、更にシヤフト２先端のビツト取
付ねじ部にはローラビツトあるいはダイアモンド
ビツトの如きビツト３を着脱自在に取り付けてあ
り、地上のリグ本体のマツドポンプからハウジン
グ１内に圧送されて来たマツドが、シヤフト２の
外側とハウジング１間に流入したタービン部Ａを
通るときにタービンブレード９により回転運動に
変換され、シヤフト２が回転してビツトが回転さ
せられ、又、マツドはマツド通過孔１１からシヤ
フト２内に入り掘削部に噴出させられるようにす
る。

本考案は、上記のようにシヤフト２の回転、掘
削時の反力を支持する軸受として、鋼製の軸受
４，５，６，６′を採用し、且つ軸受部へのマツ
ドの浸入防止並びに軸受部の潤滑方式として、次
の如きシール装置を採用していることを特徴とし
ている。

すなわち、ビツト側軸受部Ｂではハウジング１
内に油溜部１を有するシリンダ１５を設け、油溜
部１２内にバランスピストン１３をハウジング１
の軸心方向に移動自在に収納し、該シリンダ１５
の軸受５側には油路１４を設けて油溜部１２内と
軸受５，６，６′部分が連通するようにし、シリ
ンダ１５のタービン側の端部には、バランスピス
トン１３の左側に通じる流路１６を設け、又シリ
ンダ１５のタービン部側端部とシヤフト２との間
にシール１７を設ける。又、ラジアル円筒ころ軸
受６のビツト側には、ビツト側から軸受６の方向
へは流体を通さないようにしたたとえばメカニカ
ルシール１９と、たとえばラビリンスの如きリス
トリクター２１との組合わせによるシール機構を
備えている。

従つて、バランスピストン１３の働きによつ
て、マツド圧と油溜部１２の圧力のバランスが図
られると共に、シール部１７，１９から微量の油
が漏れても、油溜部１２を長くして、バランスピ
ストン１３のストロークを長くとつてあるので、
バランスピストン１３の移動により常時封入され
た油の状態を定常に保持できる。

又、軸２のもう一方の末端部Ｃでは、ラジアル
円筒ころ軸受４によつて支持されるシヤフト２の
末端側に固定して形成したシリンダ２０の油溜部
２２内に、バランスピストン２３を該シヤフト２
の軸心方向に移動自在に収納し、該シリンダ２０
内に油路２４を設けて油溜部２２内とラジアル円
筒ころ軸受４部分が連通するようにし、該ラジア
ル円筒ころ軸受４の両端にシール２５を設けて油
漏れを防止してある。更に、前記油溜部２２の圧
力流体入口側に流路２６を設けて、圧力流体の一
部が油溜部２２内のバランスピストン２３で仕切
つた室２７に流入し得るようにして、油溜部２２
の油圧とマツド圧の圧力差をなくし、シール２５
には低圧シールを採用できるようにしてあると共
に、シール２５から微量の油が漏れても、油溜部
２２を長くして、バランスピストン２３のストロ
ークを長くとつてあるので、バランスピストン２
３の移動により、常時封入された油の状態を定常
に維持できる。

本考案の装置は上記構成としてあるので、マツ
ドが圧送されて来てタービン部Ａを通過させられ
ると、該タービン部Ａのタービンブレード９によ
りシヤフト２の回転運動に変換されてシヤフト２
は回転させられ、先端のビツト３により掘削が行
われる。このシヤフト２の回転はラジアル円筒こ
ろ軸受４，６，６′にて支持し、掘削時の反力は
スラストころ軸受５で支持される。この際、ラジ
アル円筒ころ軸受４とスラストころ軸受５及びラ
ジアル円筒ころ軸受６，６′とは、これらの両側
に封入された油による油浴潤滑方式により潤滑さ
れており、しかも軸受部Ｂ及び末端部Ｃは油溜部
１２，２２内と夫々連通していて長時間に亘る油
浴潤滑状態を継続でき、又シール１７，１９と２
５によりマツドの浸入を防止しているので、マツ
ドにより潤滑させるラバーライニング方式に比し
て数倍の寿命延長を図ることができる。

以上述べた如く本考案の装置によれば、次の如
き優れた効果を奏し得る。

(i) タービン軸を油浴潤滑式の鋼製軸受で両端支
持してあるので、軸の危険振動数が高くなると
共に、ロータとステータのクリアランスが適切
に保持され、広範な回転数で安定して作動す
る。

(ii) 両端の軸受部には、バランスピストンを備え
た油溜部をシヤフト内及びスリーブ内に設け、
シールを取付けて油を封入してあるので、圧力
流体の圧力と封入された油の圧力がバランスし
ていてシール部材に圧力差にもとずく外力が作
用せず、シール部材が安定した働きをする。

(iii) シール部材から油が漏れても、バランスピス
トンの移動により常に安定した状態で軸受が油
浴潤滑される。

(iv) 従つて、従来のラバーライニング形式に比し
て大幅な信頼性の向上と耐久性の向上を図るこ
とができる。又、軸受の交換頻度が少なくな
り、それだけ作業性を向上し得る。

(v) 軸受が鋼製であるから、耐熱性が優れ、高温
にも耐えられて石油井掘削、地熱井掘削にも使
用できて長寿命化が図れる。

(vi) タービン段数が従来に比して少なくしてある
ので、キツクオフ時に希望する曲率が容易に得
られ、且つ高トルク化が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のターボドリルの説明図、第２図
は本考案のターボドリルの説明図である。 図中、１はハウジング、２はシヤフト、４，
６，６′はラジアル円筒ころ軸受、５はスラスト
ころ軸受、１２，２２は油溜部、１３，２３はバ
ランスピストン、１７，１９，２５はシール、Ａ
はタービン部、Ｂは軸受部、Ｃは末端部を示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 先端にビツトを取り付けたシヤフトをハウジン
   グ内に挿入して、該シヤフトの回転と掘削時のタ
   ービン推力及びビツト反力を支持する両端の軸受
   と、圧送された流体によりシヤフトに回転力を発
   生させる多数段のタービン部を備えたターボドリ
   ルにおいて、上記軸を支持する両端の軸受に鋼製
   軸受を用い、該各軸受を油浴潤滑させるため該各
   軸受を挾むよう両側にそれぞれシールを設けて油
   を封入すると共に、一端が上記各油封入部に、他
   端が圧力流体側にそれぞれ連通する油溜部をシヤ
   フト内及びスリーブ内周にそれぞれ設け、該各油
   溜部内にバランスピストンをそれぞれ収納してな
   ることを特徴とするターボドリル。