NO165650B

NO165650B - CUTTER ROLLING FOR BORQRONE.

Info

Publication number: NO165650B
Application number: NO85850587A
Authority: NO
Inventors: Rudolf Carl Otto Pessier
Original assignee: Hughes Tool Co
Priority date: 1979-05-29
Filing date: 1985-02-15
Publication date: 1990-12-03
Also published as: NO165650C; NO850587L

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en skjærevalse for borkrone, omfattende et antall perifere rader av innsatser av metall som er fastgjort i huller i skjærevalsen. The present invention relates to a cutting roll for a drill bit, comprising a number of peripheral rows of metal inserts which are fixed in holes in the cutting roll.

Kjente borkroner for sjakter med stor diameter omfatter vanligvis en bæreplate som er fastgjort til en borstreng, for å rotere med denne. Boringen utføres ved hjelp av et antall skjærevalser som er dreibart forbundet med bæreplaten. Foruten nedad kan det også bores oppad, hvorved boret trekkes oppad gjennom et styrehull. Known drill bits for large diameter shafts generally include a carrier plate attached to a drill string for rotation with it. The drilling is carried out using a number of cutting rollers which are rotatably connected to the carrier plate. In addition to downwards, it can also be drilled upwards, whereby the drill is pulled upwards through a guide hole.

Slike borkroner er kjent f.eks. fra US-patentsskrifter 3.612.196 og 3.216.513 Such drill bits are known e.g. from US Patents 3,612,196 and 3,216,513

Et fellestrekk ved borkroner er tendensen til å "spore". "Sporing" oppstår ved at en tann på en skjærevalse gjentatte ganger passerer gjennom et tidligere utfrest spor i en borehull-bunn eller -flate. Det kan derved dannes en kam på flaten, og dette kan medføre ulemper, såsom skjærmantelerosjon eller for tidlig tannbrudd. Uttrykket "tann" er her benyttet som betegnelse for så vel wolframkarbidinnsatser som andre innsatser av hardmetall som er fastgjort i hull i valsens ytterflate, og likeledes for utfreste ståltenner i yttersiden. Som omtalt i US-patentskrift 3.726.350, er det særlig vanskelig å unngå sporing med skjærevalser for tilnærmelsesvis ideell rullebevegelse. Ideell rullingskontakt er ofte gunstig for skjærevalsens levetid ved fjellboring, særlig for borkroner med innsatser av hardmetall. A common feature of drill bits is the tendency to "track". "Tracking" occurs when a tooth on a cutting roll repeatedly passes through a previously milled groove in a borehole bottom or surface. A ridge can thereby form on the surface, and this can lead to disadvantages, such as shear mantle erosion or premature tooth breakage. The term "tooth" is used here as a designation for both tungsten carbide inserts and other hard metal inserts that are fixed in holes in the outer surface of the roller, and likewise for milled steel teeth on the outer side. As discussed in US Patent 3,726,350, it is particularly difficult to avoid tracking with shear rolls for approximately ideal roll motion. Ideal rolling contact is often beneficial for the life of the cutting roller when drilling in rock, especially for drill bits with carbide inserts.

Ifølge en tidligere kjent metode til forebyggelse av sporing er skjærevalsen slik dimensjonert, at forholdet mellom den omkrets som en innsats vil beskrive på borehullsflaten, og omkretsen av denne rad på skjærevalsen ikke er likt et "heltall". According to a previously known method for preventing tracking, the cutting roller is dimensioned in such a way that the ratio between the circumference that an insert will describe on the borehole surface, and the circumference of this row on the cutting roller is not equal to an "integer".

(Uttrykket "heltall" inbefatter ikke brøk og blandete tall). Tannanordninger som skal forebygge sporing har også vært i bruk, slik det fremgår av ovennevnte patentskrift. Problemet er (The term "integer" does not include fractions and mixed numbers). Dental devices to prevent tracking have also been in use, as can be seen from the above-mentioned patent document. The problem is

imidlertid ikke løst. Laboratorieforsøk har f.eks. vist at et skjær, ved å foreta en svak glidning, kan falle tilbake i et tidligere utfrest spor. En slik glidning i et punkt kan medføre at de øvrige innsatser, dersom disse er jevnt fordelt rundt skjærevalsen, bringes tilbake til det gamle mønster. Det er foreslått at grupper av innsatser i en rad anordnes atskilt fra andre grupper. I den utstrekning det er kjent er imidlertid avstanden mellom midtlinjene for innbyrdes tilgrensende tenner i en sirkelformet rad den samme for alle skjærgrupper i raden. however, not resolved. Laboratory experiments have e.g. shown that a chip, by making a slight slide, can fall back into a previously milled groove. Such a slip in one point can cause the other inserts, if these are evenly distributed around the cutting roller, to be brought back to the old pattern. It is proposed that groups of inserts in a row be arranged separately from other groups. As far as is known, however, the distance between the center lines of mutually adjacent teeth in a circular row is the same for all cutting groups in the row.

Formålet med oppfinnelsen er å frembringe en skjærevalse med liten tendens til sporing. The purpose of the invention is to produce a cutting roller with little tendency to tracking.

Dette er ifølge oppfinnelsen oppnådd ved at stort sett samtlige innsatser i minst én av radene er anordnet i grupper med økende mellomrom og i grupper med avtagende mellomrom. Det benyttes fortrinnsvis en syklus hvori to grupper med økende mellomrom etterfølges av to grupper med avtagende mellomrom. According to the invention, this is achieved by basically all inserts in at least one of the rows being arranged in groups with increasing intervals and in groups with decreasing intervals. A cycle is preferably used in which two groups with increasing intervals are followed by two groups with decreasing intervals.

oppfinnelsen er nærmere beskrevet i det etterfølgende i forbindelse med de medfølgende tegninger, hvori: the invention is described in more detail below in connection with the accompanying drawings, in which:

Fig. 1 viser et øvre planriss av en borkrone for stigortsboring. Fig. 2 viser et delvertikalsnitt av borkronen i fig. 1, hvor skjærevalsens dreining i snittplanet er markert med strekete linjer, for angivelse av deres innbyrdes stillinger. Fig. 3 og 4 viser skjærevalser som om ønskelig kan erstatte valsene ifølge fig. 1. Fig. 5 viser et vertikalsnitt av en av valsene ifølge fig. 1, med den nærmest innenforliggende valse vist med strekte linjer og dreiet i snittplanet. Fig. 6 viser et skjematisk riss av et foretrukket system for mellomrommene mellom innsatsene på valsen ifølge fig. 1. Fig. 7 viser et enderiss av en skjærevalse, og illustrerer prinsippet for innsatsmellomrommene ifølge fig. 6. Fig. 8 viser et vertikalsnitt av borkronen i fig. 1, i likhet med snittet i fig. 2, men hvor bæreplaten er forbundet med skjærevalsene som er vist i fig. 3 og 4. Fig. 1 shows an upper plan view of a drill bit for trail drilling. Fig. 2 shows a partial vertical section of the drill bit in fig. 1, where the rotation of the cutting roller in the cutting plane is marked with dashed lines, to indicate their relative positions. Fig. 3 and 4 show cutting rollers which, if desired, can replace the rollers according to fig. 1. Fig. 5 shows a vertical section of one of the rollers according to fig. 1, with the nearest inner roller shown with straight lines and rotated in the plane of section. Fig. 6 shows a schematic diagram of a preferred system for the spaces between the inserts on the roller according to fig. 1. Fig. 7 shows an end view of a cutting roller, and illustrates the principle of the insert spaces according to fig. 6. Fig. 8 shows a vertical section of the drill bit in fig. 1, similar to the section in fig. 2, but where the carrier plate is connected to the cutting rollers shown in fig. 3 and 4.

Det er i fig 2 vist en borkrone 11 som under boring av en sjakt 13 trekkes oppad gjennom et tidligere boret styrehull 15. Borkronen 11 omfatter en skjærbæreflate 17 som er fastgjort til en sylinderformet stamme 19 som løper koaksialt med platens 17 rotasjonsakse og rettvinklet mot platen. Stammen 19 er forbundet med en borstreng (ikke vist). Et antall skjærevalser 21 er ved hjelp av holdere 23 forbundet med platen 17. Hver holder 23 omfatter to innbyrdes atskilte armer 25 som er rettet fra bæreplaten 17. Armene 25 danner en sadel eller vugge for opptakelse av skjærevalsen 21. Hver skjærevalse 21 kan dreies om sin akse, og hver akse løper stort sett i et vertikaly radialplan gjennom bæreplatens 17 rotasjonsakse, som vist i fig. 1. Når bæreplaten 17 bringes i rotasjon av borstrengen, vil skjærevalsene 21 rotere i ringformete baner og derved bore i sjaktens 13 tak 27. Fig. 2 shows a drill bit 11 which, during drilling of a shaft 13, is pulled upwards through a previously drilled pilot hole 15. The drill bit 11 comprises a cutting bearing surface 17 which is attached to a cylindrical stem 19 which runs coaxially with the axis of rotation of the plate 17 and at right angles to the plate . The stem 19 is connected by a drill string (not shown). A number of cutting rollers 21 are connected to the plate 17 by means of holders 23. Each holder 23 comprises two mutually separated arms 25 which are directed from the carrier plate 17. The arms 25 form a saddle or cradle for receiving the cutting roller 21. Each cutting roller 21 can be rotated its axis, and each axis runs largely in a vertical radial plane through the axis of rotation of the support plate 17, as shown in fig. 1. When the carrier plate 17 is brought into rotation by the drill string, the cutting rollers 21 will rotate in annular paths and thereby drill into the roof 27 of the shaft 13.

Det fremgår av fig. 1 at skjærevalsene 21 omfatter en indre valse 29, syv mellomvalser 31a-31g, samt tre ytre valser eller konturvalser 33. Den indre skjærevalse 29 og konturskjærevalsene 33 har en bredde som tilnærmelsesvis motsvarer halve bredden av mellomvalsene 31. Den indre valse 29 og konturvalsene 33 omfatter forsterkninger på den indre skjærerad og den ytre skjærerad for boring av styrehullet 15 (fig. 2) og konturflåtene. De baner eller de ringformete flater som fjernes ved hjelp av de forskjellige skjærevalser er vist med strekete linjer 35. It appears from fig. 1 that the cutting rollers 21 comprise an inner roller 29, seven intermediate rollers 31a-31g, as well as three outer rollers or contour rollers 33. The inner cutting roller 29 and the contour cutting rollers 33 have a width that corresponds approximately to half the width of the intermediate rollers 31. The inner roller 29 and the contour rollers 33 includes reinforcements on the inner cutting row and the outer cutting row for drilling the pilot hole 15 (fig. 2) and the contour rafts. The webs or annular surfaces that are removed by means of the various cutting rollers are shown with broken lines 35.

Den indre skjærevalse 29, som er montert i tilgrensning til stammen 19, fjerner kanten av styrehullet 15 (fig. 2). Innerkanten av den innerste mellomvalse 31a beligger i samme avstand fra stammen 19 som innerkanten av den indre skjærevalse 29. En halvdel av mellomvalsen 31a overlapper den indre valses 29 bane fullstendig. Innerkanten av den nærmest utenforliggende mellomvalse 31b befinner seg i samme avstand fra bæreplatens 17 rotasjonsakse som midtpunktet 37 på den innerste mellomvalse 31a. Den indre halvdel av mellomvalsen 31b vil derved fullstendig over-lappe den ytre halvdel av mellomvalsen 31a. Mellomvalsens 31b ytterkant har samme avstand fra bæreplatens 17 sentrum som midtpunktet 37 for mellomvalsen 31c. Det fremgår av fig. 5 at "ytterkant" betegner ytterkanten av den ytre skjærerad av innstasskjær 39. Den indre halvdel eller innerpartiet av mellomvalsen 31c overlappes fullstendig av den ytre halvdel eller ytterpartiet av mellomvalsen 31d. Innerpartiet av mellomvalsen 31f overlappes fullstendig av ytterpartiet av mellomvalsen 31e. Innerpartiet av mellomvalsen 31g overlappes fullstendig av ytterpartiet av mellomvalsen 31f. Banene for de tre konturskjærevalser overlappes fullstendig av mellomvalsens 31g ytterparti. The inner cutting roller 29, which is mounted adjacent to the stem 19, removes the edge of the guide hole 15 (fig. 2). The inner edge of the innermost intermediate roller 31a is located at the same distance from the trunk 19 as the inner edge of the inner cutting roller 29. One half of the intermediate roller 31a completely overlaps the path of the inner roller 29. The inner edge of the closest outer intermediate roller 31b is located at the same distance from the axis of rotation of the support plate 17 as the center point 37 of the innermost intermediate roller 31a. The inner half of the intermediate roller 31b will thereby completely overlap the outer half of the intermediate roller 31a. The outer edge of the intermediate roller 31b has the same distance from the center of the carrier plate 17 as the center point 37 of the intermediate roller 31c. It appears from fig. 5 that "outer edge" denotes the outer edge of the outer cutting row of insert cutter 39. The inner half or inner part of the intermediate roll 31c is completely overlapped by the outer half or outer part of the intermediate roll 31d. The inner part of the intermediate roller 31f is completely overlapped by the outer part of the intermediate roller 31e. The inner part of the intermediate roller 31g is completely overlapped by the outer part of the intermediate roller 31f. The paths for the three contour cutting rollers are completely overlapped by the 31g outer part of the intermediate roller.

Midtpunktet 37 danner dessuten toppunktet i en vinkel som avgrenses av den indre og den ytre halvdel av hver skjærevalse 21. Både den ytre og den indre halvdel har innadskrånende, kjeglestumpformete ytterflater. Den ytre halvdel har en helningsvinkel i forhold til en skjærevalsemantels 59 rotasjonsakse. Den indre halvdel heller innad i en større vinkel i forhold til mantelens 59 rotasjonsakse. Vinkelen er fortrinnsvis 7 h°, og vinkelen er 12 <*>5°. Hver halvdel utskjærer en plan flate. Som vist i fig. 2, er hver holders 23 armer 25 innstilt slik at det opprettes en sammenhengende kontur mellom styrehullet 15 og sjaktens 13 vegg. Hver bane danner en rettavkortet kjegleflate med individuell helningsvinkel i forhold til bæreplaten 17 og i forhold til de avgrensende baner, for opprettelse av nevnte kontur. Som det fremgår av de strekete linjer i fig. 5, er hver mellomvalse, ved hjelp av den tilgrensende holder, innstilt slik at ytterflaten har stort sett samme helningsvinkel i forhold til bæreplaten 17 som den indre halvdel av den nærmest utenforliggende skjærevalse. The center point 37 also forms the apex of an angle delimited by the inner and outer half of each cutting roller 21. Both the outer and the inner half have inwardly sloping, truncated cone-shaped outer surfaces. The outer half has an angle of inclination in relation to a cutting roll jacket's 59 axis of rotation. The inner half leans inwards at a greater angle in relation to the mantle's 59 axis of rotation. The angle is preferably 7 h°, and the angle is 12<*>5°. Each half carves out a flat surface. As shown in fig. 2, the arms 25 of each holder 23 are set so that a continuous contour is created between the guide hole 15 and the shaft 13 wall. Each path forms a truncated cone surface with an individual angle of inclination in relation to the carrier plate 17 and in relation to the delimiting paths, to create said contour. As can be seen from the dashed lines in fig. 5, each intermediate roller is, by means of the adjacent holder, set so that the outer surface has largely the same angle of inclination in relation to the carrier plate 17 as the inner half of the nearest outer cutting roller.

Som vist i fig. 5, er hver skjærevalse 21 utstyrt med flere rader av wolframkarbidinnsatser 39 som er pressinnpasset i motsvarende hull i valsens ytterflate. Mellomskjærevalsene omfatter tre perifere rader i den ytre halvdel og tre perifere rader i den indre halvdel. Som nærmere forklart i det etterfølgende, er montasjemønsteret for innsatsene i den indre halvdel fortrinnsvis tydelig forskjellig fra mønsteret på den ytre halvdel. Som det fremgår av de strekete linjer i fig. 5, er holderne 23 forskjøvet sideveis en halv innsatsbredde. Derved vil innsatsradene på en overlappende skjærevalse bringes i anlegg mot materialet hvor det bores i soner som befinner seg mellom de soner som bringes i kontakt med den overlappete skjærevalses innsatsrader. Som følge av at skjørevalsene er anordnet parvis på denne måte, slik at deres innsatsrader bearbeider forskjellige soner, vil det på denne frembringes tettliggende spor. As shown in fig. 5, each cutting roller 21 is equipped with several rows of tungsten carbide inserts 39 which are press-fitted into corresponding holes in the outer surface of the roller. The intermediate cutting rolls comprise three peripheral rows in the outer half and three peripheral rows in the inner half. As explained in more detail below, the assembly pattern for the inserts in the inner half is preferably clearly different from the pattern on the outer half. As can be seen from the dashed lines in fig. 5, the holders 23 are offset laterally by half the insert width. Thereby, the insert rows on an overlapping cutting roller will be brought into contact with the material where drilling is done in zones located between the zones that are brought into contact with the overlapped cutting roller's insert rows. As a result of the breaking rollers being arranged in pairs in this way, so that their input rows process different zones, closely spaced tracks will be produced on this.

Fig. 3 viser en skjærevalse 93 av samme bredde som mellomskjærevalsene 31, som i utskiftningsøyemed kan monteres på holderne 23 for mellomskjærevalsene 31. Fig. 4 viser en skjærevalse 95 av samme bredde som den indre skjærevalse 29 og kontur-sk jærevalsene 23, som i utskiftningsøyemed kan monteres på holderne 23 for disse valser. Begge disse skjærevalser 93 og 95 har plane omkretsflater bortsett fra et enkelt kamparti 97 som skjærer seg inn i materialet som det bores i. Kampartiet 97 er anordnet midt på skjærevalsen 93. Valsen 95 kan vendes, slik at kampartiet 97 vil befinne seg på konturvalsens ytterkant og på innerkant av skjærevalsen nærmest styrehullet, som vist i fig. 8. Fig. 3 shows a cutting roller 93 of the same width as the intermediate cutting rollers 31, which for replacement purposes can be mounted on the holders 23 for the intermediate cutting rollers 31. Fig. 4 shows a cutting roller 95 of the same width as the inner cutting roller 29 and the contour cutting rollers 23, as in for replacement purposes can be mounted on the holders 23 for these rollers. Both of these cutting rollers 93 and 95 have flat peripheral surfaces, apart from a single comb part 97 which cuts into the material in which it is drilled. The comb part 97 is arranged in the middle of the cutting roller 93. The roller 95 can be turned, so that the comb part 97 will be on the outer edge of the contour roller and on the inner edge of the cutting roller closest to the guide hole, as shown in fig. 8.

Dersom mellomvalsene 31' dekker to 76 mm baner, vil banene for kampartiene 97 bare befinne seg 76 mm fra hverandre på grunn av overlapping som er vist i fig. 8 og med henvisning til fig. 1. Kampartiet 97 på skjærevalsen 31c' befinner seg på eksempelvis bare en halv valsebredde utenfor kampartiet 97 på valsen 31b'. Uten det overlappingssystemet som er vist i fig. 1, ville det måtte anordnes to skiver på en 152 mm skjærevalse for å oppnå avstanden 76 mm. Det er derfor mulig å anvende samme hus for skjærevalser med tenner og for valser med kam. If the intermediate rollers 31' cover two 76 mm webs, the webs for the comb portions 97 will only be 76 mm apart due to overlapping which is shown in fig. 8 and with reference to fig. 1. The comb part 97 on the cutting roller 31c' is, for example, only half the roll width outside the comb part 97 on the roller 31b'. Without the overlapping system shown in fig. 1, two discs would have to be arranged on a 152 mm cutting roll to achieve the distance of 76 mm. It is therefore possible to use the same housing for cutting rollers with teeth and for rollers with a comb.

Det fremgår videre i fig. 5 at hver skjærevalse 21 omfatter en aksel 41. Akselen 41 omfatter et generelt sylinderformet, utvidet midtparti 43 med sylinderformete partier 4 5 med mindre diameter på hver side. En skulder 47 atskiller det utvidete parti 43 fra hvert av partiene 45. Det er anordnet en utsparing 49 i skulderen 47. Innerdiameteren ved utsparingen 49 er noe større enn partiets 45 diameter, og ytterdiameteren utgjør ca. 3/4 av midtpartiets 43 minstediameter. Begge partier 45 er utformet med kanaler 52 for sammenkopling med armene 25 på holderne 23. It is further shown in fig. 5 that each cutting roller 21 comprises a shaft 41. The shaft 41 comprises a generally cylindrical, extended central part 43 with cylindrical parts 4 5 of smaller diameter on each side. A shoulder 47 separates the extended part 43 from each of the parts 45. A recess 49 is arranged in the shoulder 47. The inner diameter of the recess 49 is somewhat larger than the diameter of the part 45, and the outer diameter is approx. 3/4 of the middle section's 43 minimum diameter. Both parts 45 are designed with channels 52 for connection with the arms 25 of the holders 23.

To indre lagerbaner 53 er innpasset på akselens 41 midtparti 43. Den største av de indre lagerbaner er beliggende pa yttersiden av skjærevalsen 21. Et antall koniske lagerruller 55 ligger an mot ytterflaten av den indre lagerbane 53 og holdes i stilling ved hjelp av en buranordning 56 og en ytre lagerbane 57. En skjærevalsemantel 59 er trangt innpasset over de to ytre lagerbaner 57. En gjenget ring 58 som fastholder og forbelaster lageranordningene, blir, etter å være tiltrukket, fastlåst mot dreining ved hjelp av en settskrue 60. Den ytre lagerbane 57, buranordningen 56, lagerruller 55 og den indre lagerbane 53 Two inner bearing tracks 53 are fitted to the central part 43 of the shaft 41. The largest of the inner bearing tracks is located on the outside of the cutting roller 21. A number of conical bearing rollers 55 rest against the outer surface of the inner bearing track 53 and are held in position by means of a cage device 56 and an outer bearing race 57. A cutting roll jacket 59 is tightly fitted over the two outer bearing races 57. A threaded ring 58 which retains and preloads the bearing devices is, after being tightened, locked against rotation by means of a set screw 60. The outer bearing race 57 , the cage device 56, bearing rollers 55 and the inner bearing track 53

tjener for dreibar opplagring av skjærevalsemantelen 59 som derved kan rotere i forhold til akselen 41. Akselen 41 tjener for • dreibar opplagring av mantelen 59. En dekningsring 61 er fast forankret til mantelen 59 og kan derved rotere med denne. Ringen 61 er utformet med en aksial boring 63 som opptar et av akselpartiene 45 med mindre diameter. Dekningsringen 61 har en jevn ytterflate som løper i flukt med sidene av mantelen 59, og en konkav innerflate med et parti som strekker seg inn i utsparingen 49. Det er i det parti av den aksiale boring 63 som er innpasset i utsparingen 49 anordnet et pakningssete 65. Hver dekningsring 61 er med gjenger 67 forbundet med valsemantelen 59, og avstøttet ved hjelp av en styretapp 69 og en låsring 71. Hver dekningsring 61 er dessuten utstyrt med en gjenget sokkel 73 for tilkopling av et monteringsverktøy. serves for rotatable storage of the cutting roller mantle 59 which can thereby rotate in relation to the shaft 41. The shaft 41 serves for • rotatable storage of the mantle 59. A cover ring 61 is firmly anchored to the mantle 59 and can thereby rotate with it. The ring 61 is designed with an axial bore 63 which occupies one of the shaft parts 45 with a smaller diameter. The cover ring 61 has a smooth outer surface that runs flush with the sides of the mantle 59, and a concave inner surface with a part that extends into the recess 49. In the part of the axial bore 63 that is fitted into the recess 49, a gasket seat is arranged 65. Each cover ring 61 is connected with threads 67 to the roller casing 59, and supported by means of a guide pin 69 and a locking ring 71. Each cover ring 61 is also equipped with a threaded base 73 for connecting an assembly tool.

Det er anbrakt en pakningsanordning mellom hvert akselparti 4 5 og hvert pakningssete 65, for å forebygge inntrengning av grus i lagersystemet. Den foretrukne pakningsanordning er av typen "Caterpillar"-pakning som er kjent fra US-patentskrift 3.612.196. Pakningsanordningen omfatter et pakningsbur 75 som er fastgjort med gjenger 77 til akselpartiet 45. En O-ring 79 hindrer inntrengning av væsker gjennom gjengene. Pakningsburet 75 består av et ringformet kanalelement hvor kanalen 81 er rettet innad. En elastisk O-ring 85 som er anbrakt mellom kanalen 81 og en fastgjort tetningsring 83 som er innpasset i kanalen 81, sammenpresses av tetningsringen. Tetningsringen 83 er av metall og innbefatter en innadvendt metallflate. Ved hjelp av en roterende tetningsring 87 som er anbrakt i utsparingen 49, sammenpresses en elastisk O-ring 89 mellom tetningsringen og pakningssete 65. Under rotasjonen sammen med valsemantelen 59 vil tetningsringen 87 ytterflate befinne seg i glidende anlegg mot yttersiden av den fikserte tetningsring 83. En kvadratisk hylse 91 er ved hjelp av en kile 93 fastgjort over hvert av akselpartiene 45, for opplagring i armene 25. A packing device has been placed between each shaft part 4 5 and each packing seat 65, to prevent the ingress of gravel into the bearing system. The preferred packing device is of the "Caterpillar" packing type known from US Patent 3,612,196. The packing device comprises a packing cage 75 which is attached with threads 77 to the shaft part 45. An O-ring 79 prevents the penetration of liquids through the threads. The packing cage 75 consists of an annular channel element where the channel 81 is directed inwards. An elastic O-ring 85 which is placed between the channel 81 and a fixed sealing ring 83 which is fitted into the channel 81 is compressed by the sealing ring. The sealing ring 83 is made of metal and includes an inward facing metal surface. With the help of a rotating sealing ring 87 which is placed in the recess 49, an elastic O-ring 89 is compressed between the sealing ring and gasket seat 65. During the rotation together with the roller jacket 59, the outer surface of the sealing ring 87 will be in sliding contact with the outer side of the fixed sealing ring 83. A square sleeve 91 is fixed by means of a wedge 93 over each of the shaft parts 45, for storage in the arms 25.

Som det fremgår av figuren, er pakningsanordningens diameter vesentlig mindre enn diameteren av akselens midtparti 43 og innerdiameteren av hver av de indre lagerbaner 53. I den foretrukne utførelse har tetningsringenes 83 og 87 metallflater en ytterdiameter av ca. 117,5 mm, mens den minste lagerbane 53 har en innerdiameter av ca. 193,7 mm. Det kan derfor anvendes et lager av stor diameter med en pakningsanordning av mindre diameter, for å redusere overflatehastigheten og varmeutviklingen. Idet utsparingen 49 opptar mer enn halve bredden av pakningsanordningen, vil dessuten skjærevalsens totalbredde kunne reduseres. I den foretrukne utførelse har pakniningsanordningen en bredde av ca. 41,3 mm hvorav ca. 28,5 mm befinner seg i utsparingen 49. Videre er avstanden mellom pakningsanordningen på den ene side og pakningsanordningen på den annen side mindre enn bredden av de to indre lagerbaner 53. As can be seen from the figure, the diameter of the sealing device is substantially smaller than the diameter of the middle part 43 of the shaft and the inner diameter of each of the inner bearing tracks 53. In the preferred embodiment, the metal surfaces of the sealing rings 83 and 87 have an outer diameter of approx. 117.5 mm, while the smallest bearing track 53 has an inner diameter of approx. 193.7 mm. A bearing of large diameter can therefore be used with a packing device of smaller diameter, in order to reduce the surface speed and heat generation. Since the recess 49 takes up more than half the width of the packing device, the total width of the cutting roller will also be able to be reduced. In the preferred embodiment, the packing device has a width of approx. 41.3 mm of which approx. 28.5 mm is located in the recess 49. Furthermore, the distance between the sealing device on one side and the sealing device on the other side is smaller than the width of the two inner bearing tracks 53.

Fig. 7 viser et enderiss av en skjærevalse 99 med en enkelt rad av innsatser 39. Skjærevalsen 99 er illustrativ både for en skjærevalse for en sjaktborkrone som vist i de øvrige figurer, og for et trekonusbor som kjent fra US-patentskrift 3.727.705. Fig. 7 shows an end view of a cutting roller 99 with a single row of inserts 39. The cutting roller 99 is illustrative both of a cutting roller for a shaft drill bit as shown in the other figures, and for a three-cone drill as known from US patent 3,727,705.

Innsatsene 39 er anordnet i fire separate grupper 101, 103, 105 og 107. Mellomrommene varierer hver gruppe. Mellomrommene er her definert som avstanden mellom senterlinjene for innbyrdes tilgrensende innsatser i en perifer rad, målt generelt mellom senterlinjens skjæringspunkter med ytterflaten av skjærevalsen hvori innsatsene er montert. I gruppe 101 øker mellomrommene gradvis mot urviserretningen. Gruppen 103 er identisk med gruppen 101 med gradvis økende mellomrom. Gruppen 103 etterfølges umiddelbart av gruppen 105 med gradvis avtagende mellomrom. Gruppen 105 etterfølges umiddelbart av gruppen 107 med avtagende mellomrom. The inserts 39 are arranged in four separate groups 101, 103, 105 and 107. The spaces vary in each group. The spaces are here defined as the distance between the center lines of mutually adjacent inserts in a peripheral row, measured generally between the intersection points of the center line with the outer surface of the cutting roller in which the inserts are mounted. In group 101, the spaces gradually increase in a clockwise direction. Group 103 is identical to group 101 with gradually increasing intervals. Group 103 is immediately followed by group 105 with gradually decreasing intervals. Group 105 is immediately followed by group 107 with decreasing intervals.

Graden av mellomromøkning og mellomromminskning samt antallet i hver gruppe er valgt ut fra flere kriterier. Det er for det første et minimumsmellomrom som bestemmes av det skjære-valsemetall som er nødvendig for fastholding av innsatsen. Det maksimale mellomrom bestemmes av graden av boring som forårsakes av en enkelt innsats. Dette er vanligvis noe større enn diameteren av innsatsen 39 og avhenger også av skjærevalsens omkrets og størrelsen av den del av innsatsen som rager ut fra valsens ytterflater. The degree of space increase and space reduction as well as the number in each group has been selected based on several criteria. First, there is a minimum gap determined by the cut-roll metal required to retain the insert. The maximum gap is determined by the degree of drilling caused by a single insert. This is usually somewhat larger than the diameter of the insert 39 and also depends on the circumference of the cutting roll and the size of the part of the insert which protrudes from the outer surfaces of the roll.

Antallet innsatser i gruppern avhenger av den ønskete endring fra innsats til innsats. For å oppnå en markert delings-forskjell fra en innsats til de tilgrendende innsatser, blir det generelt benyttet grupper med fra tre til syv innsatser. Ved beregning av den nøyaktige posisjon blir antallet mellomrom mellom innsatsen, minus én, dividert med den totale mellomrom-økningen. Dette konstante tall tildeles hvert mellomrom mellom innsatsene i gruppen. I en gruppe med økende mellomrom vil følgelig enhver avstand mellom senterlinjer for innsatsen være lik den foregående avstand i gruppen med tillegg av det kontst-ante tall. I en gruppe med avtagende mellomrom vil enhver avstand mellom senterlinjer for innsatser være lik den foregående avstand med fradrag av det konstante tall. Det benyttes fortrinnsvis samme maksimum og samme minimum for hver gruppe i en enkelt rad. The number of stakes in the group depends on the desired change from stake to stake. In order to achieve a marked division difference from one stake to the adjacent stakes, groups of from three to seven stakes are generally used. When calculating the exact position, the number of spaces between bets, minus one, is divided by the total space increase. This constant number is assigned to each space between the bets in the group. Consequently, in a group with increasing spacing, any distance between center lines of the insert will be equal to the previous distance in the group with the addition of the constant number. In a group with decreasing spacing, any distance between center lines of stakes will be equal to the previous distance minus the constant number. The same maximum and the same minimum are preferably used for each group in a single row.

De innbyrdes avstander for de seks innsatsrader i fig. 5 er som eksempel vist i fig. 6. "Avstand" mellom innsatser angir vinkelmålet mellom tenner. Samtlige innsatser i en enkelt rad befinner seg i samme avstand fra skjærevalsens kant. Raden med den minste diameter, som vist i fig. 6, er den innerste rad, tilsvarende den rad som er vist lengst mot venstre i fig. 5. Raden med den største diameter, som vist i fig. 6, er den ytterste rad eller raden lengst mot høyre i fig. 5. Mantelens 59 diameter varuerer ujje så mye som de relative diametre mellom rad 1 og rad 6 som vist i avstandsdiagrammet i fig. 6. Den spesielle vinkel for en innsats i forhold til en referanselinje 109 er imidlertid bestemt av det virkelige plasseringspunkt for innsatsen i mantelen 59. I rad 1 er eksempelvis den første innsats 111 vist beliggende i 0° vinkel. Innsatsen 113 i rad 6 er vist i ca. 5° vinkel slik at innsatsen 113 vil være dreiet 5° i forhold til innsatsen 111 på mantelen 59. The mutual distances for the six insert rows in fig. 5 is shown as an example in fig. 6. "Distance" between inserts indicates the angular measurement between teeth. All inserts in a single row are at the same distance from the edge of the cutting roller. The row with the smallest diameter, as shown in fig. 6, is the innermost row, corresponding to the row shown furthest to the left in fig. 5. The row with the largest diameter, as shown in fig. 6, is the outermost row or the row furthest to the right in fig. 5. The diameter of the mantle 59 varies as much as the relative diameters between row 1 and row 6 as shown in the distance diagram in fig. 6. The particular angle for an insert in relation to a reference line 109 is, however, determined by the actual location point for the insert in the mantle 59. In row 1, for example, the first insert 111 is shown located at a 0° angle. Insert 113 in row 6 is shown in approx. 5° angle so that the insert 113 will be turned 5° in relation to the insert 111 on the mantle 59.

Som vist i fig. 6 er hver rad delt i åtte eller flere grupper, hvor de grupper som er markert med "I", har økende mellomrom og de grupper som er merket "D", har avtagende mellomrom sett mot urviserretningen. De stjernemerkete innsatser tjener for utfylling av mellomrommet mellom den første gruppe i en rad og den siste, fullstendige fruppe. Fortrinnsvis er restgruppen likeledes anordnet med varierende mellomrom, idet den generelt øker eller minker i overenstemmelse med det normale i angjeldende syklus. As shown in fig. 6, each row is divided into eight or more groups, where the groups marked with "I" have increasing spacing and the groups marked "D" have decreasing spacing in a counter-clockwise direction. The asterisked inserts serve to fill the space between the first group in a row and the last, complete frond. Preferably, the residual group is likewise arranged at varying intervals, as it generally increases or decreases in accordance with the normal in the cycle in question.

Hver gruppe, bortsett fra restgruppen, omfatter seks innsatser, hvor avstanden mellom innsatsene kan variere. Dersom f.eks. det valgte minimumsmellomrom for rad 1 er 22,22 mm og det valgte maksimumsmellomrom er 33,96 mm, er differansen 11,74 mm mellom mellomrommene. Delt på fire mellomrom vil dette gi et konstant tall, ca. 2,93 mm, for hvert mellomrom mellom midt-linjer. Avstanden mellom midtlinjene for innsatsene 111 og 115 i skjæringspunktet med mantelen er 22,22 mm, noe som tilsvarer ca. 7° fra referanselinjen 109. Avstanden mellom midtlinjene for innsatsene 115 og 117 er summen av 22,22 mm pluss 2,93 mm, dvs. 25,15 mm. Dette plasserer innsatsen 117 drøyt 15° fra referanselinjen 109. Avstanden mellom midtlinjene for innsatsene 117 og 119 er 25,15 mm pluss 2,93 mm, dvs. 28,08 mm, motsvarende ca. 23° vinkel for innsatsen 119. Avstanden mellom midtlinjene for innsatsene 119 og 121 er 28,08 mm pluss 2,93 mm, som er lik 31,01 mm og motsvarer en vinkel av ca. 33° for innsatsen 121. Avstanden mellom midtlinjene for innsatsene 121 og 123 er 31,01 mm pluss 2,93 mm, som er lik 33,94 mm og motsvarer en plassering av innsatsen 123 ca. 44° vinkel. De øvrige, økende grupper beregnes nøyaktig på samme måte. Each group, apart from the rest group, comprises six bets, where the distance between the bets can vary. If e.g. the selected minimum spacing for row 1 is 22.22 mm and the selected maximum spacing is 33.96 mm, the difference is 11.74 mm between the spaces. Divided by four spaces, this will give a constant number, approx. 2.93 mm, for each space between center lines. The distance between the center lines of the inserts 111 and 115 at the point of intersection with the mantle is 22.22 mm, which corresponds to approx. 7° from the reference line 109. The distance between the center lines of the inserts 115 and 117 is the sum of 22.22 mm plus 2.93 mm, i.e. 25.15 mm. This places the insert 117 just over 15° from the reference line 109. The distance between the center lines of the inserts 117 and 119 is 25.15 mm plus 2.93 mm, i.e. 28.08 mm, corresponding to approx. 23° angle for the insert 119. The distance between the center lines of the inserts 119 and 121 is 28.08 mm plus 2.93 mm, which is equal to 31.01 mm and corresponds to an angle of approx. 33° for the insert 121. The distance between the center lines of the inserts 121 and 123 is 31.01 mm plus 2.93 mm, which is equal to 33.94 mm and corresponds to a placement of the insert 123 approx. 44° angle. The other, increasing groups are calculated in exactly the same way.

Innsatsen 123 er den første innsats i den andre gruppe og samtidig den siste innsats i den første gruppe. Den første innsats 125 i den første gruppe med avtagende deling er samtidig den femte innsats i den andre, økende gruppe. Avstanden til midtlinjen for den foregående innsats 127 er 31,01 mm og til midtlinjen for den etterfølgende innsats 129 33,94 mm. Avstanden fra midtlinjen for innsatsen 129 til midtlinjen for den etter-følgende innsats 131 er 33,94 mm minus 2,93 mm, dvs. 31,01 mm. Gruppene med avtagende mellomrom beregnes på omvendt måte av gruppene med økende mellomrom. Grunnen til at en avtagende rad overlapper én innsats i en økende rad, er at det derved hindres at to maksimumsmellomrom etterfølger hverandre. Ved overgang fra den andre avtagende gruppe til den første økende gruppe kan overlappingen bortfalle, idet mellomrommet har en minimumsverdi. Avstanden mellom midtlinjene for innsatsene 133 og 135 har f.eks. minimumsverdien 22,22 mm for den siste innsats i en avtagende gruppe. Avstanden mellom midtlinjene for innsatsene 135 og 137 er likeledes 22,22 mm for den første i en økende gruppe. I raden 1 er innsatsen 135 den eneste med samme mellomrom på begge sider. Bet 123 is the first bet in the second group and at the same time the last bet in the first group. The first bet 125 in the first group with decreasing division is at the same time the fifth bet in the second, increasing group. The distance to the center line of the preceding insert 127 is 31.01 mm and to the center line of the subsequent insert 129 33.94 mm. The distance from the centerline of the insert 129 to the centerline of the subsequent insert 131 is 33.94 mm minus 2.93 mm, i.e. 31.01 mm. The groups with decreasing spacing are calculated in the reverse way of the groups with increasing spacing. The reason why a decreasing row overlaps one bet in an increasing row is that it prevents two maximum spaces following each other. When transitioning from the second decreasing group to the first increasing group, the overlap can disappear, as the gap has a minimum value. The distance between the center lines of the inserts 133 and 135 has e.g. the minimum value 22.22 mm for the last stake in a decreasing group. The distance between the center lines of the inserts 135 and 137 is likewise 22.22 mm for the first in an increasing group. In row 1, insert 135 is the only one with the same space on both sides.

De øvrige rader beregnes på samme måte, bortsett fra at maksimums- og minimumsmellomrommene kan forandres som følge av valsemantelen har større omkrets. Utgangspunktet for gruppene er heller ikke det samme. I den foretrukne utførelse er raden 2, av samme mønster som raden 1, dreiet 82°, raden 3, av samme mønster som raden 1, dreiet 29°, raden 4, av samme mønster som raden 1, dreiet 312°, raden 5, av samme mønster som raden 1, dreiet 174° og raden 6, av samme mønster som raden 1, dreiet 200° i forhold til referanselinjen 109. Innsatsradmønstret for de tre innerste rader på en skjærevalse vil følgelig være vesentlig forskjellig fra de innbyrdes avstander for de tre ytterste rader på skjærevalsen 21. The other rows are calculated in the same way, except that the maximum and minimum spaces can be changed as a result of the roller jacket having a larger circumference. The starting point for the groups is also not the same. In the preferred embodiment, row 2, of the same pattern as row 1, rotated 82°, row 3, of the same pattern as row 1, rotated 29°, row 4, of the same pattern as row 1, rotated 312°, row 5, of the same pattern as row 1, rotated 174° and row 6, of the same pattern as row 1, rotated 200° in relation to the reference line 109. The insert row pattern for the three innermost rows on a cutting roll will consequently be significantly different from the mutual distances for the three outermost rows on the cutting roller 21.

Det vil fremgå at foreliggende oppfinnelse frembyr betyde-lige fordeler. Som følge av overlapping og opprettelse av to vesentlig forskjellige innsatsarrangementer på hver halvdel av mellomskjærevalsene kan sporing reduserers. Overlappingen og brytningsvinklene bevirker reduksjon av kamdannelsen mellom inn-satsbanene. Kostbare forsterkninger, nødvendig for utfresing av kontur og styrehull, kan beregnes til skjærevalsene med den minste bredde. Konturskjærevalser hvor bare skjærene i den ytre er beskadiget, kan anvendes på ny nærmest styrehullet. Dersom det er ønskelig med større belastning på skjærevalsene for å øke inn-driftshastigheten og minske innsatsutgiftene, kan det vekselvis fjernes innsatser uten ulempe for borehullsdekningen. Overlappingen gjør det mulig å anordne enkeltvise skjærevalser med 76,2 mm avstand i tilknytning til et hus for skjærevalser med 152 mm avstand. It will be clear that the present invention offers significant advantages. As a result of overlapping and creating two substantially different insert arrangements on each half of the intermediate cutting rolls, tracking can be reduced. The overlap and the refraction angles reduce the cam formation between the insert webs. Expensive reinforcements, necessary for milling out contours and guide holes, can be calculated for the cutting rollers with the smallest width. Contour cutting rollers where only the cutting edges on the outside are damaged can be used again closest to the guide hole. If it is desired to put a greater load on the cutting rollers in order to increase the drive-in speed and reduce the input costs, inserts can be alternately removed without disadvantage for the borehole coverage. The overlap makes it possible to arrange individual cutting rollers with a distance of 76.2 mm in connection with a housing for cutting rollers with a distance of 152 mm.

Claims

1. Cutting roller for a drill bit, comprising a number of peripheral rows of metal inserts which are fixed in holes in the cutting roller, characterized in that substantially all inserts (39) in at least one of the rows are arranged in groups (101,103,1) with increasing intervals and in groups (105,107,D) with decreasing intervals.

2. Cutting roller in accordance with claim 1, characterized in that in a group with increasing insert gaps (101,103,1) the gaps gradually increase from a minimum value to a maximum value, and that in a group with decreasing insert gaps (105,107,D) the gaps gradually decrease from a maximum value to a minimum value.

3. Cutting roll in accordance with claim 1 or 2, characterized in that in a group with increasing insert spacing (101,103,1) the minimum spacing increases and the maximum spacing in each group (101,103,105,107,1,D) is largely the same.

4. Cutting roller in accordance with one of claims 1-3, characterized in that the cutting gaps increase in approximately one half of the groups and decrease in the other half of the groups.

5. Cutting roller in accordance with one of claims 1-4, characterized in that the groups are arranged so that at least two groups with increasing intervals (101,103,1) are followed by two groups with decreasing intervals (105,107,D).

6. Cutting roller in accordance with one of claims 1-5, characterized in that the inserts (39) are arranged in at least four groups (101,103,105,107,I,D).

7. Cutting roller in accordance with one of claims 1-6, characterized in that each group (101,103,105,107,I,D) comprises between three and seven inserts (39).

8. Cutting roller in accordance with one of claims 1-6, characterized in that each group (101,103,105,107,I,D) comprises at least five inserts (39).

9. Cutting roller in accordance with one of claims 1-5, characterized in that the number of inserts (39) in each group (101,103,105,107,I,D) is largely the same.

10. Cutting roll in accordance with one of claims 1-9, characterized in that in a group with increasing intervals (101,103,1) the distance between an insert and an adjacent, preceding insert is equal to the distance between said insert and the subsequent insert with the addition of a predetermined largely constant distance, and that in a group with decreasing intervals (105, 107,D) the distance between an insert (39) and preceding insert is equal to the distance between said insert and the subsequent insert minus a predetermined, largely constant distance.