NO822537L

NO822537L - Bit.

Info

Publication number: NO822537L
Application number: NO822537A
Authority: NO
Inventors: Dennis Dewayne Fuller
Original assignee: Dresser Ind
Priority date: 1981-07-24
Filing date: 1982-07-23
Publication date: 1983-01-25
Also published as: AU8506282A; ES514313A0; ZM4682A1; ES8400531A1; CA1171072A; ZA824299B

Description

Denne oppfinnelse angår generelt forbedrede borkroner.This invention relates generally to improved drill bits.

Mer bestemt, men uten at det innebærer noen begrensning, angår denne oppfinnelse en forbedret rullemeisel-borkrone som har et meiselelement opplagret en akseltapp med de mellomliggende, lastbærende lagerelementer opprinnelig innkapslet i et utdriv-bart, gjennomtrengelig, porøst plastmateriale som, når det er tilstede, avtetter og smører lagerelementene og som etter ut-driving under bruk tillater videre lagersmøring eller kondisjonering fra en trykkfluidkilde. More specifically, but without limitation, this invention relates to an improved roller chisel drill bit having a chisel member supported on a journal with the intermediate load bearing bearing members originally encapsulated in an extrudable, permeable, porous plastic material which, when present , seals and lubricates the bearing elements and which, after expulsion during use, allows further bearing lubrication or conditioning from a pressurized fluid source.

Rullemeiselkroner utsettes for ekstremt store påkjennin-ger ved boring av et borehull under leting etter olje eller gass, og ved boring av borehullet som sprengladninger plasseres i under gruvedrift. Et borehull kan inneholde et boreslam under trykk, som føres ned i borestrengen og gjennom borkronen for å sirkulere borekutt.ut av borehullet samt for avkjøling av borkronen, og, i en viss utstrekning, for å skaffe smøre-fluid til borkronen eller sette et avtettet smøremiddelkammer i borkronen under trykk. Alternativt kan trykkluft, selv om der vanligvis er noe vann tilstede, sirkuleres gjennom innven-dige, kanaler i borkronen til de lastbærende elerrtenter mellom akselkappen og det roterende meiselelement for avkjøling eller smøring eller annen kondisjonering av lagerelementene, samt også gjennom stråleåpninger i borkronen for å fjerne borekuttet fra borehullet. Borkronene utsettes også for krefter på flere tonn for å.tvinge borekonstruksjonén til å bryte ned meget harde formasjoner under borkronens rotasjon i borehullet. Roller bits are exposed to extremely high stresses when drilling a borehole during the search for oil or gas, and when drilling the borehole in which explosive charges are placed during mining operations. A borehole may contain a pressurized drilling mud, which is carried down the drill string and through the bit to circulate cuttings out of the borehole as well as to cool the bit and, to some extent, to provide lubricating fluid to the bit or set a sealed lubricant chamber in the drill bit under pressure. Alternatively, compressed air, although there is usually some water present, can be circulated through internal channels in the drill bit to the load-carrying electric bearings between the shaft casing and the rotating chisel element for cooling or lubrication or other conditioning of the bearing elements, as well as through jet openings in the drill bit to remove the drill cut from the borehole. The drill bits are also subjected to forces of several tonnes in order to force the drilling structure to break down very hard formations during the bit's rotation in the borehole.

Det er selvsagt meget ønskelig å få borkronen til å vareIt is of course very desirable to make the drill bit last

så lenge som mulig og bore så mye borehull som mulig, uten å. måtte fjerne borkronen fra borestréngen og plassere en ny på denne. For å oppnå denne lengre levetid er borekonstruksjoner blitt forbedret, materialene som borkronen er laget av er blitt forbedret og alle slags forbedringer er blitt forsøkt og utprø-vet på selve den lastbærende konstruksjon. Blant disse har der vært foreslått og benyttet et forseglet smøremiddelkammer i bor-kronearmen som er forbundet med lagerhulrommet mellom meiselelementet og akseltappen gjennom kanaler i akseltappén og med et trykkpåvirkbart element utformet som et parti av denne. Som følge av trykket fra omgivelsene blir således smøremiddelet kontinuerlig tvunget inn i lagerhulrommet for erstatning av det as long as possible and drill as many drill holes as possible, without having to remove the drill bit from the drill string and place a new one on it. To achieve this longer life, drill structures have been improved, the materials from which the drill bit is made have been improved and all kinds of improvements have been tried and tested on the load-bearing structure itself. Among these, there has been proposed and used a sealed lubricant chamber in the drill bit arm which is connected to the bearing cavity between the chisel element and the axle journal through channels in the axle journal and with a pressure-actuated element designed as part of this. As a result of the pressure from the surroundings, the lubricant is thus continuously forced into the bearing cavity to replace it

som unnslipper fra dette. Under slike forhold må det lageropp-tagende hulrom være avtettet fra de ytre omgivelser og lekkasje fra tetningene kan påvirke smøresystemet i alvorlig grad.. Videre er det vanskelig å anordne et tilstrekkelig stort kammer som kan levere smøremiddel nok til at det varer over det ønskede tidsrom. which escapes from this. Under such conditions, the bearing-accommodating cavity must be sealed from the external environment and leakage from the seals can seriously affect the lubrication system. Furthermore, it is difficult to arrange a sufficiently large chamber that can supply enough lubricant to last over the desired period of time .

Som ovenfor nevnt er enkelte borkroner som anvendes ved boring av sprenghull for gruvedrift utformet med i akseltappen utformede trykkluftkanaler som sirkulerer luft som pumpes ned gjennom bofestrengen og inn i borkronen, inn i den lastbærende konstruksjon og ut fra denne for avkjøling av lagrene og for å hindre at borekutt kommer inn i lagerhulrommet. I slike omgivelser er det særlig viktig å opprettholde en kontinuerlig luftstrøm, da slik trykkluft hindrer inntrengning i lagerhulrommet av fremmedlegemer og dessuten skaffer en kjølestrøm for å hindre at lagerelementene blir overopphetet. -Den eneste smø-ring som foreligger er den som opprinnelig ble pakket rundt lagerelementene, dvs. hovedsakelig et klebrig tappakselfett som holder lagerelementene i riktig stilling under sammensetning av borkronen, idet dette smøremiddel blåses ut av hulrommet for-holdsvis snart etter at trykkluften sirkuleres gjennom dette. As mentioned above, some drill bits that are used when drilling blast holes for mining are designed with compressed air channels formed in the shaft journal that circulate air that is pumped down through the housing string and into the drill bit, into the load-bearing structure and out from this to cool the bearings and to prevent that drill cuttings enter the bearing cavity. In such environments, it is particularly important to maintain a continuous air flow, as such compressed air prevents the penetration of foreign bodies into the bearing cavity and also provides a cooling flow to prevent the bearing elements from overheating. -The only lubrication available is that which was originally packed around the bearing elements, i.e. mainly a sticky pin shaft grease that holds the bearing elements in the correct position during assembly of the drill bit, as this lubricant is blown out of the cavity relatively soon after the compressed air is circulated through this.

Formålet med denne oppfinnelse er å tilveiebringe en ro-tas jons-rullemeiselkrone med en forbedret lagersmøring og tetning i lagerhulrommet som vil vare hele borkronens effektive levetid. The purpose of this invention is to provide a rotatable ion roller bit with an improved bearing lubrication and sealing in the bearing cavity which will last the entire effective life of the bit.

Denne oppfinnelse tilveiebringer en rotasjons-rullemeisel-krone som omfatter en hoveddel innrettet til å innkobles i en borestreng, en akseltapp på hoveddelen, og et rullemeiselelement som er opplagret.på akseltappen og danner et mellomliggende hulrom og en lagerkondisjonerende fluidkanal gjennom akselen til hulrommet. Lastopptagende lagerelementer er anordnet i hulrommet. Minst en ringformet rad av lagerelementer er innkapslet i et porøst gjennomtrengelig plastmateriale som har et smøremiddel i porene og danner en ringformet ring av materiale og lagerelementer utformet for i det vesentlige å fylle lagerhulrommet, svarende til stillingen til den ringformede rekke, for innledningsvis å avstenge den gjennomstrømmende, lagerkon-dis jonerende trykkfluid og avtette hulrommet fra borekutt. Lagerelementene i raden er innkapslet i og støttes av det halv- stive plastmaterialet som danner lagerelementholderen før montering i. hulrommet. Under drift avsettes smøremiddelet i porene gradvis på de innkapslede lagerelementer for å danne en kontinuerlig, in situ-smøring av disse lagerelementer. Even-tuelle andre lagerelementer i hulrommet smøres med et høyverdig smøremiddel som er plassert i hulrommet under montering. Etter hvert som plastmaterialet gradvis ekstruderes eller drives ut av hulrommet under bruk, åpnes hulrommet for tilførsel av den lagerkondisjonerende fluid fra trykkfluidkanalen, hvilket innebærer øket levetid for borkronén. For å forsinke utdrivingen av materialet pga. dets strukturelle nedbryting som følge av utmatning pga. de dynamiske forhold som det utsettes for under drift av borkronen, kan et fibrøst fyllstoff som f.eks^glass-eller karbonfibre tilsettes materialet for å danne en sterkere innkapslingsring med lav friksjon. This invention provides a rotary chisel bit which comprises a main part adapted to be engaged in a drill string, a shaft pin on the main part, and a roller chisel element which is supported on the shaft pin and forms an intermediate cavity and a bearing conditioning fluid channel through the shaft to the cavity. Load absorbing bearing elements are arranged in the cavity. At least one annular row of bearing elements is encased in a porous permeable plastic material having a lubricant in the pores and forming an annular ring of material and bearing elements designed to substantially fill the bearing cavity, corresponding to the position of the annular row, to initially seal it off flow-through, bearing conditioning pressure fluid and seal the cavity from drill cuts. The bearing elements in the row are encased in and supported by the semi-rigid plastic material that forms the bearing element holder before assembly in the cavity. During operation, the lubricant in the pores is gradually deposited on the encapsulated bearing elements to form a continuous, in situ lubrication of these bearing elements. Any other bearing elements in the cavity are lubricated with a high-quality lubricant that is placed in the cavity during assembly. As the plastic material is gradually extruded or driven out of the cavity during use, the cavity is opened for the supply of the bearing conditioning fluid from the pressure fluid channel, which means an increased lifetime for the drill bit. To delay the expulsion of the material due to its structural breakdown as a result of fatigue due to the dynamic conditions to which it is exposed during operation of the drill bit, a fibrous filler such as glass or carbon fibers can be added to the material to form a stronger casing ring with low friction.

Ovennevnte samt andre formål og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå av følgende beskrivelse i tilknytning til den med-følgende tegning der like henvisningstall betegner like deler i alle riss, og hvor: Fig. 1 er et perspektivisk riss av en trerulls.rotasjons-ruilemantel-borkrone, The above as well as other objects and advantages of the invention will be apparent from the following description in connection with the accompanying drawing, where like reference numbers denote like parts in all views, and where: Fig. 1 is a perspective view of a three-roll, rotary, reversible mantle drill bit ,

fig. 2 er et snitt i større målestokk gjennom en arm i borkronen på fig. 1, .som anskueliggjør en side ved oppfinnelsen, fig. 2 is a section on a larger scale through an arm in the drill bit in fig. 1, which illustrates one aspect of the invention,

fig. 3 er et isometrisk riss av en ringformet rekke lagerelementer for rullemeiselkronen innkapslet i en ring av gjennomtrengelig plastmateriale anordnet på lagerhulrommets ytter-side, og fig. 3 is an isometric view of an annular array of bearing elements for the roller chisel crown encased in a ring of permeable plastic material arranged on the outer side of the bearing cavity, and

fig. 4 er et riss lik fig. 2, som viser borkronen montert med rullelagrene innkapslet i plastmaterialet. fig. 4 is a view similar to fig. 2, showing the drill bit mounted with the roller bearings encased in the plastic material.

På tegningen, og med spesiell henvisning til fig. 1, er vist en med henvisningstallet 10 generelt angitt borkrone som er konstruert i henhold til oppfinnelsen. Den spesielle borkrone som er vist er en trerulls rotasjons-rullemeisel-borkrone som brukes for boring av spreng- eller mineringshull. Borkronen omfatter en hoveddel 12 med tre utadragende armer (hvorav bare to er synlige i fig. 1), og et tapparti 16 som er gjenget ved 18 for innkobling av borkronen 10 i en borestreng (ikke vist). In the drawing, and with particular reference to fig. 1, a drill bit, generally designated with the reference number 10, which is constructed according to the invention is shown. The particular drill bit shown is a three-roll rotary chisel drill bit used for drilling blast or mining holes. The drill bit comprises a main part 12 with three projecting arms (of which only two are visible in Fig. 1), and a pin part 16 which is threaded at 18 for connecting the drill bit 10 in a drill string (not shown).

Et rullemeiselelement 20 er anordnet på hver arm 14 og kan dreie på denne slik det skal forklares. Hvert av meiselelemen-tene 20 er vist utstyrt med et antall harde innsatser 22 som kan være laget av wolf r.amkarbid, fordelt rundt på meiselelemen-tene 20 for å frembringe nedbrytningen av en formasjon på en spesiell måte. Borkronens hoveddel innbefatter også en dyse 24 som er beliggende mellom hver av armene 14 og er innrettet til å lede luft eller vann nedad relativt mellom meiselelemen-tene 20 for rensing av meiselelementet 20 og for å spyle borekutt fra borehullet etterhvert som det bores. A roller chisel element 20 is arranged on each arm 14 and can turn on this as will be explained. Each of the chisel elements 20 is shown equipped with a number of hard inserts 22 which can be made of wolfram carbide, distributed around the chisel elements 20 to produce the breakdown of a formation in a special way. The main part of the drill bit also includes a nozzle 24 which is located between each of the arms 14 and is designed to direct air or water downward relatively between the chisel elements 20 for cleaning the chisel element 20 and for flushing drill cuttings from the borehole as it is drilled.

Det fremgår av fig. 2 at hvert meiselelement 20 har en hul innside med et munningsparti 29 og er montert nær armen på et akselparti 2 6 av hver arm 14. Ringrommet mellom akselpar-tiets 26 utside og meiselelementets 20 hule innside danner et lagerhulrom 27 som er utformet til å oppta et antall rader med lagre, rullelagre 28 og kulelagre 30, en styreffiring 32 og et trykklager 34. Styreforingen 32 omslutter en del av akselpartiet 26 som kalles styretappen. It appears from fig. 2 that each chisel element 20 has a hollow inside with a mouth part 29 and is mounted close to the arm on a shaft part 26 of each arm 14. The annular space between the outside of the shaft part 26 and the hollow inside of the chisel element 20 forms a bearing cavity 27 which is designed to accommodate a number of rows of bearings, roller bearings 28 and ball bearings 30, a guide bushing 32 and a thrust bearing 34. The guide bushing 32 encloses a part of the shaft section 26 which is called the guide pin.

Akselpartiet 26 har et gjennomgående hull 36 som er boret inn til hulrommet 27 i hvilket kulelagrene 30 er anordnet. Ka-nalende er dimensjonert til å oppta kulelagrene 30 og er anordnet i den hensikt å tillate innføring av kulelagrene 30 i det tilhørende lagerhulrom etter at rullemeiselelementet 20 er plassert på akselpartiet 26. Etter at kulelagrene 30 er inn-ført sveises én plugg 38 i hullet 36 for å hindre at kulelagrene 30 kommer ut av lagerhulrommet 27, slik at meiselen fastholdes på akselen. The shaft part 26 has a through hole 36 which is drilled into the cavity 27 in which the ball bearings 30 are arranged. Channel ends are sized to accommodate the ball bearings 30 and are arranged with the intention of allowing the introduction of the ball bearings 30 into the associated bearing cavity after the roller chisel element 20 has been placed on the shaft part 26. After the ball bearings 30 have been introduced, one plug 38 is welded into the hole 36 to prevent the ball bearings 30 from coming out of the bearing cavity 27, so that the chisel is retained on the shaft.

Som vist i fig. 2 innbefatter pluggen 38 av grunner som skal forklares nedenfor et senterparti med redusert diameter. Etter at pluggen 38 er bragt på plass gjenplugges åpningens 36 ytre ende med en sveis som vist ved 42. As shown in fig. 2, for reasons to be explained below, the plug 38 includes a center portion of reduced diameter. After the plug 38 has been brought into place, the outer end of the opening 36 is re-plugged with a weld as shown at 42.

I hver borkronearm 14 er der utformet en trykkfluidkanal 44 som strekker seg fra borkrone-hoveddelens innside til hullet 3 6 nær pluggens 38 reduserte diameterparti 40. I denne utfø-ringsform danner kanalen 44, hullet 36, fluidkanalene eller portene 46 , 48 og .50, hver av hvilke strekker seg fra åpningene 36 til et respektivt lagerområde på akselpartiet 26, borkronens vanlige luftkjølesystem for levering av trykkondisjoneringsluft til lagrene. In each drill bit arm 14, a pressure fluid channel 44 is formed which extends from the inside of the drill bit main part to the hole 36 near the reduced diameter part 40 of the plug 38. In this embodiment, the channel 44, the hole 36, forms the fluid channels or ports 46, 48 and .50 , each of which extends from the openings 36 to a respective bearing area on the shaft portion 26, the drill bit's common air cooling system for supplying pressurized conditioning air to the bearings.

I den forbedrede borkrone ifølge foreliggende oppfinnelse er åpningen 36 rundt pluggens 38 reduserte diameterparti 40, portene 4 6 og 4 8 fylt med et gjennomtrengelig materiale hvis porer opptar et smøremiddel. Det skal også bemerkes at det gjennomtrengelige materiale, som vist ved 52, fyller rommene mellom kulelagrene 28 og mellom meiselelementet 22 og armen 14. Likeledes er lagerhulrommet 27, som vist ved 54, også fylt med det gjennomtrengelige materiale som bokstavelig talt innkapsler kulelagrene 30. Ettersom det gjennomtrengelige materiale kan helles eller injiseres i borkronen 10, vil materialet trenge inn i absolutt alle åpningene eller hulrommene som foreligger mellom meiselelementet 20, akselpartiet 26 og det lastbærende lager, og etter at det har stivnet til gelatinaktig tilstand, avtette hulrommet 27 slik at borekutt fra utsiden ikke kan trenge inn i hulrommet ved meiselmunningen 29, samt også gjen-plugge kanalen 44 mot gjennomstrømning av kondensjonerings-fluid. In the improved drill bit according to the present invention, the opening 36 around the reduced diameter portion 40 of the plug 38, the ports 46 and 48 are filled with a permeable material whose pores receive a lubricant. It should also be noted that the permeable material, as shown at 52, fills the spaces between the ball bearings 28 and between the chisel element 22 and the arm 14. Likewise, the bearing cavity 27, as shown at 54, is also filled with the permeable material which literally encapsulates the ball bearings 30. As the permeable material can be poured or injected into the drill bit 10, the material will penetrate into absolutely all the openings or cavities that exist between the chisel element 20, the shaft part 26 and the load bearing bearing, and after it has solidified to a gelatinous state, seal the cavity 27 so that drill cuts from the outside cannot penetrate into the cavity at the chisel mouth 29, and also re-plug the channel 44 against the flow of condensing fluid.

I tillegg til materialet i kanalene og hulrommet som ovenfor beskrevet, er det også ifølge oppfinnelsen påtenkt å inn-kapsle lagerelementene, som f.eks. rullelagrene 28, i plastmaterialet før montering av komponentene med tilstrekkelig materiale til å fylle det tilsvarende parti av lagerhulrommet 27 etter montering og idet plastmaterialet, etter plassering, danner en holder for lagerelementene. In addition to the material in the channels and the cavity as described above, according to the invention it is also intended to encapsulate the bearing elements, which e.g. the rolling bearings 28, in the plastic material prior to assembly of the components with sufficient material to fill the corresponding part of the bearing cavity 27 after assembly and as the plastic material, after placement, forms a holder for the bearing elements.

I denne forbindelse henvises nå til fig. 3 og 4. Som det fremgår, av disse er en ringformet rad rullelagre 28 innkapslet i en ringformet ring 56 av det porøse, gjennomtrengelige plastmaterialet på utsiden av lagerhulrommet 27, f.eks. ved å plassere lagrene i en passende dimensjonert form og sprøytestøpe eller på annen måte støpe det gjennomtrengelige materiale i for-men og la det herdne. Ringen 56 blir så aksielt splittet langs én side (som vist) slik at den kan åpnes (ved å bøye plastmaterialet) slik at den kan skyves over det tilsvarende .aksialparti på akselen 26 eller alternativt monteres i munningspartiet 29 In this connection, reference is now made to fig. 3 and 4. As can be seen, of these, an annular row of roller bearings 28 is encased in an annular ring 56 of the porous, permeable plastic material on the outside of the bearing cavity 27, e.g. by placing the bearings in a suitably sized mold and injection molding or otherwise casting the permeable material into the mold and allowing it to harden. The ring 56 is then axially split along one side (as shown) so that it can be opened (by bending the plastic material) so that it can be pushed over the corresponding axial part of the shaft 26 or alternatively mounted in the mouth part 29

i meiselelementets 20 hule innside, før meiselelementet monteres på akselpartiet 26. Ettersom rullelagrene 28 er anordnet med temmelig liten innbyrdes avstand (i enkelte tilfeller ligger de an mot hverandre) er plastringen 56 ytterligere forster-ket ved at dens aksielt motsatte ender har korte utspring 58, 60, slik at der gjennom disse ringformede partier er en ubrudt in the hollow inside of the chisel element 20, before the chisel element is mounted on the shaft part 26. As the roller bearings 28 are arranged at a relatively small distance from each other (in some cases they abut against each other), the plastic ring 56 is further strengthened by its axially opposite ends having short protrusions 58 , 60, so that there is an unbroken through these annular parts

plastring bortsett fra splittingen. Da dessuten plastringens 56 aksielle dimensjon er stort sett den samme som rullelagre-nes 28 aksielle dimensjon, hindrer disse utspring 58, 60 at rullelagrene blir aksielt forskjøvet eller .glir ut av ringen 56 under transport og montering av ringene som danner kurven for slike lagre. Akselen 26 er underkuttet ved 62 for å oppta det ringformede utspring 58 og kjeglen er underkuttet ved 63 for å oppta ringformet, ribbe 60 i plastic ring except for the split. Since, furthermore, the axial dimension of the plastic ring 56 is largely the same as the axial dimension of the roller bearings 28, these protrusions 58, 60 prevent the roller bearings from being axially displaced or slipping out of the ring 56 during transport and assembly of the rings which form the curve for such bearings. The shaft 26 is undercut at 62 to receive the annular projection 58 and the cone is undercut at 63 to receive the annular rib 60 in

Det skal også bemerkes at i den foretrukne utførelsesform ifølge fig. 3 og 4, der bare én ringformet rad lagerelementer er innkapslet, er det lagerrekken nærmest munningen 29 i meisel-kjeglen 20, slik at plastmaterialet kan virke som en tetning mot inntrengning av utvendig borekapp i lagerholrommet 27. Videre skal det forstås at dimensjonene til ringen 56 og de i denne innkapslede lagre 28 i det vesentlige motsvarer dimen-sjonen på det parti av hulrommet 27 som opptar.de innkapslede lagre, slik at i det minste dette parti av hulrommet 27 er stort sett fullt for derved innledningsvis å blokkere strømmen av kon-dis joneringsfluid (som kan være luft eller smøremiddel) gjennom hulrommet 27. ' It should also be noted that in the preferred embodiment according to fig. 3 and 4, where only one ring-shaped row of bearing elements is encapsulated, it is the bearing row closest to the mouth 29 of the chisel cone 20, so that the plastic material can act as a seal against penetration of the external drill casing into the bearing cavity 27. Furthermore, it is to be understood that the dimensions of the ring 56 and the encapsulated bearings 28 in this essentially correspond to the dimension of the part of the cavity 27 which occupies the encapsulated bearings, so that at least this part of the cavity 27 is largely full, thereby initially blocking the flow of con - dis ionization fluid (which can be air or lubricant) through the cavity 27. '

På grunn av at strømmen av kondisjoneringsfluid blokkeres og at bare én ringformet rad av flere ringformede lagerrader er innkapslet, er det nødvendig å forsyne de andre lågere 30, 32, 34 i hulrommet 27 med et smøremiddel som har meget god smøre-evne under driftsforholdene. Den øvrige del av hulrommet 27 blir således smurt med et smøremiddel som f.eks. en ekstra-høytrykks mineraloljeblanding som tidligere er benyttet i for-seglede smøresystemer for rullemeiselkroner. Due to the fact that the flow of conditioning fluid is blocked and that only one annular row of several annular bearing rows is encapsulated, it is necessary to supply the other bearings 30, 32, 34 in the cavity 27 with a lubricant which has very good lubricating ability under the operating conditions. The other part of the cavity 27 is thus lubricated with a lubricant such as e.g. an extra-high-pressure mineral oil mixture that has previously been used in sealed lubrication systems for roller chisel bits.

Det porøse gjennomtrengelige plastmateriale som anvendes er tydelig beskrevet i US-patentskrifter 3 541 Oll og 3 547 819. Som det fremgår av disse er det gjennomtrengelige materialet The porous permeable plastic material used is clearly described in US Patents 3,541 Oll and 3,547,819. As can be seen from these, the permeable material

en gel dannet ved å blande en smøreolje med enten polyetylen av høymolekular vekt eller polyetylen av lavmolekular vekt eller en kombinasjon av disse i visse forhold, og heve temperatu-ren til angitt område. Noen av gelene er' så godt som væské-formig, mens andre er meget stive. For bruk i borkronen 10, foretrekkes en gel bestående av en blanding av de høymolekulære polymerer og de lavmolekulære polymerer og et tilfredsstillende smøremiddel ved anvendelse av en tilstrekkelig mengde av de a gel formed by mixing a lubricating oil with either high molecular weight polyethylene or low molecular weight polyethylene or a combination of these in certain conditions, and raising the temperature to a specified range. Some of the gels are almost liquid-like, while others are very rigid. For use in the drill bit 10, a gel consisting of a mixture of the high molecular weight polymers and the low molecular weight polymers and a satisfactory lubricant using a sufficient amount of the

lavmolekulære polymerer, slik at det resulterende materiale under den temperatur og det trykk som det utsettes for under boreoperasjoner, gradvis drives ut fra hulrommet 27. Materialet vil således, som følge av borkronens temperatur og trykket på kondisjoneringsfluidet i borkronen som overføres til plastmaterialet i hulrommet, til slutt ekstruderes ut av lagerhulrommet 27 som så vil bli smurt og/eller avkjølt av det gjennom-strømmende kondisjonerings-trykkfluid som f.eks. smøremiddel eller luft. low molecular polymers, so that the resulting material under the temperature and pressure to which it is exposed during drilling operations, is gradually driven out of the cavity 27. The material will thus, as a result of the temperature of the drill bit and the pressure of the conditioning fluid in the drill bit which is transferred to the plastic material in the cavity, finally extruded out of the bearing cavity 27 which will then be lubricated and/or cooled by the through-flowing conditioning pressure fluid such as e.g. lubricant or air.

En ringformet, støpt ring av rullelagrene 28 innesluttetAn annular, molded ring of roller bearings 28 enclosed

i et passende gjennomtrengelig plastmateriale kan for tiden skaffes fra en lisenstager under ovennevnte patenter (SKF In-dustries Inc., King of Prussia, PA 19406). Dette plastmateriale selges under det registrerte varemerket POLY-OIL fra Gene-ral Polymeric Corporation, Reading, PA. Opprinnelig ble der til søkeren levert en blanding av slikt materiale omfattende omtrent 73 vektprosent av et syntetisk grunn-smøremiddel og 26 vektprosent polyetylen omsluttende den ringformede rullela-gerrad for å danne en lager- og holderenhet for montering i en sprenghull-borkrone som beskrevet i forbindelse-med fig. 3 og 4. Senere ble materialsammensetningen endret til å omfatte omtrent 65 vektprosent syntetisk gearolje som smøremiddelet, 29 vektprosent av en polyetylen, og 5 vektprosent av molydisulfid som et tilsatt, fast smøremiddel. Lager-levetiden for rotasjons-borkroner med rullene innkapslet i et av de ovennevnte materialer og gjennomstrømning av trykkluft etter at plastmaterialet var drevet ut, oppviste en vesentlig økning i forhold til levetiden til lågere i lignende borkroner som bare ble kon-disjonert ved hjelp av trykkluftstrøm. in a suitable permeable plastic material is currently available from a licensee under the above patents (SKF Industries Inc., King of Prussia, PA 19406). This plastic material is sold under the registered trademark POLY-OIL of General Polymeric Corporation, Reading, PA. Applicant was originally supplied with a mixture of such material comprising approximately 73 percent by weight of a synthetic base lubricant and 26 percent by weight of polyethylene enclosing the annular roller bearing row to form a bearing and holder assembly for mounting in a blast hole drill bit as described in connection - with fig. 3 and 4. Later, the material composition was changed to include approximately 65 percent by weight synthetic gear oil as the lubricant, 29 percent by weight of a polyethylene, and 5 percent by weight of moly disulfide as an added solid lubricant. The bearing life of rotary drill bits with the rollers encased in one of the above materials and flow of compressed air after the plastic material was driven out showed a significant increase over the life of bearings in similar drill bits that were conditioned only by means of compressed air flow .

Det ligger imidlertid også innenfor rammen av foreliggende oppfinnelse å øke plastmaterialets effektive styrke og seighet (duktilitet) uten forøvrig å påvirke plastmaterialets evne til å oppvise den gjennomtrengelige porøse smøreevne. Dette oppnås ved å tilsette fibrøse forsterkninger som f.eks. fibre av kar-bon, glass, boron eller andre passende bindfibre. En slik blanding vil således omfatte et væskeformig smøremiddel som utgjør mellom 50 og 65 vektprosent av blandingen, et fast smøremid-del (dvs. MqS2) som utgjør 5 vektprosent, en polyetylen som utgjør mellom 15 og 30 vektprosent, og fibre som utgjør 4-20 However, it is also within the scope of the present invention to increase the plastic material's effective strength and toughness (ductility) without otherwise affecting the plastic material's ability to exhibit the permeable porous lubrication ability. This is achieved by adding fibrous reinforcements such as e.g. fibers of carbon, glass, boron or other suitable binder fibers. Such a mixture will thus comprise a liquid lubricant that makes up between 50 and 65 percent by weight of the mixture, a solid lubricant part (i.e. MqS2) that makes up 5 percent by weight, a polyethylene that makes up between 15 and 30 percent by weight, and fibers that make up 4- 20

vektprosent av blandingen.weight percent of the mixture.

Slike fibre kan tilsettes blandingen av materialet som injiseres i borkronekanalene eller før de. innstøpes i det ferdig herdede materiale for å danne en sterkere, nøyaktig utformet holder for lagrene. I denne forbindelse bør fibrene være i størrelsesorden mellom 2,54 og 10,16 mm lange og 0,051 - 0,51 mm i diameter. Such fibers can be added to the mixture of the material injected into the drill bit channels or before them. is cast into the fully hardened material to form a stronger, precisely designed holder for the bearings. In this regard, the fibers should be on the order of magnitude between 2.54 and 10.16 mm long and 0.051 - 0.51 mm in diameter.

Med en lagerrekke innkapslet i de således sammensatte plastmaterialer i en rullemeisel-borkrone, er det mulig å oppnå en betydelig forlenget drifts-levetid for borkronen 10, ettersom det gjennomtrengelige plastmateriale med dets smøremiddel vil forsegle borkronen mot inntrengning av skadelig materiale, oppfange metallspon som dannes under lagerinnkjøring og drift, og samtidig frembringe in situ-smøring inntil smøremiddelet i det gjennomtrengelige materiale er blitt forbrukt og/eller materialet drevet ut av hulrommet. Når dette skjer er borkronen så i stort sett samme tilstand som den ville ha vært dersom det gjennomtrengelige materialet ikke hadde vært plassert i borkronen til å begynne med. Følgelig oppnås en forlenget drifts-tid for borkronen. ' With a row of bearings encapsulated in the plastic materials thus assembled in a roller chisel drill bit, it is possible to achieve a significantly extended operating life of the drill bit 10, as the permeable plastic material with its lubricant will seal the drill bit against the ingress of harmful material, trap metal chips that are formed during bearing run-in and operation, and at the same time produce in situ lubrication until the lubricant in the permeable material has been consumed and/or the material driven out of the cavity. When this happens, the drill bit is then in largely the same condition as it would have been if the permeable material had not been placed in the drill bit to begin with. Consequently, an extended operating time for the drill bit is achieved. '

Det vil selvsagt forstås at selv om en luftkjølt sprenghull-borkrone er blitt beskrevet som den foretrukne utførelses-form, kan det gjennomtrengelige materialet som anvendes til å smøre lagrene benyttes i så godt som enhver type rullemeisel-borkrone, og følgelig burde foreliggende oppfinnelse ikke være begrenset til den spesielt beskrevne utførelsesform. It will of course be understood that although an air-cooled blast hole drill bit has been described as the preferred embodiment, the permeable material used to lubricate the bearings can be used in virtually any type of roller chisel drill bit, and consequently the present invention should not be limited to the specifically described embodiment.

Selv om bare én eneste utførelsesform av oppfinnelsen er beskrevet, vil det selvsagt forstås at mange endringer og modi-fikasjoner kan utføres på denne uten å avvike fra oppfinnelses-tanken. Although only one embodiment of the invention has been described, it will of course be understood that many changes and modifications can be made to this without deviating from the idea of the invention.

Claims

1. Rotary drill bit comprising a main part, a shaft on the main part, a roller chisel rotatably supported on the shaft which, together with the shaft, forms respectively an outer and an inner bearing track, and an annular row of load-absorbing bearing elements placed between the shaft and the roller chisel at the bearing tracks, characterized in that it includes means for supporting the bearing elements in the annular row, comprising a semi-rigid porous plastic gel consisting of lubricating oil and a plastic polymer with binder fibers generally distributed throughout to form a flexible, lubricating bearing holder, and that said bearing unit is placed against one of the inner bearing tracks before the roller chisel is placed on the shaft.

2. Drill bit according to claim 1, characterized in that the plastic gel which forms the bearing holder further includes a solid lubricant which is randomly distributed throughout.

3. Drill bit according to claim 2, characterized in that the polymer, the oil, the fibers and the solid lubricant are present in the following approximate weight ratio range: 50% to 65% oil, 15% to 30% polymer, 4% to 20% fiber and 5% solid lubricant.

4.. Rotary roller bit assembly comprising a main part adapted to be encapsulated in a drill string, a shaft part on the main part, a chisel element supported on the shaft part, an annular bearing cavity between the shaft part and the chisel element, bearing means arranged in the cavity to absorb the load from the chisel element, the main portion and the shaft portion form pressurized fluid passage means which terminate at the bearing cavity for the transfer of bearing conditioning fluid to the bearing means, characterized by a lubricant-containing plastic material introduced into the cavity and between and in contact with the bearing members and at least partially fills the bearing cavity in order to lubricate the bearing members and essentially close the cavity from the flow of pressure fluid, in which material binding fibers are distributed, the material being flexible and under pressure from the drill bit is gradually expelled from the cavity due to the pressure fluid force to later allow bearing conditioning fluid to flow through the cavity.

5. Bearing construction according to claim 4, characterized in that the lubricant-containing plastic material forms a holder for the bearing members, the holder and the bearing members being arranged on the shaft part or in the chisel element before the chisel element is mounted thereon.