JPS6217064B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、一般的にはアースボーリングビツト
に係り、特に軸受ピンに作用するカツターの外向
きのスラスト力を吸収するよう構成されたアース
ボーリングビツトに係る。

アースボーリングビツトは一般に三つの突出延
在する軸受ピンを備えた本体を有してり、各軸受
ピンは円錐形の回転可能なカツターを受けるよう
になつている。カツターと軸受ピンとの間にはジ
ヤーナル軸受又はローラ軸受が配置されており、
これらにより穿孔中にビツトに作用する大きな力
が吸収されるようになつている。垂直下方への穿
孔時にはカツターにより軸受ピンに外向きの力が
及ぼされ、これによりカツターは更に軸受ピン上
へ押付けられる。この外向きのスラスト力は軸受
ピンの軸線に垂直な平面に沿つてカツターと軸受
ピンとの間に設けられた一つ又はそれ以上のスラ
スト面により担持される。通常これらのスラスト
面はそれらのスラスト面に於ける摩耗を低減すべ
く炭化タングステンの如き硬質金属よりなるイン
レーを有している。

アースボーリングビツトの一つとして、比較的
深さの浅い発破孔を穿孔すべく鉱業に於て使用さ
れているアースボーリングビツトが知られてい
る。かかるアースボーリングビツトに於ては、ビ
ツトを冷却し且切削された岩石等を地表へ吹出す
べく、圧縮空気がドリルビツトを経てポンプ送り
される。圧縮空気の一部は軸受を冷却すべく軸受
領域に分流される。スラスト面及び軸受を充分に
冷却することは従来より一つの問題となつてい
る。

本願出願の優先権主張の基礎となつている米国
特許出願第389782号は「OPPOSEDBUTTON
THRUST SURFACES FOR EARTH BORING
BIT」と題してJohn M.Mullinsにより出願された
米国特許と同日付にて出願されたものである。

本発明によるアースボーリングビツトに於て
は、スラスト面は冷却効果を向上させ得るよう設
けられている。スラスト面はカツターキヤビテイ
内に、好ましくは軸受ピンのノーズ部に配置され
ており、また軸受ピンのノーズ部と軸受ピンの外
方部との間に設けられた肩部に配置されている。
複数個の硬質金属製のインサート体、即ちボタン
がこれらスラスト面の周りに円形列にて互いに隔
置して設けられた孔内に圧入されている。これら
の孔の大きさは、ボタン軸受ピンの支持金属より
外方へ突出するような大きさに選定されている。
ボタンはカツター内に配置されている通常のイン
レーに係合する平坦な表面を有している。これら
互いに隔置され突出するボタンにより、空気が軸
受を通りスラスト面を通過して自由に循環するこ
とが可能にされている。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例
について詳細に説明する。

第１図に於て、アースボーリングビツト１１は
三つのヘツドセクシヨン１３（第１図に於てはそ
のうちの一つのみが図示されている）を含む本体
を有している。各ヘツドセクシヨン１３はそれと
一体に形成され突出延在する軸受ピン１５を有し
ている。軸受ピン１５は実質的に円柱状の部材で
あり、ヘツドセクシヨン１３に接続された円柱状
の外方部１７を有している。軸受ピン１５の自由
端には外方部１７よりも直径の小さい内方部１９
が形成されている。軸受ピン１５の先端２１は軸
受ピン１５の軸線に垂直な平坦面をなしている。
内方部１９と外方部１７との接続部には環状肩部
２３が形成されている。肩部２３は軸受ピンの先
端２１を含む平面と平行な平面内に配置されてい
る。

肩部２３内には互いに隔置された複数個のイン
サート体、即ちボタン２５が配置されている。第
４図に示されている如く、各ボタン２５は炭化タ
ングステンの如き硬質の耐摩耗性材料にて構成さ
れた円柱状の部材である。各ボタン２５は肩部２
３の支持金属に形成された円柱状の孔内に圧入式
に嵌込まれていることが好ましい。肩部２３の支
持金属はボタン２５よりもはるかに軟かい金属で
ある。各ボタン２５のための孔の深さはボタンの
長さよりも小さく、従つて各ボタンは肩部２３の
表面より僅かな長さにて突出している。各ボタン
２５は他の全てのボタン２５の外端部を含む共通
平面内に配置された平坦な外端部を有している。
第２図に示されている如く、各ボタン２５はボタ
ンの直径の約半分に等しい距離にて隣接するボタ
ンより隔置されている。ボタン２５は軸受ピン１
５に作用する外向きのスラスト力を吸収するスラ
スト面を郭定している。

第１図に於て、軸受ピン１５の先端２１には複
数個のボタン２７が円形に配列された状態にて配
置されている。このボタン２７も炭化タングステ
ンの如き硬質金属のインサート体である。各ボタ
ン２７は軸受ピン１５の支持金属に穿孔された孔
内に圧入式に固定されている。各ボタン２７の長
さは孔の深さよりも大きく、これにより各ボタン
は軸受ピン１５の先端２１の表面より所定長さに
て突出した状態にて固定されている。各ボタン２
７は他の全てのボタンの外端部を含む平面内に配
置された平坦な外端部を有している。ボタン２７
は軸受ピン１５に作用する外向きのスラスト力を
吸収するノーズスラスト面を郭定している。

軸受ピン１５内にはその軸線に沿つて通路２９
が設けられており、該通路は軸受ピン１５の先端
２１に出口を有している。通路２９はビツト１１
の軸線に沿つて設けられた中央通路（図示せず）
と連通する通路３１と連通している。中央通路は
三つの出口３３を有しており、各出口には該出口
へポンプ送りされた空気を吐出するためのノズル
３５が設けられている。中央通路より流れて来る
空気の一部は通路３１及び２９を経て流れ、軸受
領域を通過する。

各軸受ピン１５は実質的に円錐形の回転可能な
カツター３７を受けるよう構成されている。カツ
ター３７は軸受ピン１５に嵌合するキヤビテイ３
９を有しており、軸受ピン１５により担持されて
いる。キヤビテイ３９は軸線方向に延在してお
り、その入口に於て裏面４０により囲繞されてい
る。裏面４０はヘツドセクシヨン１３の内側面よ
り所定の距離にて隔置されており、ヘツドセクシ
ヨン１３とは摺動接触しないようになつている。
カツター３７は地層を掻き崩す要素を有する通常
の型式のものである。これらの要素はミル加工さ
れた歯又は図示の如きインサート体４１であつて
よい。

キヤビテイ３９の底面にはキヤビテイ３９の軸
線に沿う中央にて一つの大きなボタン４３が配置
されている。ボタン４３はそれがボタン２７の端
部と摺動的に係合するよう選定された直径を有し
ている。第３図に示されている如く、ボタン４３
の表面は平滑且平坦であり、外向きのスラスト力
を吸収するノーズスラスト面を郭定している。

第１図に於て、キヤビテイ３９は環状のインレ
ー４５を有する肩部により分割された直径の小さ
い部分と直径の大きい部分とを有している。イン
レー４５は炭化タングステンの如き硬質の耐摩耗
性の材料にて構成されている。インレー４５はキ
ヤビテイ３９に形成された溝内に肉盛り溶接によ
り配置されている。第３図に示されている如く、
インレー４５の表面は平滑且平坦であり、ボタン
２５の端部と摺動的に係合し得るようになつてい
る。またインレー４５は外向きのスラスト力を吸
収するスラスト面を郭定している。

第１図に示されたビツト１１はキヤビテイ３９
への入口近傍に装着された一組のローラ軸受４７
を含む軸受装置を有している。ローラ軸受４７は
軸受ピン１５の外方部１７と転動接触にて係合す
る円筒状の軸受である。ローラ軸受４７の外端部
はヘツドセクシヨン１３の内側面より短い距離に
て隔置されており、ヘツドセクシヨン１３とは摺
動接触にて係合することがないようになつてい
る。尚ローラ軸受４７は内向きのスラスト力を吸
収するためのものではない。

また上述の軸受装置はローラ軸受４７よりも直
径の小さい一組のローラ軸受４９を含んでいてよ
い。ローラ軸受４９は円筒状に配列されており、
軸受ピン１５の内方部１９に設けられたレース内
に配置されている。ローラ軸受４９もキヤビテイ
３９及び軸受ピン１５と転動接触にて係合してい
る。

カツター３７は複数個のボール５１により軸受
ピン１５上に保持されている。ボール５１はカツ
ター３７が軸受ピン１５上に挿入された後にカツ
ターを軸受ピンに固定する。ボール５１は通路５
３を経てレース内に配置される。ボール５１は通
路５３内に挿入されたリテーナ５５により所定の
位置に保持されている。通路５３は軸受へ通路３
１より空気を導く働きもなす。

作動に於ては、ビツト１１が穿孔されている孔
内に下降され且回転駆動され、これにより各カツ
ター３７が対応する軸受ピン１５の軸線の周りに
回転せしめられる。ローラ軸受４７及び４９を含
む減摩軸受によりビツト１１に及ぼされる下向き
のスラスト力が吸収される。外向きのスラスト力
はボタン４３がボタン２７と摺動接触し、インレ
ー４５がボタン２５と摺動接触することによつて
吸収される。ドリルパイプ内を下方へポンプ送り
された空気はノズル３５を経て吐出され、またそ
の一部は通路３１及び２９を経てカツター３７と
軸受ピン１５との間の空間へ流入する。この空気
はボタン２７の間を経て流れ、次いで方向転換し
て半径方向外方へ流れる。この空気はローラ軸受
４９の間の空間及びボタン２５の間の空間を通過
し、更にボール５１の間及びローラ軸受４７の間
を流れて裏面４０に於てビツト外へ流出する。

本発明は種々の重要な利点を有している。互い
に隔置されたボタンにより多量の冷却空気が貫流
するための空隙が与えられ、これによりスラスト
面の寿命が長くされる。スラスト面の耐摩耗性が
優れていることにより、スラスト面よりも耐摩耗
性の劣るヘツドセクシヨンを構成する材料とカツ
ターが直接摺動接触するようになるまでの期間が
長くされる。このことによりビツトの寿命が長く
される。

以上に於ては本発明を特定の実施例について詳
細に説明したが、本発明はかかる実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の範囲内にて種々の実
施例が可能であることは当業者にとつて明らかで
あろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるアースボーリングビツト
の一部を示す縦断面図である。第２図は第１図に
示されたアースボーリングビツトの軸受ピンをそ
の先端方向より見た拡大部分図である。第３図は
第１図に示されたカツターのキヤビテイを第１図
の左上方より見た部分図である。第４図は第２図
の線―による第１図に示されたアースボーリ
ングビツトの軸受ピンを示す部分断面図である。 １１……アースボーリングビツト、１３……ヘ
ツドセクシヨン、１５……軸受ピン、１７……外
方部、１９……内方部、２１……先端、２３……
肩部、２５，２７……ボタン、２９，３１……通
路、３３……出口、３５……ノズル、３７……カ
ツター、３９……キヤビテイ、４０……裏面、４
１……インサート体、４３……ボタン、４５……
インレー、４７，４９……ローラ軸受、５１……
ボール、５３……通路、５５……リテーナ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 突出延在する軸受ピンを有する本体と、前記
   軸受ピンを回転可能に受ける軸線方向キヤビテイ
   を有するカツターとを有し、前記軸受ピンは該軸
   受ピンの軸線に垂直であり前記キヤビテイ内に形
   成されたスラスト面に摺動可能に係合する少なく
   とも一つのスラスト面を有している如きアースボ
   ーリングビツトにして、前記スラスト面の少なく
   とも一方のスラスト面は他方のスラスト面と摺動
   接触にて係合する複数個の耐摩耗性ボタンを含ん
   でいることを特徴とするアースボーリングビツ
   ト。