Fracture type washer and earth boring bit

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、アースボーリングビットに係り、より詳細には、ドリルストリングからのアースボーリングビットの取り外しを容易化する破断型ワッシャー及びアースボーリングビットに関する。 【０００２】 【従来の技術】従来のアースボーリングビットは、ドリルストリングにビットを取り付けるための一体型のねじ込みピンを有している。 ねじ込みピン及びドリルストリングのねじ山は、種々の接続部のすべてが掘削作業中のビットの回転運動により締め付け傾向となるような方向性を有する。 実装時にビットが適切に締め付けられていない場合、ドリルストリングにドリルビットを締め付け過ぎることになる傾向がある。 締め付け過ぎのビットの消耗時、ドリルストリングからビットを取り外すことが非常に困難となる場合がある。 ドリルストリングから締め付け過ぎのビットを解放する試みとして酸素／アセチレントーチを用いてねじ込み接続部を加熱することを含む、締め過ぎのビットを取り外すための種々の技術が用いられてきた。 これは、時間を浪費する作業であり、掘削の多大な中断時間を生んでしまう。 その他の技術として、ドリルビットを締め付け過ぎの状態から緩和すべく大型のハンマーを用いることがある。 このビット取り外し問題は、常に重大であるが、許容可能な解決策を見出すためにほとんど努力がなされていない。 【０００３】従来から、ドリルストリングから締め付け過ぎのビットを取り外すことを容易化するため、接続ピン位置でドリルビットの円形の表面に装着される破壊型のリングが知られている（例えば、特許文献１参照）。 【０００４】 【特許文献１】米国特許第５，２３４，０６３号明細書【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特許の破壊型のリングは、平行な表面を有し、ドリルビットの肩部とドリルビットの装着に必要な特別なビットサブとの間に組みつけられたとき、ビットの取り外しの改善がほとんどない。 この特許の破壊型のリングは、リングの取り外し及びそれによるドリルストリングからの締め付け過ぎのドリルビットの解放を容易化するために弱体化部を有するとされている。 破壊型のリングの平行な表面によって、締め付け過ぎのドリルビットを解放すべくリングを取り外す際に多大な困難が生ずる。 破壊型のリングの平行な表面は、締め付け過ぎの接続部の一部を構成し、ドリルビットとドリルストリング間の脱離のために相当な力が必要となる。 【０００５】従って、ドリルビットを破損することなく締め付け過ぎ状態のドリルビットの取り外しを比較的簡易に可能とする、標準的な接続のドリルストリングとドリルビットの間の組み付け用の破断可能なワッシャーに対する要望がある。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明によると、ドリルストリングとの接続が締め付け過ぎとなったとき、若しくはビットを緩ませるための手段が利用可能でないとき、アースボーリングビットや他の工具の取り外しを容易化する破断型ワッシャーが提供される。 本発明の破断型ワッシャーは、十分な破壊トルクを付加する装置が利用可能でないときのドリルビットの取り外しのために提供される。 組付けられた時、破断型ワッシャーの表面は、アースボーリングビットや他の工具とドリルストリングの標準的な受け部との間のねじ込み接続部の接合面間に存在する。 【０００７】本発明の破断型ワッシャーを収容するため、ドリルビットのねじ込みピンの従来的な肩部がワッシャーを受けるために改良される。 改良されたねじ込みピンとワッシャーとの組み合わせは、ＡＰＩ規格に従うドリルストリングの標準的な受け接続部に適合する標準的な形状を有する。 本発明の改良型アースボーリングビット及び破断型ワッシャーは、ビットの組付肩部とドリルストリングとの間に当該破断型ワッシャーを介して、
従来的な態様でドリルストリングに組み付けられる。 破断型ワッシャーは、ねじ込みピンの軸に垂直な平らな面であって、ドリルストリング若しくはビットサブの従来的な受け部の平面に沿う平らな面を有する。 破断型ワッシャーの平らな面の裏側の表面は、円錐型の表面を有する。 円錐型の表面は、ねじ込みピンの位置でドリルビットの円錐型の表面と適合する。 ワッシャーの円錐型の表面と平らな面の組み合わせで、ワッシャーは、径方向に内側がより薄く、外側がより厚い、径方向に末広がりの断面となる。 【０００８】締め付け過ぎのドリルビットや他の工具を取り外すため、本発明の破断型ワッシャーは、ハンマーやチゼルやその目的の他の工具のような適切な手段により、破断されて接続部から離脱する。 円錐型の表面の結果として、破断したワッシャーを僅かに移動させるだけで、接合表面間からの当該ワッシャーの離脱が可能となる。 【０００９】本発明によると、ドリルストリングの従来的な組付端部に取り付けられる工具を含むアースボーリング用装置が提供され、当該装置は、組付端部を含み長手軸を有する工具本体を含む。 工具の結合ピンは、工具本体の組付端部から一体的に延在し、径方向に延びる表面を含む。 周面は、工具本体の組付端部の一部を構成する。 周面は、径方向に、工具の結合ピンから外側に向かって工具本体の外面まで延在する。 径方向に延びる表面は、工具本体の長手軸に垂直な表面に対して１５度より小さい角度をなす円錐形の表面を含む。 破断型ワッシャーは、工具本体の径方向に延びる表面とドリルストリングの組付端部との間に組み付けられる。 破断型ワッシャーは、工具本体の長手軸に対して垂直な第１の表面と、
当該第１の表面に１５度より小さい角度をなす円錐形の第２の表面戸を有する。 【００１０】更に、本発明によると、ドリルストリングの組付端部の従来的な端部と工具との間に組み付けられる破断型ワッシャーが提供され、当該破断型ワッシャーは、第１の平らな表面と、第２の円錐形の表面とを有するリング状の本体を含み、径方向に厚みが広がる断面を有する。 ２以上の破断点の凹部が、ワッシャーの破断及び離脱を容易化するため、リング状の本体の外面に形成される。 【００１１】本発明の技術的な効果は、熱や過剰な力を用いることなく、ドリルストリングからドリルビットや他の工具を容易に取り外すことができることである。 この技術的特徴は、第１の平らな表面と、第２の円錐形の表面とを有して、径方向に厚みが広がる断面を有する破断型ワッシャーにより達成される。 【００１２】本発明のより完全な理解は、添付図面とあわせて次の詳細な説明を参照することによってなされるだろう。 【００１３】 【発明の実施の形態】以下図面を参照して説明する。
尚、類似する部品等については全図面を通して共通な参照番号が付されている。 本発明は、好ましい実施例としてドリルビットを参照して説明されるが、アースボーリング用に使用される他の工具においても適用可能である。 【００１４】図１及び図２を参照するに、長手軸１４を有する本体１２を有する従来的なローラコーン型アースボーリングビット１０を含むドリルステムアセンブリが示されている。 複数のジャーナルピン（図示せず）が、
図示のような態様で配列された従来的なインサートを有するローラコーン１８を支持するため、本体１２の部位１６から延在している。 図１及び図２はスリーコーン型ビットを図示しているが、本発明の破断型ワッシャーは、かかるビットに限定されることなく、ドラグビット、ダイアモンドビット及び他のアースボーリング用工具においても適用可能である。 【００１５】ドリルビット１０は、流体通路２２を有した図示のようなドリルストリング２０の従来的な組付端部受けに螺子式に結合される。 ドリルビット１０とドリルストリング２０の組付端部との間には、ドリルストリングからのドリルビットの取り外しを容易化する破断型ワッシャーが組み付けられる。 尚、ドリルビット１０
は、ドリルストリング２０に直接的に結合されることなく、ドリルビットサブ（図示せず）に結合されてもよい。 【００１６】図３を参照するに、破断型ワッシャー２４
の平面図が図示されている。 破断型ワッシャー２４は、
ドリルビット１０のねじ込みピン２６の外径より僅かに大きな内径を有するリング状の形態を有する。 破断型ワッシャー２４は、ビット本体１２の径と略同一の外径を有する。 破断型ワッシャー２４の外面は、正対する２つの半円状の破断点の凹部２８，３０を含む。 同様に、破断型ワッシャー２４の内面は、正対する２つの半円状の破断点の凹部３２，３４を含む。 凹部２８と凹部３２の間には、破断リンク部３１があり、凹部３０と凹部３４
の間には、破断リンク部３１がある。 尚、２以上の凹部が、破断型ワッシャー２４の内面若しくは外面に含まれてもよく、また、図３に示す半円状の形状は例示に過ぎない。 【００１７】図４を参照するに、破断型ワッシャー２４
の代替実施例が示されている。 図示の通り、破断型ワッシャー２４は、ドリルビット１０のねじ込みピン２６の外径よりも僅かに大きい内径を有するリング状の形態を有する。 破断型ワッシャー２４は、ビット本体１２の径と略同一の外径を有する。 破断型ワッシャー２４の外面は、略１２０度間隔で離間した３つの破断点の凹部２
４，４６，４８を含む。 同様に、破断型ワッシャー２４
の外面は、略１２０度間隔で離間した３つの破断点の凹部５０，５２，５４を含む。 図４の破断型ワッシャー２
４の凹部は、切頭三角形の形態を有する。 凹部４４と凹部５０の間及び凹部４６と凹部５２の間並びに凹部４８
と凹部５４の間には、破断リンク部５６がある。 図３の破断型ワッシャーの断面形状は、図４の破断型ワッシャーの断面形状と類似する。 【００１８】図５を参照するに、ドリルビット１０の肩部３８とドリルストリング２０の従来的な組付端部３６
との間に組み付けられた破断型ワッシャー２４の断面図が示されている。 組付端部３６の表面は、長手軸１４に垂直であり、破断型ワッシャー２４のリング形状と類似する略リング状の構造を有する。 肩部３８は、長手軸１
４に対して傾斜した円錐形（表面が必ずしも平らである必要なない）を有し、破断型ワッシャー２４の円錐形の表面と接合する。 【００１９】図５に示す破断型ワッシャー２４を参照するに、破断型ワッシャー２４は、ドリルビット１０とドリルストリング２０との間に装着されたとき、長手軸１
４（中心軸３５）に垂直で平らな構成の第１の表面４０
を含む。 更に、破断型ワッシャー２４は、第１の表面４
０に対して傾斜する円錐形（表面が必ずしも平らである必要なない）を有する第２の表面４２を有する。 破断型ワッシャー２４は、断面視で径方向に厚みが増す断面形状を有する。 表面４０と表面４２との間の角度は、組付端部３６と肩部３８との間の位置に破断型ワッシャー２
４を保持するのに十分なほど浅く（小さく）なければならず、典型的には１５度以下である。 ２つの表面間の角度が大きすぎると、破断型ワッシャー２４は、ドリルビット１０がドリルストリング２０に組み付けられるときに、破損し、組付端部３６と肩部３８との間から離脱することになる。 【００２０】第２の表面４２の円錐形状の技術的な効果は、ドリルストリング２０とドリルビット１０との間からのワッシャーの取り外しを容易化することである。 破断型ワッシャー２４をドリルストリング２０とドリルビット１０との間から取り外すため、破断リンク部３１，
３３が破断し、それによりワッシャーが小片へと分断される。 破断型ワッシャー２４が破断した後、ワッシャーの小片がドリルストリング２０とドリルビット１０との間から少しだけ移動すると、表面３６と表面４０との間に隙間が生まれ、これにより破断型ワッシャー２４の容易な脱離が可能となる。 【００２１】本発明は、詳細に説明されてきたが、説明は例示であって限定的に解釈されるべきでなく、本発明の観点や精神は、特許請求の範囲の用語のみに基づいて解釈されるべきである。

【図面の簡単な説明】 【図１】ドリルビットと従来のドリルストリングの受け部との間に組み付けられた本発明の破断型ワッシャーの側面図である。 【図２】本発明の破断型ワッシャーに適合する改良型のドリルビットを示す、図１のドリルビットの側面図である。 【図３】本発明の破断型ワッシャーの平面図である。 【図４】本発明の破断型ワッシャーの代替実施例の平面図である。 【図５】ドリルストリングの従来的な受け部とドリルビットとの間に組み付けられた状態の、図３及び図４のワッシャーの断面図である。 【符号の説明】 １０ ドリルビット１４ 長手軸２０ ドリルストリング２２ 流体通路２４ 破断型ワッシャー２６ ねじ込みピン３６ 組付端部３８ 肩部４０ 第１の表面４２ 第２の表面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クリストファー エス バード アメリカ合衆国 テキサス州 75231 ダ ラス ヒルデイル・ドライヴ 9534 Ｆターム(参考） 2D029 KA00