(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビット本体と、
前記ビット本体から延びる少なくとも１つの軸受シャフトと、
前記軸受シャフトに回転するように装着されるコーンと、
コーンポンピング圧力脈動が生成されるラジアルスラスト軸受と、
環状密封グランド、及びこの環状密封グランド内に保持された密封部材を備えた潤滑剤密封システムと、
前記環状密封グランドから離れた環状グランド及び前記環状グランド内に保持された圧力抑制リングを備えた潤滑剤コーンポンピング圧力抑制器システムと
を備え、
前記潤滑剤コーンポンピング圧力抑制器システムは、前記ラジアル軸受システムと前記潤滑剤密封システムとの間に位置決めされ、前記環状密封グランド内に保持された前記密封部材での作用により前記ラジアルスラスト軸受から生じるコーンポンピング潤滑剤圧力脈動を減衰するようになっており、
前記環状グランド内に保持された前記圧力抑制リングは、潤滑剤の流れに関して、シールを提供するものではないドリルツール。
【請求項２】
請求項１に記載のドリルツールにおいて、
ボール軸受を構成するように、ボール軌道、及び前記ボール軌道内に保持される一組のボールをさらに備え、前記潤滑剤コーンポンピング圧力抑制器システムは、前記潤滑剤密封システムと前記ボール軸受との間に位置決めされるドリルツール。
【請求項３】
請求項２記載のドリルツールにおいて、ローラ軸受を構成するように、ローラ軌道及び前記ローラ軌道内に保持される一組のローラをさらに備え、前記潤滑剤コーンポンピング圧力抑制器システムは、前記ボール軸受と前記ローラ軸受との間に位置決めされるドリルツール。
【請求項４】
請求項２記載のドリルツールにおいて、摩擦ジャーナル軸受をさらに備え、前記潤滑剤コーンポンピング圧力抑制器システムは、前記ボール軸受と前記摩擦ジャーナル軸受との間に位置決めされるドリルツール。
【請求項５】
請求項２記載のドリルツールであって、ローラ軸受を構成するように、ローラ軌道及び前記ローラ軌道に保持される一組のローラをさらに備え、前記潤滑剤コーンポンピング圧力抑制器システムは、前記潤滑剤密封システムと前記ローラ軸受との間に位置決めされるドリルツール。
【請求項６】
請求項２記載のドリルツールであって、摩擦ジャーナル軸受をさらに備え、前記潤滑剤コーンポンピング圧力抑制器システムは、前記潤滑剤密封システムと前記摩擦ジャーナル軸受との間に位置決めされるドリルツール。
【請求項７】
請求項１記載のドリルツールであって、ボール軸受を構成するように、ボール軌道、及び前記ボール軌道内に保持される一組のボールをさらに備え、前記潤滑剤コーンポンピング圧力抑制器システムは、ラジアルスラスト軸受とボール軸受との間に位置決めされるドリルツール。
【請求項８】
請求項２から６の何れか１項に記載のドリルツールであって、前記潤滑剤コーンポンピング圧力抑制器システムの環状グランドは、前記コーンの内面に形成されているドリルツール。
【請求項９】
ビット本体と、
前記ビット本体から延びる少なくとも１つの軸受シャフトと、
前記軸受シャフトに回転するように装着されるコーンと、
コーンポンピング圧力脈動が生成されるラジアルスラスト軸受と、
環状密封グランド、及びこの環状密封グランド内に保持された密封部材を備えた潤滑剤密封システムと、
前記環状密封グランドから離れた環状グランド及び前記環状グランド内に保持された圧力抑制リングを備えた潤滑剤コーンポンピング圧力抑制器システムと
を備え、
前記潤滑剤コーンポンピング圧力抑制器システムは、前記ラジアル軸受システムと前記潤滑剤密封システムとの間に位置決めされ、前記環状密封グランド内に保持された前記密封部材での作用により前記ラジアルスラスト軸受から生じるコーンポンピング潤滑剤圧力脈動を減衰するようになっており、
ボール軸受を構成するように、ボール軌道、及び前記ボール軌道内に保持される一組のボールをさらに備え、
前記環状グランド内に保持された前記圧力抑制リングは、前記潤滑剤密封システムと前記ボール軸受との間の潤滑剤の流れに関して、シールを提供するものではないドリルツール。
【請求項１０】
請求項９に記載のドリルツールにおいて、圧力抑制リングは、潤滑剤の制限された流通を許容するスロット開口を含むものであるドリルツール。
【請求項１１】
請求項９に記載のドリルツールにおいて、圧力抑制リングは、潤滑剤の制限された流通を許容する前記リングを経由して延びる流路を含むドリルツール。
【請求項１２】
請求項３に記載のドリルツールにおいて、前記潤滑剤密封システムの環状グランドは、前記ローラ軸受用ローラ軌道を拡張したものであるドリルツール。
【請求項１３】
請求項１２に記載のドリルツールにおいて、前記環状グランド内に保持された圧力抑制リングは、前記ローラ軌道内に保持された一組のローラと近接して接触するように位置決めされているドリルツール。
【請求項１４】
請求項５記載のドリルツールにおいて、前記潤滑剤密封システムの環状グランドは、前記ローラ軸受用のローラ軌道を拡張したところにあるドリルツール。
【請求項１５】
請求項１４に記載のドリルツールにおいて、前記環状グランド内に保持された前記圧力抑制リングは、前記ローラ軌道内に保持された一組のローラと近接して接触するように位置決めされているドリルツール。
【請求項１６】
ビット本体と、
前記ビット本体から延びる少なくとも１つの軸受シャフトと、
前記軸受シャフトに回転するように装着されるコーンと、
コーンポンピング圧力脈動が生成されるラジアルスラスト軸受と、
環状密封グランド、及びこの環状密封グランド内に保持された密封部材を備えた潤滑剤密封システムと、
前記環状密封グランドから離れた環状グランド及び前記環状グランド内に保持された圧力抑制リングを備えた潤滑剤コーンポンピング圧力抑制器システムと
を備え、
前記潤滑剤コーンポンピング圧力抑制器システムは、前記ラジアル軸受システムと前記潤滑剤密封システムとの間に位置決めされ、前記環状密封グランド内に保持された前記密封部材での作用により前記ラジアルスラスト軸受から生じるコーンポンピング潤滑剤圧力脈動を減衰するようになっており、
軸受面と内部中央潤滑チャネルとの間に配置された空隙ラジアル潤滑剤チャネルと、前記空隙ラジアル潤滑剤チャンネル内に挿入された圧力抑制器とをさらに備えているドリルツール。
【請求項１７】
請求項１から１６のいずれか１項に記載のドリルツールにおいて、
前記密封部材は、Ｏリングタイプであるドリルツール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にロックビットドリルツールに関し、より詳細には、この種のローラコーンドリルツールに用いられたローラコーンドリル装置並びに潤滑補償システム及び圧力補償システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ローラコーンロックビットは、アースフォーメーションを破砕し、抗井を掘削するために、オイル、ガス、及びマイニング分野で用いられる切削ツールに通常、用いられる。典型的なローラコーンロックビットの部分の断面を示す図である図１を参照する。図１は、ビットの１つのヘッドとコーンアセンブリを具備した部分を詳細に図示している。このようなビットの一般的な構成と作用は、当業者によく知られている。
【０００３】
ビットのヘッド１０は、下方内方に延びる軸受シャフト１２を備えている。切削コーン１４は、軸受シャフト１２に回転可能に取り付けられている。コーン１４を軸受シャフト１２上で回転可能に支持する、ローラコーンロックビットに用いられるヘッド及びコーンアセンブリ用軸受システムは、典型的には、荷重支持要素（ローラ軸受システム）としてのローラか、又は、荷重支持要素（摩擦軸受システム）としてのジャーナルを採用している。図１は、第１ローラ軸受１６（メインローラ軸受とも称する）によって画定される軸受システムを含むローラ軸受器具を詳細に図示している。該コーン１４は、軸受シャフト１２上で軸方向に保持されるとともに、軸受シャフト１２とコーン１４の間の接点に画定された環状の軌道２０内に乗る一組のボール軸受１８によって、回転するように支持される。ボール軸受１８は、ボール開口４６を通して、軌道２０に送給され、開口４６は、ボールプラグ４８によって遮蔽されている。ボールプラグ４８は、ボール開口４６内で潤滑剤チャネル２８の一部を画定するように形成されている。図示のようなボール軸受システムは、摩擦ジャーナル軸受に利用される軸受システム器具にも典型的に存在するであろう。ヘッド及びコーンアセンブリ用軸受システムは、第２ローラ軸受２２、第１ラジアル摩擦（スラスト）軸受２４、第２ラジアル摩擦（スラスト）軸受２６を含む。
【０００４】
ビットのヘッド及びコーンアセンブリ用軸受システムは、潤滑され、密封される。コーン１４と軸受１２の間に画定される軸受システムの空隙は、潤滑剤（典型的にはグリース）で満たされている。この潤滑剤は、一連の潤滑剤チャネル２８を通して空隙に供給される。圧力補償器３０は、通常、エラストマー膜を備えているが、上記一連の潤滑剤チャネル２８に対し、液流通性を保持して接続されている。潤滑剤は、コーン１４のベースと軸受シャフト１２のベースとの間に設けられた密封システム３２によって軸受システム内に封入されている。ローラコーンドリルビットの潤滑と密封システムの構成と機能は、当業者によく知られている。
【０００５】
ビットの本体部３４は、そこからヘッドとコーンアセンブリが垂下しているものであるが、ドリル条に対するビットの接続を容易にする、ツールジョイント接続を形成する上ねじ切り部（図示せず。ただし、当業者によってよく理解されている）を含む。
【０００６】
図２は、図１に示されたビットの断面図を示し、軸受シャフトとコーンのより詳細に焦点を当てている。第１ローラ軸受（メインローラ軸受）１６は、軸受シャフト１２の外筒面４０と、コーン１４の環状軌道４４内に設けられた一組のローラ軸受４２とによって画定されている。摩擦ジャーナル軸受システムにおいて、軸受シャフト１２の外筒面４０は、コーン１４又はコーン１４の環状穴内に圧入されたブッシュ（典型的にはベリリウム銅製のリング形状の構造体）の内筒面と相互に作用することになる。
【０００７】
上述したように、潤滑剤は、密封システム３２によって、軸受システム内に封入されている。密封システム３２は、基本的な構成において、潤滑剤を保持し、且つ外部の堀屑を排除するために、切削コーン１４と軸受シャフト１２との間の密封グランド５２内に位置決めされたＯリングタイプの密封部材５０を備えている。シリンダ状密封面５４は、軸受シャフト１２の基部に設けられている。環状密封グランド５２は、コーン１４の基部に形成されている。切削コーン１４が回転可能に軸受シャフト１２に位置決めされているとき、グランド５２と密封面５４とは、互いに位置合わせされている。Ｏリング密封部材５０は、グランド５２の（各）表面と密封面５４との間で挟圧され、潤滑剤を軸受システム内に保持するように機能する。この密封部材５０は、抗井からの物質（掘削泥や堀屑）が軸受システムに侵入することをも防止する。
【０００８】
時代とともに、ロックビット産業は、密封部材５０用の標準的なニトリル材料から、特性（熱抵抗、化学抵抗）の安定性を高めるため、高飽和ニトリルエラストマに動いてきた。ロックビット軸受に対する密封システム３２の使用は、過去、５０年の間に、劇的に軸受の寿命を延ばしてきた。潤滑剤を軸受システムの空隙に保持し、軸受システムの汚濁物を排除する密封システム３２の機能が延びれば延びるほど、軸受及びドリルビットの寿命は、長くなる。密封システム３２は、かくして、ロックビットの重要な構成品である。
【０００９】
軸受システムの第２ローラ軸受２２は、コーン１４の内筒面６０と、軸受シャフト１２の環状軌道６４内に設けられた一組のローラ軸受６２とによって画定される。軸受システムの第１ラジアル摩擦（スラスト）軸受２４は、軸受シャフト１２の第１ラジアル面６６とコーン１４の第２軸受面６８とによって、第１、第２シリンダ状摩擦軸受１６、２２間に画定される。軸受システムの第２ラジアル摩擦（スラスト）軸受２６は、第２ローラ軸受２２に近接してコーンの回転軸上にあり、軸受シャフト１２の第３ラジアル面７０とコーン１４の第４ラジアル面７２とによって画定されている。
【００１０】
潤滑剤は、面４０と第１ローラ軸受１６の軌道４４との間、面６０と第２ローラ軸受２２の軌道６４との間、面６６と第１ラジアル摩擦軸受２４の面６８との間、及び面７０と第２ラジアル摩擦軸受２６の面７２との間に画定される空隙に供されている。密封グランド５２内に位置決めされたＯリングタイプの密封部材５０を有する密封システム３２は、潤滑システム内の潤滑剤、詳しくは軸受システムの対向面間の潤滑剤を保持するように機能する。
【００１１】
ビットを操作する間、回転しているコーン１４は、ヘッドに沿って、少なくとも軸方向に振動する。この動きは、当該技術分野において、通常「コーンポンプ」と呼称される。コーンポンピングは、掘削過程の間、岩石によってコーンに作用する外力に起因する生来的な動きである。ヘッドに関するコーンポンピング動作の振動周期は、ビットの回転速度に関連する。コーンポンピング動作の振動の大きさは、軸受システムに設けられた製造クリアランスに関連する（より詳細には、面４０と第１ローラ軸受１６の軌道４４との間、面６０と第２ローラ軸受２２の軌道６４との間、面６６と第１ラジアル摩擦軸受２４の面６８との間、及び面７０と第２ラジアル摩擦軸受２６の面７２との間に画定される製造クリアランス）。上記大きさは、コーン用保持システム（例えば、ボールレース）に連関する幾何と耐性とによってさらに影響される。コーンポンピング動作が生じるとき、軸受システムの上述したシリンダ状面、ラジアル面の間に画定される空隙が変化する。この体積変化は、空隙に供された潤滑剤を圧迫する。
【００１２】
空隙の変化と潤滑剤グリスの圧迫は、潤滑剤圧力パルス（このようなパルスは、一般にラジアルスラスト軸受に対し、あるいはその近傍に生じる）を生成する原因となる。きわめて短時間にこの圧力パルスに応答して、グリスは、一連の潤滑剤チャネル２８（図１も参照）を経由して、軸受システムと圧力補償器３０との間の第１経路７４に沿って流れる。圧力補償器３０は、そのエラストマー膜で体積変化を補償することによって、圧力パルスを低減し、又は緩衝するように設計されている。しかしながら、本技術分野において以下のことが知られている。すなわち、軸受システムの対向面と密封システム３２との間に、この圧力パルスに応答し得るグリス流通用の他の経路が存在することのため、圧力補償器３０の有無と作動とに拘わらず、圧力パルスは、密封システム３２によって感応され得る。例えば、グリスは、軌道２０を経由して第２経路７６に沿って流れ、さらには軸受システムと密封システム３２との間の面４０に沿って、流れることがある。加えて、グリスは、軌道２０を経由して軸受システムと密封システム３２との間の第３経路７８に沿って流れ、一連の潤滑チャネル２８、さらに面４０に沿って流れることがある。さらにまた、グリスは、軌道６４を経由して軸受システムと密封システム３２の間の第４経路８０に沿って流れ、一連の潤滑チャネル２８、及び面４０に沿って流れることがある。
【００１３】
圧力パルスに応答した、第２経路から第４（おそらくは他の）経路に沿うグリスの流れは、シール機能を損ね、シール寿命を短くし得る。例えば、コーンポンピング動作による正負の圧力パルスは、密封グランド内における密封部材５０の動きの原因となる。密封部材５０のかじりや摩耗は、この動きから生じることがある。加えて、コーンポンピング動作による正の圧力パルスは、密封システム３２から潤滑剤グリスが漏れ出る原因となる場合がある。コーンポンピング動作による負の圧力パルスは、抗井内の物質（掘削泥や堀屑）を密封システム３２から軸受システムに引き込む原因となる場合がある。
【００１４】
ここで図３を参照する。同図は、シリンダ状摩擦軸受（メインジャーナル軸受ともいう）を備えたビットの部分断面図を示す。シリンダ状摩擦軸受１６’は、軸受シャフト１２に設けた外筒面４０’と、コーン１４に圧入されたブッシュ４４’の内筒面４２’とによって画定されている。このブッシュ４４’は、リング形状の構造体であり、本技術分野においては、他の材質も知られているが、典型的にはベリリウム銅で形成されている。ボール軸受１８は、軸受シャフト１２とコーン１４との間の接点に画定された環状軌道２０に乗っている。ボール軸受１８は、ボール開口４６を通して軌道２０に送給され、ボール開口４６は、ボールプラグ４８によって遮蔽されている。ボールプラグ４８は、ボール開口４６内で潤滑剤チャネル２８の一部を画定するように形成されている。
【００１５】
コーンポンピングは、シリンダ状摩擦軸受１６’を用いるビットにも関わる。再び、（一般にラジアルスラスト軸受に対し又はその近傍に生じる）この圧力パルスに応答して、グリスは、一連の潤滑チャネル２８（図１も参照）を経由し、軸受システム（例えば、スラスト軸受面）と圧力補償器３０との間の第１経路７４に沿って流れる。圧力補償器３０は、そのエラストマー膜で体積変化を補償することによって、圧力パルスを低減し、又は緩衝するように設計されている。しかしながら、本技術分野において以下のことが知られている。すなわち、圧力パルスは、圧力補償器３０の有無と作動とに拘わらず、密封システム３２によって感応され得る。グリス流通用の他の経路が存在することのためである。例えば、グリスは、軌道２０を経由して第２経路７６に沿って流れ、さらには軸受システムと密封システム３２との間の面４０’に沿って流れることがある。加えて、グリスは、軌道２０、一連の潤滑チャネル２８、及び面４０’を経由して、軸受システムと密封システム３２との間の第３経路７８に沿って流れることがある。
【００１６】
上述したように、この圧力パルスは、密封システム３２、とりわけ密封部材５０にダメージを与える効果を有する場合がある。したがって、本技術分野において、密封システム３２に生じるコーンポンピング動作による圧力脈動を低減ないし消去する必要がある。
【発明の概要】
【００１７】
一実施形態において、ドリルビットは、ビット本体と、前記ビット本体から延びる少なくとも一本の軸受シャフトと、前記軸受シャフトに装着される回転用のコーンと、コーンポンピング圧力脈動が発生するラジアルスラスト軸受と、環状密封グランドとこの環状密封グランド内に保持される密封リングとを備えた潤滑剤密封システムと、前記環状密封グランドから離れた環状グランド及びこの環状グランドに保持された圧力抑制リングを備えた潤滑剤コーンポンピング圧力抑制器システムとを具備している。潤滑剤コーンポンピング圧力抑制器システムは、ラジアルスラスト軸受システムと潤滑剤密封システムとの間に位置決めされ、前記環状密封グランド内に保持された前記密封リングでの作用から生じるコーンポンピング潤滑剤圧力脈動を減衰するようになっている。
すなわち、本発明の第１の態様は、ビット本体と、前記ビット本体から延びる少なくとも１つの軸受シャフトと、前記軸受シャフトに回転するように装着されるコーンと、コーンポンピング圧力脈動が生成されるラジアルスラスト軸受と、環状密封グランド、及びこの環状密封グランド内に保持された密封部材を備えた潤滑剤密封システムと、前記環状密封グランドから離れた環状グランド及び前記環状グランド内に保持された圧力抑制リングを備えた潤滑剤コーンポンピング圧力抑制器システムとを備え、前記潤滑剤コーンポンピング圧力抑制器システムは、前記ラジアル軸受システムと前記潤滑剤密封システムとの間に位置決めされ、前記環状密封グランド内に保持された前記密封部材での作用により前記ラジアルスラスト軸受から生じるコーンポンピング潤滑剤圧力脈動を減衰するようになっており、前記環状グランド内に保持された前記圧力抑制リングは、潤滑剤の流れに関して、シールを提供するものではないドリルツールである。
一実施形態において、ボール軸受を構成するように、ボール軌道、及び前記ボール軌道内に保持される一組のボールをさらに備え、前記潤滑剤コーンポンピング圧力抑制器システムは、前記潤滑剤密封システムと前記ボール軸受との間に位置決めされる。
一実施形態において、ローラ軸受を構成するように、ローラ軌道及び前記ローラ軌道内に保持される一組のローラをさらに備え、前記潤滑剤コーンポンピング圧力抑制器システムは、前記ボール軸受と前記ローラ軸受との間に位置決めされる。
一実施形態において、摩擦ジャーナル軸受をさらに備え、前記潤滑剤コーンポンピング圧力抑制器システムは、前記ボール軸受と前記摩擦ジャーナル軸受との間に位置決めされる。
一実施形態は、ボール軸受を構成するドリルツールであって、ローラ軸受を構成するように、ローラ軌道及び前記ローラ軌道に保持される一組のローラをさらに備え、前記潤滑剤コーンポンピング圧力抑制器システムは、前記潤滑剤密封システムと前記ローラ軸受との間に位置決めされる。
一実施形態は、ボール軸受を構成するドリルツールであって、摩擦ジャーナル軸受をさらに備え、前記潤滑剤コーンポンピング圧力抑制器システムは、前記潤滑剤密封システムと前記摩擦ジャーナル軸受との間に位置決めされる。
一実施形態は、ドリルツールであって、ボール軸受を構成するように、ボール軌道、及び前記ボール軌道内に保持される一組のボールをさらに備え、前記潤滑剤コーンポンピング圧力抑制器システムは、ラジアルスラスト軸受とボール軸受との間に位置決めされる。
一実施形態は、ボール軸受を構成するドリルツールであって、前記潤滑剤コーンポンピング圧力抑制器システムの環状グランドは、前記コーンの内面に形成されている。
本発明の第２の態様は、ビット本体と、前記ビット本体から延びる少なくとも１つの軸受シャフトと、前記軸受シャフトに回転するように装着されるコーンと、コーンポンピング圧力脈動が生成されるラジアルスラスト軸受と、環状密封グランド、及びこの環状密封グランド内に保持された密封部材を備えた潤滑剤密封システムと、前記環状密封グランドから離れた環状グランド及び前記環状グランド内に保持された圧力抑制リングを備えた潤滑剤コーンポンピング圧力抑制器システムとを備え、前記潤滑剤コーンポンピング圧力抑制器システムは、前記ラジアル軸受システムと前記潤滑剤密封システムとの間に位置決めされ、前記環状密封グランド内に保持された前記密封部材での作用により前記ラジアルスラスト軸受から生じるコーンポンピング潤滑剤圧力脈動を減衰するようになっており、ボール軸受を構成するように、ボール軌道、及び前記ボール軌道内に保持される一組のボールをさらに備え、前記環状グランド内に保持された前記圧力抑制リングは、前記潤滑剤密封システムと前記ボール軸受との間の潤滑剤の流れに関して、シールを提供するものではないドリルツールである。
第２の態様における一実施例のドリルツールにおいて、圧力抑制リングは、潤滑剤の制限された流通を許容するスロット開口を含むものである。
第２の態様における一実施例のドリルツールにおいて、圧力抑制リングは、潤滑剤の制限された流通を許容する前記リングを経由して延びる流路を含む。
第１の態様における一実施例のドリルツールにおいて、前記潤滑剤密封システムの環状グランドは、前記ローラ軸受用ローラ軌道を拡張したものである。
第２の態様における一実施例のドリルツールにおいて、前記環状グランド内に保持された圧力抑制リングは、前記ローラ軌道内に保持された一組のローラと近接して接触するように位置決めされているドリルツール。
第２の態様における一実施例のドリルツールにおいて、前記環状グランド内に保持された前記圧力抑制リングは、前記ローラ軌道内に保持された一組のローラと近接して接触するように位置決めされている。
本発明の第３の態様は、ビット本体と、前記ビット本体から延びる少なくとも１つの軸受シャフトと、前記軸受シャフトに回転するように装着されるコーンと、コーンポンピング圧力脈動が生成されるラジアルスラスト軸受と、環状密封グランド、及びこの環状密封グランド内に保持された密封部材を備えた潤滑剤密封システムと、前記環状密封グランドから離れた環状グランド及び前記環状グランド内に保持された圧力抑制リングを備えた潤滑剤コーンポンピング圧力抑制器システムとを備え、前記潤滑剤コーンポンピング圧力抑制器システムは、前記ラジアル軸受システムと前記潤滑剤密封システムとの間に位置決めされ、前記環状密封グランド内に保持された前記密封部材での作用により前記ラジアルスラスト軸受から生じるコーンポンピング潤滑剤圧力脈動を減衰するようになっており、軸受面と内部中央潤滑チャネルとの間に配置された空隙ラジアル潤滑剤チャネルと、前記空隙ラジアル潤滑剤チャンネル内に挿入された圧力抑制器とをさらに備えているドリルツールである。
また、好ましい態様において、前記密封部材は、Ｏリングタイプである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】典型的なローラコーンロックビットの部分断面図を示す。
【図２】軸受シャフトとコーンのより詳細に着目した図１のビットの断面図を示す。
【図３】シリンダ状摩擦軸受を有するビットの部分断面図を示す。
【図４】軸受システムに生じる潤滑剤圧力脈動に言及するために本発明の実施形態に着目したローラコーンロックビットの断面図を示す。
【図５Ａ】Ｏリングタイプの圧力抑制部材用の異なる構成を示す。
【図５Ｂ】Ｏリングタイプの圧力抑制部材用の異なる構成を示す。
【図５Ｃ】Ｏリングタイプの圧力抑制部材用の異なる構成を示す。
【図５Ｄ】Ｏリングタイプの圧力抑制部材用の異なる構成を示す。
【図５Ｅ】Ｏリングタイプの圧力抑制部材用の異なる構成を示す。
【図５Ｆ】抑制グランド内の図５Ｅの抑制器の図示を示す。
【図５Ｇ】抑制グランド内の図５Ｃの抑制器の図示を示す。
【図６】スプリットリングの抑制部材の図示を示す。
【図７】軸受システムに生じる潤滑剤圧力脈動に言及するために本発明の実施形態に着目したローラコーンロックビットの断面図を示す。
【図８】軸受システムに生じる潤滑剤圧力脈動に言及するために本発明の実施形態に着目したローラコーンロックビットの断面図を示す。
【図９】図８の部分断面図を示す。
【図１０】軸受システムに生じる潤滑剤圧力脈動に言及するために本発明の実施形態に着目したローラコーンロックビットの断面図を示す。
【図１１】軸受システムに生じる潤滑剤圧力脈動に言及するために本発明の実施形態に着目したローラコーンロックビットの断面図を示す。
【図１２】図１１の部分断面図を示す。
【図１３】軸受システムに生じる潤滑剤圧力脈動に言及するために本発明の実施形態に着目したローラコーンロックビットの断面図を示す。
【図１４】軸受システムに生じる潤滑剤圧力脈動に言及するために本発明の実施形態に着目したローラコーンロックビットの断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図４は、軸受システムに生じる潤滑剤圧力脈動に言及するために本発明の一実施形態に着目したローラコーンロックビットの断面図である。図４は、詳しくは、メイン軸受１１６のエリアと密封システム１３２とに関するものである。図に例示したメイン軸受１１６は、軸受シャフト１１２の外筒面１４０とコーン１１４の環状ローラ軌道１４４内に設けられた一組のローラ軸受１４２とによって画定されている。軸受システムは、さらに、軸受シャフト１１２とコーン１１４との間の接点に画定される環状軌道１２０に乗る複数のボール軸受１１８を備えている。ボール軸受１１８は、ボール開口１４６を介して軌道１２０に送給され、該開口１４６は、ボールプラグ（図示せず、図１の参照符号４８を参照）によって遮蔽されている。ボールプラグは、潤滑剤チャネル１２８の一部を画定している。
【００２０】
潤滑剤は、コーン１１４とシャフト１１２の間の、環状軌道１２０と（上述のような）対向するシリンダ状、ラジアル軸受面との間に供給されるのと同様に、面１４０とローラ軸受１１６の軌道１４４との間の空隙にも供される。潤滑剤は、密封システム１３２によって軸受システム内に保持されている。密封システム１３２は、基本的な構成として、潤滑剤を保持し、外部からの堀屑を排除するために、切削コーン１１４と軸受シャフト１１２との間の密封グランド１５２に位置決めされたＯリングタイプの密封部材１５０を具備している。軸受シャフト１１２の基部には、シリンダ状密封面１５４が設けられている。コーン１１４の基部には、環状密封グランド１５２が形成されている。切削コーン１１４が軸受シャフト１１２に回転可能に位置決めされたとき、グランド１５２と密封面１５４とは、互いに位置合わせされる。Ｏリング密封部材１５０は、グランド１５２の面（各面）と密封面１５４との間で圧縮され、軸受システム内に潤滑剤を保持するように機能する。この密封部材１５０は、抗井内の物質（掘削泥や堀屑）が軸受システム内に侵入することをも防止する。
【００２１】
ビットは、さらに圧力抑制器システム２００を含む。このシステム２００は、環状密封グランド１５２と環状ローラ軌道１４４との間のコーン１１４基部の近くに形成された、さらなる環状グランド２０２を含む。グランド２０２内には、リング形状の圧力抑制部材２０４が位置決めされている。図５Ａから図５Ｅは、圧力抑制部材２０４の異なる諸構成を示している。圧力抑制部材２０４は、長方形、オーバル、円形を含む好適な断面を備えることができ、エラストマー、プラスチック、金属、セラミック、これらの混合物又は組成物を含む好適な材質とすることができる。圧力抑制部材２０４は、典型的には中実であり、後述するような仕方で、所望の圧力（又は流れ）を抑制することを達成できるように構成されている。あるいは、リング式圧力抑制部材２０４は、流体流通通路２０６を１又は複数含んでいてもよい。環状グランド２０２に設置された場合、通路２０６は、軸受シャフト１１２の外筒面１４０に対し平行に指向する。リング圧力抑制部材２０４内の通路２０６のサイズは、後述するように、所望の圧力（又は流れ）抑制を達成するように選択される。それとは別に、圧力抑制部材２０４は、図６に示すように、スプリットリング部材を具備したものであってもよい。スプリットリング圧力抑制部材２０４のギャップ２１２の幅は、後述するように、所望の圧力（又は流れ）抑制を達成するように選択される。さらにまた、圧力抑制器システム２００は、高アスペクト比エラストマシール、ラビリンスシール、パッキングタイプシール、メタルフェイスシール、又はメカニカルシールを含む、ローラロックビットに従来用いられる他の形式のシールであって、制限された潤滑剤の流れを許容するために圧力抑制器システム２００に用いられるように構成されたものであってもよい。
【００２２】
図５Ｆは、圧力抑制器システム２００の環状グランド２０２内に設置された図５Ｅの抑制部材２０４を示している。圧力抑制部材２０４は、流体流通通路２０６を含む。流体流通通路２０６は、面１４０に沿って圧力抑制器システム２００の一方の側から圧力抑制器システム２００の他方の側に向かう、潤滑剤の抑制された流れを許容する。流体流通通路２０６の開口が潤滑剤に露出されるのを確実なものとするため、環状グランド２０２は、抑制部材２０４の何れかの側に段差領域２１０を備えた構成である。この構成において、面１４０に近接する抑制部材２０４のエッジは、流体流通通路２０６のみに潤滑剤が流れるようにする、実質的な密封面を備えていてもよい。このように、抑制部材２０４は、グランド２０２内に圧縮され、しかも面１４０に対し、相対的であってもよい。
【００２３】
図５Ｇは、圧力抑制器システム２００の環状グランド２０２内に図５Ｃの抑制部材２０４を装着したところを示している。この抑制部材２０４は、（図５Ｅ、５Ｆと比べ）流体流通通路２０６を欠如しているので、抑制部材は、面１４０に沿って、圧力抑制器システム２００の一方の側から圧力抑制器システム２００の他方の側への抑制された潤滑剤の流通が許容された状態で、環状グランド２０２内に装着されるように構成されている。かかる構成は、例えば、抑制部材２０４が非密封圧縮するように、面１４０に対するグランド２０２の幾何学的関係を設定することにより、達成することができる。抑制部材２４０は、非密封圧縮において、又は、おそらくは、非圧縮状態において、シールを構成するように機能せず、従って、抑制部材２０４回りに（例えば、面１４０沿って流れ、あるいはグランド２０２の内面）に沿って、抑制された潤滑剤の流れを許容するであろう。抑制部材２０４に作用する圧縮量は、所望の圧力（又は流れ）の抑制を達成するように選択される。
【００２４】
再び、図４を参照する。前述したように、コーンポンピングがコーン１１４とシャフト１１２との間の空隙を変化させ、潤滑グリスを圧迫する結果、ラジアルスラスト軸受又はその近傍に生成される潤滑剤圧力パルスが発生する。この圧力パルスに応答して、グリスは、一連の潤滑剤チャネル２８（図１参照）（及び１２８）を経由し、軸受システムと圧力補償器３０との間の第１経路７４に沿って流れる。圧力補償器３０は、そのエラストマー膜で体積変化を補償することによって、圧力パルスを低減し、又は緩衝するように設計されている。しかしながら、この圧力パルスに応答し得るグリス流通用の他の経路があり、しかも、その１又は複数の経路は、密封システム１３２に接続されている。例えば、グリスは、軌道１２０を経由して第２経路７６に沿って流れ、さらに、面１４０に沿って密封システム１３２に向かって流れる場合がある。加えて、グリスは、軌道１２０、一連の潤滑剤チャネル１２８及び面１４０を経由して第３経路７８に沿って、密封システム１３２に向かって流れる場合がある。さらにまた、グリスは、軌道１４４、潤滑剤チャネル１２８、及び面１４０を経由して、第４経路８０に沿って、密封システム１３２に向かって流れる場合がある。
【００２５】
圧力抑制器システム２００は、環状密封グランド１５２と環状ローラ軌道１４４との間に位置決めされ、グリスの圧力パルスや流れが密封システム１３２に到達する前に、面１４０に沿うこれらグリスの圧力パルスや流れに応答し、当該圧力パルスや流れを制止又は抑制するように機能する。この構成において、圧力抑制器システム２００は、コーン１１４の内面に近接して、シャフト１１２の外面間に画定される減衰ゾーン２０８によって提供される抑制能力を増強する。環状グランド２０２内の抑制部材２０４を有する圧力抑制器システム２００は、潤滑剤に関し、シールとして機能するように設計され、又は構成されているわけではいない、ということに着目することが重要である。面１４０に沿う（あるいは通路２０６、又はスロット２１２若しくは部材２０４周りを経由する）、抑制部材２０４の一方から他方への潤滑剤の流通が許容されている（すなわち、抑制部材２０４は、「漏らしやすい」）が、それでもなお、抑制部材２０４は、コーンポンピング圧力脈動に応答して、面１４０に沿うグリスの流れを抑制又は減衰する。
【００２６】
圧力抑制器システム２００が環状密封グランド１５２（及びＯリング密封部材１５０）から離れていることは、重要である。コーンポンピング圧力パルスに応答したグリスの流れは、抑制器システム２００に作用し、抑制部材２０４を動かす場合がある。圧力抑制器システム２００を環状密封グランド１５２とＯリング密封部材１５０から孤立させた配置は、圧力パルスをせき止めたり抑制したりしたときの抑制部材２０４の動きが密封部材１５０に荷重を伝達しようとするあらゆる機会、あるいは、圧力パルス、若しくは、面１４０に沿う潤滑剤の体積流量に起因して、密封部材１５０が移動したり、片寄ったり、変形したりすることを無理強いしようとする、あらゆる機会を排除する。
【００２７】
ここで、シリンダ状摩擦軸受（メインジャーナル軸受ともいう）を有するビットの部分断面図を示す図７を参照する。シリンダ状摩擦軸受１１６’は、軸受シャフト１１２上の外筒面１４０’と、コーン１１４に圧入されたブッシュ１４４’の内筒面１４２’との間に画定されている。このブッシュ１４４’は、リング形状の構造体であり、本技術分野において、他の材質を用いることが可能であることも知られてはいるが、典型的には、ベリリウム銅で形成されている。ボール軸受１１８は、軸受シャフト１１２とコーン１１４との間の接点に画定される環状軌道１２０内に乗っている。ボール軸受１１８は、ボール開口１４６を通して軌道１２０に送給される。ボール開口１４６は、ボールプラグ１４８によって遮蔽されている。ボールプラグ１４８は、ボール開口１４６内で潤滑剤チャネル１２８の一部を画定するように形成されている。
【００２８】
図４のローラ軸受装置と同様に、図７の摩擦ジャーナル軸受装置は、環状密封グランド１５２とブッシュ１４４’との間のコーン１１４の基部の近傍に形成される、さらなる環状グランド２０２を具備した圧力抑制器システム２００を含む。リング形状の圧力抑制部材２０４は、グランド２０２内に配置されている（上述した図５Ａから図５Ｅ、及び図６を参照）。
【００２９】
上述したように、コーンポンピングは、コーン１１４とシャフト１１２との間の空隙を変化させて潤滑剤グリスを圧迫する結果、潤滑剤圧力パルスを発生させる。この圧力パルスに応答して、グリスは、一連の潤滑剤チャネル２８（及び１２８）（図１参照）を経由し、軸受システムと圧力補償器３０との間の第１経路７４に沿って流れる。圧力補償器３０は、そのエラストマー膜で体積変化を補償することによって、圧力パルスを低減し、又は緩衝するように設計されている。しかしながら、この圧力パルスに応答するグリス流通用の他の経路があり、しかも、その１又は複数の経路は、密封システム１３２に接続されている。例えば、グリスは、軌道１２０を経由して面１４０’に沿って第２経路７６を密封システム１３２に向かって流れる場合がある。加えて、グリスは、軌道１２０、一連の潤滑剤チャネル１２８及び面１４０’を経由して第３経路７８／８０に沿って流れ、密封システム１３２に向かって流れる場合がある。
【００３０】
圧力抑制器システム２００は、環状密封グランド１５２と環状ローラ軌道１４４’との間に位置決めされ、グリスの圧力パルスや流れが密封システム１３２に到達する前に、面１４０’に沿うこれらグリスの圧力パルスや流れに応答し、当該圧力パルスや流れを制止又は抑制するように機能する。この構成において、圧力抑制器システム２００は、コーン１１４の内面に近接して、シャフト１１２の外面間に画定される減衰ゾーン２０８によって提供される抑制能力を増強する。環状グランド２０２内の抑制部材２０４を有する圧力抑制器システム２００は、潤滑剤に関し、シールとして機能するように設計され、又は構成されているわけではいない、ということに着目することが重要である。面１４０’に沿う（あるいは通路２０６、又は部材２０４周りを経由する）、抑制部材２０４の一方から他方への潤滑剤の流通が許容されている（すなわち、抑制部材２０４は、「漏らしやすい」）が、それでもなお、抑制部材２０４は、コーンポンピング圧力パルスに応答して、面１４０’に沿うグリスの流れを抑制又は減衰する。
【００３１】
図８は、軸受システムに生じる潤滑剤圧力パルスに言及するために本発明の実施形態に着目したローラコーンロックビットの断面図を示す。図８は、圧力抑制器システム２００の配置に関して、図４に示した実施形態と異なっている。図８は、図４と同様に、環状密封グランド１５２と環状ローラ軌道１４４との間の基部近傍に形成されたさらなる環状グランド２０２を含み、グランド２０２内に位置決めされたリングタイプの圧力抑制部材２０４を有する圧力抑制器システム２００を具備している。しかしながら、図８において、さらなる環状グランド２０２は、コーン１１４の環状ローラ軌道１４４に近接し、且つコーン１１４の環状ローラ軌道１４４から延びている。従って、グランド２０２内に配置された圧力抑制部材２０４は、環状ローラ軌道１４４内に設けられた一組のローラ軸受１４２に近接している。図９は、環状ローラ軌道１４４とグランド２０２内における、ローラ軸受１４２と圧力抑制部材２０４とのそれぞれの関係を示す部分断面図である。
【００３２】
圧力抑制器システム２００は、環状密封グランド１５２から離れ、且つ環状ローラ軌道１４４に近接する位置に位置決めされ、グリスの圧力パルスや流れが密封システム１３２に到達する前に、面１４０に沿うこれらグリスの圧力パルスや流れに応答し、当該圧力パルスや流れを制止又は抑制するように機能する。環状グランド２０２内の抑制部材２０４を有する圧力抑制器システム２００は、潤滑剤に関し、シールとして機能するように設計され、又は構成されているわけではいない、ということに着目することが重要である。面１４０に沿う（あるいは通路２０６、又はスロット２１２若しくは部材２０４周りを経由する）、抑制部材２０４の一方から他方への潤滑剤の流通が許容されている（すなわち、抑制部材２０４は、「漏らしやすい」）が、それでもなお、抑制部材２０４は、コーンポンピング圧力脈動に応答して、面１４０に沿うグリスの流れを抑制又は減衰する。
【００３３】
図１０は、軸受システムに生じる潤滑剤圧力脈動に言及するために本発明の実施形態に着目したローラコーンロックビットの断面図を示す。図１０は、圧力抑制器システム２００の配置に関して、図４に示した実施形態と異なっている。図１０は、図４と同様に、コーン１１４に形成されたさらなる環状グランド２０２を含む圧力抑制器システム２００を具備している。しかしながら、図１０において、圧力抑制器システム２００は、環状ボール軌道１２０と環状ローラ軌道１４４との間に位置決めされている。圧力抑制器システム２００は、グランド２０２内に位置決めされたリングタイプの圧力抑制部材２０４を含む。
【００３４】
圧力抑制器システム２００は、環状ボール軌道１２０と環状ローラ軌道１４４との間に位置決めされ、グリスの圧力パルスや流れが密封システム１３２に到達する前に、面１４０に沿うこれらグリスの圧力パルスや流れに応答し、当該圧力パルスや流れを制止又は抑制するように機能する。この構成において、圧力抑制器システム２００は、コーン１１４の内面に近接して、シャフト１１２の外面間に画定される減衰ゾーン２０８によって提供される抑制能力を増強する。環状グランド２０２内の抑制部材２０４を有する圧力抑制器システム２００は、潤滑剤に関し、シールとして機能するように設計され、又は構成されているわけではいない、ということに着目することが重要である。面１４０に沿う（あるいは通路２０６、又はスロット２１２若しくは部材２０４周りを経由する）、抑制部材２０４の一方から他方への潤滑剤の流通が許容されている（すなわち、抑制部材２０４は、「漏らしやすい」）が、それでもなお、抑制部材２０４は、コーンポンピング圧力パルスに応答して、面１４０に沿うグリスの流れを抑制又は減衰する。
【００３５】
図１０において、圧力抑制器システム２００は、環状ボール軌道１２０と環状ローラ軌道１４４との間に配置された場合、ラジアル潤滑剤チャネル１２８を経由してローラ軸受システムに向かって流れる、経路７８及び８０に関し、圧力パルスやグリスの流れを、それらに応答して制止したり抑制したりすることができない、ということが着目されるであろう。コーン１１４の内面近傍にある、シャフト１１２の外面間の減衰ゾーン２０８は、経路７８及び８０からの圧力パルスやグリスの流れを、それらに応答して、制止したり抑制したりすることを支援するであろう。さらなる支援は、ラジアル潤滑剤チャネル１２８の参照符号１２９のところをより小さく作ることによって提供される。このより小さなチャネル１２８（参照符号１２９）は、経路７８及び８０に沿うグリスの流れを制限する。それとは別に、あるいは、それに加えて、面１４０や密封システム１３２に向かって経路７８及び８０に沿うグリスの流れを抑制するため、圧力抑制器１３１がラジアル潤滑剤チャネル１２８に挿入されていてもよい。
【００３６】
図１１は、軸受システムに生じる潤滑剤圧力脈動に言及するために本発明の実施形態に着目したローラコーンロックビットの断面図を示す。図１１は、圧力抑制器システム２００の配置に関して、図８に示した実施形態と異なっている。図１１は、図８と同様に、環状ローラ軌道１４４に近接し、且つ環状ローラ軌道１４４から延びてコーン１１４に形成されたさらなる環状グランド２０２を含む圧力抑制器システム２００を具備している。しかしながら、図１１において、さらなる環状グランド２０２は、ボール軌道１２０に近接した側の軌道１４４の対向側のエッジに位置決めされている。従って、グランド２０２内に位置決めされた圧力抑制部材２０４は、環状ローラ軌道１４４内に設けられた一組のローラ軸受１４２に近接している。図１２は、環状ローラ軌道１４４とグランド２０２内における、ローラ軸受１４２と圧力抑制部材２０４とのそれぞれの関係を示す部分断面図である。
【００３７】
圧力抑制器システム２００は、環状密封グランド１５２から離れ、且つ環状ローラ軌道１４４に近接する位置に位置決めされ、グリスの圧力パルスや流れが環状ローラ軌道１４４及び密封システム１３２に到達する前に、面１４０に沿うこれらグリスの圧力パルスや流れに応答し、当該圧力パルスや流れを制止又は抑制するように機能する。環状グランド２０２内の抑制部材２０４を有する圧力抑制器システム２００は、潤滑剤に関し、シールとして機能するように設計され、又は構成されているわけではいない、ということに着目することが重要である。面１４０に沿う（あるいは通路２０６、又はスロット２１２若しくは部材２０４周りを経由する）、抑制部材２０４の一方から他方への潤滑剤の流通が許容されている（すなわち、抑制部材２０４は、「漏らしやすい」）が、それでもなお、抑制部材２０４は、コーンポンピング圧力脈動に応答して、面１４０に沿うグリスの流れを抑制又は減衰する。
【００３８】
図１１において、圧力抑制器システム２００は、環状ボール軌道１２０と環状ローラ軌道１４４との間に位置決めされた場合、（ラジアル潤滑剤チャネル１２８を経由してローラ軸受システムに向かって流れる）経路７８及び８０に関し、圧力パルスやグリスの流れを、それらに応答して制止したり抑制したりすることができない、ということが着目されるであろう。コーン１１４の内面近傍にある、シャフト１１２の外面間の減衰ゾーン２０８は、経路７８及び８０からの圧力パルスやグリスの流れを、それらに応答して、制止したり抑制したりすることを支援するであろう。さらなる支援は、ラジアル潤滑剤チャネル１２８の参照符号１２９のところをより小さく作ることによって提供される。このより小さなチャネル１２８（参照符号１２９）は、経路７８及び８０に沿うグリスの流れを制限する。それとは別に、あるいは、それに加えて、面１４０や密封システム１３２に向かって経路７８及び８０に沿うグリスの流れを抑制するため、圧力抑制器１３１がラジアル潤滑剤チャネル１２８に挿入されていてもよい。
【００３９】
図１３は、軸受システムに生じる潤滑剤圧力脈動に言及するために本発明の実施形態に着目したローラコーンロックビットの断面図を示す。図１３は、圧力抑制器システム２００の配置に関して、図１０に示した実施形態と異なっている。図１３は、図１０と同様に、コーン１１４に形成されたさらなる環状グランド２０２を含む圧力抑制器システム２００を具備している。しかしながら、この圧力抑制器システム２００は、環状ボール軌道１２０と第１（スラスト）摩擦軸受２４との間に位置決めされている。圧力抑制器システム２００は、グランド２０２内に位置決めされたリングタイプの圧力抑制部材２０４を含む。
【００４０】
圧力抑制器システム２００は、環状ボール軌道１２０と第１（スラスト）摩擦軸受２４との間に位置決めされ、グリスの圧力パルスや流れが密封システム１３２に到達する前に、これらグリスの圧力パルスや流れに応答し、当該圧力パルスや流れを制止又は抑制するように機能する。この構成において、圧力抑制器システム２００は、コーン１１４の内面に近接して、シャフト１１２の外面間に画定される減衰ゾーン２０８によって提供される抑制能力を増強する。環状グランド２０２内の抑制部材２０４を有する圧力抑制器システム２００は、潤滑剤に関し、シールとして機能するように設計され、又は構成されているわけではいない、ということに着目することが重要である。面１４０に沿う（あるいは通路２０６、又はスロット２１２若しくは部材２０４周りを経由する）、抑制部材２０４の一方から他方への潤滑剤の流通が許容されている（すなわち、抑制部材２０４は、「漏らしやすい」）が、それでもなお、抑制部材２０４は、コーンポンピング圧力脈動に応答して、面１４０に沿うグリスの流れを抑制又は減衰する。
【００４１】
図１３において、圧力抑制器システム２００は、環状ボール軌道１２０と第１（スラスト）摩擦軸受２４との間に位置決めされた場合、ラジアル潤滑剤チャネル１２８を経由してローラ軸受システムに向かって流れる経路７８及び８０に関し、圧力パルスやグリスの流れを、それらに応答して制止したり抑制したりすることができない、ということが着目されるであろう。コーン１１４の内面近傍にある、シャフト１１２の外面間の減衰ゾーン２０８は、経路７８及び８０に沿う、圧力パルスやグリスの流れに応答して、これら圧力パルスやグリスの流れを制止したり抑制したりすることを支援するであろう。さらなる支援は、ラジアル潤滑剤チャネル１２８の参照符号１２９のところをより小さく作ることによって提供される。このより小さなチャネル１２８（参照符号１２９）は、経路７８及び８０に沿うグリスの流れを制限する。それとは別に、あるいは、それに加えて、面１４０や密封システム１３２に向かって経路７８及び８０に沿うグリスの流れを抑制するため、圧力抑制器１３１がラジアル潤滑剤チャネル１２８に挿入されていてもよい。
【００４２】
図１４は、軸受システムに生じる潤滑剤圧力脈動に言及するために本発明の実施形態に着目したローラコーンロックビットの断面図を示す。図１４は、圧力抑制器システム２００の配置に関して、図７に示した実施形態と異なっている。図１４は、図７と同様に、コーン１１４に形成されたさらなる環状グランド２０２を含む圧力抑制器システム２００を具備している。しかしながら、この圧力抑制器システム２００は、環状ボール軌道１２０とシリンダ状摩擦軸受１１６’との間に位置決めされている。圧力抑制器システム２００は、グランド２０２内に位置決めされたリングタイプの圧力抑制部材２０４を含む。
【００４３】
圧力抑制器システム２００は、環状ボール軌道１２０とシリンダ状摩擦軸受１１６’との間に位置決めされ、グリスの圧力パルスや流れが密封システム１３２に到達する前に、面１４０’及び経路７６に沿う、これらグリスの圧力パルスや流れに応答し、当該圧力パルスや流れを制止又は抑制するように機能する。この構成において、圧力抑制器システム２００は、コーン１１４の内面に近接して、シャフト１１２の外面間に画定される減衰ゾーン２０８によって提供される抑制能力を増強する。環状グランド２０２内の抑制部材２０４を有する圧力抑制器システム２００は、潤滑剤に関し、シールとして機能するように設計され、又は構成されているわけではいない、ということに着目することが重要である。面１４０’に沿う（あるいは通路２０６、又は部材２０４周りを経由する）、抑制部材２０４の一方から他方への潤滑剤の流通が許容されている（すなわち、抑制部材２０４は、「漏らしやすい」）が、それでもなお、抑制部材２０４は、コーンポンピング圧力脈動に応答して、面１４０’に沿うグリスの流れを抑制又は減衰する。
【００４４】
図１４において、圧力抑制器システム２００は、環状ボール軌道１２０とシリンダ状摩擦軸受１１６’との間に位置決めされた場合、ラジアル潤滑剤チャネル１２８内においてローラ軸受システムに向かって流れる経路７８及び８０に関し、圧力パルスやグリスの流れを、それらに応答して制止したり抑制したりすることができない、ということが着目されるであろう。コーン１１４の内面近傍にある、シャフト１１２の外面間の減衰ゾーン２０８は、経路７８及び８０に沿う、圧力パルスやグリスの流れに応答して、これら圧力パルスやグリスの流れを制止したり抑制したりすることを支援するであろう。さらなる支援は、ラジアル潤滑剤チャネル１２８の参照符号１２９のところをより小さく作ることによって提供される。このより小さなチャネル１２８（参照符号１２９）は、経路８０に沿うグリスの流れを制限する。それとは別に、あるいは、それに加えて、面１４０’や密封システム１３２に向かって経路８０に沿うグリスの流れを抑制するため、圧力抑制器１３１がラジアル潤滑剤チャネル１２８に挿入されていてもよい。
【００４５】
ラジアル潤滑剤チャネル１２８（参照符号１２９）は、シャフト１１２の面１４０’のところの、摩擦ジャーナル軸受に近接する面１４０’に形成された溝１４１のところで終わっている。図７では、正確に図示していないが、当業者であれば、図７のシャフト１１２の外面１４０’が、ラジアル潤滑剤チャネル１２８の終端のところに溝１４１を同様に含み得るであろうことを認識する。
【００４６】
油田ドリルの応用に主として用いられるように設計されたドリルツールについての文脈で説明してきたが、上記開示は、そのように限定されるものではなく、上述のようなシステムは、非油田応用に用いられるツールを含む、あらゆるロータリコーンドリルツールに用いることが可能であることが理解されるであろう。より詳細には、ドリルツールは、空気、ミスト、泡又は、(水、泥、又は油をベースとした)液体、又は前述のあらゆる組合せを含む、あらゆる好適なドリル流体の用途に構成されることができる。さらにまた、密封、及び圧力補償されたシステムにおけるコーンポンピングと潤滑油圧力脈動とに関連した問題を解決する、という文脈で説明してきたが、ここに記載された解決手段は、潤滑されてはいるが圧力補償器やダイアフラムシステムを含んでいないロータリコーンビットに対しても、等しく適用することが可能である。
【００４７】
各図は、コーン側の圧力抑制器システム２００の好適な装置を示しているが、本圧力抑制器システム２００は、シャフトの環状グランド２０２に対して代わりに設置することも可能であることが理解されるであろう。
【００４８】
本発明の方法及び装置の好適な実施形態について添付図面に図示し、上述の詳細な発明欄に記載してきたが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、以下の特許請求の範囲によって記載され、定義された発明の精神から逸脱しない限りにおいて、数々の再編成、変形、及び置換が可能であることが理解されるであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図５Ｆ】
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【図５Ｇ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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