(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレーム、無端ループチェーンリンクベルト、前記フレームの一端に回動自在に軸支された駆動ローラ、前記フレームの対向端に軸支されたアイドルローラを備え、前記ベルトが前記駆動ローラとアイドルローラまわりを走行し、前記駆動ローラがロール体を有しかつ複数個の歯が該ロール体から延在し、前記歯が金属を接しても火花の出ない材料からなり、前記ベルトがベルトの中に複数個の孔を形成するよう共にヒンジ止めされた複数個の隣接結合チェーンリンクを有し、前記ロール体の前記歯が前記駆動ローラまわりを前記ベルトを走行させている間前記ベルトの孔に入りかつ前記ベルトの外面を越えて突出することを特徴とする掘削泥水分離体。
【請求項２】
前記ロール体が歯を形成する弾性材の外層を有する請求項１記載の掘削泥水分離体。
【請求項３】
前記駆動ローラとアイドルローラが火花を散らさない弾性材の外層を有する請求項１記載の掘削泥水分離体。
【請求項４】
前記アイドルローラが前記ベルトを通すロール体を有し、該ロール体が弾性材の外層を有する請求項２記載の掘削泥水分離体。
【請求項５】
前記歯が前記ロール体から径方向に延出し、軸心方向に離間する周方向の列を作る請求項４記載の掘削泥水分離体。
【請求項６】
前記チェーンリンクが横方向ロッドによりヒンジ結合される請求項５記載の掘削泥水分離体。
【請求項７】
掘削泥水が前記ベルトの走行中該ベルト上に導入され、前記孔より小さい粒子と水が前記ベルトを介して通り抜け、前記孔より大きい物体が前記ベルト上を移動し、前記ベルトの一端より放出される請求項６記載の掘削泥水分離体。
【請求項８】
掘削機に装着され、掘削泥水の流路内に設置される請求項７記載の掘削泥水分離体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動ローラ並びに掘削泥水分離体に関し、特に詳述すれば、無端ベルト式掘削泥水分離体に使用するに適する厚い弾性材の外層を有する円筒状の複合ローラに関する。駆動ローラは半径方向に延出する弾性歯を有し、歯は周方向に列をなし、この列が軸心方向に離間しており、歯がベルトの孔に係合するよう構成される。ベルトは複数個の横方向に近接してヒンジ止めされたリンクからなり、ベルトは摩耗が少く、火花を作らず、ベルトの孔を塞ぐ物質を排除できるものである。
【０００２】
【従来の技術】
掘削泥水の中の固形物を除く有用なシステムは多年に亘り油井分野に望まれていた。いくつかのシステムが、早い固形物除去、余分なものを作らない、少ない泥水コスト、少ない摩耗、少ないくっつきやすい物質を作るよう提案された。最も有効なシステムは高価で、複雑な装置を必要とし、かつ装置を看視する人手を要す。掘削泥水から固形物を除去するのに用いる一般的な手段は、ふるい器（シェーカー）、振動スクリーン、砂とり器、沈泥とり器、泥水清掃器、遠心分離器等である。夫々の手段は除去する粒子寸法の範囲に制限され、適しない固形物を選択的に除き、掘削泥水の中に適した固形物のみを残す。
【０００３】
ふるい器（シェーカー）と泥水清掃器は振動スクリーンを用い、異なった寸法別に粒子を選別する。砂・沈泥とり器や遠心分離器はふるい器（シェーカー）の下流に配されかつ固形物と流体との間の質量の違いおよび遠心力を利用する。
固形物制御手段の第１のステップは井戸からの掘削泥水をふるい器（シェーカー）に運ぶことである。油井分野に用いられる振動スクリーンは三つのカテゴリーに分けられる。
【０００４】
だ円運動又は不均衡設計ふるい器（シェーカー）はスクリーン上に下向きのスロープ（傾き）を有し、スクリーンを通して切削物を移送し、その端から排出させる。三つのタイプのふるい器のスクリーンは、３０−４０メッシュ（４００−６００ミクロン）のもので、破損しやすい。
循環運動又は均衡設計ふるい器（シェーカー）は、バランスした循環運動を作る。円形即ち循環振動は、水平方向にバスケットで固形物の移送を可能とする。このタイプのふるい器は固形物を割るいくつかのデッキを有し、８０−１００メッシュ（１５０−１８０ミクロン）の範囲内の細いメッシュスクリーンの使用を可能にする。
直線運動又は真っすぐな線の運動ふるい器はほゞ直線運動を作る。この運動は反対方向に回転する対の偏心軸により作られる。直線運動ふるい器（シェーカー）は優れた移送性を示し、２００メッシュ（７７ミクロン）スクリーンの使用を可能にする上りのスロープで運転できる。
【０００５】
多くの従来のふるい器（シェーカー）は、スクリーン面から切削物を上方に強制させようとするが、切削物が上方へ移動し続けるならスクリーンは下向きに動かす。切削物が下方へ落ちるならスクリーンを上向きに動かし、切削物を衝突させる。これは非常に小さな粒子を作り除去を難しくする。泥板岩のふるい器（シェーカー）はスクリーンの寿命が短く、その振動が細い粒子をスクリーンに詰らせスクリーンを通って流体が流れなくスクリーン目詰りを作る。目詰りは、小さい粒子がスクリーンの目に入り、又、スクリーンがねばつく土で覆れる現象をいう。
【０００６】
米国特許第4,１４6,４８３号明細書は節のある無端ベルト振動スクリーンを開示し、該スクリーンが循環する掘削泥水の流れから固形物を除去する。スクリーン体は１個以上の層のオープンメッシュスクリーンの離間した節からなり、スクリーンがゴムのベルトにより結合される。側縁に沿うゴムの帯（ストリップ）がＬ形ホックにより対のゴムのＶ−ベルトに結合され、Ｖ−ベルトがモータにより駆動されるＶ形ローラＯに係合する。メッシュスクリーンは噴水により清掃される。
【０００７】
米国特許第3,６３1,９８０号明細書は豆刈り機のコンベヤベルトの孔を清掃するオープンメッシュベルトクリーナーを開示する。無端ベルトリンクスクリーンはベルトの各側縁でスプロケットにより支持されかつ駆動され、ベルトはベルトのリンクに係合する歯を有す。ベルトクリーナー（清掃器）はスプロケット間を横切って延在する１個以上のバーを有し、各バーは対向スプロケットの歯の１つと置換える。バーには一連の片が設けられ、該片がいくつかの金属歯を不用とさせる。ベルトの孔の連続する列の全てを清掃するのに金属歯を用いることは好ましくないとしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は弾性材の外層を有する複合ローラを提供することにある。弾性材は土や天候条件に対し良好な耐摩耗性を示すものであって、油井分野等の掘削泥水に常にさらされて使用できるものである。
本発明の別の目的は、相対運動する部品の金属対金属接触をなくし、危険を伴う火花の出ない弾性材の外層を有する複合ローラを提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、相対運動する部品間の摩擦と熱の発生を減らし、金属部品の寿命を長くさせる弾性材の外層を有する複合ローラを提供することにある。本発明の別の目的は、ループ状にローラ間を走るベルトを支持しかつ駆動させる弾性材の外層を有する複合ローラを提供することにある。
本発明のさらなる目的は、弾性材の外層に形成された歯を有し、歯がループチェーンリンクベルトの各リンク内の孔を清掃しかつ孔に係合する構成の複合ローラを提供することにある。
本発明の他の目的は実施例や請求項の記載から明らかとなろう。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題は金属製のドラムと厚い弾性材の外層とからなる複合ローラにより達成されよう。複合ローラは掘削泥水分離体の矩形のフレームに装架され、複合ローラ上に幅広のループチェーンリンクベルトかフレームの長手方向軸心に沿い連続するルーフ状に走行させられる。駆動ローラは半径方向に延出して歯を有し、歯は周方向に列をなし、この列が軸心方向に離間して複数個作られる。歯を弾性材の面に加工される。無端ベルトは複数個のリンクからなり、リンクはロッドにより結合される。掘削泥水が走行ベルト上に運ばれると、ベルトの孔より小さい粒子や水は孔を介して出され、孔より大きい粒子は走行ベルトで移動しその一端で放出される。駆動ローラの歯は、ベルトのリンクに係合するよう離間しかつ寸法どりされ、駆動ローラまわりをベルトが通るときリンクの外面よりわずかに突出し、ベルトをつまらせ、リンクの孔にねばつく土や他の固形物を放出させる。弾性ローラ面や歯は摩擦を減らしかつ金属と金属の接触を防止する。
【００１１】
本発明はフレーム、無端ループチェーンリンクベルト、前記フレームの一端に回動自在に軸支された駆動ローラ、前記フレームの対向端に軸支されたアイドルローラを備え、前記ベルトが前記駆動ローラとアイドルローラまわりを走行し、前記駆動ローラがロール体を有しかつ複数個の歯が該ロール体から延在し、前記歯が金属を接しても火花の出ない材料からなり、前記ベルトがベルトの中に複数個の孔を形成するよう共にヒンジ止めされた複数個の隣接結合チェーンリンクを有し、前記ロール体の前記歯が前記駆動ローラまわりを前記ベルトを走行させている間前記ベルトの孔に入りかつ前記ベルトの外面を越えて突出することを特徴とする掘削泥水分離体を提供する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明による円筒状の複合ローラは弾性材の厚い外層を有する金属ドラムからなり、かつ自己清掃タイプにして連続して掘削泥水を分離できるシステムに使用するに適する。弾性材は、好ましくは、ウレタンであり、掘削泥水分離システムは米国特許願第０８／８４8,８０７号に記載される。
【００１３】
図１と２を参照する。掘削泥水分離体１０は側方と後方のＣ字状のチャンネル部材１１Ａと１１Ｂからなるほゞ矩形の外フレーム体１１を有しかつローラが取付けられる。外フレーム体１１は内側の前方張力フレーム体１２、内側の後方張力フレーム体２６および他の部品を支持する。分離体１０は分解状態で図１にかつ組立状態で図２に示される。無端（エンドレス）ループチェーンリンクベルト１７が図１と２に略式に描かれるが、図４と５により詳しく描かれる。
【００１４】
前方張力フレーム体１２はほゞＵ字形であり、対の対向する側板１２Ａと、側板１２の内面間を結合させるクロム板１２Ｂとからなる。前方ベアリング１３が対向側板１２Ａの外端に取付けられる。前方張力フレーム体１２は前方ベアリング１３と駆動ローラ４２を支持しかつスペーサ板１９により外側フレーム体１１の前端に固定される。駆動ローラ４２の軸１４は前方ベアリング１３に軸支され、その外端が前方ベアリング１３と外フレーム体１１を介して延在し、外フレーム体１１の右又左側で滑車１５を支持する。かくして、駆動滑車１５は外フレーム体１１の左右いずれかに配置できる。キー溝１４Ａ、キー１４Ｂ、リティナーハブ１５Ａ、軸１４に駆動滑車１５を固定させる。
【００１５】
吊り具１８を外フレーム体１１の前端に取付け、必要に応じ分離体１０を吊り上げ移動させる。前方張力フレーム体１２、スペーサ板１９、前方ベアリング１３は外フレーム体１１に取付けられ、分離体１０の前部を強固にさせる。前方張力フレーム体１２、前方ベアリング１３およびスペーサ板１９の取付のため、外フレーム体１１の前部に孔２０を配す。
【００１６】
内側後方張力フレーム体２６は、ほゞＨ形をなし、対の対向側板２６Ａ、側板の前端附近に固定された対向端板２６Ｃ、側板間に固定されたクロス板２６Ｂとからなる。後方ベアリング２７が対向側板２６Ａの後端に取付けられ、後方ローラ２９の軸２８がベアリング２７に軸支される。ベアリング２７を担持するＨ形の内側後方張力フレーム体２６と後方ローラは外フレーム体１１に強固に結合されていない。代りに、内側後方張力フレーム体２６が外フレーム体１１のＣ字状のサイドチャンネル内に摺動自在に配される。
【００１７】
張力シリンダ２１を前方張力フレーム体１２に取付け、そのピストンロッド２１Ａの外端を内側後方張力フレーム体２６の側板２６Ｂの前端で端板２６Ｃに結合される。流体用配管２２が張力シリンダ２１をリザーバ２３に接続させる。リザーバ２３は内側前方フレーム体１２のクロス板１２Ｂに装架される。リザーバ２３は流体の媒体（空気や油）を貯え、張力シリンダ２１を作動させる。配管２４は、外フレーム体１１の側部に固定した取付板２５を介して延出する。流体供給源を配管２４に接続し、張力システムに空気や流体を供給させる。
【００１８】
張力シリンダ２１のピストンロッド２１Ａの外端を側板２６Ｂの前部で端板２６Ｃに結合される。内側の後方フレーム体２６と後方ローラ２９は、張力シリンダ２１により外フレーム体に対して外フレーム体１１の側方チャンネルに沿って動く。
かくして、後方ローラ２９を担持する内側後方張力フレーム体２６が、張力シリンダ２１のピストンロッド２１Ａの伸縮により、外フレーム体１１と内側前方張力フレーム体１２に対して摺動する。ピストンロッド２１Ａを伸ばすと、内側後方フレーム体２６と後方ローラ２９Ａが後方へ動き、走行中のチェーンリンクベルト１７に張力を付与しかつその張力を維持する。管状カラー即ちスペーサ５０をピストンロッド２１Ａに取付け、ピストンロッド２１Ａの引込みを防止しかつ張力を維持させる。
【００１９】
平行に配されたいくつかのガイド／支持バー４３が、フレーム体２６のクロス板２６Ｂにその一端で結合されかつベルト１７を支持するためフレーム体１２のクロス板１２Ｂを越え分離体１０の前方へと延在する。バー４３は、張力シリンダ２１により張力が付与され又解放されたとき、外フレーム体１１に対してフレーム体２６とともに動く。
【００２０】
対の細長い平らなガードレール４１が、ベルト１７を取付けた後フレーム１１のＣ形チャンネル材の頂部に装着される。ガードレール４１はベルトの側端上へと外フレーム体１１の側縁から内方にかつ駆動ローラ４２の側端上へと前方に延在する。
駆動ローラ４２、それ故に、チェーンリンクベルト１７が可変速式モータ（図示なし）により駆動される。モータは駆動滑車１５に着脱自在に結合される。
前述した如く、分離体１０は米国特許願第０８／８４８８０７号に記述される箱形のハウジングに取付けられる。ハウジングは、井戸掘り中の掘削泥水から固形物を除去するよう分離体１０を作動させるのに有用であり、油井等井戸掘り機械の泥水の流路に配される。
【００２１】
図３と４を参照する。幅広の無端ループチェーンリンクベルト１７は駆動ローラ４２と後方ローラ２９まわりを通る。ベルト１７を駆動するための前方駆動ローラ４２は複数個の半径方向に延びる歯４２Ｃを有し、歯４２Ｃは軸心方向に離間し周方向に離間した列を作る。自己清掃形のチェーンリンクベルト１７は複数個の隣接したチェーンリンク１７Ａからなる幅広の無端ループベルトであり、リンク１７Ａが複数個の平行に離間し横方向に延在するロッド１７Ｂによりともにヒンジ結合される。ベルト１７は前方駆動ローラ４２と後方ローラ２９まわりを通る。後述する如く、駆動ローラ４２の歯４２Ｃはリンク１７Ａの孔に入るように寸法どりされかつ離間される。図４に示す如く、歯４２Ｃは、ベルト１７がローラ４２まわりを通るとき、リンク１７Ａの外面を越えてわずかに突出する長さとなっている。ローラ４２とベルト１７の配列はリンクの孔にくっついたりベルトにねばりつく土や他の固形物を除去するのに有効である。図４に示す如く、ベルト１７が駆動ローラ４２まわりを通るときベルト１７の外面をはくよう、２つの矩形の金属ストラップ間にサンドイッチされた弾性材からなる矩形のワイパブレードＷをフレームの前部を横切るように固定され得る。
【００２２】
図５，６，７，８は複合後方ローラ２９と前方ローラ４２の好ましい例を示す。複合ローラ２９と４２は掘削泥水分離体のフレームの対向端に装着され、無端ループチェーンリンクベルト１７がそのまわりを通る。後方ローラ２９（図５と６）は長さ２２−２４インチ、外径７ 3/8−７ 1/2インチの金属製の円筒ドラム２９Ａと、１−１ 7/8インチの厚みの弾性材の外層２９Ｂからなり、外層２９Ｂはドラム２９Ａ上にモールド又は接着される。ローラの外端はカラー又は孔を有する円形の端板により囲まれ、カラー又は孔を介して軸が各端部から外側に延出する。
【００２３】
歯付きの駆動ローラ４３（図７と８）は、長さ２２−２４インチ、外径７ 3/8−７ 1/2インチの金属製の円筒ドラム４２Ａと、１−１ 7/8インチの厚みの弾性材の外層４２Ｂとからなり、外層４２Ｂがドラム４２Ａにモールド又は接着される。ドラムの外端は中央カラーを有する円形端板により囲まれ、カラーを介して軸が外方へ延出する。軸の一端にキー溝をつける。
【００２４】
ドラム上に外層をモールド又は接着した後弾性材は歯４２Ｃの列を作るよう切削される。図８−１０は代表的な歯の配列と歯の形状の一例を示す。この例において、軸心方向には離間する２５個の周方向の歯の列があり、各歯は0.７４インチの軸方向の幅を有し、隣りの歯と0.２インチ離れる。各列の歯は、周方向に２４個ありその中心線は約１５度（角度）離れ、ピッチは1.０２７５インチである。各歯は0.５７５インチの厚み、0.５７５インチの高さで上向きにテーパをとり、対向傾斜面間の角度は３5.２７度である。
【００２５】
前述の歯の例示は単なる歯面の一例であり、数多くの他の例が作られよう。使用される無端ベルト、周速度に応じて歯の形状は変る。たとえば、歯の列を１個以上のらせん形としてもよく、歯を丸形、角形、三角、矩形、ありさし形、平行四辺形、六角形、八角形としてもよい。ウレタン歯の縦横断面は横方向、後方負荷、ねじり、温度に耐えるものとする。歯の角度は、ローラの回転時、ベルトの孔間を清掃し自己清掃可能とさせるものである。歯の圧力角は、歯の数、列の数、歯の形、ピッチ、リードのように決定事項の一つである。
【００２６】
本発明の複合ローラは、幅広の無端ループチェーンリンクベルトとともに用いられ、大きな掘削固形物、重い粘土、ねばりのある土を除去する。これは、配管内の掘削泥水の流れを止めないように振動をかける通常の装置に泥水が入る前に行なう。そうすることで、そのような装置の能率を向上させかつ掘削費用を下げる。弾性ローラ表面と歯が摩耗を減らしかつ金属と金属の接触と火花の散ることを防止させる。
走行チェーンリンクベルト１７がエンドレスループの形で駆動ローラ４２まわりを回りかつ後方ローラ２９の方向へ分離体１０の下方を通過する。走行ベルト１７は後方ローラ２９まわりを通り、油井や井戸等からの掘削泥水の流れの下を動き、井戸等からの大きな固定物やねばりのある土が走行ベルト１７上に乗せられる。走行チェーンリンクベルト１７はバー４３を横切り駆動ローラ４２へと前進をつづける。
【００２７】
掘削固形物や土とともに掘削泥水が走行中のチェーンリンクベルト１７を横切るので、小さな固形物とともに泥水の水の部分がベルト１７の孔を介して落ちる。大きな固形物や土がベルト１７上に補かくされ、分離体１０の前方に運ばれる。
【００２８】
走行チェーンリンクベルト１７が前方駆動ローラ４２の下を通ると、大きな固形物や土が適当な放出体の内へとベルト１７より除去させられる。放出体としては分離体に設けられるパイプ、コンベヤ、その他の公知のものでよい。駆動ローラ４２の歯４２Ｃはチェーンリンク１７Ａの孔に入り、かつ孔より突出し、リンクの孔の内にねばりのある土や大きな固形物を放出しかつ除去する。かくして、前方駆動ローラまわりのリンク１７Ａの各々の通路内でベルトを清掃する。
【００２９】
掘削条件は、掘る穴の大きさ、掘削速度、掘削泥水の種類や量により変るので、走行チェーンリンクベルト１７はリンク間の寸法、結合部、メッシュ等駆動ローラ４２の歯の配列とともに変えられる。
本発明の他の実施例が開示された本発明の概念から当業者に自明であろう。説明してきた例は単なる例として考えるべきで、本発明の範囲と概念は請求項により明らかにされよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による複合ローラを用いる掘削泥水分離体の分解斜視図である。
【図２】分離体の組立分解図である。
【図３】歯付き駆動ローラと自己清掃チェーンリンクベルトとの斜視図である。
【図４】駆動ローラとベルトの係合を示す側面図である。
【図５】弾性材の外層の一部を示す複合ローラの断面図である。
【図６】外層を有する後方ローラの断面図である。
【図７】歯付き駆動ローラの正面図である。
【図８】弾性材の外層に形成された歯を示す断面図である。
【図９】代表的な歯の配列を示す図である。
【図１０】代表的な歯の断面図である。
【符号の説明】
１０  分離体
１１  外フレーム体
１２  前方張力フレーム体
１３，２７  ベアリング
１４，２８  軸
１５  滑車
１７  ベルト
１７Ａ  リンク
１９  スペーサ板
２１  張力シリンダ
２３  リザーバ
２６  後方張力フレーム体
２９  後方ローラ
２９Ａ  ドラム
２９Ｂ  外層
４２  駆動ローラ
４２Ａ  ドラム
４２Ｂ  外層
４２Ｃ  歯
【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５】
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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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