特表 2022-540990 ドリルビット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-09-21

(54)【発明の名称】ドリルビット

(51)【国際特許分類】

   E21B 10/36 20060101AFI20220913BHJP

【ＦＩ】

E21B10/36

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022500013

(86)(22)【出願日】2020-07-03

(85)【翻訳文提出日】2022-02-28

(86)【国際出願番号】 EP2020068753

(87)【国際公開番号】W WO2021004909

(87)【国際公開日】2021-01-14

(31)【優先権主張番号】19184793.8

(32)【優先日】2019-07-05

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】520344785

【氏名又は名称】サンドヴィック マイニング アンド コンストラクション ツールズ アクティエボラーグ

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】ハンマルグレン， ジョン

【テーマコード（参考）】

2D129

【Ｆターム（参考）】

2D129GA21

2D129GB03

(57)【要約】

本発明は、軸線Ａに沿って延在するように意図され、かつ、前面（１０５）を備えるドリルビット本体（１０１）であって、前記前面が、軸線Ａに対して横方向及び同軸に配置された第１の円形領域（１１０）と、前記第１の領域面（１１０）を取り囲む第２の領域面（１１１）であって、軸線Ａを横断する平面に対して角度αで延在する前記第２の領域面（１１１）と、前記第２の領域面（１１１）を取り囲む第３の領域面（１１２）であって、前記前面（１０５）が実質的に凸状の形状を有するように、軸線Ａを横断する平面に対して角度βで延在する前記第３の領域面（１１２）と、を備える、ドリルビット本体（１０１）と、前記第２の領域面（１１１）及び第３の領域面（１１２）に配置されたいくつか（ｎ個）のボタン（２００）であって、前記ボタン（２００）が、軸線Ｂに沿って延在するボタン本体（２０１）及び軸線Ｂに沿った長さＬを有し、前記ボタン本体（２０１）が、軸線Ｂを横断する円形断面形状、後端面（２０３）及び前端面（２０４）を有する、いくつか（ｎ個）のボタン（２００）と、を備える打撃掘削用のドリルビット（１００）に関し、前記角度αが５～１５°の範囲内であり、前記角度βが３０～４５°の範囲内であり、前記ボタン２００が、前記第２の面（１１１）及び第３の領域面（１１２）から前記ドリルビット本体（１０１）内に実質的に横方向に延在する円形凹部（１２０）内に配置され、前記凹部（１２０）は、前記ボタン本体半径（Ｒｂ）に対応する半径及び前記ボタン本体（２０１）の前記長さＬに対応する深さを有し、それにより、前記ボタン本体（２０１）は、前記前端面（２０４）が前記第２の領域面（１１１）及び第３の領域面（１１２）で露出した状態で前記ドリルビット本体（１０１）内に嵌合される。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

打撃掘削用のドリルビット（１００）であって、前記ドリルビットは、
軸線Ａに沿って延在するように意図され、かつ、前面（１０５）を備えるドリルビット本体（１０１）であって、前記前面が、軸線Ａに対して横方向及び同軸に配置された第１の円形領域面（１１０）と、前記第１の領域（１１０）を取り囲む第２の領域面（１１１）であって、軸線Ａを横断する平面に対して角度αで延在する前記第２の領域面（１１１）と、前記第２の領域面（１１１）を取り囲む第３の領域面（１１２）であって、前記前面（１０５）が実質的に凸状の形状を有するように、軸線Ａを横断する平面に対して角度βで延在する前記第３の領域面（１１２）と、を備える、ドリルビット本体（１０１）と、
前記第２の領域面（１１１）及び第３の領域面（１１２）に配置されたいくつか（ｎ個）のボタン（２００）であって、前記ボタン（２００）が、軸線Ｂに沿って延在するボタン本体（２０１）及び軸線Ｂに沿った長さＬを有し、前記ボタン本体（２０１）が、軸線Ｂを横断する円形断面形状、後端面（２０３）及び前端面（２０４）を有する、いくつか（ｎ個）のボタン（２００）と、
を備え、
前記角度αが５～１５°の範囲内であり、前記角度βが３０～４５°の範囲内であり、前記ボタン（２００）は、前記第２の領域面（１１１）及び第３の領域面（１１２）から前記ドリルビット本体（１０１）内に実質的に横方向に延在する円形凹部（１２０）内に配置され、前記凹部（１２０）は、前記ボタン本体半径（Ｒｂ）に対応する半径及び前記ボタン本体（２０１）の前記長さＬに対応する深さを有し、それにより、前記ボタン本体（２０１）は、前記前端面（２０４）が前記第２の領域面（１１１）及び第３の領域面（１１２）で露出した状態で前記ドリルビット本体（１０１）内に嵌合される、ドリルビット（１００）。

【請求項2】

前記第１の円形領域面（１１０）は、第１の半径（Ｒ１）を有し、前記第２の領域面（１１１）は、前記第１の領域面（１１０）の周縁部から第２の半径（Ｒ２）まで延在し、前記第３の領域面（１１２）は、前記第２の領域面（１１１）の周縁部から第３の半径（Ｒ３）まで延在し、前記第１の半径（Ｒ１）は、前記第３の半径（Ｒ３）の２５～６５％の範囲内であり、前記第２の半径（Ｒ２）は、前記第３の半径（Ｒ３）の６０～８０％の範囲内である、請求項１に記載のドリルビット（１００）。

【請求項3】

前記第３の半径（Ｒ３）が３０～６５ｍｍの範囲内である、請求項２に記載のドリルビット（１００）。

【請求項4】

前記第３の領域面（１１２）に配置された前記ボタン（２００）が、前記第２の領域面（１１１）に配置された前記ボタンの前記ボタン本体半径（Ｒｂ２）よりも大きいボタン本体半径（Ｒｂ３）を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載のドリルビット（１００）。

【請求項5】

前記ボタン本体（２０１）が、前記ドリルビット本体（１０１）の前記凹部（１２０）内に配置されるように意図された円筒部（２０２）を備え、前記ボタン本体（２０１）の前記長さＬが、軸線Ｂに沿って、前記端面（２０３）から、前記ドリルビット本体の前記円筒部（２０２）の前記反対側の端部に配置された軸線Ｂを横断する平面まで測定される、請求項１から４のいずれか一項に記載のドリルビット（１００）。

【請求項6】

前記ボタン（２００）の前記前端面（２０４）は、前記前端面（２０４）が前記ドリルビット本体（１０１）の前記第２の領域面（１１１）及び前記第３の領域面（１１２）から延在するように、半球状又は凸状の形状を有する、請求項１から５のいずれか一項に記載のドリルビット（１００）。

【請求項7】

前記第３の領域に配置されたボタン（２００）の数（ｎ３）が、８～１２の範囲内、好ましくは９～１１の範囲内である、請求項１から６のいずれか一項に記載のドリルビット（１００）。

【請求項8】

前記第３の領域面（１１２）の前記ボタン（２００）が、５～９ｍｍの範囲内、好ましくは６～８ｍｍの範囲内のボタン本体半径（Ｒｂ３）を有する、請求項７に記載のドリルビット（１００）。

【請求項9】

前記第３の半径（Ｒ３）と、前記第３の領域に配置されたボタンの数（ｎ３）＊（前記第３の領域（Ｒｂ３）の前記ボタンのボタン本体半径）との比が、０．６～０．８の範囲内であり、すなわち、比＝Ｒ３／（ｎ３＊Ｒｂ３）が、０．６～０．８の範囲内である、請求項７又は８に記載のドリルビット（１００）。

【請求項10】

前記第２の領域に配置されたボタンの数（ｎ２）が、５～１０の範囲内である、請求項１から７のいずれか一項に記載のドリルビット（１００）。

【請求項11】

前記第３の領域の前記ボタンの前記ボタン本体の長さ（Ｌ３）と前記ボタン本体半径（Ｒｂ３）との比、すなわち、比＝Ｌ３／Ｒｂ３、及び、前記第２の領域の前記ボタンの前記ボタン本体の長さ（Ｌ２）と前記ボタン本体半径（Ｒｂ２）との比、すなわち、比＝Ｌ２／Ｒｂ２は、両方とも１．８～２．２の範囲内である、請求項４から１０のいずれか一項に記載のドリルビット（１００）。

【請求項12】

前記第３の領域の前記円形凹部及び前記第２の領域の前記円形凹部が、隣接する円形凹部の前記内端部間の距離が少なくとも２．５ｍｍであるように配置される、請求項４から１１のいずれか一項に記載のドリルビット（１００）。

【請求項13】

少なくとも２つのフラッシング媒体出口（１３０）が前記前面（１０５）に配置され、前記それぞれの出口（１３０）からは、軸線Ａから実質的に半径方向外向きに延在する凹部（１３２）が前記前面（１０５）に形成される、請求項１から１２のいずれか一項に記載のドリルビット（１００）。

【請求項14】

前記フラッシング媒体出口（１３０）が、前記第１の領域（１１０）及び／又は第２の領域面（１１１）に配置される、請求項１１に記載のドリルビット（１００）。

【請求項15】

前記第３の領域面（１１２）内の前記ボタン（２００）が、軸線Ａから実質的に同じ距離に、かつ前記第３の領域面（１１２）の周りで互いに実質的に一定の距離に配置される、請求項１から１４のいずれか一項に記載のドリルビット（１００）。

【請求項16】

前記ドリルビット本体（１０１）が、前記前面（１０５）の周縁部から前記ドリルビット（１００）の後端部に向かって延在する外周側面（１１５）を備え、いくつかの溝（１３４）が前記外周側面（１１５）及び前記前面（１０５）に形成され、前記溝（１３４）が、前記第３の領域面（１１２）内の隣接するボタン（２００）の間に配置され、軸線Ａに実質的に平行な前記第３の領域面（１１２）から前記ドリルビットの前記後端部に向かって延在する、請求項１から１５のいずれか一項に記載のドリルビット（１００）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、一般に、打撃掘削用のドリルビット、及び前記ドリルビットを備えるドリル装置に関する。

【背景技術】

【0002】

建設作業部門及び鉱業界において、打撃掘削、すなわちトップハンマー掘削は、細長いドリルストリング又はケーブルの前端部にドリルビットを配置して垂直ボアホールを掘削するために確立された方法である。掘削中、油圧駆動ピストンからの打撃衝撃がドリルストリングに作用して、岩石を破壊してボアホールを形成するのに必要な力を及ぼす。

【0003】

様々な種類の岩石に所望のボアホールを作成するように適合されたいくつかの異なるサイズ及び種類のドリルビットがある。しかしながら、掘削性能を向上することが常に求められ、それはドリルビットの改良によって行われ得る。

【発明の概要】

【0004】

上述の必要性の少なくとも一部を満たすドリルビットを実現することは、有利であろう。これらの懸念の１つ又は複数にうまく対処するために、独立請求項に定義されるようなドリルビットが提供される。ドリルビットの好ましい実施形態は、従属請求項に定義されている。

【0005】

本発明による打撃掘削用のドリルビットは、
軸線Ａに沿って延在するように意図され、かつ、前面を備えるドリルビット本体であって、前記前面が、軸線Ａに対して横方向及び同軸に配置された第１の円形領域面と、前記第１の領域面を取り囲む第２の領域面であって、軸線Ａを横断する平面に対して角度αで延在する第２の領域面と、前記第２の領域面を取り囲む第３の領域面であって、前記第２の領域面が、前記前面が実質的に凸状の形状を有するように、軸線Ａを横断する平面に対して角度βで延在する第３の領域面とを備える、ドリルビット本体と、
前記第２及び第３の領域面に配置されたいくつか（ｎ個）のボタンであって、前記ボタンが、軸線Ｂに沿って延在するボタン本体及び軸線Ｂに沿った長さＬを有し、前記ボタン本体が、軸線Ｂを横断する円形断面形状、後端面及び前端面を有する、いくつか（ｎ個）のボタンと、
を備え、
前記角度αが５～１５°の範囲内であり、前記角度βが３０～４５°の範囲内であり、前記ボタンは、前記第２及び第３の領域面から前記ドリルビット本体内に実質的に横方向に延在する円形凹部内に配置され、前記凹部は、前記ボタン本体半径に対応する半径及び前記ボタン本体の前記長さＬに対応する深さを有し、それにより、前記ボタン本体が前記ドリルビット本体内に嵌合する。

【0006】

本発明によるドリルビットの前面の特徴的なデザインは、第２及び第３の領域面の角度によって、ボタンが嵌めこまれる凹部の内端部間の距離が増えるので、非常に有利である。距離が増えると、ドリルビットの強度が向上し、掘削中に、ドリルビット本体の破損によってボタンがドリルビットから誤って外れるのを防ぐ。

【0007】

あるいは、本発明によるドリルビットは、ドリルビットの強度を低下させることなく、第２及び第３の領域面に配置されたボタンの数及び／又は半径を増加させるために使用することができ、このことは、掘削性能に良い影響を及ぼし、ドリルビットの寿命を延ばすことになる。

【0008】

本発明によるドリルビットの一実施形態では、第１の円形領域面は、第１の半径を有し、第２の領域面は、第１の領域面の周縁部から第２の半径まで延在し、第３の領域面は、第２の領域面の周縁部から第３の半径まで延在し、前記第１の半径は、第３の半径の２５～６５％の範囲内であり、前記第２の半径は、第３の半径の６０～８０％の範囲内である。このような比率のドリルビット前面により、第２及び第３の領域に所望の数のボタンを嵌めこむことができ、隣接する凹部の間の距離を所望のように増加させることができる。

【0009】

本発明によるドリルビットの一実施形態では、第３の半径は３０～６５ｍｍの範囲内である。

【0010】

本発明によるドリルビットの一実施形態では、第３の領域面に配置されたボタンは、第２の領域面に配置されたボタンのボタン本体半径よりも大きいボタン本体半径を有する。軸線Ａからより大きな距離に配置されたボタンが高速で回転し、摩耗を増加させるので、第３の領域面のボタンがより大きいのは好都合である。より大きい半径がもたらす効果は、第２及び第３の層のボタンがほぼ同時に摩耗し、その結果、ドリルビットの寿命が延長されること、又は最適化されることである。

【0011】

本発明によるドリルビットの一実施形態では、ドリルビット本体は、ドリルビット本体の凹部内に配置されるように意図された円筒部を備え、ドリルビット本体の長さＬは、軸線Ｂに沿って、端面から、ドリルビット本体の円筒部の反対側の端部に配置された軸線Ｂを横断する平面まで測定される。

【0012】

本発明によるドリルビットの一実施形態では、ボタンの前端面は、前端面がドリルビット本体の第２の領域面及び第３の領域面から延在するように、半球状又は凸状の形状を有する。

【0013】

本発明によるドリルビットの一実施形態では、第３の領域面に配置されたボタンの数は、８～１２の範囲内、好ましくは９～１１の範囲内である。このドリルビットの構成により、優れた掘削特性が与えられ、第１及び第２の領域のボタンの摩耗がほぼ同じになる。

【0014】

本発明によるドリルビットの一実施形態では、第３の領域面のボタンは、５～９ｍｍの範囲内、好ましくは６～８ｍｍの範囲内のボタン本体半径を有する。このドリルビットの構成により、優れた掘削特性が与えられ、第１及び第２の領域面のボタンの摩耗がほぼ同じになる。

【0015】

本発明によるドリルビットの一実施形態では、第３の半径と、第３の領域面に配置されたボタンの数＊第３の領域面のボタンのボタン本体半径との比は、０．６～０．８の範囲内であり、すなわち、比＝Ｒ３／（ｎ３＊Ｒｂ３）は、０．６～０．８の範囲内である。このドリルビットの構成により、優れた掘削特性が与えられる。

【0016】

本発明によるドリルビットの一実施形態では、第２の領域面に配置されたボタンの数は、５～１０の範囲内である。

【0017】

本発明によるドリルビットの一実施形態では、第３の領域面のボタンのボタン本体の長さとボタン本体半径との比、すなわち、比＝Ｌ３／Ｒｂ３、及び、第２の領域面のボタンのボタン本体の長さとボタン本体半径との比、すなわち、比＝Ｌ２／Ｒｂ２は、両方とも１．８～２．２の範囲内である。

【0018】

本発明によるドリルビットの一実施形態では、第３の領域面の円形凹部及び第２の領域面の円形凹部は、隣接する円形凹部の内端部間の距離が、互いに最も近い隣接した異なる凹部上の対応する２点で外径から少なくとも２．５ｍｍの測定値であるように配置される。ドリルビット前面の特徴的なデザインにより、第２及び第３の領域の隣接する孔間の距離が増え、隣接する凹部の間に常に少なくとも２．５ｍｍの距離を有することが可能になる。

【0019】

本発明によるドリルビットの一実施形態では、少なくとも２つのフラッシング媒体出口が前面に配置され、それぞれの出口からは、軸線Ａから実質的に半径方向外向きに延在する溝が、前面に形成される。フラッシング媒体出口を介してフラッシング媒体を流すことにより、掘削中に除去される粒子及び砂利は掘削領域から洗い流される。これにより、ドリルビットの摩耗が減少し、ドリルビットと岩石との間の良好な接触が可能になり、したがって掘削性能が最適化される。

【0020】

本発明によるドリルビットの一実施形態では、フラッシング媒体出口は、第１及び／又は第２の領域面に配置される。

【0021】

本発明によるドリルビットの一実施形態では、第３の領域面内のボタンは、軸線Ａから実質的に同じ距離に、かつ第３の領域面の周りで互いに実質的に一定の距離に配置される。第３の領域面におけるボタンの対称的な配置により、長期間にわたる確実な掘削が保証される。

【0022】

本発明によるドリルビットの一実施形態では、ドリルビット本体は、前面の周縁部からドリルビットの後端部に向かって延在する外周側面を備え、いくつかの溝が外周側面及び前面に形成され、前記溝は、第３の領域面内の隣接するボタンの間に配置され、軸線Ａに実質的に平行な第３の領域面からドリルビットの後端部に向かって延在する。溝により、掘削領域からの遊離粒子及び砂利の搬送が容易になる。

【0023】

本発明は、添付の図面を参照して、好ましい実施形態の以下の例示的かつ非限定的な詳細な説明によって、よりよく理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】ドリルストリングロッドとドリルビットとを備えるドリル装置の斜視図である。

【図2】本発明によるドリルビットの斜視図である。

【図3】本発明によるドリルビットの側面図である。

【図4】前面の特徴的なデザインをより明確に示すためのドリルビットの概略側面図である。

【図5】軸線Ａに沿ったドリルビット及びドリルストリングの前端部の断面図である。

【図6】図５の線Ｚ－Ｚに沿ったドリルビットの断面図である。

【図7】図５の線Ｙ－Ｙに沿ったドリルビットの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

すべての図は概略図であり、必ずしも縮尺通りではなく、一般に、本発明を明らかにするのに必要な部分のみを示しており、他の部分は省略されてもよいし、示唆されるだけでもよい。

【0026】

図１には、打撃掘削のためのドリル装置の斜視図が示されている。ドリル装置は、ドリルストリングロッド１０とドリルビット１００とを備える。ドリルストリングロッド１０は、（図２、図４、及び図５に示されているような）長手方向の軸線Ａに沿って延在する細長い中間部１１を含む。図示の実施形態では、雄継手１２が中間部１１の一端に配置され、雌継手１３が反対側の端部に配置される。雄継手及び雌継手は、ドリルストリングロッド１０の前端部のドリルビット１００を連結することを可能にするように意図されており、ドリルストリングロッドの後端部の雌継手は、所望の長さを有するドリルストリングを形成するために、同じドリルストリングロッドの雄継手を、隣接するドリルストリングロッドの雌継手に連結することによって、さらなるドリルストリングロッドを連結するように意図されている。掘削中、ボアホールの深さが増すにつれて、さらなるドリルストリングロッド１０が連結され、ドリルストリング１０の長さが長くなる。図示の実施形態では、雄／雌継手が示されているが、他の継手方式を使用して、様々なニーズに合わせて装置を適応させることができる。

【0027】

掘削中、ドリルストリング１０の後端部は、打撃掘削を行うために、ドリルストリング、ガイドアダプタ、及びドリルビットの所望の軸力及び回転を提供するように配置された、図示されていない油圧駆動ピストンに連結される。ドリルストリングロッド、ガイドアダプタ、及びドリルビットのデザインは、様々な種類の岩石材料及び掘削される所望のボアホールの直径に応じて特定のニーズに適応する。掘削中の負荷に確実に耐えることができるように、ボアホールの直径が大きいほど、様々な構成要素の寸法を大きくする必要がある。ドリルストリングロッドは、様々な方法で具現化することができ、例えば、中間部１１は、必要な強度が確保される限り、円形、長方形、五角形又は六角形の断面形状を有することができる。中間部は、ドリルストリングロッドの中を通って中間部の中心に延びる通路を含み、掘削中にボアホールから粒子及び砂利を除去するために、ドリルストリングの前端部に配置されたドリルビットに、ドリルストリングを通してフラッシング媒体を導く。フラッシング媒体は、例えば、空気、水、又は空気と水の混合物である。

【0028】

図２及び図３は、本発明によるドリルビット１００の斜視図及び側面図を示す。ドリルビットは、軸線Ａに沿って延びるように意図されたドリルビット本体１０１を備える。ドリルビット本体は、軸線Ａを横断する円形断面を有する実質的に円筒の形状を有する。

【0029】

ドリルビット１００の前端部１０２には、わずかに大きい半径を有する前方本体部１０３が前面１０５を支持するように配置され、後端部１０６では、ドリルビット本体は実質的に平坦な後面１０７によって終端される。後面１０７には、ドリルビット本体１０１内の軸線Ａと同軸に延びる雌継手１０８が配置されている。雌継手１０８は、図２又は図３では見えないが、図５に示されている。

【0030】

前面１０５は、非常に特徴的なデザインを有し、軸線Ａに対して横方向及び同軸に配置された第１の円形領域面１１０を備える。第１の円形領域は第１の半径Ｒ１を有する。第１の領域面１１０は、第１の領域の周縁部から第２の半径Ｒ２まで軸線Ａを横断する平面に対して角度αで延在する第２の領域面１１１によって取り囲まれている。さらに、前面は、前記第２の領域を取り囲む第３の領域面１１２を備える。第３の領域面１１２は、軸線Ａを横断する平面に対して角度βで第２の領域面１１１の周縁部から第３の半径Ｒ３まで延在している。第１の領域面１１０、第２の領域面１１１及び第３の領域面１１２は、前面１０５が実質的に凸状の形状を有するように互いに同軸である。

【0031】

ドリルビットの所望の特性を実現するために、角度αは５～１５°の範囲内であり、６°、８°、１０°、１２°又は１４°などの間の特定の角度とすることができる。また、角度βは、３０～４５°の範囲内であり、３２°、３４°、３６°、３８°、４０°、４２°又は４４°などの間の特定の角度とすることができる。

【0032】

さらに、第１の半径Ｒ１は、第３の半径Ｒ３の２５～６５％の範囲内であり、２８％、３２％、３６％、４０％、４４％、４８％、５２％、５６％、６０％又は６３％などの間の特定の量であり得る。また、前記第２の半径Ｒ２は、第３の半径Ｒ３の６０～８０％の範囲内であり、６２％、６４％、６６％、６８％、７０％、７２％、７４％、７６％又は７８％などの間の特定の量であり得る。これにより、第２及び第３の領域のボタンの数を確実に確保できるようになる。

【0033】

本発明によるドリルビット１００は、様々なサイズで具現化することができるが、第３の半径Ｒ３は、ドリルビット本体の最大半径を画定し、ドリルビット１００の好ましい実施形態では、３０～６５ｍｍの範囲内であり、３２ｍｍ、３６ｍｍ、４０ｍｍ、４４ｍｍ、４８ｍｍ、５２ｍｍ、５６ｍｍ、６０ｍｍ又は６３ｍｍなどの間の特定の範囲であり得る。

【0034】

ドリルビットの前面１０５には、ｎ個のボタン２００が配置されている。ボタン２００は、岩石にボアホールを形成するように意図されており、長期間にわたって所望の掘削動作が確実にできるように、耐摩耗性の材料で作られている。

【0035】

ボタン２００は、様々な方法で具現化することができ、ボタンの例は、図２～図７の様々な図に示されている。すべての実施形態は、軸線Ｂに沿って延在するように意図されたボタン本体２０１を備える。ボタン本体２０１（図６及び図７で参照される）は、ボタン本体、すなわち円筒部２０２に沿って実質的に一定の半径Ｒｂを有する、軸線Ｂを横断する円形断面形状を有する。ボタン本体２０１は、後端面２０３と前端面２０４とを有する。後端面２０３は、実質的に平坦であるか、又は図５～図７に示すボタンのように凸状であり、前端面２０４は、半球状又は凸状の形状を有する。半球状又は凸状の形状によって、前端面２０４がドリルビット本体１０１の前面１０５から確実に延びるようになり、その結果、前端面２０４が、ドリルビット本体の前面１０５の代わりにボアホールの底部と接触する。凹部の内端部は、凹部に配置されたボタンの後端面２０３に対応する。

【0036】

第３の領域面１１２に配置されたボタン２００は、ボタンの前端面が第３の半径Ｒ３と少なくとも同じ半径方向伸張部を有し、好ましくは、ボタン２００がボアホールを形成し、ドリルビット本体１０１の周縁部がボアホールの側壁と接触するのを確実に防止するために、第３の半径Ｒ３の半径方向伸張部を超えるように選択された前端面の形状及び寸法を有する。

【0037】

ボタン本体の長さＬは、軸線Ｂに沿って測定され、ボタンと組み合わせて使用することが意図されているドリルビットのサイズによって決まる。ボタン本体の長さは、後端面２０３から、ボタン本体の円筒部の反対側の端部に配置された軸線Ｂを横断する平面まで測定され、ドリルビットの前面の第１、第２又は第３の領域と実質的に一直線に配置されるように意図されている。第２の領域面１１１及び第３の領域面１１２に配置されたボタンの長さＬ２及びＬ３は、それぞれ図６及び図７にその長さを示している。

【0038】

ボタンの円筒部は、ドリルビット１００の前面１０５内で対応する凹部１２０に嵌合される。凹部１２０は、ドリルビットの前面１０５内でそれぞれの位置から実質的に横方向に、すなわち第１の領域面１１０、第２の領域面１１１又は第３の領域面１１２からドリルビット本体内へ横方向に延在する。凹部１２０は、ボタン本体の円形部がドリルビット本体内に嵌合され、ドリルビット本体内に確実に固定されるように、ボタン本体半径に対応する半径と、ボタン本体の長さＬに対応する深さとを有する。

【0039】

凹部１２０の中心は、好ましくは、第３又は第２の領域面の中心に近接して配置され、すなわち、それぞれの領域面の凹部１２０及びボタン２２０は、軸線Ａから実質的に同じ距離に配置され、それにより、ボタンがドリルビット本体に固定されるのに十分な強度を確保するために、ドリルビット本体材料が凹部の周りに十分に残る。

【0040】

ボタン２００、ひいてはドリルビット本体に形成された凹部１２０は、すべてのボタン取付具の同じ強度及び特性を確保するために、第３の領域面１１２及び第２の領域面１１１の周りに互いに実質的に一定の距離で配置される。

【0041】

本発明によるドリルビットの一般的な概念は、掘削中に発生する高い負荷に耐えることができるドリルビットを提供することであるため、第２の領域面の円形凹部は、第３の領域面１１２の円形凹部間の実質的に中心に配置され、隣接する凹部間の最大距離が実現されることを確実にする。本発明によるドリルビットでは、隣接する円形凹部の内端部間の距離は、少なくとも２．５ｍｍである。

【0042】

好ましくは、第３の領域面１１２に配置されたボタン２００は、掘削中に、より高速で回転している第３の領域内のボタンの寿命を延ばすために、第２の領域に配置されたボタンのボタン本体半径Ｒｂ２よりも大きいボタン本体半径Ｒｂ３を有する。ドリルビットの好ましい実施形態では、第３の領域のボタンは、５～９ｍｍの範囲内、好ましくは６～８ｍｍの範囲内のボタン本体半径Ｒｂ３を有し、７ｍｍであってもよい。

【0043】

ドリルビットの前面のボタンの数ｎは、ドリルビットのサイズによって決まる。ドリルビットの好ましい実施形態では、第３の領域に配置されたボタンの数ｎ３は、８～１２、好ましくは９、１０又は１１の範囲内であり、第２の領域に配置されたボタンの数ｎ２は、５～１０、好ましくは６、７、８又は９の範囲内である。

【0044】

上述したように、本発明によるドリルビット１００は、ドリルビットのすべての好ましい実施形態について多くの異なる方法で具現化することができ、第３の半径Ｒ３と、第３の領域に配置されたボタンの数（ｎ３）＊（第３の領域のボタンのボタン本体半径（Ｒｂ３））との比は、０．６～０．８の範囲内であり、すなわち、比＝Ｒ３／（ｎ３＊Ｒｂ３）は、０．６～０．８の範囲内であり、好ましくは０．６５、０．７０又は０．７５である。

【0045】

さらに、上述したように、第３の領域面１１２のボタンは、第２の領域のボタンよりも大きい半径を有するが、第３の領域のボタンのボタン本体の長さＬ３とボタン本体半径Ｒｂ３との比、すなわち、比＝Ｌ３／Ｒｂ３、及び、第２の領域のボタンのボタン本体の長さＬ２とボタン本体半径Ｒｂ２との比、すなわち、比＝Ｌ２／Ｒｂ２は、両方とも１．８～２．２の範囲内であり、好ましくは１．９、２．０又は２．１である。

【0046】

図示のドリルビットは、第１の領域面に配置された、いくつかのボタン２００をさらに備える。第１の領域面１１０のボタンは、軸線Ａに近い位置にある結果、掘削中に、より低速で動くため、第２の領域面１１１に配置されたボタンと同じ寸法を有することが好ましい。第１の領域面１１０に配置されたボタンは、第２の領域面１１１及び第３の領域面１１２のボタンと同じデザインを有し、第１の領域からドリルビット本体内へ実質的に垂直に延びる第１の領域の対応する凹部内に嵌合される。第１の領域内のボタンの数は、ドリルビットのサイズに適合されるが、好ましくは２～５の数の範囲内である。第１の領域面内のボタンは、ドリルビットが回転するときに第１の領域の前に配置されたボアホールの全領域が覆われるように、第１の領域内の選択された位置に配置される。これは、ボタンが第１の領域上に非対称に配置され得ることを意味する。

【0047】

ドリルビットは、前面１０５内に配置された少なくとも２つのフラッシング媒体出口１３０をさらに備える。ボアホールから残留物及び砂利を洗い流し、掘削中に所望の掘削性能を維持するために、フラッシング媒体がドリルストリング１０を介してドリルビット１００に提供される。図示のフラッシング媒体出口１３０は、第１の領域１１０及び／又は第２の領域面１１１に配置され、それぞれの出口１３０からは、フラッシング媒体及び洗浄された材料をドリルビット前面１０５から離れる方へ導くために、軸線Ａから実質的に半径方向外向きに延在する凹部１３２が前面１０５に形成される。

【0048】

ドリルビット本体１０１は、前面１０５の第３の領域面１１２の周縁部から延在する外周側面１１５をさらに備え、いくつかの溝１３４が外周側面１１５及び前面１０５に形成されている。溝１３４は、第３の領域面１１２内の隣接するボタン２００の間に配置され、軸線Ａに実質的に平行な第３の領域からドリルビットの後端部に向かって延びて、ボアホールの掘削領域からの残留物及び粒子と共にフラッシング材料の搬送を容易にする。

【0049】

本発明は、図面及び前述の説明において詳細に例証及び説明されているが、そのような例証及び説明は、例証的又は例示的であり、限定的ではないと考えられるべきである。本発明は、開示された実施形態に限定されない。当業者は、添付の特許請求の範囲に定義される範囲内で多くの修正、変形及び変更が考えられることを理解する。

【0050】

さらに、開示された実施形態に対する変形は、図面、開示、及び添付の特許請求の範囲の研究から、特許請求された発明を実施する際に当業者によって理解及び達成され得る。特許請求の範囲において、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」という語は他の要素又はステップを除外せず、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は複数を除外しない。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているという事実だけでは、これらの手段の組合せを有利に使用することができないことを示すものではない。特許請求の範囲におけるいかなる参照符号も、特許請求の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【国際調査報告】