JP2003239672A - Cleaning swivel for rotary percussion double-pipe excavator - Google Patents
Cleaning swivel for rotary percussion double-pipe excavatorInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、二重管掘削装置
用クリーニングスイベルに関し、さらに詳細には、ロー
タリパーカッションドリルにダウンザホールハンマを併
用する際に好適なスイベルジョイントに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cleaning swivel for a double pipe excavator, and more particularly to a swivel joint suitable when a down-the-hole hammer is used together with a rotary percussion drill.
【0002】[0002]
【従来の技術】油圧ドリルヘッドを有するロータリパー
カッションドリルによる二重管掘削工法は、外管(アウ
タロッド)により孔壁を保護しつつ掘削できることか
ら、崩壊性のある地質条件下での工法として一般化して
いる。しかしながら、この工法にも以下のような弱点が
ある。2. Description of the Related Art The double pipe excavation method using a rotary percussion drill having a hydraulic drill head is generally used as a method under geological conditions with collapsible property because it can excavate while protecting the hole wall with an outer pipe (outer rod). ing. However, this method also has the following weak points.
【0003】崩壊性地層を掘り抜いた後、安定した硬岩
層や硬質の転石などに当たると掘削速度が低下する。ま
た、軽量小型のロータリパーカッションドリルでは、パ
ワー不足から十分な掘削能率を得にくい。掘削深度が増
すほど油圧ドリルヘッドによる打撃力は途中で減衰され
てしまう。After excavating a collapsible formation, if it hits a stable hard rock layer or a hard boulder, the excavation speed will decrease. In addition, a lightweight and compact rotary percussion drill is difficult to obtain sufficient drilling efficiency due to insufficient power. As the digging depth increases, the impact force of the hydraulic drill head is attenuated on the way.
【0004】このような弱点を補うために、内管(イン
ナロッド)の先端にダウンザホールハンマを取り付け
て、補助的に打撃力を発生させることがなされている
が、この場合油圧ドリルヘッドによる打撃力がインナロ
ッドを介してダウンザホールの本体に伝達されるため、
以下の問題が発生する。In order to compensate for such a weak point, a down-the-hole hammer is attached to the tip of the inner pipe (inner rod) to supplementarily generate a striking force. In this case, the striking force by the hydraulic drill head is used. Is transmitted to the body of Down the Hole via the inner rod,
The following problems occur.
【0005】一般市販のダウンザホールハンマは、元来
油圧パーカッションによる打撃力を本体に受けることを
想定しておらず、強度的な問題がある。この強度を得る
ために本体の肉厚を大きくするなどの方法もあるが、例
えば外径側に肉厚を大きくするとアウタロッド内径との
クリアランスが小さくなり、カッティングスの排出に支
障をきたすか、あるいはもう一回り大きいアウタロッド
と組み合わせる必要が生じる。また、内径側に肉厚を大
きくすると、打撃力を発生させるピストンも小型化する
必要が生じ、掘削能力が低下する。さらに、ハンマビッ
トは油圧ドリルヘッドとダウンザホールハンマとの双方
から打撃を受けることになり、これら周波数の異なる打
撃によりどのような影響が生じるのか解析は非常に困難
であり、その予測ができない。Generally, down-the-hole hammers on the market do not assume that the main body is hit by the hydraulic percussion, and have a strength problem. There is also a method of increasing the wall thickness of the main body to obtain this strength, but for example, if the wall thickness is increased on the outer diameter side, the clearance with the inner diameter of the outer rod becomes smaller, which may interfere with the discharge of the cuttings, or It will be necessary to combine it with another larger outer rod. Further, if the wall thickness is increased on the inner diameter side, the piston that generates the striking force also needs to be downsized, and the excavation capacity is reduced. Further, the hammer bit is hit by both the hydraulic drill head and the down-the-hole hammer, and it is very difficult to predict what kind of influence the hits having different frequencies will have, and it is impossible to predict the impact.
【0006】そのため、一般的には油圧パーカッション
による二重管掘削が困難になった時点で、アウタロッド
をケーシングとして残したまま、その下層をダウンザホ
ールハンマのみによるシングル掘削に切り替え、油圧パ
ーカッションは作動させないという手法を採っている。
しかし、この場合以下のような問題が生じる。Therefore, in general, when it becomes difficult to excavate a double pipe by hydraulic percussion, the outer rod is left as a casing and the lower layer is switched to single excavation using only the down the hole hammer, and hydraulic percussion is not operated. The method is adopted.
However, in this case, the following problems occur.
【0007】アウタロッドとインナロッドとのクリアラ
ンスを通過して排出されるカッティングスを受け止めホ
ース等によって任意の方向に排出できるクリーニングス
イベルが使えなくなるため、カッティングスの飛散が避
けられない。ダウンザホールハンマのビット径はアウタ
ロッドの内径よりも小さい必要があることから、設計仕
上げ孔径を確保するためには、一回り以上大きなアウタ
ロッド・アウタビットを必要とする。Since the cleaning swivel which receives the cuttings discharged through the clearance between the outer rod and the inner rod and discharges in any direction by the hose or the like cannot be used, scattering of the cuttings is unavoidable. Since the bit diameter of down the hole hammer needs to be smaller than the inner diameter of the outer rod, an outer rod / outer bit larger than one size is required to secure the designed finished hole diameter.
【0008】所定掘削深度の中間に油圧パーカッション
では掘削困難な地層があり、その下方にはアウタロッド
による孔壁の保護が必要な地層があるような場合、一旦
ダウンザホールハンマで芯抜きした後、アウタロッド・
アウタビットによる拡孔が必要となる。しかし、この場
合インナロッド・インナビットを再セットしなければカ
ッティングスの排出が困難であり、セットできない場
合、排出が不充分なカッティングスによってアウタビッ
トの早期摩耗や焼き付きなどの障害が発生する可能性が
高い。また、インナロッド・インナビットを再セットす
る場合もダウンザホールハンマによる芯抜き孔径がイン
ナビットよりも十分小さくないと、インナロッドは空打
撃状態となり、ねじはずれやロッド切断などの試錐事故
の原因となる。If there is a formation in the middle of a predetermined depth that is difficult to excavate by hydraulic percussion, and there is a formation below which the hole wall needs to be protected by an outer rod, after the core is once removed with a down the hole hammer, the outer rod
The outer bit must be expanded. However, in this case, it is difficult to discharge the cuttings unless the inner rod / inner bit is set again.If the cuttings cannot be set, there is a possibility that the outer bits will be prematurely worn or have seizures. Is high. Even when the inner rod / inner bit is reset, the inner rod will be in a state of impulsive impact unless the core hole diameter by down-the-hole hammer is sufficiently smaller than that of the inner bit, which may cause drilling accidents such as screw loosening and rod cutting. .
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】この発明は上記のよう
な技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目
的を達成するものである。この発明の目的は、ダウンザ
ホールハンマを併用するロータリパーカッション式二重
管掘削工法において、種々の問題点を解決することがで
きる二重管掘削装置用クリーニングスイベルを提供する
ことにある。The present invention has been made based on the above technical background, and achieves the following objects. An object of the present invention is to provide a cleaning swivel for a double pipe excavating device capable of solving various problems in a rotary percussion type double pipe excavating method that also uses a down-the-hole hammer.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】この発明は上記課題を達
成するために、次のような手段を採用している。すなわ
ち、この発明は、回転力及び打撃力を発生するドリルヘ
ッドと、内管及び外管からなる二重管との間を連結する
クリーニングスイベルであって、後端が前記ドリルヘッ
ドに連結され、前端に開口する軸方向部分及び外周に開
口する半径方向部分からなる空気流路を有するトップサ
ブと、このトップサブの前端部外周に後端部が固定さ
れ、その中間部内周に形成された環状隔壁部と前記トッ
プサブとの間に液圧シリンダ室が区画されたアウタロッ
ドサブと、このアウタロッドサブ内に軸方向に移動自在
に挿入されて、その後端部が前記空気流路の軸方向部分
に、中間部が前記環状隔壁部にそれぞれ摺動自在に嵌合
され、外周に前記液圧シリンダ室を摺動自在なピストン
が設けられたインナロッドサブと、前記アウタロッドサ
ブから前記インナロッドサブに回転力を伝達するための
手段と、前記トップサブ及び前記アウタロッドサブの各
外周に相対回転自在に嵌合され、内周に環状空気室、前
後2つの環状液室及び環状カッティングス室をそれぞれ
有し、また外周に前記環状空気室、前記2つの環状液室
及び前記環状カッティングス室とそれぞれ連通する空気
流入口及び2つの液入出口及びカッティングス排出口を
有するスイベルケースとを備え、前記環状空気室は前記
空気流路の半径方向部分と連通し、前記前後2つの環状
液室は前記アウタロッドサブに設けられた連通孔を介し
て前記シリンダ室の前後室とそれぞれ連通し、前記カッ
ティングス室は前記アウタロッドサブに設けられた連通
孔を介して前記アウタロッドサブと前記インナロッドサ
ブとの間の空隙に連通していることを特徴とするロータ
リパーカッション式二重管掘削装置用クリーニングスイ
ベルにある。The present invention employs the following means in order to achieve the above object. That is, the present invention is a cleaning swivel that connects between a drill head that generates a rotational force and a striking force, and a double pipe consisting of an inner pipe and an outer pipe, the rear end of which is connected to the drill head. A top sub having an air flow path consisting of an axial portion opening to the front end and a radial portion opening to the outer circumference, and a rear end fixed to the outer circumference of the front end of the top sub, and an annular shape formed on the inner circumference of the middle portion thereof. An outer rod sub having a hydraulic cylinder chamber defined between the partition wall and the top sub, and an outer rod sub axially movably inserted into the outer rod sub, and a rear end portion of the outer rod sub in the axial direction of the air passage. In the portion, an intermediate portion is slidably fitted to the annular partition wall portion, and an inner rod sub provided with a piston capable of sliding in the hydraulic cylinder chamber on the outer periphery, and the outer rod sub to the inner rod sub. Means for transmitting a rotational force to the narod sub, and relatively rotatably fitted to the outer peripheries of the top sub and the outer rod sub, and having an annular air chamber, two front and rear annular liquid chambers, and an annular cutting chamber on the inner periphery. And a swivel case having an air inlet, two liquid inlets and outlets, and a cuttings outlet that communicate with the annular air chamber, the two annular liquid chambers, and the annular cuttings chamber, respectively. The annular air chamber communicates with a radial portion of the air flow path, and the two front and rear annular liquid chambers communicate with the front and rear chambers of the cylinder chamber through communication holes provided in the outer rod sub, respectively. The cutting chamber communicates with a space between the outer rod sub and the inner rod sub through a communication hole provided in the outer rod sub. In rotary percussion double pipe drilling apparatus for cleaning swivel characterized and.
【0011】より具体的には、前記インナロッドサブの
後端部に小径部が形成され、この小径部が前記空気流路
の軸方向部分に摺動自在に嵌合されている。また、前記
アウタロッドサブから前記インナロッドサブに回転力を
伝達するための手段は、前記アウタロッドサブの内周及
び前記インナロッドサブの外周にそれぞれ形成されて互
いに嵌合するスプラインである。More specifically, a small diameter portion is formed at the rear end portion of the inner rod sub, and the small diameter portion is slidably fitted to the axial portion of the air passage. Further, the means for transmitting the rotational force from the outer rod sub to the inner rod sub is a spline which is formed on the inner circumference of the outer rod sub and the outer circumference of the inner rod sub and is fitted to each other.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図面を参
照しながら以下に説明する。図1は、この発明によるク
リーニングスイベル(スイベルジョイント)の実施形態
を示す軸方向断面図、図2は図1のA−A線拡大断面
図、図3は分解断面図、図4はクリーニングスイベルを
油圧ドリルヘッドに接続した状態を示す断面図である。
この発明によるクリーニングスイベル1は、トップサブ
2、アウタロッドサブ3、インナロッドサブ4及びスイ
ベルケース5で構成されている。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 is an axial sectional view showing an embodiment of a cleaning swivel (swivel joint) according to the present invention, FIG. 2 is an enlarged sectional view taken along the line AA of FIG. 1, FIG. 3 is an exploded sectional view, and FIG. 4 is a cleaning swivel. It is sectional drawing which shows the state connected to the hydraulic drill head.
The cleaning swivel 1 according to the present invention includes a top sub 2, an outer rod sub 3, an inner rod sub 4, and a swivel case 5.
【0013】トップサブ2は後端に雌ねじ8が設けら
れ、この雌ねじ8に接続されるシャンクロッド7を介し
て油圧ドリルヘッド6に連結される(図4参照)。ま
た、トップサブ2にはその前端に開口する軸方向部分9
aと、外周に開口する半径方向部分9bとからなる空気
流路9が形成されている。軸方向部分9aには段部10
が形成されている。A female screw 8 is provided at the rear end of the top sub 2, and is connected to a hydraulic drill head 6 via a shank rod 7 connected to this female screw 8 (see FIG. 4). In addition, the top sub 2 has an axial portion 9 open at its front end.
An air flow path 9 is formed by a and a radial portion 9b that is open to the outer circumference. A step portion 10 is provided on the axial portion 9a.
Are formed.
【0014】アウタロッドサブ3は、その後端部がトッ
プサブ2の前端部外周にねじ11を介して固定されてい
る。このアウタロッドサブ3の前端には、アウタロッド
カップリング12を介して図示されていないアウタロッ
ドが接続される。アウタロッドサブ3には、その中間部
内周に環状隔壁部14が形成され、この環状隔壁部14
とトップサブ2との間に油圧シリンダ室15が区画され
ている。The outer rod sub 3 has its rear end fixed to the outer periphery of the front end of the top sub 2 via a screw 11. An outer rod (not shown) is connected to the front end of the outer rod sub 3 via an outer rod coupling 12. The outer rod sub 3 is formed with an annular partition wall portion 14 on the inner periphery of the middle portion thereof.
The hydraulic cylinder chamber 15 is defined between the top sub 2 and the top sub 2.
【0015】インナロッドサブ4はアウタロッドサブ3
内に軸方向に移動自在に挿入されている。このインナロ
ッドサブ4の前端には、図示されていないインナロッド
を接続するための雌ねじ16が設けられている。インナ
ロッドサブ4は、その中間部が環状隔壁部14に摺動自
在に嵌合している。インナロッドサブ4の後端部には小
径部13が形成され、この小径部13は空気流路9の軸
方向部分9aに摺動自在に嵌合している。さらに、イン
ナロッドサブ4の外周には油圧シリンダ室15を摺動自
在なピストン17が設けられ、このピストン17によっ
て油圧シリンダ室15は前室15aと後室15bとに区
画されている。以上の説明から、ピストン17を有する
インナロッドサブ4は、ピストンロッドとして機能する
ことが理解される。The inner rod sub 4 is the outer rod sub 3
It is inserted movably in the axial direction. A female screw 16 for connecting an inner rod (not shown) is provided at the front end of the inner rod sub 4. The middle portion of the inner rod sub 4 is slidably fitted in the annular partition wall portion 14. A small diameter portion 13 is formed at the rear end portion of the inner rod sub 4, and the small diameter portion 13 is slidably fitted in the axial portion 9a of the air flow passage 9. Further, a piston 17 slidable in the hydraulic cylinder chamber 15 is provided on the outer periphery of the inner rod sub 4, and the hydraulic cylinder chamber 15 is divided into a front chamber 15a and a rear chamber 15b by the piston 17. From the above description, it is understood that the inner rod sub 4 having the piston 17 functions as a piston rod.
【0016】図2に示すように、アウタロッドサブ3に
おける油圧シリンダ室15を区画する部分の内周には雌
スプライン18が設けられている。他方、インナロッド
サブ4の外周には雌スプライン18と嵌合する雄スプラ
イン19が設けられている。雄スプライン19の高さは
雌スプライン18の深さよりも低くなっていて、この結
果これら雌雄スプライン18,19間に形成される周方
向の隙間が油圧シリンダ室15の前室15aであり、作
動油の通過路となる。As shown in FIG. 2, a female spline 18 is provided on the inner periphery of the portion of the outer rod sub 3 which defines the hydraulic cylinder chamber 15. On the other hand, a male spline 19 that fits into the female spline 18 is provided on the outer periphery of the inner rod sub 4. The height of the male spline 19 is lower than the depth of the female spline 18, and as a result, the circumferential gap formed between these male and female splines 18, 19 is the front chamber 15a of the hydraulic cylinder chamber 15, Will be the passage.
【0017】スイベルケース5はトップサブ2及びアウ
タロッドサブ3の各外周に相対回転自在に嵌合されてい
る。このスイベルケース5の後端には、該スイベルケー
スをトップサブ2及びアウタロッドサブ3に保持するた
めのリテーナリング21がねじ20によって固定されて
いる。また、スイベルケース5には共回りを防止するた
めのスイベルストッパ22が設けられている(図4参
照)。The swivel case 5 is fitted on the outer peripheries of the top sub 2 and the outer rod sub 3 so as to be relatively rotatable. A retainer ring 21 for holding the swivel case on the top sub 2 and the outer rod sub 3 is fixed to the rear end of the swivel case 5 with screws 20. Further, the swivel case 5 is provided with a swivel stopper 22 for preventing co-rotation (see FIG. 4).
【0018】スイベルケース5の内周には環状空気室2
3、軸方向に互いに間隔を置いた前後2つの環状油室2
4a,24b及び環状カッティングス室25がそれぞれ
設けられている。また、スイベルケース5の外周には環
状空気室23と連通する空気流入口26、2つの環状油
室24a,24bとそれぞれ連通する2つの作動油入出
口27a,27b及び環状カッティングス室25と連通
するカッティングス排出口28が設けられている。An annular air chamber 2 is provided on the inner circumference of the swivel case 5.
3, two front and rear annular oil chambers spaced from each other in the axial direction
4a, 24b and an annular cutting chamber 25 are provided respectively. Further, the swivel case 5 has an outer periphery which communicates with an air inlet 26 which communicates with the annular air chamber 23, two hydraulic oil inlets and outlets 27a and 27b which respectively communicate with the two annular oil chambers 24a and 24b, and an annular cutting chamber 25. A cuttings discharge port 28 is provided.
【0019】そして、環状空気室26は空気流路9の半
径方向部分9bと連通している。また、2つの環状油室
24a,24bはアウタロッドサブ3に設けられた連通
孔29a,29bを介して油圧シリンダ室15の前後室
15a,15bとそれぞれ連通している。さらに、環状
カッティングス室25はアウタロッドサブ3に設けられ
た連通孔30を介してアウタロッドサブ3とインナロッ
ドサブ4との間の空隙31に連通している。The annular air chamber 26 communicates with the radial portion 9b of the air passage 9. Further, the two annular oil chambers 24a, 24b communicate with the front and rear chambers 15a, 15b of the hydraulic cylinder chamber 15 via the communication holes 29a, 29b provided in the outer rod sub 3, respectively. Further, the annular cutting chamber 25 communicates with a space 31 between the outer rod sub 3 and the inner rod sub 4 through a communication hole 30 provided in the outer rod sub 3.
【0020】次に上記実施形態のものの作用を説明す
る。図5はダウンザホールハンマを併用して掘削する状
態を示す軸方向断面図である。掘削時において、アウタ
ロッドサブ3にはいずれも外管を構成するアウタロッド
カップリング12、アウタロッド32及びアウタビット
33を有するファーストケーシング34がそれぞれ接続
される。また、インナロッドサブ4にはいずれも内管を
構成するインナロッド35及びスターティングロッド3
6がそれぞれ接続される。さらに、スターティングロッ
ド36にはアダプタサブ37を介してハンマビット38
を有するダウンザホールハンマ39が接続される。Next, the operation of the above embodiment will be described. FIG. 5 is an axial sectional view showing a state of excavating together with a down the hole hammer. At the time of excavation, the outer casing 3 is connected to the outer rod sub 3 and the first casing 34 having the outer rod coupling 12, the outer rod 32, and the outer bit 33. The inner rod sub 4 includes an inner rod 35 and a starting rod 3 that form an inner pipe.
6 are connected respectively. Further, a hammer bit 38 is attached to the starting rod 36 via an adapter sub 37.
The down-the-hole hammer 39 having is connected.
【0021】このダウンザホールハンマ39は周知のも
ので、詳細説明は省略するが、圧縮空気で作動してハン
マビット38に打撃力を与えるピストンが内蔵され、ハ
ンマビット38を掘削孔底に押し付けると打撃を開始す
る(図5(a)の状態)。また、ハンマビット38を掘
削孔底から離間させ、ハンマビット38がダウンザホー
ルハンマ本体からビットストロークS2 だけ下降する
と、圧縮空気のほぼ全量がハンマビット38の先端から
噴出し、この噴出空気によって掘削孔底周囲に残るカッ
ティングスを効果的に排除(フラッシング)できる構造
になっている(図5(b)の状態)。This down-the-hole hammer 39 is well known, and a detailed description thereof will be omitted. However, a piston for operating the compressed air to give a striking force to the hammer bit 38 is built-in, and when the hammer bit 38 is pressed against the bottom of the drill hole, the hammer bit 38 is hit. Is started (state of FIG. 5A). When the hammer bit 38 is separated from the bottom of the drill hole and the hammer bit 38 descends from the down-the-hole hammer body by a bit stroke S2, almost all of the compressed air is ejected from the tip of the hammer bit 38, and this ejected air causes the bottom of the drill hole to be ejected. The structure is such that the cuttings remaining in the surroundings can be effectively eliminated (flushing) (state of FIG. 5B).
【0022】図5(a)に示す掘削状態にするには、図
1に示した作動油入出口27bから環状油室24b及び
連通孔29bを経て油圧シリンダ後室15bに所定圧力
の作動油を供給する。これにより、インナロッドサブ4
が軸方向に前進し、ダウンザホールハンマ39のハンマ
ビット38がファーストケーシング34から突出する。
このとき、すなわちインナロッドサブ4がストロークエ
ンドまで前進したとき、スプライン18,19は最大面
積で噛み合い、この位置が標準的な掘削ポジションとな
る。In order to obtain the excavated state shown in FIG. 5 (a), hydraulic oil of a predetermined pressure is supplied from the hydraulic oil inlet / outlet 27b shown in FIG. 1 to the hydraulic cylinder rear chamber 15b through the annular oil chamber 24b and the communication hole 29b. Supply. As a result, the inner rod sub 4
Moves in the axial direction, and the hammer bit 38 of the down the hole hammer 39 projects from the first casing 34.
At this time, that is, when the inner rod sub 4 advances to the stroke end, the splines 18 and 19 mesh with each other in the maximum area, and this position becomes the standard excavation position.
【0023】掘削時において、油圧ドリルヘッド6で発
生した回転力及び打撃力はシャンクロッド7を介してト
ップサブ2に伝達される。トップサブ2に伝達された回
転力及び打撃力はアウタロッドサブ3、アウタロッドカ
ップリング12、アウタロッド32及びファーストケー
シング34に順に伝播して、アウタビット33に伝達さ
れる。At the time of excavation, the rotating force and the striking force generated by the hydraulic drill head 6 are transmitted to the top sub 2 through the shank rod 7. The rotational force and the striking force transmitted to the top sub 2 are sequentially propagated to the outer rod sub 3, the outer rod coupling 12, the outer rod 32, and the first casing 34, and are transmitted to the outer bit 33.
【0024】他方、インナロッドサブ4に関しては、該
インナロッドサブ4がトップサブ2から離間した前進位
置にあるので、トップサブ2から打撃力は伝達されな
い。インナロッドサブ4には、アウタロッドサブ3から
スプライン18,19を介して回転力のみが伝達され
る。インナロッドサブ4に伝達された回転力は、インナ
ロッド35、スターティングロッド36、アダプタサブ
37及びダウンザホールハンマ39に順に伝播して、ハ
ンマビット38に伝達される。On the other hand, with respect to the inner rod sub 4, the striking force is not transmitted from the top sub 2 because the inner rod sub 4 is at the forward position separated from the top sub 2. Only the rotational force is transmitted from the outer rod sub 3 to the inner rod sub 4 via the splines 18 and 19. The rotational force transmitted to the inner rod sub 4 sequentially propagates to the inner rod 35, the starting rod 36, the adapter sub 37, and the down the hole hammer 39, and is transmitted to the hammer bit 38.
【0025】また、掘削時において、図示しないエアコ
ンプレッサにより発生した圧縮空気が、図示しないライ
ンオイラによってダウンザホールハンマのための潤滑油
を付加された後、スイベルケース5の空気流入口26を
経て環状空気室23に流入する。なお、その際、まれに
粉塵飛散防止などの目的から、水注入ポンプによって少
量の清水を圧縮空気に混入させることがある。During excavation, compressed air generated by an air compressor (not shown) is added with lubricating oil for down-the-hole hammer by a line oiler (not shown), and then the annular air is passed through the air inlet 26 of the swivel case 5. It flows into the chamber 23. At that time, a small amount of fresh water may be mixed into the compressed air by a water injection pump in rare cases for the purpose of preventing dust scattering.
【0026】圧縮空気はさらに空気流路9に流入し、イ
ンナロッドサブ4、インナロッド35、スターティング
ロッド36及びアダプタサブ37の各内部を経てダウン
ザホールハンマ39に供給される。この圧縮空気により
ダウンザホールハンマ39に内蔵されたピストンが作動
し、ハンマビット38に打撃力を与える。このとき、ハ
ンマビット38の先端から圧縮空気が断続的に噴出す
る。この噴出空気は、アウタロッド32とインナロッド
35との空隙を送気時と逆方向に通過して、アウタロッ
ドサブ3とインナロッドサブ4との間の空隙31に至
る。さらに、噴出空気は連通孔30及び環状カッティン
グス室25を経てカッティングス排出口28から外部に
排出され、この空気流によってカッティングスが地上に
運搬、排出される。The compressed air further flows into the air flow path 9 and is supplied to the down the hole hammer 39 through the insides of the inner rod sub 4, the inner rod 35, the starting rod 36 and the adapter sub 37. This compressed air operates a piston incorporated in the down the hole hammer 39 to give a hammering force to the hammer bit 38. At this time, compressed air is intermittently ejected from the tip of the hammer bit 38. The ejected air passes through the gap between the outer rod 32 and the inner rod 35 in the direction opposite to that at the time of air supply, and reaches the gap 31 between the outer rod sub 3 and the inner rod sub 4. Further, the jetted air is discharged to the outside from the cuttings outlet 28 through the communication hole 30 and the annular cutting chamber 25, and the airflow conveys and discharges the cuttings to the ground.
【0027】なお、図1に示すように、インナロッドサ
ブ4の小径部13はシールリング40を介して空気流路
9の軸方向部分9aに常に嵌合保持される長さを有して
いるので、インナロッドサブ4がストローク(図1にS
1 で示される)一杯に前進しても、小径部13が軸方向
部分9aから抜け出すことはない。As shown in FIG. 1, the small diameter portion 13 of the inner rod sub 4 has such a length that it is always fitted and held in the axial portion 9a of the air flow passage 9 via the seal ring 40. Therefore, the inner rod sub 4 strokes (S in Fig. 1
Even when fully advanced (indicated by 1), the small diameter portion 13 does not slip out of the axial portion 9a.
【0028】図5(b)のフラッシング状態にするに
は、作動油入出口27aより環状油室24a及び連通孔
29aを経て油圧シリンダ前室15aに所定圧力の作動
油を供給する。これにより、インナロッドサブ4が後退
し、ダウンザホールハンマ39のハンマビット38が掘
削孔底から離間して、ハンマビット38がビットストロ
ークS2 分下降し、圧縮空気の全量が噴出する。この噴
出空気流により、掘削孔底に残るカッティングスが効果
的に排除され、カッティングスは掘削時におけると同様
の経路を通って地上に運搬、排出される。To achieve the flushing state of FIG. 5 (b), hydraulic oil of a predetermined pressure is supplied from the hydraulic oil inlet / outlet 27a to the hydraulic cylinder front chamber 15a through the annular oil chamber 24a and the communication hole 29a. As a result, the inner rod sub 4 retracts, the hammer bit 38 of the down the hole hammer 39 separates from the bottom of the drill hole, the hammer bit 38 descends by the bit stroke S2, and the entire amount of compressed air is ejected. This jet of air effectively removes the cuttings remaining at the bottom of the drill hole, and the cuttings are transported and discharged to the ground through the same route as when excavating.
【0029】なお、アウタロッドサブ3に設けた環状隔
壁部14は、その軸方向長さがインナロッドサブ4のス
トローク量よりも長くなっている。このため、万一イン
ナロッドサブ4に設けたダストシール41が摩耗し、イ
ンナロッドサブ4の外周にカッティングスや泥が付着し
た状態でインナロッドサブ4をストロークエンドまで後
退させても、これらが直接油圧シリンダ前室15aに引
き込まれることはない。The annular partition wall portion 14 provided on the outer rod sub 3 has an axial length longer than the stroke amount of the inner rod sub 4. Therefore, even if the dust seal 41 provided on the inner rod sub 4 is worn and the inner rod sub 4 is retracted to the stroke end with cuttings and mud attached to the outer periphery of the inner rod sub 4, these will not be directly It is not drawn into the hydraulic cylinder front chamber 15a.
【0030】上記実施形態によれば次のような作用効果
がもたらされる。
(1) インナロッド35は掘削ポジションである前進位置
で油圧ドリルヘッドによる打撃を直接受けない構造にな
っているため、インナロッド先端に取り付けたダウンザ
ホールハンマも打撃を受けることがなく、特別な補強を
必要としない。
(2) ハンマビット38はダウンザホールハンマによる打
撃力のみを受けるので、これとは周波数が異なる油圧ド
リルヘッドによる打撃力も受ける従来のような影響を考
慮する必要がない。According to the above embodiment, the following operational effects are brought about. (1) Since the inner rod 35 is structured so as not to be directly hit by the hydraulic drill head at the forward position, which is the excavation position, the down-the-hole hammer attached to the tip of the inner rod is not hit and special reinforcement is required. do not need. (2) Since the hammer bit 38 receives only the striking force by the down-the-hole hammer, it is not necessary to consider the influence that is conventionally exerted by the striking force by the hydraulic drill head having a different frequency.
【0031】(3) インナロッドサブ4は油圧力によって
必要時にいつでも前進・後退させることができるので、
油圧ドリルヘッドによるアウタロッドサブへの打撃を停
止することなく、フラッシング操作をすることができ
る。
(4) インナロッドサブ4のストローク量をフラッシング
操作に必要なストロークよりも十分大きくとることによ
り、アウタビットとハンマビットとの軸方向の前後位置
関係を微調整することができるようになるので、地質条
件に合わせた掘削ができる。(3) Since the inner rod sub 4 can be moved forward and backward at any time by hydraulic pressure,
The flushing operation can be performed without stopping the impact of the hydraulic drill head on the outer rod sub. (4) By setting the stroke amount of the inner rod sub 4 to be sufficiently larger than the stroke required for flushing operation, it becomes possible to finely adjust the axial front-rear positional relationship between the outer bit and the hammer bit. You can excavate according to the conditions.
【0032】(5) この発明によるクリーニングスイベル
は、カッティングス排出に関し、ロータリパーカッショ
ンドリルによる二重管掘削工法に必ず使われるクリーニ
ングスイベルと同等の機能を有しているため、ダウンザ
ホールハンマを併用してもカッティングスの飛散がな
い。
(6) 従来のロータリパーカッションドリルによる二重管
掘削工法では油圧ドリルヘッドによる打撃力はアウタビ
ット及びインナビットの双方に分散して伝達される。こ
れに対し、この発明によるクリーニングスイベルを使用
した場合、油圧ドリルヘッドによる打撃力はアウタビッ
トにのみ伝達されるので、アウタ側の掘削効率が向上す
る。(5) The cleaning swivel according to the present invention has the same function as the cleaning swivel, which is always used in the double pipe excavation method using the rotary percussion drill, with respect to the discharge of cuttings. There is no scattering of cuttings. (6) In the conventional double pipe excavation method using the rotary percussion drill, the impact force of the hydraulic drill head is dispersed and transmitted to both the outer bit and the inner bit. On the other hand, when the cleaning swivel according to the present invention is used, the impact force of the hydraulic drill head is transmitted only to the outer bit, so that the excavation efficiency on the outer side is improved.
【0033】(7) この発明によるクリーニングスイベル
は、ロータリパーカッションドリルによる二重管掘削工
法に必ず使われるクリーニングスイベルと交換して使用
することができ、したがって既存の掘削機をそのまま使
用することができる。(7) The cleaning swivel according to the present invention can be used by replacing it with the cleaning swivel that is always used in the double pipe excavation method using the rotary percussion drill, and therefore the existing excavator can be used as it is. .
【0034】[0034]
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、内管
の先端にダウンザホールハンマを取り付けて掘削するロ
ータリパーカッション式二重管掘削工法において、ドリ
ルヘッドの打撃力が内管には伝達されないので、ダウン
ザホールハンマが受ける種々の影響を回避することがで
きる。また、外管への打撃を停止することなく、フラッ
シング操作をすることができるので、掘削効率を向上さ
せることができる。As described above, according to the present invention, the impact force of the drill head is not transmitted to the inner pipe in the rotary percussion type double pipe excavation method in which the down-the-hole hammer is attached to the tip of the inner pipe for excavation. Therefore, various effects on the down the hole hammer can be avoided. Further, since the flushing operation can be performed without stopping the impact on the outer pipe, the excavation efficiency can be improved.
【図1】この発明によるクリーニングスイベルの実施形
態を示す軸方向断面図である。FIG. 1 is an axial sectional view showing an embodiment of a cleaning swivel according to the present invention.
【図2】図1のA−A線拡大断面図である。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
【図3】同クリーニングスイベルの分解断面図である。FIG. 3 is an exploded sectional view of the cleaning swivel.
【図4】クリーニングスイベルを油圧ドリルヘッドに接
続した状態を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state in which a cleaning swivel is connected to a hydraulic drill head.
【図5】ダウンザホールハンマを併用して掘削する状態
を示す軸方向断面図である。FIG. 5 is an axial cross-sectional view showing a state of excavating together with a down the hole hammer.
1:クリーニングスイベル 2:トップサブ 3:アウタロッドサブ 4:インナロッドサブ 5:スイベルケース 6:油圧ドリルヘッド 7:シャンクロッド 9:空気流路 9a:軸方向部分 9b:半径方向部分 12:アウタロッドカップリング 13:小径部 14:環状隔壁部 15:油圧シリンダ室 15a:油圧シリンダ前室 15b:油圧シリンダ後室 17:ピストン 18:雌スプライン 19:雄スプライン 23:環状空気室 24a:環状油室 24b:環状油室 25:環状カッティングス室 26:環状空気室 26:空気流入口 27a:作動油入出口 27b:作動油入出口 28:カッティングス排出口 29a:連通孔 29b:連通孔 30:連通孔 31:空隙 32:アウタロッド 33:アウタビット 34:ファーストケーシング 35:インナロッド 36:スターティングロッド 38:ハンマビット 39:ダウンザホールハンマ 1: Cleaning swivel 2: Top sub 3: Outer rod sub 4: Inner rod sub 5: swivel case 6: Hydraulic drill head 7: Shank rod 9: Air flow path 9a: Axial part 9b: Radial portion 12: Outer rod coupling 13: Small diameter part 14: Ring partition 15: Hydraulic cylinder chamber 15a: hydraulic cylinder front chamber 15b: hydraulic cylinder rear chamber 17: Piston 18: Female spline 19: Male spline 23: Annular air chamber 24a: annular oil chamber 24b: annular oil chamber 25: Circular cutting room 26: Annular air chamber 26: Air inlet 27a: hydraulic oil inlet / outlet 27b: hydraulic oil inlet / outlet 28: Cuttings outlet 29a: communication hole 29b: communication hole 30: Communication hole 31: Void 32: Outer rod 33: Outer bit 34: First casing 35: Inner rod 36: Starting rod 38: Hammer bit 39: Down the Hole Hammer
Claims (3)
と、内管及び外管からなる二重管との間を連結するクリ
ーニングスイベルであって、 後端が前記ドリルヘッドに連結され、前端に開口する軸
方向部分及び外周に開口する半径方向部分からなる空気
流路を有するトップサブと、 このトップサブの前端部外周に後端部が固定され、その
中間部内周に形成された環状隔壁部と前記トップサブと
の間に液圧シリンダ室が区画されたアウタロッドサブ
と、 このアウタロッドサブ内に軸方向に移動自在に挿入され
て、その後端部が前記空気流路の軸方向部分に、中間部
が前記環状隔壁部にそれぞれ摺動自在に嵌合され、外周
に前記液圧シリンダ室を摺動自在なピストンが設けられ
たインナロッドサブと、 前記アウタロッドサブから前記インナロッドサブに回転
力を伝達するための手段と、 前記トップサブ及び前記アウタロッドサブの各外周に相
対回転自在に嵌合され、内周に環状空気室、前後2つの
環状液室及び環状カッティングス室をそれぞれ有し、ま
た外周に前記環状空気室、前記2つの環状液室及び前記
環状カッティングス室とそれぞれ連通する空気流入口及
び2つの液入出口及びカッティングス排出口を有するス
イベルケースとを備え、 前記環状空気室は前記空気流路の半径方向部分と連通
し、前記前後2つの環状液室は前記アウタロッドサブに
設けられた連通孔を介して前記シリンダ室の前後室とそ
れぞれ連通し、前記カッティングス室は前記アウタロッ
ドサブに設けられた連通孔を介して前記アウタロッドサ
ブと前記インナロッドサブとの間の空隙に連通している
ことを特徴とするロータリパーカッション式二重管掘削
装置用クリーニングスイベル。1. A cleaning swivel for connecting between a drill head that generates a rotational force and a striking force, and a double pipe consisting of an inner pipe and an outer pipe, the rear end being connected to the drill head, and the front end. A top sub having an air flow path consisting of an axial portion opening to the outside and a radial portion opening to the outer periphery, and an annular partition wall formed on the inner periphery of the middle portion of which the rear end is fixed to the outer periphery of the front end And an outer rod sub having a hydraulic cylinder chamber defined between the top sub and the top sub, and an outer rod sub axially movably inserted into the outer rod sub, the rear end of which is an axial portion of the air passage. An inner rod sub in which an intermediate portion is slidably fitted in the annular partition wall, and a piston that is slidable in the hydraulic cylinder chamber is provided on the outer periphery, and an inner rod sub from the outer rod sub. Means for transmitting a rotational force to the sub-sub, rotatably fitted to the outer peripheries of the top sub and the outer rod sub, and having an annular air chamber, two front and rear annular liquid chambers and an annular cutting chamber on the inner periphery. And a swivel case having an air inlet, two liquid inlets and outlets, and a cuttings outlet that communicate with the annular air chamber, the two annular liquid chambers, and the annular cuttings chamber, respectively. The annular air chamber communicates with a radial portion of the air flow passage, and the two front and rear annular liquid chambers communicate with the front and rear chambers of the cylinder chamber through communication holes provided in the outer rod sub, respectively. The cutting chamber communicates with a space between the outer rod sub and the inner rod sub through a communication hole provided in the outer rod sub. Rotary percussion double tube drilling equipment for cleaning swivel to the butterflies.
形成され、この小径部が前記空気流路の軸方向部分に摺
動自在に嵌合されていることを特徴とする請求項1記載
のロータリパーカッション式二重管掘削装置用クリーニ
ングスイベル。2. A small diameter portion is formed at a rear end portion of the inner rod sub, and the small diameter portion is slidably fitted to an axial portion of the air flow passage. Cleaning swivel for rotary percussion type double pipe excavator as described.
ドサブに回転力を伝達するための手段は、前記アウタロ
ッドサブの内周及び前記インナロッドサブの外周にそれ
ぞれ形成されて互いに嵌合するスプラインであることを
特徴とする請求項1又は2記載のロータリパーカッショ
ン式二重管掘削装置用クリーニングスイベル。3. The means for transmitting a rotational force from the outer rod sub to the inner rod sub is a spline formed on the inner circumference of the outer rod sub and the outer circumference of the inner rod sub, and fitted to each other. The cleaning swivel for a rotary percussion type double pipe excavator according to claim 1 or 2, wherein
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