JP2003525365A - ボーリング孔のボーリング、特に衝撃式または回転衝撃式ボーリングを行なうための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 被覆管（５）がボーリング位置に配置され、ドリルビット（３）が被覆管（５）とドリルロッド（４）間の空洞（６）の洗浄位置で被覆管（５）の先端（８）に移動可能、又は被覆管（５）の先端（８）と接続できることを特徴とし、ドリルビット（３）、回転および／または衝撃式応力の供給や洗浄液および冷却液をドリルビット（３）に運搬するドリルロッド（４）、被覆管（５）を含み、被覆管（５）が、ドリルロッド（４）と被覆管（５）内部間の空洞（６）を画定し、ドリルロッド（４）で支えられるか、又はドリルビット（３）に接続でき、ボーリング孔（２）の衝撃式又は回転衝撃式ボーリングを行なう装置である。これにより、空洞（６）の洗浄用に画定した洗浄位置が導入可能である時、大きな塊状の物質又はドリル細片（７）が簡単で確実にドリルロッド（４）と被覆管（５）間の空洞によって搬出できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、ドリル面あるいは破壊面を持つドリルビット、回転衝撃式の応力お
よび／または衝撃式の応力を供給したり、ドリルビットへの洗浄液および冷却液
を運搬するためのドリルロッド、ドリルロッドと被覆管内部との間の空洞を画定
し、ドリルロッドで支えられるか、あるいはドリルビットに接続することのでき
る被覆管を含む、ボーリング孔のボーリング、特に衝撃式または回転衝撃式ボー
リングを行なうための装置に関する。

【０００２】 ボーリング孔のボーリング、特に衝撃式または回転衝撃式ボーリングを行なう
前記装置は、さまざまな実施形態で公知であり、破壊した物質あるいはドリル細
片を搬出することをあらゆる場合において考慮する必要がある。はじめに述べた
実施形態の変更点として、被覆管あるいはクラッドチューブが使用されず、ボー
リング孔を画定あるいは構成するドリルビットに比べて、ドリルロッドが、通常
より小さな外形寸法であるので、より簡単にドリルロッドの周りにある自由空間
において破壊した物質の搬送を行なうことが可能であるが、この種のボーリング
装置の実施形態は公知である。

【０００３】 被覆管あるいはクラッドチューブが補助的に使用される、はじめに述べた一つ
の実施形態では、被覆管がドリルビットに対して比較的小さな外径を有する時、
被覆管の外側で破壊した物質あるいはドリル細片の搬出を行なうことができ、こ
の場合、通常ここには比較的小さな自由空間のみが生じ、この結果、比較的小型
の破壊した物質のみをこの領域で搬送することができる。はじめに述べた装置で
は、外形寸法がドリルビットの外形寸法とほんの少ししか違わない被覆管が通常
使用され、被覆管が、特に砕石の場合ボーリング孔の少なくとも部分的な支えあ
るいは暫定的な取り外しを行なう必要があるので、ドリルロッドと被覆管内部と
の間で比較的大きな通過空間を画定する前記装置では、破壊した物質あるいはド
リル細片の搬出がドリルロッドと被覆管内部との間にある自由空間、空洞、環状
空間を通して行なわれる。上記に関しては、例えばＡＴ−Ｂ３９０３０３、ＥＰ
−Ｂ０６７０９５０、ＷＯ９８／２０２２９が関連する。これら公知の実施形態
では、ドリルロッドや被覆管内部によって画定された自由空間あるいは空洞にお
いて搬出する破壊した物質あるいはドリル細片の運搬を可能にし、この空洞を通
って破壊した物質の搬出をさらに行なうために、通常ドリルビットの先端部分あ
るいは破壊面にある洗浄液あるいは冷却液用の公知の通過開口部の他に、ドリル
ビットの破壊面または側面部分に少なくとも別の通過開口部が通常設けられてい
なければならない。ドリルロッドと被覆管との間にある空洞への破壊した物質の
運搬を可能にするために、ドリルビット部分あるいはドリルビットと被覆管との
間の接続部分においては比較的小さな通過開口部のみを設けることができるので
、このような場合、極めて小型の物質のみを搬出することができることは直ちに
明らかである。さらに、前記通過開口部が塞がる危険があり、その結果として、
ドリルビットの部分における搬送のために通過開口部を通る供給や通過を可能に
するために、特に大型または粒状の破壊した物質の場合では、搬出時に問題の発
生が予想され、あるいはすでに破壊した物質をさらに粉砕しなければならず、こ
の場合には、追加的にドリルビットより行なわれる前記粉砕作業がすべてのボー
リングの進捗を遅らすことについて、すでに明らかである。

【０００４】 本発明の対象は、ドリルロッドと被覆管内部により画定された空洞あるいは環
状空間を通って破壊した物質あるいはドリル細片の公知の搬出をより簡単に実施
可能にし、特に大きなサイズを有する破壊した物質を難なく空洞あるいは環状空
間へ運搬あるいはこれを通って搬出することの可能な、はじめに述べた実施形態
に基づいて、ボーリング孔のボーリング、特に衝撃式または回転衝撃式ボーリン
グを行なうための装置を使用できるようにすることである。

【０００５】 本課題を解決するのは、ボーリング位置において破壊面とは反対側にあるドリ
ルビットの裏側から離れて被覆管が配置されることと、ドリルビットが被覆管と
装置の裏側を持つドリルロッドとの間にある空洞の洗浄位置において、ドリルビ
ットに向いた被覆管の先端に移動可能、あるいは被覆管の先端と接続できること
とを本質的に特徴とする、ボーリング孔のボーリング、特に衝撃式または回転衝
撃式ボーリングを行なう発明に基づく装置である。発明に基づき、被覆管が、ド
リルビットから離れてボーリング位置に配置されることにより、ドリルビットの
破壊面から見て、ドリルビットの後方では、ドリルロッドと被覆管との間にある
空洞あるいは環状空間に破壊した物質あるいはドリル細片を運搬するための相当
大きな通過開口部をもたらす、自由空間を自由に使用でき、この被覆管のサイズ
にあう比較的粗い物質を難なく、空洞へ、そしてこの空洞を通って搬出すること
ができる。これにより、ドリルビットの後方やドリルロッドと被覆管内部との間
で画定する空洞に破壊した物質の運搬を可能にするために、発明に基づく装置で
は、はじめに述べて公知である従来の技術とは対照的に、ドリルビットの破壊面
あるいは側面部分に、追加的な通過開口部を必要とせず、この結果、ドリルビッ
トの力を弱めるこがなく、特にこの破壊開口部において公知の実施形態で発生す
る栓塞あるいは遮断を危惧する必要はなくなる。これにより、破壊面の部分では
、公知の、通常は比較的数の少ない、冷却液あるいは洗浄液用のための比較的小
さな通過断面を有する通過開口部で十分足りる。環状空間あるいはドリルロッド
と被覆管内部との間の空洞において破壊する物質の洗浄あるいは目的とする搬出
を行なう場合、発明に基づいて、前記の洗浄位置において、ドリルビットの裏側
はドリルビットに向いた被覆管の先端に移動可能、あるいは被覆管の先端と接続
できるように構成され、この結果、冷却液あるいは洗浄液を環状空間あるいは空
洞へ運搬することにより、この空洞あるいは環状空間の目的とする、画定された
洗浄を直ちに実現することが可能である。

【０００６】 特に破壊面と反対側のドリルビットの裏面と、ドリルビットに向いた被覆管の
先端との間を本質的に密閉することを可能にするために、有利な実施形態に基づ
いて、ドリルロッドと内部との間に破壊面と反対側にあるドリルビットの終端を
少なくとも部分的に覆うための自由空間をドリルビットに向いた先端で被覆管が
画定するように構成され、この結果、前記の位置では、ドリルビットと管との間
にある、接続部分破壊した物質をさらに搬入することは確実に防止され、ドリル
ビットをさらに使用するために遮断を危惧する必要はなくなる。

【０００７】 非常に大粒あるいは塊状の破壊した物質で、ドリルロッドと被覆管内部との間
に画定される空洞あるいは環状空間の、比較的大きな通過断面を有する入口開口
部の移設を回避するために、さらに有利な実施形態に基づいて、被覆管の先端で
自由通過断面を制限するための筒形エレメントをドリルロッドおよび／または被
覆管の外周に設けるように、構成される。前記筒形エレメントは場合により、例
えばドリルロッドおよび／または被覆管の個別部分の間の接続部で発生する可能
性のある、被覆管内部において予測される通過断面の制限や狭窄を調整でき、そ
の結果、ドリルロッドと被覆管との間にある空洞への比較的大きな入口開口部で
、大きな破壊した物質部分の遮断あるいは固定自体が被覆管内部で確実に防止さ
れることが、その都度保証される。

【０００８】 すでに上述したように、洗浄液あるいは冷却液を搬出するための発明に基づく
装置では、比較的少ない数の通過開口部のみをドリルビットの破壊面で必要とし
、この場合、ドリルロッドと被覆管との間にある被覆管を簡単に洗浄するために
さらに有利な実施形態に基づいて、破壊面の領域においてその都度洗浄液を搬出
するための少なくとも一つの通過開口部と、ドリルビットの裏側部分に達する一
つの通過開口部をドリルビットが有するように構成される。ドリルビットの裏側
部分に達する前記の追加的な通過開口部により、装置のドリルビットが被覆管の
先端の装置にあるか、あるいは先端と接続する洗浄位置において、空洞内部への
洗浄液の目的とする確実な運搬を実現し、これにより目標とする浄化作用あるい
は洗浄作用は確実に、比較的少ない液量で行なうことができる。

【０００９】 発明に基づく装置のさらに有利な実施形態との対応によれば、ドリルビットの
裏側部分にある少なくとも一つの追加的な通過開口部の設置により、通過開口部
が発明に基づく装置の洗浄位置においてのみ稼動可能あるいは洗浄位置において
洗浄液や冷却液の搬出を可能にする、ことを保証するために、ボーリング位置に
おいて破壊面に達する少なくとも一つの通過開口部と、洗浄位置において裏側に
達する少なくとも一つの通過開口部とを、洗浄液を搬出するために開放する、栓
エレメントがドリルビット内部に設けられることが提案される。特に小型で確実
に動作する実施形態については、栓エレメントがドリルビット内部を導かれ、本
質的にドリルビットの中央を延びる洗浄液用の供給管を囲む筒から構成され、筒
が弾力とは逆に破壊面から突出したピンあるいはボルトエレメントを通り、ボー
リング位置においてドリルビット内部で縦方向に移動することが可能であるよう
に有利に構成される。前記の筒状の栓エレメントは相当頑丈で小型に構成するこ
とが出来、この結果、厳しい使用条件の下でボーリング孔において長時間にわた
り確実な作業方法が確保される。洗浄位置を取り入れるための被覆管に装置のド
リルビットを引き戻す際に、ドリルビットの破壊面はボーリング孔の破壊した前
面との接触からはずれ、これにより、弾力に対する筒状の栓エレメントの自動的
な移動は、通過開口部またはドリルビットの裏側にある通過開口部のみを開放す
るので、さらに、破壊面あるいはドリル面から突出したピンまたはボルトエレメ
ントによって、その都度希望する通過開口部や、ドリルビットの破壊面の部分ま
たは洗浄位置における裏側部分における通過開口部の自動的な閉鎖や開放が実現
できる。

【００１０】 使用目的や破壊した物質に応じて、圧縮空気または液体、特に水からなる洗浄
液が圧力を受けるように、発明に基づく装置のためにさらに有利に構成される。

【００１１】 発明に基づく装置のさらに有利な実施形態によれば、ドリルロッドを囲む被覆
管とのドリルビットの特に簡単な接続は、中央にある内部と、特別に解除可能に
内部と接続される、内部を環状に囲む外部とにドリルビットを区分することによ
り、実現できる。

【００１２】 本発明について、添付の図面で図示された実施形態に基づいて、以下で詳細に
説明する。

【００１３】 図１と図２では共に、１ではボーリング、特に衝撃式または回転衝撃式ボーリ
ングを行なうためのボーリング装置を、２ではボーリング孔を図示し、この時装
置１は、３で示したドリルビット、ドリルロッド４、ドリルロッドを囲む被覆管
５を含んでおり、この時ドリルロッド４と被覆管５内部との間で空洞あるいは環
状空間６が画定されている。図面において明らかであるように、ドリルロッド４
の外周と被覆管５の内径あるいは内部６との間で画定される環状空間あるいは空
洞６を通り、破壊した塊状の物質あるいはドリル細片７の搬出が行なわれる。図
１で示したボーリング位置では、ボーリング位置においてドリルビット３に向く
被覆管５の先端８がドリルビット３の裏側から離れて位置することを示しており
、この結果、ドリルビット３の近くを通過する破壊した物質に、ドリルロッド４
と被覆管５との間で画定される空洞６へ運搬するための、大きな自由空間が設け
られる。これにより、比較的大きな塊状の物質７も環状空間あるいは空洞６へ運
搬することができることが、図１から明らかである。

【００１４】 図１と図２では、接続部分を９で示し、ここで、ドリルロッド４の部分におい
て、この接続部分９が例えばドリルロッドのそれぞれの断面からドリルロッド４
の残りに対して拡大された外径を有することが明らかであり、この部分では通常
厚さが比較的薄い被覆管５の追加的な支持を１０で示している。特に、前記の部
分領域９で、非常に大きな物質片７の搬入による閉塞を防止するために、ドリル
ビット３の裏側に続く空洞６方向への自由入力開口部あるいは入力断面を狭める
筒形エレメントを図１では１１で示し、この結果、相当小さな物質片７のみが侵
入が可能となり、この結果、例えば接続エレメント９の部分など空洞６内部では
、物質片のの固定あるいは遮断を確実に防止する。筒１１の適切な寸法により、
場合により接続片９の異なるサイズの実現が可能であることが明らかである。

【００１５】 図１で示したボーリング位置では、ドリルロッド４の内部を通り公知の方法で
ドリルビット３の部分へ運搬される洗浄液あるいは冷却液が、ドリルビット３の
ドリル面あるいは破壊面１４にある１２および１３で図示した通過開口部を経由
して搬出され、破壊面１４の洗浄および冷却が行なわれる一方、もう一方で、矢
印１５に沿って、通常圧力を受けて搬入される、圧縮空気または例えば水の圧力
を受ける、洗浄液あるいは冷却液の逆流によって、ドリルビット３付近で空洞６
方向へ破壊した物質７を打ち砕いたり、切り裂いたりし、この結果、調整され、
洗浄液による接続片９の、破壊した物質あるいはドリル細片７の搬出が、空洞６
を通って行なわれる。

【００１６】 空洞６の洗浄あるいはその中に含まれ破壊した物質あるいはドリル細片７の搬
出を行なう必要がある場合、ドリルビット７は図２で示した洗浄位置の被覆管５
へあるいは被覆管そのものに簡単に引き戻され、この結果、ドリルビット３に向
く装置の被覆管の先端８はドリルビットの裏側に達するか、あるいはドリルビッ
ト３の後方部分１６が被覆管５の先端８によって覆われる。こうした目的で被覆
管４の先端８部分に適切な自由空間が設けられる。

【００１７】 図２では、ドリルロッド４によりドリルビット３へ運搬される洗浄液あるいは
冷却液を搬出する代わりに、破壊面１４に達する通過開口部１２と１３を通り、
ドリルビットの裏側１６に少なくとも一つの別の通過開口部１７が設けられ、こ
の通過開口部を経由して、ドリルロッド４と被覆管５内部との間にある空洞６へ
向けて、矢印１８に沿って洗浄液あるいは冷却液の搬出が直ちに行なわれること
が、さらに明らかである。図２で示した位置においては、ばね２１の力に対して
ドリル装置１の縦方向２０に移動可能な、筒状の栓エレメント１９によって通過
開口部１２および１３への自由な液体通過が遮断され、この結果、図２で示した
洗浄位置では、ドリルロッド４において、元来中央を延びる進入ボーリングから
直ちに、洗浄液あるいは冷却液がドリルビット３に向く少なくとも一つの通過開
口部１７へ流入する。筒状の栓エレメント１９は、図２で示した洗浄位置におい
て破壊面１４上に突出する、ピンあるいはボルトエレメント２２とさらに接続し
、これに対して、ボルトエレメント２２は、図１で示した装置にあるボーリング
位置では破壊しようとする物質２３に達し、通過開口部１７が栓エレメント１９
により密閉され、冷却液の搬出が破壊面１４に向く通過開口部１２および１３の
みにより可能である、ばね２１の力に対して図１で示したような位置へ筒状の栓
エレメント１９を移動させる。

【００１８】 ドリルビット３が元来中央にある中央部２４とこれを囲む環状の外部２５に区
分されることは図面で示した実施形態においてさらに明らかであり、この場合、
例えばピン状の硬いマテリアルによって形成される破壊用具あるいはエレメント
をそれぞれ２６で示している。

【００１９】 図示した装置１によって、塊状の物質あるいはドリル細片７のより確実な搬出
がドリルロッド４と被覆管５との間にある比較的大きな通過断面を示す空洞６に
合わせて実現することができ、この場合、従来の技術において構成さるように、
物質の逆流を可能にする、ドリルビット３における追加的な通過開口部は、必要
ではない。さらに、塊状の物質あるいはドリル細片７を搬出する可能性によって
ドリルロッド４により供給される衝撃ーあるいは破壊エネルギーをボーリング孔
２の実現に完全に使用することができ、従来の技術において必要であったように
、ドリルビット３の通過開口部を通って破壊した物質の搬出を可能にするために
、破壊した物質をさらに粉砕するために転用すべきではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ボーリング位置における発明に基づく装置の部分断面図である。

【図２】 発明に基づく、洗浄位置における装置の、図１に類似した部分的な断面図であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＡＵ，Ｃ Ａ，ＣＮ，ＣＺ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ ，ＮＯ，ＰＬ，ＲＵ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＲ，ＵＳ， ＹＵ，ＺＡ (72)発明者 ベーム，カール オーストリア国、アー−4052・アンスフエ ルデン、ゾンマーラントシユトラーセ・12

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ドリル面あるいは破壊面（１４）を持つドリルビット（３）
   と、回転衝撃式の応力および／または衝撃式の応力を供給し、ドリルビット（３
   ）に洗浄液および冷却液を運搬するためのドリルロッド（４）、被覆管（５）と
   を含み、被覆管（５）がドリルロッド（４）と被覆管（５）内部との間の空洞（
   ６）を画定し、ドリルロッド（４）において支えられるか、あるいはドリルビッ
   ト（３）に接続することのできる、ボーリング孔（２）のボーリング、特に衝撃
   式ボーリングまたは回転衝撃式ボーリングを行なうための装置であって、ボーリ
   ング位置において破壊面（１４）の反対側にあるドリルビット（３）の裏側から
   距離を置いて被覆管（５）が配置されることと、ドリルビット（３）が被覆管（
   ５）と装置の裏側（１６）を持つドリルロッド（４）との間にある空洞（６）の
   洗浄位置において、ドリルビット（３）に向いた被覆管（５）の先端（８）に移
   動可能、あるいは被覆管（５）の先端（８）と接続できることとを特徴とする装
   置。
2. 【請求項２】 被覆管（５）が、ドリルロッド（４）と、破壊面（１４）か
   ら離れたドリルビット（３）の終端（１６）の少なくとも部分的な広がりのため
   の内部との間にある自由空間をドリルビット（３）に向いた先端（８）において
   画定することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 【請求項３】 被覆管（５）の先端（８）にある自由な通過断面を制限する
   ためにドリルロッド（４）および／または被覆管（５）の外周に筒形エレメント
   （１１）が設けられることを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
4. 【請求項４】 破壊面（１４）の領域において洗浄液を搬出するためにその
   都度少なくとも一つの通過開口部（１２、１３）と、ドリルビット（３）の裏側
   領域（１６）に達する一つの通過開口部（１７）をドリルビット（３）が提示す
   ることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
5. 【請求項５】 ボーリング位置において少なくとも一つの破壊面（１４）に
   達する通過開口部（１２、１３）と、洗浄位置において少なくとも一つの裏側（
   １６）に達する通過開口部（１７）とを、洗浄液を搬出するために開放するドリ
   ルビット（３）内部における栓エレメント（１９）が設けられることを特徴とす
   る、請求項４に記載の装置。
6. 【請求項６】 栓エレメントが、ドリルビット（３）内部を導かれ、元来ド
   リルビット（３）の中央を延びる洗浄液用の供給管を囲む、筒（１９）から形成
   され、筒（１９）が弾力（２１）とは逆に破壊面（１４）から突出したピンエレ
   メントあるいはボルトエレメント（２２）を通り、ドリルビット（３）内部のボ
   ーリング位置において縦方向に移動することが可能であるをことを特徴とする、
   請求項５に記載の装置。
7. 【請求項７】 圧縮空気または液体、特に水からなる洗浄液が圧力を受けて
   形成されることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。
8. 【請求項８】 中央にある中央部（２４）と、特別に解除可能に中央部と接
   続され、中央部（２４）を環状に囲む外部（２５）とにドリルビット（３）が区
   分されていることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の装置。