JP2004044373A

JP2004044373A - 掘削用ハンマービット打撃装置

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Publication number: JP2004044373A
Application number: JP2003144937A
Authority: JP
Inventors: Byondoku Imu; イム　ビョンドク
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-07-10
Filing date: 2003-05-22
Publication date: 2004-02-12
Anticipated expiration: 2023-05-22
Also published as: KR200294253Y1; CN1487168A; CN1270047C; JP3782070B2; US6860339B2; US20040016154A1

Abstract

【課題】機械に無理を与えずに全面的の同一圧力で円滑に打撃することができ、ピストン打撃力の部分集中によるハンマービットの損傷の恐れを無くす掘削用ハンマービット打撃装置を提供すること。
【解決手段】バックヘッドと、チェックバルブと、スリーブ管と、ピストンと、エア分配子とを備える掘削用ハンマービット打撃装置において、エア分配子は、その下端には連通管を結合してなる作動管を備え、ピストンは、その中心に流通孔が形成されエア分配子の軸管と作動管とが挿入されて、ピストンの外周縁はスリーブ管の内側と同一になるように形成させるが、その下部は一側面の上下方向には吐出誘導孔が形成され、その中心側には密閉凸部が形成され、スリーブ管は、ピストンの密閉凸部が位置され、吐出誘導孔が開放される上昇凹部を内側面に形成させることを特徴とする。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は掘削用ハンマービット打撃装置に係り、より詳しくは機械に無理を与えずに全面積の同一圧力で円滑に打撃することができ、ピストン打撃力の部分集中によるハンマービットの損傷のおそれが全くない掘削用ハンマービット打撃装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、試錐（ｂｏｒｉｎｇ）は地層の構造や性状を調べるために地殻に小さな穴をくぐることであり、地殻内部に対する様々な知識を得るために、または石油・天然ガス、温泉・地下水などを採取するために行われる。
【０００３】
使用目的により様々な規模に分けられるが、その長さが数ｍ〜数千ｍ、直径が数ｍｍ〜数十ｍに至るものがある。今日は垂直の坑道で使用する目的でその直径が数ｍに至る大規模の試錐も実施されている。
【０００４】
掘削方法により分類すると、ビットに衝撃を与え岩石を破鎖して穿孔する衝撃式と、鉄管（パイプ）の末端にダイヤモンドや超硬合金を嵌め込んだビットを岩石面に対して押し付けながら回転させて穴をくぐる回転式とがある。世界一の最も深い試錐穴としてはアメリカの油田地帯で穿孔された８，０００ｍに至るものがある。
【０００５】
このような大規模のものにおいては、用いられる鉄管の長さが長くなるため、ある一定の長さの鉄管を次々に連結して長さを延長させる。しかしながら、ビットの交換や‘ケーシング・パイプ’という鉄管を掘削した穴の中に挿入するとき、各種の調査のために鉄管（ロードともいい、以下‘スチール管’と呼ぶ。）を持ち上げる場合が多くなる。
【０００６】
このために、大きな捲揚塔が設置されるべきであり、その周りには動力設備または掘削された物質を取り除き、空壁の崩壊を防止する目的で使用される掘削泥水設備などを備えなければならない。油田地帯で見られる捲揚塔の風景は試錐がなされていることを現わす。
【０００７】
地下の鉱床を対象とする鉱山においても試錐は重要な作業である。該試錐は、鉱山で排水穴や通気用穴に鉱石や廃石を通過させる通路として、または電線用ケーブルを通過させるための目的で使用される場合もある。地質・鉱床の探査や先進試錐といって、坑道の掘進に先立って予備的な調査のために試錐を行うのが普通である。
【０００８】
鉱山用試錐は、石油削井用試錐のような大規模的なものではないが、発達したものが数多く開発され坑外や坑内において、あらゆる方向、あらゆる角度、またあらゆる深さでも自由に穴を穿孔することができる。回転式試錐では、岩石を‘コア’という細い棒状の岩心を用いて抜き出すことができるので、岩質・品位・鉱床の性状などの探査には良い結果を得ることができる。
【０００９】
衝撃式では、穿孔中に穴の中から出される岩粉を調べて岩質や品位を判断することができる。該‘コア’を採取する試錐を岩心試錐（コア・ボーリング）といい、岩粉を採取する試錐を粉泥試錐（スラッジ・ボーリング）という。試錐は穴の中に様々な調査用測定器具や実験用装置などを挿入することができるので、地殻内部の構造や状況を調べるための穴としても用いられる。その他、発電所のダム工事や建物の基礎調査などの用途としても用いられる。
【００１０】
かかる試錐に用いられる掘削用ハンマービットは、その用途や地層（地質）の条件に応じて別々の規格及び構造のハンマービットを用いるが、その種類として、直接掘削方式用ハンマービットと、間接掘削方式用ハンマービットとに大別される。
【００１１】
直接掘削方式用ハンマービットは、地層の状態が良好であるか深く掘削しない方式に用いられるものであり、スチール管を用いずにハンマードリルに装着されたビットハウジングが回転しつつ地層を掘削するものである。
【００１２】
間接掘削方式用ハンマービットは、掘削孔にスチール管を埋め立てながら掘削を実施する方式に用いられるもので、ハンマードリルに装着されたビットハウジングとビットとがスチール管の直径より大きい穴をくぐった後、そのスチール管を通じて取り出されるのである。
【００１３】
かかる間接掘削方式のハンマードリルは、地中の深くに入るほど圧力が大きく増加するとともに、大きいエネルギーによる負荷がハンマービットを邪魔して掘削作業を困難にする。
【００１４】
かかるハンマービットの価格はその製品の種類や規格により大きい差を示しているが、間接方式の掘削用ハンマービットであれば、ビット１個当りに少なくとも５０万円乃至３００万円もする高価の製品なので一つの試錐孔を掘削する度に心配しながら慎重に掘削作業を実施するようになるのである。もし作業中にビットが破損するという問題が発生するとしたら、その影響は工事費に直結する。
【００１５】
かかる従来の掘削機の掘削方式は、掘削機の内部のハンマービット打撃時に、ハンマービットの底の面的を同一圧力で打撃することができないので作動時に一側に集中される掘削機のピストンの打撃力によって瞬間的にハンマービットが損傷する恐れが多いという問題点があった。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前述のような問題点を解決するためのもので、その目的は、機械に無理を与えずに全面的の同一圧力で円滑に打撃することができ、ピストン打撃力の部分集中によるハンマービットの損傷の恐れを無くす掘削用ハンマービット打撃装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、その中心に一定圧力の空圧が流入される流入孔が形成されたバックヘッドと、バックヘッドの流入孔の下端に位置され流入された空圧がバックヘッドの流入孔に再び流出されるのを防止するチェックバルブと、長い管体で上端内側にはバックヘッドの下端部が密閉されるように結合し、下端内側にはチャックによって固定されたハンマービットが摺動可能に結合するスリーブ管と、スリーブ管の内側のハンマービットの上側に位置されスリーブ管内で上下に往復運動しつつハンマービットを下方に叩き付けるピストンと、スリーブ管の内側のピストンとバックヘッドとの間に位置されバックヘッドの流入孔に流入された空圧を分配してピストンを上下に往復運動させハンマービットに衝撃を加えるエア分配子と、を備える掘削用ハンマービット打撃装置において、エア分配子は、その上端にチェックバルブが安着する円筒形状のバルブ凹部が形成され、その下部に流入通孔が左右方向に形成され、その下部にはその中心に通孔を有しスリーブ管の内側面に突出して密着固定される固定羽が形成され、その下端には軸孔を有し下端の密閉された軸管が下側に固定結合して下部に上昇通孔が左右方向に形成され、軸管の外側の固定羽の下端にはその中心に誘導孔を有し上部両側に下降通孔が形成され、軸管の上昇通孔の延長線上に上昇通孔が形成され、それぞれの上昇通孔に管孔の形成された連通管を結合してなる作動管を備え、ピストンは、その中心に流通孔が形成されエア分配子の軸管と作動管とが挿入されてスリーブ管内でピストンのハンマービット打撃後の上昇時に、連通管の管孔の延長線上の一側に上昇孔が形成され、ピストンの下降時に連通管の管孔の延長線上には回帰凹部が形成され、その下端の流通孔の直径部は軸管の外周縁と密着し、ピストンの外周縁はスリーブ管の内側と同一になるように形成させるが、その下部は小さく形成させ上昇孔と連結されるように一側面の上下方向には吐出誘導孔が形成され、その中心側には密閉凸部が形成されてスリーブ管の内面と密着するように形成され、スリーブ管は、ピストンのハンマービット衝撃の際に、ピストンの密閉凸部が位置され、吐出誘導孔が開放される上昇凹部を内側面に形成させる特徴を有する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付した図面を用いてより詳細に説明すれば次のようである。図１は、本発明の実施例の分離状態を示す斜視図で、図２は本発明の実施例の上昇前の様子を示す側断面図で、図３は本発明の実施例の下降前の様子を示す側断面図で、図４は本発明の実施例の無負荷時の様子を示す側断面図で、図５は本発明の実施例であるエア分配子の様子を示す拡大側断面図である。
【００１９】
本発明の掘削用ハンマービット打撃装置は、その中心に流入孔９２が形成されたバックヘッド９０と、バックヘッド９０の流入孔９２の下端に位置されて流入された空圧がバックヘッド９０の流入孔９２に再び流出されることを防止するチェックバルブ８０と、上端内側にはバックヘッド９０の下端部が密閉されるように結合し、下端内側にはチャック７４により固定されたハンマービット７０が摺動可能に結合するスリーブ管６０と、スリーブ管６０の内側のハンマービット７０の上側に位置しエア分配子１による空圧の分配によりスリーブ管６０内で上下に往復運動しハンマービット７０を下方に打撃するピストン５０と、スリーブ管６０の内側のピストン５０とバックヘッド９０との間に位置し空圧を適切に分配してピストン５０を上下に往復運動させハンマービット７０を打撃させるエア分配子１と、で構成される。
【００２０】
エア分配子１は金属材質で、スリーブ管６０の内側に位置し空圧を適切に誘導してピストン５０を上下方向に往復させハンマービット７０を打撃するように誘導させるものであって、その上端にはチェックバルブ８０が安着する円筒形状のバルブ凹部４０を有し、その下部には左右方向に形成された流入通孔４２を有する。
【００２１】
流入通孔４２の下部には、その中心に通孔３２を有しスリーブ管６０の内側面に突出して密着固定される固定羽３０を有し、その下端には軸孔２２を有し、下端の密閉された軸管２０が下側に固定結合して下部に左右方向に形成された上昇通孔１６を有し、軸管２０の外側の固定羽３０の下端には、その中心に誘導孔１２を有し、上部両側に形成された下降通孔１４を有し、軸管２０の上昇通孔２４の延長線上に上昇通孔１６の形成された作動管１０が形成される。それぞれの上昇通孔１６、２４に管孔１９の形成された連通管１８が結合して軸管２０の軸孔２２に充填された空圧は連通管１８の管孔１９を通じて作動管１０の外部に放出される。
【００２２】
ピストン５０は金属材質で、エア分配子１の空圧分配によってスリーブ管６０内で上下方向に往復運動しつつ下側に位置したハンマービット７０を下方に打撃させるものであって、その中心には上下方向に形成されエア分配子１の軸管２０と作動管１０とが挿入される流通孔５１が形成され、スリーブ管６０内でピストン５０のハンマービット７０打撃後の上昇時に、軸管２０と作動管１０との上昇通孔２４、１６に結合した管孔１９を有する連通管１８の延長線上の一側に上昇孔５２が形成される。
【００２３】
ピストン５０の下降時に、軸管２０と作動管１０との上昇通孔２４、１６に結合した連通管１８の延長線上に形成された流通孔５１にはその内側に回帰凹部５８が形成され、その下端の流通孔５１の直径部は軸管２０の外周縁と密着される。
【００２４】
ピストン５０の外周縁はスリーブ管６０の内側と同一になるように形成させ、その下部は小さく形成させて上昇孔５２と連結されるように一側面の上下方向には吐出誘導孔５４が形成され、その中心側には密閉凸部５６が形成されスリーブ管６０の内面と密着して密閉される。
【００２５】
スリーブ管６０はピストン５０のハンマービット７０衝撃の際に、ピストン５０の密閉凸部５６が位置され吐出誘導孔５４を開放させる上昇凹部６２が内側面に形成される。
【００２６】
かかる本発明の作動状態を図面により詳細に説明すれば次のようである。図２のように、空圧がバックヘッド９０の流入孔９２を通じて供給されると、空圧はバックヘッド９０とチェックバルブ８０との間の空間を経てエア分配子１の流入通孔４２を通じて固定羽３０の通孔３２を経るようになり、通孔３２を経た空圧は軸管２０の軸孔２２を経て下部の上昇通孔２４に結合した連通管１８の管孔１９に流入する。
【００２７】
連通管１８の管孔１９に流入された空圧は作動管１０の上昇通孔１６側の管孔１９を通じてピストン５０の上昇孔５２に流入され、上昇孔５２の空圧は再びピストン５０とスリーブ管６０との間の吐出誘導孔５４とスリーブ管６０の上昇凹部６２を経てピストン５０の下部とスリーブ管６０との間の空間に流入される。
【００２８】
このように、ピストン５０の下部とスリーブ管６０との間の空間に充填された空圧はスリーブ管６０内でピストン５０を上方に押し出すようになり、ピストン５０はスリーブ管６０内で上昇する。
【００２９】
この際、ピストン５０の上部とスリーブ管６０との間に位置した空気はエア分配子１の作動管１０の下降通孔１４を通じて誘導孔１２に流入され、流入された空気はピストン５０の流通孔５１を通じてハンマービット７０の吐出孔７２に吐出される。
【００３０】
以上、図３のように、スリーブ管６０内で上昇したピストン５０は再びエア分配子１の流入通孔４２および通孔３２を通じて流入された空圧が軸管２０の軸孔２２を経て上昇通孔２４と管状に結合した連通管１８の管孔１９に流入されると、空圧は作動管１０の上昇通孔１６と管状に結合した連通管１８の他側の管孔１９を通じて作動管１０の外部に放出され、エア分配子１の連通管１８の管孔１９の外部に放出された空圧はピストン５０の回帰凹部５８を経て再び軸管２０の下端の軸管２０と作動管１０との間の誘導孔１２に流入される。
【００３１】
軸管２０と作動管１０との間の誘導孔１２の下部から上側に流入された空圧は、作動管１０の上側の下降通孔１４を通じてエア分配子１とスリーブ管６０との間のピストン５０の上部空間に充填され、充填された空圧はスリーブ管６０の内部で一定圧力にて、ピストン５０を下方に下降させるようになる。
【００３２】
この際、ピストン５０の下部とスリーブ管６０との間に存在する空気はハンマービット７０の吐出孔７２を通じて外部に吐出される。
【００３３】
以上、図２、図３のように、掘削機は空圧のエア分配子１の流入によりピストン５０を連続して上下方向に上昇・下降させるようになり、ピストン５０の下部のハンマービット７０は掘削作業を続けて行えるようになる。
【００３４】
図４のように、作業者が掘削機を若干持ち上げると、ハンマービット７０およびピストン５０はスリーブ管６０内で下降するようになり、この際、エア分配子１に流入された空圧は軸管２０の軸孔２２を経て軸管２０と作動管１０とを連結した連通管１８の通孔１９を通じてエア分配子１の外部に放出され、　放出された空圧はエア分配子１とスリーブ管６０との間に充填され、充填された空圧は再び作動管１０の上側の下降通孔１４を通じて作動管１０と軸管２０との間の誘導孔１２を通じて軸管２０の下部とピストン５０との間に開放された流通孔５１を通して下降し、ハンマービット７０の吐出孔７２を通じて外部に吐出される。
【００３５】
【発明の効果】
このように、本発明は機械に無理を与えずに、全面的の同一圧力で円滑に打撃することができ、ピストン打撃力の部分集中によるハンマービットの損傷の恐れを無くすという效果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の分離状態を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施例の上昇前の様子を示す側断面図である。
【図３】本発明の実施例の下降前の様子を示す側断面図である。
【図４】本発明の実施例の無負荷時の様子を示す側断面図である。
【図５】本発明の実施例であるエア分配子の様子を示す拡大側断面図である。
【符号の説明】
１　エア分配子
１０　作動管
１２　誘導孔
１４　下降通孔
１６　上昇通孔
１８　連通管
１９　管孔
２０　軸管
２２　軸孔
２４　上昇通孔
３０　固定羽
３２　通孔
４０　バルブ凹部
４２　流入通孔
５０　ピストン
５１　流通孔
５２　上昇孔
５４　吐出誘導孔
５６　密閉凸部
５８　回帰凹部
６０　スリーブ管
６２　上昇凹部
７０　ハンマービット
７２　吐出孔
７４　チャック
８０　チャックバルブ
９０　バックヘッド
９２　流入孔

Claims

中心に一定圧力の空圧が流入される流入孔（９２）が形成されたバックヘッド（ｂａｃｋ　ｈｅａｄ）（９０）と、バックヘッド（９０）の流入孔（９２）の下端に位置され流入された空圧がバックヘッド（９０）の流入孔（９２）に再び流出されることを防止するチェックバルブ（ｃｈｅｃｋ　ｖａｌｖｅ）（８０）と、長い管体でその上端内側にはバックヘッド（９０）の下端部が密閉されるように結合し、その下端内側にはチャック（ｃｈｕｃｋ）（７４）によって固定されたハンマービット（７０）が摺動可能に結合するスリーブ管（６０）と、スリーブ管（６０）の内側のハンマービット（７０）の上側に位置しスリーブ管（６０）内で上下に往復運動してハンマービット（７０）を下部に打撃するピストン（５０）と、スリーブ管（６０）の内側のピストン（５０）とバックヘッド（９０）との間に位置しバックヘッド（９０）の流入孔（９２）に流入された空圧を分配してピストン（５０）を上下に往復運動させてハンマービット（７０）を打撃させるエア分配子と、を備える掘削用ハンマービット打撃装置において、
エア分配子（１）は、その上端にチェックバルブ（８０）が安着する円筒形状のバルブ凹部（４０）が形成され、その下部に流入通孔（４２）が左右方向に形成され、その下部の中心に通孔（３２）を有しスリーブ管（６０）の内側面に突出して密着固定される固定羽（３０）が形成され、その下端には軸孔（２２）を有し下端の密閉された軸管（２０）が下側に固定結合して下部に上昇通孔（２４）が左右方向に形成され、軸管２０の外側の固定羽（３０）の下端にはその中心に誘導孔（１２）を有し上部両側に下降通孔（１４）が形成され、軸管（２０）の上昇通孔（２４）の延長線上に上昇通孔（１６）が形成され、各上昇通孔（１６）、（２４）に管孔（１９）が形成された連通管（１８）を結合してなる作動管（１０）を備え、
ピストン（５０）は、その中心に流通孔（５１）が形成され、エア分配子（１）の軸管（２０）と作動管（１０）とが挿入されてスリーブ管（６０）内でピストン（５０）のハンマービット（７０）打撃後の上昇時に連通管（１８）の管孔（１９）の延長線上の一側に上昇孔（５２）が形成され、ピストン（５０）の下降時に連通管（１８）の管孔（１９）の延長線上には回帰凹部（５８）が形成され、その下端の流通孔（５１）の直径部は軸管（２０）の外周縁と密着し、ピストン（５０）の外周縁はスリーブ管（６０）の内側と同一になるように形成させ、その下部は小さく形成させ上昇孔（５２）と連結されるように一側面の上下方向には吐出誘導孔（５４）が形成され、その中心側には密閉凸部（５６）が形成されてスリーブ管（６０）の内面と密着するように形成され、
スリーブ管（６０）は、ピストン（５０）のハンマービット（７０）衝撃の際にピストン（５０）の密閉凸部（５６）が位置されて吐出誘導孔（５４）が開放される上昇凹部（６２）を内側面に形成させることを特徴とする掘削用ハンマービット打撃装置。