JP2006521481A - 液圧ドリル・ストリング装置、特に液圧孔内ロックドリル機 - Google Patents
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Abstract
Description
−ハウジングと、
−このハウジングの前端に装着してあり、貫通軸線方向のフラッシング流体流路を有するドリル・ビットと、
−貫通軸線方向流路を有し、ドリル・ビットに衝撃を与えるように配置してある、ハウジング内にあるピストン・ハンマーと、
−管状ドリル・ストリングに機械を連結するための手段と、
−ドリル・ストリングから加圧液圧作動流体を受け取る入口と、
−ハウジング内に固定してあり、ピストン・ハンマーの軸線方向流路の後端内に滑りばめで延びているチューブとを含み、
ここで、ピストン・ハンマーの後部環状端がピストン・ハンマーを前方へ移動させるために第1の環状シリンダ室において第1のピストン面を形成しており、
また、
−ピストン・ハンマーを後方へ移動させるための、第2の環状シリンダ室内にあるピストン・ハンマーの第2の環状ピストン面と、
−前記入口に接続した弁であって、前記第1のシリンダ室を加圧するための第1の作動位置と、第1のシリンダ室をチューブに解放するための第2の位置とを有し、それによって、ピストンを往復運動させると共に、ドリル・ビットにあるフラッシング流体流路にフラッシング流体を供給する弁と、
−弁を前記2つの位置間で変位するように作動させるための、ピストン・ハンマーの軸線方向位置によって制御されるポート手段を有する制御導管とを含み、
これにより、
−ピストン・ハンマーが、チューブと滑りばめされている表面に第1、第2の環状凹部を有し、
−通路手段が前記第1の凹部を加圧するように配置してあり、
−前記制御導管がチューブ内に延在し、そしてピストン・ハンマーの移動に応答して前記第1、第2の凹部に対して交互に開くように配置された前記ポート手段を有し、
−前記第2の凹部が、少なくともピストンが後方位置にあるときにピストン・ハンマーにある孔と連絡するように配置してある。
図1a、1b、1cは、一緒になって、図3、4における1−1線に沿ったドリル機の長手断面図を形成し、図1aは機械の前部を示し、図1bは機械の中間部を示し、図1cは機械の後部を示している。
図2は、図1bに対応しているが、他の相対的な位置にあるいくつかの要素を示す図である。
図3は、図1bの3−3線に沿った横断面図を示している。
図4は、図1bの4−4線に沿った横断面図を示している。
好ましい図示実施形態の説明
図に示す液圧孔内ロックドリル機は、機械ハウジングを有し、この機械ハウジングは、機械ハウジング・チューブ11と、たとえばねじ留めによってチューブ11に固定した前端ブッシング12と、好ましくはねじ留めによってハウジング・チューブ11に固定したドリル・ストリング・アダプタ13の形をした後部ヘッドとを含む。
操作に当たって、ドリル機を岩石の孔内に入れ、ドリル・ストリングを回転させながらドリル機に送り力を加える。その結果、ドリル・ビット15が孔の底に向かって押圧される。そして、高圧液体の作動流体を、ドリル・ストリングを通してアダプタへ、すなわち、ドリル機の入口に供給する。ピストン・ハンマー50が往復運動してドリル・ビット15のシャンク17の端面に衝撃を与える。図1a、1cにおいては、ピストン・ハンマー50が衝撃付与位置で示してある。ピストン・ハンマー50がその作業ストロークでその衝撃付与位置に到達する前に、ポート42が環状凹部58に開き、この環状凹部58が供給流路46から圧力を加えられ、その結果、流路40、44が加圧され、制御面73への圧力が弁スプール62を図1bに示す位置へ移動させ、その結果、弁スプール62が第1の環状シリンダ室54をピストン・ハンマーを貫いているフラッシング流体導管に解放する。したがって、第2の環状シリンダ室55内の圧力がピストン・ハンマー50に力を加えてその復帰ストロークで後方へ移動させる。ピストン・ハンマーの復帰ストローク中、制御流路40、44のポート41が凹部59に開き、制御流路40を排出させる。その結果、弁スプール62が図2に示す位置に切り替わり、弁スプール62のウエスト71がシリンダ室54を高圧側に接続し、そして、ピストン・ハンマー50の後端面53に加わるこの圧力がピストン・ハンマーを減速させ、反転させてその作業ストロークを開始させる。ここで再び、ハンマー・ピストンがドリル・ビットに衝撃を加える直前の位置に弁が変位し、ハンマーがその復帰ストロークを開始し、このサイクルが繰り返される。衝撃頻度は、たとえば50〜100Hzであり得る。
Claims (20)
- 岩層に孔を掘削するためのドリル・ストリングで用いるための液圧ドリル・ストリング装置であって、ハウジングと、このハウジングに設けてあって、ハウジングに対して往復運動を行い、ツールを駆動するように配置した環状ピストン手段と、さらに、環状ピストン手段内に延在していて液体に駆動面を迂回させる迂回通路とを含み、ここで該環状ピストン手段は駆動液体と相互作用を行うための駆動面を有し、ここで該迂回通路は少なくとも2つの別体の流路を含んでいる、液圧ドリル・ストリング装置。
- 環状ピストン手段の内周面が、少なくとも2つの別体の流路のうちの1つまたはそれ以上と連続的または間欠的に流体連通するように配置した1つの凹部を備えている、請求項1に記載の液圧ドリル・ストリング装置。
- 少なくとも2つの別体の流路のうちの1つが、加圧液体源に接続可能な供給流路入口を有し、また、供給流路出口を有する供給流路である、請求項1または2に記載の液圧ドリル・ストリング装置。
- さらに、制御流路入口および制御流路出口を有する制御流路を含み、これによって、内周面にある凹部が、環状ピストン手段の往復運動時に供給流路出口、制御流路入口間の流体連通を間欠的に確立するように配置してある、請求項3に記載の液圧ドリル・ストリング装置。
- 迂回通路が供給流路ならびに制御流路を含む、請求項4に記載の液圧ドリル・ストリング装置。
- 少なくとも2つの流路のうちの1つが、圧力チャンバと流体連通する圧力放出流路入口を有し、また、放出スペースに接続できる圧力放出流路出口を有する圧力放出流路である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の液圧ドリル・ストリング装置。
- 環状ピストン手段の内周面にある凹部が、圧力放出流路出口と、作動時に圧力チャンバよりも低い圧力を保つことができる放出スペースとの流体連通を間欠的に確立するように配置してある、請求項6に記載の液圧ドリル・ストリング装置。
- 放出スペースがフラッシング流路である、請求項7に記載の液圧ドリル・ストリング装置。
- 制御流路入口が供給流路出口と間欠的に流体連通し、そしてこれと交互に、圧力放出流路出口がフラッシング流路と流体連通する、請求項4〜8のいずれか1項に記載の液圧ドリル・ストリング装置。
- 圧力放出流路および制御流路が1つの流路に合体している、請求項9に記載の液圧ドリル・ストリング装置。
- 迂回通路が、ハウジングに関して固定してあり、環状ピストン内に滑りばめで延びており、駆動面を迂回するチューブを含む、請求項1〜10のいずれか1項に記載の液圧ドリル・ストリング装置。
- チューブが外側チューブ内に延在する内側チューブを備え、環状ピストンが外側チューブと滑りばめされており、これによって、少なくとも2つの別体の流路のうちの1つまたはそれ以上が、内側チューブと外側チューブ間に形成された環状スペース内を延びている、請求項11に記載の液圧ドリル・ストリング装置。
- ハウジング(11)と、
このハウジングの前端に装着してあり、貫通軸線方向フラッシング流体流路を有するドリル・ビット(15)と、
ハウジング内に設けてあり、貫通軸線方向流路(51)を有し、ドリル・ビットに衝撃を与えるように配置したピストン・ハンマー(50)と、
機械を管状ドリル・ストリングに連結するための手段(13)と、
ドリル・ストリングから加圧液圧作動流体を受け取るための入口(64)と、
ハウジング内に固定してあり、ピストン・ハンマーにある軸線方向流路(51)の後端内に滑りばめで延びているチューブ(35)であって、ここで、ピストン・ハンマーの後部環状端が、ピストン・ハンマーを前方へ移動させるために第1の環状シリンダ室(54)において第1のピストン面(53)を形成している、チューブ(35)と、
ピストン・ハンマーを後方へ移動させるための、第2の環状シリンダ室(55)内のピストン・ハンマーの第2の環状ピストン面(56)と、
入口(64)に接続しており、第1のシリンダ室(54)を加圧するための第1の作動位置と第1のシリンダ室をチューブ(35)に解放する第2の位置とを有する弁(62)であって、ピストン・ハンマーを往復動させ、ドリル・ビットにフラッシング流体を与える弁(62)と、
弁を第1、第2の位置間で変位するように作動させるための、ピストン・ハンマーの軸線方向位置によって制御されるポート手段(41、42)を備えた制御導管(40)と
を含む衝撃式孔内ロックドリル機の形をした請求項1に記載の装置であって、
ピストン・ハンマー(51)が、チューブ(35)と滑りばめされている表面に第1、第2の環状凹部(それぞれ58、59)を有し、
通路手段(46)が第1の凹部(58)を加圧するように配置してあり、
制御導管(40)が、チューブ(35)内に延在しており、ピストン・ハンマーの移動に応答して第1、第2の凹部(58、59)に交互に開くように配置されたポート手段(41、42)を有し、そして
第2の凹部(59)が、少なくともピストンが後方位置にあるときにピストン・ハンマーにある流路(51)と連絡するように配置してあること、
を特徴とする上記の装置。 - 第1のピストン表面(53)のピストン面積が第2のピストン表面(56)のピストン面積よりも大きいことを特徴とする、請求項13に記載の機械。
- 第2の凹部(59)が第1の凹部(58)の前方にあることを特徴とする、請求項13または14に記載の機械。
- 第2のシリンダ室(55)がピストン・ハンマーの外側にあることを特徴とする、請求項13〜15のいずれか1項に記載の機械。
- 弁がチューブ(35)と同軸のスプール弁(62)であることを特徴とする、請求項13〜16のいずれか1項に記載の機械。
- スプール弁(62)がカーバイド製の弁ハウジング(34)に対して摺動するカーバイド製の弁であることを特徴とする、請求項17に記載の機械。
- ピストン・ハンマー(50)が、等しい内径を有する2つの軸線方向に隔たった案内ブッシング(24、26)内を案内され、これら案内ブッシング(24、26)間に形成されたスペースが、ピストン・ハンマーが移動するときに、一定の体積を保つようになっていることを特徴とする、請求項13〜18のいずれか1項に記載の機械。
- ピストン・ハンマー(50)が2つの軸線方向に隔たったカーバイド製の案内ブッシング(24、26)内を案内され、ピストン・ハンマーがカーバイドから作られることを特徴とする、請求項13〜18のいずれか1項に記載の機械。
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