JP2023520422A - パーカッションドリル用ツールのフラッシングおよび接続アレンジメント - Google Patents

Abstract

本発明は、流体作動式パーカッションドリルツール(1)に関する。ツール(1)は、実質的に円筒形の壁(3)を備えており、内面(4)と外面(5)を有するアウターウェアスリーブ(2)を備える。前記ツールはまた、ヘッド部分(7)およびビット保持部分(8)を有しており、前記アウターウェアスリーブの前端部(9)に配置されるパーカッションビット(6)を備える。前記ツールはさらに、前記パーカッションビットを打撃するために、前記アウターウェアスリーブ内で往復運動するように取り付けられたスライドピストン(10)を備える。前記ツールはまた、実質的に円筒形の壁(12)を有するドライブリング(11)を含み、当該ドライブリングは、当該ドライブリングを前記流体作動式パーカッションドリルツールの駆動手段に接続するように適合された接続手段(13)を備える。少なくとも１つのフラッシングチャネル(31)は、前記ビットの切断面にフラッシング媒体のための流体経路を備える。前記少なくとも１つのフラッシングチャネルの第１の部分(32)は、前記ウェアスリーブの壁(3)内で長手方向に延在し、前記少なくとも１つのフラッシングチャネルの第２の部分(36)は、前記ドライブリングの壁(12)内で長手方向に延在し前記少なくとも１つのフラッシングチャネルの第３の部分(40)は、前記パーカッションビットの前記ヘッド部分(7)を介して前記ビットの切断面(43)まで延在している。

Description

本発明は、流体作動式パーカッションドリルツール用のフラッシングおよび接続アレンジメントに関する。特に、本発明は、ダウンザホールハンマーに使用するためのフラッシングおよび接続アレンジメントに関するものである。

ダウンザホールハンマーなどの流体作動式パーカッションドリルツール用のパーカッションビットは、一般に、ビットヘッドを備えており、当該ヘッドの前面に切削インサートが配置されている。ビットヘッドは、当該ビットヘッドよりも小さい直径を有する軸方向に延びるシャンクで形成される。前記ハンマーが回転するとき、回転駆動は、前記ドリルツールのドライブチャックの内部に設けられたスプラインと噛み合うシャンクの外側円筒壁に設けられたスプラインによって、シャンクに伝達されるのが最も一般的である。掘削サイクル中、インパクトピストンが前記シャンクの後端と衝突し、前記ビットヘッドの前記切削インサートを掘削中の岩盤に押し付けられる。前記ハンマーが作動する間、フラッシングエアとして知られる加圧空気が、穴から切り屑を洗い流すために使用される。フラッシングエアは、ピストンの中心を通るフラッシング穴とビットシャンクを通る対応穴とを介して提供することができる。しかしながら、このアレンジメントは一般に、フラッシングエアを制御するために、破損しやすいフットバルブを必要とする。さらに、ピストンの打撃面積が前記中心穴のために減少し、ピストンの重量も軽減される。また、ピストンのリフト面の面積も小さくなる。また、前記スプラインから前記ビットの切削面へエアを導くために、前記ビットヘッドに溝を設け、フラッシングエアをスプラインに沿って送るという方法もある。前記スプラインは潤滑を必要とするため、ドリルリグでフラッシングエア流れに潤滑油を加えることができる。

特許文献１は、ドリルツールの駆動手段とビットとの間の従来のスプライン係合に代わるアレンジメントを提案しており、このアレンジメントでは、ドライブリングは前端に複数の突起を備え、したがって、その各々が、ビットヘッドにおける対応する複数の凹部のうちの１つに受け入れられるようになっている。係合手段がビットのヘッド部に設けられているので、ビットの長さを短くすることができ、それによって、ビット全体の重量が減り、より速くより効率的な掘削が可能になる。ピストン重量及び打撃面積を増加させることができ、ピストンとビットとの質量比を最適化する、この駆動機構等と共に使用するフラッシングアレンジメントを提供することが望ましい。

アイルランド特許第Ｓ８７０４２号

本発明によれば、以下の流体作動式パーカッションドリルツールが提供され、当該流体作動式パーカッションドリルツールは、：
実質的に円筒形の壁を備えており、内面と外面を有するアウターウェアスリーブと；
ヘッド部分およびビット保持部分を有しており、前記アウターウェアスリーブの前端部に配置されるパーカッションビットと；
前記パーカッションビットを打撃するために、前記アウターウェアスリーブ内で往復運動するように取り付けられたスライドピストンと；
実質的に円筒形の壁を有するドライブリングであって、前記ドライブリングを流体作動式パーカッションドリルツールの駆動手段に接続するように適合された接続手段を備えるドライブリングと；
前記ビットの切断面にフラッシング媒体のための流体経路を備える少なくとも１つのフラッシングチャネルと、を備えており、前記少なくとも１つのフラッシングチャネルの第１の部分は、前記ウェアスリーブの壁内で長手方向に延在し、前記少なくとも１つのフラッシングチャネルの第２の部分は、前記ドライブリングの壁内で長手方向に延在し、かつ、前記少なくとも１つのフラッシングチャネルの第３の部分は、前記パーカッションビットの前記ヘッド部分を介して前記ビットの切断面まで延在していることを特徴とする。

各フラッシングチャネルの第１の部分は、前記アウターウェアスリーブの実質的に円筒形の壁の内側にある。すなわち、それは、前記ウェアスリーブ自体の内面内に配置されるのではなく、前記ウェアスリーブの壁の中に配置され、かつ、当該前記ウェアスリーブの壁内を通って長手方向に延在している。したがって、フラッシングチャネルまたは各フラッシングチャネルの第１の部分は、前記ウェアスリーブの内面と当該ウェアスリーブの外面との間を、前記ウェアスリーブの壁を通って長手方向に延在している。同様に、フラッシングチャネルまたは各フラッシングチャネルの第２の部分は、前記ドライブリングの実質的に円筒形の壁の内側にある。ここでも、前記フラッシングチャネルの第２の部分は、ドライブリング自体の中に配置されるのではなく、前記ドライブリングの壁の中に配置され、当該ドライブリングの壁を通って長手方向に延在している。したがって、前記フラッシングチャネルまたは各フラッシングチャネルの第２の部分は、前記ドライブリングの内面と当該ドライブリングの外面との間で、当該ドライブリングの壁を通って長手方向に延在している。

本明細書で使用される「前方」という用語は、ドリルビットの切削面に向かう方向を示すことを意図している。本明細書で使用される「後」または「後方」という用語は、ドリルビットの切削面から離れる方向を示すことを意図している。

このアレンジメントは、フットバルブと前記ピストンを通す中央フラッシング穴との必要性が無くなるため、有利である。これにより、前記ピストンの重量を最大にし、かつ、当該ピストンの打撃面積を大きくすることができ、それによって、駆動力とピストン持ち上げる力とを増加させる。また、前記ピストンの衝撃は、より大きな接触面積に分散され、当該ピストンの寿命を向上させることができる。このアレンジメントのさらなる利点は、フラッシング流体が前記ビットの切削面で排出されることである。

本発明の一実施形態において、例えば、流体作動式パーカッションドリルツールが空気作動式パーカッションドリルツールである場合、前記ピストンを駆動させるために用いられる空気も、フラッシング媒体として使用することができる。この実施形態では、前記フラッシングチャネル又は各フラッシングチャネルの第１の部分は、前記アウターウェアスリーブの内面に第1の入口を有し、当該アウターウェアスリーブの前記壁の前端部に出口を有している。前記第１の入口は、流体作動式パーカッションドリルツールの上部チャンバから空気を排出するように配置されてもよい。前記フラッシングチャネル又は各フラッシングチャネルの第１の部分は、前記アウターウェアスリーブの内面に第２の入口を有してもよく、前記第２の入口は、前記第１の入口とは前記ウェアスリーブに沿った異なる長手方向位置にある。例えば、前記第２の入口は、前記第１の入口の前方にあってもよい。前記.第２の入口は、流体作動式パーカッションドリルの下部チャンバから空気を排出するように配置されてもよい。

別の実施形態では、例えば、流体作動式パーカッションドリルツールが油圧作動式パーカッションドリルツールである場合にも、当該ツールは、フラッシング媒体として使用するための空気の供給を受けることができる。この実施形態では、前記フラッシングチャネルまたは各フラッシングチャネルの第１の部分は、前記アウターウェアスリーブの内面に入口を有し、前記アウターウェアスリーブの前記壁の前端部に出口を有している。フラッシングエアは、前記ツールの駆動機構とは独立して供給されるため、第２の入口は必要ない。

前記フラッシングチャネル又は各フラッシングチャネルの前記第２の部分は、前記ドライブリングの後端部に設けられた入口及び出口を有してもよく、前記入口は、前記フラッシングチャネルの前記第１の部分の前記出口からフラッシング媒体を受け取るように配置されている。くつかの実施形態では、前記フラッシングチャネル又は各フラッシングチャネルの前記第２の部分の出口は、前記ドライブリングの内面に設けられてもよい。いくつかの実施形態では、前記フラッシングチャネル又は各フラッシングチャネルの前記第２の部分の出口は、前記ドライブリングの前端部に設けられてもよい。

前記フラッシングチャネル又は各フラッシングチャネルの第３の部分は、前記パーカッションビットのヘッド部分に入口を有し、かつ、前記パーカッションビットの切削面に出口を有してもよく、前記入口は、前記フラッシングチャネルの前記第２の部分の出口からフラッシング媒体を受け取るように配置されている。

前記流体作動式パーカッションドリルツールは、前記ドライブリングの相補的な係合手段と係合可能なパーカッションビットの係合手段を備え、それによって、前記ドライブリングからの回転駆動を前記パーカッションビットに伝達させることができる。

好ましくは、前記係合手段は、前記パーカッションビットの前記ヘッド部分に設けられる。一実施形態において、前記パーカッションビットの前記ヘッド部分においける係合手段は、複数の凹部を備えており、前記ドライブリングにおける相補的な係合手段は、その前端部に、対応する複数の突起を備えており、それによって、各突起は、対応する凹部内に受け入れられて、前記ドライブリングから前記パーカッションビットに回転駆動を伝達する。代替の実施形態では、前記パーカッションビットの前記ヘッド部分における係合手段は、複数の突起を備えており、前記ドライブリングにおける相補的な係合手段は、対応する複数の凹部を備えており、それによって、各突起は、対応する凹部内に受け入れられて、前記ドライブリングから前記パーカッションビットに回転駆動を伝達する。

このアレンジメントの利点は、前記ビットヘッドに係合手段が設けられているために前記ビットの重量が軽減され、前記ピストンと前記ビットとの質量比を最適化できることである。さらに、前記係合手段が前記ビットの前記ヘッド部分に設けられているため、スプラインシャンクはもはや必要なく、それによってスプライン潤滑の必要性もない。前記シャンクもまた、当該シャンクを短くし、或いは、完全になくすことも可能である。

一実施形態では、前記フラッシングチャネルの前記第２の部分は、前記ドライブリングにおける突起の１つに出口を有している。前記出口は、前記突起の内面に設けられてもよい。代替的又は付加的に、前記出口は、前記突起の前端部に設けられていてもよい。前記ドライブリングにおける各突起がフラッシング媒体のための出口を有するように、複数のフラッシングチャネルを設けてもよい。いくつかの実施形態では、２つ以上の出口が各突起に設けられていてもよい。フラッシング流体の出口角度を最適化して、当該フラッシング流体が効果的に導かれることを保証するために、前記出口又は各出口の正確な位置及び向きを選択することができる。

別の実施形態では、前記フラッシングチャネルの第２の部分は、前記ドライブリングにおける２つの隣接する突起の間に出口を有している。前記出口は、前記ドライブリングの内面に設けてもよい。代替的に又は追加的に、前記出口は、前記ドライブリングの前端部に設けられてもよい。複数のフラッシングチャネルが、隣接する突起の各対の間にフラッシング媒体のための出口が設けられるように、設けられてもよい。

前記ドライブリングは、複数の分離可能な部分環状のドライブドッグセグメントを備えてもよい。各ドライブドグセグメントは、複数の突起のうちの１つ以上を備えていてもよい。

前記流体作動式パーカッションドリルツールは、前記パーカッションビットを前記ドリルツール内に保持するために、当該パーカッションビットのビット保持部分と係合するように適合されたビット保持手段をさらに備えてもよい。前記ビット保持手段は、前記パーカッションビットの前記ビット保持部分と係合するために前記ドライブリングの内側に形成された肩部を備え、前記パーカッションビットを前記ドリルツール内に保持するようにしてもよい。他の実施形態では、前記ビット保持手段は、前記ビット保持リングを備えてもよい。前記パーカッションビットの前記ビット保持部分は、保持肩部を備えてもよい。

前記流体作動式パーカッションドリルツールは、前記アウターウェアスリーブの周りの、その前端部に配置された環状のフランジをさらに備えてもよい。前記フランジは、当該フランジに設けられた内側肩部と前記ウェアスリーブの前端部に設けられた外側肩部との係合によって、前記ウェアスリーブに対する前方移動を制限されてもよい。前記ドライブリングの接続手段は、前記ドライブリングの後端部に設けられた環状のカラーを備えてもよく、当該環状のカラーは、前記ウェアスリーブの前端部を受け入れるように配置され、当該ウェアスリーブの前端部が前記ドライブリングの内側肩部に当接するようになっている。複数の穴は、前記カラーの後端部に設けられてもよく、当該カラーの後端部は、前記フランジの前端部と当接してもよい。前記フランジは、その中に設けられた複数の貫通穴を備えてもよく、各貫通穴は、前記カラーの複数の穴のうちの１つに対応し、各貫通穴及び前記カラーの対応する穴は、前記ドライブリングを前記パーカッションドリルツールの駆動手段に接続するためのボルトなどの留め具を受け入れるように構成されている。前記フランジの貫通穴及び／又は前記カラーの穴は、内側にねじが切ってあってもよい。

本発明の別の態様によれば、以下の流体作動式パーカッションドリルツールが提供され、当該流体作動式パーカッションドリルツールは、：
実質的に円筒形の壁を備えており、内面と外面を有するアウターウェアスリーブと；
ヘッド部分およびビット保持部分を有しており、前記アウターウェアスリーブの前端部に配置されるパーカッションビットと；
前記パーカッションビットを打撃するために、前記アウターウェアスリーブ内で往復運動するように取り付けられたスライドピストンと；
実質的に円筒形の壁を有するドライブリングであって、前記ドライブリングを流体作動式パーカッションドリルツールの駆動手段に接続するように適合された接続手段を備えるドライブリングと；
前記アウターウェアスリーブの周りの、その前端部に配置されている環状のフランジであって、前記フランジは、その中に設けられた複数の貫通穴を備えており、かつ、前記フランジに設けられた内側肩部と前記ウェアスリーブの前端部に設けられた外側肩部との係合によって、前記ウェアスリーブに対する前方移動を制限される環状のフランジと；を備えており、
前記ドライブリングの接続手段は、当該ドライブリングの後端部に設けられた環状のカラーを備えており、当該カラーは、その後端部に設けられた複数の穴を備えており、各穴は、前記フランジの複数の貫通穴のうちの１つに対応しており、前記カラーは、前記ウェアスリーブの前端部を受け入れるように配置され、当該ウェアスリーブの前端部が前記ドライブリングの内側肩部に当接し、当該カラーの後端部が前記フランジの前端部に当接するように配置されており、各貫通穴及び前記カラーの対応する穴は、前記ドライブリングを前記パーカッションドリルツールの駆動手段に接続するための留め具を受け入れるように構成されている。

ビット保持リングは、前記パーカッションドリルツール内に前記ビットを保持するために前記パーカッションビットのビット保持部分と係合するように配置されてもよい。前記ビット保持リングは、前記ドライブリングと前記留め具との係合により、前記ドライブリングとアライナとの間の所定の位置にクランプされてもよい。

前記ビット保持リングは、複数の部分環状のビット保持部分として提供していてもよく、前記ドライブリングの前記カラーの穴の深さは、前記ビット保持部分の高さよりも大きく、前記アウターウェアスリーブが前記パーカッションビットから離れるように移動するときに、前記ビット保持部分の高さ以上、前記穴の深さ未満の距離だけ前記穴から前記留め具を引き出すことによって、前記パーカッションビットが前記ドリルツールから取り外し可能になっており、環状の空間が、前記ウェアスリーブの前端部と前記ドライブリングの内側肩部との間に形成され、当該環状の空間内で、前記ビット保持部分は、当該ビット保持部分が前記ドリルツール内で前記パーカッションビットをもはや保持しないように、半径方向外向きに移動可能であってもよい。

前記流体作動式パーカッションドリルツールは、前記ビット保持部分の周囲に配置されたＯリングをさらに備えてもよい。代替として、前記流体作動式パーカッションドリルツールは、前記ドライブリングを通って延在するとともに前記ビット保持部分と係合するように配置された複数のピンを備えてもよい。

本発明の一態様によれば、上記に記載の流体作動式パーカッションドリルツールからパーカッションドリルビットを取り外すための方法が提供され、当該方法は、：
前記ビット保持部分の高さ以上、前記穴の深さ未満の距離だけ、前記穴から留め具を引き抜くことと；
前記アウターウェアスリーブと前記ドライブリングとを、前記ウェアスリーブの前端部と前記ドライブリングの内側肩部との間に環状空間を形成するように、互いに相対的に離れるように動かすことと；
前記ドリルツールと前記パーカッションドリルビットとを、前記パーカッションビットの前記ビット保持部分によって前記ビット保持リングの前記ビット保持部分が半径方向外側に移動して前記環状の空間内に入るように、互いに相対的に離れるように動かすことと、を備える。

前記方法は、前記パーカッションドリルビットを交換するために、さらに、：
パーカッションビットを前記パーカッションドリルツールの遠位端部に挿入すること；
前記ドライブリングを通って延在するとともに前記ビット保持部分に係合するように配置された複数のピンを作動させることによって、前記ビット保持リングの前記ビット保持部分を半径方向内側に移動させることと；
前記アウターウェアスリーブを前記パーカッションビットに向かって移動させ、かつ、前記穴に前記留め具を再び挿入することと、を備えてもよい。

本発明の一態様によれば、前記流体作動式パーカッションドリルツールは、ダウンザホールハンマーである。

本発明の第１の実施形態に係るダウンザホールハンマーの縦断面図である。 図２のハンマーのドライブリングを示す切断透視図である。 図１のダウンザホールハンマーを示す透視図である。 図１のハンマーの一部の構成要素を示す分解斜視図である。 図１のダウンザホールハンマーの縦断面図であり、ピストンがストロークの最上部にある状態を示している。 本発明の第２実施形態に係るダウンザホールハンマーの一部を示す縦断面図である。 図６のハンマーのドライブリングのセグメントの透視図である。 図６のハンマーの一部の構成要素を示す分解斜視図である。 図１のダウンザホールハンマーに使用するビット保持リングの分解斜視図である。 図１のダウンザホールハンマーの縦断面図であり、ビットをハンマーから取り外した状態を示す図である。 図１のダウンザホールハンマーの縦断面図であり、ビットをハンマーから取り外した状態を示す図である。 図１のダウンザホールハンマーの縦断面図であり、ビットをハンマーから取り外した状態を示す図である。 図１のダウンザホールハンマーの縦断面図であり、ビットをハンマーから取り外した状態を示す図である。 図１のハンマーのパーカッションビットとドライブリングの透視図である。 本発明の第２の態様の実施形態に係るダウンザホールハンマーの縦断面図である。

図面の詳細な説明
本発明の第１の実施形態に係る、ダウンザホールハンマー１が、図１～図５に示されている。ハンマー１は、アウターウェアスリーブ２を備えており、当該アウターウェアスリーブは、実質的に円筒形の壁３を備えており、当該壁は、内面４および外面５を有している。前記ハンマーはまた、パーカッションビット６を備えており、当該パーカッションビットは、ヘッド部分７とビット保持肩部８とを有している。前記ビットは、前記アウターウェアスリーブの前端部９に配置されている。前記ハンマーは、前記パーカッションビットを打つために前記アウターウェアスリーブ内で往復運動するように取り付けられたスライドピストン１０を備えている。実質的に円筒形の壁１２を有するドライブリング１１は、接続手段１３を備えており、当該接続手段は、前記ドライブリングを前記ハンマーの駆動手段に接続するように適合されている。ビット保持リング２１は、前記パーカッションビットのビット保持肩部８と係合して当該ビットを前記ハンマー内に保持するように配置されている。

図４に最もよく示されているように、複数の凹部１４が、パーカッションビット６のヘッド部分７の後端部１５に設けられている。対応する複数の突起１６は、ドライブリング１１の前端部１７に設けられている。各突起１６は、対応する凹部１４内に受け入れられることにより、ドライブリング１１からパーカッションビット６に回転駆動を伝達する。

前記ハンマーは、環状のフランジ１８を備えており、アウターウェアスリーブの周りの、その前端部９に配置されている。前記フランジは、当該フランジに設けられた内側肩部１９と前記ウェアスリーブの前端部に設けられた外側肩部２０との係合によって、前記ウェアスリーブに対する前方移動を制限される。前記ドライブリングの接続手段１３は、前記ドライブリングの後端部２３に設けられた環状のカラー２２を備えており、当該環状のカラー２２は、前記ウェアスリーブの前端部９を受け入れるように配置され、前記ウェアスリーブの前端部が前記ドライブリングの内側肩部２４に当接するようになっている。内側にねじが切られた複数の穴２５が前記カラーの後端部２６に設けられており、前記カラーの後端部はフランジ１８の前端部２７に当接するように配置されている。複数の貫通穴２８が前記フランジに設けられている各貫通穴は、前記カラーに設けられた複数の穴のうちの１つに対応する。ボルト３０が各貫通穴２８に挿入されるとともに前記カラーにおける対応する穴２５にねじ込まれることによって、前記ドライブリングを前記ウェアスリーブに接続し、したがって、前記ドライブリングをパーカッションドリルツールの駆動手段に接続する。このボルトアレンジメントのクランプ効果により、ビット保持リング２１もまた、ドライブリング１１とアライナ２９との間の所定の位置に保持される。

図１に最もよく示されているように、ハンマー１は、フラッシング媒体のための流体経路を提供するために、複数のフラッシングチャネル３１を備えている。前記フラッシングチャネルは、前記ハンマーの周囲に半径方向に間隔を空けて配置されている。各フラッシングチャネルの第１の部分３２は、ウェアスリーブ２の壁３の中で長手方向に延在している。図に示すように、各フラッシングチャネルの第１の部分３２が前記アウターウェアスリーブの壁３の内側にあることは、前記ウェアスリーブ自体の内面内に配置されるのではなく、前記ウェアスリーブの壁の中に配置されることを意味する。各フラッシングチャネルの第１の部分３２は、前記アウターウェアスリーブの内面４に第１の入口３３を有している。第１の入口３３は、前記ハンマーの上部チャンバ４４から空気を排出するように配置されている。各フラッシングチャネルの前記第１の部分は、前記アウターウェアスリーブの内面４に第２の入口３５を有している。図１及び図５に示すように、第２の入口３５は、各フラッシングチャネルの第１の入口３３の前方にあり、前記ハンマーの下部チャンバ４５から空気を排出するように配置されている。各フラッシングチャネルの第１の部分３２はまた、前記アウターウェアスリーブの前記壁の前端部９に出口３４を備えている。

各フラッシングチャネル３１の第２の部分３６は、ドライブリング１１の壁１２内を長手方向に延在している。図１に示すように、各フラッシングチャネルの第２の部分３６は、前記ドライブリングの前記壁の内側にあり、すなわち、前記フラッシングチャネルの前記第２の部分は、前記ドライブリング自体の中に配置されるのではなく、前記ウェアスリーブの壁の中に配置され、その中を長手方向に延在している。各フラッシングチャネルの第２の部分３６は、前記ドライブリングの後端部に入口３７を有し、各入口３７は、対応するフラッシングチャネルの前記第１の部分の出口３４からフラッシング媒体を受け入れるように配置されている。各フラッシングチャネルの第２の部分３６は、前記ドライブリングの内面３９に出口３８を有している。図２に示すように、各出口３８は、前記ドライブリングの突起１６のうちの１つに設けられている。他の実施形態では、各フラッシングチャネルの前記第２の部分の前記出口は、前記ドライブリングの前端部、例えば、前記突起のうちの１つの前端部、又は２つの隣接する突起の間に設けることができる。

各フラッシングチャネルの第３の部分４０は、パーカッションビット６のヘッド部分７を通って当該ビットの切削面４１まで延在している。各フラッシングチャネルの第３の部分４０は、前記パーカッションビットの前記ヘッド部分に入口４２を有しており、前記入口は、対応するフラッシングチャネルの前記第２の部分の出口３８からフラッシング媒体を受け取るように配置されている。各フラッシングチャネルの第３の部分４０は、前記パーカッションビットの前記切削面に出口４３を有している。

使用時には、上部チャンバ４４と下部チャンバ４５とに交互に加圧空気が供給される。前記ピストンがストロークの最上部にあるとき、図５に示すように、上部チャンバ４４には、加圧された空気が供給される。フラッシングチャネル３１の入口３３は、ピストン１０によって密閉されている。前記ピストンは、強制的に押し下げられることによってパーカッションビット６を打撃する。前記ピストンが図１に示す位置まで下降（前進）すると、入口３３が開放されて上部チャンバ４４から空気を排出する。図１に示すように、前記ピストンが打撃位置にあるとき、下部チャンバ４５は前記フラッシングチャネルから隔離され、それによって、前記下部チャンバが周囲圧力にさらされることが回避される。

前記ピストンが打撃位置にあるとき、加圧空気が供給チャネル（図示せず）を介して下部チャンバ４５に供給される。図１に示すように、前記下部チャンバは、前記フラッシングチャネルから隔離され、ピストン１０、ビット６及びアライナ２９によって密閉される。その結果、ピストン１０が持ち上がり、当該ピストンの前端部が前記フラッシングチャネルの第２の入口３５をクリアすると、空気が前記下部チャンバから前記ビットの前記切削面に排気される。その後、空気が上部チャンバと下部チャンバとに交互に供給され、前記ウェアスリーブ内で前記ピストンの往復運動を引き起こすサイクルが繰り返される。

本発明の第２の実施形態に係るダウンザホールハンマー１が図６～図８に示されている。第２実施形態のハンマー１は、第１実施形態のハンマーと同様であり、同様の要素には同様の参照数字が使用されている。第２実施形態は、図７及び図８に示すように、ドライブリング１１が複数の部分環状セグメント４６からなる点で、第１実施形態と異なっている。各セグメント４６には、３つの突起１６が設けられている。他の実施形態では、各セグメントは、より多いまたはより少ない数の突起を備えていてもよい。前記ビット保持リングの代わりに、各セグメント４６には肩部４７が形成されており、ドライブリング１１が組み立てられると、連続したビット保持肩部４８が前記パーカッションビットのビット保持肩部８と係合して前記ビットを前記ハンマー内に保持するようになっている。

図９に示すように、図１～図５に示す実施形態のビット保持リング２１は、２つの部分環状のビット保持部分または半身２１ａ、２１ｂとして提供されてもよい。代替の実施形態では、リング２１は、より多くの部分に分割されてもよい。図１に示すように、そして、図１０Ａに示されるように、ドライブリング１１のカラー２２の穴２５の深さＤは、前記ビット保持リングの高さＨよりも大きい。これにより、ドライブリング１１を取り外すことなく、パーカッションビット６を前記ハンマーから取り外すことができる。これは、前記ビット保持リング部分の高さＨ以上、前記穴の深さＤ未満の距離だけ、ボルト３０を穴２５から引き抜くことによって達成することができる。図１０Ｂに示すように、次に、アウターウェアスリーブ２は、例えば、前記ハンマーを持ち上げることによって、パーカッションビット６から離れるように移動することができ、それによって、前記ウェアスリーブの前端部９と前記ドライブリングの内側肩部２４との間に環状の空間４７が形成される。ボルト３０は穴２５に係合したままなので、ドライブリング１１は前記ハンマーに保持されたままである。

図１０Ｃに示すように、前記ハンマーがさらに持ち上げられると、パーカッションビット６は前記ハンマーから脱落し、前記ビットのビット保持部分がビット保持リング２１の半身２１ａ、２１ｂに係合する。図１０Ｄに示すように、前記ビットの質量により、前記半身は、前記ハンマー内でパーカッションビットをもはや保持しないように、環状空間４７内で半径方向外向きに移動させる。これにより、前記ハンマーから前記ドライブリングを取り外すことなく、前記ビットを取り外しまたは交換することができる。新しいビットを挿入することができ、ビット保持リング半身２１ａ、２１ｂは、ドライブリング１１を通って延在し、半身２１ａ、２１ｂと係合するように配置された、図１１に示すピン４８によってビット保持位置に戻される。代替の実施形態では、ビット保持リング半身２１ａ、２１ｂの周りに弾性Ｏリングを設けることにより、前記ビットが取り外されたときに、当初のビット保持位置に戻るように、前記半身を内側に付勢することができる。新しいビットが挿入されると、前記ハンマーは、前記ウェアスリーブを前記ビットに向かって移動させ、前記ボルトを前記穴に完全に挿入することによって、再び組み立てられる。

本発明の第２の態様の一実施形態によるダウンザホールハンマーを図１２に示す。前記ハンマー１２０１は、アウターウェアスリーブ２と、前記アウターウェアスリーブの前端部９に位置するヘッド部分７及びビット保持肩部８を有するパーカッションビット６を備えている。前記ハンマー１２０１はまた、前記パーカッションビットを打撃するために前記アウターウェアスリーブ内で往復運動するように取り付けられたスライドピストン１０を備えている。

前記ハンマーは、ドライブリング１１をさらに備えており、当該ドライブリングは、その後端部２３に設けられ、前記ウェアスリーブを受け入れるように配置された環状カラー２２を有し、前記ウェアスリーブの前端部９が前記ドライブリングの内側肩部２４に当接している。複数の雌ねじ穴２５が前記カラーの後端部２６に設けられ、前記カラーの後端部は、フランジ１８の前端部２７に当接するように配置されている。複数の貫通穴２８が前記フランジに設けられている。各貫通穴は、前記カラーに設けられた複数の穴のうちの１つに対応する。ボルト３０が各貫通穴２８に挿入されるとともに前記カラーにおける対応する穴２５にねじ込まれることによって、前記ドライブリングを前記ウェアスリーブに接続し、したがって、前記ドライブリングをパーカッションドリルツールの駆動手段に接続する。このボルトアレンジメントのクランプ効果により、ビット保持リング２１もまた、ドライブリング１１とアライナ２９との間の所定の位置に保持される。前記ドライブリングのスプライン５０は、前記パーカッションビットの相補的なスプライン５１と係合し、前記ビットに回転駆動を伝達する。

図９に示すように、ビット保持リング２１は、２つの部分環状のビット保持リング半身２１ａ、２１ｂとして提供される。他の実施形態では、前記リングは、より多くの数の部分環状の部分によって構成されてもよい。前記ドライブリングのカラー２２の穴２５の深さＤは、ボルト３０を穴２５からビット保持部分２１ａ，２１ｂの高さ以上であるが前記穴の深さより小さい距離だけ引き出すことによって、前記パーカッションビットが前記ドリルツールから取り外し可能であるように、ビット保持部分の高さＨよりも大きく、アウターウェアスリーブ２をパーカッションビット６から離れるように動かすとき、環状の空間が前記ウェアスリーブの前端部と前記ドライブリングの前記内側肩部との間に形成され、当該環状の空間で、前記ビット保持部分が半径方向外向きに移動可能であり、当該ビット保持部分が前記ドリルツール内で前記パーカッションビットを保持しないようにする。したがって、パーカッション６は、図１０Ａから図１０Ｄを参照して上述したのと同様の方法で、ドライブリング１１を取り外すことなく、ハンマー１２０１から取り外すことができる。

「備える／構成する」という用語及び「有する／含む」という用語は、本発明を参照して本明細書で使用される場合、特徴、整数、ステップ又は成分の存在を指定するために使用されるが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、成分又はそれらの群の存在又は追加を排除するものではない。

明確にするために、個々の実施形態で述べられている本発明の特定の特徴も、単一の実施形態において組み合わせて提供されてもよい。逆に、簡潔にするために、単一の実施形態で述べられている本発明の様々な特徴も、個々に、または任意の適切な下位の組合せで提供されてもよい。

Claims (27)

1. 流体作動式パーカッションドリルツールであって:
   実質的に円筒形の壁を備えており、内面と外面を有するアウターウェアスリーブと；
   ヘッド部分およびビット保持部分を有しており、前記アウターウェアスリーブの前端部に配置されるパーカッションビットと；
   前記パーカッションビットを打撃するために、前記アウターウェアスリーブ内で往復運動するように取り付けられたスライドピストンと；
   実質的に円筒形の壁を有するドライブリングであって、前記ドライブリングを前記流体作動式パーカッションドリルツールの駆動手段に接続するように適合された接続手段を備えるドライブリングと；
   前記ビットの切断面にフラッシング媒体のための流体経路を備える少なくとも１つのフラッシングチャネルと、を備えており、前記少なくとも１つのフラッシングチャネルの第１の部分は、前記ウェアスリーブの壁内で長手方向に延在し、前記少なくとも１つのフラッシングチャネルの第２の部分は、前記ドライブリングの壁内で長手方向に延在し、かつ、前記少なくとも１つのフラッシングチャネルの第３の部分は、前記パーカッションビットの前記ヘッド部分を介して前記ビットの切断面まで延在していることを特徴とする、流体作動式パーカッションドリルツール。
2. 前記フラッシングチャネルまたは各フラッシングチャネルの第１の部分は、前記アウターウェアスリーブの内面に第１の入口を有し、かつ、前記アウターウェアスリーブの壁の前端部に出口を有する、請求項１に記載の流体作動式パーカッションドリルツール。
3. 前記フラッシングチャネルまたは各フラッシングチャネルの第１の部分は、前記アウターウェアスリーブの内面に第２の入口を有し、前記第２の入口は、前記第１の入口とは前記ウェアスリーブに沿った異なる長手方向位置にある、請求項２に記載の流体作動式パーカッションドリルツール。
4. 前記第２の入口は、前記第１の入口の前方にある、請求項３に記載の流体作動式パーカッションドリルツール。
5. 前記フラッシングチャネルまたは各フラッシングチャネルの第２の部分は、前記ドライブリングの後端部にある入口と出口とを有し、前記入口は、前記フラッシングチャネルの前記第１の部分の出口からフラッシング媒体を受け取るように配置されている、請求項２から４のいずれかに記載の流体作動式パーカッションドリルツール。
6. 前記フラッシングチャネルまたは各フラッシングチャネルの前記第２の部分の出口は、前記ドライブリングの内面に設けられている、請求項５に記載の流体作動式パーカッションドリルツール。
7. 前記フラッシングチャネルまたは各フラッシングチャネルの前記第２の部分の出口は、前記ドライブリングの前端部に設けられている、請求項５に記載の流体作動式パーカッションドリルツール。
8. 前記フラッシングチャネルまたは各フラッシングチャネルの第３の部分は、前記パーカッションビットのヘッド部分に入口を有し、かつ、前記パーカッションビットの切断面に出口を有し、前記入口は、前記フラッシングチャネルの前記第２の部分の前記出口からフラッシング媒体を受け取るように配置されている、請求項５から７のいずれかに記載の流体作動式パーカッションドリルツール。
9. 前記パーカッションビットに前記ドライブリングの相補的な係合手段と係合可能な係合手段をさらに備え、それによって、前記ドライブリングからの回転駆動を前記パーカッションビットに伝達させることができる、請求項１～８のいずれか１項に記載の流体作動式パーカッションドリルツール。
10. 前記係合手段は、前記パーカッションビットのヘッド部分に設けられている、請求項９に記載の流体作動式パーカッションドリルツール。
11. 前記パーカッションビットの前記ヘッド部分における前記係合手段は、複数の凹部を備えており、前記ドライブリングにおける相補的な係合手段は、その前端部に、対応する複数の突起を備えており、それによって、各突起は、対応する凹部内に受け入れられて、前記ドライブリングから前記パーカッションビットに回転駆動を伝達する、請求項１０に記載の流体作動式パーカッションドリルツール。
12. 前記ドライブリングは、複数の分離可能な部分環状のドライブドッグセグメントを備えており、各ドライブドッグセグメントは、複数の突起のうちの少なくとも１つを備える、請求項１１に記載の流体作動式パーカッションドリルツール。
13. 前記フラッシングチャネルまたは各フラッシングチャネルの第２の部分は、前記ドライブリングにおける前記突起の１つに出口を有する、請求項１１または請求項１２に記載の流体作動式パーカッションドリルツール。
14. 前記フラッシングチャネルまたは各フラッシングチャネルの第２の部分は、前記ドライブリングにおける２つの隣接する突起の間に出口を有する、請求項１１または請求項１２に記載の流体作動式パーカッションドリルツール。
15. 環状のフランジをさらに備えており、当該環状のフランジは、前記アウターウェアスリーブの周りの、その前端部に配置されている、請求項１～１４のいずれか１項に記載の流体作動式パーカッションドリルツール。
16. 前記フランジは、当該フランジに設けられた内側肩部と前記ウェアスリーブの前端部に設けられた外側肩部との係合によって、前記ウェアスリーブに対する前方移動を制限される、請求項１５に記載の流体作動式パーカッションドリルツール。
17. 前記ドライブリングの接続手段は、当該ドライブリングの後端部に設けられた環状のカラーを備えており、当該環状のカラーは、前記ウェアスリーブの前端部を受け入れるように配置され、当該ウェアスリーブの前端部が前記ドライブリングの内側肩部に当接するようになっている、請求項１５又は請求項１６に記載の流体作動式パーカッションドリルツール。
18. 前記カラーの後端部に設けられた複数の穴をさらに備えており、かつ、前記カラーの後端部は、前記フランジの前端部に当接するように配置されている、請求項１７に記載の流体作動式パーカッションドリルツール。
19. 前記フランジは、その中に設けられた複数の貫通穴を備えており、各貫通穴が、前記カラーの複数の穴のうちの1つに対応しており、各貫通穴および前記カラーの対応する穴が、前記ドライブリングを前記パーカッションドリルツールの駆動手段に接続するための留め具を受け入れるように構成されている、請求項18に記載の流体作動型パーカッションドリルツール。
20. 流体作動式パーカッションドリルツールであって：
    実質的に円筒形の壁を備えており、内面と外面を有するアウターウェアスリーブと；
    ヘッド部分およびビット保持部分を有しており、前記アウターウェアスリーブの前端部に配置されるパーカッションビットと；
    前記パーカッションビットを打撃するために、前記アウターウェアスリーブ内で往復運動するように取り付けられたスライドピストンと；
    実質的に円筒形の壁を有するドライブリングであって、前記ドライブリングを流体作動式パーカッションドリルツールの駆動手段に接続するように適合された接続手段を備えるドライブリングと；
    前記アウターウェアスリーブの周りの、その前端部に配置されている環状のフランジであって、前記フランジは、その中に設けられた複数の貫通穴を備えており、かつ、前記フランジに設けられた内側肩部と前記ウェアスリーブの前端部に設けられた外側肩部との係合によって、前記ウェアスリーブに対する前方移動を制限される環状のフランジと；
    を備えており、
    前記ドライブリングの接続手段は、当該ドライブリングの後端部に設けられた環状のカラーを備えており、当該カラーは、その後端部に設けられた複数の穴を備えており、各穴は、前記フランジの複数の貫通穴のうちの１つに対応しており、前記カラーは、前記ウェアスリーブの前端部を受け入れるように配置され、当該ウェアスリーブの前端部が前記ドライブリングの内側肩部に当接し、当該カラーの後端部が前記フランジの前端部に当接するように配置されており、各貫通穴及び前記カラーの対応する穴は、前記ドライブリングを前記パーカッションドリルツールの駆動手段に接続するための留め具を受け入れるように構成されている、流体作動式パーカッションドリルツール。
21. 前記ドリルツール内に前記パーカッションビットを保持するためにパーカッションビットのビット保持部分と係合するように配置されたビット保持リングをさらに備えており、前記ビット保持リングは、前記ドライブリングと留め具との係合により、前記ドライブリングとアライナとの間にクランプされる、請求項２０に記載の液体作動式パーカッションドリルツール。
22. 前記ビット保持リングは、複数の部分環状のビット保持部分として提供されており、
    前記ドライブリングの前記カラーの穴の深さは、前記ビット保持部分の高さよりも大きく、前記アウターウェアスリーブが前記パーカッションビットから離れるように移動するときに、前記ビット保持部分の高さ以上、前記穴の深さ未満の距離だけ前記穴から前記留め具を引き出すことによって、前記パーカッションビットが前記ドリルツールから取り外し可能になっており、環状の空間が、前記ウェアスリーブの前端部と前記ドライブリングの内側肩部との間に形成され、当該環状の空間内で、前記ビット保持部分は、当該ビット保持部分が前記ドリルツール内で前記パーカッションビットをもはや保持しないように、半径方向外向きに移動可能である、請求項２１に記載の流体作動式パーカッションドリルツール。
23. 前記ビット保持部分の周囲に配置されたＯリングをさらに備える、請求項２２に記載の流体作動式パーカッションドリルツール。
24. 前記ドライブリングを通って延在するとともに前記ビット保持部分と係合するように配置された複数のピンをさらに備える、請求項２２に記載の流体作動式打撃ドリル工具。
25. 請求項２２に記載の流体作動式パーカッションドリルツールからパーカッションドリルビットを取り外すための方法であって：
    前記ビット保持部分の高さ以上、前記穴の深さ未満の距離だけ、前記穴から留め具を引き抜くことと；
    前記アウターウェアスリーブと前記ドライブリングとを、前記ウェアスリーブの前端部と前記ドライブリングの内側肩部との間に環状空間を形成するように、互いに相対的に離れるように動かすことと；
    前記ドリルツールと前記パーカッションドリルビットとを、前記パーカッションビットの前記ビット保持部分によって前記ビット保持リングの前記ビット保持部分が半径方向外側に移動して前記環状の空間内に入るように、互いに相対的に離れるように動かすことと、を備える、方法。
26. 請求項２５に記載の方法は、さらにパーカッションドリルビットを交換するための方法であって:
    パーカッションビットを前記パーカッションドリルツールの遠位端部に挿入することと；
    前記ドライブリングを通って延在するとともに前記ビット保持部分に係合するように配置された複数のピンを作動させることによって、前記ビット保持リングの前記ビット保持部分を半径方向内側に移動させることと；
    前記アウターウェアスリーブを前記パーカッションビットに向かって移動させ、かつ、前記穴に前記留め具を再び挿入することと
    を備える、方法。
27. 添付図面の図１～図５及び図９～図１１、図６～図８又は図１２を参照して実質的に本明細書で説明したような及び／又は、これらに図示されているような、流体作動式パーカッションドリルツール。

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