JP3376519B2 - 泥水式エヤーハンマー - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】 本発明は、例えば、地中に
埋設された上水道本管や下水道本管に支管を連結するた
めに土砂掘削等のボーリング工事に使用する泥水式のエ
ヤーハンマーに関するものである。 【０００２】 【従来の技術】 従来、地中に埋設された上水道や下水
道の本管に支管を連結する際の土砂（岩盤を含む）掘削
等に、バルブレス構造のエヤーハンマーが多く使用され
ている。このエヤーハンマーは、ピストンの進退動でエ
ヤーの切り換えを行ってビットに振動を与えて掘削し、
その掘削土はビットの中央部先端から排気と共に排出さ
れ、シリンダーの外周を通り地上に排出していた。 【０００３】従って、地上では排気によるエヤーブロー
で掘削土の塵埃が飛散したり地下水が噴出して、作業環
境を悪化させる原因となっていた。 【０００４】また、この従来技術においては、例えば地
中の下水道本管に支管を連結する場合、掘削作業を完了
した後にエヤーハンマーを取出した上、支管を押込む作
業を必要とするので、支管内に土砂が侵入したり、多く
の作業を必要とするので作業性が悪い等の様々の改善す
べき問題がある。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】 解決しようとする課
題は、従来のエヤーハンマーは、地上でエヤーブローが
発生するので塵埃が飛散して作業環境が悪化したり、作
業性が悪い等の問題があることである。 【０００６】 【課題を解決するための手段】 図１乃至図６を参照し
て説明する。本発明は、円筒状の推進管１１内に挿入お
よび離脱自在に設けられ、推進管１１をそのまま土中に
埋設した状態で残すことのできるエヤーハンマーであっ
て、外周部を構成する略円筒状のシリンダー１２と、シ
リンダー１２内に固定スリーブ１３を介して進退動自在
に設けられ、後端部に形成された前進作動室１４に供給
される高圧エヤーＡの圧力によって前進し、前端部に形
成された後退作動室１５に供給される高圧エヤーＡの圧
力によって後退し、この前進動と後退動とを交互に繰り
返すハンマー１６と、シリンダー１２の前端部に取り付
けられ、外周端部に複数の爪８を有し、ハンマー１６の
前進動によって打たれ、その打撃力で土砂を粉砕する拡
縮ビット６と、シリンダー１２の後方からその中心部を
通って拡縮ビット６に至り、先端部に逆止弁１９を有
し、前方の土砂に向けて水を噴出する通水管２０と、シ
リンダー１２後方で通水管２０に沿って設けられ、前進
作動室１４および後退作動室１５に高圧エヤーＡを供給
する通気管２１と、シリンダー１２後方で通水管２０に
沿って設けられ、通水管２０から放出した水と掘削した
掘削土との混合物である泥水Ｄを排出する排出管２２と
を備え、拡縮ビット６の爪８をその基軸部８ｂで軸止
し、正回転では爪先端部８ａをビット本体７外周端から
突出させて土砂を粉砕するものとし、逆回転ではビット
本体７外周端内に収まらせることで推進管１１の内径を
通りエヤーハンマー１０を取出し可能に構成し、ハンマ
ー１６に前進動と後退動とを交互に与えるべく、通気管
２１と前進作動室１４および後退作動室１５との間に、
第一逆止バルブ２３を設けると共に、少なくともシリン
ダー１２と固定スリーブ１３との間に形成した環状通路
２５、固定スリーブ１３に形成した通孔２６、および固
定スリーブ１３とハンマー１６との間に形成した環状溝
２７によって形成されるエヤー通路２８を形成し、外部
の泥水Ｄと排出管２２との間に、推進管１１とシリンダ
ー１２との間で形成した排水路２９、および前進作動室
１４または後退作動室１５から排出されたエヤーと混ざ
り合う混合室３０を形成し、さらに、前進作動室１４ま
たは後退作動室１５と混合室３０との間に、第一逆止バ
ルブ２３と連動する第二逆止バルブ２４を設けてなるも
のである。 【０００７】 【発明の実施の形態】 本発明の一実施形態について説
明する。この泥水式エヤーハンマー１０は、円筒状の推
進管１１内に挿入および離脱自在に設けられるものであ
る。推進管１１は、例えば埋設する上水道や下水道の支
管とすることができる。 【０００８】本実施形態に係る泥水式エヤーハンマー１
０のシリンダー１２は、当該エヤーハンマー１０の外周
部分を構成する略円筒状である。ハンマー１６も略円筒
状で、シリンダー１２内に同じく円筒形状である固定ス
リーブ１３を介して進退動自在に設けられている。そし
て、後端部に形成された前進作動室１４に供給される高
圧エヤーＡの圧力によって前進し、前端部に形成された
後退作動室１５に供給される高圧エヤーＡの圧力によっ
て後退し、この前進動と後退動とを交互に繰り返す。 【０００９】拡縮ビット６は、シリンダー１２の前端部
に取り付けられ、外周端部に四枚の爪８を有し、後方に
位置するハンマー１６の前進動によって打たれ、その打
撃力で土砂を粉砕する。各爪８は、その基軸部８ｂでビ
ット本体７に回動自在に軸止され、正右回転では爪８の
先端部８ａがビット本体７外周端から突出して土砂を粉
砕し、逆回転ではビット本体７外周端から突出しないよ
うに設定している。 【００１０】通水管２０は、シリンダー１２の後方から
その中心部を通って拡縮ビット６に至り、先端開口部が
閉塞され、図６に示すように、先端部分に穿設された複
数の小孔１９ａとその先端部分を覆うゴムチューブ１９
ｂとで構成された逆止弁１９を有している。 【００１１】通気管２１は、シリンダー１２後方で通水
管２０の周りに沿って設けられ、エヤーコンプレッサー
４０から供給される高圧エヤーＡを前進作動室１４およ
び後退作動室１５に送る。通気管２１と前進作動室１４
および後退作動室１５との間には、ハンマー１６に前進
動と後退動とを交互に与えるために、第一逆止バルブ２
３を設けている。また、シリンダー１２と固定スリーブ
１３との間に形成した環状通路２５、固定スリーブ１３
に形成した通孔２６、固定スリーブ１３とハンマー１６
との間に形成した環状溝２７、およびシリンダー１２の
後端部に形成した後部通路３１によってエヤー通路２８
を形成している。 【００１２】排出管２２は、シリンダー１２後方で通水
管２０と通気管２１との間に設けられ、通水管２０から
放出した水と掘削した掘削土との混合物である泥水Ｄを
排出する。外部の泥水Ｄと排出管２２との間には、推進
管１１とシリンダー１２との間で形成した排水路２９、
および前進作動室１４または後退作動室１５から排出さ
れたエヤーと混ざり合う混合室３０を形成している。さ
らに、前進作動室１４または後退作動室１５と混合室３
０との間に、第一逆止バルブ２３と連動する第二逆止バ
ルブ２４を設けている。第一逆止バルブ２３と第二逆止
バルブ２４とは連結軸で連結され、その連結軸にコイル
スプリング３２を嵌装している。なお、前進作動室１４
および後退作動室１５と混合室３０とは、通水管２０に
沿って形成された排気路３３によって連通している。 【００１３】本実施形態に係る泥水式エヤーハンマー１
０の作用について説明する。まず、ハンマー１６の動き
の原理について、図７乃至図９の作動原理図を参照して
簡単に説明する。図７は、ハンマー１６が拡縮ビット６
の後端面を打った直後の状態を示す。この状態で、前進
作動室１４は排出管２２に通じている。当該状態から、
後退作動室１５に高圧エヤーＡが送られ、ハンマー１６
が後退する。ハンマー１６が後退することによって前進
作動室１４が排出管２２と遮断される（図８）。 【００１４】これにより、前進作動室１４のエヤー圧力
が上昇すると共に後退作動室１５への高圧エヤーＡの供
給が遮断され、またハンマー１６は慣性力によってさら
に後退する。続いて、後退作動室１５が排気管２２に連
通すると共に、ハンマー１６は慣性力によりさらに後退
し、後退作動室１５の圧力が低下すると共に、前進作動
室１４に高圧エヤーＡが供給されることによってハンマ
ー１６の後退動が停止し、ハンマー１６後端面のシリン
ダー１２前面に対する打撃が阻止される（図９）。 【００１５】前進作動室１４に高圧エヤーＡが供給され
ることによって、ハンマー１６は前進動を開始し、ハン
マー１６の前進によって、後退作動室１５と排気管２２
とが遮断された後、前進作動室１４への高圧エヤーＡの
供給が遮断され、ハンマー１６は慣性力によって前進す
る。ハンマー１６が再び拡縮ビット６を打撃し、前進作
動室１４が排気管２２に通じると共に、後退作動室１５
へ高圧エヤーＡが供給される（図７）。 【００１６】次に、本実施形態に即して、図１乃至図６
を参照して説明する。泥水式エヤーハンマー１０を推進
管１１に挿通した状態で所定位置に設置し、通気管２１
に高圧エヤーＡを供給すると共に、通水管２０に高圧水
Ｗを供給し、また、駆動装置３６で推進管１１を把持し
て回転させると共に油圧シリンダー３８で押圧力を加え
る。エヤーハンマー１０及び拡縮ビット６はロッドケー
シング３７を通して回転及び押圧力を受ける。 【００１７】通気管２１に供給された高圧エヤーＡは、
第一逆止バルブ２３をそのコイルスプリング３２の弾力
に逆らって押し開き、後部通路３１、通孔２６および環
状溝２７で形成されるエヤー通路２８を通過して後退作
動室１５に侵入し、ハンマー１６の前端面を押圧する。
これによって、ハンマー１６は後退する。ハンマー１６
の後退によって、前進作動室１４に存在していたエヤー
は排気路３３、第二逆止バルブ２４および混合室３０を
通過して排出管２２に至り排出される。なお、第二逆止
バルブ２４は、第一逆止バルブ２３に連動されているの
で開状態にあり、よって円滑に排気される。 【００１８】続いて、通気管２１から供給される高圧エ
ヤーＡは、エヤー通路２８を通過して前進作動室１４に
送られる。このエヤー圧によってハンマー１６は前進し
て拡縮ビット６の後端面を打つ。拡縮ビット６は、この
打撃力によって土砂を粉砕する。このハンマー１６の拡
縮ビット６に対する打撃は地中において行われるので、
その打撃音や振動は地上部では弱い。従って、作業環境
も悪化しない。 【００１９】一方、通水管２０に供給された高圧水Ｗ
は、その先端部に穿設された複数の小孔１９ａから噴出
し、逆止弁１９であるゴムチューブ１９ｂを膨張させて
開口し、拡縮ビット６の先端部から吹き出す。吹き出し
た水は土砂を濡らして泥壁を形成する。この泥壁は、推
進管１１と土砂との摩擦抵抗を弱めるので、推進管１１
を目的場所まで精度良く到達させることができる。ま
た、摩擦抵抗が小さいので、長距離を駆動部の省力化を
図りながら押し進めることができる。なお、高圧水Ｗの
供給が停止するとゴムチューブ１９ｂは原形に復帰して
小孔１９ａを塞ぐので、泥水Ｄ等が通水管２０内に侵入
することがない。 【００２０】拡縮ビット６は正回転しているので、その
爪８がビット本体７の外周端より突出して土砂を粉砕す
る。拡縮ビット６は、それが一体的に取り付けられてい
るシリンダー１２等と共に、通気管２１の外周に位置す
る駆動管３５を介して、地上に設置された駆動装置３６
によって回転する。掘削によって発生した土砂は、通水
管２０から噴出する水と混合して泥水Ｄとなり、推進管
１１との間で形成した排水路２９に吸引されて連通路３
０ａを経て混合室３０に至る。 【００２１】この混合室３０には、前進作動室１４また
は後退作動室１５から排出されたエヤーが常に通過して
いるので、排水路２９には負圧が作用し、泥水Ｄを吸引
する。混合室３０において、排出されるエヤーと泥水Ｄ
とが混ざり合って、排出管２２から排出される。排出さ
れる土砂は水と混ざって泥水Ｄとなっているので、排出
後、エヤーブローによって周囲に飛散することがなく、
作業環境を悪化させることがない。なお、高圧エヤーＡ
が通気管２１に供給されていない状態では、第一逆止バ
ルブ２３と共にそれに連動されている第二逆止バルブ２
４も閉状態にあるので、泥水Ｄが前進作動室１４等へ流
入することはない。 【００２２】ボーリング作業が完了すると、高圧水Ｗと
高圧エヤーＡの供給を停止し、拡縮ビット６を逆回転さ
せる。これによって、爪８がその基軸部８ｂを中心に回
動してその刃物先端部８ａがビット本体７の外周端より
内方に収められる。この状態で、泥水式エヤーハンマー
１０のみを引き抜くことによって、推進管１１をそのま
ま土中に埋設した状態で残すことができる。従って、ボ
ーリング完了後、あらためて管を埋設する作業が不要と
なる。また、推進管１１の内部には泥水式エヤーハンマ
ー１０が内蔵されていたので土砂が残存していない。従
って、推進管１１内の残土を除去するといった厄介な作
業等をすることなく、当該推進管１１を支管等としてそ
のまま使用することができる。 【００２３】なお、本実施形態においては、推進管１１
の埋設角度を伸縮ロッド３４によって調節して、接続す
るヒューム管（シールド）Ｐに対向させている。また、
排出した泥水Ｄは泥水処理プラント３９で処理し、分離
した水は循環して使用することとしている。泥水式エヤ
ーハンマー１０は、ロッドケーシング３７に連結されて
おり、通水管２０、通気管２１および排出管２２等はこ
のロッドケーシング３７内を挿通して外部に通じてい
る。また、通気管２１に高圧エヤーＡを供給するエヤー
コンプレッサー４０にはサイレンサー４１を設け、騒音
を防止して作業環境を良好に保っている。 【００２４】 【発明の効果】 本発明は、粉砕した土砂を水と混合し
て泥水Ｄとしてエヤーと共に排出することとしているの
で、地上においてエヤーブローによって土砂が周囲に飛
散することがない。よって、作業環境の向上を図ること
ができる。 【００２５】また、ハンマー１６の拡縮ビット６に対す
る打撃は、通常、地中において行われるので、その打撃
音や振動は地上部では弱い。従って、騒音や振動による
作業環境の悪化を未然に阻止することができる。 【００２６】拡縮ビット６の先端部から水を噴出するこ
ととしているので、その水によって泥壁を形成し、当該
泥壁で推進管１１と土砂との摩擦抵抗を小さくすること
ができる。従って、駆動部の省力化を図りながら、推進
管１１を長距離の目的場所まで精度良く到達させること
ができ、作業性が大幅に向上する。 【００２７】ボーリング作業が完了すると、拡縮ビット
６の爪先端部８ａをビット本体７の外周端より内方に収
めることができるので、推進管１１をそのまま土中に埋
設した状態で泥水式エヤーハンマー１０のみを引き抜く
ことができる。従って、ボーリング完了後、あらためて
管を埋設する作業を不要とする。また、推進管１１の内
部には泥水式エヤーハンマー１０が内蔵されていたので
土砂が残存しておらず、残土除去作業等の厄介な付属作
業を行う必要がない。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の一実施形態に係る泥水式エヤーハンマ
ーの使用例を示す概略正面図である。 【図２】本発明の一実施形態を示すもので、軸方向の中
心線を基準に任意の角度で切断した断面図である。 【図３】図２におけるＡ−Ａ線矢視図である。 【図４】図２におけるＢ−Ｂ線断面図である。 【図５】図２におけるＣ−Ｃ線断面図である。 【図６】図２における通水管の先端部を示す部分拡大図
である。 【図７】ハンマーが前進動し拡縮ビットの後端面を打っ
た状態を示す作動原理図である。 【図８】ハンマーが中間地点に位置する状態を示す作動
原理図である。 【図９】ハンマーが後退動した状態を示す作動原理図で
ある。 【符号の説明】 ６ 拡縮ビット ７ ビット本体 ８ 爪 ８ａ 爪先端部 ８ｂ 基軸部 １０ 泥水式エヤーハンマー １１ 推進管 １２ シリンダー １３ 固定スリーブ １４ 前進作動室 １５ 後退作動室 １６ ハンマー １９ 逆止弁 １９ａ 小孔 １９ｂ ゴムチューブ ２０ 通水管 ２１ 通気管 ２２ 排出管 ２３ 第一逆止バルブ ２４ 第二逆止バルブ ２５ 環状通路 ２６ 通孔 ２７ 環状溝 ２８ エヤー通路 ２９ 排水路 ３０ 混合室 ３０ａ 連通路 ３１ 後部通路 ３２ コイルスプリング ３３ 排気路 ３４ 伸縮ロッド ３５ 駆動管 ３６ 駆動装置 ３７ ロッドケーシング ３８ 油圧シリンダー ３９ 泥水処理プラント ４０ エヤーコンプレッサー ４１ サイレンサー Ｐ ヒューム管 Ａ 高圧エヤー Ｗ 高圧水 Ｄ 泥水 Ｐ ヒューム管（シールド）

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 円筒状の推進管（１１）内に挿入および
   離脱自在に設けられ、推進管（１１）をそのまま土中に
   埋設した状態で残すことのできる泥水式のエヤーハンマ
   ーであって、 外周部を構成する略円筒状のシリンダー（１２）と、 シリンダー（１２）内に固定スリーブ（１３）を介して
   進退動自在に設けられ、後端部に形成された前進作動室
   （１４）に供給される高圧エヤー（Ａ）の圧力によって
   前進し、前端部に形成された後退作動室（１５）に供給
   される高圧エヤー（Ａ）の圧力によって後退し、この前
   進動と後退動とを交互に繰り返すハンマー（１６）と、 シリンダー（１２）の前端部に取り付けられ、外周端部
   に複数の爪（８）を有し、ハンマー（１６）の前進動に
   よって打たれ、その打撃力で土砂を粉砕する拡縮ビット
   （６）と、 シリンダー（１２）の後方からその中心部を通って拡縮
   ビット（６）に至り、先端部に逆止弁（１９）を有し、
   前方の土砂に向けて水を噴出する通水管（２０）と、 シリンダー（１２）後方で通水管（２０）に沿って設け
   られ、前進作動室（１４）および後退作動室（１５）に
   高圧エヤー（Ａ）を供給する通気管（２１）と、 シリンダー（１２）後方で通水管（２０）に沿って設け
   られ、通水管（２０）から放出した水と掘削した掘削土
   との混合物である泥水（Ｄ）を排出する排出管（２２）
   と、を備え、 拡縮ビット（６）の爪（８）をその基軸部（８ｂ）で軸
   止し、正回転では爪先端部（８ａ）をビット本体（７）
   外周端から突出させて土砂を粉砕するものとし、逆回転
   ではビット本体（７）外周端内に収まらせることで推進
   管（１１）の内径を通りエヤーハンマー（１０）を取出
   し可能に構成し、 ハンマー（１６）に前進動と後退動とを交互に与えるべ
   く、通気管（２１）と前進作動室（１４）および後退作
   動室（１５）との間に、第一逆止バルブ（２３）を設け
   ると共に、少なくともシリンダー（１２）と固定スリー
   ブ（１３）との間に形成した環状通路（２５）、固定ス
   リーブ（１３）に形成した通孔（２６）、および固定ス
   リーブ（１３）とハンマー（１６）との間に形成した環
   状溝（２７）によって形成されるエヤー通路（２８）を
   形成し、 外部の泥水（Ｄ）と排出管（２２）との間に、推進管
   （１１）とシリンダー（１２）との間で形成した排水路
   （２９）、および前進作動室（１４）または後退作動室
   （１５）から排出されたエヤーと混ざり合う混合室（３
   ０）を形成し、さらに、前進作動室（１４）または後退
   作動室（１５）と混合室（３０）との間に、第一逆止バ
   ルブ（２３）と連動する第二逆止バルブ（２４）を設け
   てなる泥水式エヤーハンマー。