JP5481029B2 - ドリルロッド支持体及びドリルロッド支持半体 - Google Patents

Description

本発明は、穿孔装置、特に削岩装置のドリルストリングを案内する独立請求項によるドリルロッド支持体に関するものである。また本発明は、そのようなドリルロッド支持体使用するドリルロッド支持半体に関する。

一般的に、削岩装置（図１）は、移動可能な車輌と、ブームと、例えば送りビームホルダーを介してブームに接続される送りビームとを備えている。削岩機は、ドリルストリングを地中に打ち込むために送りビームに沿って移動可能である。ドリルストリングは、ドリルポイント（ドリルビット）及び連結ロッドを備えている。

比較的深い孔を穿孔する際、孔が何のために使用されることになるのかに依存して偏移が最終結果に負に作用し得るので、穿孔は目的とする方向から偏移しないことが重要である。１つ或いは幾つかのドリルロッド支持体はドリルストリングを案内入するために使用され、それによってドリルストリングが偏移しないようにしている。

ドリルロッド支持体は、締め付け装置と混同すべきではない。ドリルロッド支持体は、削岩中、ドリルストリングとロッド支持体の間の低摩擦の条件下で、ドリルストリングを案内するのに使用される。一方、ドイツ国特許第１９９０９８６０号及び日本国公開特許公報特開２００３−０７４２８６に記載されたような締め付け装置は、穿孔された孔から外される際にロッドを弛める或いは締め付けるために使用され、従ってロッドの周囲で堅く締め付けるよう（高摩擦）に構成されている。

一般的に、ドリルロッド支持体は、一対の支持半体を備えている。支持半体は、ドリルストリングの周囲でそれぞれ開かれまた閉じられるよう相互に動かされ得る。支持半体がそれらの閉じられた位置にある時には、それら支持半体は凹部の面を介してドリルストリングと接触し、このようにしてドリルストリングを案内（センタリング）するが、ドリルストリングを締め付けるものではない。

公知のドリルロッド支持半体の凹部は、その形態及び寸法でドリルストリングに嵌合するようされた開口部を形成する。支持半体の凹部の共通の形状は、本質的に半円形であり、断面円形（図２Ａに示されている）のドリルストリングに嵌合するようされた主に円形の開口部を形成する。

また、断面多角形のドリルストリングに特に適応されるドリルロッド支持半体（例えば日本国公開特許公報特開２００３−０５３７２４）も存在する。これらの半体は、特定のロッド形状及び寸法で使用され得るのみである。

公知のドリルロッド支持半体の大きな欠点は、それら支持半体が特殊な寸法及び形状の特殊なドリルストリングに嵌合するように調整されるということである。特定のドリルストリングに嵌合するようにされる支持半体の一つの問題点は、ドリルロッド支持体が激しい振動を受け、ドリルストリング及び岩粉その他がドリルロッド支持体及び特にドリルロッド支持半体の摩耗を引き起こすということである。嵌合は、半体が新しいときには申し分ないが、支持半体が摩耗するにつれて、特にドリルストリングの回転によって、支持半体とドリルストリングとの間の嵌合は正常に機能せず（図２Ｂに示されている）、結果としてより案内は脆弱となる。半体が摩耗すればするほど、案内はさらに悪化する。ひいてはドリルストリングの適切な案内を維持するために支持半体を交換しなければならない。かかる頻繁な交換は、時間を浪費し設備にかかるコストを上昇させる。

特定のドリルストリングに嵌合するようにされたドリルロッド支持半体を使用する上での別の問題点は、それが結果として、異なるストリング用に支持半体を交換することが時間の浪費となることにある。

本発明の主な目的は、長期間使用可能で、しかも種々のタイプに使用できるドリルロッド支持半体、例えば種々のロッドの使用或いは摩耗のために頻繁に交換する必要がない支持半体を提供することにある。

この目的は、独立請求項１の特徴とする部分に記載した特徴によって達成される。好ましい実施形態は、従属請求項に記載されている。

主な特徴によれば、本発明は、ドリルストリングと直接接触する面を備えているドリルロッド支持半体に関するものであり、またかかる支持半体は、相対するドリルロッド支持半体と共にドリルストリング開口部を形成できる凹部を備えている。本発明は、凹部が種々の形態及び寸法のドリルストリングを案内できる一般的にＶ字型であることを特徴としている。

一般的にＶ字型の凹部を備えて構成された本発明による支持半体では、製造上の観点から半体の構造を単純な形態に維持しながら、２つの半体間の距離を調節することによって、種々の大きさのドリルストリングに対して同一セットの半体を使用できる。さらに、半体がドリルストリングによる摩耗しても、２つの半体を相互に動かすことができるので、ドリルストリングを連続して案内することができる。

本発明によるこれら及びその他の特徴並びに利点は、詳細な説明及び添付図面から明らかになるであろう。

本発明の詳細な説明においては、添付図面を参照とする。
図１は、移動可能な車輌１と、ブーム２と、送りビームホルダー３を介してブームに接続される送りビーム４とを備えている削岩装置の概略図を示している。削岩機５は、送りビーム４に移動可能に取り付けられ、そしてドリルストリング３０に作用するために送りビーム４に沿って移動可能である。ドリルストリング３０はドリルポイント（ドリルビット）及び連結ロッドを備えている。

送りビーム４はドリル端部４１を有し、このドリル端部４１から穿孔時にドリルポイントが突き出る。一般的に、掘削装置はドリルストリング３０を案内するための送りビーム４のドリル端部４１の近くに少なくとも１つのドリルロッド支持体１０を備えて構成されている。図１における掘削装置は２つのドリルロッド支持体１０を備えて示している。

本発明によれば、図３Ａ及び図４Ａに示すドリルロッド支持体１０は、２つのドリルロッド支持半体２０を備えている。支持半体２０は、それ自体公知の方法で、例えば水圧シリンダー或いは空気圧シリンダーによって、開放位置と閉成位置との間で相互に移動可能である。図３Ｂ及び図４Ｂによれば、図示されたドリルロッド支持半体２０は、ドリルストリング３０を案内している（閉成位置）。

本発明によるドリルロッド支持半体２０は、ドリルストリング３０と直接接触する面２１を備えている。半体２０は、相対するドリルロッド支持半体２０と共にドリルストリング開口部２２を形成できる凹部２３を備えている。ドリルロッド支持半体２０は単体であってもよい。

凹部２３は、種々の形態及び寸法のドリルストリング３０を案内できるようにするために一般的にＶ字型である。Ｖ字型凹部２３を有する本発明によるドリルロッド支持半体２０は、２つの半体を相互に動かすとき、相対する半体２０と共に、本質的には菱形形状のドリルストリング開口部２２を形成し得る。

一般的にＶ字型凹部２３の側面は円くされ、即ち一般的には凸面或いは凹面状であり得る（図５Ａ及び図５Ｂに、誇張した曲線で示している）。構造上の理由により、Ｖ字型凹部の先端は幾らか円くされて得る（図３Ｂ及び図４Ｂに示されている）。

ロッドの範囲に対してより大きな角度で、より少ない数の半体が使用される必要がある。なお、大きすぎる角度はもはや満足のいく案内ができず、ロッドの寸法に依存する分岐点が存在する。好ましくは、Ｖ字型凹部２３の側面間の角度βは、７０°〜１２０°の間であり、さらに好ましくは８０°〜１１０°の間である。なお一層好ましくは、角度βは９０°〜１００°の間の範囲であり、そして最も好ましくは、本質的に９０°である。

角度βがおよそ１００°である一対の半体２０を使用すると、外径５１〜１７８ｍｍのロッドの範囲を、異なる３組の半体のみで処理することができる。従来技術と比較すると、初期には、外径が同様の範囲で、１５組の半体が必要であった。特定のロッドに適合した半体の場合には、各寸法に対して一組の半体が使用されてきた。

穿孔動作の開始時には、ドリルストリング３０は、穿孔しようとする面に向かって、ドリルロッド支持体１０を通して下向きに駆動され、穿孔動作中には、ドリルストリング３０を案内するために、ドリルロッド支持半体２０はドリルストリング３０と接触するようにされる（閉成位置）。

ドリルロッド支持体１０に設けた２つの支持半体２０の間の距離は、種々のドリルストリング３０（種々の形状及び／又は大きさ）を案内できるようにするために調節可能である。

例えば強い力、振動及び切削物により、支持半体が摩耗されてドリルストリングと面の間に遊びが生じる場合には、支持半体２０はドリルストリング３０との接触を維持するためにさらに互いに寄せ合わされて、ドリルストリング３０を案内し続け得る。

ドリルストリング３０の寸法が小さくなるか、或いは支持半体２０の相対する面２１が摩耗される場合にも、支持半体２０はドリルストリング３０との嵌合を維持するために互いに寄せ合わされ得、またより大きな寸法のドリルストリング３０を嵌合するように離間され得る。

一般的に、相対する半体２０はドリルロッド支持体１０の同一面上に設けられている。代わりに、図６に示すように、支持半体２０はドリルロッド支持体１０における異なる平行する面に設けて、相互にさらに押圧できるようにし、これによってより小さな寸法のドリルストリングでも取り扱えるようにできる。

支持半体、特にドリルストリングと接触する支持半体の面は、好ましくは、プレート、鋳物、或いはその他の適当な材料のようなドリルストリングに対してかなりの耐磨耗性及び低摩擦性を備えた材料で作られる。

また、一般的にＶ字型形態の凹部を維持しつつ、例えば鋼、セラミック、ポリマーなどのようなあらゆる適当な耐摩耗性材料のインサート（即ち半体に溶接される或いはその他の適当な方法で取り付けられる）を半体に設けることも可能である。これらのインサートは交換可能である。

図示し上記で説明した実施形態は、本発明を制限するものではなく、単に例示として考慮されるべきである。

削岩装置を示す概略図 。 ドリルロッドの周囲で閉成位置において半円形の凹部を備えた従来技術の磨耗していない支持半体の一例を示す概略図 。 図２Ａに示された半体が磨耗した状態を示す概略図。 小さな直径のドリルストリングの周囲で閉じられた位置における本発明による支持半体を備えたドリルロッド支持体を示す斜視図。 図３Ａの半体及びドリルロッドの概略図。 図３Ａの場合より大きな直径をもつドリルストリングの周囲で閉じられた位置における本発明による図３Ａの支持半体を備えたドリルロッド支持体を示す斜視図。 図４Ａの半体及びドリルロッドの概略図。 凹部の側面が凸面である本発明の別の実施形態による支持半体を示す図。 凹部の側面が凹面である本発明の別の実施形態による支持半体を示す図。 偏位した半体を有する本発明の別の実施形態によるドリルロッド支持体を示す図。

Claims (4)

1. 削岩ロッド支持体であって、
   ドリルロッド支持体（１０）と、
   ２つの相対するドリルロッド支持半体（２０）と、
   前記２つの相対するドリルロッド支持半体（２０）だけを前記ドリルロッド支持体によって画定される平面に沿って動かす手段と
   を有し、
   前記ドリルロッド支持体によってドリルストリング（３０）を受け取るための開口部（２２）が画定され、
   前記各ドリルロッド支持半体（２０）が、前記ドリルロッド支持体（１０）中の前記開口部（２２）中に受け取られる前記ドリルストリング（３０）と直接接触する面（２１）を備え、
   前記各ドリルロッド支持半体（２０）には、相対する前記ドリルロッド支持半体（２０）と共にドリルストリング（３０）を受け取るための開口部（２２）を形成することができる凹部（２３）が設けられ、
   該凹部が形状及び寸法の異なるドリルストリング（３０）を案内できるように全体としてV字型に形成され、
   前記ドリルストリング（３０）に接触する前記各ドリルロッド支持半体（２０）の少なくとも一部が、ドリル作動中にドリルストリング（３０）を案内できるように、前記ドリルロッド支持体における前記開口部（２２）中に受け取られる前記ドリルストリングに対して摩擦係数の低い材料で構成され、
   前記ドリルロッド支持半体（２０）は、前記ドリルロッド支持体における前記開口部中に受け取られる前記ドリルストリング（３０）と接触できるように、相互に連続して平行に移動可能であり、それにより前記２つの相対するドリルロッド支持半体（２０）によって形状及び寸法の異なるドリルストリング（３０）を案内できるように構成したことを特徴とする削岩ロッド支持体。
2. さらにドリルロッド支持半体（２０）を相互に動かすことのできるシリンダーを有することを特徴とする請求項１に記載の削岩ロッド支持体。
3. ドリルロッド支持半体（２０）が、異なる平行な面に配置されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の削岩ロッド支持体。
4. ドリルロッド支持半体（２０）が、同一の平行な面に配置されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の削岩ロッド支持体。

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