JP5854536B2 - Pneumatic down-the-hole drill - Google Patents

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Description

従来技術Conventional technology

本発明は、空気圧式ダウンザホールドリルに関するものであり、ダウンザホールドリルは、フレームと、フレーム内にある空気圧式打撃ピストンとを有し、打撃ピストンは、ダウンザホールドリルに加圧空気を送ると、フレームの長手方向に往復動し、その衝撃運動の最後にはフレームの前端部にあってフレームの長手方向に可動に取り付けられた工具を打撃する。ダウンザホールドリルはさらに、フレームと打撃ピストンの間に加圧空気を供給する供給路と、加圧空気を案内して衝撃運動を発生させるフレーム内ショルダおよび打撃ピストン内ショルダとを有する。   The present invention relates to a pneumatic down-the-hole drill, the down-the-hole drill having a frame and a pneumatic striking piston located in the frame. The tool is reciprocated in the direction, and at the end of the impact movement, a tool which is movably attached in the longitudinal direction of the frame at the front end of the frame is hit. The down-the-hole drill further includes a supply path for supplying pressurized air between the frame and the striking piston, and a shoulder in the frame and a shoulder in the striking piston that guide the pressurized air to generate an impact motion.

ダウンザホールドリルは岩盤に穴を穿孔するのに用いられる。このようなＤＴＨドリルでは、ＤＴＨドリルの直前方に工具が連結され、工具はＤＴＨドリルの衝撃装置により衝撃を受ける。   Down-the-hole drills are used to drill holes in rock. In such a DTH drill, a tool is connected immediately before the DTH drill, and the tool receives an impact by an impact device of the DTH drill.

公知の方式は、例えば、効率が比較的悪いという欠点がある。空気圧式打撃機構だけでは十分な効率を生じず、また液圧式打撃装置は汚染リスクがあるため、手軽には使用されない。   The known method has a drawback that, for example, the efficiency is relatively poor. The pneumatic striking mechanism alone does not produce sufficient efficiency, and the hydraulic striking device is not easily used because of the risk of contamination.

本発明は、簡易で確実に作動する空気圧式ＤＴＨドリルを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a pneumatic DTH drill that operates simply and reliably.

本発明のＤＴＨドリルは次のような特徴を有する。すなわち、フレームの後端部に燃焼室を含み、燃焼室内において、フレームと打撃ピストンの間にあってフレームの長手方向に動き燃焼室における燃料の燃焼により作動する別個の加速ピストンを含み、加速ピストンは、衝撃運動中、打撃ピストンを打撃ピストン行程の一部分だけ押し出すように配設され、さらに、燃焼用空気を燃焼室へ送り込む空気流路と、燃料を燃焼室へ噴射する手段と、燃焼室から燃焼ガスを排気する排気流路とを含み、これにより打撃ピストンは、各衝撃後に加圧空気を燃焼室へ戻すことによって加圧ピストンを押し、これにより、燃焼室への燃料供給前に燃焼室において空気を圧縮するように配設されていることである。   The DTH drill of the present invention has the following characteristics. That is, it includes a combustion chamber at the rear end of the frame, and includes a separate acceleration piston that moves between the frame and the striking piston and moves in the longitudinal direction of the frame and operates by combustion of fuel in the combustion chamber. During the impact motion, the striking piston is arranged to push out only a part of the striking piston stroke, and further includes an air flow path for sending combustion air into the combustion chamber, means for injecting fuel into the combustion chamber, and combustion gas from the combustion chamber An exhaust passage for exhausting the exhaust gas, whereby the striking piston pushes the pressurized piston by returning the pressurized air to the combustion chamber after each impact, thereby allowing air in the combustion chamber before supplying fuel to the combustion chamber It is arrange | positioned so that it may compress.

本ＤＴＨドリルの思想は以下の通りである。すなわち本ドリルは、工具を打撃する別個の空気圧式打撃ピストンと、燃料の燃焼により作動する別個の加速ピストンとを含み、加速ピストンは、打撃ピストンの運動を加速させるが、衝撃期間中、打撃ピストンから離れて作業工程を打撃ピストンだけによって行うことにある。ＤＴＨドリルの更なる他の思想は、加速ピストンを圧搾空気の圧力により打撃ピストンで押すことによって初期位置へ戻すことにある。   The idea of this DTH drill is as follows. That is, the drill includes a separate pneumatic striking piston that strikes the tool and a separate accelerating piston that operates by fuel combustion, which accelerates the motion of the striking piston, but during the impact period, the striking piston The work process is to be performed only by the striking piston. Yet another idea of the DTH drill is to return the acceleration piston to its initial position by pushing it with the striking piston by the pressure of the compressed air.

本発明の利点は、燃料作動式加速ピストンにより加速される打撃ピストンによって打撃が行われ、必要な衝撃力が生じることにある。しかし、衝撃時、加速ピストンが打撃ピストンから離れるので、工具から跳ね返る反動力が加速ピストンに影響を及ぼすことはなく、これに応力を与えることもない。   An advantage of the present invention is that the striking piston accelerated by the fuel actuated accelerating piston produces a necessary impact force. However, since the acceleration piston is separated from the striking piston at the time of impact, the reaction force that rebounds from the tool does not affect the acceleration piston and does not give stress to it.

添付図面を参照して、本発明をより詳細に説明する。
削岩リグを模式的に示す図である。 他の異なる削岩リグを模式的に示す図である。 ないし ダウンザホールドリルの構造と作業サイクルのさまざまな段階におけるその動作を模式的に示す図である。 The present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
It is a figure which shows a rock drilling rig typically. It is a figure which shows other different rock drilling rigs typically. Or It is a figure which shows typically the structure of a down-the-hole drill, and its operation | movement in the various steps of a work cycle.

発明の詳細な説明Detailed Description of the Invention

図１は削岩リグ１を示し、これは、穿孔ブーム３が設けられた可動キャリア２を有してもよい。ブーム３には、送りビーム５、送り装置５および回転ユニット７から成る削岩ユニット４が設けられている。回転ユニット７はキャリッジ８へ支持してもよく、または、回転ユニットは、これを送りビーム５へ可動に支持する摺動部品もしくは同様の支持部材を有していてもよい。回転ユニット７には穿孔装置９を設けてもよく、これは、１つ以上の相互に連結した穿孔パイプ10と、穿孔装置の最外端部にあるドリルビット11とを有してもよい。図１の削岩ユニット４は回転穿孔を企図し、その場合、回転ユニット７は穿孔装置９をその長手方向の軸を中心として方向Ｒに回転させるのに用いられると同時に、回転ユニット７およびこれに連結された穿孔装置９に対して送り装置６によって送り力Ｆが穿孔方向Ｂに加えられる。したがってドリルビットは、回転力Ｒと送り力Ｆの効果によって岩盤を破壊し、穿孔穴12が形成される。穿孔穴12が所望の深さに穿孔されると、穿孔装置９は、送り装置６によって穿孔穴12から戻り方向Ｃに引き抜くことができ、穿孔装置は、回転ユニット７によって穿孔パイプ10間の接続ネジを緩めて分解することができる。   FIG. 1 shows a rock drilling rig 1 which may have a movable carrier 2 provided with a drilling boom 3. The boom 3 is provided with a rock drilling unit 4 including a feed beam 5, a feed device 5 and a rotation unit 7. The rotary unit 7 may be supported on the carriage 8 or the rotary unit may have a sliding part or similar support member that movably supports it on the feed beam 5. The rotating unit 7 may be provided with a drilling device 9, which may have one or more interconnected drilling pipes 10 and a drill bit 11 at the outermost end of the drilling device. The rock drilling unit 4 of FIG. 1 contemplates rotary drilling, in which case the rotary unit 7 is used to rotate the drilling device 9 in the direction R about its longitudinal axis, and at the same time the rotary unit 7 and this A feed force F is applied in the drilling direction B by the feed device 6 to the drilling device 9 connected to the. Therefore, the drill bit breaks the rock mass by the effect of the rotational force R and the feed force F, and the drilled hole 12 is formed. Once the drilling hole 12 has been drilled to the desired depth, the drilling device 9 can be withdrawn from the drilling hole 12 in the return direction C by means of the feed device 6, and the drilling device is connected between the drilling pipes 10 by means of the rotary unit 7. It can be disassembled by loosening the screw.

図２は第２の穿孔ユニット４を示し、これは、穿孔装置９に対して打撃装置13が設けられている点で図１のものと異なる。したがって打撃装置13は、回転ユニット７に対して穿孔装置９の反対側の端部に配されている。穿孔中、ダウンザホールドリル13は穿孔穴の中にあり、ドリルビット11付の工具を直接ダウンザホールドリル13に連結することができる。   FIG. 2 shows a second drilling unit 4, which differs from that of FIG. 1 in that an impacting device 13 is provided for the drilling device 9. Therefore, the striking device 13 is disposed at the end of the rotating unit 7 opposite to the punching device 9. During drilling, the down-the-hole drill 13 is in the drill hole and the tool with the drill bit 11 can be directly connected to the down-the-hole drill 13.

図３ａないし図３ｆは、本発明のダウンザホールドリルおよび作業サイクルのさまざまな段階におけるその動作を示す。これはフレーム21と、フレームの前端部にあって長手方向に可動に取り付けられた工具22とを有する。本願および請求項において、前端部とは、ＤＴＨドリル13において、工具が存在して穿孔の際にＤＴＨドリルが進む方向の端部を言い、また後端部とは、ＤＴＨドリル13の反対側の端部を言う。   Figures 3a to 3f illustrate the down-the-hole drill of the present invention and its operation at various stages of the work cycle. It has a frame 21 and a tool 22 movably attached in the longitudinal direction at the front end of the frame. In the present application and claims, the front end portion refers to an end portion of the DTH drill 13 in the direction in which the DTH drill advances during drilling, and the rear end portion is the opposite side of the DTH drill 13. Say the end.

工具22の中央部にはフラッシング流路がある。さらに、ＤＴＨドリル13は打撃ピストン24を有し、これはフレーム21の長手方向に可動に取り付けられている。さらに、加速ピストン25を有し、これは、打撃ピストン24に対して工具22から見てフレーム21の反対側の端部、すなわち打撃ピストンの後端にあり、ＤＴＨドリルフレーム21の長手方向に可動に取り付けられている。加速ピストンの背後で打撃ピストン24から離れた側には、燃焼室26がある。ＤＴＨドリルは供給路27を含み、これを通って加圧空気が打撃ピストン24とフレーム21の間の環状空間21aへ送り込まれる。さらに、ＤＴＨドリルは空気流路28を含み、これを通って圧搾空気が燃焼室26へ送り込まれ、また吸気弁29も含み、これによって圧搾空気の供給が制御される。吸気弁29は、いずれかの適切な弁構造物、もしくは公知のものでよいが、ここでは、一例として逆止め弁として説明する。さらに、ノズル30を有しているが、これは燃料供給手段に含まれ、これを通って燃料が燃焼室26へ送り込まれる。ＤＴＨドリルはさらに、図示せずかつ公知のタイミングおよび供給手段を含み、これは、加速ピストン25の位置もしくは燃焼室26内の圧力などの条件に基づいて燃焼室26への燃料供給を制御する。   There is a flushing channel in the center of the tool 22. Furthermore, the DTH drill 13 has a striking piston 24 that is movably mounted in the longitudinal direction of the frame 21. Furthermore, it has an accelerating piston 25, which is at the opposite end of the frame 21 when viewed from the tool 22 with respect to the striking piston 24, ie at the rear end of the striking piston, and is movable in the longitudinal direction of the DTH drill frame 21 Is attached. There is a combustion chamber 26 on the side away from the striking piston 24 behind the accelerating piston. The DTH drill includes a supply passage 27 through which pressurized air is fed into an annular space 21 a between the striking piston 24 and the frame 21. In addition, the DTH drill includes an air flow path 28 through which compressed air is fed into the combustion chamber 26 and also includes an intake valve 29, which controls the supply of compressed air. The intake valve 29 may be any appropriate valve structure or a known one, but here, it will be described as a check valve as an example. In addition, a nozzle 30 is included in the fuel supply means, through which fuel is fed into the combustion chamber 26. The DTH drill further includes a timing and supply means not shown and known, which controls the fuel supply to the combustion chamber 26 based on conditions such as the position of the acceleration piston 25 or the pressure in the combustion chamber 26.

図３ａは、打撃ピストン24が工具22を打撃した状態におけるＤＴＨドリルを示す。ＤＴＨドリルのフレーム21は対向ショルダ21bを含み、加速ピストン25は停止ショルダ25aを含んでいる。図３ａでは、加速ピストン25は、その停止ショルダ25aがフレーム21内の対向ショルダ21bと衝突した際、衝撃動作の前に停止した状態である。打撃ピストン24および加速ピストン25は、それらの間に、開いた隙間もしくは明確な隙間が何ら存在しないようにそれぞれの長さの一部分が入れ子になっている。   FIG. 3 a shows the DTH drill with the striking piston 24 striking the tool 22. The frame 21 of the DTH drill includes an opposing shoulder 21b, and the acceleration piston 25 includes a stop shoulder 25a. In FIG. 3 a, the acceleration piston 25 is in a state of being stopped before the impact operation when the stop shoulder 25 a collides with the opposing shoulder 21 b in the frame 21. The striking piston 24 and the accelerating piston 25 are nested partly in length so that there is no open or clear gap between them.

燃焼室26内にまだ高圧が広がっているため、吸気弁29は、自身に対して圧搾空気の圧力が流路28を通って作用しているにもかかわらず閉じた状態を保つ。しかし、燃焼室26内の圧力はだんだん低くなるが、その中の燃焼ガスは排気流路32へ、さらに加速ピストンの周囲にある前記ピストンとフレーム2の間の空間21cへ、さらに加速ピストン25の流路33を通って両ピストンの中央の空間を経てフラッシング流路23へ排出される。   Because the high pressure is still spreading in the combustion chamber 26, the intake valve 29 remains closed despite the pressure of the compressed air acting on itself through the flow path 28. However, although the pressure in the combustion chamber 26 gradually decreases, the combustion gas in the combustion chamber 26 enters the exhaust passage 32, further into the space 21c between the piston and the frame 2 around the acceleration piston, and further into the acceleration piston 25. It passes through the flow path 33 and is discharged to the flushing flow path 23 through the space in the center of both pistons.

図３ｂでは、打撃ピストン24はその逆動を開始した状態であり、燃焼室26内の圧力は減圧して、圧搾空気によって逆止め弁29が押し開く。この段階では、空気流路28からの、例えば３ないし５バールの高圧空気は、燃焼用ガスを燃焼室26から押し出して排気流路32へ入れ、燃焼室を新しい空気で満たす。   In FIG. 3b, the striking piston 24 has started its reverse movement, the pressure in the combustion chamber 26 is reduced, and the check valve 29 is pushed open by the compressed air. At this stage, high pressure air, for example 3 to 5 bar, from the air channel 28 pushes the combustion gas out of the combustion chamber 26 and into the exhaust channel 32, filling the combustion chamber with fresh air.

打撃ピストン24および加速ピストン25のそれぞれの長さの一部分は、これらの間に、開いた間隙もしくは隙間が何ら存在しないように入れ子になっている。入れ子部分24bおよび25bは作用面24cおよび25cを有し、これらは、加速ピストン25が打撃ピストン24を工具22に向けて押すと、または打撃ピストン24が加速ピストン25を燃焼室26に向けて押すと、互いに接触する。これと同時に、打撃ピストン24内の遮断ショルダ24aが対向ショルダ21bの内面とともに停止ショルダ25aと対向ショルダ21bの間の空間からの連通を気密に閉じる。この状態で、打撃ピストン24と加速ピストン25の間の空間は減衰室31を形成し、圧搾空気で満たされる。   A portion of the length of each of the striking piston 24 and the accelerating piston 25 is nested such that there are no open gaps or gaps between them. Nested portions 24b and 25b have working surfaces 24c and 25c that can be used when acceleration piston 25 pushes striking piston 24 toward tool 22 or striking piston 24 pushes acceleration piston 25 toward combustion chamber 26. And contact each other. At the same time, the blocking shoulder 24a in the striking piston 24 airtightly closes the communication from the space between the stop shoulder 25a and the opposing shoulder 21b together with the inner surface of the opposing shoulder 21b. In this state, the space between the striking piston 24 and the accelerating piston 25 forms a damping chamber 31 and is filled with compressed air.

打撃ピストンが加速ピストン25に向かって動くに従って、減衰室31内の圧力が上昇し、打撃ピストン24は、形成され加圧されたエアークッションによって加速ピストン25を燃焼室に向けて押し始める。この場合、加速ピストンは、移動しながら排気流路32を閉じ、その後、空気流路28により供給された空気の圧力より燃焼室26内の圧力上昇の方が高くなるので、この圧力上昇で吸気弁29が押されて閉じる。こうして、いわゆる圧搾段階が行われる。打撃ピストンの表面領域24には圧搾空気の圧力が作用してピストンを逆動させる力が発生するが、その表面領域は、フレーム21の前端部側の打撃ピストン面24fとフレームの後端部に面する側24eの打撃ピストン面24gの間の差によって形成される。前記表面積は、燃焼室26の側の加速ピストン25の表面積より大きく、これによって燃焼室内での空気を圧搾する十分な圧搾力を得る。   As the striking piston moves toward the accelerating piston 25, the pressure in the damping chamber 31 increases and the striking piston 24 begins to push the accelerating piston 25 toward the combustion chamber by the formed and pressurized air cushion. In this case, the acceleration piston closes the exhaust passage 32 while moving, and then the pressure increase in the combustion chamber 26 becomes higher than the pressure of the air supplied by the air passage 28. Valve 29 is pushed closed. Thus, a so-called pressing stage is performed. The surface area 24 of the striking piston is subjected to the pressure of the compressed air to generate a force that reverses the piston, but the surface area is applied to the striking piston surface 24f on the front end side of the frame 21 and the rear end of the frame. Formed by the difference between the striking piston face 24g on the facing side 24e. The surface area is larger than the surface area of the acceleration piston 25 on the combustion chamber 26 side, thereby obtaining a sufficient squeezing force to squeeze the air in the combustion chamber.

図３ｃはさらに、打撃ピストン24が加速ピストン25に向けて十分な距離を移動した状態を示し、遮断ショルダ24aの上端部がフレーム21内で対向ショルダ21bを通過して、減衰室31から打撃ピストン24とフレーム21の間の環状空間21aへの連通を開き、これによって減衰室31内の圧力が低下する。その結果、打撃ピストン24は加速ピストン25に向けて移動することができ、これに到達して、加速ピストン25の停止ショルダ25aおよび打撃ピストン24の遮断ショルダ24a、ならびに作用面24cおよび25cが互いに接触し、両ピストンは同じ速度で燃焼室26へ向かって走行を続ける。   FIG. 3 c further shows a state in which the striking piston 24 has moved a sufficient distance toward the acceleration piston 25, and the upper end of the blocking shoulder 24 a passes through the opposing shoulder 21 b in the frame 21, and the striking piston from the damping chamber 31. The communication between the annular space 21a between the frame 24 and the frame 21 is opened, whereby the pressure in the attenuation chamber 31 is reduced. As a result, the striking piston 24 can move toward the accelerating piston 25, and when this is reached, the stop shoulder 25a of the accelerating piston 25 and the shut-off shoulder 24a of the striking piston 24 and the working surfaces 24c and 25c come into contact with each other. Both pistons continue to travel toward the combustion chamber 26 at the same speed.

打撃ピストン24と加速ピストン25が燃焼室26に向かって移動するにつれ、打撃ピストン24の下端部における作用ショルダ24dはフレーム内の規制ショルダ21dと整列し、工具22の側の打撃ピストン24の端部にある反転室21fから供給路27への連通を閉じる。同時に、打撃ピストン24は、加速ピストン25とともにその燃焼室26へ向かう運動を続ける。この瞬間から、供給路2７からの圧搾空気の圧力は、打撃ピストン24に対してその作用ショルダ24dの作用面24eに作用し、打撃ピストンを工具22に向けて押し力を生成する。これによって打撃ピストン24および加速ピストン25の運動は、わずかに加速する。   As the striking piston 24 and acceleration piston 25 move toward the combustion chamber 26, the working shoulder 24d at the lower end of the striking piston 24 aligns with the restricting shoulder 21d in the frame, and the end of the striking piston 24 on the tool 22 side. The communication from the reversing chamber 21f to the supply path 27 is closed. At the same time, the striking piston 24 continues to move toward the combustion chamber 26 together with the acceleration piston 25. From this moment, the pressure of the compressed air from the supply channel 27 acts on the working surface 24e of its working shoulder 24d against the striking piston 24, and generates a pushing force toward the tool 22 against the striking piston. As a result, the movement of the striking piston 24 and the accelerating piston 25 is slightly accelerated.

図３ｄにおいて、打撃ピストン24と加速ピストン25は燃焼室26内の空気を圧搾して非常に高圧にし、燃焼室へはノズル30を通って燃料が供給されている。この燃料は発火するが、これは、加熱され圧搾された空気がジーゼルエンジンの作動原理により燃焼室26内の圧力を急上昇させるためである。   In FIG. 3 d, the striking piston 24 and the accelerating piston 25 squeeze the air in the combustion chamber 26 to a very high pressure, and fuel is supplied to the combustion chamber through the nozzle 30. This fuel ignites because heated and squeezed air rapidly raises the pressure in the combustion chamber 26 due to the diesel engine operating principle.

打撃ピストン運動の最後の部分において、上記状態以前に、打撃ピストン24は、フラッシング流路23に接続されたフラッシング管23aの端部を通過し、したがって反転室21fからフラッシング流路23への連通を開いている。これによって、反転室21f内の加圧空気はここへ排出される。この状態において、打撃ピストン24および加速ピストン25は、燃料の点火で衝撃運動を開始する。これと同時に、供給路27からの高圧空気が打撃ピストン24の作用ショルダ24dの作用面24eに作用し、これによって打撃ピストン24を工具22へ向けて押そうとする。   In the last part of the striking piston movement, prior to the above state, the striking piston 24 passes through the end of the flushing pipe 23a connected to the flushing flow path 23, and thus communicates from the reversing chamber 21f to the flushing flow path 23. is open. As a result, the pressurized air in the reversing chamber 21f is discharged here. In this state, the striking piston 24 and the accelerating piston 25 start an impact motion by the ignition of fuel. At the same time, the high-pressure air from the supply passage 27 acts on the working surface 24e of the working shoulder 24d of the striking piston 24, thereby pushing the striking piston 24 toward the tool 22.

図３ｅは、フラッシング流路23に関連したフラッシング管23aにより打撃ピストン24が反転室21fのフラッシング流路23への連通を閉じた段階を示す。同図に示す状態では、作用ショルダ24dが規制ショルダ21dを通過してしまうと、圧搾空気供給路27および作用ショルダ24dの周囲にある空間21aから反転室21fへの連通が開かれる。この状態において、打撃ピストン24および加速ピストン25はさらに、互いに接触したまま工具22の方へ同じ速度で運動し続けるが、圧搾空気の圧力により生成される力は、打撃ピストン24の走行方向に対して影響を及ぼす。なぜなら、反転室21f内で打撃ピストン24の作用ショルダ24dの前方の反転面24fが大きく、これによって打撃ピストン24を減速させるからである。   FIG. 3e shows the stage where the striking piston 24 closes the communication of the reversing chamber 21f to the flushing channel 23 by the flushing tube 23a associated with the flushing channel 23. FIG. In the state shown in the figure, when the action shoulder 24d passes through the regulation shoulder 21d, communication from the compressed air supply path 27 and the space 21a around the action shoulder 24d to the reversing chamber 21f is opened. In this state, the striking piston 24 and the accelerating piston 25 continue to move toward the tool 22 at the same speed while in contact with each other, but the force generated by the pressure of the compressed air is in the direction of travel of the striking piston 24. Influence. This is because the reversing surface 24f in front of the working shoulder 24d of the striking piston 24 is large in the reversing chamber 21f, thereby decelerating the striking piston 24.

図３ｆにおいて、打撃ピストン24の遮断ショルダ24aは、フレームの対向ショルダ21bとともに減衰室31から打撃ピストンの周囲の空間への連通を閉じ、これによって減衰室31が形成されて閉鎖空間をなし、打撃ピストン24および加速ピストン25が進行するに従って減衰室31内の空気圧が上昇する。その結果、圧力クッションは、圧力の上昇とともに加速ピストン25の運動を減速させ、これによって打撃ピストンは加速ピストン25から離れ、したがって、もはや加速ピストン25が打撃ピストン24を工具22に向けて押すことはない。   In FIG. 3f, the blocking shoulder 24a of the striking piston 24 together with the opposing shoulder 21b of the frame closes the communication from the damping chamber 31 to the space around the striking piston, thereby forming the damping chamber 31 to form a closed space. As the piston 24 and the acceleration piston 25 travel, the air pressure in the damping chamber 31 increases. As a result, the pressure cushion decelerates the motion of the accelerating piston 25 as the pressure increases, thereby causing the striking piston to move away from the accelerating piston 25 and therefore the accelerating piston 25 no longer pushes the striking piston 24 toward the tool 22. Absent.

加速ピストン25がそのフレーム21の前端部に向かう運動を続けるにつれ、排気流路32への連通が開く。両ピストンが前進するにつれて、加速ピストン25の周囲の空間21c内に負圧が形成される。なぜなら、加速ピストン25の前端部における停止ショルダ25aの表面積が燃焼室26における加速ピストン25の表面積より大きいからである。したがって、生成された負圧によって燃焼用ガスが迅速に空間21cへ吸い込まれ、これによって燃焼室26のフラッシングが向上する。   As the acceleration piston 25 continues to move toward the front end of the frame 21, communication with the exhaust flow path 32 is opened. As both pistons move forward, a negative pressure is created in the space 21c around the acceleration piston 25. This is because the surface area of the stop shoulder 25a at the front end of the acceleration piston 25 is larger than the surface area of the acceleration piston 25 in the combustion chamber 26. Therefore, the combustion gas is quickly sucked into the space 21c by the generated negative pressure, thereby improving the flushing of the combustion chamber 26.

この後、図３ａの状態が再び生じ、打撃ピストン24が工具22を打撃し、加速ピストン25がショルダ25aおよび21bを停止させ、その後、作業サイクルが最初から再始動する。   After this, the situation of FIG. 3a occurs again, the striking piston 24 strikes the tool 22, the acceleration piston 25 stops the shoulders 25a and 21b, and then the work cycle restarts from the beginning.

打撃ピストン24および加速ピストン25の動作において重要なのは、打撃ピストン24が工具22を打撃するにつれて、もはや加速ピストン25が打撃ピストン24と衝撃方向で接触することはなく、その衝撃時点以前に停止することである。したがって、加速ピストン25は、何らの衝撃応力も、また工具22からの反射衝撃により生じる応力も受けることがなく、すべての応力は打撃ピストンにのみ加わる。さらに、動作において重要なのは、加速ピストン25が停止ショルダ21bを全速で打撃しないことである。したがって、その衝撃速度は、減衰室31内の圧搾空気クッションにより減速されて、フレーム21の停止ショルダ21bによる衝撃時の加速ピストン25の速度が十分に低速で、衝撃により生じる応力に材料が耐える。   What is important in the operation of the striking piston 24 and the accelerating piston 25 is that as the striking piston 24 strikes the tool 22, the accelerating piston 25 no longer contacts the striking piston 24 in the direction of impact and stops before that impact point. It is. Therefore, the acceleration piston 25 is not subjected to any impact stress or stress caused by the reflected impact from the tool 22, and all stress is applied only to the striking piston. Furthermore, what is important in the operation is that the acceleration piston 25 does not hit the stop shoulder 21b at full speed. Therefore, the impact speed is decelerated by the compressed air cushion in the damping chamber 31, the speed of the acceleration piston 25 at the time of impact by the stop shoulder 21b of the frame 21 is sufficiently low, and the material can withstand the stress caused by the impact.

ＤＴＨドリルに対する燃料供給は、燃料供給ホース、燃料タンクなどを用いる公知のさまざまな方法で行うことができる。燃料噴射は、機械式、電気式、空圧式もしくはその他の公知の時間による燃料供給方式および定量燃料供給方式を用いるいくつかのさまざまな技法によって行うことができる。   The fuel supply to the DTH drill can be performed by various known methods using a fuel supply hose, a fuel tank, and the like. Fuel injection can be performed by a number of different techniques using mechanical, electrical, pneumatic or other known timed and metered fuel delivery schemes.

ＤＴＨドリルは、燃料を燃焼室へ供給することなく圧搾空気だけで作動させることもでき、当然このような場合、その出力はかなり低下する。これは、例えば何らかの理由で穿孔を非常に注意深く行う必要がある場合に使用することができる。同様に、このようにすれば加速ピストンの作動は、グロープラグ等のような別個の点火手段を使わないでも、燃焼室内の空気が燃料の点火に十分なほどの熱さになるまで加速ピストンを打撃ピストンで打撃することだけで開始させることができる。   The DTH drill can also be operated with compressed air without supplying fuel to the combustion chamber, and in such a case, its output is considerably reduced. This can be used, for example, if drilling needs to be done very carefully for some reason. Similarly, in this way, the operation of the accelerating piston strikes the accelerating piston until the air in the combustion chamber becomes hot enough to ignite the fuel without using a separate ignition means such as a glow plug. It can be started simply by striking with a piston.

図３ａないし図３ｆにおいて、本発明を一例として模式的に説明した。フレームおよび両ピストンの形状と、さまざまな流路およびショルダの配置および形状は、当業者の設計常識の範囲内で様々に実現してよい。   3a to 3f schematically illustrate the present invention as an example. The shape of the frame and both pistons, and the arrangement and shape of the various flow paths and shoulders may be variously implemented within the common general knowledge of the skilled person.

Claims (8)

フレームと、該フレームの内にある空気圧式打撃ピストンとを含み、該打撃ピストンは、空気圧式ダウンザホールドリルに加圧空気を送ると、前記フレームの長手方向に往復動し、その衝撃運動の最後には、該フレームの前端部にあって該フレームの長手方向に可動に取り付けられた工具を打撃し、さらに、前記フレームと打撃ピストンの間に加圧空気を供給する供給路と、該加圧空気を案内して前記衝撃運動を発生させる前記フレーム内のショルダおよび前記打撃ピストン内のショルダとを含む空気圧式ダウンザホールドリルにおいて、
該ダウンザホールドリルは、前記フレームの後端部に燃焼室を含み、該燃焼室内において、前記フレームと打撃ピストンの間にあって該フレームの長手方向に動き前記燃焼室における燃料の燃焼により作動する別個の加速ピストンを含み、該加速ピストンは、前記衝撃運動中、前記打撃ピストンを該打撃ピストン行程の一部分だけ押し出すように配設され、該ダウンザホールドリルはさらに、燃焼用空気を前記燃焼室へ送り込む空気流路と、燃料を前記燃焼室に噴射する手段と、該燃焼室から燃焼用ガスを排気する排気流路とを含み、これにより前記打撃ピストンは、各衝撃運動後に加圧空気を前記燃焼室へ戻すことによって前記加速ピストンを押し、これによって、前記燃焼室への燃料供給前に該燃焼室において前記空気を圧縮するように配設されていることを特徴とする空気圧式ダウンザホールドリル。 And a pneumatic striking piston within the frame, the striking piston reciprocating in the longitudinal direction of the frame when sending pressurized air to the pneumatic down-the-hole drill, and at the end of its impact movement Strikes a tool that is movably mounted in the longitudinal direction of the frame at the front end of the frame, and further supplies a supply path for supplying pressurized air between the frame and the striking piston, and the pressurized air In a pneumatic down-the-hole drill including a shoulder in the frame and a shoulder in the striking piston for guiding the impact motion to generate
The down-the-hole drill includes a combustion chamber at the rear end of the frame, in the combustion chamber, between the frame and the striking piston, moves in the longitudinal direction of the frame and operates by combustion of fuel in the combustion chamber. An accelerating piston disposed to extrude the striking piston by a portion of the striking piston stroke during the impact motion, and the down-the-hole drill further delivers air for combustion into the combustion chamber And means for injecting fuel into the combustion chamber and an exhaust passage for exhausting combustion gas from the combustion chamber, whereby the striking piston returns pressurized air to the combustion chamber after each impact motion press the acceleration piston by, thereby to compress the air in the combustion chamber before the fuel supply to the combustion chamber Pneumatic down-the-hole drill, characterized in that it is set. 請求項１に記載のダウンザホールドリルにおいて、前記加速ピストンは、前記排気流路を前記燃焼室への進入前に閉じ、その前進運動が終わる前に該排気流路を開くように配設されていることを特徴とするダウンザホールドリル。   2. The down-the-hole drill according to claim 1, wherein the acceleration piston is disposed so that the exhaust passage is closed before entering the combustion chamber, and the exhaust passage is opened before the forward movement ends. Down-the-hole drill characterized by that. 請求項１または２に記載のダウンザホールドリルにおいて、前記空気流路は、前記燃焼室内の圧力が所定の圧力レベルを下回ると開くブロッキング弁を含み、該ブロッキング弁が開くと、前記空気流路から加圧空気が流れて前記燃焼室を洗い流し、該燃焼室を新しい燃焼用空気で満たすように配設されていることを特徴とするダウンザホールドリル。   3. The down-the-hole drill according to claim 1, wherein the air flow path includes a blocking valve that opens when a pressure in the combustion chamber falls below a predetermined pressure level, and is added from the air flow path when the blocking valve opens. A down-the-hole drill characterized by being arranged so that pressurized air flows to wash out the combustion chamber and to fill the combustion chamber with new combustion air. 請求項１ないし３のいずれかに記載のダウンザホールドリルにおいて、前記加速ピストンは、停止ショルダと、前記フレームで軸方向において同じ位置にある対向ショルダとを含み、該ショルダが接触すると、前記加速ピストンは、前記打撃ピストンが工具を打撃する前に停止することを特徴とするダウンザホールドリル。 In down-the-hole drill according to any one 請 Motomeko 1 to 3, wherein the acceleration piston has a stop shoulder, and a facing shoulder in the same position in the axial direction in the frame, when the shoulder is in contact, the acceleration piston The down-the-hole drill characterized in that the striking piston stops before striking the tool. 請求項４に記載のダウンザホールドリルにおいて、前記打撃ピストンおよび加速ピストンは、いずれの段階でもこれらの間に隙間が生じないようにそれぞれの長さの一部分にわたって密に入れ子になり、前記打撃ピストンは、その上端部に遮断ショルダを含み、該ショルダは、前記加速ピストンの停止ショルダが前記フレームの対向ショルダを打撃する前に、前記ピストンが前記衝撃方向へ前記対向ショルダとともに動くにつれ、前記停止ショルダと対向ショルダの間の空間からの連通を閉じて減衰室を形成し、前記加速ピストンが前進するとともにその体積が減少し、これに含まれる圧搾空気の圧力が上昇し、該加速ピストンの動きを減速し、また同様に、前記打撃ピストンの逆動中は、前記加速ピストンを前記燃焼室へ向けて押してから、前記遮断ショルダが前記減衰室からの連通を開いて、前記打撃ピストンが該減衰室から空気を排出し、前記加速ピストンに到達してこれを前記燃焼室内へ押し戻すことができることを特徴とするダウンザホールドリル。   5. The down-the-hole drill according to claim 4, wherein the striking piston and the accelerating piston are closely nested over a portion of their length so that there is no gap between them at any stage, It includes a shut-off shoulder at its upper end, which is opposed to the stop shoulder as the piston moves with the opposing shoulder in the direction of impact before the stop shoulder of the acceleration piston strikes the opposing shoulder of the frame. The communication from the space between the shoulders is closed to form a damping chamber, the acceleration piston moves forward and its volume decreases, the pressure of the compressed air contained therein increases, and the movement of the acceleration piston is decelerated. Similarly, during the reverse movement of the striking piston, the acceleration piston is pushed toward the combustion chamber. The down-the-hole drill characterized in that the shut-off shoulder opens communication from the damping chamber, and the striking piston discharges air from the damping chamber, reaches the acceleration piston, and pushes it back into the combustion chamber. . 請求項１ないし５のいずれかに記載のダウンザホールドリルにおいて、該ドリルは、前記加速ピストンの位置に関連して燃料供給のタイミングを選ぶタイミング装置を含むことを特徴とするダウンザホールドリル。 In down-the-hole drill according to any one of 請 Motomeko 1 to 5, the drill, down-the-hole drill comprising a timing device in relation to the position of the acceleration piston choose the timing of fuel supply. 請求項１ないし６のいずれかに記載のダウンザホールドリルにおいて、前記打撃ピストンは作用ショルダを含み、該ショルダの工具側の表面積は前記加速ピストンに面する表面より大きく、前記フレームは補助ショルダを含み、前記打撃ピストンの後部位置において前記ショルダは整列し、前記圧搾空気の圧力は前記加速ピストンに面した表面にのみ作用して前記打撃ピストンを前記工具の方へ押す力を生成し、該打撃ピストンの前部位置において前記ショルダは互いに離れ、前記圧搾空気の圧力は両表面に対し作用して、前記打撃ピストンを前記工具から押し離す力を生成することを特徴とするダウンザホールドリル。 In down-the-hole drill according to any one 請 Motomeko 1 to 6 of the percussion piston comprises a working shoulder, the surface area of the tool side of the shoulder is greater than the surface facing the accelerating piston, wherein the frame comprises an auxiliary shoulder The shoulder is aligned at the rear position of the striking piston, and the pressure of the compressed air acts only on the surface facing the acceleration piston to generate a force that pushes the striking piston toward the tool, the striking piston The down-the-hole drill according to claim 1, wherein the shoulders are separated from each other at the front position, and the pressure of the compressed air acts on both surfaces to generate a force for pushing the striking piston away from the tool. 請求項１ないし７のいずれかに記載のダウンザホールドリルにおいて、前記打撃ピストンにおいて、前記フレームの前端部に面しこれを通って前記圧搾空気が該打撃ピストンおよび前記加速ピストンを前記燃焼室へ向けて押す表面の表面積は、該燃焼室に面する前記加速ピストンの表面積より大きいことを特徴とするダウンザホールドリル。 In down-the-hole drill according to 7 any one of 請 Motomeko no 1, in the striking piston, the compressed air facing therethrough in the front end portion of said frame toward the percussion piston and the acceleration piston into the combustion chamber The down-the-hole drill characterized in that the surface area of the pushing surface is larger than the surface area of the acceleration piston facing the combustion chamber.
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