JPH0448156B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、圧力エアによりピストンを上下動さ
せ、そのピストンの打撃エネルギによりドリルビ
ツトに繰り返し打撃振動を与えるようにした湿式
空圧打撃掘削装置に係り、特に水中で使用可能な
湿式空圧打撃装置に関する。

〔発明の背景〕

エアハンマドリルは、ビツトを先端部で軸方向
に摺動自在に支持する円筒状ケースと、ケース内
で軸方向に摺動自在に支持されその下端部でビツ
トを打撃するピストンとから構成されている。ピ
ストンの上下には圧力室が形成され、上下の圧力
室には交互に外部からの圧力エアによつて、加圧
されピストンを連続的に上下動させている。

従来ピストンの作動に利用した圧力エアは、ビ
ツトの先端から孔低に噴出され、この噴出エアは
ビツトの歯先を洗浄すると共に掘削したスライム
等を地上に吹き上げ除去しながら掘進する。エア
ハンマドリルは、圧縮エアを利用するため高い衝
撃力が得られるので岩盤の掘削に通常用いられて
いる。

しかしながら、水中で使用する場合このような
従来の空圧式打撃ドリルでは種々の不具合を生じ
る。例えば海中や川やダム等の水中で掘削する場
合水頭圧がビツトの先端にかかり泥水等がエア圧
力室に逆流して浸入するためエアハンマドリルが
作動不能になつてしまう。また水頭圧が噴出エア
圧に達しなくても、作動エア圧力はこの水頭圧に
左右されるのでピストンの打撃エネルギが低下し
ビツトを充分に打撃することができなくなり掘削
効率が悪くなる不具合がある。

〔発明の目的〕

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもの
で、エアハンマドリルの作動に供した排気エアを
掘管を介して地上に還元させるとともに、掘削し
た土砂を掘管を介して排出することによつて、水
頭圧による背圧の影響を受けないようにすること
ができる湿式空圧打撃掘削装置を提供することを
目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は前記目的を達成するために、地上から
の圧力エアによつてピストンを作動させピストン
下端部でビツトに打撃振動を与えながら掘削する
エアハンマドリルであつて、前記ピストンを中空
にし、前記ピストン下端部と対向するピストン上
部側に前記中空部と連通するように排気孔を設
け、ピストン作動に供した排気エア直接排気孔か
ら又はピストン中空部を介して排気孔から排出す
るエアハンマドリルを、ケーシングに１本或いは
複数本並列に結束するとともに、該ケーシング
は、掘管の給気管から前記エアハンマドリルに圧
力エアを供給するための給気通路と、掘管の排気
管と前記排気孔とを連結する排気通路と、上端が
掘管の排水管に連結し、下端がビツト近傍に開口
し、該ビツトで掘削した土砂を水とともに吸引す
る排水通路とを備えていることを特徴としてい
る。

〔発明の実施例〕

以下添付図面に従つて本発明に係る湿式空圧打
撃掘削装置の好ましい実施例を詳説する。

第１図は本発明に係る湿式空圧打撃掘削装置の
断面図で、複数本、例えば２本のエアハンマドリ
ルを設けた場合に関して示している。同図におい
て、ケーシング１０は、その中心部に排水通路１
２を有するとともに、２本のエアハンマドリル２
０，３０に圧力エアを供給するための給気通路１
４ａ，１４ｂ及び２本のエアハンマドリル２０，
３０からの排気エアを排出するための排気通路１
６ａ，１６ｂを有している。

このケーシング１０は、排水管４２、給気管４
４及び排気管４６を有する掘管４０の下端にシー
ル部材を介してボルト止め等により設けられ、ケ
ーシング１０の上記排水通路１２、給気通路１４
ａ及び排気通路１６ｂはそれぞれ掘管４０の排水
管４２、給気管４４及び排気管４６と連通され
る。また、このケーシング１０は、２本のエアハ
ンマドリル２０，３０を排水通路１２の両側に並
列に結束する。

エアハンマドリル２０は、中空のピストン２１
及びビツト２２を有するとともに、通路２３ａ〜
２３ｇ、及びピストン中空部２１ａ、排気孔２
４、第１圧力室２５、第２圧力室２６が形成され
ている。このエアハンマドリル２０はビツト２２
をスプライン結合等によつて軸方向に所定量摺動
自在に支持し、エアハンマドリル２０の外周部材
とビツト２２との間には圧力エアが洩れないため
に又、孔内水が浸入しないためにシール部材２７
が設けられている。また、上記通路２３ａはケー
シング１０の給気通路１４ｂと連通し、排気孔２
４は排気通路１６ａと連通している。

エアハンマドリル２０及び３０のビツト２２及
び３２は、それぞれ凹部２２ａ及び３２ａが形成
されており、排水通路１２の下方には、上記凹部
２２ａ、３２ａと遊嵌合する凸部１８ａを有し、
且つ排水通路１２の開口部に対して摺動自在な中
空の部材１８が設けられている。また、ビツト２
２は、排水通路１２の開口部中心に向かつて突出
し、開口部下方を掘削するためのコアカツタ２２
ｂを備えている。

上記の如く構成された湿式空圧打撃掘削装置
は、先ず給気管４４から供給された圧力エアを、
給気通路１４ａ，１４ｂ、通路２３ａ，２３ｂ，
２３ｃ，２３ｄ，２３ｅを介して第１圧力室２５
に加える。この第１圧力室２５が高圧になると、
その圧力によつてピストン２１は上方に押し上げ
られる。

ピストン２１が第１圧力室２５の圧力及びピス
トン２１の上方慣性力によつて更に上方に移動し
ていくと、通路２３ｄ，２３ｅ間がピストン２１
によつて遮断されて第１圧力室２５に圧力エアが
供給されなくなり、一方、ピストン２１によつて
遮断されていた通路２３ｆ，２３ｇ間が連通して
第２圧力室２６に圧力エアが環状通路２３ｃ、通
路２３ｆ，２３ｇを介して供給されるようにな
る。また、第１圧力室２５はピストン中空部２１
ａと連通するようになり、ピストン作動に供した
第１圧力室２５内のエア（排気エア）はピストン
中空部２１ａ、排気孔２４、排気通路１６ａ，１
６ｂを介して排気管４６に排出される。

第２圧力室２６は、ピストン中空部２１ａの上
部が排気孔２４の筒体２４Ａと嵌合するとその排
気通路が遮断され、供給される圧力エアによつて
室内圧が上昇する。この圧力がピストン２１の上
昇力に打ち勝つと、ピストン２１は下方に押し下
げられる。

ピストン２１が第２圧力室２６の圧力及びピス
トン２１の下方慣性力によつて更に下方に移動し
ていくと、通路２３ｆ，２３ｇ間がピストン２１
によつて遮断されて第２圧力室２６に圧力エアが
供給されなくなり、一方、ピストン２１によつて
遮断されていた通路２３ｄ，２３ｅ間が連通して
第１圧力室２５に圧力エアが供給されるようにな
る。また、第２圧力室２６は排気孔２４と連通す
るようになり、ピストン作動に供した第２圧力室
２６内の排気エアは排気孔２４、排気通路１６
ａ，１６ｂを介して排気管４６に排出される。

このように、第１圧力室２５及び第２圧力室２
６の圧力エアの供給又は排気が連続的に繰り返さ
れ、ピストン２１は連続的に上下動して下方のビ
ツト２２を連続的に打撃する。又、エアハンマド
リル２０とビツト２２の嵌合部にはシール２７が
設けられているので孔内水が浸入するのを防いで
いる、従つてエアハンマドリル２０の作動を防げ
ることがなく、ハンマの打撃力の低下もない。
又、シール２７の背面側のビツト軸側には、圧力
エアが作用しているので、水頭圧との圧力差が小
さいため高深度においてもシール２７の耐久性が
高くなる。なお、エアハンマドリル３０は、その
ビツト３２の形状がエアハンマドリル２０のもの
と若干異なるだけであり、他の構成、作用はエア
ハンマドリル２０と同一のため、ここでは詳細な
説明は省略する。図中ビツト中心部は途中まで中
心部に穴があいているが本発明によれば、ビツト
より排気エアを排出しないのでビツト軸は穴が開
いていないものでもよい。

エアハンマドリル２０，３０のビツト２２，３
２が打撃されると、各ビツトの凹部２２ａ，３２
ａは中空の部材１８の凸部１８ａと遊嵌合してい
るため、各ビツトはそれぞれ軸方向の移動が規制
され、それぞれ略同一の移動をする。

また、ビツト２２，３２によつて掘削された土
砂は、サクシヨンポンプ等によつて水とともに中
空の部材１８、排水通路１２を介して吸い上げら
れ、排水管４２を通つて地上側に回収される。な
お、本実施例では、いわゆるリバース工法による
排土を示したが、本装置によれば地上からポンプ
によつて排水通路１２より孔底に送水して掘削屑
を押し上げて排土する正循環工法も可能である。

第２図は本発明に係る湿式空圧打撃掘削装置の
他の実施例を示す断面図で、１本のエアハンマド
リルを設けた場合に関して示している。また、第
３図は第２図のＡ−Ａ断面図である。

第２図において、ケーシング５０は、その中心
部に排水通路５２を有するとともに、エアハンマ
ドリル６０に圧力エアを供給するための給気通路
５４ａ，５４ｂ及びエアハンマドリル６０からの
排気エアを排出するための排気通路５６ａ，５６
ｂを有している。このケーシング５０は、第１図
に於けるケーシング１０と同様に掘管４０の下端
に配設され、またエアハンマドリル６０を支持す
る。

エアハンマドリル６０は、中空のピストン６１
及び中空のビツト６２を有するとともに、通路６
３ａ〜６３ｇ、及びピストン中空部６１ａ、排気
孔６４、排気孔の筒体６４Ａ、第１圧力室６５、
第２圧力室６６が形成されている。このエアハン
マドリル６０はビツト６２をスプライン結合等に
よつて軸方向に所定量摺動自在に支持し、エアハ
ンマドリル６０の外周部材とビツト６２との間に
はシール部材６７が設けられている。

上記ケーシング５０の排水通路５２、給気通路
５４ａ，５４ｂ、排気通路５６ａ，５６ｂ及びエ
アハンマドリル６０の通路６３ａ〜６３ｇ、第１
圧力室６５、第２圧力室６６は、それぞれ第１図
におけるケーシング１０の排水通路１２、給気通
路１４ａ，１４ｂ、排気通路１６ａ，１６ｂ及び
エアハンマドリル２０の通路２３ａ〜２３ｇ、第
１圧力室２５、第２圧力室２６と同等のものであ
るため、ここでは詳細な説明は省略する。

第１図の装置と異なる点は、排水通路５２がエ
アハンマドリル６０の中央を貫通して設けられて
いるため、ピストン中空部６１ａ及び排気孔６４
の筒体６４Ａと排水通路５２とによつて画成され
る環状通路６８及び排気孔６４が第１圧力室６
５、第２圧力室６６からの排気エアの通路となる
点と、ビツト６２と排水通路５２との間にシール
部材７０が設けられる点である。また、ビツト６
２は、単一ビツトで第３図に示すように４つの切
削刃部６２ａ〜６２ｄを有し、このうち切削刃部
６２ａは、排水通路５２の開口部中心に向かつて
突出し、開口部の下方を掘削するための凸部を有
している。

なお、エアハンマドリルの数、ビツト形状は本
実施例に限らず、種々のものが考えられる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明に係る湿式空圧打撃
掘削装置によれば、エアハンマドリルの排気エア
を地上に還元させているので、水中においてもエ
アハンマドリルの高い衝撃力を失うことなく効率
の良い掘削が可能である。特に排気口を上部に設
けビツト軸側面には排気口を設けないようにした
ため、構造が簡単になるとともにシールすべきビ
ツト部分の径を比較的に小さくしても十分強度を
得ることができ、これにより水頭圧によるビツト
にかかる背圧を小さくできるのでエネルギ損失も
小さくでき、更にシール部分での圧力差も小さく
なるので、シール性能（効果）が向上するという
利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る湿式空圧打撃掘削装置の
一実施例を示す断面図、第２図は本発明に係る湿
式空圧打撃掘削装置の他の実施例を断面図、第３
図は第２図のＡ−Ａ断面図である。 １０，５０……ケーシング、１２，５２……排
水通路、１４ａ，１４ｂ，５４ａ，５４ｂ……給
気通路、１６ａ，１６ｂ，５６ａ，５６ｂ……排
気通路、２０，３０，６０……エアハンマドリ
ル、２１，６１……ピストン、２１ａ，６１ａ…
…ピストン中空部、２４……排気孔、２２，３
２，６２……ビツト、２３ａ〜２３ｇ，６３ａ〜
６３ｇ，２４，６４……通路、２５，６５……第
１圧力室、２６，６６……第２圧力室、２７，６
７，７０……シール部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 地上からの圧力エアによつてピストンを作動
   させピストン下端部でビツトに打撃振動を与えな
   がら掘削するエアハンマドリルであつて、前記ピ
   ストンを中空に形成し、前記ピストン上端側の位
   置に、前記ピストンの動作過程中に該ピストンの
   中空部が出入する筒体を有する排気孔をハンマ本
   体に設け、ピストン動作に供した排気エアを前記
   排気孔から掘管の排気通路を介して地上へ排出す
   るエアハンマドリルを、ケーシングに１本或いは
   複数本並列に固定するとともに、該ケーシング
   は、掘管の給気管から前記エアハンマドリルに圧
   力エアを供給するための給気通路と、掘管の排気
   管と記排気孔とを連通する排気通路と、掘管の排
   水管に連通し、下端がビツト近傍に開口し、該ビ
   ツトで掘削した土砂を排土する排水通路とを備え
   ていることを特徴とする湿式空圧打撃掘削装置。 ２ 前記排水通路は、前記中空ピストン内を貫通
   してビツト内に開口したことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の湿式空圧打撃掘削装置。