JPH06503615A - 穴降下式ドリル工具用のケーシング組立品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 大降下式ドリル工具用のケーシング組立品発明の前景 本発明は大降下式穿孔工具、具体的には地面や岩石体に穴明けする衝撃式ドリル 装置に関する。

硬質の地下構成体の穴明けは、多くの場合、所謂六隣下弐ノ＼ンマと称される衝 撃式ドリル装置によって実行される。この形式のノ＼ンマでは、ドリルビットの 直ぐ上にあるドリルストリング内に配位する往復動ハンマがドリルビットに衝撃 ブローを与えて切削作用を促進させている。ハンマ位置は、下端においてドライ バサブにそして上端で後部サブに連結している円筒ピストンケース内で往復する 。

切粉は空気（或いは液）等の流体によって穴から取り除かれる。

この流体はドリルストリングを通って下方へ導かれ、トリルビ・ントの前端から 放出されてドリルビットを冷却すると共に切粉を随伴する。切粉を内部に随伴さ せた空気は工具の外面と穿設される過程の穴の内壁の間の環状空間を通って上方 へ導かれる。その結果、工具の外面、特にピストンケースの外面が深刻な擦過傷 と腐蝕を研摩性の切粉との接触により被る。

ピストンケースが１度過剰に摩耗する事態になると、これは取替えねばならず、 これはドリル工作時間のロスと取替えピストンケースの費用増をもたらす、最も 迅速に摩耗を被るピストンケース外面の面域（従って当該面域が取替え作業の頻 度を決める）がこの外面の頂端と底端の面域であることはこれまで観察されてい る。

井戸掘り工具の摩耗しやすい面域がこの面域に硬質材料を被覆することにより保 護出来ることは既に知られている、例えば米国特許第４．０４３．６１１号を参 照されたい。しかし、この被覆に要する努力は複雑であって、高価につく。

更に米国特許第４，７０６．７６４号には、ドライバサブの下端の周りに円筒の 耐摩耗カラーを配設し、ピストンケースの下端を越えて延長しているドライバサ ブ部分をこのカラーで覆うようにすることが提案されている。カラーを確保する ために、ドライバサブはカラーの対向面に当接してカラーをピストンケースの底 端に押付ける上向き肩部を含んでいる。カラー底端はドリルビットが上向きに当 接する面として作用する。従って、ドリル工作中に、ドリルビットはカラーのこ の当接面に衝撃を与える。この衝撃は、カラー上端がピストンケースに当接する ので、カラーに長手方向の圧縮力を与えるようが大きくなり（例えばピストンケ ースの外径が大きく）、カラーと穿設される穴の側面と間のギャップの幅を減少 させる。このようなギャップ減少はこのギャップを通る空気と切粉の速度を増大 せしめ、カラーの摩耗速度を高めることになる。

ピストンカラーの摩耗しやすい面域を、切削ギャップの幅を大きく減じることな く且つ大きな（従って高価な）耐摩耗部材の使用を要さずに簡単な方法で保護す ることが出来る装置の提供が望まれる。

発明の概要 本発明は摩耗環境を含む地下穴に挿入するようにした工具用のケーシング組立品 を含む、ケーシング組立品は摩耗環境から工具の要素を遮蔽するように機能する ようになっている。このケーシング組立品は長手軸を規定し、長手方向の第１端 を有する円筒ケーシングを含んで成る。このケーシングは第１端から長手内方向 へ１定距離延在している第１凹所を含み、この第１凹所の長手方向の内端か長手 外方向に而している概して平径方向の第１肩部によって規定されている。取替え 可能な中空の円筒耐摩耗スリーブを第【凹所にケーシングと共軸になるように挿 置する。耐摩耗スリーブは第１環状凹所の長手方向内端に間隔を以って対面して いる長手方向内端を含む。

このスリーブはスリーブの長手方向内端に隣接配位していて第１肩部に対面する 概して半径方向の第２の肩部を形成している第２の環状凹所を含む。第１と第２ の肩部の間には、摩耗性物を排除するために可撓性シールが挿置される。

好ましくは、耐摩耗スリーブはケーシングより摩耗抵抗の高い材料で作製される 。

しくし、それによって耐摩耗スリーブの長手表面がケーシングの長手表面と隣接 させるのが好ましい。更に、耐摩耗スリーブをケーシングの両対向端に配設する のが好ましい。

図面の簡単な説明 本発明の目的と利点は添附図面と関連した発明の好ましい実施例の後述の詳しい 説明から明らかになり、これらの図面は図中に同様の番号が同様の要素を指定し ている以下のものである：図１は本発明に係わる耐摩耗スリーブを含む衝撃式ド リルの長手方向断面図であり； 図２は本発明に係わる耐摩耗スリーブの長手断面図であり；図３はこの耐摩耗ス リーブの長手方向断面の拡大部分図であり；そして 図４は衝撃式１具の下部の長手方向断面図であって、最下位の耐摩耗スリーブを 示している。

発明の好ましい実施例の詳細説明 図１に描かれた衝窄弐ドリルは中空円筒形ピストンケーシング１００、ケーシン グ１００の後端或いは上端に螺結された後部サブ１０２及びケーシング１００の 前端或いは下端に螺結された前部或いは後部のサブ１０４を含んで成る。ドリル ビット１０６が前部サブ１０４に挿入装置されて、長手スプラインによって一体 回転可能に連結されている。円筒内位スリーブ１０８は、その内端が切れ目付き 保留リング１１５に着座して、このリングが前部サブ１０４に着座するように、 ケーシング１００内に挿置されている。内位スリーブの後端には前方へ延長する 管体１１２を担持している支持体１１０が着座している。支持体と後部サブ１０ ２の間には、弁ガイド部材１１４が挟持され、その内部で逆止弁１１６が弁閉位 置に向かってバネ付勢されている。内位スリーブの中にはハンマピストン１１８ が滑動可能に取付けられている。

加圧流体は後部サブ１０２に形成された中央流路１１３から、弁ガイド部材と支 持体を通り、内位スリーブ１０８に形成された孔１２０を通り、次いで内位スリ ーブの外面とハンマピストンとケーシングとによって規定された構成チアネル１ １７を通って導かれる。加圧流体、好ましくは空気等のガスを構成チアネルを通 してハンマピストンの前端と後端に交互に向きを変えて流動させて、公知の態様 の通りピストンを前後に往復動させる。ピストンはその前進ストロークの期間に ドリルビットを打撃して切削作用を促進する。空気導入路の構成は種々に変更し 得るし、本発明の１部を構成するものではない。

加圧空気のある部分は、ピストン１１８とドリルビットの中の中央路１２２．１ ２４を通るように分流され、ドリルビットの前端に配位する分岐排出路１２６を 通って前方へ放出される。この放出空気はトリルビ、・トにより生み出した切粉 を伴い、これと共に工具の外周と穿設中の穴の壁の間の環状空間又はギャップ内 を上方へ移動する。この移動切粉はケーシング＋００の外面に摩擦接触して、ケ ーシング外面、特にケーシングの上、下端における摩耗を加速する。

本発明によれば、取替え可能耐摩耗スリーブ１３０．１３２をケーシングの」二 、下端の周囲に配置する。両画摩耗スリーブは、好ましくは、例えば熱処理スチ ール等のケーシングより摩耗抵抗が高い材料で製作される。

耐摩耗スリーブ１３０．１３２は好ましくは同一構造であり、従って以下にはそ の内下位耐摩耗スリーブ１３２のみを詳しく記述する（図２−４参照）。このス リーブ１３２の後端、即ち上端１３４は概して半径方向の肩部を形成するように 面取り加工されている。好ましくは、この肩部１３４は概してスリーブ長手軸Ｌ ｉ→→藝ｉ後万同へ表面が同いている。凹所１３６は後端１３４の間近にその長 手方向に配設されていて、概して半径方向の肩部１３８を終端としている。この 肩部も面取りされて概してスリーブ長手軸ｉ赤→→−啼方向へ表面が向いている 。

スリーブ１３２はその肩部１３４がこれに対立するケーシング１００の概して半 径方向の肩部１４２に対面するように、ケーシング１００の下端の減径部分１４ ０に亙って入れ子穴態様で挿置されている。凹所１３６の中には１対の弾性０− リング１４１が配位して（図４参照）、これらリングがスリーブの肩部１３８と これに対立するケーシングの肩部１４２の間で圧縮されている。０−リングの圧 縮はドライバサブ１０４がケーシング１００に組付けられたとき、即ちドライバ サブの上向き肩部１４４がスリーブ１３２の下端を押したときに発生する。

両肩部１３８．１４２の間の０−リング１４１を圧縮することにより、スリーブ １３２とケーシング１００の間のシールが生まれ、ケーシング′紀に留きしたよ うに、−に１位、即ち後位の耐摩耗スリー７１３０は前位　即ち下位の耐摩耗ス リーブ１３０と同し形状が好ましい。後位スリーブの農上端、即ち最後端がこの スリーブの長手方向の外端を構成している事実にｌｔ目する。即ち、耐摩耗スリ ーブの各々はケー、／ングの長手方向外端からケーシングの中間点に向けて長手 内方同一・延長している。

空間１５０の存在とノール１４１の弾性がスリーブ１３２とケーシング２００の 間の限られた量の相対的長手方向運動を許容することは理解されるであろう。そ の結果、スリーブは、トリルビットがらの上向き力がトライバサブ１０４を介し てスリーブに伝達されたときに、長手方向に過剰に圧縮されることはない。それ は、スリーブが高圧縮負荷に耐えるようなサイズにする必要はなく、むしろこの スリーブは可成り小さい肉厚のものであり得る。従って、スリーブの費用と操作 上の困難性は最少限度に抑えられる。

更に、空間１５０の存在は、カラーが長手方向に音を立て＼移動したり、ケーシ ングとスリーブ間に切粉が蓄積される事態をもたらすことはない。それはシール １４１が切粉の侵入を阻止すると共にスリーブを弾力的に拘束するからである。

要するに、スリーブ１３０．１３２はケーシングの摩耗を受けやすい面域に摩耗 抵抗を付与することになる。それ故に、ケーシングの寿命は増大し、従って工具 を穴から上昇させてケーシングのメインテナンスを実行するその頻度が滅しられ ることになる。更に、耐摩耗スリーブが摩耗したときには、相対的に高価なケー シングの取替えよりむしろ耐摩耗スリーブの取替えだけを要するに過ぎない。

本発明をその好ましい実施例に関連して述べてきたが、当業者にとって具体的に 記述されていない追加、変更、置換並びに削除が添附の請求の範囲に規定された 本発明の範囲と精神から逸脱することなく為し得ることは理解されるであろう。

ＦＩＧ、／ 国際調査報告 国際調査報告

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．摩耗性環境を含む地下穴に挿入される工具の要素をこの摩耗性環境から遮蔽 するようにした工具用ケーシング組立品であり；長手軸を規定し、長手方向の第 １の端を有している円筒ケーシングであって、該第１端から長手内方向に延長し てそこからある距離で終端となる第１の環状凹所を含み、それにより該第１凹所 の長手方向内端が長手外方向に面を向けた第１の概して半径方向の肩部によって 規定されている、斯かる円筒ケーシング；該ケーシングと共軸になるように該第 １凹所内に挿置された取替え可能な中空円筒の耐摩耗スリーブであって、該第１ 環状凹所の該長手方向内端と長手方向に間隔を以って対面している長手方向内端 を含み、且つ該長手方向スリーブ内端に隣接配位して該第１半径方向肩部に面し ている第２の概して半径方向の肩部を形成している第２の環状凹所を含む、斯か る耐摩耗スリーブ；及び概して半径方向の該第１，第２肩部の間に挿置された摩 耗性物を排除するための可撓性シール手段、を含んで構成された工具用ケーシン グ組立品。
2. ２．該耐摩耗スリーブが該ケーシングより摩耗抵抗の高い材料で製作されている 、請求項１に記載のケーシング組立品。
3. ３．該第１凹所が該ケーシングの環状外面に形成され、該第２凹所が該ケーシン グの環状内面に形成されている、請求項１に記載のケーシング組立品。
4. ４．該耐摩耗スリープの半径方向肉厚が該第１凹所の半径方向深さ以下である、 請求項３に記載のケーシング組立品。
5. ５．該半径方向肉厚が該半径方向深さと等しい、請求項４に記載のケーシング組 立品。
6. ６．該耐摩耗スリーブが該ケーシングより摩耗抵抗の高い材料で製作されている 、請求項４に記載のケーシング組立品。
7. ７．概して半径方向の該第１、第２肩部が円錐台形である、請求項１に記載のケ ーシング組立品。
8. ８．該ケーシングの該第２端がそれから長手内方向に延長して該第１凹所の手前 で終端となる第３の凹所を含み、当該第３凹所には該ケーシングと共軸になるよ うに取替え可能な中空円筒形の第２の耐摩耗スリーブが挿置されており、当該第 ２耐摩耗スリーブが該ケーシングの該第２端から離れた側の１端に第４の凹所を 含んでおり、該第３，第４凹所が共に第２環状部室を形成し、当該第２部室内で 長手方向で対立する該ケーシングと該第２耐摩耗スリーブの肩部の間に摩耗性物 を排除する第２の弾性シール手段が挿置されている、請求項１に記載のケーシン グ組立品。
9. ９．摩耗性環境を含む地下穴に挿入される工具の要素をこの摩耗性環境から遮蔽 するようにした工具用ケーシング組立品において用いる耐摩耗スリーブ（１３０ ，１３２）であって、完全に貫通して延長する貫通孔を有する金属シリンダを含 んで成り、該シリンダの第１端面が該貫通孔の長手軸に直角な平面上に配位して おり、該シリンダの対立する第２端面（１３４）が面取りされて該第２面の半径 方向内端縁が該第２端面の半径方向外端縁よりも該第１端面の近くに配位してお り、環状凹所（１３６）が該第１端面の方へ該第２端面の該内端縁から長手方向 に延長して該第１端よりも該第２端の近くに配位する肩部（１３８）で終端とな るように該貫通孔の内面に形成されており、当該肩部が面取りされて該肩部の半 径方向内端縁が該肩部の半径方向外端縁よりも該第１端面の近くに配位している 、斯かる構成の耐摩耗スリーブ。