JPS58501240A - 掘削装置 - 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】 技術分野 本発明は、空気や水やその他の掘削流体を供給するためのダクトを貫通して形成 した回転体を具え且つ少くとも１個の回転切削部材を支持するドリルヘッドを具 備した掘削装置に関する。

背景技術 現在では、ドリルヘッドを有し、このドリルヘッドには明らかな円錐状即ち切頭 錐体状の３個の切削部材が取付けられた掘削装置が知られておシ、３０年代以降 使用されている。切削部材の３個の理論上のトップはドリルヘッドの回転軸の一 点と一致する。

各錐体の側面には掘削すべき地盤のタイプに合せた大きさ及び鋭さの歯が取付け られている。各錐体は、それがある外周に従った地盤上に押付けられ且つある錐 体の歯が隣の錐体の歯間の空間に嵌９合うように、ドリルヘッドに取付けられて いる。３個の錐体の地盤に対する作用は歯を具えたローラの作用と同じである。

各錐体は、錐体を軸方向に保持するポールベアリングが取付けられた軸によって 半径方向に保持される。掘削作業時に、特に岩盤の場合には、岩を割ってこれを 砕き排除するために大きな圧力を加えなければならなかった。３個の錐体がそれ らの外周に沿って作用するために、作用表面は大きく且つ必要な圧力を得るため にドリルヘッドには支えるべき大きな重量がかからざるを得ながった。特に岩を 割るような場合には、地盤は岩を割るための大きな圧縮力を掘削部より広い範囲 に亘って受け、よって創成された掘削輪郭が不規則なものとなり、不安定な井戸 となることがあった。

掘削流体を間断なく大成に注入することによって、３個の錐体によって切削され た地盤片や岩盤片を排出するようになっている。大底の表面の直径はドリルヘッ ドの直径とほぼ等しく、掘削片がヘッド外周と穴壁との間を通過することができ る大きさのときにのみ掘削片は排出されることができる。従って、掘削片はそれ らが穴壁とヘッド外周間を通過できるような寸法となるまで細分されねばならず 、掘削の進行を遅らせ且つ掘削流体によって運ばれた掘削物微粉成分がドリルビ ットベアリングに達してこれを破損することになる。

錐体が破損すると、これを取外すためにベアリングを取外さなければならないの で交換に長時間を要することになる。

回転体の軸線に対してほぼ直角な軸に半球を固着させたドリルヘッドの構成は以 前提案されたことがあった。ディスクの周囲には掘削して輪郭を得るための手段 が取付けられ、大底に当接する球面が圧縮によって底を破砕し、ディスクの工、 ジによって細分化する。

発明の開示 本発明は低動力で作動することができ、切削部材がドリルヘッドに簡単に装着さ れ、大きな破砕片を排出することができるような掘削装置を得ることを目的とす る。

本発明による掘削装置は、掘削部材が少くともリング状切削部を具えたディスク であり、回転体がディスクの回転軸を支持した反対側に少くとも１個の反作用釣 合部材を支持し、該部材は掘削壁に対して当接して地盤の反作用の半径成分を補 償することによってドリルヘッドを調心し且つ壁を補強する。ように配置される ことを特徴とする。

反作用釣合部材は、ドリル軸回りに振動しようとし且つ掘削軸線に関して切削表 面の下方点をわずかに偏心させようとするドリルビットを安定させる作用を有す る。

ディスクは切削手段を具えたリング状切削面によって掘削すべき壁に作用するの で、ディスクの作用は壁破砕のために壁を剪断することであって圧縮することで はない。穴の底そのものに対しては、ディスクによるわずかの圧縮があるが、こ れは本装置の作動にとって基本となるものではない。さらに、反対側の壁に当接 する反作用釣合部材が工具を調心せしめ、ディスクに抵抗する傾向のある壁の半 径方向の反作用を補償する。掘削は圧縮によってではなく剪断によって行われる ので、必要な動力は小さくてよい。このようにしてより安定した壁が得られる。

壁は従来のドリルヘッドを使用した場合より崩れる恐れが少いので、崩落防止の ためのチューブを取付ける価格が低減される。切削ディスクは大成に部分的に、 半分より小さいくらい、しか当接していないので、大きな掘削着岸を排出させる 大きな通路が確保されることになる。

掘削穴壁を支えるためにチューブを使用することが欠かせないような場合には、 他の態様により、ディスクの軸は蝶番結合されたアームに取付けられ、ドリルヘ ッドがチーープ内を出入できるようになっている。蝶番運動はドリルへ、ドの回 転軸線に直角な軸線回りに行なわれる。ドリルヘッドをチーーブ内に出入させる ために、ディスクの回転軸が蝶番アームを枢動させることによってドリルヘッド の回転軸線の延長上にある位置へ動かされ、チューブの直径は少くともディスク の直径に等しい。この装置によって、ドリルヘッドはチーーブを取外すことなく 修理や研磨のために取出されることができ、穴壁を壊したり、穴の部分的なブロ ッキングを起こしたりすることがなくなる。この装置はさらに、ある深さで地盤 の種類が、例えば砂岩層からもっと硬い岩屑に変ったような場合に、切削ディス クを取代えることを可能とするものである。このようにして、一時間が節約され る。この場合に、反作用釣合部材は半径方向に引延ばし可能なアームに取付けら れる。

他の態様によると、ドリルヘッドは回転体に沿って定められた間隔で両側に交互 に゛配置された少くとも２個、の切削ディスクを具えている。このヘッドは以前 にあけた穴の直径を大きくするのに主に使用され、切削ディスクの寸法及び／又 はその回転軸の長さは、回転体の下端から上端に向かって、先行のディスクのも のより大きくなり且つ次のディスクのものより小さくなっている。そして、穴の 直径を大きくする場合に、単にガイドとして作用する下方の掘削装置は従来のド リルビットとすることができる。

ディスクの切削面はほぼ切頭錐体又は球面のリングとすることができる。

他の設計変計例によると、切削ディスクは主軸の回転とは独立して回転駆動され 、よって、掘削作業速度が上昇するとともに掘削方向に加えられる圧力が低下さ れることができる。

さらに変形例によると、補償部材は掘削軸線に対して直角な楕円断面を有するロ ーラである。このローラの利点は、実際は連続的に転動するのではなくて壁に対 して摺動し、地盤の不安定のために穴壁がより深く切込まれたり大きな岩層が切 取られたりしたような場所で、ビットを自動的に調心させることである。実際に 、通常の状態では、ローラは楕円の短軸に直角な側面部分を壁に対して摺動させ 、壁の不規則性のためにローラが壁に接触しなくなると、壁゛の反作用を受けて ドリルビットが中心から外れてローラが再び壁に接触するようになり、このとき に、その側面を転動させてディスクを壁に押付けることによってビットを再調心 する、ことが理解されよう。

当然、不規則性の深さは楕円の短長軸間の距離差の半分より大きくされるべきで はない。ローラの運動は９０度より小さい。ディスクが壁と接触するようになる と、ローラはもはや転動せずに、通常の状態に考えられた部分よりローラスピン ドルから離れた側面部分を壁に単に摺動させるようになる。

ローラは柔軟な素材でその側面が硬い素材でできているのが好ましい。引延ばし 可能なアームに半径方向に取付けられた円形断面のローラが使用されることがで きる。

好ましい態様によると、反作用釣合部材は半径方向のアームに取付けられた単純 な摩擦面である。

図面の簡単な説明 添付の図面は例として本発明の５つの態様を示すものである。

第１図は１態様の長手断面図、 第２図は掘削用ディスクとローラとが異った第１図と同様の態様を示す図、 第３図は蝶番結合された装置の長手断面図、第４図は前回の下方部分の底面図、 第５図は第３図に示された装置の引込まれた位置における長手断面図、 第６図は現存の？−リング穴／掘削穴を拡大するように設計されたドリルヘッド の略図、第７図は切削ディスクを回転駆動する手段を取付けたドリルビットの長 手断面及び輪郭を示す図、第８図は特定形状をした補償ローラの平面図、第９図 は特定形状をした補償部材の斜視図である。

発明を実施するための最良の形態 ドリルヘッド（第１図）は、回転駆動軸（図示せず）の端部に螺着された回転体 １を具備する。回転体１の上方部分は螺子部３で固着される切頭錐体２の形体を した部分を有する。

回転体１の下方部分には円筒状部分４があり、その軸線は回転体１の回転軸線に 対して下方向に分岐されている。ディスク５が円筒状部分４に結合されている。

ディスクの切削面は切頭錐体の形体、即ち、第１図に示されるように２個の対向 した切頭錐体表面６，７を有している。リング状表面７が切削手段を具えている 。ディスク５の回転軸線として作用する円筒状部分４にはディスク５０回転のた めにボールベアリング８が取付けられる。円筒状部分４の肩９はスラストベアリ ングとして作用し、ボールベアリング１０を取付けることもできる。ナツト１２ がディスク５を軸４に結合させ、ゴールベアリング８を保護するシール用ライニ ング１１がす、ト１２とゴールベアリング８間に配置される。ドリルヘッドの軸 線と平行な軸１４には回転体１の一部である水＼平プレート１５及び１６間でロ ーラが取付けられる。

装置の回転軸線から最も遠いローラ１３及びディスク５の外周面１７及び７は直 径方向に対向している。

装置にはその他のローラをある角度で又は軸線方向に配置することもできる９１ 回転体１内にはダクト１８が貫通し、穴１９から掘削穴に開口する。このダクト １８は、ディスクを潤滑し且つ冷却しさらに掘削された土着岸を排出させるため に空気や水や泥水を大成に運ぶためのものである。ディスク５の軸４を貫通して ダクト１８の分岐を設け、ナツト１２の穴に開口させることもできる。このよう にして、ゴールベアリング８及びスラストベアリング１ｏを冷却してその寿命を 延ばすことができる。ディスクの作動表面にダクトを設け、これから高圧の液体 を掘削すべき表面に噴出させることもできる。地盤の性質によって、この液体は 穴壁に浸透し、切削を容易ならしめる。掘削は次のように行なわれる。回転体１ は従来の方法で回転駆動され、ドリルヘッドに小さい荷重がかけられる。ディス ク５の側面には地盤のタイプによって歯や単なる鋭角がつけられており、地盤を 掘り裂いて穴を創成し、穴の底はほぼ放物面状輪郭部２０となった軸状部となる 。

ディスクがその側部に歯を有し且つその回転軸に対して口、りされた場合を考え ると、ヘッドが回転するときに歯が一連のステップを刻設する。ドリルヘッドに 加えられた荷重により、ディスクは回転に比例して進入し、成る歯によって創成 されたステップの水平側はこの歯によって描かれた周より大きな周を描く隣の歯 によって剪断を受ける。しかしながら、ディスク５がその軸の回りに自由回転で き且つその切削面にかかるベクトル和が零でなければ、その結果としてのトルク がディスク５をその軸４の回りに回転させる。このようにして、ドリルヘッドの 回転軸線に明らかに直角であり且つ壁２０に接線となる力並びにディスク５の回 転軸４に直角となる力の作用によって、壁が次々と切削される。これらの力はそ れぞれドリルヘッドの回転とディスク５の自由回転によるものである。

以前は地盤のタイプによっては、数センチメートルの深さの穴は、他の手段によ ってディス２５０作用表面の大部分が地盤と接触するようになるまで掘削されね ばならなかった。掘削の始めにこの予防策を講じないと、特に堅い地盤の場合、 ディスク５は軸４０周りに転動し、その周囲の小さな部分のみが地盤に接触する ことになる。掘削中に、ディスク５が確実に軸４０周りに回転することができる ために、最下切削部の底点２１は幾何学的回転軸線２３から少くとも１瓢は離れ ていなければならない。掘削中に、ローラ１３は穴の側面に支承され且つディス ク５に対して地盤の反作用を釣合わせて壁面を強化する作用を有する。

第２図に示された実施例はローラ及び切削表面の形状のみが前述の実施例と異っ ているものである。

実際に、ローラ１３′は大成壁と一致した切頭放物面の形状となっている。明ら かに、とのローラは前述の実施例のローラ１３と取代えることができるものであ る。この実施例において、ディスク５の側面７は球面リング状となっている。穴 壁に接触する切削表面は、この図において円弧接続点２１′と２２′の長さによ って定められる最大直径を有している。点２２′とローラの点１７′は同じレベ ルにあることができ、ディスクに対するローラの位置は掘削中にピットが平衡状 態に保たれるようにされており、言い換えれば掘削軸の周りで振動しないように されている。

点１７′は穴壁と接触しているローラ１３の最高点である。切削面の最大直径の 最適な長さは、掘削直径と同じ直径の円に描かれる正三角形の一辺の長さに対応 する長さであると思われる。この長さは第１図及び第２図にそれぞれ、２１−２ ２．２１’−２２’によって表わされる。

第２図のその他の構成については、同じ参照番号で前述の実施例と同じ要素を示 す。点２１′から穴の中心への距離は図面には誇張して示されている。実際には 、この長さは数震であり、大成に載っている点はディスクの側面によって破砕さ れる。さらに、この点がドリルヘッドを調心する作用を有し、この場合に、ロー ラ又は反作用釣合部材は掘削壁とは常に連続的に接触しているとは限らない。切 削表面はリング状切削表面（歯の有無に拘らず）は徐々に摩耗し、隣接の表面が 掘削穴に同じ輪郭を続けて与えながら仕事を肩代りするように輪郭を形成される ことができる。実際に、穴の輪郭が第２図に示されているようなほぼ２重放物面 とされるのが望ましく、これによって、その中間部分がピッ）ｋ自動的に安定化 させ、ディスクはわずかに中央を外れた位置にあるようになる。

口〜う及びその支持部材並びに切削ディスクの形状を丸くすることによりビット の引上げを容易にする。

穴壁をチューブ２７（第３図）で強化する場合には、ディスク２９の軸２８はド リルヘッドの回転軸線に対して直角な軸３１の回りに蝶番結合されたアーム３０ の一部となる。軸３１は円筒回転体３２に取付けられ、これからダクト３３が中 空となっている軸３１に延びている。軸３１側では、２個の穴３４及び３４′（ 第４図）が逆Ｕを形成するベントチューブ（図示せず）によってダクト３３に開 口していて、Ｕの先端が２個の穴３４　、３４’に接続され、開口されたＵの基 部がダクト３３に接続される。ドリルへ、ドが第３図に示されるような作動位置 にあるときに、軸３１側の他の２個の穴が、ダクト３３をディスク２９の軸２８ を通るダクト３５並びにアーム３０の第２ダクト３６を通じさせる。関節アーム ３０は軸３１を通過させる円筒状ヘッドを有している。その側面には、ヘッドは 円筒状はぞ３９を有している。アーム３０のヘッドの上方部分は回転体３２に対 応したハウジングに収容されている。

作動位置において、円筒状はぞ３９の一平坦面が回転体の対応する表面に当接し 、切削ディスク２９の角度位置を定める。関節アームのへ、ドとドリル軸との間 のハウジング３８において、その一端がドリル軸の表面４１に且っ他端がほぞ３ ９の第２平坦面４２に支持されたスプリング３７が、軸３ｏを作動位置に付勢し ている。作動位置において水平になる小さな舌片４３が、回転体３２に当接して 、ディスク２９の角度位置をさらに確実に保持し、さらに、チューブ２７からド リルヘッドの引上げを可能とするために、舌片４３はチーブ内２７の下端部に当 ってディスク２９の軸２８を第５図に示されるような垂直位置に押戻す。小舌片 ４３の先端はチューブ２７の内壁に対して摺動し、ディスク２９がチ−ブ内を動 かされる時に正しい位置が確保される。

掘削時には、半径方向に引延ばし得るアーム２５に取付けられたローラ２４が、 掘削された穴壁又はチューブ２７の内壁に当接して転動する。この主目的はディ スク２９に対する地盤の反作用を釣合せて装置に調心作用を与えることである。

これがチーブ内の外側で転動する場合には、穴壁強化の作用も有する。ドリルヘ ッドがチーーブ２７内に挿入され又はこれから取出されるときには、引延ばし得 るアーム２５は引込められた位置にあって装置がチーーブ内を通ることができる ようになっている。アーム２５は油圧ジヤツキとすることができる。ドリルビッ トの安定性を確保するために、ローラはディスクの切削表面の上方部分と同じレ ベルにあるか又はそれより低いのが好ましい。

第６図は他の周知手段によって創成された穴４４を上述のビットに対応する掘削 装置によって拡大せしめる変形例を略図的に示すものである。

図示の装置は回転体の両側に交互にある間隔で配置された３個の切削ディスク４ ５．４６．４７ｔ−有する。最下端のディスク４５の直径は第２デイスクの直径 より大きく、これは第３デイスク４７の直径より小さい。これはそれぞれの回転 軸５１がら５３の長さについても言えることである。設計標準化のために、切削 ディスクの直径を同一にして回転軸の長さを変えるか、又は、逆の関係とするこ とが可能である。切削ディスク４５から４７の３本の回転軸５１から５３を支持 する回転体は単一部材で構成することができるが、そうすると使用時の剛性に不 利があり、ディスクのあるものが損傷したような場合にはドリルヘッド全体を変 換しなければならなくなる。

これらの欠点を防止するために、各切削ディスク４５から４７はそれぞれの切削 軸４８から４７に取付けられている。下方の切削部材は第１図の装置に相当する ので、これについての説明は省略する。ディスク４６を支持する軸４９は軸４８ の上端に結合され、ディスク４５と４６が新しい軸の両側に来るようにされる。

ディスク４５と４６の相対位置を確保するために、２本の軸４８及び４９は差込 又は他のシステムによって結合される。第３の軸５ｏは同様にして第２軸４９に 結合されるが、切削ディスク４７は第１デイスクの切削軸と同じ側に配置される 。

各回転体には冷却用流体及び掘削着岸の排出のだめの通路として軸方向に延びる ダクト５４が設けられる。これらのダクトは連続して通じていて、各々は２個の 分岐を有し、その一方は対応する切削ディスクの回転軸を貫通して延び（図示せ ず）、他方はドリル軸の側面に半径方向に開口する。

穴４４を拡大する際に、第１の掘削要素は第２要素に対するガイド及び釣合要素 としてのみ作用し、次々にこの関係を有する。第１の掘削要素は穴４４を掘削す るのに使用された従来のドリルビットとすることもできる。

この例においては、上方のディスクに対するローラは無くすことができ、各ディ スクが相互に釣合の作用を有する。

共通の回転体の半径方向のねじれを避けるために２個の切削ディスク間の長手距 離は制限を受けるかもじれない。

第１デイスク４５の最高点及び次のディスク４６の最低点のレベル間の距離が以 前にあけられた穴の直径に等しいならば、ねじれは許容できるものとなる、と思 われる。

図示されない変形例によると、ディスクの回転軸を装置の回転軸線に対して少し ばかり変位することができ、切削表面の一部が穴壁に対してより強く当接するこ とができ、ディスクをその軸の回りに回転させるトルクを容易に得さしめる。デ ィスクの変位された仮想軸線とディスクの中心及び回転体の回転仮想軸線と非変 位ディスクの仮想軸線との交点を通る直線とによって形成される角度は上述の効 果を得るために１・度と５度の間にある。

上述の掘削装置は水や石油やその他の地層調査や開発のために立式や斜入や横穴 を掘るのに使用することができる。上述の装置を作動させるためには小さな動力 で十分であり、砂岩から非常に堅い岩盤に亘って硬度が大きく変化する地層を掘 削するのが必要とされるような海底掘削に使用すれば非常に経済的である。適切 な作動を得るためには小さな軸動力で十分であるので、横穴掘削の場合も同様に 経済的である。トンネル建造にも有利に使用できる。軸受はディスクの回転を容 易ならしめるためにのみ使用されているので、ボールベアリング、ローラベアリ ング、ニードルベアリングのいづれも使用できる。

これらは液密構造として取付けられるので、その寿命は長い。

ローラベアリングに代って平軸受が使用できることが確認され、その寿命はさら に長くなった。

切削面は硬い表面とすることも、ダイヤモンドや炭化タングステンやその他の物 質から作られた刃を取付けたものとすることもでき、その選択は掘削すべき地盤 の種類によって定められる。

上述の実施例において、ディスクがその軸の回りに回転する速度は、ドリルビッ トが取付けられた掘削装置の軸の回転速度及びディスク表面に加えられる力のベ クトル和によるものである。この依磯存関係はディスクの切削作用を低下させ、 作業時間を長びかせ、切削ディスクの摩耗を非対称にさせる。第６図の例はこれ らの欠点を解決することができるものである。

ドリルビットはモータユニット１０３を担持した軸１０２の端部に螺着された回 転体１０１ｆｃ具備する。略図的に示された切削ディスク１０５は、回転体１０ １の斜行部分１０６に挿入された斜行軸１０４に取付けられる。ローラ１０８は 回転体の斜行部分１０６に対して直径方向反対側に取付けられ、その軸１０９は ２個の平行アーム１１０及び１１１に支持サレる。ディスク１０５は２個のスピ ンドル１０４及び１１２を介在してモータ１０３に作用的に結合され、各スピン ドルの端部にはがさ歯車１１３及び１１４がそれぞれ取付けられ、これらのかさ 歯車１１３及ｄ１１４は歯車１１５によって結合される。

軸１０２の回転とは独立的に、駆動軸１１２が歯車１１５を駆動し、これがスピ ンドル１０４を動がしてディスク１０５を回転させ、穴壁１１６を掘削する。モ ータユニッ）１０３は、掘削物の排出のために軸１０２及び回転体１０１のダク ト（図示せず）内を循環される液体によって駆動されるタービンとすることがで き、或いは又その他のモータとすることができる。軸の回転速度とは独立的なデ ィスク１０５の回転速度は、ビットに加える圧力をより小さくせしめる。実際に 、切削ディスクは丸鋸又はカッターの様に作用し、主切削作用はディスク自身の 回転によって供給される。地盤の種類によっては、切削ディスクはダイヤモンド やタングステンやその他の硬い物質で作られた刃を取付ける。

同じような原理を使用して、例えば石炭を掘出すための堅抗用掘削機械を作るこ とができる。基本的力差は、鉱物開発のために掘られたトンネルがかなり大きな 直径を持つということにある。そのような場合に必要とされるべきことは、トン ネル掘削機械の現存のスピンドルに第７図の回転体１０１の斜行部分１０より長 い斜行部分及び補償ローラを支持するアームを持つ回転体を取付けることが全て である。

回転体の斜行部分が長くなると、ディスクを駆動するモータは回転体のこの斜行 部分に直接取付けられることができる。このような装置の作動は寸法関係が異っ ているだけで第７図の装置と同じである。

地盤の性質による穴の不規則性によりよく従動するために、ローラは引延ばし可 能なアームに取付けることができる。もう１つの解決策は、掘削軸に対して直角 な断面が楕円形（第８図）のローラを使用することである。第８図に示されてい るローラはタングステン等の硬い素材で作られた楕円形９２ング１２０から形成 され、リング１２０が例えばゴム等の他の素材で作られたコア１２１を囲周して いる。

コア１２１を貫通して丸穴１２２があり、ローラ１０８の軸１０９が通されるよ うになっている。このローラは穴壁に対して摺動し、穴壁に不規則性があるよう な場合にのみディスク１０５が穴壁１１６と接触するようになるまで転動する。

実際に、ローラ１０８はローラの軸１２２に最も近い側面が穴壁に対して摺動す ることが分るであろう。穴壁の不規則性のために、ローラが穴壁と接触しなくな るや、ビットは切削ディスク１０５にかかる穴壁の反作用で中心を外れるように なる。すると、ローラが穴壁に接触するようになり、切削ディスク１０５が穴壁 と接触するようになるまでローラは転動し始めることになる。当然、穴の直径の 変化は、装置の作動を確保するために楕円の短手軸と長手軸との距離差に対応す るものでなければならない。穴壁の直径の変動がなくなるとローラは元の位置に 戻る。

試験された他の解決策は、反作用釣合部材の弾性サポートにきちんと取付けられ た摩擦面を使用することである。この解決策によって、ドリルビットより速く回 転する円形断面のローラの軸によってもたらされる摩耗が防止されることができ る。摩擦面はほぼ円筒状又は角柱状ガイド固定部材の側面であることができる。

掘削穴壁と接触する表面部分が摩耗すると、それは回転されて摩耗していない側 面部分が穴壁に対面することになる。そのようなガイド部材１３０が第９図に示 されている。これは角柱から出来ており、角及び側面が丸められている。側面は 掘削穴壁の変動を吸収するために可撓性の歯を取付けることができる。部材１３ ０は掘削軸に平行に取付けられ、その側面（又は角）が穴壁に対面する。

この面又は角が摩耗すると、部材１３０は回転されて、他の面又は角が前に出る ようになる。この回転しない上方補償ガイドは（多くの位置の１つに）セットさ れ、曲面がディスによって切削された穴の側面に接触することができる。この補 償ガイドは穴の垂直壁にのみ作用するようにセントされることができ、又は最下 レベルにおいて大成の曲面最上部に当接することができるようにセットされる。

上方補償ガイドの主目的は、特に穴掘削開始時に穴の中心線から溝を外れさせる 位置に下方ディスクを着座せしめることにある。

国際調査報告

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．水や空気や掘削泥水やその他の掘削流体を加圧下で供給するためのダクトが 貫通して形成された回転体を含み且つこの回転体の軸線と回転切削部材の軸線と が掘削方向に分岐されるように回転体に固において、切削部材は少くともリング 状切削部（７、７’）を有するディスク（５，２９，１０５）であシ、回転体（ １，３２，１０１）はディスク（５，２９，１０５）の回転軸（４、２８、１０ ４）とは反対側に反作用釣合部材（１３，１３’、２４゜１０８）を、該部材（ １３，１３’、２４，１０８）が地盤のディスク（５，２９，１０５）に対する 反作用の放射方向成分を補償することによってドリルヘッドを調心し且つ壁を補 強するために掘削壁に当接するように配置させて、支持していることを特徴とす る掘削装置。 ２、反作用釣合部材は掘削方向に平行な軸（１４゜１０９）に取付けられたロー ラ（１３，１３’、２４゜１０８．１２０）であることを特徴とする請求の範囲 第１項記載の掘削装置。 ３、　ローラ（１３’）は掘削穴の底壁に対応する切頭放物面形状であることを 特徴とする請求の範囲第２項記載の掘削装置。 ４、　ローラ（１０８）はその回転軸（１０９）に対して直角に見たときに楕円 断面を有することを特徴とする請求の範囲第２項又は第３項記載の掘削装置。 ５、　リング状切削面（７′）及びローラ（１３’）の最高点（１，７’、　２ ２’）は掘削中にドリルビットが平衡に保たれるようなレベルにあることを特徴 とする請求の範囲第２項から第４項のいづれか１項記載の掘削装置。 ６、反作用釣合部材は摩擦面であることを特徴とする請求の範囲第１項記載の掘 削装置。 ７、　ドリルビットは回転体（１０１）の回転とは独立的に切削ディスク（１０ ５）をその軸の回りに回転駆動させる手段を具備していることを特徴とする請求 の範囲第１項から第６項のいづれか１項記載の掘削装置。 ８、切削ディスク駆動手段はドリルビットを支持する回転軸（１０２）に取付け られたモータ（１０３）と該モータ（１０３）及び切削ディスク（１０５）を作 用的に結合する装置（１０４，１１２，１１５）とから構成されることを特徴と する請求の範囲第７項記載の掘削装置。 ９、　モータは掘削装置のダクトを循環する流体によって駆動さ□れるタービン であることを特徴とする請求の範囲第８項記載の掘削装置。 ｌＯ１駆動手段はディスクの回転軸に取付けられることを特徴とする請求の範囲 第７項記載の掘削装置。 １１、反作用釣合１部材（２４）はジヤツキやピストンのような半径方向に引伸 ばし得るアーム（２５）によって支持されていることを特徴とする請求の範囲第 １項から第１０項のいづれか１項記載の掘削装置。 １２、リング状切削部（７、７’）の最大直径（２１−２２、２１’−２２’） は掘削直径と同じ直径の円に描かれた正三角形の一辺にほぼ等しいことを特徴と する請求の範囲第１項から第１１項のいづれか１項記載の掘削装置。 １３、ディスク（２９）の回転軸（２８）は、回転体（３２）の回転角に直角な 軸線回シに蝶番結合されたアーム（３０）によって支持され、ディスク（２９） の回転軸（２８）が回転体（３２）の回転軸線に対して成る角度であるか又は前 記軸線の延長上にあることができるようになっていることを特徴とする請求の範 囲第１項から第１２項のいづれか１項記載の掘削装置。 １４、蝶番結合されたアーム（３０）は回転体（３２）の回転軸線に対しである 角度でディスク（２９）の回転軸（２８）ｔ−保持する弾性体を取付けているこ とを特徴とする請求の範囲第１３項記載の掘削装置。 １５、ドリルヘッドは、その回転軸（５１，５２゜５３）が前記回転体（４８， ４９，５０）に長さ方向に規則的な間隔で直径方向に２つの対向位置で交互に取 付けられた少くとも２個の切削７’　イスク（４５゜４６．４７）を具備するこ とを特徴とする請求の範囲第１項記載の掘削装置。 １６、回転体は少くとも２個の回転体（４８，４９゜５０）から作られ、その各 々が切削ディスク（４５゜４６．４７）を支持し且つそれぞれの切削ディスク（ ４５，４６，４７）の回転軸（５１，５２，５３）の相対的な位置を保持せしめ る部材によってそれぞれの端部同志が結合されていることを特徴とする請求の範 囲第１５項記載の掘削装置。 １７、切削ディスク（４５，４６，４７）の直径及び／又はそれぞれの回転軸（ ５１，５２，５３）の長さは漸増し、最小寸法は最も下方のディスク（４５）に 相当することを特徴とする請求の範囲第１５項又は第１６項記載の掘削装置。 １８、回転体はその下端部にドリルビットを装着していることを特徴とする請求 の範囲第１項から第１７項のいづれか１項記載の掘削装置。 １９、回転体（１，３２，４８，４９，５０）の下端部に位置するディスクの切 削面の下方点（２１）は前記回転体の仮想回転軸線（２３）から少くとも１　ｍ １ｌＬの半径方向の距離にあることを特徴とする請求の範囲第１項から第１７項 のいづれか１項記載の掘削装置。 ２０、切削ディスク（５，２９，４５，４６，４７）の回転軸（４，２８，５１ ，５２，５３）は、穴壁に対して加圧流体を噴出するためにディスク（５゜２９ ．４５，４６，４７，１０５）の中心近く又は切削面に設けられたダクトから取 出されるべき空気や水や泥水やその他の掘削流体を加圧下で供給するためにそれ を貫通して延びるダク）（３３，３５）を有することを特徴とする請求の範囲第 １項から第１６項のいづれか１項記載の掘削装置。 ２１、切削ディスクの回転軸線は回転体の軸線に対して変位できることを特徴と する請求の範囲第１項から第２０項のいづれか１項記載の掘削装置。 ２２、ディスクの仮想変位回転軸線とディスクが変位しないとしたときのディス クの中心を回転体及びディスクの回転軸線が交差する点に結ぶ直線とによって形 成される角度は、１°と５°の間にあることを特徴とする請求の範囲第２１項記 載の掘削装置。 ２３、ディスク（５，２９，４５，４６，４７゜１０５）の切削面は、一体型又 は歯を取付けたものであっても、切削面の第１リング又は歯が穴構成物質に接触 して摩耗が起きた後でも切削面の連続的たリング又は歯をして掘削壁の所望の形 状を維持せしめる計算できる表面の形体であることを特徴とする請求の範囲第１ 項から第２２項のいづれか１項記載の掘削装置。