JPS5916069B2 - 打撃装置を備える工具 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は打撃装置を備えている工具、特に岩石中への
貫入速度を改善する目的の打撃装置を有しているせん孔
工具に関するものである。

回転作用及び打撃作用を持っているせん孔工具を製作す
ることは長く知られてきたのであるが、これらの工具は
通常の方法で１駆動され、駆動体は加圧流体であり、そ
の供給物をはスライド弁を用い流体の通路の反覆的な開
閉を制菌し、そしてこの流体が特にピストン往復運動を
制御するようにしたものである。

工具及びドリル孔の寸法が小さい時には、この種の工具
は有効なものであり、そしてその製造にはいかなる困難
もない。

しかし、浅い深さでさえも、せん孔スラッジを用いてせ
ん孔工具を駆動すること及び既知の方法を用いること、
には大きな困難がある。

特に及ぼされる圧力のためであり、又運動の周期が早い
にもかかわらずスライドバルブ又は他のバルブ装置が漏
洩なしの状態を保つ必要があるためである。

この種の困難をさけるために、打撃の代りに振動をせん
孔工具に伝えることが推奨されてきた。

これによって従来技術に本来的に備わっている難点が除
去された。

しかし、岩石に対する工具の作用は非常に特殊な方法に
よって行われるだけであり、この方法は工具要素が岩石
を打撃する個所の間の間隙に依存して大きな出力を達成
しない。

回転及び振動によって動作する工具の例として次の工具
をあげることができるが、これはせん孔スラッジが流体
オツシレーターによって二物質を分離する部屋、これら
二物質は弾性シリンダーによってそれらの周囲で相互に
接続されているのであるが、この部屋に周期的に差し向
けられる。

このオツシレーターがこれらの物質を共振させ、そして
これが工具に与えられそしてここでオツシレーターはこ
れらの物質の一方と一体であり、振動によってその前進
が助けられる。

本発明は打撃装置を備えまた流体の流路を変えるように
動作することのできる流体駆動要素を備えている工具を
提供するものであって、流路ニ沿う流体の流れは打撃装
置を一方向に駆動するように動作することができ、もう
一つの流路に沿う流れはその打撃装置をその反対方向に
駆動するように動作することができ、一方向に動いてい
る打撃装置が流れを工具要素に伝えるための停止部材と
接するようになっている。

流体は環状横断面の出口オリフィスを持っているノズル
から駆動要素に供給され、この流体要素は少なくとも１
個の第１コニカル表面、これに沿って一方向の流れのた
めの定常流が形成されるのであるが、この表面及び他の
方向の流れを形成する第２表面を有している。

方向の変化は流体の戻りによってもたらされる。

せん孔の場合の流体はせん孔スラッジであり、これは打
撃の正確な制御をなすと同時にその標準的な潤滑作用及
び破砕くずの戻し作用を行なう。

流体駆動要素の第２表面はまたコニカル状の表面にもす
ることができるがこのようにすればこのに沿って定常な
流れを作ることができる。

非常に低い周期でも非常に高い周期でもその両方で操作
することが可能である。

この発明がよく理解されるようにここにその実施例をあ
げるが、これは例示のためのみのものである。

図面を参照して行なう。第１図は一実施例の工具の軸方
向断面図である。

第２図はこの工具の上部の拡大断面図である。

第３図はその下部の拡大断面図である。

各種の工具要素がこの発明の工具に適用されることを説
明するために、図示の実施例は工具軸３０の上にせん孔
工具要素１８を示し、単純固定コーン１９はこの軸の下
に示され、これらの両者は環状ボデー２０に固定されて
いる。

せん孔スラッジはボデー２０に次いで出口ノズル３を持
っている部材１の入口に供給され、そしてこのノズルは
部材１によって供給されたスラッジをノズルの環状ネッ
ク２に供給する。

このノズルの出口はシリンター状シェル２１の形をして
おり、内部部材１０のコニカル部と部材１０を包囲する
部材５のコニカル部分の端部によって境界がきめられた
環状開口２３の上流で終っている。

この環状開口２３はシリンダー状シェル２１の出口から
十分離しタ距離にあり、これによってこのスペース内テ
流体をば、一方ではチャンネル６に連通している内部開
口２６、この開口は内部部材４があるかないかによって
環状又は円状であることができるのであるが、この開口
に接続し、そして他方ではコニカル状部材８及び５の端
部に隣接する外部環状開口２４に接続することができる
。

コニカル状部材８及び５の間のスペース２５は部材５の
開口９で「外部」流れを案内する部材５と、「内部」流
れ及び１外部」流れを分離する部材７との間のスペース
２７に接続する。

部材７のコニカル部は部材１０の一部を収容しており、
この後者のコニカル部は「内部」流れのガイドとして働
き、他方部材７のシリンダ一部は打撃ハンマー１１のガ
イドとして働く。

このハンマーは軸３０の上では部材１２の停止表面から
離れた位置で示されており、この位置にハンマーはスプ
リング１３によって片寄らされる。

ここでスプリング１３はその部材中の通路１５に隣接す
る部材１２の部分と、ハンマー１１のベースに貫入しそ
して部材１２内を滑動することのできるロッド１４の部
材２８とに圧力を及ぼす。

軸３０の下ではハンマー１１は打撃ストロークの終りに
あり停止部材１２に接している状態が示されている。

ロッドは停止部材から遠去かる方向のハンマーの動きを
制限できる。

スラッジ排出のため、スペース２７は部材１２の開口１
６を通じてチャンネル１７と接続する。

ノズル３の出口側ど部材８，５，７及び１０のコニカル
部の端部の配置が流体素子構造を形成し、これがコアン
ダ効果を生じさせる。

即ち安定な方法で２つのコニカル表面、ここで部材１０
のコニカル部の外部表面及び部材５のコニカル部の内部
表面がこの２表面であるが、この２表面の一方又は他方
に密着する流れを生じさせる。

この配置によって推力をはハンマー１１の反対端の表面
の一方又は他方の上に及ぼすことができる。

このようなことはこの方法で形成された流体素手の流れ
をハンマーの所望表面上へ切り換え差し向ける場合にお
こる。

示される実施例において、この流体素子構造は二安定素
子として動作する。

要するに、ハンマー１１が停止部材１２から離れた位置
にある場合を考えると、スプリング１３は伸びている。

環状ノズル２１から出てそして通路２７を流れるスラッ
ジはチャンネル１７及び通路１５を通って流れると共に
矢印３１で示すようにオリフィス９を経て外部開口２４
に達し、その結果コーン５の内側部分を流れる定常な初
めの流れはコニカル状仕切り１０に沿って３２の方向の
部屋２２中に急激に進む。

この作用の結果はハンマー１１を移動させることになり
、戻りばね１３を圧縮し、他方、方向３１のスラッジの
循環がないことによって２１から出る流れの直進作用が
抑制される。

しかし、コアンダ効果のために、この抑制作用は内部流
れを案内する仕切り１０の外部コニカル表面を流れる流
れ３２の安定性（こ関しては重要性を持っていない。

結果としてハンマー１１に及ぼされる抑圧はこれが部材
１２の停止表面に突き当るまで続く。

かくして、流れ３２は急激に止まり、そし結果部材１０
の通路６は方向３３の突発的な反動を受けそして開口２
６を通過するこの反動流がシェル２１から外方Ｑこ出る
供給流を促進し、かくて外部流れを案内する部材５のコ
ニカル部の内部表面に沿って方向３５に進行する流れを
生じさせる。

スペース２７及び通路１６，１５中を進むことによって
次いで流体は矢印３４で表わされるようにハンマー１１
の打撃表面に作用する。

ハンマー１１は次いでこの作用の下でスプリング１３の
抑圧と相撲って部材１２から離れ、他方循環ノズル２１
から出てそして通路２７を通って流れるスラツジはチャ
ンネル１７を通って流れると共に矢印３１で示すように
オリフィス９を通って外部開口２４−に達し、その結果
コーン５に沿って安定な流れがコニカル部１０沿って３
２の方向の部屋２２中に急激に進む。

これはハンマー１１の押し戻しの効果を持っており、そ
してサイクルが再び始まる。

ハンマー１１に依存する二安定素子を作ることによって
、安定な打撃作用が生じ、これを容易にこの種の使用工
具及びこのような工具の回転速度に合わすことができる
。

かくしてその吹込速度をば工具の２個の隣接する打撃素
子の間の距離及び回転速度に合わせることによって出力
を増加させることができる。

これら３つの素子は打撃作用のピッチを決める。

吹込速度は流体素子の供給速度の線型関数なので、でき
た組合せによって単位切込み肖りの最良の出力を非常に
容易に形定づけることを可能をこするように思われる。

さらに従来法において流れを制御するスライド弁の、洩
れ止めの維持に際してぶつかる難点は克服される。

ハンマーをその部屋内へ液密状態で嵌合する必要はなく
、しかも圧力はハンマーの全表面に加わるからである。

２１に供給された流体スイッチング素子をハンマー１１
の工具ボデー上への、又はそれに固定されている停止部
材上への打撃作用の下に置き、これによって望む効果の
全部又し」一部を得れば足りるから、実施例として述べ
た装置が別の形態を取ることができることは自明のこと
である。

特に、もしもハンマー１１が比較的軽量であれば、スプ
リング１３を取り除くことができ、このハンマーはある
場合んは矢印３４の方向に生じた流れの作用の下でまた
他の場合ではハンマーを完全に浸しているスラッジによ
って及ぼされる抑圧作用の下で戻る。

二安定スイッチング素子を用いる代りに単安定素子、即
ち内部流れ３２が安定であり、そして外部流れ３５が例
えばコニカル状の壁５の変形によって不安定にされてい
る素子を与えることは可能なことである。

内部流れ３２はハンマー１１をこれが打撃する停止部材
１２の方向に運び、かくして急激に流れ３２を停止させ
る。

圧力の急激な増加と圧縮液がそこから結果として生じそ
してノズル３の方に昇ぼりそして上述のように部材１０
の外部壁から流れを離れさせ、これによって３５の方向
昏こ進向する。

これはフィード・ヘッドをばスプリング１３及び流体３
４の合同作用の下で再び上ぼるのを可能にする。

外部流れ３５は不安定であるので、流体は圧力が増加を
止めた後、表面１０に密着し、そしてこのサイクルがま
た始まる。

この結果、スペース２５を省くことができる。

さら）こ、前述のこととは別個に、ライン６を閉じるこ
とができ、部材１２での通路３２の急激な閉止と急激な
圧力の増加及びそれからもたらされる圧縮波とが相撲っ
て、流れを部材１０の外部壁から離れさすことが十分に
可能である。

上に述べた２６でのライン６を通る圧力の戻りの効果は
均一な動作を助けるが、しかしそれ故に絶対に必要なも
のではない。

更に、第１図、第２図及び第３図の略図を変形すれば、
ロッド１４を受ける停止部材の使用によって打撃ハンマ
ーの吹込み点を岩石上の工具の打撃点にさらに近づける
ことも可能であり、この停止部材は工具１８のベースに
又は固定コーン１９に固定している。

この場合、流路３２の閉止は不完全であるかもしれない
しハンマー１１は部材１２の上に置かれる状態にならな
いけれども、工具の正しい操作はなお確保されている。

それは環状ノズル２１から出て流路３２から流路３５へ
の流れの変動をば、流路３２の閉止、例えこれが不完全
であってもこれによって引き起された圧力の急激な増加
及びそこから生じる圧力損の増加によって常に生じさせ
るからである。

もう一つの変形では、第２番目のハンマーをハンマー１
１でなくロッド１４を受けるストッパからなる上記装置
のロッド１４の底部に設まるごとができ、そして第２ハ
ンマーはロッド１４に固定され、オリフィス１５を有す
る停止部材１２の拡張部分にこよって形成された案内部
材内に置かれる。

この第２ハンマーは打撃体の全質量を増やしそしてそれ
故各ブローのエネルギを増やし、後者は第２ハンマーと
停止部材の間に生じさせ、この停止部材は工具１８のベ
ース又は固定コーン１９と一体である。

上述の装置はロッド１４によって一緒にかたく接続され
た２個のハンマーを更に含むことができ、スプリングは
第１図及び第３図に示すようには決して取り付けられな
いで工具の固定ボデーの一部及び打撃ボデーの一部の間
にそして特に低い方のハンマーの下に設置される。

詳細な多数の変形をは例示のつもりで述べた具体例のた
めに作ることができ、そして用いる工具に依るけれども
１７以外の他の路を経て排出されることもスラッジのた
めに可能であることは、したがって了解されるだろう。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の工具の一実施例の軸方向断面図であ
る。 第２図は第１図の要部拡大図である。第３図は第１図の
別の要部拡大図である。 ２・・・・・・環状ネック、３・・・・・・出口ノズル
、４・・・・・・内部部材、６・・・・・・チャンネル
、７・・・・・・部材、１０・・・・・・部材、１１・
・・・・・打撃ハンマー、１２・・・・・・停止部材、
１３・・・・・・スプリング、１ｑ・・・・・・開口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 打撃ハンマー１１を備えそして流体の流路を変える
   ように動作することのできる流体駆動要素を備えている
   工具であって、該流体駆動要素は外部部材５の内側表面
   及び内部部材１０の表面の少なくとも一つに沿って定常
   な流れを形成すると共に、打撃ハンマーの運動の停止に
   よってもたらされる圧力増によって制御されるスイッチ
   ング要素から成り、外部部材５の内側表面に沿って、流
   れる流体の流れが打撃ハンマー１１を一方向に駆動させ
   るべく動作することができ、又内部部材１０の外側表面
   に沿って流れる流体の流れが打撃ハンマー１１を反対方
   向に駆動させるべく動作することができ、そして一方向
   に動いている打撃ハンマー１１が流体の流れによる打撃
   を工具要素へ伝えるための停止部材１２へ当接し停止す
   るようにしたことを特徴とする工具。 ２、特許請求の範囲第１項の工具において、外部部材５
   の内側表面の形状がこれに沿って流れる流れを非定常と
   成るようにしたことを特徴とする工具。 ３ ％許請求の範囲第１項の工具において、外部部材５
   の内側表面に沿った流れのスイッチングがその流れの一
   部の戻りによってもたらされるようにしたことを特徴と
   する工具。 ４ ％許請求の範囲第１項の工具において、環状横断面
   の出口を持つノズル３を含み、その出口が外部部材５と
   内部部材８によって限定された環状の入口空間と対向し
   て位置するようにしたことを特徴とする工具。 ５ ％許請求の範囲第４項の工具において、流体駆動要
   素の入口オリフィスを限定すると共に流れを案内する外
   部部材５の内側表面の上流端が、流れを定常化するため
   にコニカル状の表面であるようにしたことを特徴とする
   工具。 ６ ％許請求の範囲第４項の工具において、流れを案内
   する上記両表面の間にセパレーターの役割を果す部材７
   を有し、該部材７の内部が打撃ハンマー１１の制御室と
   して働くようにしたことを特徴とする工具。 ７ ％許請求の範囲第６項の工具において、部材７の外
   側壁が外部部材５の内側表面と共同し、打撃ハンマー１
   １が収容される部屋内であって、ハンマーの打撃方向に
   面しているハンマー表面へ至る流体用のフロースペース
   を形成するようにしたことを特徴とする工具。 ８ ％許請求の範囲第７項の工具において、上記フロー
   スペースが反動チャネル６に導通しており、さらに該反
   動通路がノズル３の出口と流体駆動素子の環状人口間の
   スペースへ連通するようにしたことを特徴とする工具。 ９ ％許請求の範囲第１項の１具において、内部部材１
   ０が内部に単プの反動チャネル６を有し、該反動チャネ
   ル６が停止部材１２に当接した打撃ハンマー１１の停止
   に伴う反動圧力をノズル３の出口と外部部材５の上流端
   の間のスペースへ差し向け、これによって定常流を内部
   部材１０の外側表面から外部部材５の内側表面へ差し向
   けるようにしたことを特徴とする工具。 １０％許請求の範囲第１項の工具において、流体駆動要
   素が二安定素子であることを特徴とする工具。 １１特許請求の範囲第１項の工具において、流体駆動要
   素が単安定素子であることを特徴とする工具。 １２％許請求の範囲第１項の工具において、打撃ハンマ
   ー１１を該ハンマーの停止部材１２に対する間隔距離を
   制限するロッド１４に固定したことを特徴とする工具。 １３％許請求の範囲第１項の工具において、スプリング
   １３が打撃ハンマー１１に作用するようにしたことを特
   徴とする工具。 １４特許請求の範囲第１項の工具において、ロッドが打
   撃力をハンマーから工具要素に固定されている停止部材
   に伝達し、これによって少くとも部分的な流れのブロッ
   キングが生ずるようにしたことを特徴とする工具。 １５％許請求の範囲第１項の工具において、打撃ハンマ
   ーを案内するロッド自体がロッドガイドの下流側に作用
   可能な第２ハンマーから成るようにしたことを特徴とす
   る工具。