JPS5947118B2 - 空気圧打込み穿孔装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、はぼ管状のハウジング内において２つのスト
ッパの間で軸線方向移動可能に案内される打撃頭部と、
ハウジング内において往復運動せしめられる打撃ピスト
ンとを有し、この打撃ピストンが穿孔装置の前進の際そ
の前方終端位置で打撃頭部へ衝突し、穿孔装置の後退の
際その抜力位置でハウジングの一部へ衝突し、この後方
終端位置で圧縮空気クッションによね緩衝され、圧縮空
気が前方制御縁および後方制御縁をもつ固定制御スリー
ブの中心孔を通って供給される。

任意の長さの地中孔を形成する空気圧打込み穿孔装置に
関する。

このような穿孔装置は公知である（特公昭５０−４４６
０８号公報）。

この穿孔装置において、固定制御スリーブの前後の制御
縁により圧縮空気の供給を制御する場合、打撃ピストン
の後退運動の際制御スリーブの出口開口の前にたまる圧
縮空気を、常に供給されている圧縮空気の圧力に抗して
、打撃ピストンの運動の反転が行なわれるまで供給管内
へ押戻すことが必要となる。

これにより後退する打撃ピストンの運動衝動と共同作用
して、前進力向とは逆の荷重がハウジングに生ずる。

特に比較的軟らかい地面では、この荷重が後退駆動を行
ない、穿孔装置を振動させることになる。

本発明の基礎になっている課題は、このような望ましく
ない反動力と振動を除去することにある。

本発明によればこの課題は、制御スリーブの中心孔が供
給管の断面から出口断面の所まで連続的に広げられてい
ることによって解決される。

制御スリーブの中心孔のこのような構成によって、供給
管から来る圧縮空気も、後退する打撃ピストンにより短
時間制御スリーブへ押戻される圧縮空気も、渦の形成な
しに流体力学的に円滑に流れる。

こうして圧縮空気供給の際において効率を悪化する流れ
損失も、制御スリーブ内への圧縮空気クッションの押戻
しの際における圧力ピークも回避される。

この圧力ピークは、従来の構成の制御スリーブでは、既
に述べた反動力を生じ、この反動力によｌ特別な条件の
もとでは穿孔装置の望ましくない後退をひきおこす。

本発明によね全体として、特に軟らかい地面で穿孔装置
の動作安定性が増大し、打撃頭部で岩石を破砕するとき
穿孔装置のハウジングの安定な姿勢が保証−ｇれる。

本発明の別の構成によれば、制御スリーブの中心孔が連
続的にすなわち漏斗状に広げられている。

さらに本発明によれば、この中心孔の直径は出口断面に
おいて制御スリーブの外径に等しいので、スリーブの先
端に鋭い縁が生じて、特に良好な流れ状態を生ずる。

さらに本発明の構成によれば、ノ・ウジングに対し２つ
のストッパの間で移動可能な打撃頭部は、今や自由にす
なわちばねを介することなく直接ノ・ウジングに対して
支持され、ノ・ウジングに対する打撃頭部の移動距離は
打撃衝動ごとの穿孔深さよりわずか大きくなっている。

これによね打撃ピストンの打撃衝動は減衰されず、その
ままの大きさで打撃頭部へ伝達されることになる。

したがって打撃エネルギーは１００％前進駆動または障
害物の破砕に利用される。

ハウジングに対し打撃頭部が自由に移動可能であること
によって、打撃ピストンの大きい初期衝動が・・ウジン
グへ伝達されないようにできるので、ハウジングは大き
い応力を免れるだけではなく、特に地中の岩石の破砕の
除虫じしかも公知の構成ではばねの戻し力によね付加的
に生じて穿孔装置の方向安定性を低減する振動も免れる
。

打撃頭部の移動距離は本発明によれば打撃衝動ごとの穿
孔深さよねわずか大きく、また打撃頭部とハウジングと
の間にばねによる戻し力も生じないので、打撃頭部は常
に地中に接触しておね、したがって特に地中の弾性範囲
における変位仕事を１度行なえばよく、打撃ごとに繰返
す必要がない。

間隔環の挿入によねハウジングに対して打撃頭部の移動
距離を可変にすることもできる。

最後に打撃頭部に前進方向に対してほぼ直角なできるだ
け大きい端面な設け、この端面を円形に形成して、凹面
に丸めることもできる。

本発明の実施例を図面について説明する。

図面に示されている打込み穿孔装置は管状ハウジング１
をもち、その先端には案内環２が取付けられている。

この案ｎ２はその軸線方向長さの一部におねじをもち、
このおねじが管状ハウジング１の先端にあるめねじへね
じ込まれている。

これにより案内環２と管状ハウジング１との間に、取外
し可能であるが固定的な結合が行なわれる。

案内環２の中心孔内には、打撃頭部３が軸線力向に自由
に運動可能に案内されている。

この打撃頭部３は案内部分３ａを含み、この案内部分３
ａ上にたがね部分３ｂがねじはめられている。

案内部分３ａとたがね部分３ｂとの結合は、たがね部分
３ｂのねじ孔へねじ込まれる案内部分３ａのねじ突起３
ｃｌＣよって行なわれる。

案内部分３ａの後端にはストッパフランジ３ｄが形成さ
れ、このフランジ３ｄが案内環２へ当ることによって、
案内環２に対して自由に移動可能な打撃頭部３の助力終
端位置が規定される。

その後方終端位置は、たがね部分３ｂが案内環２の前端
面へ当ることによって規定される。

たがね部分３ｂの前端面３ｅはハウジング１の直径よね
小さい円形に形成され、特に第２゛図に認められるよう
に凹面に丸められている。

この前端面３ｅｌＣ＆！、短いほぼ円柱部分の後に、変
位円錐と称する円錐状部分３ｆがあって、ノ・ウジング
１の直径まで広がっている。

案内部分３ａの金敷面と称する後面３ｇと共同−作用す
る打撃ピストン４は、ノーウジフグ１内に軸線方向移動
可能に案内されている。

この打撃ピストン４は圧縮空気によｈノ・ウジフグ１内
を往復運動せしめられる。

圧縮空気は、静止しているが軸線方向において２つの異
なる位置に拘束可能な制御スリーブ５によってハウジン
グ１へ供給される。

この制御スリーブ５は、供給管５ａと直径を広げられた
制御頭部５ｂから構成されている。

供給管５ａによね制御スリーブ５が７・ウジング１の支
持環１ａに支持されている。

この支持環１ａは排出空気を通す孔１ｂを備えている。

制御スリーブ５の制御頭部５ｂＱ’ｚ常に打撃ピストン
４の盲穴４ｂ内にある。

この盲穴４ｂの範囲に打撃ピストン４は、制御頭部５ｂ
の２つの制御縁と共同作用する制御孔４ｃをもっている
。

供給管５ａの内側断面は、制御頭部５ｂの範囲で制御ス
リーブ５の前端面にある出口断面まで連続的に広げられ
ている。

この広げ部は漏斗状に形成することができる。

図示した実施例かられかるように、出口断面における制
御スリーブ５の中心孔５ｃの直径は制御スリーブ５の制
御頭部５ｂの外径に等しいので、制御スリーブ５の先端
には鋭い縁が生ずる。

制御スリーブ５を通して打撃ピストン４の盲穴４ｂへ圧
縮空気を供給することによって、打撃ピストン４の打撃
面４ａが打撃頭部３の金敷面３ｇへ衝突するまで、打撃
ピストン４が打撃頭部３の方へ動かされる。

打込み穿孔装置の前進の際、打撃ピストン４が打撃頭部
３へ当る直前に、打撃ピストン４の制御孔４ｃが制御ス
リーブ５ｂの制御縁の前に達するので、今や圧縮空気は
打撃ピストン４とハウジング１との間の環状空間へ達す
る。

打撃ピストン４の前面は盲穴４ｂの断面よね大きいので
、流入する圧縮空気ｔＳこの面積差に作用して打撃ピス
トン４を後退させる。

制御孔４Ｃが後退しながら制御頭部５ｂの前方制御縁に
よね閉じらね、シたがって全空気圧力を受けている盲穴
４ｂからハウジング１と打撃ピストン４との間の環状空
間へ至る接続が断たれた後、ピストン４とノ・ウジング
１との間の環状空間の空気圧力が減少することによって
、打撃ピストン４の後退運動が制動される。

制御孔４ｃが後退運動中制御頭部５ｂの後方制御縁を通
過すると、ピストン４とハウジング１との間の環状空間
の空気圧力は今やこの制御孔４ｃを通ってピストン４の
右の空間へ減圧され、空気は支持環１ａの孔１ｂを通っ
て逃げ去ることができるので、打撃ピストン４は盲穴４
ｂ内の空気圧力によって再び前方へ動かされる。

第３図の上半部には、打撃ピストン４の矢印方向におけ
る前進運動の際流入する圧縮空気が矢印で示されている
。

この矢印かられかるように、中心孔５ｃが連続的に広が
っていることにより、渦がなくしたがって損失のない圧
縮空気供給が行われ、その結果打込み穿孔装置の効率が
上昇する。

さらに第３図の下半部から次のことがわかる。

すなわち打撃ピストン４の後退の際圧縮空気は短時間制
御スリーブ５内にある圧縮空気の圧力に抗してこのスリ
ーブ５内へ押戻される。

この場合制御スリーブ５の中心孔５ｃが連続的に広がっ
ていることによって、圧力ピークの発生が防止される。

なぜならば押戻される空気は、図の下半部に示される矢
印に従って同様に渦なしに制御スーブ５の内部へ達する
からである。

したがって穿孔装置の前進の際における良好な効率に加
えて、中心孔５ｃが連続的に広がっている結果、穿孔装
置の前ニー進方向における運動の際発生する圧力ピーク
によって反動力がハウジング１へ及ぼされて、ハウジン
グ１を望ましくないように後退運動させることがなくな
る。

方向反転の際、すなわち形成された地中孔内で打込み穿
孔装置を後方へ移動する場合、制御スリーブ５が・・ウ
ジフグ１内で軸線方向に変位せしめられるので、打撃ピ
ストン４は今や後方環状面４ｄを介してその打撃衝動を
ハウジング１の支持３ｊＪ１ａへ伝達し、このような後
退の際における圧縮空気クッションは、打撃ピストン４
の打撃面４ａと打撃頭部３との間に形成される。

打撃ピストン３はハウジング１に対し前述シたストッパ
の間で自由に移動可能であり、この移動距離は打撃衝動
ごとの穿孔深さよねわずか大きい。

図示した打込み穿孔装置は１分ごとに３００ないし５０
０回の打撃を行ない、この場合地中の性質に関係して１
打撃あたり０．１ないし３ＷＬ７ＩＬの前進を行なう。

第２図の下に記入した変位距離の大きさは、したがって
数朋である。

したがって打撃ピストン４が打撃頭部３の金敷面３ｇに
当る際、まず打撃頭部３が打撃ピストン４の全打撃エネ
ルギーで地中へ駆動され、それから残存エネルギーによ
りハウジング１が後退せしめられる。

したがって打撃ピストン４から打撃頭部３への減衰のな
い伝達が行なわれる。

同時にハウジング１は打撃荷重から免れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は略図的に示す打込み穿孔装置の軸線に沿う断面
図、第２図はその前部の拡大断面図、第３図は打込み穿
孔装置の後方範囲の拡大断面図である。 １・・・・・・ハウジング、２・・・・・・案内環、計
・・・・・打撃頭部、４・・・・・・打撃ピストン、５
・・・・・・制御スリーブ、５ａ・・・・・・供給管、
５ｂ・・・・・・制御頭部％５Ｃ・・・・・・中心孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ はぼ管状のハウジング１内において２つのストッパ
   の間で軸線方向移動可能に案内される打撃頭部３と、ハ
   ウジング１内において往復運動せしめられる打撃ピスト
   ン４とを有し、この打撃ピストン４が穿孔装置の前進の
   際その前方終端位置で打撃頭部３へ衝突し、穿孔装置の
   後退の際その後方終端位置で・・ウジング１の一部へ衝
   突し、この後方終端位置で圧縮空気クッションにより緩
   衝され、圧縮空気が前方制御縁および後方制御縁をもつ
   固定制御スリーブ５の中心孔５ｃを通って供給される打
   込み穿孔装置において、制御スリーブ５の中心孔５ｃが
   供給管５ａの断面から出口断面の所まで連続的に広げら
   れていることを特徴とする、任意の長さの地中孔を形成
   する空気圧打込み穿孔装置。 ２ 中心孔５ｃが漏斗状に広げられていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の打込み穿孔装置。 ３ 中心孔５ｃの直径が出口断面において制御スリーブ
   ５の外径に等しいことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項または第２項に記載の打込み穿孔装置。 ４ 打撃頭部３がハウジング１に対してばねを介するこ
   となく自由に移動可能に支持され、ハウジング１に対す
   る打撃頭部３の移動距離が、打撃衝動ごとの穿孔深さよ
   ねわずか大きいことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の打込み穿孔装置。 ５ 間隔環の挿入によねハウジング１に対する打撃頭部
   ３の移動距離が可変であることを特徴とする特許請求の
   範囲第４項に記載の打込み穿孔装置。 ６ 打撃頭部３が前進方向に対してほぼ直角な端面３ｅ
   をもち、この端面３ｅが円形に形成されかつ凹面に丸め
   られていることを特徴とする特許請求の範囲第１項また
   は第４項または第５項に記載の打込み穿孔装置。