JPS60112983A - ハンマドリル - 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】 孔されるべき孔の底に作用するようになった〃孔底“型
のハンマドリルに関するものである。

通常、この種の装置は圧縮空気でもって作動され、パイ
プストリングの端部に配置される。このパイプストリン
グは作動用圧縮空気の供給を行うと同時に、孔底でのド
リルビットの作用を調節するための推力ならひに回転運
動を与える機能も果す。

従来、孔底において作動するようになった空圧式ハンマ
は、普通、圧縮空気の供給を受ける管状体と、分配機構
と、衝撃ピストンと、衝撃ピストンによる打撃金堂けて
これ全岩盤に伝達するビットとからなる。衝撃ピストン
はライナによって形成されたシリンダ中に可動に収容さ
れる。ライナとハンマ体の内壁との間には長手方向の通
路が形成され、この通路を通って圧縮空気が導入されピ
ストンに作用する。また別の通路も形成され、ピストン
の一方または他方の面に作用した後の圧縮空気がこの別
の通路を通って排気される。

ピストンでもって刃先にすなわち穿孔されるべき岩盤に
充分な打撃力を及ぼし得るようにするために、高い圧力
例えば、２０ないし２タバールの圧縮空気が用いられる
。この場合、空気の消費量はＳ．Ｔ．Ｐ，　（標準温度
圧力）換算で７０ないし／タ立法メートル位になシ得る
ので、高出力の高圧用空気圧ｍ機すなわち大重量の大型
装置を用いる必要がある。さらに、このような装置は、
原価および資本の非移動性の点についても、またエネル
ギの消費が大きいということから作動ごストの点につい
てもきわめて高価なものである。

本発明によれば、かかるコストヲ犬幅に引き下げること
ができ、同時に穿孔力の増加およびエネルギ消費の低減
を図ることができる。

したがって、本発明は、孔底型のハンマドリルであって
、圧縮空気の供給を受けかつドリルビットを相持する管
状体が設けられ、ライナによって形成されるシリンダが
設けられ、このシリンダが衝撃ピストンを往復運動可能
に受容し、この衝撃ピストンが空気分配機構の作動に従
ってシリンダ中において往復運動を行うようになってお
シ、それによって衝撃ピストンがシリンダの下部室（こ
の中にビットの軸部が突出している）と、上部室（これ
はピストン金はさんでビットの反対側に位置する）とに
交互に突入し、同時に上部室と下部室とから排気を行う
ようになっている。

本発明によるハンマトリルは、ざらに、気化油ガスオイ
ル）全シリンダの上部室中に噴射するための装Ｗｅ有し
、この装置は、ピストンの上昇行程中に、充填空気をピ
ストンが圧縮するのに呼応して気化油の上部室中への噴
射を開始させるような機構を有する。その結果空気と気
化油との混合物が燃焼し、それによってピストンが強力
にビット方向に駆動される。

本発明の一実施例によれば、」二連した如き気化油の噴
射を開始せしめる機構は弾性ダイアフラムの変形によっ
て制御される。このようなダイアフラムは、シリンダ上
部室と同時に圧縮空気を供給されるようＫなった補助室
の一壁全構成している。

以下に、本発明を添付図に示す実施例を通して詳細に説
明する。

先ず第１図の画部分全参照すると、ハンマドリルの主体
部１がその底部において端部部材２に螺入していること
が分る。ドリルビット３のスプライン軸部は端部部材中
で摺動する。ドリルビツ，トの軸部は、主体部に対して
回転不能例なっていて、その軸線方向の移動は細部に設
けられた凹所５に衝合する接線方向キー４によって制限
される。

主体部１の内側のライナ７は主体部１のほぼ全長にわた
って延在する。ライナ７はλつの互いに向い合って配置
されたシェルを形成し、各シェルは主体部の一端部に向
って開口し、それらシェルは中実のコア６によって隔て
られる。

ライナ７は、その底部において、概ね円錐形状を有する
スペーサリング８に支られ、このスペーサリング８には
半径方向の開口９が形成される。

スペーサリング８は次いで端部部材２に支えられる。ラ
イナ７の頂部は主体部１に螺合したコネクタ１３に衝合
する。コネクタ１３の他端にはパイプおよびロッドとの
連結を行う通常の部材が収容され、これらパイプおよび
ロッドによシ、ハンマドリルの送シならびに作動が行わ
れる。

ハンマドリルに推力を伝えるための部材１５は中央パイ
プ１７の周囲に環状のダクト１６を形成する。この部材
１５はコネクタ１３の端部に嵌合するとともに中空ピス
トン１８に螺合し、この中空ピストン１８のスプライン
底部１９によシ、コネクタ１３中に設けられたスプライ
ン部の中で、回転することのない摺動運動が得られる。

かくして部材１５ないし１８からなる組立体はコネクタ
１３に対して摺動することができる。したがって、ハン
マドリルに作用する垂直方向の推力は、バッド２０を圧
縮することによってコネクタ１３に伝達され、回転運動
はスプライン１９を介して伝達される。一方、ハンマド
リル全上昇させたい場合には、例えば、これを引きあげ
るために、ピストン１８のスプラインによって引上げカ
がコネクタ１３に伝達される。このときの引上げはピス
トン１８のスプラインがコネクタのスプラインの末端部
の肩部２１に衝合するまで行われる。

ピストン１８の底部は半径方向リブ２３によって管状部
材２４に固定され、この管状部材２４はピストン２５に
螺入される。したがって、ピストン２５はピストン１８
に対して固着されることになってハンマドリルが押し下
げられつつあるがあるいけ上昇されつつあるかによって
、ピストン２５はライナ７中をあるいはライナ７がらコ
ネクタ１３に向って延びる孔中金動き得る。ダクト２６
がピストン２５を貫通する。

中央パイプの端部は管状部材２４の中央孔に係合し、中
央孔はその他端部において中空ニードル２８を受容し、
この中空ニードル２８の端部はライナ７の中央コア６中
に固定さｔたアトマイザ２９となっている。ニードル２
８中の内部通路の構成については、後に第７図を参照し
て説明する。固定パイプ１７と固定針２６とは部材２４
中の室３０を介して連通状態にある。ハンマドリルの上
昇中にそれに推力が加えられると、部材２４はパイプ１
７およびニードル２８に沿って摺動し、中間室３０の流
体密はシール３１によって維持きれる。

固定ニードル２８は、上部ライナ７に固定されたブロッ
ク３３を貫通する。ブロック３３にはピストン型の分配
装置が設けられる。この分配装置は、図中においては鎖
線によって外形的に符号３４として示されているにすぎ
ないが、これについては第７図と関連して後に詳述する
。この装置はコア３５の変位によって制御され、このコ
ア３５は周縁部においてブロック３３に固定された可撓
性ダイアフラムの中央部を形成する。

ライナ７の下部の内面は摺動時の衝撃ピストン３８に・
対して案内面として働き、この衝撃ピストン３８は、第
１図に示す如くドリルビットの軸部の端部に接触するよ
うな下方位置と、候に装置の作動の説明において言及す
る上方位置との間を自由に移動し得るようになっている
。衝撃ピストン３８には、その外部に円形溝が設けられ
、また頂部にはシールリング４０が設けられる。

ライナ７の外表面には、３組の溝が設けられる。

図面を簡略化するために、第１図および第Ω図には各組
についてひとつの溝のみが示されている。

第１の組の溝４１は、ブロック３３とピストン２５との
間で出口を有する孔４２と、ライナによって形成された
下部室の中央位置に出口を有する孔４３とを連通させる
。

第コの組の溝４４は孔４５および４４との間を連通させ
、この両孔は、ライナ７の下方部分で開口する出口を有
する。

第３の組の溝４８は、底部リング８全包囲する環状室に
導びかれ、孔５０および５１はライナ７の下部壁を貫通
して第３の組の溝４８に至る。図示せる如く、ピストン
２５が下方位置にある時にはライナ７の上部壁を貫通す
る孔５２は通常閉鎖される。ピストン２５がハンマドリ
ルの上昇位置にある場合には、孔５２は開放される。

第ｙの組の溝５４は孔５５および５６を連通させ、孔５
５はライナ７の下部室７１に、また孔５６は、コア６と
ダイアフラム３６との間の上部室７２に通じる。溝５４
は小径の孔５７を有し、この小孔はライナの上部に通じ
る。

リング８の周囲の室４９は、ダクト９と、ドリルビット
のスプラインとこれらと係合する端部部材−の溝との間
の間隙と、室５９とを介して、ノーンマドリルの外部と
連通ずる。室５９は排気ダクト６０によって外部と連通
ずる。

第３の組の溝５８（第２図）は、溝４８と同様に、室４
９に通じ、したがって外部と連通ずる。

溝５８は、頂部において、孔７４を介して、較正通路７
５と連通ずる。この較正通路７５はピストン２５に穿孔
され、しかも通路２６のうちのひとつに通じる。

次に第７図を参照して、ニードル２８と分配装置３４と
について詳細に説明する。分配装置３４は軸線方向空間
６２全備え、その中でニードル２８を取シ囲む環状ピス
トン６３が摺動する。ピストン６３は、ダクｌ−６５ｋ
介して空間６２に連通する内部凹所６４を有する。ニー
ドル２８の内部では、ダクト６６が一方において室３ｏ
に通じ、また他方においてピストン６３の凹所６４のレ
ベルでニードル２８の周囲に通じる。別のダクト６７は
空間６２の頂部のレベルでニードルの周囲が延びて、ア
トマイザ２９の孔に通じる。ダクト６７には、プレセッ
ト弁６８が設けられる。

中央パイプ１７は表面からガスオイルの供給を受け、こ
のガスオイルは、室３０．ダクト６Ｇ、室６４およびダ
クト６５を通って分配装置の室６２に満される。ガスオ
イルはまたダクト６７に入るが、例えば第１図および第
７図に示すような通常位置においては、プレセット弁６
８によってそれ以上流れることがないようにされる。

環状ダクト６６ｒ／′ｉ、表面から低圧例えば乙バール
程度の圧縮空気の供給を受ける。

添付図面には、ハンマドリルに圧縮空気とガスオイルと
を同時に供給するための連結部は図示されておらず、ま
た表面部への連結のだめの延長パイプの構成についても
図示されていない。それはそれらがきわめて貫層的なも
のであるからである。

このような態様で圧縮空気とガスオイルとの供給金堂け
たハンマドリルの作動全説明するために、以下第３図な
いし第６図および第３図を参照する。

第３図において、先に第１図に関連して説明した場合と
同様に、衝撃ピストン３８は、ドリルビットの軸部を打
撃した直後の下方位置にある。このような位置において
は、ダクト１６から流入する圧縮空気はピストン２５の
上方の室を満し、またダクト２６および孔４２を介して
溝４１に到る。

丑だ、圧縮空気は、孔４３、溝３９および孔４５全通っ
て溝４４を満し、孔４６を通って衝撃ピストン３８の下
方の室７０に至る。室７０の中の圧力によシ、衝撃ピス
トン３８はその静電量による抗力を除く如何なる抗力も
受けることなく上昇させられる。何故ならば、この時、
上方の室７１が孔５１、＃４８および環状室４９を介し
てノ・ンマドリルの外部に通ずる排気系統と連通状態に
ろるからである。

上昇行程において衝撃ピストンが第り図に示す位置に到
達した時に、孔４５が閉鎖されて、室７０への圧縮空気
の供給が中断される。しかしながら、孔４３および５５
が溝３９によって連通されているので、圧縮空気は溝５
４に到達する。空気は次いで孔５７を介して室７１中に
流入し、このときその排気側は閉鎖される。同時に、圧
縮空気は孔５６を介して弾性ダイアフラム３６の下方に
位置した室７２に導入される。第３図を参照すると、そ
こには、室７２に生じた圧力が押しつぶし作用でもって
弾性ダイアフラム３６を変形させた状態、またダイアフ
ラムの中央コア３５がピストン６３をチャンバ６２中に
押込んだ状態が詳しく示されている。この結果、室６２
に生じた一層大きな圧力がプレセット弁２８の設定値を
越えることになり、ガスオイルが室６２からアトマイザ
２９にダクト６７を介して流込む。かくして、成る量の
カスオイルが室７１の中に噴射される。

衝撃ピストン３８は、先に与えられた力によつて上昇行
程を続け、それが第３図に示す位置に到達すると、孔４
３が閉鎖されて、室７１および７０の両者への圧縮空気
の供給が停止される。また、孔５５および５１を連通さ
せる溝３９は室７２を胡気に接続させる。その結果、室
７２中の圧力が降下して、ダイアフラム３６ならびにピ
ストン６３が休止位置に戻され、室７１へのガスオイル
の噴射が終了する。

ピストン３８が更に上昇するにつれ、室７１中の空気と
ガス、・オイルとの混合気が著しい高圧に圧縮され、そ
の結果この混合気が自然着火する。その結果の爆発によ
って衝撃ピストン３８はドリルビット３の軸部に向って
駆動される（第４図）。

このとき孔５０は露出されて、室７０が排気側に接続さ
れているので、背圧は存在しない。

下降行程中において、衝撃ピストン３８は先ず室７０の
排気側５０を閉じ、次いで排気と室７１との間を連通さ
せて、室７１の燃焼ガスはそこから孔５１を通って排出
される。続いて溝３９が再び孔４３および４５を連通し
たときに、圧縮空気が再び室７０に供給され、次のサイ
クルが開始される。

以上の説明から次のことが理解されるであろう。

各サイクルにおいて、すなわち衝撃ピストン３８の前進
および後退の行−程ごとにおいて、衝撃ピストンヲドリ
ルビットに向って推進させる能動的段階は燃料混合気の
爆発の結果として行われる。すなわち、従来の装置にお
いて生じる例えば２ｏないし、２．左バールの高圧の圧
縮空気よりもずっと高い室７１中の圧力によってかかる
能動的段階が行われる。本発明においては、事実上、圧
縮空気の消費はピ入−トンを上昇させることだけ限られ
ておシ、また、この上昇段階については、ドリルビット
の軸部にピストンが衝突した際のはね返りのために比較
的低圧の空気でもって行うことができる。

上部室７１において使用される空気の付加酌量は比較的
制限される。というのは最終的な圧縮はピストン自体に
よってなされ、乙からであシ、また、供給用の孔５７の
孔径が小さくされているという理由による。

このように本発明の／・ンマドリルに組込寸れた内燃機
関の冷力ｊ１特に燃焼室７１の領域の冷却については、
３つのガス流によって同時に行われる。

第１の直接冷却は、ダクト２６および７５と孔７４を介
して直接供給される新鮮な空気を溝５８に循環させるこ
とによって行われる。ダクト７５の断面については、ハ
ンマドリル全体に供給される圧縮至気のうちの一部が分
岐されるように、また溝４４および５４に圧縮空気全供
給する溝４１中の圧力が大幅に低下されないように決定
される。

丑だ、−室７１１１−Ｌ溝４４中を循環する新鮮な空気
によっても冷却される。この空気は主に下部室７０に供
給されるもので、各サイクル毎に新しいものに入れ替わ
る。

さらに、独々の長手方向溝を分離するすべての領域にお
いて主体部１の内壁をライナ７の外壁に直接接触させる
ことによって、ハンマドリルの主体部１も室７１の冷却
に貢献する。このような直接接触領域は第Ω図に見るこ
とができる。主体部１自体は、その外部において、底部
ダクト６０から体部中の孔シて沿って上昇する排気によ
って冷却される。

この種のハンマドリルの穿孔力は従来のものに較べてず
つと大きいにもかかわらず、圧縮空気の使用量は大幅に
低減され、小型で安価なしかもエネルギ消費の点でも経
済的な装置を用いることができる。実際問題として、乙
バール程度の低圧の圧縮空気を得るためには、装置を慣
用の空気供給システムに接続すれば十分であるし、ある
いはまた価格の低い空気圧縮機でも十分である。

注目されるべき点は、下部室７０において所要の仕事を
なし終えた低圧空気と、室７１　Ｋおける爆発によって
生じた排気ガスとは、室４９中において混合され、次い
で、ダクト６０中のハンマドリル出口において混合され
る。このようなガス、特に燃焼室７１から来るガスの全
容積は可成シ大きり、シたがってドリルビット上の付着
物全容易に吹き飛ばすことができる。

以上に実施例を通して本発明の詳細な説明し／こが、こ
の実施例は単に例示的なものであシ、発明の範囲を限定
する趣旨ではない。実施例の細部にわたる変更、代替的
な構成ならびに等価的な手段等はすべて本発明の範囲に
含まれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従って構成された／・ンマドリルを
λつの部分に分けて示す縦断面図であり、第２図は第１
図と同様な図面であって、／・ンマドリルの中心部のみ
を別の断面で示す縦断面図であシ、 第３図ないし第４図は作動ザイクルの途上におりる各位
置における衝撃ピストンを示す部分図でるり、 第７図および第３図はそれぞれ休止状態ならびに噴射状
態にあるガスオイル噴射装置を示す図である。 １・・・管状体、３・・・ドリルビット、７・・・シリ
ンダ、　２９・・・アトマイザ、３４・・・分配装置、
３６・・・弾性ダイアフラム、３８・・・衝撃ピストン
、ヰ１，４４．４Ｂ、５４．５８・・・長手方向溝群、
７０・・・下部室、７１・・・上部室 手続補正書 特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 昭和５８年特許願第１００１１９号 ２、発明の名称　ノへンマド１ノル ３、補正をする者 事件との関係　出　願　人 名称　スタンライ・ツク　フレール ４、代理人 ５Ｊ正命令の日付　自　発 ｆｌ）　孔底型のハンマドリルでありて、圧縮空気の供
給を受け、かつドリルビット３を担持する管状体重と、
前記管状体の中にシリンダを形成するライナ７と、圧縮
空気分配機構の作動に従って前記シリンダの中で往復運
動を行う衝撃ピストン３８とよりなり、前記衝撃ピスト
ンが、前記ドリルビットの軸部分が突入しているところ
のシリンダの下部室と、前記ドリルビットの反対の側に
あるシリンダの上部室７０と交互に突入し、しかも同時
に前記上部室と前記下部室とを交互に排気するようにな
っている孔底型のハンマドリルにおいて、 前記シリンダの前記上部室にガスオイルを噴射するため
の噴射装置２９が設けられ、前記噴射装置は、前記衝撃
ピストンの上昇過程において、前記上部室中における供
給空気の付加的な圧縮に対応して噴射を開始せしめるた
めの機構３４．３５を備えており、以って前記上部室に
おいて空気とガスオイルとの混合気の内部燃焼が行なわ
れて、前記衝撃ピストンが前記ドリルビットに向って駆
動され、ガスオイルの噴射を開始せしめるための前記機
構３４．３５が、前記シリンダの前記上部室と同時に圧
縮空気の供給を受けるようになった外部室７２の一壁を
構成する弾性ダイアフラム３６の変型−によって制御さ
れ、前記ライナは、その外表面に、新鮮な空気供給用上
方ダクト２６ならびに下方排気ダスト４９と常時連通す
る一連の冷却用溝５８を有し、前記下部室から空気を排
出する排気ダクト、前記上部室中のガスを排出する排気
ダクトならびに冷却空気を排出する排気ダクトは共通の
部分４９を有しており、前記共通の部分がハンマドリル
の下端部に達していることを特徴とする孔底型ハンマド
リル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）孔底型のハンマドリルであって、圧縮空気の供給
   全受け、かつドリルピット３全担持する管状体１と、前
   記管状体の中にシリンダを形成するライナ７と、圧縮空
   気分配機構の作動に従って前記シリンダの中で往復運動
   を行う衝撃ピストン３８とよ）な９、前記衝撃ピストン
   が、前記ドリルビットの軸部分が突入しているところの
   シリンジの下部室と、前記ドリルビットの反対の側に、
   ｂるシリンダの上部室７０とに交互に突入し、しかも同
   時に前記上部室と前記下部室と全交互に排気するように
   なっている孔底型の７・ンマドリルにおいて、 ガスオイルを前記シリンダの前記上部室に噴射するため
   の噴射装置２９を含み、前記噴射装置は、前記衝撃ピス
   トンの上昇過程において、前記上部室中における供給空
   気の付加的な圧縮に対応して噴射を開始せしめるための
   機構３４゜３５を備えておシ、以って前記上部室におい
   て空気とガスオイルとの混合気の燃焼全学ぜしめて前記
   衝撃ピストンを前記ドリルビットに向って駆動すること
   を特徴とする孔底型ハンマドリル。 （，２、特許請求の範囲第１項に記載の孔底型ハンマド
   リルにおいて、ガスオイルの噴射ｔｅ始せしめるための
   前記機構３４．３５が、前記シリンダの前記上部室と同
   時に圧縮空気の供給を受けるようＫなった外部室７２の
   一壁を構成する弾性ダイアフラム３６の変型によって制
   御されること全特徴とする孔底型・・ンマドリル。 （３ｊ　特許請求の範囲第１項および第２項のいずれか
   に記載の孔底型ハンマドリルにおいて、前記ライナはそ
   の外表面に、新鮮な空気供給用上方ダクト２６ならひに
   下方排気ダスト４９と常時連通する一連の冷却用溝５８
   を有すること全特徴とする孔底型ハンマドリル。 （り）特許請求の範囲第１項、第２項および第３項のい
   ずれかに記載の孔底型ハンマドリルにおいて、前記下部
   室から空気を排出する排気ダクト、前記上部室中のガス
   を排出する排気ダクトならびに冷却空気を排出する排気
   ダクトは共通の部分４９金有しておシ、前記共通の部分
   はハンマドリルの下端部に達していることを特徴とする
   孔底型ハンマドリル。