JPS61142287A - 地中に円形ボ−リング穴を形成するための装置 - 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】 本発明は、例えば石油開発用の海上ブラ・ノドフオーム
用の基礎構造物の大容積パイル又は脚部の建造に用いら
れるような大径円形ボーリング穴を地中に形成すること
ができる装置に関する。

円形面上で土壌を破砕できかつこうして形成された岩屑
を地表まで上昇できる回転工具を含む円形横断面の穴を
ボーリングするための装置はすでに公知である。

このような装置は、穴オリフィスが小径の場合良好な結
果を与えるが、回転工具が破砕すべき地中に印加される
垂直な力を受けなければならない一方工具にかなり大き
な回転トルクを与えなければならない。

現在大径の穴を形成したい場合、印加すべき垂直力およ
びトルクはかなり大きな値となることが判っている。

従って、例えばこのような装置を使って約２．５０ｍ径
の井戸をボーリングするには、１００〜２００トン程度
の垂直力および特に船から海上にてドリルする場合に制
御および印加が困難な極めて高いトルクを工具に印加し
なければならない。

石炭切出タイプのドリルマシンは、公知であり、歯が備
えられ、対に組合わされ、逆方向に回転する回転ドラム
から成る。このドリルマシンは、矩形横断面を有する地
中オリフィスを掘削でき、土壌の破砕から生じる物質は
、このように穿孔された空胴の中心に位置するチューブ
内にドリル用泥と共に吸引される。

このようなマシンは外部トルクの印加は不要であるが、
円形横断面を有するボーリング穴を形成することはでき
ない。

本発明は反作用トルクを発生せず、大径の円形ボーリン
グ穴を形成できる比較的軽量の高価でない装置に関する
。

本発明の要旨は、土壌を破砕するための歯又は同等の部
材を備え逆方向に回転駆動されるビット対を含むタイプ
の装置において、 ２′つの平行軸のまわりを逆方向に回転する歯を備えた
第１のビット対を含み、これらビットの各々は掘削した
いボーリング穴の円形横断面に対応する円弧を含む母線
を有する回転体の外形を有し、更に第１ビット対のビッ
トと同一の構造上の特性を有するが、回転軸が第１ビッ
ト対のビットに対して例えば９０°ずれ、第１ビット対
よりも若干上方に位置する第２ビット対を含む装置にあ
る。

本発明によれば、適当な手段、例えば従来のビットを駆
動するのに用いられている手段により２つのビット対を
駆動できる。

従って、本発明に係るビットの駆動は、ビットの軸内に
直接に又はビットより上方の装置の本体内に設けられた
液圧又は電気モータの補助により実行でき、チェイン、
伝達シャフトおよびビニオンにより動力伝達がなされ、
電気又は液圧エネルギーは地表から井戸を通って下降す
る適当なパイプにより送られる。

本発明に係る装置は、掘削すべき穴より上方にて直接吊
り下げられた状態にて使用でき、このように形成された
空胴の壁はドリル用泥により支持される。

別の例では、本発明に係る装置はボーリング穴の壁を形
成するよう下方に移動される円形横断面の同一径の金属
ライニング内にても使用できる。

ビットにより土壌より堀削された土は、好ましくは装置
の中心に配置されたパイプによりドリル用泥と共に吸出
すことが好ましい。

本発明によれば、各々のビットはオリーブ又はラグビー
ボールの形状にほぼ対応する回転形状を有し、各ビット
の外郭線は形成すべき円形ボーリング穴の外周の一部に
対応すると解すべきである。

更に装置の下方部分内に位置するビット対は形成すべき
円形ボーリング穴断面内に位置する両凸状の横断面の２
つのオリフィスを堀削すると解すべきである。

第１ビット対の上方に位置する第２ビット対の目的は、
底部に位置する２つのビットに堀削された両凸状断面オ
リフィスの間に残った土を除去し、形成中のボーリング
穴の円形形状を連続することにある。

本発明をより理解させるため、添附図面を参照して実施
態様について説明する。

第１図は円筒状の外形２を有する本発明に係る装置の本
体１を略図にて示し、この外形２の径はボーリング穴３
の径よりも若干に小さく、本発明に係る装置はこのボー
リング穴３の内部に降下できる。

装置の本体１は、ビットを駆動したり、中心パイプ４を
通して地表まで土壌の岩屑と共に吸い上げられる泥をポ
ンプ吸引するのに必要な各種部材を含む。

ビットを回転駆動するのに必要なエネルギーを伝える液
圧又は電気パイプは５で略図として示されている。

第１図の下方には、下方ビット対６および上方ビット対
７が略図で示されている。

第３図は下方ビット対の平面図を示し、このビット対は
２つのビット８ａおよび８ｂから成り、各ビットはオリ
ーブ又はラグビーボールの一般的形状を有する。

これらビットの母線は、地中に形成すべきボーリング穴
１０の断面に対応する円弧９の形状を有する。

この実施態様によれば、２つのビット８ａおよび８ｂは
、公知の方法により平らな部材１１により担持され、ビ
ットを駆動するモータは部材１１に固定されて吊り下げ
られた状態で部材１１内に配置できる。

別の実施態様によれば、ビット８ａおよび８ｂは、装置
１の本体自体内に設けられたモータにより公知の方法に
より駆動でき、ビニオンおよび駆動テーブルを補助とし
て例えばチェイン又は伝達シャフトによりビットにエネ
ルギーを伝達する。

第３図に明瞭に示すように各ピッ）８ａおよび８ｂ＆上
、実際は平らな支持部材１１の両側に設けられた２つの
交換可能な半ビットから成り、各半ビットは弾丸形状で
ある。

本発明によれば、同一ビット対の２つのビットは、逆方
向に回転運動するよう駆動される。

図示した実施態様では、土壌より分離された岩屑は装置
の中心に向い、第１図に略図で示すポンプにより吸上げ
られ、中心パイプ４を通って上昇されるような回転運動
が行なわれる。この中心パイプ４は、例えば、好ましく
は上方ビット１４ａおよび１４ｂの領域内の別の吸込オ
リフィスと共に下方ビ・ノド８ａおよび８ｂの領域内の
吸込オリフィスを含む。

しかしながら別の実施態様ではこれらビットは逆方向に
回転して、岩屑を外方に、すなわち穴オリフィスの周辺
に移動させてもよい。

ビット８ａおよび８ｂの各々は一つのホール（その横断
面を第３図に明瞭に示す）をボーリングし、両者の内に
２つの横断面１３を有する非堀削土部分を残すが、横断
面は、曲線の三角形となる。

本発明によれば、装置はビット８ａおよび８ｂの上に第
２対のビット１４ａおよび１４ｂを含み、これらビット
の軸１５ａおよび１５ｂはビット８ａおよび８ｂの軸１
６ａおよび１６ｂに直角に配置されてい−０ これらビット１４ａおよび１４ｂも平らな支持体１７に
公知のように固定されたまま回転駆動される。

第２図は、泥を上方に除去して掘削岩屑を運ぶためのパ
イプの横断面４を示す。

第１図および第２図からも判るように、ビット１、４　
ａおよび１４ｂの各々はオリーブ又はラグビーボール形
状を有し、その母線は形成中のボーリング穴の円形断面
の別のセグメントに対応する。

従って、２つの高さ６および７で各々のビットを形成す
る円弧又は円形セグメントを重ね合わせると、完全な円
が得られる。

下方ビット対の回転軸に対して上方ビット対の回転軸を
９０°だけずらすと、２つの上方ビットは下方ビットが
通過した後に残る土壌部分１３（第３図に示す）を除去
するので、これにより完全な円形断面のオリフィスが形
成できる。

通常のようにビットの周辺には歯１８が設けられている
が、これら歯は第１図では略図として示すが、第２図お
よび第３図では明瞭化のため図示してない。

上記の本発明に係る装置はｌＯ〜２０トン程度の重量の
マシンを補助として使用して地表で反作用トルクを及ぼ
すことなく数メートル径のボーリング穴を簡単かつ安価
に形成することを可能とする。

上記実施例はその性質上火して限定的なものではなく、
本発明の範囲から逸脱することなく改良が可能であるこ
とは明らかである。

特に、本発明はビット対を回転駆動させる一つの方法又
は掘削泥と混合された廃棄物を除去する一つの方法のみ
に限定されない。特に−ｔの吸込パイプの代わりに２つ
の吸込パイプを設けても、本発明の範囲より逸脱するこ
とはない。

更に特に上方領域にて切頭円錐形端部を有し、従って下
方ビット対に対応する円形セグメントを補なうのに必要
な形状しか有しないビットを使用しても本発明を逸脱し
ない。

最後に、本装置は円形横断面のボーリング穴を形成する
よう設計されているが、ビットの形状を変更して、ビッ
トの母線を別のものに選択すれば、異なる横断面のボー
リング穴、例えば楕円横断面のボーリング穴を形成する
ことが可能であることは自明である。

同様に、下方ビットにより形成されたボーリング穴の間
に残された土壌を上方ビットが上昇できる限り、２つの
ビット対の軸は必ずしも直角にする必要はない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、横断面を示したボーリング穴の内部に配置さ
れた本発明に係る装置の略側面図、第２図は第１図のｎ
−ｎ線に沿う横断面図、第３図は第１図のＩ［Ｉ−ＩＩ
Ｉ線に沿う横断面である。 １・・・・・・本体 ３・・・・・・ボーリング穴 ４・・・・・・中心パイプ ロ・・・・・・下方ビット対 ７・・・・・・上方ビット対 １２・・・・・・ポンプ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）土壌を破砕するための歯又は同等部材を備え、逆
   方向に回転駆動されるビット対を含むタイプの、地中に
   円形ボーリング穴を形成するための装置において、２つ
   の平行軸（１６ａ、１６ｂ）のまわりで逆方向に回転す
   る歯を備えた第１のビット対（６）を含み、これらビッ
   トの各々は掘削したいボーリング穴の円形横断面に対応
   する円弧から成る母線を有する回転体の外形を有し、更
   に構造上の特性が第１ビット対のビットと同じでかつ回
   転軸（１５ａ、１５ｂ）が第１ビット対のビットの回転
   軸に対してずれているビット（１４ａ、１４ｂ）を有す
   る、第１ビット対の上方に位置する第２ビット対（７）
   を含むことを特徴とする装置。
2. （２）各ビットは平らな支持部材（１１、１７）の両側
   に設けられた２つの半ビットから成ることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の装置。
3. （３）ビットは平らな支持部材（１１）内に配置されて
   固定されたモータにより駆動されることを特徴とする特
   許請求の範囲第２項記載の装置。
4. （４）ビットは装置の本体（１）の中設けられた少なく
   とも一つのモータにより駆動されることを特徴とする特
   許請求の範囲第１又は第２項記載の装置。
5. （５）同じビット対のビットは逆方向に回転して岩屑を
   装置の中心によせることを特徴とする特許請求の範囲１
   〜４項のうちいずれかの項に記載の装置。
6. （６）ボーリングされた岩屑を装置のほぼ中間に配置さ
   れた垂直パイプ（４）に向けるよう少なくとも一つのポ
   ンプに接続され、下方ビット（８ａ、８ｂ）の領域に配
   置された吸込オリフィスを含むことを特徴とする特許請
   求の範囲１〜５項のうちいずれかの項に記載の装置。
7. （７）上方ビット（１４ａ、１４ｂ）の領域に位置する
   第２吸込オリフィスを更に含むことを特徴とする特許請
   求の範囲第６項記載の装置。
8. （８）少なくとも一つのビット対は切頭円錐形の弾丸形
   状を有することを特徴とする特許請求の範囲１〜７項の
   うちいずれかの項に記載の装置。
9. （９）２つのビット対の回転軸は９０°だけ角度がずれ
   ていることを特徴とする特許請求の範囲１項記載の装置
   。