JPS6114392A - 水圧下向穴さく岩機 - 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】 本発明はシリンダを形成しているハウジングと、前記ハ
ウジングの前端部によって摺動して受止められかつ保持
され、またその前端部に案内される流出通路を有してい
るドリルビットと、前記ドリルビットＫ衝撃を反復して
加えるため前記シリン５゜ ダ内を往復し得るピストンハンマと、ピストンノ・ンマ
の通路への加圧液体の供給を制御するためピストンハン
マの位置に応答する弁と、前方シリンダ室から前記流出
通路への出口を制御するためのめ口弁とを備え、削記ピ
ストンハン冑が貫通中央通路を有し、そしてピストンノ
・ンマをその復帰工程において後方に押出すための前方
シリンダ室内の前方駆動面と、ピストンハンマをその作
業工程において前方に押出すための後方シリンダ室内の
後方駆動面を有しており、前記彼方駆動面が前記前方駆
動面よシも小さい水圧下向穴さく岩機に関する。

衝撃下向穴さく岩機又は穴内ドリルあるいは下向穴ドリ
ルと現在も称されるドリルは、ドリルパイプの前方端部
に取付けられる。ドリルパイプは穿孔穴の外側の装置か
らの回転及び供給力を伝達する。こうしてドリル全体が
穴内で回転し、−２方そのハンマピストンはドリルビッ
ト上で打撃を与える。ドリルパイプは加圧した運動流体
をドリルに伝える。

下向穴ドリルの衝撃力は、ドリルの最大径が制限され、
これによシピストンハンマの駆動面積が制限されるので
、トップハンマの衝撃力に較べて一般に小きい。通常下
向穴ハンマは空気的に作動され、またそれ故駆動圧力は
比較的低い、駆動面積と穿孔穴面積との間の商が小さけ
れば小さい程、大面積は小ざく、ｔたこうして小径下向
穴ドリルはあまシ強力ではない。通常下向穴ドリルはり
５〜２００ｗｍより大きな穴を穿孔するのに用いられる
。

下向穴ドリルとして用い得る水圧さく岩機が米国特許第
ダ、４’　ｊ　０．９２０号明＃！畳に記載されている
。これは出口弁を備えておらず、またそれ放水の消費量
は好ましくなく多い。川口弁を有するこれとは別の設計
も示される。出口弁は制御室内の圧力によって制御され
る。制御室内の圧力が図に示される制御通路を通して供
給されねばならないので、この設計は下向穴ドリル用と
しては望ましくない。この制御通路はハウジングを通っ
て延びねばならず、これはハウジングの構造を複雑にし
またピストンハンマの直径と衝撃力を減じる。

本発明の７つの目的は水圧で作動される強力で廉価な、
ｉた構造簡単にして頑丈でかつ効果的な下向穴ハンマを
提供し、また消費される運動流体が噴出流体として用い
られる下向穴さく岩機を提供することであシ、そしてこ
の種の小径の下向穴ドリルを提供することが本発明の特
別な目的である。

本発明は添付図面を参照して以下詳細に説明される。

第１図において、下向穴ドリルｌ／は、ドリルパイプ／
、２にねじ込むことによシこれに連結され、またチャッ
ク／３はドリルｌぐイブｌ−を回転しかつ供給力をこれ
に加えるよう配備される。チャック１３はさく岩リグ／
４の一部である。ドリル／Ｉはカーバイドボタンの形に
インサートをもつ衝撃ドリルビットｌＳを含み、このビ
ットは穿孔穴１６の底部を破壊する。ドリルパイプノコ
は加圧流体、通常はドリルｉｉに水を移送する。

第一図において、ドリルｌｌは縦断面回で示される。こ
れはハウジングコ０を備え、このハウジングは中央縦孔
の形に空所を有するピストンハンマーｌ用のシリンダを
構成する。ドリルビットｌＳの柄ココはハウジング２０
に延び、また柄が限定して摺動されるような要領でハウ
ジングによシ保持される。柄２２の端？ｆ１．７？は、
ピストンハンマ２１が衝撃を与える金敷面を形成する。

ハウジングコ０はドリルパイプノコにねじ込まれる後部
ヘッド、３０′ｔ−有する。ピストンの約半分の長さが
図面に示されるように第一図ないし第７図において断面
図で表わされた。

ピストンハンマ２１がハウジングと共に３つのシリンダ
室、即ち通路１９によりドリルパイプ／、２から連続的
に加圧される後方シリンダ室コダ、ハウジング、２Ｑを
介して／１ウジング２０と穿孔穴／６の壁との間の空間
に案内する孔コクを通して連続的に排出される中間のシ
リンダ室コＳ、及びドリルビット／Ｓの柄ココ付近の前
方シリンダ室２６を形成する。ピストンノ・ンマ、２／
は、後方シリンダ室コダに駆動面ダクを、中間シリンダ
室〜 コ５に面ダＳを、また前方シリンダ室２６に段付き駆動
面ダｑを有する０面グーのために、面４９の有効面積は
面４７の有効面積よりも大きい、ピストンハンマ＝ｌの
外側に軸方向通路がなく、またピストンハンマ２１に単
一の通路２３のみがあるので、有効面積は通常の下向穴
ドリルにおけるよシも穿孔穴に比較して大きい。こうし
て、このような設計は小径の穴に対して強力な穿孔を可
能ならしめる。

大口弁コＳは、後部ヘッド３０の中央孔２９内を摺動し
て案内され、またこれは第３図に示すようにピストンハ
ンマＵ／に対して座着するよう配備される。大口弁２ｇ
は通路３３を有する。孔コラは段付けされ、また支持ピ
ストン３ダは孔、２ｑの上部の広い部分３５内に配置さ
れる。中間室３６は大口弁コざとその支持ピストン３’
ｌとの間に形成され、またこの室３６は通路３りを介し
て穿孔穴１６に連続的に開放し５、またこれによシ支持
ピストン３ダがその前端部分に対して偏倚されかつ大口
弁コｇが訃、コ図罠示すように支持ビス′トン３ｑに対
しもだれるよう偏倚されるように連続的に排出される。

ドリルビットｌＳはその柄の後端面３９からビットの前
端に案内される通路３８を有する。通路３８は柄と同心
であシ、またこれは通常の要領で二叉に分岐され、従っ
てこれはビットの削端部にツつの開口を有する。

ピストンハンマ、２／の中央孔２３は、出ロ弁ダλ用の
シリンダを構成する広くした前方部分ｌＩｌを有し、出
口弁は前方シリンダ室２６からドリルビットｌｓ内の通
路３８への出口を制御するよう配備される。出口弁弘コ
はｑ個の第１第１孔ダダ及びドリルビットの柄の通路３
８に滑シばめして延びるよう配備される管状延長部１ｔ
３ｆ有する段付きチューブｙｏの形であ夛、一方環状面
５１のリムはドリルビットの柄の端面３９に対して支持
を与えるよう配備される。小孔５ｊは前方シリンダ室、
２６内の圧力が環状面５１に伝達されるのを確実にＬｌ
一方面ｓｉの外方リムは面３９に対して支持を与える。

通路３８に露出される有効面積はこうして孔、２３内の
圧力にさらされる有効面積ｉカも小さい、逆止弁ダ５が
川口弁ダａの肩部弘乙に対して座着するよう配備され、
従ってシリンダ室、２６への中央孔の流出を可能にする
が、反対方向への流れを防止するよう配備される。

逆止弁４！ｓはばね付勢板として図式的に示される。逆
止弁は板でおる代ルに、その直径を超える軸方向の長嘔
を有し、またこの弁はしつかシと案内され得る。ばねは
必要とされないだろう。

下向穴さく岩機の動作は以下説明される。第２図におい
て、ピストンハンマ、２／は柄コ、２に丁度衝撃を与え
たのを示す。弁ダλは閉鎖され、また升λｇは開放され
る。水圧加圧流体は、例えば、２００バールの圧力の水
は、ドリルパイプ／コの内部から通路／９ｉ通って後方
シリンダ室二ｑに供給される。ここから、圧力流体は、
ピストンハンマ、２／の中央孔２３を通って前方シリン
ダ室。

コ乙に移送される。ピストンハンマ２１を戻すためピス
トンハンマ２１の駆動面積がピストンハンマーｌを前方
に動かすための駆動面積よシも大きいので、ピストンハ
ンマＪ／は後方に加速される。

ピストンハンマ、２／が第３図に示すように弁２ｇに達
すると、大口弁Ａｇはピストンハンマの中央ピストンハ
ンマー／はその運動エネルギのために、その後方への運
動を続け、弁支持体に作用している加圧流体の力に対し
て大口弁Ａｇと弁支持体３ダを持上け、一方ピストンハ
ンマーｌ内の中央孔λ３内の水は、その運動エネルギに
よシ前方シリンダ室２６へ前方に動き続ける。ハンマピ
ストン内の水の運動エネルギとハンマピストンの運動エ
ネルギは、高速度の水のために同一オーダーの大きさで
あシ、この運動エネルギは例えばｆｌｌＹ同一であシ得
る。こうして中央孔２３の後端部に真空が発生される。

孔ａ３は、真空がそれを完全に空にし得ない程大きな容
積をもたねばならない。

次いでピストンハンマ２／がその前方ストロークに戻夛
かつ始動すると、逆止弁グＳは菜ダ図に示されるように
閉じる。逆止弁が閉じると、前方シリンダ室、２６内の
圧力は、孔２３の下方部の圧力へ を超えて増大し、また環状面４７が孔グーのために圧力
室＝６内にあるので、出口弁４２は第Ｓ図に示すように
前方シリンダ室、２６から流出通路３８への出口通路を
開放して後方に動き、従って前方シリンダ室２６内の水
は通路３８に突用しかつドリルビット１５前方の岩屑を
吹き流す。こうして逆止弁弘５は出口弁４Ａコを閉鎖さ
せるためのパイロット弁である。第６図に示すように、
弁２ｇはその支持ピストンを離れ、かつ孔２３内の真空
のためにピストンハンｗ　、２　／の前方工程の全部又
は＃１とんど全部の間ピストンハンマＪ／の孔λＪを封
鎖し続ける。

流出通路３８がピストンハンマの面積に較べて制限され
、また孔λ３の面積が流出通路３８の面積とほぼ同一な
ので、ピストンハンマーｌによシ移送される水の一部は
その後方工程の間流出通路に流れ、一方移動される水の
他方部は山ロ弁ダ、コを後方に押込む。こうして出口弁
４２は、孔２３内の後方に残る水を押出し、またピスト
ンハンマがその衝撃位置に閉鎖されるとき、孔２３の後
方部の真空は、孔内の水が弁、２ｇを持上けるように満
たされるべきである。大口弁２ｇが開放するとき、高圧
水は後方シリンダ室コ弘から孔２３に流れ始め、かつ出
口弁ダλを前方に押しやシ、従ってハンマピストン内ｌ
が金敷面３９に衝撃を与えるのとは埋同時に又は望まし
くは衝撃を与えた直後に、出口弁はその閉鎖位置に達す
る。流出通路３８内の水の運動量のために、川口弁４Ｉ
２がその閉鎖位置をとるとき、流出通路３εの上部に真
空があシ、また出口弁ダａはその閉鎖位置に積極的に保
持されるだろう、ドリルの総べての部品はこうして第２
図に示す位置に戻）、前述したような他のサイクルが開
始するだろう。

大口弁−ざ内の通路３Ｊは、ピストンハンマ、２１がド
リルピッに一／Ｓに衝撃を与える丁度前に彼方シリンダ
室、２４に開放し、また通路３３を通してピストンハン
マーｌの中央孔、２３に供給される圧力流体は弁コｇが
上述したように、出口弁第１．２の後方運動によって既
に開放しなかったならば、弁、２ｇをその座から離させ
るだろう。こうして通路３３は操作の開始を達成するが
、これは一度操作が開始すれば多分必要ないだろう。

第９図は出ロ４２と逆止弁ダ５の変形例を示す。

プラスチックで作られる逆止弁４ｔＳは出ロ弁弘−内を
案内され、またこれは孔弘／内を案内されるフランジを
有する。ねじ６０の頭部は逆止弁用の座を構成する。逆
止弁ダ５はそれが弁ダＳに載る開放位置で示される。

第り図にはドリルの別の設計が示されるａ第２図ないし
第６図に示す実施例を参照して説明した部品に対応する
部品は、これらの図と同じ参照番号が符される。第７図
における入口弁、２８は、ピストンハンマ、２／かその
衝撃位置に達する直前に、ハウジング内の肩部５５によ
って機械的に阻止されるべく配備される。こうして肩部
５Ａは第２図ないし第一６図の通路３３と置き換えられ
る。釦、７図における出口弁髪−は、それが孔ダダ及び
逆、止弁ｔｔＳをもたないので第２図ないし第６図の出
口弁＋Ｕとは異なる。孔、２／から室２６への流れは、
出口弁第１２の外仰１のピストンハンマコノ内の３つの
溝Ｓ７を通過する。溝５７の全面積は比較的小さく、従
ってこれらの溝はピストンハンマ２／が復帰しかつ室２
６から溝５７を通って孔２３への流れを強制して開始す
るとき、孔２３のｍＪ端部と室２６との間に圧力差を惹
起する。この圧力差は出口弁４４２を開放させる。

上に、λつの異なる設計の大口弁コＳが示された。説明
したようなシート弁である代シに、これはスプール弁で
あっても良い。この弁は後部ヘッド３０に横に配置し得
、またこれはシリンダ内のピストンへンｉ制御ボートを
もつ１つ又は一つの制御通路によって制御し得る。

３つの異なる設計の出口弁４２が上に述べられた。この
２つの設計において、一方向弁ｌＩ５は出口弁を開放す
る圧力差を生じ、また他の設計において、制限した通路
５りが圧力差を生じる。逆止弁の使用は、それが所定の
衝撃動力として全体の水の消費を低くシ、即ち穿孔され
るメートル当シ　　゛のエネルギ消費が低いという点で
有利である。逆止弁ｘｉｓは図示されるように出口弁４
２に取付けられる必要はないが、これはピストンハンマ
外側キのハウジング内に取付は得る。孔コ５からピスト
ンハンマを通って半径方向に通路がなければならない。

弁２ｇとグーのこれとは別の設計が図示されたものとは
違う組合せでドリルに用い得る。更に他の設計も特許請
求の範囲内で可能である。

【図面の簡単な説明】

第７図は下向穴ドリルの稼動中の側面図である。 第２図は第１図に示す下向穴ドリルを通して切った図式
的な縦断面図である。 第３図ないし第６図は第２図に対応する断面図であるが
種々の部品が他の関係位置にあるのを示している。 第７図は４２図と同様の図式的な縦断面図であるがドリ
ルのいくつかの要素の別の設計例を示している。 第８図は第７図のｇ２８線に沿って切った断８面である
。 ＃９図は第１図におけるいくりがの要素の別の設計例の
縦断面である。 第１００．下向穴ドリル　　ｌコ０１．ドリルパイプ　
　／３．、、チャック　　ｌダ００．はく岩リグ　　１
５９０．ドリルビット　　／６゜０．穿孔穴　　２０１
６．ハウジング　　２／。 ０．ピストンハンマ　　２３．．．通Ｗ、　　　コク０
１．彼方シリンダ家　　２４．、、前方シリンダ室　　
−ｇｏｏ、弁　　、ｊｇ、、、流出通路４２・・・出口
弁　　ダク０１．後方駆動面ｔり第１．前方駆動面　　
弘！；　、５７．、、圧力差を生じるための手段。 手続補正書（方式） 昭和６０年７月２５日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、シリンダを形成しているハウジング（２０）と、前
   記ハウジング（２０）の前端部によつて摺動して受止め
   られかつ保持され、またその前端部に案内される流出通
   路（３８）を有しているドリルビット（１５）と、前記
   ドリルビットに衝撃を反復して加えるため前記シリンダ
   （２０）内を往復し得るピストンハンマ（２１）と、ピ
   ストンハンマ（２１）の通路（２３）への加圧液体の供
   給を制御するためピストンハンマの位置に応答する弁（
   ２８）と、前方シリンダ室（２６）から前記流出通路（
   ３８）への出口を制御するための出口弁（４２）とを備
   え、前記ピストンハンマ（２１）が貫通中央通路（２３
   ）を有し、そしてピストンハンマをその復帰工程におい
   て後方に押出すための前方シリンダ室（２６）内の前方
   駆動面（４９）と、ピストンハンマをその作業工程にお
   いて前方に押出すための後方シリンダ室（２４）内の後
   方駆動面（４７）とを有しており、前記後方駆動面（４
   ７）が前記前方駆動面（４９）よりも小さい水圧下向穴
   さく岩機において、 ピストンハンマ（２１）内の通路（２３）の前端部（４
   １）と前方シリンダ室（２６）との間に圧力差を生じる
   ための手段（４５、５７）が配置され、また前記出口弁
   （４２）が前記圧力差によつて制御されるよう配備され
   ることを特徴としたさく岩機。 ２、ピストンハンマ内の室と前方シリンダ室との間に圧
   力差を生じるための前記手段が、ピストンハンマ（２１
   ）内の室（２３）から前方シリンダ室（２６）への方向
   のみに流れを可能にする逆止弁（４５）を備えることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の下向穴さく岩
   機。 ３、シリンダを形成しているハウジング（２０）と、前
   記ハウジング（２０）の前端部によつて摺動して受止め
   られかつ保持され、またその前端部に案内される流出通
   路（３８）を有しているドリルビット（１５）と、前記
   ドリルビットに衝撃を反復して加えるため前記シリンダ
   （２０）内を往復し得るピストンハンマ（２１）と、ピ
   ストンハンマ（２１）の通路（２３）への加圧液体の供
   給を制御するためピストンハンマの位置に応答する弁（
   ２８）と、前方シリンダ室（２６）から前記流出通路（
   ３８）への出口を制御するための出口弁（４２）とを備
   え、前記ピストンハンマ（２１）が貫通中央通路（２３
   ）を有し、そしてピストンハンマをその復帰工程におい
   て後方に押出すための前方シリンダ室（２６）内の前方
   駆動面（４９）と、ピストンハンマをその作業工程にお
   いて前方に押出すための後方シリンダ室（２４）内の後
   方駆動面（４７）とを有している水圧下向穴さく岩機に
   おいて、 前記出口弁（４２）がピストンハンマ（２１）内の室（
   ２３）と前方シリンダ室（２６）との間の流れに応答し
   、また室（２３）から前方圧力室（２６）に流れがある
   とき閉鎖し、かつ室（２３）から前記圧力室（２６）へ
   の流れがないとき開放するよう配備されることを特徴と
   した水圧下向穴さく岩機。 ４、前記出口弁（４２）がピストンハンマ （２１）内の前記通路（２３）に延び、かつ出口弁（４
   ２）が閉鎖されるときドリルビット（１５）内の流出通
   路（３８）内の圧力にさらされる有効横断面積よりも大
   きい前記通路（２３）内の圧力にさらされる有効横断面
   積を有し、前方シリンダ室（２６）内の圧力にさらされ
   る有効差面積があつて出口弁を開放することを特徴とし
   た特許請求の範囲第１項に記載の水圧下向穴さく岩機。