JPS6158637B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 水や空気や掘削泥水やその他の掘削流体を加
圧下で供給するためのダクトが貫通して形成され
た回転体を含み且つこの回転体の軸線と回転切削
部材の軸線とが掘削方向に分岐されるように回転
体に固着された軸に取付けられた少くとも１個の
回転切削部材を支持する、ドリルヘツドを具備し
た掘削装置において、切削部材は少くともリング
状切削部７，７′を有するデイスク５，２９，１
０５であり、回転体１，３２，１０１はデイスク
５，２９，１０５の回転軸４，２８，１０４とは
反対側に反作用釣合部材１３，１３′，２４，１
０８を、該部材１３，１３′，２４，１０８が地
盤のデイスク５，２９，１０５に対する反作用の
放射方向成分を補償することによつてドリルヘツ
ドを調心し且つ壁を補強するために掘削壁に当接
するように配置させて、支持していることを特徴
とする掘削装置。

２ 反作用釣合部材は掘削方向に平行な軸１４，
１０９に取付けられたローラ１３，１３′，２
４，１０８，１２０であることを特徴とする請求
の範囲第１項記載の掘削装置。

３ ローラ１３′は掘削穴の底壁に対応する切頭
放物面形状であることを特徴とする請求の範囲第
２項記載の掘削装置。

４ ローラ１０８はその回転軸１０９に対して直
角に見たときに楕円断面を有することを特徴とす
る請求の範囲第２項又は第３項記載の掘削装置。

５ リング状切削面７′及びローラ１３′の最高点
１７′，２２′は掘削中にドリルビツトが平衡に保
たれるようなレベルにあることを特徴とする請求
の範囲第２項から第４項のいづれか１項記載の掘
削装置。

６ 反作用釣合部材は摩擦面であることを特徴と
する請求の範囲第１項記載の掘削装置。

７ ドリルビツトは回転体１０１の回転とは独立
的に切削デイスク１０５をその軸の回りに回転駆
動させる手段を具備していることを特徴とする請
求の範囲第１項から第６項のいづれか１項記載の
掘削装置。

８ 切削デイスク駆動手段はドリルビツトを支持
する回転軸１０２に取付けられたモータ１０３と
該モータ１０３及び切削デイスク１０５を作用的
に結合する装置１０４，１１２，１１５とから構
成されることを特徴とする請求の範囲第７項記載
の掘削装置。

９ モータは掘削装置のダクトを循環する流体に
よつて駆動されるタービンであることを特徴とす
る請求の範囲第８項記載の掘削装置。

１０ 駆動手段はデイスクの回転軸に取付けられ
ることを特徴とする請求の範囲第７項記載の掘削
装置。

１１ 反作用釣合部材２４はジヤツキやピストン
のような半径方向に引伸ばし得るアーム２５によ
つて支持されていることを特徴とする請求の範囲
第１項から第１０項のいづれか１項記載の掘削装
置。

１２ リング状切削部７，７′の最大直径２１−
２２，２１′−２２′は掘削直径と同じ直径の円に
描かれた正三角形の一辺にほぼ等しいことを特徴
とする請求の範囲第１項から第１１項のいづれか
１項記載の掘削装置。

１３ デイスク２９の回転軸２８は、回転体３２
の回転角に直角な軸線回りに蝶番結合されたアー
ム３０によつて支持され、デイスク２９の回転軸
２８が回転体３２の回転軸線に対して或る角度で
あるか又は前記軸線の延長上にあることができる
ようになつていることを特徴とする請求の範囲第
１項から第１２項のいづれか１項記載の掘削装
置。

１４ 蝶番結合されたアーム３０は回転体３２の
回転軸線に対してある角度でデイスク２９の回転
軸２８を保持する弾性体を取付けていることを特
徴とする請求の範囲第１３項記載の掘削装置。

１５ ドリルヘツドは、その回転軸５１，５２，
５３が前記回転体４８，４９，５０に長さ方向に
規則的な間隔で直径方向に２つの対向位置で交互
に取付けられた少くとも２個の切削デイスク４
５，４６，４７を具備することを特徴とする請求
の範囲第１項記載の掘削装置。

１６ 回転体は少くとも２個の回転体４８，４
９，５０から作られ、その各々が切削デイスク４
５，４６，４７を支持し且つそれぞれの切削デイ
スク４５，４６，４７の回転軸５１，５２，５３
の相対的な位置を保持せしめる部材によつてそれ
ぞれの端部同志が結合されていることを特徴とす
る請求の範囲第１５項記載の掘削装置。

１７ 切削デイスク４５，４６，４７の直径及
び／又はそれぞれの回転軸５１，５２，５３の長
さは漸増し、最小寸法は最も下方のデイスク４５
に相当することを特徴とする請求の範囲第１５項
又は第１６項記載の掘削装置。

１８ 回転体はその下端部にドリルビツトを装着
していることを特徴とする請求の範囲第１項から
第１７項のいづれか１項記載の掘削装置。

１９ 回転体１，３２，４８，４９，５０の下端
部に位置するデイスクの切削面の下方点２１は前
記回転体の仮想回転軸線２３から少くとも１mmの
半径方向の距離にあることを特徴とする請求の範
囲第１項から第１７項のいづれか１項記載の掘削
装置。

２０ 切削デイスク５，２９，４５，４６，４７
の回転軸４，２８，５１，５２，５３は、穴壁に
対して加圧流体を噴出するためにデイスク５，２
９，４５，４６，４７，１０５の中心近く又は切
削面に設けられたダクトから取出されるべき空気
や水や泥水やその他の掘削流体を加圧下で供給す
るためにそれを貫通して延びるダクト３３，３５
を有することを特徴とする請求の範囲第１項から
第１６項のいづれか１項記載の掘削装置。

２１ 切削デイスクの回転軸線は回転体の軸線に
対して変位できることを特徴とする請求の範囲第
１項から第２０項のいづれか１項記載の掘削装
置。

２２ デイスクの仮想変位回転軸線とデイスクが
変位しないとしたときのデイスクの中心を回転体
及びデイスクの回転軸線が交差する点に結ぶ直線
とによつて形成される角度は、１゜と５゜の間に
あることを特徴とする請求の範囲第２１項記載の
掘削装置。

２３ デイスク５，２９，４５，４６，４７，１
０５の切削面は、一体型又は歯を取付けたもので
あつても、切削面の第１リング又は歯が穴構成物
質に接触して摩耗が起きた後でも切削面の連続的
なリング又は歯をして掘削壁の所望の形状を維持
せしめる計算できる表面の形体であることを特徴
とする請求の範囲第１項から第２２項のいづれか
１項記載の掘削装置。

技術分野 本発明は、空気や水やその他の掘削流体を供給
するためのダクトを貫通して形成した回転体を具
え且つ少くとも１個の回転切削部材を支持するド
リルヘツドを具備した掘削装置に関する。

背景技術 現在では、ドリルヘツドを有し、このドリルヘ
ツドには明らかな円錐状即ち切頭錐体状の３個の
切削部材が取付けられた掘削装置が知られてお
り、30年代以降使用されている。切削部材の３個
の理論上のトツプはドリルヘツドの回転軸の一点
と一致する。各錐体の側面には掘削すべき地盤の
タイプに合せた大きさ及び鋭さの歯が取付けられ
ている。各錐体は、それがある外周に従つた地盤
上に押付けられ且つある錐体の歯が隣の錐体の歯
間の空間に嵌り合うように、ドリルヘツドに取付
けられている。３個の錐体の地盤に対する作用は
歯を具えたローラの作用と同じである。各錐体
は、錐体を軸方向に保持するボールベアリングが
取付けられた軸によつて半径方向に保持される。
掘削作業時に、特に岩盤の場合には、岩を割つて
これを砕き排除するために大きな圧力を加えなけ
ればならなかつた。３個の錐体がそれらの外周に
沿つて作用するために、作用表面は大きく且つ必
要な圧力を得るためにドリルヘツドには支えるべ
き大きな重量がかからざるを得なかつた。特に岩
を割るような場合には、地盤は岩を割るための大
きな圧縮力を掘削部より広い範囲に亘つて受け、
よつて創成された掘削輪郭が不規則なものとな
り、不安定な井戸となることがあつた。

掘削流体を間断なく穴底に注入することによつ
て、３個の錐体によつて切削された地盤片や岩盤
片を排出するようになつている。穴底の表面の直
径はドリルヘツドの直径とほぼ等しく、掘削片が
ヘツド外周と穴壁との間を通過することができる
大きさのときにのみ掘削片は排出されることがで
きる。従つて、掘削片はそれらが穴壁とヘツド外
周間を通過できるような寸法となるまで細分され
ねばならず、掘削の進行を遅らせ且つ掘削流体に
よつて運ばれた掘削物微粉成分がドリルビツトベ
アリングに達してこれを破損することになる。

錐体が破損すると、これを取外すためにベアリ
ングを取外さなければならないので交換に長時間
を要することになる。

回転体の軸線に対してほぼ直角な軸に半径を固
着させたドリルヘツドの構成は以前提案されたこ
とがあつた。デイスクの周囲には掘削して輪郭を
得るための手段が取付けられ、穴底に当接する球
面が圧縮によつて底を破砕し、デイスクのエツジ
によつて細分化する。

発明の開示 本発明は低動力で作動することができ、切削部
材がドリルヘツドに簡単に装着され、大きな破砕
片を排出することができるような掘削装置を得る
ことを目的とする。

本発明による掘削装置は、掘削部材が少くとも
リング状切削部を具えたデイスクであり、回転体
がデイスクの回転軸を支持した反対側に少くとも
１個の反作用釣合部材を支持し、該部材は掘削壁
に対して当接して地盤の反作用の半径成分を補償
することによつてドリルヘツドを調心し且つ壁を
補強するように配置されることを特徴とする。

反作用釣合部材は、ドリル軸回りに振動しよう
とし且つ掘削軸線に関して切削表面の下方点をわ
ずかに偏心させようとするドリルビツトを安定さ
せる作用を有する。

デイスクは切削手段を具えたリング状切削面に
よつて掘削すべき壁に作用するので、デイスクの
作用は壁破砕のために壁を剪断することであつて
圧縮することではない。穴の底そのものに対して
は、デイスクによるわずかの圧縮があるが、これ
は本装置の作動にとつて基本となるものではな
い。さらに、反対側の壁に当接する反作用釣合部
材が工具を調心せしめ、デイスクに抵抗する傾向
のある壁の半径方向の反作用を補償する。掘削は
圧縮によつてではなく剪断によつて行われるの
で、必要な動力は小さくてよい。このようにして
より安定した壁が得られる。壁は従来のドリルヘ
ツドを使用した場合より崩れる恐れが少いので、
崩落防止のためのチユーブを取付ける価格が低減
される。切削デイスクは穴底に部分的に、半分よ
り小さいくらい、しか当接していないので、大き
な掘削岩片を排出させる大きな通路が確保される
ことになる。

掘削穴壁を支えるためにチユーブを使用するこ
とが欠かせないような場合には、他の態様によ
り、デイスクの軸は蝶番結合されたアームに取付
けられ、ドリルヘツドがチユーブ内を出入できる
ようになつている。蝶番運動はドリルヘツドの回
転軸線に直角な軸線回りに行なわれる。ドリルヘ
ツドをチユーブ内に出入させるために、デイスク
の回転軸が蝶番アームを枢動させることによつて
ドリルヘツドの回転軸線の延長上にある位置へ動
かされ、チユーブの直径は少くともデイスクの直
径に等しい。この装置によつて、ドリルヘツドは
チユーブを取外すことなく修理や研磨のために取
出されることができ、穴壁を壊したり、穴の部分
的なブロツキングを起こしたりすることがなくな
る。この装置はさらに、ある深さで地盤の種類
が、例えば砂岩層からもつと硬い岩層に変つたよ
うな場合に、切削デイスクを取代えることを可能
とするものである。このようにして、時間が節約
される。この場合に、反作用釣合部材は半径方向
に引延ばし可能なアームに取付けられる。

他の態様によると、ドリルヘツドは回転体に沿
つて定められた間隔で両側に交互に配置された少
くとも２個の切削デイスクを具えている。このヘ
ツドは以前にあけた穴の直径を大きくするのに主
に使用され、切削デイスクの寸法及び／又はその
回転軸の長さは、回転体の下端から上端に向かつ
て、先行のデイスクのものより大きくなり且つ次
のデイスクのものより小さくなつている。そし
て、穴の直径を大きくする場合に、単にガイドと
して作用する下方の掘削装置は従来のドリルビツ
トとすることができる。デイスクの切削面はほぼ
切頭錐体又は球面のリングとすることができる。

他の設計変計例によると、切削デイスクは主軸
の回転とは独立して回転駆動され、よつて、掘削
作業速度が上昇するとともに掘削方向に加えられ
る圧力が低下されることができる。

さらに変形例によると、補償部材は掘削軸線に
対して直角な楕円断面を有するローラである。こ
のローラの利点は、実際は連続的に転動するので
はなくて壁に対して摺動し、地盤の不安定のため
に穴壁がより深く切込まれた大きな岩片が切取ら
れたりしたような場所で、ビツトを自動的に調心
させることである。実際に、通常の状態では、ロ
ーラは楕円の短軸に直角な側面部分を壁に対して
摺動させ、壁の不規則性のためにローラが壁に接
触しなくなると、壁の反作用を受けたドリルビツ
トが中心から外れてローラが再び壁に接触するよ
うになり、このときに、その側面を転動させてデ
イスクを壁に押付けることによつてビツトを再調
心する、ことが理解されよう。当然、不規則性の
深さは楕円の短長軸間の距離差の半分より大きく
されるべきではない。ローラの運動は90度より小
さい。デイスクが壁と接触するようになると、ロ
ーラはもはや転動せずに、通常の状態に考えられ
た部分よりローラスピンドルから離れた側面部分
を壁に単に摺動させるようになる。

ローラは柔軟な素材でその側面が硬い素材でで
きているのが好ましい。引延ばし可能なアームに
半径方向に取付けられた円形断面のローラが使用
されることができる。

好ましい態様によると、反作用釣合部材は半径
方向のアームに取付けられた単純な摩擦面であ
る。

【図面の簡単な説明】

添付の図面は例として本発明の５つの態様を示
すものである。

第１図は１態様の長手断面図、 第２図は掘削用デイスクとローラとが異つた第
１図と同様の態様を示す図、 第３図は蝶番結合された装置の長手断面図、 第４図は前図の下方部分の底面図、 第５図は第３図に示された装置の引込まれた位
置における長手断面図、 第６図は現存のボーリング穴／掘削穴を拡大す
るように設計されたドリルヘツドの略図、第７図
は切削デイスクを回転駆動する手段を取付けたド
リルビツトの長手断面及び輪郭を示す図、 第８図は特定形状をした補償ローラの平面図、 第９図は特定形状をした補償部材の斜視図であ
る。

発明を実施するための最良の形態 ドリルヘツド（第１図）は、回転駆動軸（図示
せず）の端部に蝶着された回転体１を具備する。
回転体１の上方部分は螺子部３で固着される切頭
錐体２の形体をした部分を有する。

回転体１の下方部分には円筒状部分４があり、
その軸線は回転体１の回転軸線に対して下方向に
分岐されている。デイスク５が円筒状部分４に結
合されている。デイスクの切削面は切頭錐体の形
体、即ち、第１図に示されるように２個の対向し
た切頭錐体表面６，７を有している。リング状表
面７が切削手段を具えている。デイスク５の回転
軸線として作用する円筒状部分４にはデイスク５
の回転のためにボールベアリング８が取付けられ
る。円筒状部分４の肩９はスラストベアリングと
して作用し、ボールベアリング１０を取付けるこ
ともできる。ナツト１２がデイスク５を軸４に結
合させ、ボールベアリング８を保護するシール用
ライニング１１がナツト１２とボールベアリング
８間に配置される。ドリルヘツドの軸線と平行な
軸１４には回転体１の一部である水平プレート１
５及び１６間でローラが取付けられる。装置の回
転軸線から最も遠いローラ１３及びデイスク５の
外周面１７及び７は直径方向に対向している。装
置にはその他のローラをある角度で又は軸線方向
に配置することもできる。回転体１内にはダクト
１８が貫通し、穴１９から掘削穴に開口する。こ
のダクト１８は、デイスクを潤滑し且つ冷却しさ
らに掘削された土岩片を排出させるために空気や
水や泥水を水底に運ぶためのものである。デイス
ク５の軸４を貫通してダクト１８の分岐を設け、
ナツト１２の穴に開口させることもできる。この
ようにして、ボールベアリング８及びスラストベ
アリング１０を冷却してその寿命を延ばすことが
できる。デイスクの作動表面にダクトを設け、こ
れから高圧の液体を掘削すべき表面に噴出させる
こともできる。地盤の性質によつて、この液体は
穴壁に浸透し、切削を容易ならしめる。掘削は次
のように行なわれる。回転体１は従来の方法で回
転駆動され、ドリルヘツドに小さい荷重がかけら
れる。デイスク５の側面には地盤のタイプによつ
て歯や単なる鋭角がつけられており、地盤を掘り
裂いて穴を創成し、穴の底はほぼ放物面状輪郭部
２０となつた軸状部となる。

デイスクがその側部に歯を有し且つその回転軸
に対してロツクされた場合を考えると、ヘツドが
回転するときに歯が一連のステツプを刻設する。
ドリルヘツドに加えられた荷重により、デイスク
は回転に比例して進入し、或る歯によつて創成さ
れたステツプの水平側はこの歯によつて描かれた
周より大きな周を描く隣の歯によつて剪断を受け
る。しかしながら、デイスク５がその軸の回りに
自由回転でき且つその切削面にかかるベクトル和
が零でなければ、その結果としてのトルクがデイ
スク５をその軸４の回りに回転させる。このよう
にして、ドリルヘツドの回転軸線に明らかに直角
であり且つ壁２０に接線となる力並びにデイスク
５の回転軸４に直角となる力の作用によつて、壁
が次々と切削される。これらの力はそれぞれドリ
ルヘツドの回転とデイスク５の自由回転によるも
のである。

以前は地盤のタイプによつては、数センチメー
トルの深さの穴は、他の手段によつてデイスク５
の作用表面の大部分が地盤と接触するようになる
まで掘削されねばならなかつた。掘削の始めにこ
の予防策を講じないと、特に堅い地盤の場合、デ
イスク５は軸４の周りに転動し、その周囲の小さ
な部分のみが地盤に接触することになる。掘削中
に、デイスク５が確実に軸４の周りに回転するこ
とができるために、最下切削部の底点２１は幾何
学的回転軸線２３から少くとも１mmは離れていな
ければならない。掘削中に、ローラ１３は穴の側
面に支承され且つデイスク５に対して地盤の反作
用を釣合わせて壁面を強化する作用を有する。

第２図に示された実施例はローラ及び切削表面
の形状のみが前述の実施例と異つているものであ
る。

実際に、ローラ１３′は穴底壁と一致した切頭
放物面の形状となつている。明らかに、このロー
ラは前述の実施例のローラ１３と取代えることが
できるものである。この実施例において、デイス
ク５の側面７は球面リング状となつている。穴壁
に接触する切削表面は、この図において円弧接続
点２１′と２２′の長さによつて定められる最大直
径を有している。点２２′とローラの点１７′は同
じレベルにあることができ、デイスクに対するロ
ーラの位置は掘削中にビツトが平衡状態に保たれ
るようにされており、言い換えれば掘削軸の周り
で振動しないようにされている。点１７′は穴壁
と接触しているローラ１３の最高点である。切削
面の最大直径の最適な長さは、掘削直径と同じ直
径の円に描かれる正三角形の一辺の長さに対応す
る長さであると思われる。この長さは第１図及び
第２図にそれぞれ、２１−２２，２１′−２２′に
よつて表わされる。

第２図のその他の構成については、同じ参照番
号で前述の実施例と同じ要素を示す。点２１′か
ら穴の中心への距離は図面には誇張して示されて
いる。実際には、この長さは数mmであり、穴底に
載つている点はデイスクの側面によつて破砕され
る。さらに、この点がドリルヘツドを調心する作
用を有し、この場合に、ローラ又は反作用釣合部
材は掘削壁とは常に連続的に接触しているとは限
らない。切削表面はリング状切削表面（歯の有無
に拘らず）は徐々に摩耗し、隣接の表面が掘削穴
に同じ輪郭を続けて与えながら仕事を肩代りする
ように輪郭を形成されることができる。実際に、
穴の輪郭が第２図に示されているようなほぼ２重
放物面とされるのが望ましく、これによよつて、
その中間部分がビツトを自動的に安定化させ、デ
イスクはわずかに中央を外れた位置にあるように
なる。

ローラ及びその支持部材並びに切削デイスクの
形状を丸くすることによりビツトの引上げを容易
にする。

穴壁をチユーブ２７（第３図）で強化する場合
には、デイスク２９の軸２８はドリルヘツドの回
転軸線に対して直角な軸３１の回りに蝶番結合さ
れたアーム３０の一部となる。軸３１は円筒回転
体３２に取付けられ、これからダクト３３が中空
となつている軸３１に延びている。軸３１側で
は、２個の穴３４及び３４′（第４図）が逆ｕを
形成するベントチユーブ（図示せず）によつてダ
クト３３に開口していて、ｕの先端が２個の穴３
４，３４′に接続され、開口されたｕの基部がダ
クト３３に接続される。ドリルヘツドが第３図に
示されるような作動位置にあるときに、軸３１側
の他の２個の穴が、ダクト３３をデイスク２９の
軸２８を通るダクト３５並びにアーム３０の第２
ダクト３６を通じさせる。関節アーム３０は軸３
１を通過させる円筒状ヘツドを有している。その
側面には、ヘツドは円筒状ほぞ３９を有してい
る。アーム３０のヘツドの上方部分は回転体３２
に対応したハウジングに収容されている。

作動位置において、円筒状ほぞ３９の一平坦面
が回転体の対応する表面に当接し、切削デイスク
２９の角度位置を定める。関節アームのヘツドと
ドリル軸との間のハウジング３８において、その
一端がドリル軸の表面４１に且つ他端がほぞ３９
の第２平坦面４２に支持されたスプリング３７
が、軸３０を作動位置に付勢している。作動位置
において水平になる小さな舌片４３が、回転体３
２に当接して、デイスク２９の角度位置をさらに
確実に保持し、さらに、チユーブ２７からドリル
ヘツドの引上げを可能とするために、舌片４３は
チユーブ２７の下端部に当つてデイスク２９の軸
２８を第５図に示されるような垂直位置に押戻
す。小舌片４３の先端はチユーブ２７の内壁に対
して摺動し、デイスク２９がチユーブ内を動かさ
れる時に正しい位置が確保される。

掘削時には、半径方向に引延ばし得るアーム２
５に取付けられたローラ２４が、掘削された穴壁
又はチユーブ２７の内壁に当接して転動する。こ
の主目的はデイスク２９に対する地盤の反作用を
釣合せて装置に調心作用を与えることである。こ
れがチユーブの外側で転動する場合には、穴壁強
化の作用も有する。ドリルヘツドがチユーブ２７
内に挿入され又はこれから取出されるときには、
引延ばし得るアーム２５は引込められた位置にあ
つて装置がチユーブ内を通ることができるように
なつている。アーム２５は油圧ジヤツキとするこ
とができる。ドリルビツトの安定性を確保するた
めに、ローラはデイスクの切削表面の上方部分と
同じレベルにあるか又はそれより低いのが好まし
い。

第６図は他の周知手段によつて創成された穴４
４を上述のビツトに対応する掘削装置によつて拡
大せしめる変形例を略図的に示すものである。

図示の装置は回転体の両側に交互にある間隔で
配置された３個の切削デイスク４５，４６，４７
を有する。最下端のデイスク４５の直径は第２デ
イスクの直径より大きく、これは第３デイスク４
７の直径より小さい。これはそれぞれの回転軸５
１から５３の長さについても言えることである。
設計標準化のために、切削デイスクの直径を同一
にして回転軸の長さを変えるか、又は、逆の関係
とすることが可能である。切削デイスク４５から
４７の３本の回転軸５１から５３を支持する回転
体は単一部材で構成することができるが、そうす
ると使用時の剛性に不利があり、デイスクのある
ものが損傷したような場合にはドリルヘツド全体
を変換しなければならなくなる。

これらの欠点を防止するために、各切削デイス
ク４５から４７はそれぞれの切削軸４８から４７
に取付けられている。下方の切削部材は第１図の
装置に相当するので、これについての説明は省略
する。デイスク４６を支持する軸４９は軸４８の
上端に結合され、デイスク４５と４６が新しい軸
の両側に来るようにされる。デイスク４５と４６
の相対位置を確保するために、２本の軸４８及び
４９は差込又は他のシステムによつて結合され
る。第３の軸５０は同様にして第２軸４９に結合
されるが、切削デイスク４７は第１デイスクの切
削軸と同じ側に配置される。

各回転体には冷却用流体及び掘削岩片の排出の
ための通路として軸方向に延びるダクト５４が設
けられる。これらのダクトは連続して通じてい
て、各々は２個の分岐を有し、その一方は対応す
る切削デイスクの回転軸を貫通して延び（図示せ
ず）、他方はドリル軸の側面に半径方向に開口す
る。

穴４４を拡大する際に、第１の掘削要素は第２
要素に対するガイド及び釣合要素としてのみ作用
し、次々にこの関係を有する。第１の掘削要素は
穴４４を掘削するのに使用された従来のドリルビ
ツトとすることもできる。

この例においては、上方のデイスクに対するロ
ーラは無くすることができ、各デイスクが相互に
釣合の作用を有する。

共通の回転体の半径方向のねじれを避けるため
に、２個の切削デイスク間の長手距離は制限を受
けるかもしれない。

第１デイスク４５の最高点及び次のデイスク４
６の最低点のレベル間の距離が以前にあけられた
穴の直径に等しいならば、ねじれは許容できるも
のとなる、と思われる。

図示されない変形例によると、デイスクの回転
軸を装置の回転軸線に対して少しばかり変位する
ことができ、切削表面の一部が穴壁に対してより
強く当接することができ、デイスクをその軸の回
りに回転させるトルクを容易に得さしめる。デイ
スクの変位された仮想軸線とデイスクの中心及び
回転体の回転仮想軸線と非変位デイスクの仮想軸
線との交点を通る直線とによつて形成される角度
は上述の効果を得るために１度と５度の間にあ
る。

上述の掘削装置は水や石油やその他の地層調査
や開発のために立穴や斜穴や横穴を掘るのに使用
することができる。上述の装置を作動させるため
には小さな動力で十分であり、砂岩から非常に堅
い岩盤に亘つて硬度が大きく変化する地層を掘削
するのが必要とされるような海底掘削に使用すれ
ば非常に経済的である。適切な作動を得るために
は小さな軸動力で十分であるので、横穴掘削の場
合も同様に経済的である。トンネル建造にも有利
に使用できる。軸受はデイスクの回転を容易なら
しめるためにのみ使用されているので、ボールベ
アリング、ローラベアリング、ニードルベアリン
グのいづれも使用できる。これらは液密構造とし
て取付けられるので、その寿命は長い。

ローラベアリングに代つて平軸受が使用できる
ことが確認され、その寿命はさらに長くなつた。

切削面は硬い表面とすることも、ダイヤモンド
や炭化タングステンやその他の物質から作られた
刃を取付けたものとすることもでき、その選択は
掘削すべき地盤の種類によつて定められる。

上述の実施例において、デイスクがその軸の回
りに回転する速度は、ドリルビツトが取付けられ
た掘削装置の軸の回転速度及びデイスク表面に加
えられる力のベクトル和によるものである。この
依存関係はデイスクの切削作用を低下させ、作業
時間を長びかせ、切削デイスクの摩耗を非対称に
させる。第６図の例はこれらの欠点を解決するこ
とができるものである。

ドリルビツトはモータユニツト１０３を担持し
た軸１０２の端部に螺着された回転体１０１を具
備する。略図的に示された切削デイスク１０５
は、回転体１０１の斜行部分１０６に挿入された
斜行軸１０４に取付けられる。ローラ１０８は回
転体の斜行部分１０６に対して直径方向反対側に
取付けられ、その軸１０９は２個の平行アーム１
１０及び１１１に支持される。デイスク１０５は
２個のスピンドル１０４及び１１２を介在してモ
ータ１０３に作用的に結合され、各スピンドルの
端部にはかさ歯車１１３及び１１４がそれぞれ取
付けられ、これらのかさ歯車１１３及び１１４は
歯車１１５によつて結合される。軸１０２の回転
とは独立的に、駆動軸１１２が歯車１１５を駆動
し、これがスピンドル１０４を動かしてデイスク
１０５を回転させ、穴壁１１６を掘削する。モー
タユニツト１０３は、掘削物の排出のために軸１
０２及び回転体１０１のダクト（図示せず）内を
循環される液体によつて駆動されるタービンとす
ることができ、或いは又その他のモータとするこ
とができる。軸の回転速度とは独立的なデイスク
１０５の回転速度は、ビツトに加える圧力をより
小さくせしめる。実際に、切削デイスクは丸鋸又
はカツターの様に作用し、主切削作用はデイスク
自身の回転によつて供給される。地盤の種類によ
つては、切削デイスクはダイヤモンドやタングス
テンやその他の硬い物質で作られた刃を取付け
る。

同じような原理を使用して、例えば石炭を掘出
すための堅抗用掘削機械を作ることができる。基
本的な差は、鉱物開発のために掘られたトンネル
がかなり大きな直径を持つということにある。そ
のような場合に必要とされるべきことは、トンネ
ル掘削機械の現存のスピンドルに第７図の回転体
１０１の斜行部分１０より長い斜行部分及び補償
ローラを支持するアームを持つ回転体を取付ける
ことが全てである。回転体の斜行部分が長くなる
と、デイスクを駆動するモータは回転体のこの斜
行部分に直接取付けられることができる。このよ
うな装置の作動は寸法関係が異つているだけで第
７図の装置と同じである。

地盤の性質による穴の不規則性によりよく従動
するために、ローラは引延ばし可能なアームに取
付けることができる。もう１つの解決策は、掘削
軸に対して直角な断面が楕円形（第８図）のロー
ラを使用することである。第８図に示されている
ローラはタングステン等の硬い素材で作られた楕
円形リング１２０から形成され、リング１２０が
例えばゴム等の他の素材で作られたコア１２１を
囲周している。コア１２１を貫通して外穴１２２
があり、ローラ１０８の軸１０９が通されるよう
になつている。このローラは穴壁に対して摺動
し、穴壁に不規則性があるような場合にのみデイ
スク１０５が穴壁１１６と接触するようになるま
で転動する。実際に、ローラ１０８はローラの軸
１２２に最も近い側面が穴壁に対して摺動するこ
とが分るであろう。穴壁の不規則性のために、ロ
ーラが穴壁と接触しなくなるや、ビツトは切削デ
イスク１０５にかかる穴壁の反作用で中心を外れ
るようになる。すると、ローラが穴壁に接触する
ようになり、切削デイスク１０５が穴壁と接触す
るようになるまでローラは転動し始めることにな
る。当然、穴の直径の変化は、装置の作動を確保
するために楕円の短半軸と長半軸との距離差に対
応するものでなければならない。穴壁の直径の変
動がなくなるとローラは元の位置に戻る。

試験された他の解決索は、反作用釣合部材の弾
性サポートにきちんと取付けられた摩擦面を使用
することである。この解決索によつて、ドリルビ
ツトより速く回転する円形断面のローラの軸によ
つてもたらされる摩耗が防止されることができ
る。摩擦面はほぼ円筒状又は角柱状ガイド固定部
材の側面であることができる。掘削穴壁と接触す
る表面部分が摩耗すると、それは回転されて摩耗
していない側面部分が穴壁に対面することにな
る。そのようなガイド部材１３０が第９図に示さ
れている。これは角柱から出来ており、角及び側
面が丸められている。側面は掘削穴壁の変動を吸
収するために可撓性の歯を取付けることができ
る。部材１３０は掘削軸に平行に取付けられ、そ
の側面（又は角）が穴壁に対面する。この面又は
角が摩耗すると、部材１３０は回転されて、他の
面又は角が前に出るようになる。この回転しない
上方補償ガイドは（多くの位置の１つに）セツト
され、曲面がデイスによつて切削された穴の側面
に接触することができる。この補償ガイドは穴の
垂直壁にのみ作用するようにセツトされることが
でき、又は最下レベルにおいて穴底の曲面最上部
に当接することができるようにセツトされる。上
方補償ガイドの主目的は、特に穴掘削開始時に穴
の中心線から溝を外れさせる位置に下方デイスク
を着座せしめることにある。