JPS62206188A - 湿式空圧打撃掘削装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、圧力エアによりピストンを上下動させ、その
ピストンの打撃エネルギによりドリルビットに繰り返し
打撃振動を与えるようにした湿式空圧打撃掘削装置に係
り、特に水中で使用可能な湿式空圧打撃掘削装置に関す
る。

〔発明の背景〕

エアハンマドリルは、ビットを先端部で軸方向に摺動自
在に支持する円筒状ケースと、ケース内で軸方向に摺動
自在に支持されその下端部でビットを打撃するピストン
とから構成されている。ピストンの上下には圧力室が形
成され、上下の圧力室には交互に外部からの圧力エアに
よって加圧されピストンを連続的に上下動させている。

従来ピストンの作動に利用した圧力エアは、ビットの先
端から孔底に噴出され、この噴出エアはビットの歯先を
洗浄すると共に掘削したスライム等を地上に吹き上げ除
去しながら掘進する。エアハンマドリルは、圧縮エアを
利用するため高い衝撃力が得られるので岩盤の掘削に通
常用いられている。

しかしながら、水中で使用する場合このような従来の空
圧式打撃ドリルでは種々の不具合を生じる。例えば海中
や川やダム等の水中で掘削する場合水頭圧がビットの先
端にかかり泥水等がエア圧力室に逆流して浸入するため
エアハンマドリルが作動不能になってしまう。また水頭
圧が噴出エア圧に達しなくても、作動エア圧力はこの水
頭圧に左右されるのでピストンの打撃エネルギが低下し
ビットを充分に打撃することができなくなり掘削効率が
悪くなる不具合がある。

〔発明の目的〕

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、エア
ハンマドリルの作動に供した排気エアを掘管を介して地
上に還元させるとともに、掘削した土砂を掘管を介して
排出することによって、水頭圧による背圧の影響を受け
ないようにすることができる湿式空圧打撃掘削装置を提
供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は前記目的を達成するために、地上からの圧カエ
ナによってピストンを作動させピストン下端部でビット
に打撃振動を与えながら掘削するエアハンマドリルであ
って、前記ピストンを中空にし、前記ピストン下端部と
対向するピストン上部側に前記中空部と連通ずるように
排気孔を設け、ピストン作動に供した排気エアを直接排
気孔から又はピストン中空部を介して排気孔から排出す
るエアハンマドリルを、ケーシングに１本或いは複数本
並列に結束するとともに、該ケーシングは、掘管の給気
管から前記エアハンマドリルに圧力エアを供給するため
の給気通路と、掘管の排気管と前記排気孔とを連結する
排気通路と、上端が掘管の排水管に連結し、下端がビッ
ト近傍に開口し、該ビットで掘削した土砂を水とともに
吸引する排水通路とを備えていることを特徴としている
。

〔発明の実施例〕

以下添付図面に従って本発明に係る湿式空圧打撃掘削装
置の好ましい実施例を詳説する。

第１図は本発明に係る湿式空圧打撃掘削装置の断面図で
、複数本、例えば２本のエアハンマドリルを設けた場合
に関し゛て示している。同図において、ケーシング１０
は、その中心部に排水通路１２を有するとともに、２本
のエアハンマドリル２０．３０に圧力エアを供給するた
めの給気通路１４ａ、１４ｂ及び２本のエアハンマドリ
ル２０．３０か、らの排気エアを排出するための排気通
路１６ａ、１６ｂを有している。

このケーシング１０は、排水管４２、給気管４４及び排
気管４６を有する掘管４０の下端にシール部材を介して
ボルト止め等により設けられ、ケーシング１０の上記排
水通路１２、給気通路１４烏及び排気通路１６ｂはそれ
ぞれ掘管４０の排水管４２、給気管４４及び排気管４６
と連通される。また、このケーシング１０は、２本のエ
アハンマドリル２０，３０を排水通路１２の両側に並列
に結束する。

エアハンマドリル２０は、中空のピストン２１及びビッ
ト２２を有するとともに、通路２３ａ〜２３ｇ、及びピ
ストン中空部２１ａ、排気孔２４、第１圧力室２５、第
２圧力室２６が形成されている。このエアハンマドリル
２０はビット２２をスプライン結合等によって軸方向に
所定量摺動自在に支持し、エアハンマドリル２０の外周
部材とビット２２との間には圧力エアが洩れないために
又、孔内水が浸入しないためにシール部材２７が設けら
れている。また、上記通路２３ａはケーシング１０の給
気通路１４ｂと連通し、排気孔２４は排気通路１６ａと
連通している。

エアハンマドリル２０及び３０のビット２２及び３２は
、それぞれ凹部２２ａ及び３２ａが形成されており、排
水通路１２の下方には、上記凹部２２ａ、３２ａと遊嵌
合する凸部１８ａを有し、且つ排水通路１２の開口部に
対して摺動自在な中空の部材１８が設けられている。ま
た、ビット２２は、排水通路１２の開口部中心に向かっ
て突出し、開口部の下方を掘削するためのコアカッタ２
２ｂを備えている。

上記の如く構成された湿式空圧打撃掘削装置は、先ず給
気管４４から供給された圧力エアを、給気通路１４ａ、
１４ｂ、通路２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅ
を介して第１圧力室２５に加える。この第１圧力室２５
が高圧になると、その圧力によってピストン２１は上方
に押し上げられる。

ピストン２１が第１圧力室２５の圧力及びピストン２１
の上方慣性力によって更に上方に移動していくと、通路
２３ｄ、２３ｃ間がピストン２１によって遮断されて第
１圧力室２５に圧力エアが供給されなくなり、一方、ピ
ストン２１によって遮断されていた通路２３ｆ、２３ｇ
間が連通して第２圧力室２６に圧力エアが環状通路２３
ｃ、通路２３ｆ、２３ｇを介して供給されるようになる
。また、第１圧力室２５はピストン中空部２１ａと連通
ずるようになり、ピストン作動に供した第１圧力室２５
内のエア（排気エア）はピストン中空部２１ａ、排気孔
２４、排気通路１６ａ、１６ｂを介して排気管４６に排
出される。

第２圧力室２６は、ピストン中空部２１ａの上部が排気
孔２４の筒体２４Ａと嵌合するとその排気通路が遮断さ
れ、供給される圧力エアによって室内圧が上昇する。こ
の圧力がピストン２１の上昇力に打ち勝つと、ピストン
２１は下方に押し下げられる。

ピストン２１が第２圧力室２６の圧力及びピストン２１
の下方慣性力によって更に下方に移動していくと、通路
２３ｆ、２３ｇ間がピストン２１によって遮断されて第
２圧力室２６に圧力エアが供給されなくなり、一方、ピ
ストン２１によって遮断されていた通路２３ｄ、２３ｃ
間が連通して第１圧力室２５に圧力エアが供給されるよ
うになる。また、第２圧力室２６は排気孔２４と連通ず
るようになり、ピストン作動に供した第２圧力室２６内
の排気エアは排気孔２４、排気通路１６ａ、１６ｂを介
して排気管４６に排出される。

このように、第１圧力室２５及び第２圧力室２６の圧力
エアの供給又は排気が連続的に繰り返され、ピストン２
１は連続的に上下動して下方のビット２２を連続的に打
撃する。又、エアハンマドリル２０とビット２２の嵌合
部にはシール２７が設けられているので孔内水が浸入す
るのを防いでいる、従ってエアハンマドリル２０の作動
を妨げることがなく、ハンマの打撃力の低下もない。又
、シール２７の背面側のビット軸側には、圧力エアが作
用しているので、水頭圧との圧力差が小さいため高深度
においてもシール２７の耐久性が高（なる。なお、エア
ハンマドリル３０は、そのビット３２の形状がエアハン
マドリル２０のものと若干具なるだけであり、他の構成
、作用はエアハンマドリル２０と同一のため、ここでは
詳細な説明は省略する。図中ビット中心部は途中まで中
心部に穴がおいているが本発明によれば、ビットより排
気エアを排出しないのでビット軸は穴が開いていないも
のでもよい。

エアハンマドリル２０．３０のビット２２．３２が打撃
されると、各ビットの凹部２２ａ、３２ａは中空の部材
１８の凸部１８ａと遊嵌合しているため、各ビットはそ
れぞれ軸方向の移動が規制され、それぞれ略同−の移動
をする。

また、ビット２２．３２によって掘削された土砂は、サ
クションポンプ等によって水とともに中空の部材１８、
排水通路１２を介して吸い上げられ、排水管４２を通っ
て地上側に回収される。なお、本実施例では、いわゆる
リバース工法による排土を示したが、本装置によれば地
上からポンプによって排水通路１２より孔底に送水して
掘削屑を押し上げて排土する正循環工法も可能である。

第２図は本発明に係る湿式空圧打撃掘削装置の他の実施
例を示す断面図で、１本のエアハンマドリルを設けた場
合に関して示している。また、第３図は第２図のＡ−Ａ
断面図である。

第２図において、ケーシング５０は、その中心部に排水
通路５２を有するとともに、エアハンマドリル６０に圧
力エアを供給するための給気通路５４ａ、５４ｂ及びエ
アハンマドリル６０からの排気エアを排出するための排
気通路５６ａ、５６ｂを有している。このケーシング５
０は、第１図に於けるケーシング１０と同様に掘管４０
の下端に配設され、またエアハンマドリル６０を支持す
る。

エアハンマドリル６０は、中空のピストン６１及び中空
のビット６２を有するとともに、通路６３ａ〜６３ｇ、
及びピストン中空部６１ａ、排気孔６４、排気孔の筒体
６４Ａ、第１圧力室６５、第２圧力室６６が形成されて
いる。このエアハンマドリル６０はビット６２をスプラ
イン結合等によって軸方向に所定量摺動自在に支持し、
エアハンマドリル６０の外周部材とビット６２との間に
はシール部材６７が設けられている。

上記ケーシング５０の排水通路５２、給気通路ｓ４ａ、
ｓ４ｂ、排気通路５６ａ、５６ｂ及びエアハンマドリル
６０の通路６３ａ〜６３ｇ１第１圧力室６５、第２圧力
室６６は、それぞれ第１図におけるケーシング１０の排
水通路１２、給気通路１４ａ、１４ｂ、排気通路１６ａ
、１６ｂ及びエアハンマドリル２０の通路２３ａ〜２３
ｇ、第１圧力室２５、第２圧力室２６と同等のものであ
るため、ここでは詳細な説明は省略する。

第１図の装置と異なる点は、排水通路５２がエアハンマ
ドリル６０の中央を貫通して設けられているため、ピス
トン中空部６１ａ及び排気孔６４の筒体６４Ａと排水通
路５２とによって画成される環状通路６８及び排気孔６
４が第１圧力室６５、第２圧力室６６からの排気エアの
通路となる点と、ビット６２と排水通路５２との間にシ
ール部材７０が設けられる点である。また、ビット６２
は、単一ビットで第３図に示すように４つの切削刃部６
２ａ〜６２ｄを有し、このうち切削刃部６２ａは、排水
通路５２の開口部中心に向かって突出し、開口部の下方
を掘削するための凸部を有している。

なお、エアハンマドリルの数、ビット形状は本実施例に
限らず、種々のものが考えられる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明に係る湿式空圧打撃掘削装置
によれば、エアハンマドリルの排気エアを地上に還元さ
せているので、水中においてもエアハンマドリルの高い
衝撃力を失うことなく効率の良い掘削が可能である。特
に排気口を上部に設はビット軸側面には排気口を設けな
いようにしたため、構造が簡単になるとともにシールす
べきビット部分の径を比較的小さくしても十分強度を得
ることができ、これにより水頭圧によるビットにかかる
背圧を小さくできるのでエネルギ損失も小さくでき、更
にシール部分での圧力差も小さくなるので、シール性能
（効果）が向上するという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る湿式空圧打撃掘削装置の一実施例
を示す断面図、第２図は本発明に係る湿式空圧打撃掘削
装置の他の実施例を示す断面図、第３図は第２図のＡ−
Ａ断面図である。 １０．５０・・・ケーシング、　　１２．５２・・・排
水通路、　１４ａ、１４ｂ、５４ａ、５４ｂ”給気通路
、　１６ａ、１６ｂ、５６ａ、５６ｂ・・・排気道１ｍ
、　２０．３０．６０・・・エアハンマドリル、２１．
６１・・・ピストン、　　２１ａ、６１ａ・・・ピスト
ン中空部、　２４・・・排気孔、２２．３２．６２・・
・ビット、２３ａ〜２３ｇ、　　　６３ａ〜６３ｇ、２
４．６４・・・通路、　２５．６５・・・第１圧力室、
　２６．６６・・・第２圧力室、　２７．６７．７０・
・・シール部材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 地上からの圧力エアによってピストンを作動させピスト
   ン下端部でビットに打撃振動を与えながら掘削するエア
   ハンマドリルであって、前記ピストンを中空にし、前記
   ピストン下端部と対向するピストン上部側に前記中空部
   と連通するように排気孔を設け、ピストン作動に供した
   排気エアを直接排気孔から又はピストン中空部を介して
   排気孔から排出するエアハンマドリルを、ケーシングに
   １本或いは複数本並列に結束するとともに、該ケーシン
   グは、掘管の給気管から前記エアハンマドリルに圧力エ
   アを供給するための給気通路と、掘管の排気管と前記排
   気孔とを連結する排気通路と、上端が掘管の排水管に連
   結し、下端がビット近傍に開口し、該ビットで掘削した
   土砂を水とともに吸引する排水通路とを備えていること
   を特徴とする湿式空圧打撃掘削装置。