JPS62264877A - 衝撃式掘削装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は装置を前進させたυ帰還させる制御用に流動媒
体を制御する制御装置と、ハウジングと、該ハウジング
内で圧力流動媒体によって前後に移動され得て前記ハウ
ジングを打撃し、前記制御装置内の制御孔と作用し合う
横方向制御孔を有する衝撃ピストンとを具備し、これら
は回転可能に他の内側に配設された制御摺動弁を有した
回転摺動制御装貯の形態を成している衝撃式掘削装置に
関する。

〔従来の技術と問題点〕

ドイツ国特許第２，６３４．０６６号による衝撃式掘削
装置においては、装置ハウジングの端部２ねじ締結部に
おいて軸線方向く移動できなく、圧縮空気給送孔を有し
た制御管を有し、自由端にハウジングに対して回転しな
い様に配設されている制御スリーブが位置した制御装置
が提供されている。

制御管はこの中と端部ねじ締結部において回転できる。

その自由端領域において、装置の前進及び帰還移動を逆
転させるか又はその逆にする制御オリフィスを有し、こ
れらのオリフィスは制御スリーブ中の対応オリフィスと
同じ所に位置させ得る。

制御スリーブには互いに略隣接した制御オリフィスが配
設されており、この制御スリーブ上を往復摺動して衝撃
式掘削装置のハウジング内を移動可能である衝撃２スト
ン内の対応オリフィスと、そノ前進すイクル中か帰還サ
イクル中のピストン制御に対して作用し合う。更には前
進サイクル及び帰還サイクル用のオリフィスは交互に配
役きれている。即ち、帰還制御オリフィスは前進制御オ
リフィス等の後に続く。

この前進制御オリフィスと帰還制御オリフィスの交互配
列は、該配列がこれらの制御万リフイス、故に全移動過
程がもはや自由に最適化できないということを意味して
いるため、非常に本質的な欠点を有している。このこと
はそのような衝撃式掘削装置が垂直状態で用いられてい
る場合でも後方に信頼性を有して走行することを保証す
るために特に重要である。更には漏失しようとする空気
を封止するためのシール部材を配設することができない
。この漏失しようとする空気はある場合には逆転過程及
び移動順序に本質的に悪影響を与える。

更には、この２次的空気は実質的なエネルギー損失をも
たらす。制御装置の径方向構造もその寸法、従って部材
の断面によって拘束を付与する。このことは特に小さな
装置の場合においてそうである。

特にこの場合には最適化され得ない流動体の様相と合わ
せると、制御オリフィスの領域に音を伴なう乱れが発生
可能であυ、これは一方では制御過程においては悪影響
を与え、他方では高振動負荷をもたらし、従って装置の
制御要素部材を度々破損させる。

上述の装置とは圧縮空気の無いことと前進及び帰還状態
の固定方法においてのみ制御の異なっている、同様の衝
撃式掘削装置がドイツ国特許第２．１０５，２２９号に
記載されている。従ってこれも上述の欠点を有している
。

依って本発明の目的は、上述の欠点を回避すると共に流
動媒体の消費に関してよシ高効率性を達成する制御装置
を有した衝撃式掘削装置を提供することである。更には
、制御装置を改善することによって衝撃式掘削装置をよ
シ良く、より滑らかに走行させ、従りてよシ良い精度を
達成することを意図している。

〔問題点を解決するための手段と作用〕上記発明目的は
特許請求の範囲第１項に記載の衝撃式掘削装置によシ達
成され、従属の特許請求の範囲第２項から第１１項によ
って改良がなされている。

以下余白 〔実施例〕 以下本発明を、岳付図面に示す実施例に基づいて更に詳
細に説明する。衝撃式掘削装置はハウジング１を有し、
該ハウジング１には杭シェーを設け、またこのハウジン
グ１内では杭シェーとハウジング用蓋３との間で衝撃ピ
ストン２が往復する。

ハウジング用蓋３は排出孔４を有したねじ形式のものが
好ましい。またハウジング用蓋３は連結装（ｔ５を担持
しており、該連結装置５はハウ・ジンク１の内部へ流動
媒体、特に圧縮空気を送り込むためのものである。更に
、前記蓋３は移動逆転装置６を保持しており、これは衝
撃式掘削装置の前進と帰還の移動のみを制御する。ピス
トン制御装置７はこの移動逆転装置６と輪方向に＠擬し
て配設されて該装置６に連結されており、衝撃ピストン
２の衝漢移動を制御する。このピストン制御装置７は衝
撃ピストン２の孔８内へ突出しており、ピストン移送孔
９と作用し合う。この孔９はピストン２に配設されてお
り、衝撃ピストン２に設けられた長手方向路１０に終端
し、該長手方向路１０はピストン２の前面部に終端して
いる。

移動逆転装置６は実質的にはハウジング用蓋３に連結さ
れている外側回転摺動要素１工と、回転可能であって要
素ｉｆ内に移動しない様に取付けられた内側回転摺動要
素１２とから成る。

この回転摺動要素１２は流動媒体用の主流路１３を中心
軸線上に形成しており、該主流路１３は連結装置５に連
通されている。移動逆転装置６の帰還領域１４はこれに
隣接してお）、該領域１４においては内側回転摺動要素
１２Ｖｉ少なくとも１個の第１移送孔１５を有し、該孔
１５は流動媒体用の主流路１３に終端している。

この第１移送孔１５は流動媒体用の主流路１３の中心軸
線に関して傾斜していることが好ましい。０−リングで
あることが好ましいが、パツキン１９はこの第１移送孔
１５の上下同側であって、内側回転摺動要素１２の外側
に配設されている。移動逆転装置６の２つの切替点を得
るために、少なくとも１個の第２移送孔１６が、第１移
送孔１５に対応して外側回転摺動要素１１の隣接部に導
入されてＡるか（第６図）、或いはハウジング蓋３に導
入されている（第２図〜第５図）。

該移送孔１６は少なくとも１個の第３移送孔１７だ連通
しており、該孔１７は内側回転摺動要素１２内に位置し
ていると共に第１移送孔１５と同様に配設されている。

これは移動逆転装置６の帰還領域内に開放状態を設定す
る。この第３移送孔１７は長手方向流路であることが好
ましく、移動逆転装置６の前進領域２１に終端している
。この装置６は前記領域２１内の外側回転摺動要素１１
に少なくとも１個の第４移送孔１８を形成しており、該
孔１８は帰還領［１４内の上記の予め設定した開放状態
において第３移送孔１７と連通せず内側回転摺動要素１
２によって被覆されるように周方向に偏位している。こ
の第４移送孔１８はハウジング１の排出空間２０へ連通
している。こうして、第４移送孔１８を含んだ移動逆転
装置６のこの部分は前進領域２１を形成する。ピストン
制御装置ｆ７はこれに連結されている。

このピストン制御部は７は外側帰還制御スリーブ２２を
有し、該スリーブ２２は外側回転摺動要素１１に連結さ
れているか又はこの要素と一体に形成されていることが
好ましい。帰還制御スリーブ２２は後部帰還制御端部２
３を有し、該端部２３は移動逆転装置６に隣接しており
、また前部帰還制御端部２４を有し、前記端部２３とは
軸線方向に離間している。帰還制御スリーブ２２の外側
直径は＠撃ピストン２の孔８の内側直径に対応しており
、ピストンは前記スリーブ２２上を摺動しなければなら
々い。帰還制御スリーブ２２の側面はその導入端が僅か
た円錐状となっていることが好ましい。この外器帰還制
御スリーブ２２は内側に離間した要素を含んでおり、該
要素は内側回転摺動要素１２と好ましくは連結されるか
或いはそれと一体に形成され、その上を摺動する衝撃ピ
ストン２の孔８の内側直径と対応する外側直径を有する
前進制御スリーブ２５を担持している。前記スリーブ２
５は前部帰還制御端部２４から離れた所に配設されてこ
れと共に環状領域２８を区画形成する後部前進制御端部
２６と、該端部２６とは軸線方向に離間した前部前進制
御端部２７とを有している。この２つの制御スリーブ２
２．２５は軸線方向に並んで互いに離間している。更に
は封止要素２９が前進制御スリーブ２５に挿入配置され
ている。これにより流動媒体の漏れ損失を防止する。２
つの制御スリーブ２２と２５との間の環状領域２８と連
結させるために、移動逆転装置６の第３移送孔１７と対
応してこれて終端する流路が内側制御管に設けられてい
る。内側制御管と内側回転摺動要素１２とが一体を成す
好ましＡ実施例において、との流路は単一の連続流路で
ある。

更には内側回転摺動要素１２の中心主流動媒体流路１３
は内側に離間した要素内に連続した流路を成しており、
好ましくは漸次広がって流れ特性を良くし、衝撃ピスト
ン２の前進中に流動媒体を給送するのに使用される。流
れの乱れを回避するために、２つの制御スリーブの制御
端部に隣接した表面も漸次変化してゆき、流れ特性を良
くする形態の表面が好ましい。各制御スリーブ上の制御
端部間の距離と制御スリーブ２２と２５との間の距離と
は最適にして選定することができる。一方では移動順序
と特定装置・ナラメータに対して選定でき、また他方で
は使用の意図と使用状態、例えば地層の混成状態に依り
選定でき、各々の距離は互いに独立して設定可能である
。

最適化のこの可能性は実質的に流動媒体の消費を少なく
することのみならず、装置の全体効率を高くすると共に
走行特性を良くすることを意味し、このことによシ、結
局作業がよシ正確になされることとなる。特Ｋ、このこ
とは目標精度の増加を略可能忙させる。更には、このこ
とは衝撃式掘削装置を垂直に用いる場合に最適な制御を
行なうことも可能とし、故により質の高い仕事が保証さ
れて、前述の垂直に用いる場合の２次的な作業をも少な
くすることができる。特に移動逆転及びピストン制御用
組立体の分離、即ち帰還用制御部（帰還領域）をハウジ
ング蓋３の領域へ移動させることの結果として、横方向
に流れる媒体による影響とこれらの影響による性能の損
失とを略完全に回避することが可能となる。２つのグル
ープの制御端部、即ち前進制御端部グループと帰還制御
端部グループとの重なシを分離して、これらを隣接制御
スリーブ上に軸線方向に離間させて並設することによっ
て、前進において、制御端部領域内で横方向に流れる媒
体の影響は除去される。この影響があれば大変やっかい
であり、性能を低下させる。

それ故に前進制御端部は帰還制御端部とは全く独立的に
設定でき、従って互いに独立して変えられ得る。制御端
部を選定する場合に、特定の制御端部を重ねることによ
って妥協する必要はない。

ハウジング蓋３の領域におＡて、該蓋３と内側回転摺動
要素１２との間に、効果的な固定装置３０が配設されて
いる。この固定装置３０はピン固定装置であって、ばね
に付勢された固定ピン３１は、ばね付勢力を制御する付
勢力調節ねじ３２を介して調節され得る。こうして移動
逆転装置６は衝撃式掘削装置の前進過程又は帰還過程に
対してのみ固定され得る。

移動逆転装置６が前進状態にある、即ち衝撃式掘削装置
それ自体が地層中へ突き進んでいる場合には、帰還領域
１４の回転摺動制御は閉じた状態にあシ、流動媒体は主
流動媒体流路１３を貢流して、ピストン移送孔９が前部
前進制御端部を通過し、流動媒体が孔９を通過しピスト
ンの外側に沿ってその前面へ流れるまで衝撃ピストン２
を衝撃式掘削装置のシー−に対して後方から駆動する。

こうしてこの逆流によって制動される前にピストン２は
ハウジングを打撃してより深く地層中に打ち込む（第２
図）。

一旦ピストンの前面に逆作用圧力が十分に生起されると
、ピストン２は制御装置の方向へ、即ち後方へ移動させ
られて、後部前進制御端部２６を通過する。結果的に、
衝撃ピストン２の頭部に存在する流動媒体は２つの制御
スリーブ２２と２５との間の環状空間２８へ流入し、第
３移送孔１７へ流れ込む。移動逆転装置６が帰還領域に
おいて閉じられた状態にある場合には前進領域２１にお
いては開かれた状態にある。即ち第４移送孔１８は第３
移送孔１７と連通し、こうして流動媒体は排出空間２０
へ流出して・・つ・ゾング蓋３の排出孔４を介して大気
中や収集ラインへ流出する（第３図）。こうして内側孔
８に存在する流動媒体は衝撃ピストンを柔らかく制動し
、こうして後方のハウジング蓋３とは接触しない。こう
して再び前進サイクルが始まる。

帰還サイクル中（第４図、第５図）Ｋ移動逆転装置６の
回転摺動要素は帰還領域１４において開放位置にあり、
流動媒体は主流動媒体流路１３から、第１移送孔１５と
第２移送孔１６と第３移送孔１７とを介して２つの制御
スリーブ２２と２５との間の環状空間２８へ流入する。

ピストン移送孔９が前部帰還制御端部２４の前に位置し
ている場合には、圧力流動媒体は該ピストン移送孔９を
介して衝撃ピストン２の前面へ流れて前部において柔ら
かくピストンを制動する。こうしてＳ撃ピストン２はハ
ウジングの前部と接触しない。こうして衝撃キストン２
は、ピストン移送孔９が帰還制御端部２３を通過して後
方に位置するまで後方へ加速される。それから、衝撃ピ
ストン２の前部に存在する流動媒体は排出空間２ｏと排
出孔４とを介して大気中、又は収集ラインへ流れ出る。

最適化され得る制御端部の位置に応じて、衝撃ピストン
２は各程遠さでハウジング蓋３を打撃して衝撃式掘削装
置を後方へ移動させて、掘削孔の外へ出す。このことは
、例えば大きな岩の様に衝撃式掘削装置によって掘削で
きない障害物が前進作業を不可能にする場合や、衝撃式
掘削装置が垂直掘削用に周込られる場合に重要である。

衝撃ピストン２の孔８の中の圧力流動媒体は衝撃ピスト
ン２を再び帰還作動に対応するその開始位置まで戻し、
ピストン移送孔９が前部帰還制御端部２４の前側に位置
して流動媒体は再び環状空間２８から衝撃ピストン２の
前側へ給送される。

〔発明の効果〕

既に上述した利点に加えて、この衝撃式掘削装置は圧力
流動媒体を作用させることによって逆転させることがで
き、しかも振動制御、即ちいつでも起こり得る圧力変動
による素早く引き続いた前進と帰還の逆転が回避される
という利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は衝撃式掘削装置の縦断面図、第２図は前進状態
にある衝撃式掘削装置の制御装置領域の断面図、第３図
は衝撃ピストンが第２図とは異なる移動段階にあって異
なる制御段階における前進状態にある衝撃式掘削装置の
制御装置領域の断面図、第４図は帰還状態にある衝撃式
掘削装置の制御装置領域の断面図、第５図は衝撃ピスト
ンが第４図とは異なる制御段階における帰還状態にある
制御装置領域の断面図、第６図は第２図から第５図まで
に示す外側回転摺動要素の変形例の断面図。 １・・・ハウジング、２・・・衝撃ピストン、３・・・
ハウジング蓋、４・・・排出孔、５・・・結合＠置、６
・・・移動逆転装置、７・・・ピストン制御装置、８・
・・街がピストン内の孔、９・・・ピストン移送孔、１
０・・・衝撃ピストンの長手方向流路、１１・・・外側
回転摺動要素、１２・・・内側回転摺動要素、１３・・
・主流動媒体流路。 １４・・・移動逆転装置の帰還領域、１５・・・第１移
送孔、１６・・・第２移送孔、１７・・・第３移送孔、
１８・・・第４移送孔、１９・・・ノ９ツキン（０−リ
ング）、２０・・・排出空間、２１・・・移動逆転装置
の前進領域、２２・・・帰還制御スリーブ、２３・・・
後部帰還制御端部、２４・・・前部帰還制御端部、２５
・・・前進制御スリーブ、２６・・・後部前進制御端部
、２７・・・前部前進制御端部、２８・・・環状空間、
２９・・・封止要素、３０・・・固定装置、３１・・・
固定ビン、３２・・・付勢力調節ねじ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、装置の前進及び帰還を制御する流動媒体を制御する
   制御装置と、ハウジングと、該ハウジング内で圧力の作
   用した前記流動媒体によって前後に移動され得て前記ハ
   ウジングを打撃し、前記制御装置内の制御孔と作用し合
   う横方向制御孔を有する衝撃ピストンとを具備し、これ
   らは回転可能に他の内側に配設された制御摺動弁を有し
   た回転摺動制御装置の形態を成している衝撃式掘削装置
   であって、前記回転摺動制御装置が前記衝撃式掘削装置
   を前進移動から帰還移動へ、またその逆に逆転させる移
   動逆転装置（６）であり、衝撃ピストン（２）の衝撃移
   動と衝撃リズム、加速度及び遅れ等の移動パラメータと
   を制御するピストン制御装置（７）が前記移動逆転装置
   と隣接して軸線方向に並設されており、該ピストン制御
   装置は軸線方向に互いに離間した２つの制御スリーブ（
   ２２、２５）を有しており、各制御スリーブは衝撃式掘
   削装置の２つの移動のうち１方のみを制御することを特
   徴とする衝撃式掘削装置。 ２、前記移動逆転装置（６）がハウジング用蓋（３）に
   連結された外側回転摺動要素（１１）と、この中に回転
   可能に取付けられて流動媒体用の給送ラインへ連結され
   得る主流動媒体流路（１３）を形成している内側回転摺
   動要素（１２）とを有し、そして前記主流動媒体流路（
   １３）から前記外側回転摺動要素（１１）へ導通させる
   少なくとも１個の第１移送孔（１５）がハウジング用蓋
   側に位置した移動逆転装置（６）の帰還領域（１４）に
   設けられており、そして帰還制御状態において前記第１
   移送孔（１５）と作用し合うと共に前記内側回転摺動要
   素（１２）に存在する少なくとも１個の第３移送孔（１
   ７）と連通する少なくとも１個の第２移送孔（１６）が
   前記要素（１１）に配設されており、そして前述の帰還
   制御状態において前記第３移送孔（１７）に対して移動
   されていると共にハウジング（１）内の排出空間（２０
   ）と連通している少なくとも１個の第４移送孔（１８）
   がハウジングの先端に最も近い帰還領域（１４）に隣接
   している前進領域（２１）内の外側回転摺動要素（１１
   ）に配設されて成る特許請求の範囲第１項記載の衝撃式
   掘削装置。 ３、帰還制御スリーブ（２２）が前記外側回転摺動要素
   （１１）と連結されて前進制御スリーブ（２５）が前記
   内側回転摺動要素（１２）と連結され、そして前記２つ
   のスリーブ間の環状空間（２８）が前記第３移送孔（１
   ７）と連通しており、前記主流動媒体流路（１３）が前
   記前進制御スリーブ（２５）を貫通し、これら制御スリ
   ーブ（２２、２５）がピストン制御装置を形成して成る
   特許請求の範囲第２項記載の衝撃式掘削装置。 ４、前記制御スリーブ（２２、２５）のうち少なくとも
   １方は前記衝撃ピストン（２）と作用し合うパッキン（
   ２９）を有して成る特許請求の範囲第３項記載の衝撃式
   掘削装置。 ５、前記制御スリーブ（２２、２５）の両側面が完全に
   、又は略完全に共通円筒面を形成しており、該面に沿っ
   て衝撃ピストン（２）の円筒内面が移動し得る特許請求
   の範囲第３項記載の衝撃式掘削装置。 ６、前記移送孔（１５、１６、１７、１８）のうちの少
   なくとも１個と前記環状空間（２８）とが丸まった形状
   を有して有利な逆転時間を達成する特許請求の範囲第３
   項記載の衝撃式掘削装置。 ７、前記第１移送孔（１５）が回転摺動弁の軸線に対し
   て傾斜しているか又は直交して成る特許請求の範囲第２
   項記載の衝撃式掘削装置。 ８、前記内側回転摺動要素（１２）がその外周面上であ
   って前記第１移送孔（１５）の両側にパッキン（１９）
   を有して成る特許請求の範囲第２項記載の衝撃式掘削装
   置。 ９、前記移動逆転装置（６）に各制御状態位置に係合又
   は固定するための固定装置（３０）が配設されて成る特
   許請求の範囲第２項記載の衝撃式掘削装置。 １０、前記固定装置（３０）がばねの付勢力調節ねじ（
   ３２）によって調節設定され得るばね付勢された固定ピ
   ン（３１）を有して成る特許請求の範囲第９項記載の衝
   撃式掘削装置。 １１、前記帰還制御スリーブ（２２）の側面の前部が円
   錐状表面である特許請求の範囲第５項記載の衝撃式掘削
   装置。