TW528832B - Device for drilling, in particular percussion drilling or rotary percussion drilling, boreholes - Google Patents

Description

528832 A7 五、發明說明（1 ) 本發明係關於沖孔裝置，尤其係沖鑽或旋轉沖鑽貫孔 之裝置，此沖孔裝置包括具有沖孔或工作表面之鑽頭、'鑽 孔桿組件，此鑽孔桿組件用以將旋轉及/或沖壓應力導入至 鑽頭，並且將沖洗及冷卻流體導入至鑽頭， ^ Μ及包括夾套 管’此夾套管在鑽孔桿組件及夾套管之内部空間之間形成 中空空間，並且支撐在該鑽孔桿組件上，並且可以與鑽 相連接。 、 此類沖孔裝置，尤其係沖鑽或旋轉沖鑽貫孔之穿置， 已知具有數種不同的實施例，其可以確保在任何狀態下將 挖掘或探鑽出來之材料運送出去。此類沖孔裝置係為已知 的，其中，在上述實施例之一種修飾變化中，係未採用夾 套管或金屬包被管，而使得挖掘出來之材料的運送，可以 在自由空間中簡單地進行，其中該自由空間係位在鑽孔桿 組件周圍，而該鑽孔桿組件通常係具有比用以形成貫孔之 鑽頭還要小的外部尺寸。 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在上述類型之實施例中，通常係採用一個夾套管或包 覆官，除了挖掘或探鑽出來之材料的運送係在夾套管外面 進行以外，且在此狀態下，其相對於鑽頭係具有較小的外 4直後’因此，在此例中，僅會形成較小的自由空間，而 使得僅有較小量之挖掘材料會在這些區域中傳送。當使用 上述類型之夾套管時，其中其外部尺寸僅略不同於鑽頭之 外部尺寸’因為夾套管可以提供至少部分的支撐或者係提 供貝孔暫時性的内襯，尤其係在破碎的岩石的例子中，該 挖掘或探鑽出來之材料的運送，在此類裝置中，係在較大 528832 A7 ---------B7___— 五、發明說明（2 ) 的空間中進行，其中該較大空間係形成鑽孔桿組件與央套 管内部之間，且其經由位在鑽孔桿組年與夾套管之内部之 間的自由空間或中空空間或環狀空間中來進行，舉例來 說’此類的例子可參照AT_B39〇3〇3、EP-B0670950或 WO98/20229號之專利文獻。除了一般習知用以提供沖洗 及冷部流體之通道開口以外，其係位在最前緣部位或位在 該鑽頭之工作表面以外，在這些習知實施例中，其係必須 另外再提供至少一個通道開口，不論位在鑽頭之工作表面 或位在其橫向部位，以使得挖掘或探鑽出來之材料可以導 引或運送至自由空間或中空空間，其中該自由空間或中空 空間係由鑽孔桿組件及夾套管内部所界定，並且接著將挖 掘或探鑽出來之材料經由該中空空間而傳送出來。很明顯 地’在此一方式中，僅有極少量的材料會運送出來，因為 其在鑽頭之部位以及在鑽頭與夾套管之間相關的部位，僅 能提供相當小的通道開口，來使挖掘或探鑽出來之材料可 以運送至位在鑽孔桿組件及夾套管之間的中空空間中。再 者，此類通道開口係存在有相當大的阻塞風險，而有可能 會引致運送上的問題，尤其塊狀或顆粒狀的挖掘或探鑽出 來之材料，因此便進一步需要將已經挖掘或探鑽出來之材 料加以分解，而使其可以導引及通過在鑽頭部位中之通道 開口，而將其清除，其中很明顯地，此一額外的分解工作 係要由鑽頭來進行，因此將會使得沖孔之整體進度減緩下 來0 一，—---------— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· 線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

〔/I 不同於上述類型之裝置，本發明之目的係要提供一種

2 91741 528832 A7 B7 五、發明說明（3 ) = f ’尤其係沖鑽或旋轉沖鑽貫孔之裝置，此裝置有 .^ 出來之材料，經由由鑽孔桿組件與鑽桿 内部所界定之中空处„ +班 I間或環狀空間而運送出去，而且可以 使挖掘或探鑽出來之絲 术之材枓，尤其具有較大尺寸之挖掘材 訂 線 厂月b夠奉工易地導引且運送通過該中空空間或環狀空間。 為了達到延些目的，沖孔裝置，尤其沖鑽或旋轉沖鑽 孔之裝置的特徵係在於位在沖孔位置之夾套管配置成鱼 鑽頭其面向遠離該工作表面之方向之後緣表面隔開一段距 離’而X當位在沖洗該形成在夾套管與鑽孔桿組件之間之 中空空間之位置時，該鑽頭會藉由其後緣表面靠置在該夾 套管面向鑽頭之前緣端及/或與該夾套管之前緣端相連接 而位移。由於此一事實，依照本發明，位在沖孔位置上之 夾套管係配置在與該鑽頭隔開一段距離之位置，而使得當 由鑽頭之工作表面觀看時，在鑽頭後面可以形成自由空 間，該自由空間因此會留下較大的通道開口，以使該挖掘 或探鑽出來之材料可以導入至位在該鑽孔桿組件與該夾套 官之間的中空空間或環狀空間中，以使較粗的材料可以配 合該夾套管加以調整之尺寸，而輕易地導入至中空空間， 且經由該中空空間而運送出去。因此，不同於上述之習知 技術’依照本發明之裝置在該鑽頭之工作表面的部位係不 需要額外的通道開口，或者在其橫向部位不需要額外的通 道開口，以使得在鑽頭後面之挖掘或探鑽出來之材料可以 導引而進入至形成在鑽孔桿組件與夾套管内部空間之間的 中空空間，使得可避免該鑽頭之缺點，且不需要害怕在習 91741 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 528832 經 濟 部 智 慧 財 產 局 消 費 合 作 社 印 製

4 91741 A7 五、發明說明（4 ) 知實施例中，那些運送開口被堵塞或阻擋住的問題會發 生。因此’在工作表面之部位便可以與沖洗及冷卻流體用 之通道開口有關，其通常係數量較少，且亦具有較小的通 道截面積。為了沖洗或選擇性地將位在該介於鑽孔桿組件 與夾套管之内部空間之間的環狀空間或中空空間中之材料 加以運送出去，本發明提供了在此沖洗位置上，該鑽頭之 後緣表面可以移動而靠置在該夾套管面向鑽頭之前緣端， 及/或與該夾套管之前緣端相連結，以使得可以藉由將沖洗 及冷卻流體導入至該環狀空間或中空空間，而即刻選擇及 沖洗此一中空空間或環狀空間。 為了在鑽頭，尤其在面向遠離工作表面之後緣表面， 與夾套管其面向鑽頭之前緣端之間可以提供大致緊密密合 的關係，依照另一實施例，該夾套管在面向鑽頭之前緣端， 係形成介於鑽孔桿組件與其内部空間之間的自由空間，以 至少部分地重疊該鑽頭面向遠離該工作表面之端部，使得 在此一位置上，可以安全地避免該挖掘出來之材料進一步 地入至該鑽頭與管之間之接連部位，且可以進一步使用該 鑽頭而不需要害怕堵塞的問題。 為了避免極粗大顆粒或塊狀挖掘材料堵塞該介於鑽孔 桿組件及夾套管内部之間的中空空間或環狀空間之入口， β亥入口會具有較大的通道截面積，依照本發明之另一實施 例，在鑽孔桿組件及/或夾套管之外部周緣表面上設有套管 元件:以界定在夾套管之前緣端上之自由通道截面積。此 套管元件係可以選擇性地調整該位在夾套管内部中之通 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 528832 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 " ---------B7___五、發明說明（5 ) 道截面積限制或限縮，舉例來說，這有可能在介於鑽孔桿 組件及/或夾套管之個別元件之間的連接件部位中發生，以 確保在母種情況下，甚至提供較大之入口以進入該介於 鑽^桿組件與夹套管之間之中空空間，如此可以避免在夾 套管内部之較大的挖掘或探鑽出來之材料堵塞該入口。 如上所說明者，依照本發明之裝置係僅需要在鑽頭之 工作表面上提供較小數量的通道開口，以排放沖洗及冷卻 流體，其中，為了使位在該鑽孔桿組件及夾套管之間的夾 套笞可以得到簡單的沖洗，依照本發明之另一較佳實施 例，該鑽頭係皆包含至少一個通道開口，以排放位在工作 表面以及終結在該鑽頭之後緣表面之部位上之沖洗流體。 此一終結在該鑽頭之後緣表面之部位上的額外通道開口， 在沖洗位置中，該鑽頭係靠置在該夾套管之前緣端及/或與 其相連接’以選擇性且安全地將沖洗流體導入至中空空間 的内部，藉此，能以較少量的流體而保持清潔及沖洗之效 在鑽頭之後緣表面之部位上提供至少一個額外通道開 口的例子中，依照本發明，為了確保此一通道開口係僅有 在該裝置位在沖洗位置時才啟動，使得僅有在沖洗位置中 才會排放沖洗及冷卻流體，因此，依照本發明之裝置之另 一較佳實施例，在該鑽頭内部設有鎖固元件，該元件在沖 孔位置上可以清潔終結在工作表面之至少一個通道開口， 而在沖洗位置上，可以排放沖洗流體以清潔導向於後緣表 面之至少一個通道開口。為了提供較小結構之實施例來進 &本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 5 91741 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -J, ¾ J^T. 528832 A7

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（6 ) 行安全操作，在此方面，最好設有鎖固元件，此鎖固元件 由刷子所構成，係導引在鑽頭之内部空間中，且 流體供應導管，此導管係大致正令央地延伸在該鑽頭中: 在沖孔位置上，該刷子可以藉由由該工作表面突伸而出之 柱塞或插針構件而以彈簣之彈力而在鑽頭中沿著縱長方向 而位移。此-刷狀鎖固元件係可以設計成堅固且具有小的 結構’以綠保在沖孔操作上可以具有長時間的可靠操作模 式。再者’由工作或沖孔表面突伸而出之柱塞或插針構件， 可確保在沖洗位置上，在鑽頭之工作表面之部位或者在其 後緣表面之部位中係分別具有適當的通道開口，因為該鑽 頭縮回而鄰接在該夾套管上以形成沖洗狀態，該鑽頭之工 作表面會與貫孔之完成的前表面分離，藉此使得該刷狀鎖 固元件會藉由彈力而自動地位#，以釋放僅有料些通道 開口，此通道開口係位在鑽頭之後緣表面。 視使用之目的及欲加工的材料而定，依照本發明，最 好設計成使沖洗流體係由壓縮空氣或液體所構成，尤其在 加壓狀態下之水。 ^ 依照本發明之另一較佳實施例，鑽頭與包圍該鑽孔桿 組件之夾套管的簡單連結，係可以確保該鑽頭區分成中央 内部部分以及環狀包圍該内部部分且與其相連結，尤其以 可拆離方式而連結，之外側部分。 ~ 以下，本發明將藉由示例性實施例來加以詳細說明， 其中該不例性實施例係概要地顯示在圖式中。其中： 第1圖係本發明之裝置之概要、部分截面視圖，其中 η本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格-- 6 91741 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -J. -丨線. 528832 A7 五 發明說明（7 ) 該裝置係位在沖孔之位置；以及 第2圖係相同於第1圖之本發明 ^ ^ +赞明之裝置的概要、部分 截面視圖，其中該裝置係位在沖洗之位置。 [元件符號說明] 1沖孔裝置 3鑽頭 5夾套管 7、23材料 9連接區域 11套管元件 U鑽頭（通道開口） 15、18箭頭 19鎖固元件 21彈簧 24鑽頭之中央部分 2冲鑽（或旋轉沖鑽） 4鑽孔桿組件 6中空（或環狀）空間 8前緣端 10支撐件 12、17通道開口 14沖孔（或工作）表面 16後緣部份 20縱長方向 22柱塞（插針）構件 2 5環狀外側部分 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 26挖掘工具（元件） 在第1圖及第2圖中，一種沖孔裝置，尤其係沖鑽 旋轉沖鑽概略性地以標號2來標示之貫孔之裝置，其整 以標號1來加以標示。該裝置1包含有整體以標號3加 標示之鑽頭、鑽孔桿組件4以及夾套管5，其中該夾套管 係包圍該鑽孔桿組件4，且在該鑽孔桿組件4與夾套管 之内部空間之間形成中空空間或環狀空間6。由圖式中1 以清楚地看出，挖掘或探鑽出來之塊狀材料7係經由該 成在鑽孔桿組件4之外部周緣與該夾套管5内徑或内部 y本紙張尺度適用中國國家標準（(：]^3)八4規格（210>< 297公釐） 91741 線· 528832 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（8 ) 間之間之中空空間或環狀空間6，而傳送出去。在第1圖 所示之沖孔位置中，其中顯示在該沖孔位置上，夾套管5 面向鑽頭3之前緣端8係定位在與該鑽頭3之後緣表面隔 開一段距離的位置，使得可以得到較大之自由空間使該挖 掘或探鑽出來之材料避開鑽頭3，而導入至形成在鑽孔桿 組件4與夾套管5之間的中空空間6。由第1圖可以明顯 地看出，甚至較大尺寸之材料7亦可因此而導入至該中空 空間或環狀空間6。 再者’在鑽孔桿組件4之部位具有在第1圖及第2圖 中以標號9加以標示之連接區域，且很明顯地，該鑽孔桿 、、且件4之個別部位係具有外徑，係大於該鑽孔桿組件4之 其餘部分，其中該夾套管5之額外的支撐件（其在圖式中係 以標號10加以標示），通常具有較小之厚度。為了避免在 導引極大材料塊7時發生堵塞的情況，尤其在此連接區域 9中，在第1圖中概要顯示且鄰近該鑽頭3之後緣表面處 係具有套管7G件11，此套管元件n可以限制進入至中空 空間6之自由入口間陈或入口截面積，以使得僅有較小： 材料顆粒7可以進入至該中空空間或環狀空間6,以可靠 地避免發生該材料7堵住或卡在中空空間6之内部，例如 卡在連接區域9之部位。㈣顯地，#由相對地調整該套 管元件11之尺寸’便可以調整該連接區域9可以具有之 同尺寸。 Λ 在第1圖所示之沖孔位置中，一 且Τ Μ 種習知方式經由鑽 孔桿組件4而導人至纖q +加 鑽頭3之部位的沖洗及冷卻流體，係 本紙張尺度賴帽目家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱）_ 8 91741 —^---------—— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂， 丨線· 528832 A7 -—------- 五、發明說明（9 ) 經由位在鑽頭3之沖孔或工作表面14上之通道開口而棑放 出去，其中該通道開口係以標號12及13來加以標示，因 此在一方面係可以有效地沖洗及冷卻該工作表面14，而另 一方面，可以使得挖掘或探鑽出來之材料7能夠活動且承 載沿著箭頭1 5所示之方向流入至中空空間6中（除了鑽頭 13以外），這係由於該沖洗及冷卻流體通常在壓力及視情 況而包含之壓縮空氣或者係加壓之水的作用下而再循環所 造成’以使得該挖掘或探鑽出來之材料7可以漂浮在沖洗 流體上而具有方向性地通過該中空空間6。 在沖洗中空空間6或者將内含於其中之挖掘或探鑽出 來之材料7完全清除的狀態下，鑽頭3便可以僅係簡單地 縮回至夾套管5或者係與該夾套管5靠合在一起，亦即， 縮回至第2圖中所示之沖洗位置，以使得該夾套管面向鑽 頭3之前緣端8與該鑽頭之後緣表面靠合在一起，且該鑽 頭3之後緣部分16係與夾套管5之前緣端8疊合在一起。 為此，在夾套管5之前緣端8的部位係提供有適當的自由 空間。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 再者，由第2圖可以明顯看出，不採用將經由鑽孔桿 組件4而導入至鑽頭3之沖洗及冷卻流體，經由位在工作 表面14末端之通道開口 12及13排放出去的方式，而是在 鑽頭之後緣表面16上設有至少另一通道開口 17，經由該 開口，該沖洗及冷卻流體之排放，可以依照箭頭1 8之方向 而直接進入至位在該鑽孔桿組件4與夾套管5之内部空間 之間的中空空間6。在第2圖所示之位置，在該情況下， 91741 r---1------------ (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) --綠· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 528832 A7 五、發明說明（10 ) 朝向通遒開口 12及13之清空的流體通道會由刷狀鎖固元 件19所阻擋，其中該鎖固元件係會藉由彈簧以之作用力 化著冲孔裝置1之縱長方向2〇來移動，使得在第2圖中 所不之沖洗位置上，該沖洗及冷卻流體係會直接由供應孔 口而進入該面向鑽頭3之後緣表面之至少通道開口 17中， 其中該供應孔口係大致延伸位在該鑽孔桿組件4之中央部 位。再者，該刷狀鎖固元件19會與柱塞或插針構件22相 連結’在第2圖中所示之沖洗位置，係突伸超過該工作表 面！4。然而，在帛i圖中所示之冲孔位置，會靠接在欲加 以挖掘之材料23上，並藉此使該刷狀鎖固元件19藉由彈 簧21之作用力而移動進入至第1圖中所示之位置，其中該 通道開口 17係藉由刷狀鎖固元件19而鎖固，而且再次地 使該冷部流體僅經由該面向工作表面14之通道開口 I]及 13而排放出去。 此外在圖式所示之實施例中可以看出，鑽頭3係大 :區分為中央中間部分24以及包圍該中央中間部分24之 %狀外侧部分25 ’且由’例如’針狀較硬材料所構成之挽 掘工具或元件（皆以標號26標示）係分別插入於其中。 因此’圖示之裝置！可以安全地將甚至與在鑽孔桿組 件4與夾套管5之間所提供之中空空間以寸相當之較粗 大的挖掘或探鑽出來之材料7運送出I，藉此，便不需要 如習知技術般在鑽頭3中配置額外的通道開口。此外，藉 由，該粗大的或探鑽出來之材料7可以運送出I，經由鑽 孔#’、且件4所導入之沖鑽或挖掘能量’便可以完全地應用 ^---Λ------------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) . -線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ^νΛ f &尺_ —⑽ x 297 公髮 91741 528832 A7 _B7 五、發明說明（11 ) 在製造貫孔2上，而不需要再供應任何其他能量來將該挖 掘出來之材料加以分解，以使該挖掘或探鑽出來之材料可 以經由位在鑽頭3中之通道開口而運送出來，此一方式在 習知技術中係有需要的。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂·- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 11 91741

Claims (1)

1. 5288321¾ 經濟部中央標準局員工福利委員會印製 第90104243號專利申請案 申請專利範圍修正本 (91年5月16日〕 1 *種冲孔裝置，尤其係沖鑽或旋轉沖鑽貫孔（2)之裝置， 包括具有沖孔或工作表面（14)之鑽頭（3)、鑽孔桿組件 (4)，此鑽孔桿組件（4)係用以將旋轉及/或沖壓應力導入 至鑽頭（3)’並且將沖洗及冷卻流體導入至鑽頭（3)，以及 包括夾套管（5)’此夾套管係在鑽孔桿組件（4)及爽套管（5) 之内部空間之間形成中空空間（6)，並且係支撐在該鑽孔 桿組件上，可以與鑽頭（3)相連接，其特徵在於，位在沖 孔位置之夾套管（5)係配置成與該鑽頭其面向遠離該工 作表面（1 4)之方向之後緣表面（1 6)隔開一段距離，且當位 在沖洗該形成在夹套管（5)與鑽孔桿組件（4)之間之中空 空間（6)之沖洗位置時，該鑽頭（3)係會藉由其後緣表面靠 置在該夹套管面向鑽頭（3)之前緣端（8)及/或與該夹套管 之前緣端相連接而位移。 2·如申請專利範圍第丨項所述之裝置，其特徵在於該夹套 管（5)在面向鑽頭（3)之前緣端（8)係形成位在鑽孔桿組件 (4)及其内部空間之間的自由空間，以至少部分地重疊該 鑽頭面向遠離工作表面（14)之端部（16)。 3.如申請專利範圍第1或2項所述之裝置，其特徵在於套 管元件（11)係位在該鑽孔桿組件（4)及/或夾套管（5)之外 部周緣表面上，以在該夹套管（5)之前緣端（8)上限縮該自 由通道之戴面積。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（21〇 X 297公釐） 1 91741 528832 H3 4·如申請專利範圍第丨項所述之裝置，其特徵在於該鑽頭 (3)係皆包含至少一個通道開口（12、13)，以將位在工作 表面（14)之部位以及終結在該鑽頭（3)之後緣表面（16)之 部位之通道開口（17)中的沖洗流體排放出去。 5. 如申請專利範圍第4項所述之裝置，其特徵在於鎖固元 件（19)係位在該鑽頭（3)之内部，該鎖固元件（19)在沖孔 位置上係β空該終結在工作表面（14)中之至少一個通 道開口（12、13)，且在沖洗位置中，係排放該沖洗流體 以清空該朝向後緣表面（16)之至少一個通道開口（17)。 6. 如申請專利範圍帛5項所述之裝置，其特徵在於該鎖固 元件係由刷子（19)所構成，此刷子（19)係導引在鑽頭（3) 之内部空間中，且包圍沖洗流體供應導管，此導管係大 致正中央地延伸在該鑽頭（3)中，在沖孔位置上，該刷子 係可以藉由由該工作表面（14)突伸出之柱塞或插針構件 (22)而以彈簧（21)之彈力而在鑽頭（3)中沿著縱長方向位 移。 7·如申請專利範圍第1項所述之裝置，其特徵在於該沖洗 經濟部中央標準局員工福利委員會印制衣 w體係由壓縮空氣或液體所構成，尤其係在加壓狀態下 之水。 8.如申請專利範圍第！項所述之裝置，其特徵在於該鑽頭 (3)係區分成中央内部部分（24)以及環散包圍該内部部分 (24)且與其相連結，尤其係以可拆離方式而連結之外 側部分（25)。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210 X 297公釐） 2 91741