JP2017505723A - 衝撃装置用の減衰装置、衝撃装置及び削岩機 - Google Patents

Abstract

打撃方向（Ｒ）をもつ流体圧削岩機（１）の衝撃装置用減衰装置は、工具に対して軸方向に作用する減衰ピストン（５）を有し、減衰ピストン（５）は、第一の減衰チャンバ（７）に受けられる第一のピストン部分（６）と第二の減衰チャンバ（９）に受けられる第二のピストン部分（８）とを備え、動作中に、上記衝撃装置の通常の打撃位置において、減衰ピストン（５）は打撃方向の動きに対して固定止め（１９）に対して設定される。減衰ピストンの全ての軸方向位置において、第一の減衰チャンバ（７）と第二の減衰チャンバ（９）との間に減衰スロット（１０）が確立され、また第一の減衰チャンバ（７）は流体圧によって加圧される。本発明はまた、衝撃装置及び削岩機にも係る。【選択図】 図２

Description

本発明は、流体力削岩機の衝撃装置によって駆動されることになる工具に対して軸方向に作用する減衰ピストンを含み、減衰ピストンが、第一の減衰チャンバに受けられる第一のピストン部分と、第二の減衰チャンバに受けられる少なくとも第二のピストン部分とを備えている、打撃方向をもつ流体力削岩機の衝撃装置用の減衰装置に関するものである。また、本発明は、衝撃装置及び削岩機に関する。

削岩機における衝撃装置の減衰装置の働きは、掘削作業中に生じる反射衝撃波から機械を守ることにある。減衰装置はまた、掘削作業中に岩盤との接触を確かなものにすることによって削岩リグから送り力を岩盤へ掘削スチールを介して伝達する良好な状態を設ける働きもある。

衝撃装置用の従来公知のいわゆるフローティング減衰装置は、アキュムレータに接続される第一のチャンバと掘削鋼から出てくる反射（リフレックス）を抑えるための第二のチャンバとを備えている。減衰ピストンは第二のチャンバ内にぴったりと嵌合し、その結果岩盤からのリフレックスは抑えられ、ピストンが打撃方向と反対の方向に動くときにピストンと機械のハウジングとのとの間に形成したスロットを介して液体が押し出されることになる。

所謂遊動位置を得るために、打撃方向及びその反対手方向に動くことができ、減衰ピストンは打撃に先駆けて位置決めされるようにされ、減衰装置には一定のダンパー液体の流れが供給される。

本発明の目的は、既存の技術のある特定の課題に対処する従来公知の減衰装置をさらに発展させることにある。

本発明の最も重要な特徴
上記目的は、初めに述べた発明に関して、衝撃装置の作動すなわち通常の打撃位置において、減衰ピストンが、打撃方向における動きに対する固定止めに対して設定され、減衰ピストンの全ての軸方向位置において第一の減衰チャンバと第二の減衰チャンバとの間に減衰スロットが形成され、また第一の減衰チャンバが流体圧で加圧されることによって達成される。

従って、浮遊位置に達するために減衰装置への流体の供給すなわち減衰装置に対するダンパー液体の流れはもはや必要でないので、一方ではエネルギー吸収作用が達成され、他方ではエネルギーの消費が低減される。

減衰ピストンの動きは本発明によれば従来公知の種類の相応した減衰装置に比べて一層制限されるので、減衰装置に供給するためのアキュムレータを特別に設ける必要はなく、その結果コストはさらに低減されることになる。

原理的にばねとして働くいわゆる従来の単一減衰装置に比べて、本発明により有効なエネルギーの受け入れが得られ、それにより反射した衝撃波は有効に減衰される。それにより、掘削サイクルのできる限り大きな部分の間、岩盤接触の良好な状態が掘削ストリング継手の緊張の高まり4及びそれによる良好な掘削の経済性と共に得られる。

本発明では、比較できる減衰装置よりも構造が簡単であるので、結果としてより一層経済的な解決策となる。

衝撃装置による打撃がシャンクアダプター又は相応した構成要素に向かって駆動されると、掘削機は、減衰ピストンの軸方向動きの低減が期待されるため、従来公知の浮動ダブル減衰装置に対して、比較的高い送り力に設定するように要求され得る送りシステムによって順方向に駆動される。

従って、その後の岩盤反射の発生時に、減衰ピストンはある距離後方へ駆動され、それにより減衰チャンバから変位されることになる液量が減衰スロットを介して駆動され、加熱され、それにより反射エネルギーは吸収される。固定止めに対する減衰ピストンの再位置決めは、第一の減衰チャンバの普遍的な加圧を通して第一の減衰チャンバにおける圧力によって行われる。

好ましくは、減衰ピストンは、直接に、掘削ブッシングを介して、回転ハウジングの一部を介してを含むグループから任意の一つを通してシャンクアダプターに対して作用する。

適当には、第一の減衰チャンバは、衝撃装置の圧力源に接続され、このことは、機械において既に利用できかつ適当な大きさの圧力を用いることができるので、有益である。

好ましくは、第一の減衰チャンバには、圧力流体通路が接続され、この圧力流体通路は第一の減衰チャンバにおける口部領域に絞り部材を備えている。絞り部材を、減衰動き中に減衰ピストンの速度を適合させるように寸法決めすなわち調整することにより、種々の予期した動作条件などにクッション作用を適合させることができる。

好ましくは、第一の減衰チャンバの容積／断面積の比は第二の減衰チャンバの容積／断面積の比を越える。その結果、第二の減衰チャンバは、比較的堅固なチャンバとなり、そこから本質的な流体移動が起こり、この本質的な流体移動は、エネルギーを取り込むために隣接した減衰スロット（複数のスロット）を通って生じる。

漏れスロットは好ましくは隣接した減衰チャンバからの方向に面した減衰チャンバの各軸方向端部に接している。

好ましくは、各漏れスロットは、ドレーンすなわち戻り流れに接続される通路に連通している。

第一及び／又は第二の減衰チャンバが減衰ピストンに設けた相応したピストン部分を受ける少なくとも一つの別の減衰チャンバに接続する減衰スロットを備えることは、本発明の範囲内である。

第二の減衰チャンバは好ましくは、上記減衰スロットが第一の軸方向端部から出ていること及び漏れスロットが第二の軸方向端部から出ている場合を除いて有利には閉じられる。

好ましくは、端部が打撃方向に向いている減衰ピストンは、軸方向に向いた当接面の形態の削岩機のハウジング内の固定止めと共動する当接部分を備えている。

本発明は、また、岩盤反動を減衰する上記の減衰装置を備えた衝撃装置に関する。

本発明は、また、かかる衝撃装置を含む削岩機に関する。かかる削岩機は種々の適当な実施形態では、掘削ブッシング及び／又は減衰ピストンと工具との間の回転ハウジングの部分を備えることができる。

減衰装置に関して上記で述べた利点は、本発明による衝撃装置及び削岩機において相応して得られる。

本発明の別の特徴及び利点は、添付図面を参照しての以下の詳細な説明において記載される。

以下添付図面を参照して実施形態により本発明を詳細に説明する。
削岩機を概略的に示す図。 本発明の第一の実施形態による減衰装置を示す図。 本発明の第二の実施形態による減衰装置を示す図。 本発明の第三の実施形態による減衰装置を示す図。

本発明による削岩機は図１に概略的に示され、削岩機１はハウジング３内に、シャンクアダプター２に対して衝撃ピストン４が打撃を行った後に生じる岩盤反動を和らげる減衰装置を備えている。

図２に詳しく示す減衰装置は、衝撃ピストン４のまわりに同心に配置される減衰ピストン５を備えており、減衰ピストン５は、一方ではシャンクアダプター２における相応した接触面１８に対して当接面２０が設けられ、他方では、当接部分２１が機械ハウジング３における軸方向に向いた面の形態の固定止め１９に対して設けられている。この固定止め１９は、衝撃ピストン４が打撃方向Ｒにおけるシャンクアダプター２に対して打撃を行う際に削岩機の衝撃ピストン５に対する画定位置を形成している。

減衰ピストン５は、第一の減衰チャンバ７に収容される第一のピストン部分６と、第二の減衰チャンバ９に収容される第二のピストン部分８とを備えている。第一及び第二の減衰チャンバは、衝撃ピストン４及び減衰ピストン５に共通の対称軸線Ａのまわりに同心に設けられたリング型チャンバである。

第一の減衰チャンバ７と、第二の減衰チャンバ９との間において、減衰ピストン５の全ての可能な軸方向位置に減衰スロット１０が確立され、この減衰スロット１０は、減衰チャンバ間のある一定の漏れ連通を行い、そして第二の減衰チャンバ９の第一の軸方向端部に隣接している。さらに、減衰スロット１０が出ている第一の減衰チャンバの前方軸方向端部（後方軸方向端部の反対側）に隣接してハウジング３に対する漏れスロット１１が確立され、この漏れスロットはドレーン通路１３に連通している。ドレーン通路１３は、収集タンクに通じ、すなわち衝撃装置において再利用するため貫流する流体媒体を導く戻り導管に通じている。

減衰スロット１０が出ている第一の軸方向端部に相対した第二の減衰チャンバ９の第二の軸方向端部には、漏れスロット１２が出ており、この漏れスロット１２はドレーン通路１４に連通している。ドレーン通路１４は、収集タンクに通じ、またこの場合ドレーン通路１４は、上記に従って戻り通路であることができる。

さらに、第一の減衰チャンバ７には、圧力流体通路１６が接続しており、圧力流体通路１６は、圧力源１５に接続されて第一の減衰チャンバ７を本質的に一定に加圧しており、圧力源１５は好ましくは衝撃装置の圧力のもとにある圧力流体源である。

第一の減衰チャンバ７に対する圧力流体通路１６の接続領域において、圧力流体通路１６は絞り部材１７を備え、この絞り部材１７は、減衰ピストン５がシャンクアダプター２からの打撃反動を受けた時に減衰ピストン５の戻り運動を調整するために調整可能である。

本発明による衝撃装置の動作中、減衰ピストン５は、第一及び第二の減衰チャンバにおける発生圧力を通して、一方では上記固定止めに対して、他方ではシャンクアダプターの接触面に対して設定される。岩盤反動を受けると、シャンクアダプター２は打撃方向Ｒと反対の軸線方向に動き、それにより打撃方向Ｒと反対の幾分同じ方向に減衰ピストン５を動かす。その結果、第二の減衰チャンバ９内の液体は、エネルギーを受けるため減衰スロット１０を通して基本的に加圧される。

一般に、減衰スロット１０を通る流れが適用した所望の減衰作用を得るように減衰スロット１０は寸法決めされると言うことができる。さらに、漏れスロット１１、１２は、動作中に減衰装置の適用した所望の冷却作用を得るために寸法決めされる。

第一及び第二の減衰チャンバの幾何学的形状のため、第一の減衰チャンバ７の容積と断面積との比は第二の減衰チャンバ９の容積と断面積との比を越え、第二の減衰チャンバ９は比較的堅固でしかも弾性の少ないチャンバとして働き、一方第一の減衰チャンバは比較的弾性でたわみ性のあるチャンバとして働き、絞り部材１７を介して圧力流体通路１６内へのある一定の戻り流れが存在する。

しかし、また第一の減衰チャンバ７からは、漏れスロット１１を通ってある一定の液体容量が変位してエネルギーの取得及び動きのクッションが生じる。上記によれば減衰スロット１０を通して、岩盤反動の結果として、一般的には第二の減衰チャンバ９から液体の移動が生じ、それによりエネルギーを受けて減衰作用が生じる。

図３には、代わりの実施形態が示され、減衰ピストン５は、ドリルブッシング２６を介してシャンクアダプター２に相対している。これはまた２５で示す固定止めと当接共働するように設けた手段を備えている。その他一般的な解決策は同じである。同様な要素は図２の場合と同じ参照符号で示している。

図４には、本発明の第三の実施形態が示され、減衰ピストン５は単に、シャンクアダプター２の上方部分を取り巻く回転ハウジング２４に対して位置している。この場合、回転ハウジング２４は、回転ハウジング２４とハウジング３との間に働く軸線方向の固定止め２３に対して位置し、かかる固定止めは、減衰ピストン５が打撃方向の動きに抗するように設定される固定止めである。

本発明は特許請求の範囲内で変更できる。減衰ピストンに対する衝撃波の反動の伝達も異なって設けられ得る。

本発明に関連して用いた液体は、同様な適用のための通常の流体圧流体である。

１ 削岩機
２ シャンクアダプター
３ ハウジング
４ 衝撃ピストン
５ 減衰ピストン
６ 第一のピストン部分
７ 第一の減衰チャンバ
８ 第二のピストン部分
９ 第二の減衰チャンバ
１０ 減衰スロット
１１ 漏れスロット
１２ 漏れスロット
１３ ドレーン通路
１４ ドレーン通路
１５ 圧力源
１６ 圧力流体通路
１７ 絞り部材
１８ シャンクアダプター２における相応した接触面
１９ 固定止め
２０ 当接面
２１ 当接部分
２３ 固定止め
２４ 回転ハウジング
２５ 固定止め
２６ ドリルブッシング

Claims (14)

1. 打撃方向（Ｒ）をもつ流体圧削岩機（１）の衝撃装置用減衰装置であって、衝撃装置によって駆動されることになる工具に対して軸方向に作用する減衰ピストン（５）を有し、減衰ピストン（５）が、第一の減衰チャンバ（７）に受けられる第一のピストン部分（６）及び第二の減衰チャンバ（９）に受けられる第二のピストン部分（８）を備えている減衰装置において、
   ‐動作中に、上記衝撃装置の通常の打撃位置において、減衰ピストン（５）が打撃方向の動きに対して固定止め（１９、２２）に対して設定され、
   ‐減衰ピストンの全ての軸方向位置において、第一の減衰チャンバ（７）と第二の減衰チャンバ（９）との間に減衰スロット（１０）が確立され、また
   ‐第一の減衰チャンバ（７）が流体圧によって加圧されること
   を特徴とする減衰装置。
2. 減衰ピストン（１）が、直接に、掘削ブッシングを介して、回転ハウジングの一部を介してを含むグループから任意の一つを通してシャンクアダプター（２）に対して作用すること
   を特徴とする請求項１記載の減衰装置。
3. 第一の減衰チャンバ（７）が、衝撃装置の圧力源（１５）に接続されること
   を特徴とする請求項１又は請求項２記載の減衰装置。
4. 第一の減衰チャンバ（７）に圧力流体通路（１６）が接続され、圧力流体通路（１６）が第一の減衰チャンバ（７）において口部領域に絞り部材（１７）を備えていること
   を特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項記載の減衰装置。
5. 絞り部材（１７）が、減衰運動中、減衰ピストン（５）の速度に適応するように調整可能又は寸法決めされること
   を特徴とする請求項４記載の減衰装置。
6. 第一の減衰チャンバ（７）の容積／断面積の比が第二の減衰チャンバ（９）の容積／断面積の比を越えること
   を特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項記載の減衰装置。
7. 漏れスロット（１１、１２）が、隣接した減衰チャンバからの方向に面した減衰チャンバ（７、９）の各軸方向端部に接していること
   を特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項記載の減衰装置。
8. 各漏れスロットが、ドレーンすなわち戻り流れに接続される通路（１３、１４）に連通していること
   を特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか一項記載の減衰装置。
9. 第一及び／又は第二の減衰チャンバ（７、９）が減衰ピストンに設けた相応したピストン部分を受ける少なくとも一つの別の減衰チャンバに接続する減衰スロットを備えること
   を特徴とする請求項８記載の減衰装置。
10. 第二の減衰チャンバ（９）は、上記減衰スロット（１０）が第一の軸方向端部から出ていること及び漏れスロット（１２）が第二の軸方向端部から出ている場合を除いて閉じられること
    を特徴とする請求項７〜請求項９のいずれか一項記載の減衰装置。
11. 端部が打撃方向に向いている減衰ピストン（５）が、軸方向に向いた当接面（１９）の形態の削岩機（１）のハウジング（３）内の固定止めと共動する当接部分（２１）を備えていること
    を特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか一項記載の減衰装置。
12. 請求項１〜請求項１１のいずれか一項記載の減衰装置を有すること
    を特徴とする岩盤反動を減衰する減衰装置を備えた衝撃装置。
13. 請求項１２記載の衝撃装置を有すること
    を特徴とする削岩機。
14. 掘削ブッシング（１３）及び／又は減衰ピストン（８）と工具との間の回転ハウジングの部分を備えること
    を特徴とする請求項１３記載の削岩機。

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