Tool for ground drill

申请号 JP16433595 申请日 1995-06-29 公开(公告)号 JPH08270359A 公开(公告)日 1996-10-15
申请人 Down Hole Technologies Pty Ltd; ダウン ホール テクノロジーズ プロプライエタリー リミテッド; 发明人 MCLEOD GAVIN THOMAS; EGAN MATTHEW VANCE;
摘要 PURPOSE: To exchange cutting means composed of a plurality of segments as they are left as they are brought to the state of operation.
CONSTITUTION: The tool contains a carrier means in which segments 22 can be charged for carrying the segments 22 to the ground drill 12 or them from the ground drill 12. The tool 20 can be operated so that the tool 20 relatively slides the segments 22 when the tool 20 is passed through a predetermined position in the ground drill 12. One end sections of the segments 22 are projected in the lateral direction of the tool 20 and engaged with a seating means 30, and held at the positions of cutting.
COPYRIGHT: (C)1996,JPO
权利要求 【特許請求の範囲】
  • 【請求項1】 複数のセグメントで構成された掘削手段を作業状態のまま交換できるようにするために、切削位置に前記掘削手段を座着させる座着手段を備えた地中ドリルへ、また地中ドリルから掘削手段を搬送する工具であって、 前記セグメントを前記地中ドリルへ、また地中ドリルから搬送するために前記セグメントが装填されることのできるキャリヤ手段を含み、前記工具が前記地中ドリルの内部の予め定められた位置を通過したときに前記工具に相対的に前記セグメントをスライドさせるように前記工具が作動可能であり、前記セグメントの一端部が前記工具の横方向へ突出して前記座着手段に係合して、前記掘削位置に保持されるようになされた工具。
  • 【請求項2】 請求項1に記載の工具であって、前記キャリヤ手段がクレードルを含み、該クレードルのまわりで前記セグメントは円周方向に間隔を隔てられており、
    前記クレードルは前記工具が前記予め定められた位置を通過したときに前記工具の一部に相対的にスライド可能であり、これにより前記クレードルと前記工具の一部との相対的なスライド動作によって前記セグメントの前記一端部が前記工具の横方向に延在して前記座着手段に係合するようになされた工具。
  • 【請求項3】 請求項2に記載の工具であって、前記工具は前記部材へ前記セグメントを搬入し、また前記部材からセグメントを搬出するために前記地中ドリルを通して移動できる寸法とされ、また前記工具はセグメントが前記キャリヤ手段に装填されて前記管状部材に装着されるようになされる装着モードと、前記キャリヤ手段にセグメントがなく、前記部材に既に装着されているセグメントを回収するようになされる回収モードとの間で切り替え可能とされており、前記工具は前記地中ドリル内に保持されたインサートに係合する係合手段を備えており、前記インサートは前記セグメントが前記インサートと前記地中ドリルの内周面との間で掘削位置に保持されるようになされる装着位置と、前記インサートが引き戻されて前記セグメントを前記インサートと前記地中ドリルの前記内周面との間から解放させるようになす回収位置との間を可動であり、前記係合手段は前記工具が前記ドリルの内部に下ろされて前記インサートを前記装着位置へ移動させるときに前記インサートに係合するようになされており、また前記工具が上方へ移動されて前記インサートを前記回収位置へ移動させるときに前記インサートに係合するようになされている工具。
  • 【請求項4】 請求項3に記載の工具であって、前記工具は更に、前記係合手段が前記インサートに係合したときに該工具の一部分が前記インサートの下端部を通り超して延在するような寸法とされており、これにより使用時に前記掘削位置に装着されて前記部材内に前記インサートにより保持されているセグメントは、前記工具を前記回収モードに切り替え、該工具を前記ドリルの中に侵入するように下ろして、前記工具の前記一部分が前記インサートの下端部を超えて延在するとともに前記係合手段が前記インサートと係合するようになされる位置まで降下し、その後前記工具を上方へ移動して、前記セグメントが前記キャリヤ手段上で緊縮できるとともに該工具を前記ドリルから抜き取ることで回収されるようになされる前記回収位置へ前記インサートを移動させることによって、回収することができ、また、 新しいセグメントは、前記工具を前記装着モードに切り替え、前記工具の前記一部分が前記インサートの下端部を超えて延在するとともに前記係合手段が前記インサートと係合する位置まで前記工具をドリルの内部に下ろすことによって装着できるのであり、これにおいて前記工具の更に下方へ向かう移動が前記インサートを前記装着位置へ移動させ、この装着位置で前記インサートが前記セグメントを前記座着手段に位置決めするとともに該セグメントを前記インサートと前記部材との間で前記掘削位置に保持するのであり、その後前記工具は掘削を進めるために抜き出されることのできるようになされた工具。
  • 【請求項5】 請求項4に記載の工具であって、前記係合手段は前記インサートと係合する装着ラッチ手段および回収ラッチ手段を含み、前記工具が前記装着モードにあるときは前記装着ラッチ手段が作動可能で前記回収ラッチ手段は作動不能であり、また前記工具が前記回収モードにあるときは前記装着ラッチ手段および前記回収ラッチ手段の両方とも作動可能とされ、前記装着ラッチ手段は前記工具がドリルの内部に下ろされたときに前記インサートと係合し、また前記回収ラッチ手段は前記工具が第1の距離だけ引き上げられるときに前記スリーブに係合して該インサートを第1の距離だけ引き上げるようにさせ、前記回収ラッチ手段は前記工具を前記第1の距離より大きく引き上げられることで前記インサートから自動的に解除されるようになされた工具。
  • 【請求項6】 請求項5に記載の工具であって、前記工具は前記装着モードと回収モードとの間で該工具を切り替えるためのモード選定手段を含み、該モード切り替えすなわち選定手段は前記工具の主本体部分にスライド可能且つ回転可能に取り付けられた選定スリーブを含み、
    該選定レバーは前記装着ラッチ手段および回収ラッチ手段が通って突出できるようにする装着開口および回収開口をそれぞれ備えており、前記選択スリーブは前記装着開口が前記回収ラッチ手段の上に位置され且つ回収開口が前記回収ラッチ手段に対して半径方向に偏倚された装着モードに対応する第1の位置、また前記装着開口および前記回収開口がそれぞれ前記装着ラッチ手段および前記回収ラッチ手段の上に位置された前記回収モードに対応する第2の位置から回転できるようになされた工具。
  • 【請求項7】 請求項6に記載の工具であって、前記クレードル手段は細長いシャンクを含み、前記セグメントが前記工具に装填されたときにセグメントは該シャンクのまわりに円周方向に保持され、前記主本体部分は前記シャンクがスライドできるスライド通路を備えている工具。
  • 【請求項8】 請求項7に記載の工具であって、前記シャンクが前記主本体部分の中に引っ込められる収納位置へ向けて前記キャリヤ手段を押圧する押圧手段と、前記キャリヤ手段を押圧手段に抗して延在位置に解除可能にロックする解除可能なロッキング手段とを更に含み、前記解除可能なロッキング手段は前記工具が前記地中ドリル内に下ろされて前記インサートに係合した後に解除するようになされており、これにより前記クレードルは前記押圧手段で前記収納位置へ押圧され、また各セグメントの前記一端部は前記工具の周面を超えて延在し、前記座着手段に係合して前記座着手段に座着することができる工具。
  • 【請求項9】 請求項8に記載の工具であって、前記解除可能なロッキング手段が圧縮状態で前記押圧手段を保持するために1つまたはそれ以上可動ピンを含んでおり、各ピンは一端部が前記選択スリーブの内周面に当接しており、また前記選択スリーブの前記内周面は凹部を備えており、前記ピンの前記一端部が移動されると該ピンが前記押圧手段を保持する位置から引っ込むようにさせて、前記押圧手段を解除するようになされた工具。
  • 【請求項10】 請求項9に記載の工具であって、前記装着ラッチドッグが前記主本体部分と前記選択スリーブとの間に連結されており、前記装着ラッチドッグが前記インサートに係合すると、該装着ラッチドッグは前記選択スリーブを押圧して前記主本体部分に相対的にスライドさせ、これにより前記凹部が前記ピンの上を移動して前記解除可能なロッキング手段を解除するようになされた工具。
  • 【請求項11】 請求項10に記載の工具であって、前記セグメントが前記キャリヤ手段上に保持されたときに各セグメントの第2の端部が当接するストップを有する前記主本体部分の離れた端部にて前記細長いシャンクが終端している工具。
  • 【請求項12】 請求項6に記載の工具であって、前記クレードルは前記工具本体部分に形成された複数の凹部を含み、各凹部の上端部は主本体部分の外面へ至る斜面を備えており、また選択スリーブは前記装着モードおよび回収モードの両方において前記セグメント上に位置される複数の開口を備えており、半径方向内方へ向かうリップが各開口の下端部に備えられて各セグメントの下端部に当接するようになされており、これにより装着モードにおいて前記装着ラッチ手段が前記インサートを工具に係合させるとき、選択スリーブは工具本体に相対的にスライドして前記リップが前記セグメントを押圧できるように、またセグメントの上端部が前記斜面に沿ってスライドして工具を超えて横方向に延在し、これにより座着手段およびインサートに係合することができるようになされた工具。
  • 【請求項13】 請求項12に記載の工具であって、前記座着手段は前記部材のまわりに半径方向に形成された複数の切り欠きを含み、これらの切り欠きを通してセグメントの掘削面が突出して地盤を掘削できるようになされた工具。
  • 【請求項14】 請求項13に記載の工具であって、前記掘削手段が複数の前記セグメントで構成されたリーマーである工具。
  • 【請求項15】 請求項5に記載の工具であって、前記工具が前記地中ドリルを通して下ろされ、前記工具が前記地中ドリルに嵌合されているランドリングに到達するまでは、搬送スリーブが前記工具を収容して前記係合手段が前記内周壁面に接触することを防止するようになされており、前記スリーブは前記地中ドリルの内径よりも小さい外径を有し、また前記ランドリングの内径よりも大きい外径を有しており、これにより前記ランドリングに到達することによって前記搬送スリーブはそれ以上降下することを該ランドリングで防止されるようになされており、また工具は前記搬送スリーブおよびランドリングを通過して前記係合手段が前記インサートに係合できるようにされている工具。
  • 说明书全文

    【発明の詳細な説明】

    【0001】

    【産業上の利用分野】本発明は地中ドリル用工具に係わり、特にしかし限定するわけではないが、コアサンプリングドリルのドリルビットおよび(または)リーマの作業位置で交換する装置の地中ドリル用工具に関する。

    【0002】

    【従来の技術】地中ドリルでは、ドリルビットを地中ドリルのドリルストリングの下端部に着脱可能に取り付けて、このドリルビットで地中に穴を掘削することが普通とされている。 リーマーはドリルストリングとドリルビットとの間に連結されて、掘削穴の周壁面を切削(re
    am)するようになすことが普通である。 ドリルストリングは個々のドリルロッドを螺合して形成される。 ドリルロッドは一般に1.5、3または6メートルの固定長とされている。 ドリルの地中への貫入が進むにつれて、
    ドリルストリングの上端部に追加ドリルロッドが螺合連結される。 掘削時には、ドリルビットが切れなくなった結果として、または地盤の変化により、ドリルビットおよびリーマーの交換が必要になる。 ドリルビットはリーマーよりも頻繁(通常は少なくとも6倍ほど頻繁)に交換される。 ドリルビットまたはリーマーを交換するためには、ロッドを1本ずつ操作してドリルストリング全体を地中から抜き出し、ドリルビットを交換し、そして掘削の再開のためにロッドを1本ずつ組み付けてドリルストリングを再組み立てしながら地中に降下させねばならない。 ドリルビット/リーマーを交換するときのドリルストリングの完全な抜き出し、分解および再組み立ては、時間および費用のかかる作業であり、穴が深くなってドリルストリングが長くなるほど費用は増大する。

    【0003】この問題を解決するために、少なくともドリルビットに関する限りでは、ドリルストリングの下端部に着脱可能に装着され、またドリルストリングが作業位置に保持されたままの状態で、ドリルストリングを通して交換のために係合解除且つ緊縮することのできる緊縮式ドリルビットを使用することによって、ドリルストリングを掘削穴から抜き出す必要性をなくす幾つかの試みがこれまで行われてきた。 しかしながら、これらの試みは様々な理由によって商業的に成功するとは立証されていない。 これらの理由には、設計および適用が極めて困難なために非常に多くの故障モードが生じて、および(または)製造や、運用状態の維持が高価になること;
    ドリルビットセグメントにバリ(burring)を生じたり詰まらせる掘削流体および異物で閉塞する傾向があること;ドリルストリングとの係合によりドリルビットセグメントの整合不良が生じること;ドリルストリングの内管に対してドリルビットが取り付けられるためにコアサンプルの直径が小さくなること;貫入速度が低下すること;およびドリルビットセグメントが個別に破損することが含まれる。

    【0004】

    【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述した従来の欠点の少なくとも1つの解決を試みる装置の地中ドリル用工具を提供することである。

    【0005】

    【課題を解決するための手段】本発明によれば、複数のセグメントで構成された掘削手段を作業状態のまま交換できるようにするために、切削位置に前記掘削手段を座着させる座着手段を備えた地中ドリルへ、また地中ドリルから掘削手段を搬送する工具であって、前記セグメントを前記地中ドリルへ、また地中ドリルから搬送するために前記セグメントが装填されることのできるキャリヤ手段を含み、前記工具が前記地中ドリルの内部の予め定められた位置を通過したときに前記工具に相対的に前記セグメントをスライドさせるように前記工具が作動可能であり、前記セグメントの一端部が前記工具の横方向へ突出して前記座着手段に係合して、前記掘削位置に保持されるようになされた工具が提供される。 そして前記工具は、前記キャリヤ手段がクレードルを含み、該クレードルのまわりで前記セグメントは円周方向に間隔を隔てられており、前記クレードルは前記工具が前記予め定められた位置を通過したときに前記工具の一部に相対的にスライド可能であり、これにより前記クレードルと前記工具の一部との相対的なスライド動作によって前記セグメントの前記一端部が前記工具の横方向に延在して前記座着手段に係合することが好ましい。 前記工具は、前記工具は前記部材へ前記セグメントを搬入し、また前記部材からセグメントを搬出するために前記地中ドリルを通して移動できる寸法とされ、また前記工具はセグメントが前記キャリヤ手段に装填されて前記管状部材に装着されるようになされる装着モードと、前記キャリヤ手段にセグメントがなく、前記部材に既に装着されているセグメントを回収するようになされる回収モードとの間で切り替え可能とされており、前記工具は前記地中ドリル内に保持されたインサートに係合する係合手段を備えており、前記インサートは前記セグメントが前記インサートと前記地中ドリルの内周面との間で掘削位置に保持されるようになされる装着位置と、前記インサートが引き戻されて前記セグメントを前記インサートと前記地中ドリルの前記内周面との間から解放させるようになす回収位置との間を可動であり、前記係合手段は前記工具が前記ドリルの内部に下ろされて前記インサートを前記装着位置へ移動させるときに前記インサートに係合するようになされており、また前記工具が上方へ移動されて前記インサートを前記回収位置へ移動させるときに前記インサートに係合することが好ましい。 前記工具は、前記工具は更に、前記係合手段が前記インサートに係合したときに該工具の一部分が前記インサートの下端部を通り超して延在するような寸法とされており、これにより使用時に前記掘削位置に装着されて前記部材内に前記インサートにより保持されているセグメントは、前記工具を前記回収モードに切り替え、該工具を前記ドリルの中に侵入するように下ろして、前記工具の前記一部分が前記インサートの下端部を超えて延在するとともに前記係合手段が前記インサートと係合するようになされる位置まで降下し、その後前記工具を上方へ移動して、前記セグメントが前記キャリヤ手段上で緊縮できるとともに該工具を前記ドリルから抜き取ることで回収されるようになされる前記回収位置へ前記インサートを移動させることによって、回収することができ、また、新しいセグメントは、前記工具を前記装着モードに切り替え、前記工具の前記一部分が前記インサートの下端部を超えて延在するとともに前記係合手段が前記インサートと係合する位置まで前記工具をドリルの内部に下ろすことによって装着できるのであり、これにおいて前記工具の更に下方へ向かう移動が前記インサートを前記装着位置へ移動させ、
    この装着位置で前記インサートが前記セグメントを前記座着手段に位置決めするとともに該セグメントを前記インサートと前記部材との間で前記掘削位置に保持するのであり、その後前記工具は掘削を進めるために抜き出されることが好ましい。 前記工具は、前記係合手段は前記インサートと係合する装着ラッチ手段および回収ラッチ手段を含み、前記工具が前記装着モードにあるときは前記装着ラッチ手段が作動可能で前記回収ラッチ手段は作動不能であり、また前記工具が前記回収モードにあるときは前記装着ラッチ手段および前記回収ラッチ手段の両方とも作動可能とされ、前記装着ラッチ手段は前記工具がドリルの内部に下ろされたときに前記インサートと係合し、また前記回収ラッチ手段は前記工具が第1の距離だけ引き上げられるときに前記スリーブに係合して該インサートを第1の距離だけ引き上げるようにさせ、前記回収ラッチ手段は前記工具を前記第1の距離より大きく引き上げられることで前記インサートから自動的に解除されることが好ましい。 前記工具は、前記工具が前記装着モードと回収モードとの間で該工具を切り替えるためのモード選定手段を含み、該モード切り替えすなわち選定手段は前記工具の主本体部分にスライド可能且つ回転可能に取り付けられた選定スリーブを含み、該選定レバーは前記装着ラッチ手段および回収ラッチ手段が通って突出できるようにする装着開口および回収開口をそれぞれ備えており、前記選択スリーブは前記装着開口が前記回収ラッチ手段の上に位置され且つ回収開口が前記回収ラッチ手段に対して半径方向に偏倚された装着モードに対応する第1の位置、また前記装着開口および前記回収開口がそれぞれ前記装着ラッチ手段および前記回収ラッチ手段の上に位置された前記回収モードに対応する第2
    の位置から回転できることが好ましい。 前記工具は、前記クレードル手段は細長いシャンクを含み、前記セグメントが前記工具に装填されたときにセグメントは該シャンクのまわりに円周方向に保持され、前記主本体部分は前記シャンクがスライドできるスライド通路を備えていることが好ましい。 前記工具は、前記シャンクが前記主本体部分の中に引っ込められる収納位置へ向けて前記キャリヤ手段を押圧する押圧手段と、前記キャリヤ手段を押圧手段に抗して延在位置に解除可能にロックする解除可能なロッキング手段とを更に含み、前記解除可能なロッキング手段は前記工具が前記地中ドリル内に下ろされて前記インサートに係合した後に解除するようになされており、これにより前記クレードルは前記押圧手段で前記収納位置へ押圧され、また各セグメントの前記一端部は前記工具の周面を超えて延在し、前記座着手段に係合して前記座着手段に座着することが好ましい。 前記工具は、前記解除可能なロッキング手段が圧縮状態で前記押圧手段を保持するために1つまたはそれ以上可動ピンを含んでおり、各ピンは一端部が前記選択スリーブの内周面に当接しており、また前記選択スリーブの前記内周面は凹部を備えており、前記ピンの前記一端部が移動されると該ピンが前記押圧手段を保持する位置から引っ込むようにさせて、前記押圧手段を解除することが好ましい。 前記工具は、前記装着ラッチドッグが前記主本体部分と前記選択スリーブとの間に連結されており、前記装着ラッチドッグが前記インサートに係合すると、該装着ラッチドッグは前記選択スリーブを押圧して前記主本体部分に相対的にスライドさせ、これにより前記凹部が前記ピンの上を移動して前記解除可能なロッキング手段を解除することが好ましい。 前記工具は、前記セグメントが前記キャリヤ手段上に保持されたときに各セグメントの第2の端部が当接するストップを有する前記主本体部分の離れた端部にて前記細長いシャンクが終端していることが好ましい。 前記工具は、前記クレードルは前記工具本体部分に形成された複数の凹部を含み、各凹部の上端部は主本体部分の外面へ至る斜面を備えており、また選択スリーブは前記装着モードおよび回収モードの両方において前記セグメント上に位置される複数の開口を備えており、半径方向内方へ向かうリップが各開口の下端部に備えられて各セグメントの下端部に当接するようになされており、これにより装着モードにおいて前記装着ラッチ手段が前記インサートを工具に係合させるとき、
    選択スリーブは工具本体に相対的にスライドして前記リップが前記セグメントを押圧できるように、またセグメントの上端部が前記斜面に沿ってスライドして工具を超えて横方向に延在し、これにより座着手段およびインサートに係合することができることが好ましい。 前記工具は、前記座着手段は前記部材のまわりに半径方向に形成された複数の切り欠きを含み、これらの切り欠きを通してセグメントの掘削面が突出して地盤を掘削できることが好ましい。 前記工具は、前記掘削手段が複数の前記セグメントで構成されたリーマーであることが好ましい。
    前記工具は、前記工具が前記地中ドリルを通して下ろされ、前記工具が前記地中ドリルに嵌合されているランドリングに到達するまでは、搬送スリーブが前記工具を収容して前記係合手段が前記内周壁面に接触することを防止するようになされており、前記スリーブは前記地中ドリルの内径よりも小さい外径を有し、また前記ランドリングの内径よりも大きい外径を有しており、これにより前記ランドリングに到達することによって前記搬送スリーブはそれ以上降下することを該ランドリングで防止されるようになされており、また工具は前記搬送スリーブおよびランドリングを通過して前記係合手段が前記インサートに係合できることが好ましい。

    【0006】

    【実施例】図1は地中ドリル12のドリルビットの形態をなす掘削手段を作業位置のまま交換する第1の実施例の装置10を示している。 ドリルビット12は複数のドリルロッド14が相互連結されて構成されており、これらのドリルロッドが一緒になってドリルストリングを形成している。 掘削穴の周壁面を削るための標準的なリーマー16が最下ロッド14の自由端部に螺合されている。 この装置10は複数の独立しているが相互に作用する部材を含み、これらの部材には、ドリル12の下端部に連結されるようになされた駆動組立体18の形態をした管状部材、ドリル12を通して移動できる寸法とされて、ドリルビットセグメント22(図18、図19および図23を参照)を駆動副組立体18へまた該駆動副組立体から搬送するための装着および回収工具20、およびインサートがビットセグメント22を駆動副組立体1
    8内に保持する装着位置と、ドリル12から抜き出すためにインサート24が引き戻されてビットセグメント2
    2が工具20上に緊縮できるようにする回収位置との間をスライド可能に部材18の内部に保持された実質的に円筒形のインサート24が含まれる。

    【0007】図14および図17を参照すると、内周壁面26は駆動副組立体18の下端部28にビットセグメント22を座着させるための座着手段30を備えている。 座着手段30は内面26に沿って円周方向に延在するランド32を含み、これに続いて下部方向へ一連のテーパーの付いた平坦面が形成され、これらの面の最下位置に凹部58が形成されている。 特に、ランド32に続いて以下の順で下流へ向けて面が形成されている。 すなわち、駆動副組立体18の長手方向の中心軸線36から離れる方向へテーパーを付された面34;軸線36と平行に延在する面38;軸線36へ向かうテーパーを付された面40;軸線36から離れる方向へテーパーを付された面42;軸線36へ向かうテーパーを付された面4
    6;および軸線36から離れる方向へテーパーを付され且つ駆動副組立体18の長手方向端部50へ延在する面48である。 面48に続いて、軸線36および端部50
    の両方から離れる方向へテーパーを付された面52が形成され、この面は駆動副組立体18の外周面54へ至る。

    【0008】複数の駆動ラグ56が面46に備えられている。 隣接する駆動ラグ56は凹部58を画成しており、掘削時にはこの凹部の中にビットセグメント22の下端部が保持される。 図15で最も明白となるように、
    駆動ラグ56の幅は軸線36へ向かって半径方向で減少されている。 軸線36と平行に延在した1対の対向する溝60が駆動副組立体18の端部の内側にて壁面26に機械加工されている。 ロッキングクリップ62(図21
    および図22を参照)が各溝60の上端部64に挿入される。 各ロッキングクリップの下端部は面65が形成され、この面は内壁面26へ向かうテーパーを付されており、ばねクリップ66が内壁面26と対向する面のクリップの上端部の近くに取り付けられている。 図18および図19を参照して説明すると、ビットセグメント22
    は駆動副組立体18の座着手段30と組み合うように付形されている。 ビットセグメントはシャンク68と、このシャンク68の下端部に形成された地盤に係合して掘削するためのクラウン70とを含む。 クラウン70はダイヤモンドおよび金属のマトリックスを典型的に含む。
    使用において、クラウンの接地面72が磨耗するにつれて、新しいダイヤモンドが露出して掘削を促進するようにされる。

    【0009】ビットセグメント22の側面74(図19
    で上側に示されている)は駆動副組立体18の内面26
    と向き合わされる。 シャンク68の側面74は、クラウン70から始まって以下の順に並んだ面を含む(軸線3
    6は図18に都合のよい基準として点線で示されている)。 すなわち、軸線36へ向かうテーパーを付された面76;軸線36と平行に延在する面77;軸線36から離れる方向へテーパーを付された面78;軸線36へ向かうテーパーを付された面80;軸線36と平行に延在する平坦面82;軸線36から離れる方向へテーパーを付された面84;軸線36へ向かうテーパーを付された面86;軸線36と平行に延在する面80である。 面88の次ぎに面92に至る急なステップ90が続いており、面92は軸線36へ向かうテーパーを付されているとともに、シャンク68の端部94まで延在している。

    【0010】シャンク68の反対側面96は、端部94
    からクラウン70へ向かう方向にて以下の順に並んだ面を含む。 すなわち、軸線36へ向かうテーパーを付された面98;軸線36と平行に延在する平坦面100;軸線36へ向かうテーパーを付された面102;および軸線36と平行に延在する平坦面104である。 図20に最も明確に示されるように、クラウン70は環状の扇形形状であり、内側円弧面106および外側円弧面108
    を有して形成され、外側円弧面108の長さは内側円弧面106のそれよりも長い。 掘削面72と反対側のクラウン70の面は、外面108から外面106へ向かう方向において以下の順に並べられた面を備えている。 すなわち掘削面72と平行に延在する面110;掘削面72
    へ向けて傾斜してシャンク68の隣接面76にて終端する面112、掘削面72から離れる方向へテーパーを付されて円弧面106にて終端する面114である。 面1
    12および76はV形凹部116を形成しており、この凹部は駆動副組立体18の面48および52と係合する(図24に見られるように)。

    【0011】図2〜図9を参照すると、工具20は主本体部分118を含み、この上に選択スリーブ120がスライド可能且つ回転可能に保持される。 本体118の上端部120は標準的なワイヤーラインアダプター124
    を取り付けるためのスクリューねじを備えている。 一対の対向する長手方向の溝(図示せず)が本体118の端部122に機械加工され、リング126をスライド可能に保持するようになされている。 このリングはその内周面に1対の突起(図示せず)を備えており、これらの突起が溝内に係合してリング126を本体118の長手方向にスライドできるようにしている。 ワイヤーラインアダプター124とリング126との間に保持されたばね128は、端部122から離す方向へリング126およびスリーブ120を押圧するように作用する。 突起13
    0はスリーブ120に隣接するリング126の端部に形成され、2つのモードの一方にてスリーブ120の隣接する端部に切り欠かれた選定凹部132,134に係合する。

    【0012】本体118は内側凹部136を備えており、この内側凹部は1対の装着ラッチドッグ138を収容する。 ピン140は両方のラッチドッグ138の一端部を通して延在し、本体118をスリーブ120に連結する。 ピン140は本体118に形成されている長手方向溝(図示せず)およびスリーブ120に形成されている横方向に延在する溝142の中に係合する。 ピン14
    0の各端部は、溝142の周囲のまわりに形成されているリップ143に座着する。 これが、本体118とスリーブ120との間の連結を与え、スリーブは本体118
    に相対的に対して長手方向にスライドできるとともに回転できるようにするのである。 第2のピン144はピン140と平行に延在し、本体118に形成された長手方向溝148に係合する。 ばね150はラッチドッグ13
    8の対向する両端をピン144に連結している。 ばね1
    50は、本体118の横方向へ且つスリーブ120に切り欠かれた開口すなわち溝139(図4および図7を参照)を通して突出させるようにラッチドッグを押圧する。 ラッチドッグ138の各々はインサート24に当接する支持面152を備えている。

    【0013】装着ラッチドッグ138と同様な1対の回収ラッチ手段154が端部122とは反対側のラッチドッグ138の側にて工具20に備えられている。 しかしながら、回収ラッチドッグ154はラッチドッグ138
    を受け入れる平面に対して直に配置された平面内に配置される。 更に、回収ラッチドッグは装着ラッチドッグ138とは反対の概念で配向されている。 すなわち、回収ラッチドッグ154の端部156はばね(図示せず)
    で本体118の横方向に且つスリーブ120に切り欠かれた溝155(図4および図8を参照)を通して突出するように押圧されており、反対両端158は本体118
    を通して延在するピン160で保持されている。 支持面162はインサート24と係合するように回収ラッチドッグ154の端部156に形成されている。 図4および図8から最も明白になるように、装着ラッチドッグ溝1
    39は回収ラッチドッグ溝155の幅よりも広い。

    【0014】長方形の空間164が回収ラッチドッグ1
    54に隣接して本体118に形成されている。 空間16
    4の一端部166の長手方向に穴が延在しており、この穴は円筒形凹部170に通じている。 凹部170は、本体118の切頭円錐形の端部172を通して延在する。
    空間164、穴168および凹部170は一緒になってクレードル176のための側路174を形成しており、
    クレードルの上にビットセグメント22が取り付けられる。 クレードル176は中央バー178を含み、この中央バーからその一端部でねじ付きステム180が同軸的に延在して、反対端部はストップ182で終端している。 ステム180は凹部170および穴168を通して、空間164の中へ延在する。 ステム168に隣接するバー178の端部は凹部170内にスライド可能に受け入れられる。 ばね184は、ステム180に螺合された張調整ナット186および空所164のチューブ1
    66の間にてステム180に保持される。 ナット186
    の反対両端部188および190は、ナット168の中心から半径方向へ厚さが減少するようにテーパーを付されている、すなわち傾斜されている。

    【0015】1対のロッキングピン(図示せず)が本体118に形成されているそれぞれの凹部192に配置されている。 これらのピンはそれぞれの凹部192の中にスリーブ120で保持され、またスリーブ120の相対的な移動により選択的に空間164の中に突出し、また空間から引き戻されることのできる端部を有している。
    図9を参照すると、スリーブ120の内周壁面194は円周溝196を備えている。 溝196が凹部192の上に位置するようにスリーブ20が位置決めされると、その内部のピンの端部は空間164から引き戻されてばね184が伸長できるようにする。 しかしながら、溝19
    6が凹部192の上に位置しないようにスリーブ120
    が位置決めされると、ピンの端部は平坦面194に当接して空間164の内部へ延在するように保持される。 この状態で、ピンはナット186に当接して、ばね184
    を圧縮状態に保持する。

    【0016】ビットセグメント22を装着するために工具20が装填されるとき、セグメントはバー178のまわりのに半径方向に配置され、クラウン170はストップ182に当接する。 各ビットセグメント22の面98
    は本体118の切頭円錐形端部172の大径端部に係止される。 弾性バンド198がビットセグメント22をそれぞれの面82の周りで取り囲んで、クレードル176
    の上にビットセグメントを保持する。 複数のリッジ20
    0がスリーブ120の外面に備えられており、これらのリッジはスリーブ120の長手方向に平行に延在している。 リッジ200は等間隔とされ、隣接するリッジどうしが浅い溝202を画成して、工具20がドリル12を通して下ろされたときに、この溝を通して流体は流れることができる。 インサート24(図11〜図13を参照)はビットセグメント22を弾性バンド198に抗して拡張させ、駆動副組立体18の内面に圧し当てて掘削位置へビットセグメント22を位置決めするために備えられている。

    【0017】インサート24は、上端部204から突出する反対両側の1対の頂点206を有する円筒チューブの形態とされている。 各頂点の側面は下流方向へ鋭く傾斜して、頂点206を引き離している平坦面208へ至る。 1対の長手方向に延在するレール210は、インサート24の外周面212から外方へ突出している。 これらのレール210は駆動副組立体18の溝60に係合する。 長手方向に延在する溝214(一方のみ示されている)の形態とされた1対の対向する止め具がインサート24に切り欠かれて、回収ラッチドッグ154を係合させるようになされている。 各溝214の上流端は、上流へ向かう方向にてインサート214の内面へ向けて傾斜するように斜面を形成されている。 頂点206と対向するスリーブ24の端部は複数の長手方向に延在するキー溝218を備えている。 隣り合うキー溝218は、ラグ220で間隔を隔てられている。 路222がインサート24の内面の長さに沿って機械加工されている。 水路は、ビットの冷却、潤滑およびフラッシュに使用された水を流す通路を与える。

    【0018】リーマーセグメント(図27および図28
    を参照する)を交換するための工具20'(図26を参照)は、ドリルビットセグメント22の交換用に使用された工具20と構造的且つ機能的に同じである。 したがって、工具20の説明に関して使用した符号がこの工具20'の同様な特徴を示すために使用されている。 ワイヤーラインアダプター124'は工具20'の上端部1
    22に螺合される。 ばね128'はワイヤーラインアダプター124'とリング126'との間に介在される。
    工具20によるように、リング126'はスリーブ12
    0'の上端部に切り欠かれた凹部(図示せず)に係合する突起130を備えているならば、工具126'の長手方向にスライド可能である。 装着ラッチドッグ138'
    および回収ラッチドッグ154'は、工具20のそれらと同じである。 工具20'と工具20との間の本質的な相違点は、クレードル176'が本体118'の下端部のまわりに半径方向に形成された複数の切り欠き227
    を含むことである。 切り欠きの各々の上端部は斜面22
    8を備えており、この斜面は本体118'の外面に至る。 更に、スリーブ120'は複数の開口230を備え、これらの開口は切り欠き227の上に位置される。
    半径方向内方へ向いたリップ232は、各開口230下端部に備えられる。

    【0019】工具20および224の間の他の相違点は、装着ラッチドッグおよび回収ラッチドッグのピンが保持される溝の長さである。 特に、工具20'のこの長さは(例えば溝148'を参照)、工具20の対応する溝の長さよりも格段に長い。 標準的なオーバーショットアタッチメント234が工具224の下端部に連結されて、工具20のワイヤーラインアダプター124と連結されるようになされる。 この連結は、工具20および2
    0'が互いに回転することを許容する。 リーマーセグメント226はドリル12に取り付けられるか、ドリルから取り外されるときに、切り欠き227内に保持される。 リーマーセグメント226は傾斜面を有する長方形プリズムの形状とされている。 各セグメント226は長方形プレート236上に取り付けられる。 直立リップ2
    38および240がプレート326の上端部および下端部を横断して延在する。 プレート236のリップ240
    および上端部の両方とも斜面を形成されて、上流へ向かって互いに収斂するようになされる。

    【0020】セグメント226はゴムバンド242および244で切り欠き227内に保持され、これらのゴムバンドは対応するセグメント226の端部に隣接するプレート236を取り囲む。 補助駆動副組立体18'とされた管状部材は、リーマーセグメント226を掘削位置に保持するためにドリルに螺合される。 補助駆動副組立体18'は座着手段を備えており、この座着手段は駆動副組立体18'の内周壁面から内方に突出したランド3
    2'と、ビットセグメント226を座着させるための傾斜縁248を有する切り欠き246(1つだけが示されている)とを含む。 凹部250が各切り欠き246の下流端部に隣接して駆動副組立体18の内面に切り欠かれて、リップ238を受け入れるようになされる。

    【0021】補助インサート24'は補助駆動副組立体18で保持され、セグメント226を切り欠き位置に選択的に保持し、またセグメント226を交換のために解放させる。 インサート24'は、インサート24のキー溝218およびラグ220を含まないことを除いて、インサート24と本質的に同じである。 工具20'は、インサート24'がセグメント226を掘削位置に位置決め保持する装着位置と、インサート24'がセグメントを解放させるために引き戻されて、セグメントが弾性バンド242および244の作用で工具226上に緊縮できるようになされる回収位置との間で、インサート2
    4'をスライドさせるために使用される。

    【0022】図1を再び参照すると、地中ドリル12
    は、この実施例では例えばロンガイヤーズ(RONGY
    EARS)で製造されている形式のコアサンプリングドリルとされている。 コアサンプリングドリルは、ドリル12の下端部に保持されたランドリング252を典型的に含んでいる。 このランドリング252は都合のよいコアサンプル胴体254(図24および図25を参照)の通過を一時停止させるために使用される。 コアサンプル胴体254の頂部はランドリング252上に係止されて、コアサンプル胴体254がドリル12から脱落することを防止する。 コアサンプル胴体254は掘削した地盤のコアサンプルを集めて保持するために使用される。
    コアサンプル胴体が満杯になったならば、掘削は停止され、コアサンプルを切断するように掘削穴の底部からドリルが持ち上げられ、その後コアサンプル胴体はワイヤーライン256によりドリルを通して上昇される。

    【0023】装置10がドリルビットだけを作業位置のまま交換するために使用される場合は、従来のコアサンプリングドリルビット(図示せず)がリーマーと螺合される駆動副組立体18と交換される。 装置10がリーマーの作業位置のままの交換を可能にするために使用されるならば、標準的なリーマー16は取り外されて駆動副組立体18と交換される。 インサート24/24'は、
    対応する駆動副組立体18および18'内に常に保持される。 工具20および20'は、ビットセグメント22
    および226の装着および回収のためにそれぞれドリル内へ下ろされ、または取り出される。 工具20および2
    0'が取り外されると、標準コアサンプル胴体254がドリル12の中に下ろされることができ、コアサンプルの取り外しのためにインサート24および24'を通過される。 装置10の作動方法がドリルビットセグメントの交換に関連してここで説明される。

    【0024】駆動副組立体18は標準的なコアサンプリングドリルのリーマー16に螺合される。 工具20はスリーブ120をリング126に相対的に回転させて装着モードに設定され、これにより突起130は装着モードの選択凹部132に係合される。 クレードル176は本体118から延ばされてばね184を圧縮し、このばねは端部が空間164内へ延在されているロッキングピン(図示せず)によって圧縮状態に保持される。 この状態において、装着ラッチドッグ138はスリーブ120の溝139から横方向へ突出する。 しかしながら回収ラッチドッグ154は溝155と整合されておらず、それ故にスリーブ120の範囲内にて圧縮状態に保持される。
    ビットセグメント22はクレードル176上に装填され、各ビットセグメント22の面82に接触する弾性バンド198により所定位置に保持される。 各ビットセグメントのクラウン70はストップ182に当接する。 インサート24は駆動副組立体18内に配置され、クリップ62で座着手段30の上方に保持される。 インサート24は頂点206が上流へ向くように配向される。 インサート24のレール210が溝60に係合して、駆動副組立体18の内側に沿ってインサート24がスライドできるようにする。

    【0025】工具20はワイヤーラインアダプター12
    4を経て標準的なワイヤーラインに連結され、装着ラッチドッグ138を圧縮する搬送スリーブ260(図29
    に示される)に挿入される。 次ぎにこの搬送スリーブ2
    60は工具20とともにドリル12の中央を通して降下される。 工具20の降下速度を増大させるためにスリーブの上端部に搬送スリーブ用の錘262(図30を参照)を取り付けることができる。 搬送スリーブ260の降下はランドリング252に当接して一時停止される。
    しかしながらリング252の内径よりも小さな外径を有する工具20は降下を続ける。 工具20がランドリング252を通過するとき、装着ラッチドッグ138はばね150によりスリーブ120に形成された溝139から突出するように押圧される。 ラッチドッグ138の支持面152は頂点206に接触し、これにより支持面15
    2が平坦面208上に位置して頂点206を引き離す位置となるまで、工具20を回転させる。 工具20のこの回転は、駆動副組立体18の凹部56およびインサート24のキー溝218に対するビットセグメント22の正確な整合を保証する。

    【0026】ラッチドッグ138は頂点206と衝突して短い距離を後方へ駆動され、スリーブ20の相当の移動を生じる。 この作用により、溝196は凹部192上に位置され、内部に位置されたピン(図示せず)が空間164から引き戻されて、ばね184が拡張できるようにする。 これはクレードル176を本体118内に収納させる。 各ビットセグメントの面98は切頭円錐端部1
    72に沿ってスライドして本体118の横方向へ延在し、内壁面22(図23を参照)に接触する。 工具12
    0が降下を続けると、シャンク68のステップ90が駆動副組立体18のラッチドッグ32に係合する。

    【0027】工具120の引き続く降下移動は、インサート24を平坦面208に支持される装着ラッチドッグ138で下方へ引き下ろす。 各ビットのステップ90がラッチドッグ32に係合すると、ビットセグメント22
    のそれ以上の降下移動は防止される。 インサート24はビットセグメントの後面96を集め、弾性バンド198
    の押圧力に抗してビットセグメント22を半径方向外方へ拡張させるように作用して、ビットセグメントを個々の凹部58の中に位置決めさせる。 インサート24は、
    キー溝218がビットセグメント22の上をスライドしてビットセグメント22を駆動副組立体18との間に保持する装着位置となるまで、下方へ引き続き移動される。 弾性バンド198は、駆動副組立体18の面44とビットセグメント22の面82との間に形成された空間内に位置する。 工具20は次ぎにワイヤーライン256
    を介してランドリング252へ引かれ、その上で個々のラッチドッグ138はリング252を通して後方へ引かれることで圧縮される。 工具20は次ぎに搬送スリーブ260に再び侵入し、両者がドリルから完全に抜き出される。

    【0028】駆動副組立体18のまわりにロックされたビットセグメント22が地盤を掘削するドリルビットを形成する。 標準的なコアサンプル胴体254が次ぎにワイヤーライン256を経てドリル12の内部へ下ろされて、掘削した地盤のコアサンプルを保持するようになす。 インサート24はコアサンプル胴体254(図24
    および図25を参照)がインサートを通過できるようにする寸法である。 駆動副組立体18およびインサート2
    4の間にビットセグメント22が保持されてドリルビットを形成されると、ドリル12は掘削穴の底部へ下ろされて掘削を開始される。 図24を参照すると、ビットクラウン70が穴底部に接触すると、セグメント22は駆動副組立体の面34,48および52をそれぞれビットセグメントの面86,112,および114に支持させて後方へスライドするように強制される。 このモード(掘削モード)では、ステップ90はランド32の周りに間隔を隔てられる。 ビットセグメントのスライド運動は、ビットセグメントの面77および88、および駆動副組立体の面38で容易とされ、これらの面の全てが軸線36と平行に延在している。

    【0029】ビットセグメント22および駆動副組立体18の面の配置は、ビット重量および掘削時に生じる内部/外部の回転力を駆動副組立体18に伝達する。 更に、この作用は、ビットセグメントの各々の最上位置の内縁がインサート24の外周壁面212に対して僅かに内方へ押圧されるときのクランプ作用によって、インサート24を所定位置にロックする。 ビットセグメント2
    2および駆動副組立体18の間の、掘削時の力の伝達が図24に示され、以下に説明される。 矢印Aは掘削時にストリング重量の一部がビットクラウン70から駆動副組立体18へ伝達される方向を示している。 この力は駆動副組立体18の長手方向に方向を定められて、面48
    および52に付与される。 ストリングの残りの重量は各ビットセグメントの面86を経て図24の矢印Fで示されるように各キー溝の表面34へ伝達される。 この力はまた、ビットセグメント22を半径方向内方へ移動させて、掘削時に要求されるインサート24に対するクランプ作用を与えるようになす。 クラウン70の面108に作用する外部の半径方向の力は矢印Bで示されるように面52で駆動副組立体へ伝達される。 これらの力は、駆動副組立体18の面52および48でも支持される。 ビットクラウン70および駆動ラグ56に作用する内部の半径方向の力は、矢印Cで示されるように面48を経て駆動副組立体に伝達される。

    【0030】コア切断時(図25に示される)に、ドリル12が掘削穴の底部から持ち上げられるとき、ビットセグメントはステップ90がランド32に当接するまで駆動副組立体18に相対的にスライドし、駆動副組立体の面40および46はビットセグメントの面84および78に対してそれぞれ支持される。 コアサンプル胴体2
    54もビットセグメント22の面102に対して力を作用させる。 この力は、掘削穴の底部へ向かって傾斜した斜め方向にて、ビットセグメント22から駆動副組立体18へとそれぞれの面77および46;および84および40の間で矢印D,EおよびGで示されるように伝達される。 ビットセグメント22および駆動副組立体18
    の、それぞれ面78および46の間の空間すなわち間隙(図24に示される)は、コア切断時にコアサンプル胴体254がビットセグメント22に力を伝達したとき、
    ビットセグメント22が半径方向外方へ撓めるようにしている。 これがコア切断時にビットセグメントを軸線3
    6から半径方向へ拡張させて、通常のようにコアサンプル胴体リフター(図示せず)を経てコアサンプルが掘削される岩盤から切断されるようになす。

    【0031】掘削時には、上述のように、各ビットセグメントの最上内縁がインサート24の外周壁面に対して僅かに内方へ押圧されるときのクランプ作用によって、
    インサート24がビットセグメント22を所定位置にロックする。 回転駆動が駆動副組立体18から駆動ラグ5
    6を経てビットセグメント22へ伝達される。 ビットの潤滑および冷却は通常の方法で行われ、流体がドリル1
    2の内部にポンプにより圧送されて、流体がビットクラウン70まで流れることができるようにするインサート24内部の水通路222を経て循環される。 しかしながら、ビットクラウン70での冷却は、標準的なドリルビットで達成されるようには実質的に困難である。 本発明の装置では、隣接するビットセグメント22の間に形成された間隙によって、極めて幅広い水通路が自然に備えられる。

    【0032】従来のドリルビットでは、比較的狭いチャンネルまたは溝がクラウンに切り欠き形成されて、潤滑剤および冷却液の通過を可能にする。 この実施例のビットセグメント22の間の間隙は、標準的なドリルビットと比較して、水通路幅の300%〜600%の増大を示している。 逆に、ビットクラウン70の表面積は実質的に減少されている。 これはビットマトリックス設計の標準的な実際と反対である。 ドリルビットセグメントのこの構造は、冷却、汚染物質のフラッシュ、および潤滑が有効に達成され且つポンプ圧力が低圧であれば一層効率的に掘削できるものと考えられる。 クラウン設計はまたドリル重量を小さな掘削面積に集中させることで高い貫入速度を与える。 隣接するビットセグメントの間の極めて幅広い水通路もまたビットクラウンのバーリングまたは掘削による異物によって生じるビット水通路の閉塞および循環不能の問題をなくす。

    【0033】ビットセグメント22を取り外して交換するために、ドリル12は先ず短い距離だけ穴底部から持ち上げられてコアサンプルを岩盤264から切断するようになされる。 このコアサンプル胴体254は次ぎにワイヤーライン256を使用して通常の方法でドリルから取り出される。 工具20はスリーブ120のカウンターツイストにより回収モードとされて、回収凹部134が突起130に係合するようになされる。 これにより、溝155は回収ラッチドッグ154と整合され、回収ラッチドッグは完全に拡張されてスリーブ120の面を超えて突出するようになされる。 工具20は搬送スリーブ2
    60に挿入されてドリル12を通して下ろされる。 ランドリング252に到達すると、スリーブ260の止め具は一時停止されるが、工具20は引き続きランドリング252を通して降下して、回収ラッチドッグ154および装着ラッチドッグ138を露出させるのであり、これらのラッチドッグはドリル12の内周面に接触される。

    【0034】工具20は次ぎにインサート24の中に入り、これにより回収ラッチドッグはインサート24の内周面と接触することで圧縮される。 装着ラッチドッグ1
    38は頂点206と接触して、工具を駆動副組立体18
    との正確な整合状態に回転させる。 装着ラッチドッグ1
    38が平坦面208に底付きすると、回収ラッチドッグ154は拡張してインサート24に備えられている溝2
    14の中へ入る。 クレードル176は拡張位置にあり、
    ばね184は圧縮されてナット186は凹部192内に位置するロッキングピン(図示せず)で直線的な移動ができないようにロックされる。 クレードル176はビットセグメント22の中心に配置されており、ストップ1
    82がビットクラウン70を超えて延在する。 工具20
    がここで短い距離だけワイヤーラインで持ち上げられると、回収ラッチドッグ154はインサートを元へ引き戻し、インサート24は駆動副組立体18の溝60に沿ってスライドする。 同時に、ビットセグメント22は解放され、弾性バンド198の収縮力によって緊縮される。
    工具20を更に上方へ引き上げることにより、回収ラッチドッグ154はクリップ62のテーパー面65で圧縮されてインサート24から自動的に解除される。

    【0035】工具が継続して上方へ移動すると、インサート24を残し、回収ラッチドッグおよび装着ラッチドッグの両方がドリル12の内周壁面に接触される。 ランドリング252に到達すると、装着ラッチドッグはばねの押圧力に抗して圧縮されて、リング252を通過するようになされる。 回収ラッチドッグ154を圧縮するために、回収ラッチドッグがランドリングと当接するように面162はランドリング252の下端面とともに傾斜すなわちテーパーを備えており、上方への力が加えられると回収ラッチドッグが圧縮されてランドリング252
    を通過するようになされる。 工具20は次ぎに搬送スリーブ260に再度侵入して、ソレノイドと共に地面に引き出される。 ビットセグメント22は次ぎにクレードル176から取り外され、新しいドリルビットがここでは駆動装置に取り付けられるようにして、取り付けされることができる。

    【0036】リーマー工具20'、補助駆動副組立体1
    8'、および補助インサート24'の相互作用によるリーマーセグメントの作業位置のままの交換は、ビットセグメント22を参照して上述したことと本質的に同じである。 実質的な両者の間の相違点は、クレードル17
    6'の作動である。 図2を参照すると、リーマーセグメント226はクレードル176の空間227内で交換される。 装着ラッチドッグ138がインサート24'の頂点に衝突すると、スリーブ120'は後方すなわち上流方向へ押される。 したがって、スリーブ120'のリップ232はプレート236のリップ238のまわりに当接する。 これにより、リーマーセグメント226は斜面228に沿ってスライドを生じ、リップ240はスリーブ120'の外面から横方向へ突出するようになされる。 このようにして、リップ240は次ぎにランド3
    2'と接触して、リーマーセグメント226の更に下方へ向かう移動を停止させることができる。 リーマーセグメントの回収はビットセグメントの場合と同様に達成できる。

    【0037】ドリル12のリーマーセグメントを組み合わせて交換することが望まれる場合は、標準的なリーマー16は駆動副組立体18'と交換される。 リーマーセグメント226は典型的には工具20'のワイヤーラインオーバーショット234を工具20のワイヤーラインアダプター124と連結することで同時に交換できる。
    これは、工具20および20'の相対的な回転を許容する。 リーマーセグメントおよびビットセグメントの交換が同時に行われる一方で、リーマーセグメントはビットセグメントほど頻繁に交換されることはない。 リーマーセグメントが交換されるのでなければ、工具20'は装着モードのまま残されて、クレードル176'にセグメント226は全く装填されない。

    【0038】上述の説明から、本発明は従来技術より優れた多くの利点および利益を得られることが明白である。 最も重要なことは、掘削穴からドリルストリングを抜き出すことを必要とせずにドリルビットおよびリーマーの交換を常に容易且つ迅速に行えることであり、これにより時間が短縮され、生産性が高まり、掘削費用が低減されることである。 ドリルビットの容易且つ簡単な交換は、また地盤の変化に関連したドリルビットの交換を促進して、その時の地盤に対してビット硬度および性質を最適化させるようにする。 この点に関して、ドリルビットがその時の地盤に対して特に設計されたものでない場合には、その地盤を通して1メートルにも達しない深さを掘削したときに、ドリルビットは完全に磨耗したことを知ることになる。 更に、駆動副組立体のキー溝およびインサート輪郭に関連したドリルビットの独特な形状輪郭は、以下の主要な機能を果たす。 すなわち、 1. ビットセグメントおよび駆動副組立体のテーパー面は、コアサンプルの切断および取り外しのためにドリルストリングを持ち上げるとき、ビットクラウンに作用する荷重力を、駆動副組立体18を経て均等に伝達し、これによりビットセグメント22のスナップ破断(sna
    pping)の可能性を排除する。 2. 駆動ラグ56およびインサート24に関連してビットセグメント22の側面74の面が掘削時に発生するドリルストリング重量および回転力を駆動副組立体全体を経て均等に伝達する。 3. 駆動副組立体18およびビットセグメントの面は、
    掘削作業が掘削モードから、装着および取り外し時のビットセグメントのスナップオーバー式ロッキングおよびロッキング解除を容易にするコア切断モードに切り替えられたときに、ビットセグメントが駆動副組立体18とインサート24との間をスライドできるようにする。 4. 駆動副組立体18およびビットクラウン70の面は、掘削作業時に発生する内部/外部の半径方向力に逆作用する。 5. 駆動副組立体内部に対するビットセグメントのスライド嵌合且つ非密着嵌合は、挿入および引き戻しを容易にさせる。 これは掘削流体または破片で部品が汚れることに関係する問題を解消する。 6. ねじ結合に替えて組み合うテーパー面を使用したことで、各ビットセグメント22の全長に沿って設計強度を最大にするための非常に頑丈且つ簡単なビットセグメント設計を得る。 7. 駆動副組立体18の設計において与えられ、ドリルが掘削穴の底部から持ち上げられたとき、または掘削穴の底部に係合したときに生じる前後の移動は、ビットセグメントの汚れを自動的且つ連続的に取り除く。 ドリルのある種の構成において生じ得るような汚染等により発生するビットセグメントのあらゆる詰まりも自動的に修正される。 8. ビットセグメントの面とキー溝面との間の相互作用もまた、インサート24を掘削モードに自動的にロックし、ビットクラウン70の移動は掘削穴の底部に接触し、またインサートを解放して、ドリルストリングは掘削穴の底部から持ち上げられる。

    【0039】

    【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明の構成によると、セグメントを地中ドリルへ、また地中ドリルから搬送するためにセグメントが装填されることのできるキャリヤ手段を含み、工具が地中ドリルの内部の予め定められた位置を通過したときに工具に相対的にセグメントをスライドさせるように工具が作動可能であり、セグメントをスライドさせるように工具が作動可能であり、セグメントの一端部が工具の横方向へ突出して座着手段に係合して、掘削位置に保持されるので、掘削手段であるドリルビットやリーマーを作業位置のままで交換することがきる。

    【図面の簡単な説明】

    【図1】地中ドリル内部に配置された装置の第1の実施例の側立面図;

    【図2】図1に示された装置に使用されている工具の側立面図;

    【図3】図2に示された工具の長手方向断面図、

    【図4】図2および図3に示された工具の選択スリーブの側立面図;

    【図5】図4に示された選択スリーブの端面図;

    【図6】図4に示された選択スリーブの反対側の端面の図;

    【図7】図4に示されたB−Bの断面図;

    【図8】図4に示されたC−Cの断面図;

    【図9】図5に示されたA−Aの断面図;

    【図10】図4に示されたD−Dの断面図;

    【図11】図1に示された装置に使用されたインサートの側立面図;

    【図12】図11に示されたインサートの一端部の図;

    【図13】図11に示されたインサートの反対側の端面の図;

    【図14】図1に示された装置に使用された管状部材の長手方向断面図;

    【図15】図14に示された管状部材の一端部の図;

    【図16】図14に示された管状部材の反対側の端面の図;

    【図17】図14に示された管状部材の下側部分の図;

    【図18】図1に示された装置に使用されたビットセグメントの側面図;

    【図19】図14に示されたビットセグメントの頂面図;

    【図20】図18および図19に示されたビットセグメントの端面図;

    【図21】図1に示された装置に使用されたロッキングクリップの頂面図;

    【図22】図14に示されたロッキングクリップ側面図;

    【図23】この装置の下端部の拡大した部分的断面図;

    【図24】インサートによりビットセグメントが掘削位置にロックされた、掘削モードのドリルの端部の断面図、

    【図25】図24に示されたドリルストリングであるが、ドリルストリングが掘削穴の底部から引き上げられて示された図;

    【図26】本発明の第2の実施例に使用された工具の断面図;

    【図27】本発明の第2の実施例に使用されたリーマーセグメントの頂面図;

    【図28】リーマーセグメントが掘削位置に保持された本発明の第2の実施例の部分的な断面図;

    【図29】図1に示された装置のための搬送スリーブの側面図;および

    【図30】図1に示された装置の搬送スリーブ用の錘の側面図である。

    【符号の説明】

    10 ドリルビット装置 12 地中ドリル 18 駆動副組立体 20 工具 22 ビットセグメント 30 座着手段

    ───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 イーガン,マチュー バンス オーストラリア国6155 ウエスタン オー ストラリア,リーミング,サン ミゲル ドライブ 21

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