削岩機のフラッシュヘッドに関わる装置及び該装置を備える削岩機

本発明は、マシンハウジングと、軸アダプタに対して衝撃作用を及ぼすようシリンダ内部に配置された往復運動自在な衝撃ピストンとを備えていて、軸アダプタがフラッシングホースに接続するための接続ユニットを設けたフラッシングヘッドと共動する削岩機のフラッシングヘッド用の装置に関するものである。本発明はまた、そのような装置を備える削岩機に関する。

削岩中、ドリルストリングのフラッシング溝にフラッシング媒体を導入するためには、例えば爆破孔を穿孔するための削岩機にフラッシング流体源に接続されるフラッシングヘッドを設けることは従来公知である。フラッシングヘッドは、ブッシング及び密封装置を介して軸アダプタに接続し、動作中軸アダプタが回転し、しかもフラッシングヘッドに対して制限された軸方向動作を行うことができる。

そのような構成の種々の変形例は従来公知であり、1つの解決策では、穿孔機のマシンハウジングに装着され固定されるフラッシングヘッドを配置しており、また別の解決策では、軸アダプタの半径方向の動きに適合するように浮遊して支持されるフラッシングヘッドを位置決めしている。

削岩機の動作によってマシンハウジング内の軸アダプタとその軸受ブッシングとの間に比較的大きな摩耗の危険性を引き起こすので、このように増大した摩耗の結果として、軸アダプタの半径方向の動きは通常大きくなる。これによって、軸アダプタの半径方向の動きが増加するため、最初に言及した変形例のフラッシングヘッドが摩耗に晒され、フラッシング密封装置における漏出に繋がり、フラッシング媒体をマシンハウジング内に流出させることになる。

前記別の変形例では、特定の地点でフラッシングヘッドを軸アダプタと一緒に動かすことができることによって、ブッシングの摩耗が原因で軸アダプタの半径方向の動きによるフラッシングヘッドへの影響の問題点は低減される。しかし、従来公知の解決策は未だに摩耗の問題に晒され、比較的複雑でありしかも特別に製造された構成要素の使用を必要としている。

背景技術の例として米国特許第4,858,394号及び国際公開第WO2011/084093号を挙げることができる。

本発明の目的は、削岩機のフラッシングヘッドに関して信頼性が高くしかも経済的で実用可能である、前記の削岩機に関わる装置を提供することにある。

この目的は、フラッシングヘッド及びマシンハウジングが共動する緊締手段及び緊締要素を備え、削岩機の動作中、フラッシング媒体ホースによって接続ユニットに及ぼす張力の力の方向と本質的に一直線に前記共動する緊締手段及び緊締要素を設け、さらに、前記共動する緊締手段及び緊締要素が相対的に移動可能であり、それによって対称軸に垂直な方向にマシンハウジングに対してフラッシングヘッドが可動である、前記種類の装置によって達成される。

「フラッシング媒体ホースによって接続ユニットに及ぼす張力の力の方向と一直線に」は、本明細書ではこれらの張力を仮想的に延長した線を意図しており、この線は張力の方向にフラッシングヘッドと係合する地点を通って伸びている。このことは、通常、前記共動する緊締手段及び緊締要素が、削岩機の衝撃方向に見られるように、ホースがフラッシングヘッドに接続されている位置の前方に位置決めされることを意味している。

従って、フラッシング媒体源から引かれるフラッシング媒体ホースを直接フラッシングヘッドに接続することができ、洗浄ヘッドの位置及び/又は配列に影響を与えることなくフラッシング媒体ホース内に存在する張力を受けるための有効な手段をマシンハウジング内に直接配置することができるという利点が得られる。

従って、従来の浮遊吊下式フラッシングヘッドで発生する問題点は、その位置から特別な構成要素または特別に寸法決めされたホースやチューブ片を介してフラッシングヘッドに渡されるため、フラッシング媒体ホースがマシンハウジングまで種々の緊締手段に直接緊締されることで回避される。

本発明はまた、衝撃方向に見られるように、マシンハウジングの中央または後部から横方向に延びる特定の構成要素を回避できるので空間を節約する解決策が可能である。

さもなければ、そのような構成要素はホース取り付け手段の形状で他の装置と干渉するリスクがあり、そのために削岩機の近くに空間を必要とすることになる。

さらに、本発明の解決策は、フラッシング媒体ホースをマシンハウジングの全長に沿って自由にすることができるので、フラッシング媒体ホースに緊締装置からの妨害なしにほとんど抵抗なしにフラッシングヘッドを軸アダプタの半径方向の動きに追従させる可能性を保証する。

これによりフラッシングヘッドの領域でホースの動きに大きな自由度が許され、それによってフラッシング媒体ホースがフラッシングヘッドの近くに緊締されるので、不規則な負荷に制限がかかることになる。

該装置は、前記共動する緊締手段及び緊締要素が接続ユニットでフラッシング媒体ホースの長手軸と一直線で配置され、しかも前記力の方向に沿って一直線であるよう構成されるのが好ましい。特に、かかる構成は、力の方向が本質的に前記対称軸に平行であるようされるのが好ましい。これは、本発明の装置がかかる構成のために事前に力の分析を必要とせず論理的に生産可能であるという結果をもたらす。

好ましくは、マシンハウジングはマシンハウジングの正面部分の領域にフラッシングヘッドのための空洞を有し、よってフラッシングヘッドは前記空洞の内部である程度外部の影響から保護される。

好ましくは、前記緊締要素はピン軸を有するピン手段を備えており、また前記緊締手段はピン手段を包囲しかつシート軸を有するシートを備えている。特に、ピン軸とシート軸とは、少なくとも装置が作動していない時には前記対称軸に対して本質的に直角を形成するのが好ましく、そして本質的には直角を成すのが好ましい。

好ましくは、前記共動する緊締手段及び緊締要素のうちの一方はフラッシングヘッドに緊締され、前記共動する緊締手段及び緊締要素のうちのもう一方はマシンハウジングに緊締されている。適切には、フラッシングヘッドは一体的な緊締手段或いは緊締要素と共に形成されるが、前記緊締手段或いは緊締要素は例えばネジ部品を用いてマシンハウジングに取外し可能に緊締されている。

好ましくは、細部間に可撓性のある可動性を得るために、前記共動する緊締手段及び緊締要素との間に弾性要素が設けられる。この要素は異なる種類のバネ装置であっても良いが、好ましくは、弾性ブッシングである。そのようなブッシングは適当なゴム或いはゴム状の素材から適切に製造される。

好ましくは、フラッシングヘッドとマシンハウジングとの間の可動性を可能にするために、弾性ブッシングと前記共動する緊締手段及び緊締要素のうちの一方との間に遊びが設けられる。前記共動する緊締手段及び緊締要素のうちの一方に或いはそれら両者に対して、弾性ブッシングは遊びをもって非常に良好に構成できる。

前記緊締要素と緊締手段は、力の方向に沿って延びる弾性的に柔軟なリンクを介して相互に接続されて構成することが可能である。

さらに、フラッシングヘッドの動きを制御するためには、フラッシングヘッドの内部を安定させる構成で補強されるのが適切である。これは、共動する手段が一方でフラッシングヘッドに他方で空洞に設けられるようにして実現することができる。そうすることによって、これらの手段は、対称軸から見て、フラッシングヘッドの半径方向への動きを許容すれども軸方向への動きは阻止するように構成されている。

前記した力の方向に見られるように、例えば関連する細部やその他の摩耗を補償するために、前記共動する緊締手段及び/又は緊締要素の位置は調節可能であるのが適当である。

フラッシングヘッドは適当には、フラッシング媒体室の両側に、軸受ブッシング及び軸アダプタと共動するためのフラッシング密封装置を有する種類のものである。

本発明はまた、マシンハウジングと、前記による装置を包含する、シリンダ内部における往復動自在な衝撃ピストンとを備える削岩機に関するものである。

以下、添付図面を参照して実施形態によって本発明を詳細に説明する。

本発明による装置を備えた削岩機を示す概略図。

図1の削岩機の正面部分の細部を示す部分拡大断面図。

第一の代りの削岩機の正面部分の細部を示す部分拡大断面図。

第二の代りの削岩機の正面部分の細部を示す部分拡大断面図。

図4の一部分の拡大断面図。

第三の代りの削岩機の正面部分の細部を示す部分拡大断面図。

図5の一部分の拡大断面図。

以下の詳細な説明では、同様の構成要素は、部分的に同じ参照符号で示される。

図1は、比較的狭い穿孔である発破孔を穿孔するのに適した削岩機1を示している。削岩機1はマシンハウジング2を有し、マシンハウジング2は衝撃ピストン17を備え、衝撃ピストン17は、シリンダ18内部で動きそして軸アダプタ15に対する衝撃作用を行う。軸アダプタ15はブッシング13の内部で通常のように可動であり、ドリルストリング(図示していない)のドリルストリング要素に接続可能であり、ドリルストリング要素の最遠端部にはドリルビットが支持される。

フラッシングの目的のために、削岩機1には、軸アダプタ15と連通するフラッシングヘッド3が設けられ、前記フラッシングヘッド3は、(図示していない)フラッシング媒体源からフラッシングヘッド3を介して軸アダプタ15の通路内にフラッシング媒体を運び、さらにドリルストリングを通り前記ドリルビットまでフラッシング媒体を運ぶために、フラッシング媒体ホース10に接続される。

さらに、図1から明らかなように、フラッシングヘッド3はマシンハウジング2の正面部2’の空洞16内に配置され、フラッシングヘッド3は通常の仕方で軸アダプタ15を包囲し、さらに全体として参照番号6で示された共動する緊締手段及び緊締要素を介してフラッシングヘッド3は前記正面部2’に緊締されている。

図2の拡大断面図には、マシンハウジング2の正面部2’にある空洞16内に配置されたフラッシングヘッド3を用いて本発明を詳細に示している。フラッシングヘッド3はフラッシング媒体室24を備え、その両側には軸アダプタ15に対して作用する軸受ブッシング5と、フラッシング密閉装置4とが設けられている。

フラッシングヘッド3は、接続ユニット7を介してフラッシングヘッドに導入されることになるフラッシング媒体を供給するためのフラッシング媒体ホース10に接続され、接続ユニット7は、固定ナット9と共にフラッシング媒体ホース10を受け止めて固定する。入ってくるフラッシング媒体は、接続ユニット7から導入チャネル25を通ってフラッシング媒体室24に供給される。フラッシング媒体は、そこからフラッシング媒体室24のレベルで1つ以上の半径方向チャネル部23を介して軸アダプタ15の中央に配置されたフラッシング媒体通路22へ送られる。

削岩機による削岩中、伸縮力或いは張力Fは、フラッシング媒体ホース10の長手軸方向軸線Aの方向における力の方向でフラッシング媒体ホース10に作用する。この張力Fは、削岩機を支持するドリルリグ上に設けられる(図示していない)ホース張力付与手段から生じている。ホース張力付与手段は、とりわけフラッシング媒体ホース10を限界まで引き伸ばすことによって、操作中フラッシング媒体ホース10の過度の振動運動を防止することを意図している。

前記「フラッシング媒体ホース10によって及ぼされる張力の力の方向に沿って」とは、この場合、フラッシング媒体ホース10の前記長手方向軸線Aに沿って、を意味する。

張力Fは、削岩機内部でフラッシングヘッド3の配列及び位置に潜在的に影響することが有り得る大きさの力である。従って、本発明によれば、前記共動する緊締手段及び緊締要素6はこの張力Fを受けるために設けられている。

前記共動する緊締手段及び緊締要素6は、フラッシングヘッド3の上及びマシンハウジング2の正面部2’の上にそれぞれ手段を設けている。図2では、一構成の実施形態を示しており、フラッシングヘッド3の上に突出ピン手段26が設けられ、このピン手段26は円筒形の軸受面を有し、そして本質的に直角を成して軸アダプタ15の対称軸線19と交差するピン軸線20を有する。

さらに、正面部2’はピン手段26を受けるためのシート12を備え、前記シートはシート軸線21を備えた円筒状の内部軸受面を有している、同様にシート軸線21は本質的に垂直で対称軸19と公差する。

理論的には、軸ピン20はシート軸線21と同一であるが、実際には弾力性、意図的な遊び及び摩耗によって横方向の位置だけでなくこの軸線間の平行度に僅かな偏向が存在する。

シート12は、前記円筒形の軸受面に設けられた突出部に形成されている。前記突出部は、衝撃方向Rで見られるように、(接続ユニット7の領域にある)フラッシング媒体ホースの長手方向軸線Aを仮想的に延長した前方に位置決めされている正面部2’の一部から延びていて、長手方向軸線Aに沿って前記張力Fは有効である。

従って、ピン手段26の前記軸受面の中央部分と同様にシート12の前記軸受面の中央部分は、張力Fの作用線の継続がシート上と同様にピン手段にも本質的に中央に作用するように本質的に前記長手方向軸線Aと一致して配置されている。よって、前記張力Fは、フラッシングヘッド3の位置及び配列に影響することなく、前記共動する緊締手段及び緊締要素6を介してマシンハウジングによって有効に受け止められることになる。

図示された実施形態では、例えばゴム素材の弾性ブッシング8はシート2に設けられ、ピン手段26を包囲している。このブッシングはピン手段26とシート12との間の動きを可能にする。

さらに、軸アダプタが半径方向の動きに及ぶことが期待できる場合、装置の動作中、フラッシングヘッドと正面部2’との間の動きに対する抵抗を最小限にするために、シート12の内側に及び/又はピン手段26と向かい合って特定の小さな遊びをもってブッシング8は適当に受け入れられる。

図2には、正面部2’に解放可能部27が示されている。衝撃方向に見られるように、この解放可能部27は、空洞16を超えて後方に延び、そして前記突出部及び従って前記シート12を包含する。フラッシングヘッド3の分解に当たっては、空洞16に制限なくアクセスできるようにするために解放可能部27は単純に取り外される。

本発明の第二の実施形態は図3に示され、フラッシングヘッド3は、フラッシング媒体ホース10の長手方向軸線Aと一致してしかも衝撃方向Rに沿って突出する突出部28を有し、前記突出部28はシート軸線21’をもつ円筒状の内部軸受面を備えたシート12’を有し、シート軸線21’は対称軸線19と本質的に垂直であり交差する。外側円筒状の軸受面とピン軸線20’とをもつピン手段29は、同様に本質的に直角を成して対称軸線19と交差し、軸アダプタ15を包囲する正面部2’の前面部30にネジ留めされているスリーブ付きボルトの形状で構成されている。

この場合もまた、ピン手段29及び包囲するシート12’は、衝撃方向Rに見られるように、フラッシング媒体ホースの長手方向軸線Aを仮想的に延長した前方に位置決めされていて、長手方向軸線Aに沿って前記張力Fは作用する。シート12’の前記軸受面の中央部分及びピン手段29上の前記軸受面の中央部分は、本質的に長手方向軸線Aと一直線に配置され、これにより張力Fの作用線の延長がシート上と同様にピン手段にも本質的に中央で係合するようにしている。よって、前記張力Fは、前記したことに対応してフラッシングヘッド3の位置及び配列に影響することなく、前記共動する緊締手段及び緊締要素6によってマシンハウジングに受け止められることになる。例えばゴム素材の弾性ブッシング8’は、構成要素間の相対的な動きを可能にするために、前記したものに対応して配置される。

図4には、本発明の第三の実施形態を示し、フラッシングヘッド3に作用する張力Fは、少なくとも部分的に弾性素材から作られた弾性的に柔軟なリンク31によって緩和される。リンク31は、前記で説明したような同じ或いは対応した緩和作用を達成するために張力Fの作用線を延長した拡張部を有している。リンク31は、一方では緊締要素32によってフラッシングヘッド3に、もう一方では緊締手段33によって正面部2’の前方領域30に固定されている。この実施形態によれば、緊締要素‐緊締手段32、33は前記リンク31を介して共動し、そして、ネジとして示されているが、その他の最適な固定手段の形態であってもよい。図4aには、長方形のプレート形状の断面を有するリンク31を断面図で示している。

さらに、その他の実施形態も可能であり、構成要素の一方に同様な仕方で固定される一方の手段は、プレート形状以外の形態の非剛体の中間手段を介して構成要素の他方に固定される要素に結合され、それで、フラッシングヘッドとマシンハウジングとの間で所望の相対的な可動性が可能であると同時に張力の緩和が得られるようにしてもよい。

図5には、図2に示したものに本質的に対応する実施形態が示されている。しかし、図5の実施形態では、張力Fの仮想的に延長された配列から一定の距離を置いて、フラッシングヘッド3内部を安定化させるための構成が補強されている、この場合もまたフラッシング媒体ホース10の長手方向軸線Aの延長に沿っている。この構成は、正面部2’に長方形の断面を有する凹部37を備え、この凹部37内に、断面円形のピン手段38が係合し、ピン手段38は、長方形の外形を有する部分をもつ弾性ブッシング39で包囲されている。凹部37及びブッシング39の平面軸受面の間には小さい遊びが設けられ、前記軸受面は、軸アダプタの対称軸線19に直角に伸びている。凹部の表面と軸アダプタ19の対称軸線19に平行にのびるブッシングとの間には、実際に動作中に、これらの表面が互いに接触しないよう大きな遊びが設けられている。

このような構成によって、例えば、軸アダプタが半径方向に動いている間に、張力Fを仮想的に延長した前記作用線から距離を置いてフラッシングヘッドの内側部分で軸アダプタの対称軸線19に平行である動きを阻止するか或いは少なくとも制限することによって、フラッシングヘッドの軸方向の動きの安定化と同時にフラッシングヘッドの内側部分及び正面部2’が半径方向に相対的に動けるようにしている。

本発明は、特許請求の範囲の範囲内でさらなる変更が可能である。従って、共動する緊締手段及び緊締要素は他の仕方で構成することができる。図示されたピン手段は、1つの自由端を有しているが、フラッシングヘッドの一部分で或いは任意でマシンハウジングの一部分で両端を支持するピン手段を設けることも可能である。

様々な仕方でフラッシングヘッド3にフラッシング媒体ホースを接続することが可能である。図2から図5では、張力Fの作用線が本質的に対称軸線19と平行である変形例が示されている。しかし、例えば接続ユニット7を通る軸線が対称軸線19と角度を成すその他の実施形態も存在することができる。

さらに、そのような場合においても本発明は適用可能であるが、その際、真の張力と方向との間を整列させるために、力の分析を行うことが必要となり、前記共動する緊締手段及び緊締要素6は、このような張力を効果的に受け止め、過度の摩耗及びそれに伴う問題点を発生させるようになる力或いはモーメントがフラッシングヘッドに伝わるのを阻止するために、適用されるべきである。そのため、そのような実施形態は好ましいとは言えない。

前記力の方向で見られるように、前記共動する緊締手段及び/又は緊締要素のうちの一方の(或いは両方)の位置が調整可能であることを達成するために、調整手段を配置することが可能である。これは、例えばシートが前記力の方向に移動可能であることで実現することができる。図4のように、弾性リンク、プレート或いは類似のものの場合には、リンクの緊締点が変位されることにより調整可能であり、緊締孔などに様々な直径のインレイの位置決めが可能である。

本発明は、発破孔用穿孔機に限定されるものではなく、他の種類の削岩機にも適用可能である。

1 削岩機 2 マシンハウジング 2’ 正面部 3 フラッシングヘッド 4 フラッシング密封装置 5 軸受ブッシング 6 共動する緊締手段及び緊締要素 7 接続ユニット 8 弾性ブッシング 8’ 弾性ブッシング 9 ナット 10 フラッシング媒体ホース 12 シート 12’ シート 13 ブッシング 15 軸アダプタ 16 空洞 17 衝撃ピストン 19 対称軸線 20 ピン軸線 20’ ピン軸線 21 シート軸線 21’ シート軸線 22 フラッシング媒体通路 23 通路の部分 24 フラッシング媒体室 25 導入通路 26 ピン手段 27 解放可能部 28 突出部 29 ピン手段 30 前方領域 31 リンク 32 緊締要素 33 緊締手段 37 凹部 39 ブッシング A 長手方向軸線 F 張力方向 R 衝撃方向