(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部に上部回転コアとその周囲に回転自在に被嵌された円筒状の上部アウターケースとからなるシリンダ部が、また下部には上部回転コアの下部に連設した下部回転コアとその周囲に回転自在に被嵌された円筒状の下部アウターケースとからなる送排水部が設けられ、前記上部回転コアの軸芯部には、コア軸芯に沿ってシリンダ室が設けられ、このシリンダ室の上下部に上部アウターケースの外部から圧油などの流体を供給排出する流通路が設けられ、前記上部回転コアおよび下部回転コアの軸芯部には、前記シリンダ室の下端から下方に進退作動内管を進退自在に挿通した通孔が設けられ、この通孔に挿通した前記進退作動内管の前記シリンダ室に挿通された部分にはシリンダ室内をその内周面に密着して進退するピストンが取付けられ、前記下部回転コアの上部には、前記通孔の周面から前記コア外周部にかけて水やエアーなどの流体の流通路が設けられ、さらに前記進退作動内管には前記流通路に連通する流体の流通孔が設けられ、前記下部回転コアの下部には、下端部に設けた外管連結開口に連通したアウター流路が設けられ、このアウター流路から外周にかけて泥水などの排出路が設けられていることを特徴とする二重管式削孔機用スイベル。
【請求項２】
上部に上部回転コアとその周囲に回転自在に被嵌された円筒状の上部アウターケースとからなるシリンダ部が、また下部には上部回転コアの下部に連設した下部回転コアとその周囲に回転自在に被嵌された円筒状の下部アウターケースとからなる送排水部が設けられ、前記上部回転コアの軸芯部には、コア軸芯に沿ってシリンダ室が設けられ、このシリンダ室の上下部に上部アウターケースの外部から圧油などの流体を供給排出する流通路が設けられ、前記上部回転コアおよび下部回転コアの軸芯部には、前記シリンダ室の下端から下方に進退作動内管を進退自在に挿通した通孔が設けられ、この通孔に挿通した前記進退作動内管の前記シリンダ室に挿通された部分にはシリンダ室内をその内周面に密着して進退するピストンが取付けられ、前記下部回転コアの上部には、前記通孔の周面から前記コア外周部にかけて水やエアーなどの流体の流通路が設けられ、さらに前記進退作動内管には前記流通路に連通する流体の流通孔が設けられ、前記下部回転コアの下部には、下端部に設けた外管連結開口に連通したアウター流路が設けられ、このアウター流路から外周にかけて泥水などの排出路が設けられた二重管式削孔機用スイベルの前記下部回転コアの下部に、その下端部に設けた外管連結開口に連通したアウター流路が設けられ、このアウター流路から外周にかけて排出路が設けられ、また前記下部アウターケースにはその内周面に排出路に連通する流出口が設けられ、前記進退作動内管に内管を継手内管を介して連結し、これに連続して前記継手内管を介して順次所要数の内管を連結すると共に、前記下部回転コアの外管連結開口に継手外管を連結した上で、これに外管を連結し、さらにこれに連続して前記継手外管を介して順次所要数の外管を連結することにより削孔ロッドを構成し、前記いずれかの継手内管の外周面に、その軸芯に対して対称位置に平滑面が形成され、この平滑面が相対する前記継手外管の内周面には、平滑面に密着する平滑な表面をもった凸部が固定されていることを特徴とする削孔装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
この発明は、主として二重管式ダブルパーカッション削孔機などの二重管式削孔機に使用するためのスイベルおよびこれを用いた削孔装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ダブルパーカッション削孔機に用いるスイベルにおいては、削孔ロッドのインナーロッドをジョイントするセンタージョイントロッドがスイベル本体に固定的に取付けられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のスイベルでは、ダブルパーカッション削孔機による削孔を行う場合、スイベル本体の頭部に加わる削孔機のドリフター（トップハンマー）の打撃力が掘削ロッドのアウターケーシングとインナーロッドの双方に伝達されるため、硬岩層の削孔時においてインナーロッドの先端に取付けたエアーハンマー自体の打撃による衝撃波とトップハンマーの打撃による衝撃波が相互に干渉し合って共振し、削孔先端部での打撃力の減衰を招き、掘進能力が著しく低下したり、しばしばインナーロッドを破損する事態を生じていた。
【０００４】
特に硬岩の掘進においては従来の削孔システムでは困難であった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明は前記従来の課題を解決するために、スイベルの上部回転コアの軸芯部に設けたシリンダ室に挿通した進退作動内管のピストンの上側に圧油を圧入することにより、スイベル頭部に作用する削孔機のトップハンマーの打撃力をシリンダ室内の圧油がオイルダンパーとして緩衝し、進退作動内管に連結した内管およびエアーハンマーに打撃力を作用させないため、従来のような衝撃波の干渉による共振を解消し、打撃力の減衰と内管の破損を防止するようにしたスイベルを提案するものである。
【０００６】
また、スイベルに内管および外管を継手内管および継手外管を介して連結し、そのいずれかの継手内管の外周面に、その軸芯に対して対称位置に平滑面を形成し、この平滑面が相対する前記継手外管の内周面に、平滑面に密着する平滑な表面をもった凸部を固定することにより、進退作動内管に連結した内管を進退自在としながら（トップハンマーの打撃力をシリンダ室内の圧油によってオイルダンパーとして緩衝させることが可能）外管と共に内管を回転させることを可能とした削孔装置を提案するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
スイベルの上部にシリンダ室を設け、その内部に進退作動内管の先端に取付けたピストンを挿嵌して、そのピストンの上側のシリンダ室内に圧油を供給することにより、スイベルに加わる打撃力をこの圧油で緩衝し、進退作動内管に連結した内管に伝達しないように構成した。
【０００８】
継手内管とこれに相対する継手外管を継手外管の内周面に固定した凸部で供回り可能に結合し、進退作動内管に連結した内管を進退自在としながら外管と内管を同時に回転し、それぞれの先端ビットで回転掘削するように構成した。
【０００９】
【実施例】
図１および図２に示すようにスイベル１は、その上部に上部回転コア２ａとその周囲に回転自在に被嵌された円筒状の上部アウターケース３ａとからなるシリンダ部が、また下部には上部回転コア２ａの下部にねじ込み連結された下部回転コア２ｂとその周囲に回転自在に被嵌された円筒状の下部アウターケース３ｂとからなる送排水部が設けられている。
【００１０】
上部回転コア２ａの軸芯部には、コア軸芯に沿ってシリンダ室４が設けられ、その上下の側部に圧油などの流体の流通路５ａ，５ｂが設けられ、また上部アウターケース２ａにはその内周面に流通路５ａ，５ｂに連通して環状に設けた流通溝６ａ，６ｂを介して流通口７ａ，７ｂが設けられている。
【００１１】
上部回転コア２ａおよび下部回転コア２ｂの軸芯部には、シリンダ室４の下端から下方に進退作動内管８を進退自在に挿通するための通孔９ａ，９ｂが設けられ、これに挿通した進退作動内管８のシリンダ室４に挿通した部分にはシリンダ室４内をその内周面に密着して進退するピストン１０が取付けられている。
【００１２】
下部回転コア２ｂの上部には、通孔９ｂの周面に沿って環状に設けた上下幅の広い流通溝１１からコア外周部にかけて水やエアーなどの流体の流通路１２が設けられ、また下部アウターケース２ｂにはその内周面に流通路１２に連通して環状に設けた流通溝１３を介して流通口１４が設けられており、さらに進退作動内管８にはその進退作動の幅内で流通溝１１に常に連通可能な位置に流通孔１５が設けられている。
【００１３】
下部回転コア２ｂの下部には、下端部に設けた外管連結開口１６に連通したアウター流路１７が設けられ、このアウター流路１７から外周にかけて泥水などの排出路１８が設けられ、また下部アウターケース２ｂにはその内周面に排出路１７に連通して環状に設けた流通溝１９を介して流出口２０が設けられている。
【００１４】
スイベル１には図３に示すように、その進退作動内管８に内管２１を継手内管２２を介して連結し、これに連続して継手内管２２を介して順次所要数の内管２１を連結すると共に、下部回転コア２ｂの外管連結開口１６に継手外管２３を連結した上で、これに外管２４を連結し、さらにこれに連続して継手外管２３を介して順次所要数の外管２４を連結することにより削孔ロッドを構成し、その先端に施工する工法に応じたビットを取付ける。
【００１５】
図３に示す掘削ロッドにおいては上部回転コア２ａおよび下部回転コア２ｂを回転しても外管２４が回転するのみで内管２１は回転しないが、施工工法に従って内管２１も回転させる必要がある場合には、図４および図５に示す内外管供回り機構を採用する。
【００１６】
即ち図４および図５において、進退作動内管８と内管２１を連結する継手内管２２、または内管２１，２１相互を連結する継手内管２２の外周面にはその軸芯に対して対称位置に平滑面２５，２５が形成され、この平滑面２５が相対する継手外管２３の内周面には、平滑面２５に密着する平滑な表面をもった凸部２６が溶接等により固定されており、進退作動内管８に連結した内管２１を進退自在としながら外管２４の回転力が継手外管２３の凸部２６を介して継手内管２２および内管２１に伝達され、内外管が同時に回転してそれぞれの先端に取付けた図６に例示するようなインナービット２７およびアウタービット２８の回転により削孔ロッド前方の外周部の地盤のみならず中心部の地盤をも同時に掘削して効率よく掘進し、掘進速度を速めることが可能となる。
【００１７】
図６はロータリーパーカッション二重管削孔方式等、内外管を同時に回転しながら削孔する場合の先端ビットの一例を示したもので、内管２１の先端に軸芯に掘削水流出開口２７ａを有するインナービット２７を、また外管２４の先端に軸芯にインナービット２７を周囲に間隙を保持して挿通可能な掘削水流入開口２８ａを有するアウタービット２８を取付ける。
【００１８】
そして、スイベル１の流通口１４から流通溝１３、流通路１２、流通溝１１、流通孔１５を介して内管２１に掘削水を圧送し、インナービット２７の流出開口２７ａから吐出させると共に、掘削泥水をアウタービット２８の掘削水流入開口２８ａから吸い上げてアウター流路１７、排出路１８、流通溝１９および流出口２０から排出しながら、スイベル１の頭部に取付けた油圧ドリフター（トップハンマー）の打撃とインナービット２７とアウタービット２８の回転により削孔を行う。
【００１９】
この場合、掘削泥水が内管２１と外管２４との間の排出外流路を上昇中に詰まったときには、スイベル１のシリンダ室４の上部および下部内に交互に圧油を圧入し、ピストン１０と共に進退作動内管８およびこれに連結した内管２１を上下動させることにより、泥水の詰まりを解消することができる。
【００２０】
図７はダブルパーカッション二重管削孔方式による先端ビットの態様を示したもので、内管２１の先端にはエアーハンマー２９を取付け、外管２４にはアウタービット２８を取付ける。
【００２１】
そして、スイベル１の流通口１４から流通溝１３、流通路１２、流通溝１１、流通孔１５を介して内管２１にエアーを圧送し、エアーハンマー２９を作動させて打撃すると共に、油圧ドリフターにより外管２４を介してアウタービット２８を打撃し、これら内外の打撃とインナービット２７とアウタービット２８の回転により削孔を行う。
【００２２】
この場合、削孔に先立って予めスイベル１の上部アウターケース２ａの流通口７ａから流通溝６ａおよび流通路５ａを介してシリンダ室４の上部内に圧油を圧入し、ピストン１０と共に進退作動内管８およびこれに連結した内管２１をロッド先端方向に若干前進させた状態に維持しておき、これによってシリンダ室４の上部内に封入された圧油が油圧ドリフターの打撃力の内管２１への伝達を緩衝して、この打撃力が内管２１およびエアーハンマー２９に結果、従来のような内管２１の打撃衝撃波の干渉がなくなり、内管２１のエアーハンマー２９による正常な打撃力を確保できると共に、内管２１の破損を防止することが可能となる。
【００２３】
また、上記のようにピストン１０と共に進退作動内管８およびこれに連結した内管２１をロッド先端方向に若干前進させることにより、エアーハンマー２９の先端ビット部を外管２４の先端から突出させることにより、エアーハンマー２９のストロークを外管２４の先端前方に大きく確保することが可能となる。
【００２４】
図８および図９は拡大削孔する場合に削孔ロッド先端に取付ける拡大掘削ビットの一例を示したもので、外管２４の先端にネジ式ジョイントで拡大掘削用のビット本体３０を連結する。
【００２５】
ビット本体３０には、その先端部に設けた凹溝３０’内に左右一対の掘削ビット３１，３１’の基端部が嵌合され、それぞれ枢軸３２により回転自在に取付けられており、ビット本体３０の軸芯部に上下に貫通して設けた中心孔３３には内管２１の先端にネジ式ジョイントで連結したビット作動ロッド３４が進退自在に挿通されている。
【００２６】
左右の掘削ビット３１，３１’は、互いに一側面を近接し合って外管２４の前方に向かって突出する縮小位置から、90度程度左右対称に互いに離れるように横向きに倒した拡大位置にかけて回転するようになっている。
【００２７】
左右の掘削ビット３１，３１’は、それらの縮小位置においてその後端部の互いに相対する内側の隅角部が中心孔３３の先端開口の前方に張り出すように形成され、この状態で掘削ロッドを回転しながら小さい断面径の削孔を行う。
【００２８】
次いで、アンカー孔等の大きい断面径の削孔を行うときには、スイベル１の上部アウターケース２ａの流通口７ａから流通溝６ａおよび流通路５ａを介してシリンダ室４の上部内に圧油を圧入し、ピストン１０と共に進退作動内管８、これに連結した内管２１およびビット作動ロッド３４を前進させることにより、ビット作動ロッド３４の先端が左右の掘削ビット３１，３１’の隅角部に当たってこれを前方に押圧し、モーメントの作用によって拡大掘削ビット３１，３１’がそれぞれ枢軸３２を中心として互いに横向きに離れるように回転して拡大位置に広げられ、この状態で大断面の拡大削孔を行う。
【００２９】
この場合、ビット作動ロッド３４を中空とし、内管２１を通して圧送された掘削水をビット作動ロッド３４の先端から吐出させるか、あるいはビット作動ロッド３４から拡大掘削ビット３１，３１’の回転方向の背面側に添わせてその先端までフレキシブルなパイプを配管し、拡大掘削時にこのパイプを通じて掘削水をビット周辺に吐出させる。
【００３０】
【発明の効果】
以上の通りこの発明によれば、スイベル頭部に作用する削孔機のトップハンマーの打撃力をシリンダ室内の圧油がオイルダンパーとして緩衝し、進退作動内管に連結した内管およびエアーハンマーに打撃力を作用させないため、従来のような衝撃波の干渉による共振を解消し、打撃力の減衰と破損を確実に防止して掘進能力の低下を確実に防止することができる。
【００３１】
シリンダ室上部に圧油を供給して進退作動内管およびこれに連結した内管をロッド先端方向に若干前進させることにより、エアーハンマーの先端ビット部を外管の先端から突出させることにより、エアーハンマーのストロークを外管の先端前方に大きく確保することが可能となる。
【００３２】
掘削泥水が内管と外管との間の排出外流路を上昇中に詰まったときには、スイベルのシリンダ室の上部および下部内に交互に圧油を圧入し、ピストンと共に進退作動内管およびこれに連結した内管を上下動させることにより、泥水の詰まりを容易に解消することができる。
【００３３】
また、内管と外管を連結する継手内管と継手外管を凸部を介して連結したので、進退作動内管に連結した内管を進退自在としながら（トップハンマーの打撃力をシリンダ室内の圧油によってオイルダンパーとして緩衝させることが可能）外管と共に内管を同時に回転させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のスイベルにおける進退作動内管の後退状態を示す縦断正面図である。
【図２】この発明のスイベルにおける進退作動内管の前進状態を示す縦断正面図である。
【図３】この発明のスイベルに回転しない内管および外管を連結した状態を示す縦断正面図である。
【図４】この発明のスイベルに内管および外管をそれぞれ回転可能に連結した状態を示す縦断正面図である。
【図５】この発明に係る掘削ロッドの内管および外管をそれぞれ回転可能に連結した状態を示す横断面図である。
【図６】この発明にかかる掘削ロッドの先端に回転掘削ビットを取付けた状態を示す縦断正面図である。
【図７】この発明にかかる掘削ロッドの内管にエアーハンマーを取付けた状態を示す縦断正面図である。
【図８】この発明にかかる掘削ロッドに取付けた拡大掘削ビットの縮小状態を示す正面図である。
【図９】この発明にかかる掘削ロッドに取付けた拡大掘削ビットの拡大状態を示す正面図である。
【符号の説明】
１    スイベル
２ａ  上部回転コア
２ｂ  上部回転コア
３ａ  上部アウターケース
３ｂ  下部アウターケース
４    シリンダ室
５ａ  流通路
５ｂ  流通路
６ａ  流通溝
６ｂ  流通溝
７ａ  流通口
７ｂ  流通口
８    進退作動内管
９ａ  通孔
９ｂ  通孔
１０    ピストン
１１    流通溝
１２    流通路
１３    流通溝
１４    流通孔
１５    流通孔
１６    外管連結開口
１７    アウター流路
１８    排出路
１９    流通溝
２０    流出口
２１    内管
２２    継手内管
２３    継手外管
２４    外管
２５    平滑面
２６    凸部
２７    インナービット
２７ａ  掘削水流出開口
２８    アウタービット
２８ａ  掘削水流入開口
２９    エアーハンマー
３０    ビット本体
３０’  凹溝
３１    掘削ビット
３１’  掘削ビット
３２    枢軸
３３    中心孔
３４    ビット作動ロッド
【図１】
0003635229.tif 000002
【図２】
0003635229.tif 000003
【図３】
0003635229.tif 000004
【図４】
0003635229.tif 000005
【図５】
0003635229.tif 000006
【図６】
0003635229.tif 000007
【図７】
0003635229.tif 000008
【図８】
0003635229.tif 000009
【図９】
0003635229.tif 000010