(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
岩石及び表土を掘削するための掘削ツールの分離用アセンブリであって、
前記分離用アセンブリ（１８）は、結合ねじ山（２０，２１）によってジョイント（１５）で互いに結合可能な２つの掘削ツール構成部分（１４）の間に軸方向で配置されるようになっており；
前記分離用アセンブリ（１８）は第１対向エレメントと第２対向エレメントとを含み；
前記第１対向エレメント及び第２対向エレメントは、それぞれ互いに面する第１対向面（２６）及び第２対向面（２７）であり；
上記第１及び第２対向エレメントのうちの少なくとも一方が、掘削ツール構成部分（１４）とは別個の中間構成部分（２２）内に配置されており；
前記中間構成部分（２２）が、前記掘削ツール構成部分（１４）に面する接触面（２４）を有しており；かつ
前記第１対向エレメントと前記第２対向エレメントとの間に、分離機構が形成されており、前記分離機構は、前記分離用アセンブリ（１８）の軸方向長さ（Ｌ１）が、開放方向（Ｒｏ）に前記ジョイント（１５）の前記結合ねじ山（２０，２１）を回転させるのに応答して短くなる（Ｌ２）のを可能にする形式であり、
ここで、
前記ジョイント（１５）の前記結合ねじ山（２０，２１）が第１の向きを有していること；及び
前記第１対向面（２６）及び前記第２対向面（２７）が両方とも、前記結合ねじ山（２０，２１）の第１の向きとは逆の第２の向きを有する少なくとも１つの傾斜フランク面を備えており、これにより前記分離用アセンブリ（１８）は、前記第１対向面（２６）及び前記第２対向面（２７）が前記第１の向きの締めつけ方向（Ｒｃ）に互いに回転させられると長くなるように配置されており、かつ前記第１対向面（２６）及び前記第２対向面（２７）が前記第１の向きの開放方向（Ｒｏ）に回転させられると短くなる（Ｌｓ）ように配置されていること
を特徴とする、分離用アセンブリ。
【請求項２】
前記分離用アセンブリ（１８）が少なくとも１つの第１中間構成部分（２２ａ）と少なくとも１つの第２中間構成部分（２２ｂ）とを含み、その両方が、それぞれ互いに面する第１対向面（２６）及び第２対向面（２７）を含み、かつその両方が、前記ジョイント（１５）の前記掘削ツール構成部分（１４）に面する接触面（２４）を含むことを特徴とする、請求項１に記載の分離用アセンブリ。
【請求項３】
前記分離用アセンブリ（１８）が１つのみの中間構成部分（２２）を含み；
前記中間構成部分（２２ａ又は２２ｂ）は、前記第１対向面（２６）又は前記第２対向面（２７）及び接触面（２４）を備えており；かつ
前記ジョイント（１５）の前記結合可能な掘削ツール構成部分（１４ａ又は１４ｂ）の一方が前記第１対向面（２６）又は前記第２対向面（２７）を備えており、これにより前記第１対向面（２６）又は前記第２対向面（２７）は前記掘削ツール構成部分（１４ａ又は１４ｂ）の一体部分である
ことを特徴とする、請求項１に記載の分離用アセンブリ。
【請求項４】
前記結合ねじ山（２０，２１）が第１ピッチ角（Ｐ１）を有しており；
前記傾斜フランク面が第２ピッチ角（Ｐ２）を有しており；かつ
前記第２ピッチ角（Ｐ２）が前記第１ピッチ角（Ｐ１）よりも大きい
ことを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項に記載の分離用アセンブリ。
【請求項５】
前記第１対向面（２６）が少なくとも１つの第１横方向面（２８）を備えており、かつ前記第２対向面（２７）が少なくとも１つの第２横方向面（２９）を備えており、前記第１横方向面（２８）及び前記第２横方向面（２９）が前記傾斜フランク面に対して横方向であり；
前記少なくとも１つの第１横方向面（２８）が前記少なくとも１つの第２横方向面（２９）に面しており；かつ、
前記少なくとも１つの第１横方向面（２８）と前記少なくとも１つの第２横方向面（２９）との間には少なくとも１つの可撓性部材（３１）が位置していて、前記横方向面（２８，２９）の間の間隔（Ｄ１）を占有している、
ことを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項に記載の分離用アセンブリ。
【請求項６】
前記可撓性部材（３１）として、少なくとも１つの別個のレジリエントエレメントが役立つことを特徴とする、請求項５に記載の分離用アセンブリ。
【請求項７】
前記横方向面（２８，２９）の少なくとも一方が、レジリエント材料によって被覆されており、前記レジリエント材料が可撓性部材（３１）として役立つことを特徴とする、請求項５に記載の分離用アセンブリ。
【請求項８】
少なくとも１つの接触面（２４）が、表面粗さが意図的に増大させられた少なくとも１つの摩擦ゾーン（３３）を備えているか、又は前記中間構成部分（２２）の基礎材料と比較して摩擦係数が大きい材料で被覆されていることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項に記載の分離用アセンブリ。
【請求項９】
少なくとも１つの接触面（２４ｔ）がテーパされていることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項に記載の分離用アセンブリ。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれか１項に記載の分離用アセンブリの使用において、
前記分離用アセンブリ（１８）がドリルビット集成体（３６）とダウンザホール振動装置（４１）との間に配置されており、かつ前記ドリルビット集成体（３６）がドリルビット（１１）と、前記ドリルビット（１１）を締め付けるための締め付け部材（３７，３８，４９，４３）とを含むことを特徴とする、分離用アセンブリの使用。
【請求項１１】
前記ドリルビット集成体（３６）のロックナット（３７）と、ダウンザホール振動装置（４１）との間に分離用アセンブリ（１８）を配置することを特徴とする、請求項１０に記載の使用。
【請求項１２】
請求項１から９までのいずれか１項に記載の分離用アセンブリの使用であって、
前記分離用アセンブリ（１８）をエクステンション掘削時に使用し、前記分離用アセンブリ（１８）が２つの連続する掘削ツール構成部分（１４）間に配置されることを特徴とする、分離用アセンブリの使用。
【請求項１３】
請求項１から９までのいずれか１項に記載の分離用アセンブリの使用であって、
前記分離用アセンブリ（１８）を回転掘削時に使用し、前記分離用アセンブリ（１８）が回転掘削構成部分（１２）とドリルビット（１１）との間に配置されることを特徴とする、分離用アセンブリの使用。
【請求項１４】
岩石及び表土を掘削するための掘削ツールを形成する方法であって、前記方法が、
結合ねじ山（２０，２１）を含むねじ山ジョイント（１５）によって少なくとも２つの掘削ツール構成部分（１４）を互いに結合分離し；
結合中及び分離中に掘削ツール構成部分（１４）を互いに回転させ；
前記連続する掘削ツール構成部分（１４）間の前記ジョイント（１５）に分離用アセンブリを配置することによって前記ねじ山ジョイント（１５）の開放を保証し；そして
前記ねじ山ジョイント（１５）を開放方向（Ｒｏ）に回転させ、そして同時に前記分離用アセンブリ（１８）の軸方向長さ（Ｌ１）が短くなるのを可能にし、これにより前記ねじ山ジョイント（１５）内の摩擦力が減少することを含む形式のものにおいて、
前記連続する掘削ツール構成部分間に、請求項１に記載の分離用アセンブリを配置することを特徴とする、
掘削ツールを形成する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、岩石及び表土を掘削する際に使用される掘削ツールの分離用アセンブリに関する。分離用アセンブリは、２つの掘削ツール構成部分の間に軸方向で配置されるようになっている。掘削ツール構成部分は、結合ねじ山によってジョイントで互いに結合することができる。
【０００２】
本発明はさらに、分離用アセンブリの使用、及び岩石又は表土を掘削するための掘削ツールを形成する方法に関する。
【０００３】
本発明の分野は独立請求項の前提部分において、より具体的に定義されている。
【背景技術】
【０００４】
鉱山及びその他の作業現場において、掘削機械は、岩石表面及び土壌にドリルホールを削孔するために使用される。掘削機械は、掘削中に掘削ツールを回転させるための回転装置を含む。数多くの掘削用途において、掘削機械はまた、ツールへの衝撃パルスを発生させるための振動装置を含んでいる。掘削ツールはいくつかの掘削ツール構成部分から成っており、これらの掘削ツール構成部分は軸方向に連続的に配置され、結合ねじ山によって互いに結合されている。掘削処置後に掘削構成部分間の結合ねじ山を開放することは難しいことが判っている。結合ねじ山は互いにくっついて動かなくなる傾向がある。くっついたジョイントは時間及び費用の損失を招く。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、掘削構成部分間の結合ねじ山を分離するための新規の改善された装置を提供することである。更なる目的は、掘削ツールの新規の改善された形成方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による分離用アセンブリは、ジョイントの結合ねじ山が第１の向き（ｈａｎｄｅｄｎｅｓｓ）を有しており；かつ第１対向面及び第２対向面が両方とも、結合ねじ山の第１の向きとは逆の第２の向きを有する少なくとも１つの傾斜フランク面を備えており、これにより分離用アセンブリは、第１対向面及び第２対向面が第１の向きの締めつけ方向に互いに回転させられると長くなるように配置されており、かつ第１対向面及び第２対向面が第１の向きの開放方向に回転させられると短くなるように配置されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明による方法は、連続する掘削ツール構成部分の間に、請求項１に記載の分離用アセンブリを配置することを特徴とする。
【０００８】
開示された解決手段の意図は、掘削ツールが少なくとも１つの分離用アセンブリを備えることである。分離用アセンブリは２つの連続する軸方向掘削ツール構成部分の間のジョイントに配置されている。分離用アセンブリは所定の軸方向長さを有している。分離用アセンブリは、ジョイントが開放されると分離用アセンブリの軸方向長さが短くなるのを可能にする分離機構を含んでいる。
【０００９】
さらに、結合ねじ山と分離用アセンブリの対向面とは、これらの開放方向及び締めつけ方向に関して向きが逆である。ジョイントの結合ねじは第１の向きを有する。第１対向面及び第２対向面は両方とも、結合ねじ山の第１の向きとは逆の第２の向きを有する少なくとも１つの傾斜フランク面を備えている。従って、分離用アセンブリは、第１対向面及び第２対向面が第１の向きの締めつけ方向に互いに回転させられると長くなるように配置されており、かつ第１対向面及び第２対向面が第１の向きの開放方向に回転させられると短くなるように配置されている。換言すれば、結合ねじ山が右巻きである場合、フランク面は左巻きであり、その逆も同様である。
【００１０】
開示された解決手段の利点は、分離用アセンブリが、連続する掘削ツール構成部分間の結合ねじ山の開放を容易にすることである。開放方向の回転に応答して分離機構が短くなると、摩擦力が低減され、開放が容易になる。さらに、傾斜フランク面は製造が容易であり、これらは力及び摩耗に良好に耐える。
【００１１】
１つの実施態様によれば、分離用アセンブリは少なくとも１つの第１中間構成部分と少なくとも１つの第２中間構成部分とを含む。両中間構成部分は互いに面する対向面と、ジョイントの掘削構成部分に面する接触面とを含んでいる。この実施態様により、分離用アセンブリは別個の独立した部品となり、この部品は、掘削ツール構成部分の基本設計にいかなる変更も加えることなしに、結合可能な掘削ツールの間に配置することができる。
【００１２】
１つの実施態様によれば、分離用アセンブリは１つのみの中間構成部分を含む。この場合、中間構成部分は第１対向面と接触面とを備えている。さらに、ジョイントの結合可能な掘削構成部分のうちの一方が、第２対向面を備えている。この場合、第２対向面は掘削ツール構成部分の一体部分である。この実施態様は、例えば分離用アセンブリの構成部分数又は軸方向長さを最小限にすることが必要な場合に有益である。
【００１３】
１つの実施態様によれば、結合ねじ山と、対向面の傾斜フランク面とは、開放方向及び締めつけ方向に関して向きが逆である。結合ねじ山は第１ピッチ角を有しており、かつ傾斜フランク面は第２ピッチ角を有している。第２ピッチ角は第１ピッチ角よりも大きい。この実施態様により、開放方向のかなり小さな回転動作でさえ、フランク面の締め付け力を低減し、所要の軸方向短縮を生じさせることができる。しかしながら、第２ピッチ角は第１ピッチ角の５倍未満であるべきである。このようにすると、掘削ツールの使用中の動的な力の影響によって、分離用アセンブリが不慮に開くことを回避し得る。
【００１４】
１つの実施態様によれば、傾斜フランク面の第２ピッチ角は、結合ねじ山の第１ピッチ角の２〜３倍である。この実施態様は、実際に試験したときに利用可能であることが判っている。
【００１５】
１つの実施態様によれば、傾斜フランク面の第２ピッチ角は、結合ねじ山の第１ピッチ角よりも小さい。従って、この実施態様は、上記の前の２つの段落に記載されているものとは逆である。この実施態様は、分離用アセンブリの不慮の開放が問題になる状況において利用可能である。
【００１６】
１つの実施態様によれば、第１対向面は１つ又は２つ以上の第１横方向面を備えており、かつ第２対向面は１つ又は２つ以上の第２横方向面を備えている。横方向面は傾斜フランク面に対して横方向である。横方向面は、軸方向に、又はフランク面に対して垂直に、又は所期の角度方向に形成されていてよい。第１横方向面は第２横方向面に面しており、かつ、第１横方向面と第２横方向面との間には１つ又は２つ以上の可撓性部材が配置されている。可撓性部材は横方向面の間の間隔を占有している。可撓性部材は、横方向面が互いに接触するのを防止する。換言すれば、可撓性部材は、対向エレメント又は対向面が互いに開放方向に回転するのを可能にする。
【００１７】
１つの実施態様によれば、上述の可撓性部材は１種又は２種以上のレジリエント材料、例えばゴム又はエラスチックポリマーから形成されている。分離用アセンブリが開放方向に回転させられると、レジリエント材料は一時的に圧縮又は再成形され得る。
【００１８】
１つの実施態様によれば、上述の可撓性部材は別個のエレメントであり、このエレメントは、互いに面する横方向面の間に取り付けられる。別個に製造された可撓性部材は横方向面の間に配置しやすく、また必要な場合には後で交換することができる。その最もシンプルな実施形では、別個の可撓性部材はゴム片であってよい。
【００１９】
１つの実施態様によれば、対向する横方向面のうちの一方又は両方はレジリエント材料によって被覆されており、レジリエント材料は可撓性部材として役立つ。横方向面の間には、レジリエント材料で充填された空間があってよい。或いは横方向面の面はレジリエント材料でコーティングされていてもよい。レジリエント材料はゴム又はゴム様材料であってよい。何らかのポリマー、例えばポリウレタンＰＵもこの目的に適している。この実施態様では、可撓性材料は分離用アセンブリに予め配置されるか又は一体化されていて、ひいては分離用アセンブリの容易且つ迅速な取り付けを可能にする。
【００２０】
１つの実施態様によれば、横方向面は１つ又は２つ以上のばね部材によって互いに所定の間隔を置いて保持されている。分離用アセンブリが開放方向へ向かって回転させられると、ばね部材は圧縮して、分離用アセンブリが軸方向に短くなるのを可能にする。いくつかの状況では、上述のレジリエント材料の代わりにばね部材を可撓性部材として使用することがより好都合な場合がある。
【００２１】
１つの実施態様によれば、中間構成部分の接触面は、摩擦係数が意図的に高められた１つ又は２つ以上の摩擦ゾーンを備えている。摩擦ゾーンは、表面粗さが意図的に高められていてよい。摩擦ゾーンは例えば刻み目を含んでいてよい。或いは、摩擦ゾーンは中間構成部分の基礎材料と比較して摩擦係数が大きい摩擦材料で被覆されていてもよい。接触面は１つ又はいくつかのより小さな摩擦ゾーン、及び特徴が開示されていない１つ又は２つ以上の付加的なゾーンを有していてよく、或いは接触面全体が、全域に対して摩擦係数を高めるように処理される。摩擦ゾーンが意図するのは、中間構成部分と結合可能な掘削ツール構成部分との間の摩擦力を高めることによって、結合ねじ山の不慮の開放を防止することである。
【００２２】
１つの実施態様によれば、中間構成部分の接触面はテーパ形状を有している。テーパ形状により、中間構成部分と、結合可能な掘削ツール構成部分との接触面積を増大させることができる。中間構成部分は外周、或いは中間構成部分の内周にテーパ接触面を含んでいてよい。
【００２３】
１つの実施態様によれば、中間構成部分は外周と内周とを有しており、これら両方は１つ又は２つ以上の湾曲面を含んでいる。外周及び内周は両方とも閉じられた形態を有していてよい。
【００２４】
１つの実施態様によれば、中間構成部分は環状形態を有しており、これにより外周及び内周を有している。中間構成部分は例えば円形又は楕円形形状を有していてよい。
【００２５】
１つの実施態様によれば、中間構成部分は２つ又は３つ以上の別個の片から形成されている。中間構成部分は、例えば２つの半部から形成されたスリーブ様片であってよい。
【００２６】
１つの実施態様によれば、中間構成部分の対向面は２つ又は３つ以上の別個の片から形成されている。中間片は、対向面の凹部に取り付けられたいくつかの対向片を備えていてよい。
【００２７】
１つの実施態様によれば、分離用アセンブリはダウンザホール掘削（ＤＴＨ）に使用されるようになっている。この場合、分離用アセンブリはドリルビット集成体とダウンザホール振動装置との間に配置される。ドリルビット集成体は、ドリルビットと、ドリルビットを締め付けるための締め付け部材を含んでいる。ダウンザホール振動装置はＤＴＨハンマとしても知られている。
【００２８】
１つの実施態様によれば、分離用アセンブリはＤＴＨ掘削において使用される。分離用アセンブリはドリルビット集成体のロックナットとＤＴＨハンマとの間に配置される。ロックナットはドライバーサブ（ｄｒｉｖｅｒ  ｓｕｂ）としても知られている。
【００２９】
１つの実施態様によれば、分離用アセンブリはエクステンション掘削において使用されるようになっている。この場合、分離用アセンブリは２つの連続する掘削ツール構成部分間に配置される。掘削ツール構成部分は例えばドリルビット、ドリルロッド、又はドリルパイプであってよい。
【００３０】
１つの実施態様によれば、分離用アセンブリは回転掘削において使用されるようになっている。この場合、分離用アセンブリは回転ユニットとドリルビットとの間に配置される。回転ユニットとドリルビットとの間には、結合ねじ山を備えた１つ又は２つ以上のドリルチューブ又はドリルロッドが位置していてよい。
【００３１】
１つの実施態様によれば、分離用アセンブリはトップハンマー掘削において使用されるようになっている。この場合、分離用アセンブリは、掘削機械とドリルビットとの間に配置される。掘削機械及びドリルビットは掘削設備の互いに対向する端部に配置されている。掘削機械とドリルビットとの間には、結合ねじ山を備えた１つ又は２つ以上のドリルチューブ又はドリルロッドが位置していてよい。
【００３２】
１つの実施態様によれば、分離用アセンブリはいかなる結合ねじ山も有していない。その代わりに、２つの掘削ツール構成部分が、ジョイント内でこれらを結合するための所要の結合ねじ山を備えている。従って、結合可能な掘削ツール構成部分に当て付けられた分離用アセンブリの表面は、結合ねじ山を備えていない。分離用アセンブリは、結合ねじ山によって掘削ツール構成部分に締め付けられることなしに、２つの結合可能な掘削ツール構成部分間に配置された中間片であってよい。
【００３３】
上に開示した実施態様を組み合わせて、開示された必要な特徴を備えた好適な解決手段を形成することができる。
【００３４】
添付の図面においていくつかの実施態様を詳述する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は、掘削ユニットを備えた岩石掘削リグを示す側面図である。
【図２】図２は、ＤＴＨ掘削の原理を示す概略図である。
【図３】図３は、２つの連続する掘削ツール構成部分間に配置された分離用アセンブリを概略的に部分断面して示す側面図である。
【図４】図４は、分離用アセンブリを開放方向に回転させた状態で示す概略側面図である。
【図５】図５は、ばねが可撓性部材として役立つ分離用アセンブリを示す概略側面図である。
【図６】図６は、可撓性充填材料、成形性充填材料、又はレジリエント充填材料が可撓性部材として役立つ分離用アセンブリを示す概略側面図である。
【図７ａ】図７ａは、いくつかの区分を含む中間構成部分であって、それぞれの区分が対向面に傾斜フランク面と横方向面とを備えた中間構成部分を軸方向で示す概略図である。
【図７ｂ】図７ｂは、いくつかの区分を含む中間構成部分であって、それぞれの区分が対向面に傾斜フランク面と横方向面とを備えた中間構成部分を軸方向で示す概略図である。
【図７ｃ】図７ｃは、いくつかの区分を含む中間構成部分であって、それぞれの区分が対向面に傾斜フランク面と横方向面とを備えた中間構成部分を軸方向で示す概略図である。
【図８ａ】図８ａは、１つ又は２つ以上の摩擦ゾーンを備えた中間構成部分の接触面を示す概略図である。
【図８ｂ】図８ｂは、１つ又は２つ以上の摩擦ゾーンを備えた中間構成部分の接触面を示す概略図である。
【図９】図９は、２つの中間構成部分を含む分離用アセンブリであって、２つのドリルロッド間のジョイント内にショルダ接触形態で配置された分離用アセンブリを示す概略側面図である。
【図１０】図１０は、１つのみの中間構成部分を含む分離用アセンブリであって、２つのドリルロッド間のジョイント内にショルダ接触形態で配置された分離用アセンブリを示す概略側面図である。
【図１１】図１１は、２つのドリルロッド間のジョイントの連結スリーブ内部に配置されて底部接触形態を有する分離用アセンブリを示す概略側面図である。
【図１２】図１２は、ＤＴＨ掘削装置のドリルビット集成体を示す概略側面図である。
【図１３】図１３は、ＤＴＨハンマとドリルビット集成体との間のジョイントであって、分離用アセンブリがショルダ接触形態を有するジョイントを概略的に示す部分断面した側面図である。
【図１４】図１４は、ＤＴＨハンマとドリルビット集成体との間の別のジョイントであって、分離用アセンブリが底部接触形態を有するジョイントを概略的に示す部分断面した側面図である。
【図１５】図１５は、ＤＴＨハンマとドリルビット集成体との間の別のジョイントであって、分離用アセンブリが、掘削ツール構成部分に面するテーパ接触面を備えた中間構成部分を有するジョイントを概略的に示す部分断面した側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
明確にするために、図面は、開示された解決手段のいくつかの実施態様を単純な形で示している。図中、同様の符号は同様のエレメントを指定する。
【００３７】
図１は、岩石掘削ユニット２を含む岩石掘削リグ１を示す。岩石掘削ユニット２はブーム３によって可動キャリア４に結合されていてよい。掘削ユニット２は送りビーム５と送りビーム上に支持された岩石掘削機械６とを含んでいてよい。岩石掘削機械６は送り装置７によって送りビーム５上で運動させることができる。岩石掘削機械６は、ツール９を結合するために岩石掘削機械６の前端部にシャンク８を含んでいる。ツール９は１つ又は２つ以上のドリルロッド１０と、ツール９の遠位端に配置されたドリルビット１１とを含んでいてよい。岩石掘削機械６はさらに、シャンク８とシャンク８に結合されたツール９とを回転させるための回転装置１２を含んでいる。岩石掘削がツールの回転Ｒ及び送りＦに基づいて行われる場合、掘削は回転掘削と呼ばれる。しかし、岩石掘削機械６は、ツール９への衝撃パルスを生成するための衝撃装置又は振動装置１３を含んでもよい。岩石掘削機械６が振動装置１３を備えていて、振動装置１３がツール９の、ドリルビット１１とは反対側の端部に配置されている場合、掘削はトップハンマー掘削と呼ばれる。
【００３８】
ツール９、ツールのドリルロッド１０、及びドリルビット１１は、掘削ツール構成部分１４である。掘削ツール構成部分は、軸方向に連続して配置されている。連続する掘削ツール構成部分１４の間には、構成部分を相互接続するためのジョイント１５がある。ジョイント１５は結合ねじ山を含んでいてよい。結合ねじ山は、ツール９の中心線の周りで掘削ツール構成部分１４を互いに螺合させることによって、ジョイントの装着及び離脱を可能にする。さらに、ツール９の前端部は、結合ねじ山を含むジョイント１５によってシャンク８に結合することができる。ジョイント１５の結合ねじ山は互いにくっついて動かなくなることがある。このために、ジョイント１５は本出願において記載された分離用アセンブリを備えていてよい。
【００３９】
掘削現場では、１つ又は２つ以上のドリルホール１６を掘削ユニット２を用いて掘削する。ドリルホール１６は、図１に示されているように鉛直方向に、或いは水平方向又は角度付き方向に掘削することができる。ドリルホール１６は岩石又は土壌に掘削されてよい。
【００４０】
図２は、ＤＴＨ掘削のための掘削ユニット２を示している。掘削ユニット２は、振動装置４１が工具９の、回転装置１２又は回転ユニットとは反対側の端部に位置する点で、図１のものと異なっている。掘削中、振動装置４１はドリルホール１６内にあり、またドリルビット１１は振動装置４１に直接に結合されてよい。ドリルビット１１又はドリルビット集成体は、ドライバーサブとしても知られるロックナット３７によって振動装置１３に結合されてよい。図２に示されているように、ツール９は１つ又は２つ以上のロッド１０又はチューブを含んでいてよく、これらは結合ねじ山を備えたジョイント１５によって連続的に結合されてよい。さらに、ツール９の後端部は、やはり結合ねじ山を含むジョイント１５によって、シャンク８に結合されてよい。ロックナット３７と振動装置４１の前端部との間にも、結合ねじ山を備えたジョイント１５が設けられている。ジョイント１５の結合ねじ山は互いにくっついて動かなくなることがある。このために、ジョイント１５は本出願において記載された分離用アセンブリを備えていてよい。ツール、エクステンションドリルチューブ、ドリルビット集成体、及び振動ピストンは全て掘削ツール構成部分１４であり、これらの掘削ツール構成部分は軸方向に相前後して配置され、掘削中に使用される。連続する掘削ツール構成部分１４の間には、構成部分を互いに結合するためのジョイント１５が設けられている。
【００４１】
図３は、分離用アセンブリ１８を単純な形で開示している。この実施態様では、分離用アセンブリ１８は、２つの連続する軸方向掘削ツール構成部分１４ａ及び１４ｂの間のジョイント１５内に配置されている。これらの構成部分はこの特定の例では、ドリルチューブ１０、及び締め付け部分１９を備えたドリルビット１１である。締め付け部分１９の外面は結合雄ねじ山２０を備えており、ドリルチューブ１０は結合雌ねじ山２１を備えている。結合ねじ山２０，２１は互いに螺合し、第１ピッチ角Ｐ１を有する。分離用アセンブリ１８は第１中間構成部分２２ａと第２中間構成部分２２ｂとを含んでよい。これらの中間構成部分は掘削ツール構成部分１４ａ，１４ｂとは別個のものである。中間構成部分２２ａ，２２ｂは、掘削ツール構成部分１４に面する接触面２４を有している。中間構成部分２２ａ，２２ｂは、互いに面する対向エレメントを含む。これらの対向エレメントは、初期軸方向長さＬ１が、開放方向Ｒｏにジョイント１５の結合ねじ山２０，２１を回転させるのに応答して短くなるのを可能にする分離機構２５を含む。分離機構２５の実行後の短縮された軸方向長さＬ２も図３に示されている。締めつけ方向Ｒｃもこの図に示されている。
【００４２】
図３の開示された実施態様では、分離機構２５の対向エレメントは、互いに面する第１対向面２６及び第２対向面２７である。第１対向面２６及び第２対向面２７は両方とも、１つ又は２つ以上の傾斜フランク面を備えている。結合ねじ山２０，２１は第１の向きを有しており、かつ対向面２６，２７の傾斜フランク面は第２の向きを有している。結合ねじ山が右巻きである場合、傾斜フランク面は左巻きであり、その逆も当てはまる。対向面２６，２７の傾斜フランク面は第２ピッチ角Ｐ２を有している。第２ピッチ角は、図３に明示されているように、結合ねじ山２０，２１の第１ピッチ角Ｐ１よりも大きい。
【００４３】
第１対向面２６は第１横方向面２８を含んでよく、第２対向面２７は第２横方向面２９を含んでよい。これらの横方向面は互いに面している。横方向面２８，２９は、可撓性部材３１が内部に配置されている空間３０を形成する。可撓性部材３１は横方向面２８，２９の間の間隔Ｄ１を占有する。
【００４４】
第１対向面２６及び第２対向面２７が締めつけ方向Ｒｃに互いに回転させられると、分離用アセンブリ１８の軸方向長さは長くなる。この場合、分離用アセンブリ１８は初期長さＬ１を有する。ジョイント１５が開かれ、第１対向面２６が第２対向面２７に対して開放方向Ｒｏに回転させられると、分離用アセンブリ１８の軸方向長さは短くなる。この場合分離用アセンブリ１８は第２軸方向長さＬ２を有し、その結果、摩擦力がジョイント１５内で低減され、ジョイント１５の容易な開放が可能になる。可撓性部材３１は、中間構成部分２２ａ，２２ｂが開放方向Ｒｏに向かって相対運動するのを可能にする。可撓性部材３１は空間３０内に配置された別個の片であってよい。可撓性部材は例えばゴム片であってよい。
【００４５】
さらに述べるならば、中間構成部分２２ａ，２２ｂは外径３２と内径３３とを有するスリーブ様片であってよい。しかし他の形状及び形態も可能である。付加的な実施態様が１つのみの中間構成部分２２ａ又は２２ｂを含んでよい。それというのも、掘削ツール構成部分１４ａ又は１４ｂのうちの一方が一体的な対向面２６又は２７を有し得るからである。
【００４６】
図４では、分離用アセンブリ１８は開放方向Ｒｏに向かって回転させられ、これにより横方向面２８及び２９は互いに相対運動させられ、かつ可撓性部材３０によって占有される空間３１の間隔Ｄ２が減少する。可撓性部材３１は使用される構造及び材料に応じてその形状が変わり、或いは、圧縮される。この実施態様では、可撓性部材３１は平らにされて、中間構成部分２２ａ，２２ｂの相対運動及び分離用アセンブリ１８の長さの短縮Ｌｓを可能にする。第１横方向面２８の初期位置が点線で示されている。
【００４７】
図５において、分離用アセンブリ１８の可撓性部材３１は、空間３０内に配置されたばねである。ばねは例えば螺旋ばねであってよい。
【００４８】
図６では、可撓性部材３１は、注型、射出成形、又はその他の形式で空間３０内に配置された可撓性材料である。空間３０を充填する可撓性材料は例えばポリウレタンであってよい。可撓性材料は横方向面２８，２９を合体させ、これにより中間構成部分２２ａ，２２ｂを結合して１つの統一的な物体を形成する。図６はさらに、対向面２６，２７の傾斜フランク面の向きが逆であるという点で、図３〜５に開示された解決手段とは異なる。傾斜フランク面の向きは、結合ねじ山の向きに従って設計することができる。ねじ山の向きは本出願の図面では一例が示されているにすぎない。分離用アセンブリ１８のねじ山の向きは、図に示された他の形体に影響を及ぼすことはない。
【００４９】
図７ａは、中間構成部分２２が、対向面２７内にいくつかの傾斜フランク面と横方向面２９とを含み得ることを示している。図７ａに示された解決手段において、対向面２７は４つの区分に分けられているが、しかしセクションの数は２又は３、或いは５以上であってもよい。
【００５０】
図７ｂでは、中間構成部分２２は２つの半部２３ａ及び２３ｂから形成されている。３片以上から成る中間構成部分を形成することも可能である。図７ｂはさらに、横方向面２９を可撓性材料でコーティングし、これにより可撓性部材３１を中間構成部分と一体化し得ることを示している。
【００５１】
図７ｃはさらに、中間構成部分２２が基本スリーブとは異なる形状を有し得ることを示している。中間構成部分２３はスロット３２を有していて、これにより外周が閉じられていない。他方において、分離用アセンブリ１８の外面は円形である必要はなく、任意の適宜の形状を有していてよい。
【００５２】
図８ａ及び８ｂは、中間構成部分２２の接触面２４が１つ又は２つ以上の摩擦ゾーン３３を含んでよいことを示している。これらの摩擦ゾーン３３は全て、中間構成部分の基礎材料の摩擦係数と比較して高い摩擦係数を有している。摩擦ゾーン３３は刻み目又は他の表面処理を含んでよく、或いは被膜を含んでもよい。
【００５３】
図９は、エクステンション掘削ツールの２つのドリルロッド又はチューブの間のジョイント１５内に配置された分離用アセンブリ１８を示している。第１掘削ツール構成部分１４ａはショルダ３４を有していてよく、このショルダには分離用アセンブリ１８が当て付けられている。
【００５４】
図１０は、図９の解決手段の別の実施態様を示している。分離用アセンブリ１８は１つのみの中間構成部分２２ｂを含んでいる。それというのも、第１対向面２６及び第１横方向面２８が第１掘削ツール構成部分１４ａの端面に一体化されているからである。
【００５５】
図１１は、第２掘削ツール構成部分２２ｂが結合スリーブ３５を含むジョイント１５を示している。分離用アセンブリ１８は結合スリーブ３５の底部に配置されてよい。
【００５６】
図９〜１１はトップハンマー手段に関する。この場合、結合ねじ山は左巻きであるのが典型的である。そのために分離用アセンブリ１８の傾斜面は右巻きである。
【００５７】
図１２はドリルビット１１とロックナット３７とを含む掘削ツール集成体３６を開示している。ドリルビット１１は締め付け部分１９を含んでよい。この締め付け部分の周りに、ロックナット３７の締め付け部３８が配置されてよい。締め付け部３８は結合ねじ山２０を備えている。ロックナット３７はさらに把持部３９を含んでいてよい。ドリルビット１１の締め付け部１９の遠位端には、衝撃パルスを受容するための衝撃面４０がある。締め付け部分１９は、振動装置４１の動作中にロックナット３７に対して軸方向にスライドすることができる。
【００５８】
図１３は、ダウンザホール振動装置４１と掘削ツール集成体３６との間に分離用アセンブリ１８が配置され得ることを示している。ＤＴＨ振動装置４１は、掘削ツール集成体３６の衝撃面４０を打撃するように配置された振動ピストン４２を含んでいる。掘削ツール集成体３６の結合ねじ山２０は、振動装置４１の内面に設けられた結合ねじ山に結合されている。分離用アセンブリ１８は、本出願における上記原理に従って、結合ねじ山の容易な開放を可能にする。
【００５９】
図１４において、分離用アセンブリ１８は図１３の解決手段とは別の位置に配置されている。分離用アセンブリ１８は、振動装置４１内部で保持エレメント４３と、ロックナット３７の締め付け部３８の端面４４との間に位置している。図１４では、分離用アセンブリ１８はジョイント１５の掘削ツール構成部分１４ａ，１４ｂと底部接触形態を有しているのに対して、図１３ではショルダ接触形態が適用されている。
【００６０】
図１３及び１４において、分離用アセンブリ１８の第２中間構成部分２２ｂはロックナット３７の一体部分であってよい。この場合、把持部３９の上面は分離機構の一部として作用するために必要とされるエレメントを含んでよい。
【００６１】
図１５は、図１３の解決手段において示されたものとほとんど同じ形体を有するジョイント１５を示している。しかし図１５では、分離用アセンブリ１８の第２中間構成部分２２ｂは、ロックナット３７の把持部３９に当接するテーパ接触面２４ｔを有している。これの代わりに又はこれに加えて、第１中間構成部分２２ａの接触面２４がテーパ形状を有してもよい。この場合にはもちろん、分離用アセンブリに面する掘削ツール構成部分１４ａ，１４ｂもテーパされる必要がある。さらに、開示されたテーパ接触面を少なくとも図３、９及び１０の解決手段にも適用することも考えられる。
【００６２】
図１２〜１５はＤＴＨハンマー手段に関する。この場合、結合ねじ山は右巻きであるのが典型的である。そのために分離用アセンブリ１８の傾斜面は左巻きである。
【００６３】
図面及び関連の説明は本発明の着想を例示するために意図されているにすぎない。本発明の詳細は、特許請求の範囲内で変化することがある。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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