(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドリルビットおよびドリルロッドを含み掘削装置の一部として設けられた燃料作動式ダウンザホールドリルの燃料タンクにおいて、該燃料タンクの掘削穴の横断方向における最大回転直径は、たかだか前記ドリルビットの最大回転直径に等しく、これにより該燃料タンクは前記掘削穴へ挿入可能であり、該燃料タンクは、掘削装置に、もしくはこれに関連して設けられていることを特徴とする燃料タンク。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料タンクにおいて、該燃料タンクは、ドリルロッドに、もしくはこれに関連して設けられていることを特徴とする燃料タンク。
【請求項３】
請求項１または２に記載の燃料タンクにおいて、該燃料タンクは、前記ダウンザホールドリルに、もしくはこれに関連して設けられていることを特徴とする燃料タンク。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の燃料タンクにおいて、該燃料タンクには、該燃料タンクを加圧する手段が設けられていることを特徴とする燃料タンク。
【請求項５】
請求項４に記載の燃料タンクにおいて、前記燃料タンクを加圧する手段はフラッシング用空気流路を含むことを特徴とする燃料タンク。
【請求項６】
前記請求項のいずれかに記載の燃料タンクにおいて、該燃料タンクは、少なくとも加圧用空間と燃料用空間に分割され、これらは、弾性膜状材料で互いに分離されていることを特徴とする燃料タンク。
【請求項７】
前記請求項のいずれかに記載の燃料タンクにおいて、該燃料タンクの容量は少なくとも、１作業シフト中に前記ダウンザホールドリルによりその内部で消費される燃料の量に適合可能であることを特徴とする燃料タンク。
【請求項８】
ダウンザホールドリルおよびドリルロッドおよび燃料タンクと該燃料タンクから燃料をダウンザホールドリルへ供給する手段とを含むドリル装置を含み、ドリルビットを有する燃料作動式ダウンザホールドリルに燃料を供給する装置において、前記燃料タンクの掘削穴の横断方向における最大回転直径は、たかだか前記ドリルビットの最大回転直径に等しく構成され、これにより前記燃料タンクは、前記掘削穴へ挿入可能であり、該燃料タンクは、掘削装置に、もしくはこれに関連して設けられていることを特徴とする燃料作動式ダウンザホールドリルの燃料供給装置。
【請求項９】
請求項８に記載の燃料供給装置において、
該装置は、少なくとも１つのフラッシング用空気流路を含み、
該フラッシング用空気流路は、前記燃料タンクに圧力を生成するように配設されていることを特徴とする燃料供給装置。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の燃料供給装置において、
該装置はドリルロッドを含み、
前記燃料タンクは、該ドリルロッドに、もしくはこれに関連して設けられていることを特徴とする燃料供給装置。
【請求項１１】
請求項８ないし10のいずれかに記載の燃料供給装置を含むことを特徴とする削岩リグ。
【発明の詳細な説明】
【背景】
【０００１】
本発明は、ドリルビットを有する燃料作動式ダウンザホールドリルの燃料タンクに関するものである。
【０００２】
さらに、本発明はドリルビットを有する燃料作動式ダウンザホールドリルに燃料を供給する方法に関するものである。
【０００３】
また、本発明は、ドリルビットを有する燃料作動式ダウンザホールドリルに燃料を供給する装置に関するものであり、本装置は、ダウンザホールドリルおよび燃料タンク、ならびに燃料を燃料タンクからダウンザホールドリルへ供給する手段を有する。
【０００４】
本発明はさらに、削岩リグに関する。
【０００５】
岩盤にはさまざまな削岩機によって穴を穿孔することができる。穿孔は、衝撃と回転を組み合わせた方法（衝撃掘削）で行なうことができ、または穿孔は、衝撃機能なしに、単なる回転に基づくもの（回転掘削）でもよい。さらに、衝撃掘削は、穿孔中、衝撃装置が掘削穴の外にあるか、掘削穴の中にあるかによって分類してもよい。衝撃装置が掘削穴の外にある場合、掘削は通常、トップハンマ掘削と呼ばれ、これは、いわゆるトップハンマを使用して、衝撃装置が掘削穴の中にあると、一般にダウンザホール掘削（DTH）と呼ばれ、掘削機は、例えばDTHドリル、すなわちダウンザホールドリルと称してもよい。
【０００６】
燃料作動式ダウンザホールドリルに関連して、燃料供給には総じてさまざまな問題が生じる。燃料タンクからドリルへの燃料供給は一般に、燃料供給ホースもしくは他の同様な供給ラインによって行なわれるが、これは場所をとり、難しい作業条件下では損傷することがある。
【簡単な説明】
【０００７】
本発明は、新規で改善された燃料タンク、削岩リグ、ならびに燃料作動式削岩機へ燃料を供給する装置および方法を提供することを目的とする。本発明の目的は、独立請求項に記載された事項を特徴とする装置、構造および方法によって達成される。本発明のいくつかの実施例を従属請求項に開示する。
【０００８】
本発明の一態様によれば、燃料タンクの掘削穴の横断方向における最大回転直径は、たかだかドリルビットの最大回転直径に等しく、これにより燃料タンクは掘削穴に挿入することができ、燃料タンクは掘削装置に、もしくはそれに関連して設けられている。
【０００９】
本発明の概念によれば、ダウンザホールドリルの燃料タンクは、これを掘削穴にダウンザホールドリルと一緒に挿入可能なように形成されている。
【００１０】
本方式は、燃料作動式ダウンザホールドリルの燃料供給において、困難で損傷を受けやすかった掘削穴内のダウンザホールドリルへの掘削穴外部からの燃料供給を回避できるという利点を生じる。燃料タンクをダウンザホールドリル付近に配置することによって、例えば長尺の燃料供給ホースとその配置に関する諸問題を回避することができる。
【００１１】
一実施例の概念は、燃料タンクをドリルロッドに、もしくはこれに関連して設けることである。
【００１２】
第２の実施例の概念は、燃料タンクをダウンザホールドリルに、もしくはこれに関連して設けることである。
【００１３】
第３の実施例の概念は、燃料タンクを加圧する手段を燃料タンクに設けることである。
【００１４】
第４の実施例の概念は、燃料タンクを加圧する手段がフラッシング用空気流路を含むことである。
【００１５】
第５の実施例の概念によれば、燃料タンクは、少なくとも加圧用空間と燃料用空間に分割され、これらは弾性膜状材料で互いに分離されている。
【００１６】
第６の実施例の概念によれば、燃料タンクの容量は少なくとも、１作業シフト中にダウンザホールドリルによりその内部で消費される燃料の量に適合可能である。
【００１７】
第７の実施例の概念は、燃料タンクに圧力をフラッシング用空気流路によって生成することである。
【００１８】
第８の実施例の概念は、タンクの満杯中に燃料タンクを予加圧することによって燃料タンクに圧力を生成することである。
【００１９】
第９の実施例の概念による装置は、少なくとも１つのフラッシング用空気流路を含み、フラッシング用空気流路は燃料タンクに圧力を生成するように構成されている。
【００２０】
第10の実施例の概念による装置はドリルロッドを含み、燃料タンクはドリルロッドに、もしくはこれに関連して配設されている。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
添付図面において、いくつかの実施例をさらに詳細に説明する。
【図１】削岩機の模式図である。
【図２】ダウンザホールドリルの模式図である。
【図３】図２に示す断面A-Aの方向における掘削穴の模式図である。
【図４ａ】および
【図４ｂ】および
【図４ｃ】および
【図４ｄ】いくつかの掘削穴および燃料タンクの実施例の模式図である。
【図５ａ】および
【図５ｂ】燃料タンクの実施例の模式図である。
【図６ａ】および
【図６ｂ】燃料タンクの他の実施例の模式図である。
【図７】燃料タンクのさらに他の実施例の模式図である。
【図８】ダウンザホールドリルに燃料を供給する方法の模式的フロー図である。
【図９】燃料作動式ダウンザホールドリルに燃料を供給する装置の模式図である。
【図１０】燃料作動式ダウンザホールドリルに燃料を供給する第２の装置の模式図である。
【図１１】燃料作動式ダウンザホールドリルに燃料を供給する第３の装置の模式図である。
【００２２】
各図において、明瞭にするため、本方式のいくつかの実施例を簡略化して示す。各図において、同様な部分は同じ参照番号で示す。
【詳細な説明】
【００２３】
図１は、穿孔ブーム３を設けた可動キャリア２で構成することができる削岩リグ１を示す。ブーム３には削岩ユニット４が設けられ、これは、送りビーム５、送り装置６および回転ユニット７を有している。回転ユニット７はキャリッジ８に支持することができ、そうでない場合は、回転ユニットは、送りビーム５に可動に支持される摺動部もしくは同様の支持部材で構成してもよい。回転ユニット７には掘削装置９を設けることができ、これは、互いに連結された１本以上の掘削用管10と、掘削装置の最外端部にあるドリルビット11とを有する。図１のユニット４は回転掘削を対象とし、その場合、回転ユニット７を使用して掘削装置９をその長手軸を中心に方向Ｒへ回転させると同時に、回転ユニット７およびこれに連結された掘削装置９に送り力Ｆを送り装置６によって掘削方向Ｂへ送る。これによって、ドリルビットは、回転Ｒおよび送り力Ｆの効果により岩盤を破壊し、掘削穴12が形成される。掘削穴が所望の深さまで穿孔されると、掘削装置９は、送り装置６によって掘削穴から戻り方向に引き出してもよく、掘削装置は、掘削用管10の間の連結ネジを回転ユニット７によって緩めることで、分解することができる。
【００２４】
図２は、第２の削岩ユニット４を示し、これは、衝撃装置13が掘削装置９に設けられている点で、図１のものと相違する。したがって衝撃装置13は、回転ユニット７に対して掘削装置９の反対側の端部にある。掘削中、ダウンザホールドリル13は掘削穴内にあり、ダウンザホールドリル13に直接、ドリルビット11を連結することができる。
【００２５】
図３は、図２に示す断面A-Aの方向に掘削穴を模式的に示す。断面A-Aはまた、掘削穴12および掘削方向に対する横断方向でもある。したがって、図３は上から、互いに連結されたドリルロッド10、ダウンザホールドリル13およびドリルビット11を示す。
【００２６】
図４ａ、図４ｂ、図４ｃおよび図４ｄは、燃料タンクのさまざまな実施例を模式的に示す。燃料タンク17は、この場合、その外部形状および寸法がドリルビット11により形成される穴に適合する寸法である。したがって、掘削穴12の横断方向A-Aにおける燃料タンク17の最大回転直径Ｅは、ドリルビット11の最大回転直径Ｄに等しいか、もしくはそれより小さい、すなわち最大でも等しい。
【００２７】
本明細書において、燃料タンク17およびドリルビット11の最大回転直径Ｅ、Ｄとは、燃料タンク17もしくはドリルビット11の横断方向A-Aの横方向断面の回転中心点Ｇからの最遠点によって、方向B-Cへ延伸して回転中心点Ｇを通過する掘削軸Ｈに対して前記横方向断面が回転した場合に、形成される円の直径を言う。したがって、最大回転直径Ｅは、燃料タンク17もしくはドリルビット11の横方向断面の前記最遠点と前記回転中心点の間の距離の２倍の長さである。その結果、かくして燃料タンクは、ドリルビット11により形成される掘削穴内で掘削軸Ｈを中心に回転するのに十分な空間を得る。ドリルビット11の断面における回転中心点Ｇからの最遠点は、例えば、図示しないドリルビット11の刃の最先端部でよいが、その場合、最大回転直径Ｄは、横断方向A-Aにおいてドリルビット11の刃の最先端部の周囲に描かれる円の直径でよい。
【００２８】
各図は、燃料タンクの最大回転直径Ｅを説明するためのいくつかの例を示すにすぎないが、さまざまな実施例において、燃料タンクの断面は、ここに記載のものとかなり異なってもよい。
【００２９】
燃料タンク17の回転直径Ｅがドリルビットの最大回転直径Ｄ以下の寸法であると、燃料タンク17は、掘削装置９に、もしくはこれに関連して、例えばダウンザホールドリル13および/またはドリルロッド10に関連して配設して、掘削穴12へ挿入できるようにすることが好ましい。かくして、損傷し易く扱い難い燃料用ホースを用いて掘削穴の外側から燃料タンク17へ燃料を供給しないですむ。
【００３０】
図５ａおよび図５ｂは、燃料タンク17の一実施例を模式的に示し、これは、ドリルロッド10に関連して、より詳細にはドリルロッド10の内側に燃料タンク17が配設されたものである。同実施例は、図５ａに部分側断面が示され、図５ｂには部分横断面が示されている。本実施例には、燃料タンクだけでなく、フラッシング用エアホースもしくはチューブなどのフラッシング用空気流路18も、ドリルロッド10の内側に配設されている。図４ａ、図４ｂ、図４ｃおよび図４ｄはフラッシング用空気流路18を示していないが、さまざまな実施例において、フラッシング用空気流路18を、例えば燃料タンク17を通るように延在させて、もしくは、例えば図４ｄに示すように、例えばこの目的用に配設した溝27内で燃料タンク17の縁端部へ延在させるように配設してもよい。
【００３１】
図６ａおよび図６ｂは、燃料タンク17の一実施例を模式的に示し、これは、燃料タンク17の断面が実質的に環状であり、燃料タンクの中央に形成された管状穴内にドリルロッド10が配設されているものである。本実施例は、図６ａに部分側断面が示され、図６ｂには部分横断面が示されている。図６ａおよび図６ｂでは、燃料タンク17の断面が実質的に円形であるが、他のタイプの横断面を導入するさまざまな実施例も可能である。その場合、燃料タンクの最大回転直径Ｅは、ドリルビットの最大回転直径Ｄ以下であり、燃料タンク17は、掘削穴12内へこれを降ろすのに十分な空間を有するようにドリルロッド10およびダウンザホールドリル13に対して配設する。図６ａおよび図６ｂにおいて破線で示す実現可能なフラッシング用空気流路18を配設してドリルロッド10の内側に延在させてもよい。
【００３２】
図７は、燃料タンク17のさらに他の実施例を示し、これは、燃料タンクが実質的に管状、例えば円筒状であってドリルロッド10とダウンザホールドリル13の間に配設され、フラッシング用空気流路18が燃料タンク内に延伸するように配設されたものである。
【００３３】
図８は、燃料作動式ダウンザホールドリルへ燃料を供給する方法を模式的に示す。本方法は、ダウンザホールドリル13と好ましくは燃料タンク17を掘削穴12へ挿入すること801を含み、燃料タンクは、好ましくは掘削装置９に、もしくはこれに関連して配設され、その掘削穴の横断方向A-Aにおける最大回転直径Ｅがドリルビット11の最大回転直径Ｄ以下であり、本方法はさらに、燃料タンク17に圧力を生成して燃料供給を改善すること802と、燃料を燃料タンク17からダウンザホールドリル13の原動機へ供給すること803を含む。本方法は、上述の燃料タンク17および/またはドリルビット11付燃料作動式ダウンザホールドリルに燃料を供給する構成を含んでもよい。
【００３４】
図９は、ドリルビット（11）を有する燃料作動式ダウンザホールドリルに燃料を供給する装置を模式的に示す。この装置は燃料タンク17を有し、その回転直径Ｅはドリルビット11の最大回転直径Ｄ以下であり、これによって燃料タンク17を掘削穴12へ挿入することができ、タンクはまた、例えば上述の燃料タンクのうちの１つと同様のものでよい。燃料タンク17は、燃料を燃料タンク17へ供給する供給口23と、燃料タンク17から燃料をダウンザホールドリル13へ供給する排出口24とを有してもよい。
【００３５】
燃料タンク17は、燃料供給を改善するために加圧してもよく、これは、例えばゴム膜などの弾性膜状材料からなる膜19をタンクの内縁に配設することによって燃料タンク17を加圧用空間20と燃料用空間21に分割し、燃料タンク17へ圧力を供給する圧力口22を加圧用空間20に設けることによって行なう。さまざまな実施例において、燃料タンク17は、例えばフラッシング用空気流路18を圧力口22へ接続して空気を噴入させることによって加圧してもよい。
【００３６】
図１０は、ドリルビット11を有する燃料作動式ダウンザホールドリルに燃料を供給する第２の装置を模式的に示す。この装置が図９に示す装置と異なる点は、ゴム膜などの弾性膜状材料によって燃料用空間21が加圧用空間20から分離され、膜状材料によって燃料タンク17内にブリスタチャンバ25およびその内部の加圧用空間20が形成されていることである。その場合、加圧用空間20の圧力は、ブリスタチャンバ25と燃料用空間21内の燃料にあらゆる側から加わる。他の点に関しては、燃料タンクの作動は、例えば図９および/または他の実施例について説明した燃料タンク17およびその特徴事項と同じである。燃料タンク17は、例えば燃料満杯状態で圧力用空間20を加圧することによって、および/または燃料タンク17のフラッシング用空気流路18などの加圧手段へ圧力口22を介して加圧用空間20を接続することによって加圧してもよい。
【００３７】
図１１は、ドリルビット11を有する燃料作動式ダウンザホールドリルに燃料を供給する第３の装置を模式的に示す。この装置が図９および図１０の装置と異なる点は、本装置ではリング状ピストン26によって圧力が燃料用空間21内に生成されることである。リング状ピストン26は、加圧用空間20にて生成された圧力により燃料用空間21の方へ、すなわち図１１における下方に動き、これによって燃料用空間21内の燃料圧が上昇する。さらに、図９および図１０とは異なり、図１１はフラッシング用空気流路18を示す。燃料タンク17は、例えば燃料満杯状態で加圧用空間20を予加圧することによって、および/または加圧空間20を燃料タンクの加圧手段へ圧力口22を介して接続することによって、加圧してもよい。一実施例では、フラッシング用空気流路18は、加圧用空間へ接続してフラッシング用空気流路18を少なくとも部分的に燃料タンクの加圧に使用するようにしてもよい。
【００３８】
さまざまな実施例において、燃料タンク17は、好ましくは掘削装置９に、またはそれに関連して、例えばドリルロッド10および/もしくはダウンザホールドリル13に関連して配設してもよく、これによって、燃料タンク17をドリルロッド10およびダウンザホールドリル13と一緒に掘削穴12へ挿入することができる。その場合、燃料タンク17は、例えばドリルロッド10の内側、ドリルロッド10の周囲、もしくはドリルロッド10とダウンザホールドリル13の間に配設してもよい。燃料タンク１の容量は、少なくとも１作業シフト中にダウンザホールドリル13によりその内部で消費される燃料の量に適合可能な大きさが好ましい。１作業シフトは、８時間ないし10時間続くことがある。燃料タンク17を掘削穴12へ挿入するためには、掘削穴の横断方向A-Aにおける燃料タンク17の最大回転直径Ｅは、いかにあろうとも、ドリルビットの最大回転直径Ｄ以下である必要がある。
【００３９】
さまざまな実施例において、燃料タンク17には燃料タンク17を加圧する手段を設けてもよい。例えば、図９もしくは図１０に関連して説明した装置により燃料タンク17に例えば少なくとも２バールの圧力を生成することによって、圧搾力を燃料に加えることでダウンザホールドリル13およびその原動機への燃料供給を改善し、とくに、これによって燃料タンク17の容量を最適化することができる。こうして、燃料タンク17に充填された実質的にすべての燃料を確実にダウンザホールドリル13へ供給可能にすることによって、換言すれば、燃料タンク17の大きさを最小にすることができる。
【００４０】
掘削穴をフラッシングするのに空気もしくは他の適切なガスを使用する場合、フラッシング用空気を送るのに用いられるフラッシング用空気流路18およびそのフラッシング用空気自体を燃料タンクの加圧に用いることができる。すなわち、燃料タンク17を加圧する手段は、例えばフラッシング空気流路18を含んでもよい。さまざまな実施例では、これに加えて、もしくはこれに代えて、燃料タンク17は、例えば燃料タンク17の満杯状態で予加圧してもよく、または他の適切な方法で燃料タンク内に圧力を生成してもよい。
【００４１】
さまざまな実施例において、燃料は液体もしくは気体でよい。さらに、さまざまな実施例において燃料タンク17は、容易に脱着可能な燃料モジュールでよく、これはまた、好ましくは予加圧可能なものでもよい。したがって燃料タンクは、例えば作業シフトの最初か最後に交換することができ、これは、好ましくは掘削装置の従来の操作装置によって行なうことができる。
【００４２】
したがって、本方式の場合、燃料作動式ダウンザホールドリル13の燃料供給は、掘削穴の外から燃料を供給する必要がないように行なうことができる。燃料供給には、取付け困難なことが多くて損傷しやすい長尺の燃料供給流路を必要としない。
【００４３】
場合によっては、本願に開示の特徴事項は、他の特徴事項に無関係にそのまま用いてもよい。他方、必要な場合、本願に開示の各特徴事項を組み合わせて、さまざまな組合せを作ることができる。
【００４４】
図面とその関連説明は本発明の概念の説明のみを企図している。本発明の詳細事項は、特許請求の範囲内で変えてもよい。
【図１】
0005818289.tif 000002
【図２】
0005818289.tif 000003
【図３】
0005818289.tif 000004
【図４ａ】
0005818289.tif 000005
【図４ｂ】
0005818289.tif 000006
【図４ｃ】
0005818289.tif 000007
【図４ｄ】
0005818289.tif 000008
【図５ａ】
0005818289.tif 000009
【図５ｂ】
0005818289.tif 000010
【図６ａ】
0005818289.tif 000011
【図６ｂ】
0005818289.tif 000012
【図７】
0005818289.tif 000013
【図８】
0005818289.tif 000014
【図９】
0005818289.tif 000015
【図１０】
0005818289.tif 000016
【図１１】
0005818289.tif 000017