(57)【要約】  一方ではフラッシングハウジング内に配置された座面に接触させるための手段を、他方ではフラッシングハウジング内の可動部表面（２）との接触を密封するための手段を備えるリング状の弾性密封装置を含む削岩機のフラッシング液を密封するための装置（５、６）。フラッシング液を密封するための装置（５、６）はフラッシング液と接触するようにされた少なくとも１つの犠牲アノードユニットを有するアノード装置（１１、１２）を備え、アノード装置はフラッシングハウジングとの電気的接触を実現するための手段（１６、１６’、１６”、１６”’）を備えている。本発明はまた方法及びフラッシングハウジング並びに削岩機にも関わる。【選択図】図１
2015505586.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方ではフラッシングハウジング内に配置された座面に接触させるための手段と、他方ではフラッシングハウジング内の可動部（２）の表面との接触を密封するための手段とを備えるリング状の弾性密封装置を含む削岩機のフラッシング液を密封するための装置（５、６）において、 
フラッシング液を密封するための装置（５、６）が、フラッシング液と接触するようにされた少なくとも１つの犠牲アノードユニットを有するアノード装置（１１、１２）を備えていることを特徴とする装置。
【請求項２】
アノード装置が、フラッシングハウジングとの電気的接触を実現するための手段（１６、１６’、１６”、１６”’）を備えていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
密封装置に、アノード装置（１１、１２）をしっかりと受け止めるための少なくとも１つの凹部（１３）が設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
密封装置が、少なくとも部分的にアノード装置（１１、１２）を囲むように形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
【請求項５】
軸アダプタ（２）を案内するための案内装置（１０”’）と一体に構成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の装置。
【請求項６】
アノード装置（１１、１２）が、電気的に及び／又は機械的に相互接続される複数の犠牲アノードユニットを備えていることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の装置。
【請求項７】
アノード装置が、可撓性をもって配列したストリングで構成されているか或いは可撓性をもって配列したストリング含むことを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の装置。
【請求項８】
上記犠牲アノードユニットの単体或いは複数体が、密封装置の動作寿命で予想される消費量によって寸法決めされていることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の装置。
【請求項９】
一方ではフラッシングハウジング内に配置された座面に接触させるための手段と、他方ではフラッシングハウジング内の可動部表面に対し接触を密封させるための手段とを包含するリング状の弾性密封装置を用いてフラッシング液を密封するための装置を製造する方法であって、
リング状の弾性密封装置がフラッシング液と接触するようにされた少なくとも１つの犠牲アノードユニットを有するアノード装置を備えることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載のフラッシング液を密封するための装置の製造方法。 
【請求項１０】
アノード装置が、フラッシングハウジングと電気的な接触を実現するための手段を備えていることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
アノード装置が、密封装置の少なくとも１つの凹部によってしっかりと受け止めることを特徴とする請求項９又は１０に記載の方法。
【請求項１２】
密封装置が、少なくとも部分的にアノード装置（１１、１２）を囲むように形成されることを特徴とする請求項９又は１０に記載の方法。
【請求項１３】
密封装置が、電気的に及び／又は機械的に相互接続される複数の犠牲アノードユニットを備えていることを特徴とする請求項９〜１２の何れか一項に記載の方法。
【請求項１４】
密封装置が、可撓性をもって配列したストリングで構成されるか或いは可撓性をもって配列したストリングを含むアノード装置を備えることを特徴とする請求項９〜１３の何れか一項に記載の方法。
【請求項１５】
密封装置が、密封装置の動作寿命で予想される消費量によって寸法決めされている犠牲アノード量を有するアノード装置を備えることを特徴とする請求項９〜１４の何れか一項に記載の方法。
【請求項１６】
請求項１〜８の何れか一項に記載の少なくとも１つの装置を包含する削岩機のフラッシングハウジング。
【請求項１７】
請求項１〜８の何れか一項に記載の少なくとも１つの装置を包含する削岩機。
【請求項１８】
アノード装置に正電位を印加するためにフラッシングハウジングの隣接部分に電気回路が設けられることを特徴とする請求項１７に記載の削岩機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、削岩機のフラッシング液密封装置に関するものである。本発明はまた、該装置の製造方法、フラッシングハウジング及び削岩機にも関わる。
【背景技術】
【０００２】
掘削中形成される切削屑を取除くためのフラッシング液を備えた衝撃回転ドリルストリングを有する削岩機は従来公知である。そのような掘削機は、掘削機の、例えばドリルストリング案内装置の領域に内蔵型のフラッシング液スイベルを備えている。このような流動性の液体スイベルでは、入って来るフラッシング液をドリルストリングの軸方向フラッシング孔に供給するための２つ以上の放射状の孔を掘削機の軸アダプタに設けている。そして、フラッシング液はドリルビットに放出される。従来公知のスイベル装置は、掘削機のハウジング内部に固定された液体密封部材を上記放射状の孔の開口部又は上記放射状の複数孔の複数開口部の両側に備えている。
【０００３】
掘削部位に局所的に得られる水は、多くの場合、フラッシング液として使用され、上記水は基本的には固体粒子から本質的に分離され、その上、ドリルストリングにおけるフラッシング孔を通ってさらに低い方へ運ぶために掘削機に汲み上げられる。このような水は、削岩機の露出部分の腐蝕の危険性をもたらす高い塩分濃度を含有し得るので、多くの場合非常に浸食的である。従って、前記密封装置が接触する軸アダプタの密封面に腐蝕による損傷が現れる。これは、前記密封装置の動作寿命を短くする。特に腐蝕の影響を受ける軸アダプタの表面部はその表面の粗さによって密封装置の密封面をすぐに摩耗する。特に、機械休止時間後の再開時に上記腐蝕が軸アダプタを浸食するので、密封装置は容易に破損されてしまう。
【０００４】
さらなる問題点は、腐蝕による損傷が引き起こされると疲労による破損の元凶になり得るので、軸アダプタ及び特に上記放射状のフラッシング孔域への深刻な損害の危険性がある。そのような破損の発生は、掘削機及び掘削機の停止時間に深刻な損害を負わす可能性がある。
【０００５】
先行技術の例として特許文献１：ＷＯ０３／０７８７８８を挙げることができ、そこには、削岩装置の腐食し易い部品を腐蝕から保護する方法が開示されており、軸アダプタは特別な保護化合物で被覆されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ＷＯ０３／０７８７８８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、上記先行技術の問題点を少なくとも軽減させた装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的は、フラッシング液と接触するようにされた少なくとも１つの犠牲アノードユニットを有するアノード装置を含む流体液密封装置によって達成される。
【０００９】
犠牲アノードとして機能するアノード装置を備えた流体液密封装置自体を提供することによって、幾つもの重要な利点が得られる。本発明に関する重要な特徴は、どのようにでも予定される掘削機の密封装置の定期的な交換と同時に効率的でしかも単純な方法でアノード材を交換できる可能性を保証する点にあり、取り扱いに関して主要な利点がもたらされる。
【００１０】
従来の密封装置は、典型的には約２４時間〜約１００時間の短い間隔で交換されているが、本発明によれば密封装置の動作寿命及びサービス間隔をより長くすることが期待でき、本発明を使用する削岩機に関してより良い経済効果をもたらす。
【００１１】
従って、本発明による装置では、前記密封装置に関連して配置されたアノード装置を介して腐蝕防止が得られるので、例えば掘削機の部品をさらに交換するなどの拡大サービス基準を設ける必要がない。さらに、アノード装置は、計算された十分な量のアノード材が存在すること、それが十分な程度にフラッシング液に晒されること、を保証すると同時に腐蝕作用に対しては保護されるべき領域の近くに有利な方法で位置決めされるようになる。本発明によれば、フラッシング液体流の制限或いは影響は起こらない。さもなければ効果的なフラッシングの条件を悪化しかねない。
【００１２】
好ましくは、アノード装置は掘削機ハウジングとの電気的な接触を実現するための手段を備えている。かかる手段は、掘削機ハウジングの表面に接触するように接続される金属ケーブル或いは類似の形態による板金部または導電部であることができる。しかし、電気的な接触を実現する手段は、代わりに、密封装置と掘削機ハウジングとの間に簡潔に押し込むこともできる。また、軸アダプタの密封面に直接的に接触する手段を設けることを除外するものではない。
【００１３】
軸アダプタとのそのような直接的な接触を得る可能性は、炭素導電体を備えた可動部／軸アダプタに対して配置され、または金属に対しては金属接触を避け軸アダプタとの上記電気的接触を確立するために連通する、フラッシュ液密封装置の表面の内側部分を提供する。
【００１４】
機械ハウジング及び／又は例えば軸アダプタの形態の可動部との接触を確立するための手段を含むことに代わって、アノード装置と削岩機の任意の適切な部分との間に、適切な電位を印加する電気回路を配置することができる。
【００１５】
装置の安定した収容のために、１つ或いは複数の凹部を備えた密封装置を形成することによって、アノード装置を上記凹部内に例えば押し込むことができる。かかる凹部は、例えば環状溝の形状をとることができる。アノード装置は、例えばその円周上に分布する犠牲アノードユニットを有する対応型リング状構造を有することができる。
【００１６】
流体液密封装置を掘削機ハウジング内に置く前に、密封装置の内部にアノード装置の位置決めを行なうことができる。代わりに、流体液密封装置を掘削機ハウジング内のその座面に位置決めした後に、アノード装置を密封装置に位置決めすることができる。この場合、原則として、より簡単に装置の全体を掘削機ハウジング内のその座面に位置決めすることができる、なぜなら複合装置の柔軟性と比較して部品それぞれが単独で得られるより大きな柔軟性によって、実際に位置決めを可能にするために必要とされ得る適当な変形を可能にする。流体液密封装置は、アノード装置が挿差されるとより強固になることができ、それぞれを部品自体として扱うことは容易ではない。
【００１７】
さらに、本発明による装置は、密封装置の少なくとも一部分がアノード装置を囲むように構成することができる。これは、例えば、開始から密封装置に少なくとも部分的に埋め込まれたアノード装置によって達成することができる。
【００１８】
本発明の特別な実施形態では、流体液密封装置は軸アダプタを案内する案内装置と一体化されている。これは、特に、上記案内装置がプラスティックブッシングである場合に上記密封装置と１つの部片で形成することができる。
【００１９】
アノード装置は、安全機能を得るために、好ましくは、電気的に及び／又は機械的に相互接続される犠牲陽極ユニットを複数備えている。その変形例では、アノード装置は、例えばリング状に形成され螺旋状に巻かれたスレッドの形態で可撓性を備えたストリングを備え、犠牲陽極材で構成されている。
【００２０】
密封装置の寿命スパンで予想される上記犠牲陽極ユニットの消費される量或いはその嵩によって材料の量を構成でき、過不足を回避できる。
【００２１】
本発明はまた、一方でフラッシングハウジングに配置された座面に接触する手段を、もう一方でフラッシングハウジングの可動部の表面に接触を密封させる手段を包含するリング状の弾性密封装置を備え、そこで、リング状の弾性密封装置がフラッシング液と接触するための少なくとも１つの犠牲陽極ユニットを有するアノード装置を備え、アノード装置がフラッシングハウジングとの電気的接触を確立するための手段を備えていることを特徴とする本発明による装置の製造方法にも関わる。
【００２２】
特にアノード装置は、密封装置の少なくとも１つの凹部でしっかりと受け止められる。よって、密封装置は典型的にアノード装置を少なくとも部分的に囲むように寄せられる。
【００２３】
本発明はまた、上記記載の装置を少なくとも１つ備える削岩機のフラッシング液ハウジング及び該装置を少なくとも１つ備える削岩機にも関わる。
【００２４】
特別な実施形態では、電気回路は、犠牲陽極ユニットと機械ハウジングとの間に適切な電位を印加するように配置されている。
【００２５】
本発明のさらなる利点及び特徴は、以下の実施形態の詳細な記述で説明される。
【００２６】
本発明は、以下、添付図面を参照して実施形態によってさらに詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明によるフラッシング液密封装置を備えた削岩機の細部の軸方向断面図。
【図２】図１のフラッシングハウジングを示す斜視図。
【図３】フラッシング液を密封するための装置を示す斜視図。
【図３ａ】フラッシング液を密封するための装置の断面図。
【図４】本発明によるフラッシング液を密封するための装置の一形態を示す断面図。
【図５】本発明によるフラッシング液を密封するための装置の異なる形態を示す断面図。
【図６】本発明によるフラッシング液を密封するための装置の異なる形態を示す断面図。
【図７】本発明による方法の手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１には、削岩機１の正面部を軸方向断面図で示している。ドリルストリングの第一の上部部材を含む軸アダプタ２は、それ自体公知の仕方で掘削機１に支持されている。基本的にはフラッシング液スイベルを内部に備えるフラッシングハウジング３は、フラッシングチャンバ４及びそれぞれフラッシング液を密封するための第一の装置５及び第二の装置６を備えている。フラッシング液を密封するための装置５及び６は、ドリル案内ブッシング１０に対して及び削岩機に属する回転衝撃機構に対してフラッシングチャンバ４を密封する。これらの部品は、従来公知であるので詳細には説明しない。
【００２９】
符号番号７は、図示していないポンプからフラッシングチャンバ４へのフラッシング液注入口を示している。フラッシング液を密封するための装置５及び６のそれぞれは、弾性密封装置を備え、そしてアノード装置１１及び１２がそれぞれ設けられている。アノード装置のそれぞれは、削岩機のその他の露出部分に腐蝕に対してスクリーン防食を提供するために犠牲アノード材を備えている。フラッシング液を密封するための装置５及び６は、掘削機内にあるそれぞれの座面２２に位置決めされ、そしてそれぞれの密封リップの形態で、接触を密封させるための手段によって、軸アダプタ２の表面のそれぞれに対して密封する。軸アダプタ２は掘削機ハウジングの内部に可動部を備え、かかる可動部は、回転動作及び制限された衝撃作用その他の軸方向動作を介して、フラッシング液を密封するための装置それぞれに対して移動可能である。
【００３０】
軸アダプタ２は、図示していないドリルビットと接触している軸方向フラッシングチャネル８及び少なくとも１つの放射状のフラッシング孔９を備え、かかるフラッシング孔９を介してフラッシングチャンバ４内に存在するフラッシング液を軸方向フラッシングチャネル８の前方へ移動させる。
【００３１】
図２には、フラッシング液を密封するための装置５及び６のそれぞれ、フラッシングチャンバ４及びフラッシング液注入口７を備えた個別のユニットとしてフラッシングハウジング３を示している。
【００３２】
図３には、フラッシング液を密封するための装置５が詳細に斜視図で示されている。弾性密封装置は環状溝の形状の凹部１３を備え、環状溝は周辺方向に分散されている複数の犠牲アノードユニット１４を包含するアノード装置１１を受けるように構成され、また導電性のリング状のスレッド、ワイヤ、バンド、螺旋状に形成されたスレッドなどを介して相互に接続されている。装置５は、フラッシングハウジングにある前記座面の内部と接触するための外部エンベロープ面１８、フラッシングチャンバに対向する側面２１、及び好ましくは前記フラッシングチャンバから一方向を向いている後部の平坦な表面１９を備えている。
【００３３】
犠牲アノードユニット１４の少なくとも１つは、上記外部エンベロープ面１８上に位置決めされている板金部或いは類似部１６の形態で掘削機ハウジングとの電気的接触を確立するための手段と、それぞれの犠牲アノードユニット１４と前記板金部１６との間の電導体１５とを備えている。上記座面にフラッシング液を密封するための装置を装着する際に、上記掘削機ハウジングとの電気的接触は上記座面の内側と接触するようになる上記板金部によって確立されることになる。
【００３４】
上記電気的接触を確立するための手段は、図３に示すように構成され、上記環状溝１３に分配されている複数の犠牲アノードユニット１４の１つ１つに配置されている。上記電気的な接触を確立するための手段は、既に位置決めされた密封装置にあるアノード装置の位置決めの後に続く機械ハウジングとの接触を可能にするために配置することができる。
【００３５】
図３ａには、装置５が断面図で示され、エンベロープ面１８、フラッシングチャンバに対向する側面２１、フラッシングチャンバから面する側面１９、及び密封リップ２０が示されている。凹部１３の内部には、犠牲アノードユニット１４及び電気伝導性のあるワイヤ１７が示されている。実際、凹部１３は、例えば最も外側が収縮され、浮き出ているか隆起しているかまたはその類似の形状で凹部１３を備える溝によってアノード装置１１を恒久保持するよう設計されており、溝からアノード装置が離れ落ちるのを防止している。
【００３６】
図４は、代わりの実施形態を示し、図３のアノード装置１１に対応するアノード装置１１’は、合成素材にモールディングを介して部分的に嵌め込まれて、非常に柔軟な弾性密封装置を構成している。掘削機ハウジングとの接触は、エンベロープ面１８’の最も外側に配置されている外部板金部１６’によって達成できる。さらに、動作中軸アダプタと接触するために、例えば密封リップ２０’の領域に存在するプラスチック材料の内側に伝導体を設けることも可能である。
【００３７】
図５には、フラッシング液を密封するための別の装置５”が示されている。電気的に伝導性のあるアノード材或いは代替的に犠牲アノードを備えるまとまったアノード材が、弾性密封装置の材料の内部に設けられ、伝導性マクロ構造のようなマトリックスを構成している。この伝導性マクロ構造は犠牲アノード材を包含して一体化された犠牲アノードユニットを提供すると言うことができる。これは、一方では、機械ハウジングと接触する装置のエンベロープ面１８”で、もう一方でフラッシングチャンバ内のフラッシング液と接触している領域で、表面材料と接触している。
【００３８】
本発明は、添付の特許請求の範囲内で変更でき、また装置は構造及び形状に関して様々な仕方で変更可能である。
【００３９】
アノード装置の寸法及び量は、動作時間と共にフラッシング水などの特徴に適合することができる。すべての犠牲アノードユニットは相互に接触してはならないが、好ましくは、さらに安全な動作を実現するためにユニットのうちの幾つかは少なくとも相互に接触する。
【００４０】
保持ワイヤ、螺旋状に巻かれたスレッド、バンドなどは鉄或いは鋼から作ることができるのに対し、犠牲アノードユニットの一般的な材料は、亜鉛である。アノード装置は、上記の通り、プラスチック材に埋め込まれるか、組み込まれるか或いはその目的のために適合された溝にスナップインすることができる。しかし一般的な条件は、アノード材とフラッシング液との間に接触が存在することである。密封装置の材料は、密封の用途により従来の種類のものであってもよい。一例として、ポリウレタン、 ニトリロブタジエンゴム、フルオロエラストマー、エチレンプロピレンジエンターポリマーゴム、シリコンゴム、ポリテトラフルオロエチレン、ポリオキシメチレンを挙げることができる。
【００４１】
代わりの実施形態では掘削機１が合成材料の穿孔案内を備える場合、上記穿孔案内と第一の密封とを共に構築することができる。これは図６に示されており、フラッシング液を密封するための装置５”’は、穿孔案内及び第一の密封が一体型ユニットを形成するように、ドリルブッシング１０”’と一体で一つの部片に組み込まれている。さらに、装置５”’は、上記図面に関連して記載されているものに応じて構成できる。
【００４２】
本発明による装置の防食機能を向上させるために、 掘削機に関連して電気回路を配置することができる。かかる電気回路は、削岩機の隣接部分に関わって少なくとも１つの犠牲アノードユニットを有するアノード装置に適切な（正）電位を与える。この場合、アノード装置は削岩機の金属部分との直接的な電気接触のための手段は有しないが、そこから電気的に絶縁されている。このような電気回路は、図１の符号番号２６で図示されている。アノード装置と電気回路との間の導管は、例えば掘削機ハウジングに特別に形成されたチャネルを通して引かれ、従って図１には示されていない。
【００４３】
本発明による方法の手順は、図７を参照して単に例として示されている：
ポジション２０は、手順の開始を示す。
ポジション２１は、リング状の弾性シール装置を設けることを示している。
ポジション２２は、リング状の弾性シール装置がフラッシング液と接触するための少なくとも１つの犠牲アノードユニットを有するアノード装置を補充していることを示している。
ポジション２３は、掘削機ハウジングとの電気的接触を確立する手段をアノード装置に設けることを示している。
ポジション２４は、アノード装置を密封装置にある凹部の少なくとも１つでしっかりと受け止められることを示している。
ポジション２５は、手順の終了を示す。
【００４４】
フラッシング液を密封するための構成は、削岩機から切り離されて、例えば掘削機ハウジングに隣接して位置決めされるフラッシングハウジング内にかかる構成を密封する形態であっても本発明の範囲内で実施可能である。
【００４５】
フラッシング液を密封するための装置と共動する削岩機ハウジングにある可動部分は、軸アダプタ以外の構成要素例えばドリルストリングの他の部分であってもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１    削岩機
２    可動部
３    フラッシングハウジング
４    フラッシングチャンバ
５；６    フラッシング液を密封するための装置
７    フラッシング液注入口
９    フラッシング
１０    ドリルブッシング
１１；１２    アノード装置
１３    凹部；環状溝
１４    犠牲アノードユニット
１５    電導体
１６    電気的な接触を達成するための手段；板金部
１８    エンベロープ面
１９    表面
２０    密封リップ
２１    側面
２２    座面
２６    電気回路
【図１】
2015505586.tif 000003
【図２】
2015505586.tif 000004
【図３】
2015505586.tif 000005
【図３ａ】
2015505586.tif 000006
【図４】
2015505586.tif 000007
【図５】
2015505586.tif 000008
【図６】
2015505586.tif 000009
【図７】
2015505586.tif 000010
【国際調査報告】
2015505586.tif 000011
2015505586.tif 000012
2015505586.tif 000013