(57)【要約】本発明は、ドリル装置によって行われる掘削方法に関し、該ドリル装置は、ケーシング部（２）とドリルユニット（３）とを含むドリル（１）を有し、該ドリルユニットのドリルヘッド（Ｉ）には、中央孔を穿孔するための第１のドリル手段と、ケーシング部（２）のための中央孔の拡孔のための第２のドリル手段（５）と、発生した屑の噴射のための噴射流構造（６）とを有する。少なくとも掘削状態にあるときには、第１のドリル手段（４）は、第１のドリル手段の孔からの除去を可能にするために、バヨネット結合などの、動力を伝達する取外し可能な構造によって、第２のドリル手段（５）と連結される。中心から外方に運ばれる噴射剤の送り流（６ａ）は第１のドリル手段（４）に属する第１のフレーム部（４ａ）内の内部通路（Ｘ１）によって、その外周に移送され、噴射剤の戻り流（６ｂ）は、いわゆる噴射剤のリバースサーキュレーションを達成するために、第１のフレーム部（４ａ）の掘削表面（ｐｐ２）から内部通路（Ｘ２）を通って第１のフレーム部（４ａ）とケーシング部（２）との間の空間（ｚ）に移送される。本発明は、また上述の方法の実施のためのドリル装置に関する。
2004521207.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドリル装置によって実行される掘削方法であって、該ドリル装置はケーシング部（２）を有するドリル（１）を含み、本質的にケーシング部の内部には、少なくとも掘削状態にあるときにドリルユニット（３）があり、該ドリルユニットのドリルヘッド（Ｉ）には、少なくとも、中央孔を穿孔するための第１のドリル手段（４）と、ケーシング部（２）のための中央孔の拡孔のための第２のドリル手段（５）と、発生した屑の噴射のための、たとえば掘削のための噴射剤の供給と、本質的にケーシング部（２）の内部に発生した掘削屑の除去とのための噴射流構造（６）とがあり、これによって少なくとも掘削状態にあるときには、第１のドリル手段（４）が、第１のドリル手段の孔からの除去を可能にするために、バヨネット結合などの、動力を伝達する取外し可能な構造によって、第２のドリル手段（５）と連結され、これによって、ケーシング部（２）が、第１および／または第２のドリル手段を通って掘削されるべき孔内に引込まれるように構成される、掘削方法において、
中心を運ばれる噴射剤の送り流（６ａ）は第１のドリル手段（４）に属する第１のフレーム部（４ａ）内の内部通路（Ｘ１）によって、その外周に移送され、噴射剤の戻り流（６ｂ）は、いわゆる噴射剤のリバースサーキュレーションを達成するために、第１のフレーム部（４ａ）の掘削表面（ｐｐ２）から内部通路（Ｘ２）を通って第１のフレーム部（４ａ）とケーシング部（２）との間の空間（ｚ）に移送されることを特徴とする掘削方法。
【請求項２】
中心にもたらされる前記噴射剤の送り流（６ａ）は、特に掘削表面（ｐｐ２）から生じる採取流などの戻り流（６ｂ）を調節するために、通過流路（６ｂ’）によって第１のフレーム部とケーシング部２との間の空間（ｚ）に導かれることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記通過流路（６ｂ’）において生じた流れは、スロットル制御を利用することによって、または対応する方法で、調節されることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
ケーシング部（２）を有するドリル（１）を含み、本質的にケーシング部の内部には、少なくとも掘削状態にあるときにドリルユニット（３）があり、該ドリルユニットのドリルヘッド（Ｉ）には、少なくとも、中央孔を穿孔するための第１のドリル手段（４）と、ケーシング部（２）のための中央孔の拡孔のための第２のドリル手段（５）と、発生した屑の噴射のための、たとえば掘削のための噴射剤の供給と、本質的にケーシング部（２）の内部に発生した掘削屑の除去とのための噴射流構造（６）とがあり、これによって少なくとも掘削状態にあるときには、第１のドリル手段（４）が、第１のドリル手段の孔からの除去を可能にするために、バヨネット結合などの、動力を伝達する取外し可能な構造によって、第２のドリル手段（５）と連結され、これによって、ケーシング部（２）が、第１および／または第２のドリル手段を通って掘削されるべき孔内に引込まれるように構成される、ドリル装置において、
第１のドリル手段（４）に属する第１のフレーム部（４ａ）内には、中心を運ばれる噴射剤の送り流（６ａ）を内部通路を通って第１のフレーム部（４）の外周に移送するための第１の移送構造（Ｘ１）と、噴射剤の戻り流（６ｂ）を第１のフレーム部（４ａ）の掘削表面（ｐｐ２）から内部通路を通って第１のフレーム部（４ａ）とケーシング部（２）との間の空間（ｚ）に導くことによって、いわゆる噴射剤のリバースサーキュレーションを達成するための第２の移送構造（Ｘ２）とが設けられることを特徴とするドリル装置。
【請求項５】
中心にもたらされる噴射剤の送り流（６ａ）は、特に掘削表面（ｐｐ２）から生じる採取流などの戻り流（６ｂ）を調節するために、通過流路（６ｂ’）によって第１のフレーム部とケーシング部２との間の空間（ｚ）に導かれることを特徴とする請求項４記載のドリル装置。
【請求項６】
通過流路（６ｂ’）において生じる流れは、スロットル制御によって、または対応する方法で調節されることを特徴とする請求項５記載のドリル装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、独立請求項１の前提項に従う方法に関し、特に土の掘削の効率を増加させるための掘削方法に関する。
【０００２】
先行技術と比べてより発達した方法で土の掘削を行うための手法は、たとえばフィンランド国特許第９５６１８号明細書から以前から知られている。この関連において活用されるドリル装置のドリルユニットのドリルヘッドは、図１に示されるように、第１のフレーム部と第２のフレーム部とから成り、その掘削表面には、第１および第２のドリル手段、すなわちパイロットおよびリーマの、ドリルビットなどのドリル機構が設けられる。当該解決手段において、発生した掘削屑の除去のための噴射手段の第２の機構は、カウンタパート表面構造に属するアセンブリによって掘削屑を導くように設けられる。カウンタパート構造は、掘削状態にあるときに相互に回転しないように、長手方向両方向にドリル手段を接続する。すなわちカウンタパート構造は、有利な実施形態として、第１のフレーム部の外周に長手方向に配置される、バヨネット結合に属する弛緩溝（loosening groove）によって実施される。
【０００３】
当該解決手段は、当該技術の専門家からとてもよい評価を得、国内および海外において非常に大きな市場を占有した。当該解決手段の成功は、その時点において全体として新しい構成に基づいており、いずれのドリル装置の他の構造を弱体化させないように、噴射剤の掘削表面への搬送および噴射剤の掘削表面からの除去を可能にする。
【０００４】
一方、特に、採取掘削（sampling drilling）において、掘削屑、すなわち収集すべき採取材料の乱れていない均質な戻り流の意味は、非常に重要であると考えられる。これに関して、以前に通常使用されるそれらの採取ドリルにおいて、いわゆるリバースフローまたはリバースサーキュレーション（ＲＣ原理）が使用されてきており、たとえば図２に示される原理について、これ関して、噴射剤の供給とその戻り流の両方が、ドリルの中心に配置されるフローアセンブリに導かれ、そこから噴射剤が掘削表面に対して半径方向にさらに導かれ、噴射剤がドリルの掘削端における半径方向に配置される戻り流アセンブリによって最終的にフローアセンブリに戻される。ビットの外周から、中心に配置される戻り流チャネルにこのように戻り流を導くことによって、特に上述の目的において採取の質を明らかに向上させることができる。
【０００５】
フィンランド国特許第９５６１８号明細書に従う解決手段は実際には非常に効率的ではあるが、特に従来の採取掘削に関するその構造において、掘削屑の排出流チャネルが、従来の慣例に従って、ドリルの中心部とケーシング部との間の空間から成るとき、当該解決手段は、戻り流の充分に高い流速を可能にし、噴射剤の体積をできるだけ低くするために、特定の状況において、ドリル要素の寸法を不釣合いに大きくしてしまう。その上、構成要素が標準化されているものから幾分か外れている寸法を有するドリル装置において用いられているという他の場合に際して、対応する問題に直面する可能性がある。
【０００６】
本発明に従う方法は、上述の問題における明らかな改善を達成し、したがって先行技術の水準を実質的に上げることを目的とする。この目的を成し遂げるために、本発明に従う方法は、主として、方法に関連する独立請求項の特徴項に示されている事項によって特徴付けられる。
【０００７】
本発明に従う方法の最も重要な利点として、その使用およびそれによって可能なそれらの構造の単純さおよび動作信頼性が言及されてもよく、これによって先ず第一にドリル装置の寸法を最適にすることができる。このおかげで、たとえば不釣合いな大きくて重い構造を避けることができ、これはドリル装置を動作させる駆動ユニットの最適な寸法決めをさらに可能にする。したがって、本発明に従う方法は、仕事の効率を向上させるとともにドリル装置に属する構成要素の製造コストおよび動作コストを低減するための直接的または間接的な効果の両方を有する。
【０００８】
本発明に従う方法の有利な実施形態は、該方法に関する従属請求項に示されている。
また本発明は、上述の方法に従って動作するドリル装置に関する。本発明に従うドリル装置は該装置に関する独立請求項の前提項に非常に詳細に記載されており、該装置に不可欠な特徴的構成は、対応する請求項の特徴項に示されている。
【０００９】
本発明に従うドリル装置の最も重要な利点は、その使用とともに該装置によって可能な構造の単純さおよび動作信頼性であり、これによって本発明に従うドリル装置の全体において、各実施形態に最も適切な方法で、あらゆる状況の下で最適化が可能である。本発明に従うドリル装置によれば、従来の掘削とリバースフローに基づく掘削との両方が、通常のドリル装置の第１のフレーム部を、本発明に従って成し遂げられ、噴射剤の流れのための内部案内アセンブリを有する第１のフレーム部に置換することだけで可能となる。
【００１０】
本発明に従うドリル装置は、以下の点に関して有利である。すなわち本発明によって必要とされる変更は主としてドリルユニットのドリルヘッドに関しているので、既存の有利なドリル装置構造を使用することができるという点である。したがって、本発明のおかげで、通常の掘削といわゆる採取掘削との両方に留意した充分に適切な噴射剤流を伴う掘削を実施することができる。本発明に従うドリル装置に関連して、ケーシング部を孔に引込むために使用されるフランジ構造、またはバヨネット結合などのドリル手段間の非常に単純で信頼性のあるロックアセンブリなどの、他の既に存在している有利な構造を使用することもできる。
【００１１】
本発明に従うドリル装置の有利な実施形態は、該方法に関する従属請求項に示されている。
【００１２】
以下の説明において、本発明は添付の図面を参照して詳細に説明される。
本発明は、ドリル装置によって行われる掘削方法に関し、該ドリル装置は、特に図３に示される有利な実施形態を参照して、ケーシング部２を有するドリル１を含み、本質的にケーシング部の内部には、少なくとも掘削状態にあるときにドリルユニット３があり、該ドリルユニットのドリルヘッドＩには、少なくとも、中央孔を穿孔するための第１のドリル手段４と、ケーシング部２のための中央孔の拡孔のための第２のドリル手段５と、発生した屑の噴射のための、たとえば掘削のための噴射剤の供給と、本質的にケーシング部２の内部に発生した掘削屑の除去とのための噴射流構造６とがある。少なくとも掘削状態にあるときには、第１のドリル手段４は、第１のドリル手段の孔からの除去を可能にするために、バヨネット結合などの、動力を伝達する取外し可能な構造によって、第２のドリル手段５と連結される。さらに、ケーシング部２は、第１および／または第２のドリル手段を通って掘削されるべき孔内に引込まれるように構成される。中心を運ばれる噴射剤の送り流６ａは第１のドリル手段４に属する第１のフレーム部４ａ内の内部通路Ｘ１によって、その外周に移送され、噴射剤の戻り流６ｂは、いわゆる噴射剤のリバースサーキュレーションを達成するために、第１のフレーム部４ａの掘削表面ｐｐ２から内部通路Ｘ２を通って第１のフレーム部４ａとケーシング部２との間の空間ｚに移送される。
【００１３】
有利な実施形態として、該方法は、たとえば図１に示される先行技術に属するドリル装置に関連して適用され、該ドリル装置において、ドリル１のドリルユニット３のドリルヘッドＩが少なくとも第１のフレーム部４ａ’と第２のフレーム部５ａとから成り、その掘削表面には、第１および第２のドリル手段４，５の、一様な切断部品、別個のドリルビットまたはドリル部品などのドリル機構１０ａ，１０ｂが設けられる。噴射剤は、フレーム部４ａ’とケーシング部２との間の空間から駆動端に、噴射剤および掘削屑を除去するために、ドリル１に関連して、少なくとも第１および／第２のドリル手段から成る少なくとも掘削表面を通って、たとえば前記フレーム部４ａ’，５ａ間に導かれる。図２に示されるＲＣ原理に代えて、不利ではあるが、戻り流６ｂが、特に空間利用の観点から、フレーム部４ａ狽フ中心に配置される戻りパイプを通って行われ、この場合、本発明において利用される中間空間は使用されないままである。実用の観点から、当該「二重パイプ構造」は他の観点、たとえば槌打ち機、結合構造およびドリルパイプ間構造の観点から不都合なほどに困難である。
【００１４】
さらに、有利な実施形態として、中心にもたらされる噴射剤の送り流６ａは、特に掘削表面ｐｐ２から生じる採取流などの戻り流６ｂを調節するために、図３に示される原理に基づいて、通過流路６ｂ’によって第１のフレーム部とケーシング部２との間の空間ｚに導かれる。さらなる有利な実施形態として、通過流路６ｂ’において生じた流れは、スロットル制御を利用することによって、または対応する方法で、調節される。
【００１５】
上述の方法は、たとえば図１に示されるような従来の掘削および図２に示されるようなＲＣ原理に基づいて行われる掘削の両方において、ドリルの通常の第１のフレーム部４ａ’を、本発明に従って実施される噴射剤の流れのための内部案内アセンブリを有する、本発明に従って実施される第１のフレーム部４ａに置換することだけによって、同じドリル装置を使用することが可能となる。
【００１６】
また本発明は、ドリル１を有するドリル装置に関し、該ドリル１は、図３に示されるように、ケーシング部２を含み、本質的にその内部には、少なくとも掘削状態にあるときにドリルユニット３があり、そのドリルヘッドＩには、少なくとも、中心孔のための第１のドリル手段４と、ケーシング部２のための中心孔の拡孔のための第２のドリル手段５と、発生した屑の噴射のための、たとえば掘削のための噴射剤の供給と、本質的にケーシング部２の内部に発生した掘削屑の除去のための噴射流構造６とがある。少なくとも掘削状態にあるときには、第１のドリル手段４は、第１のドリル手段の孔からの除去を可能にするために、バヨネット結合などの、動力を伝達する取外し可能な構造によって、第２のドリル手段５と連結される。さらに、ケーシング部２は、第１および／または第２のドリル手段によって、掘削されるべき孔内に引込まれるように構成される。第１のドリル手段４に属する第１のフレーム部４ａ内には、中心を運ばれる噴射剤の送り流を内部通路を通って第１のフレーム部４の外周に移送するための第１の移送構造Ｘ１と、噴射剤の戻り流６ｂを第１のフレーム部４ａの掘削表面ｐｐ２から内部通路を通って第１のフレーム部４ａとケーシング部２との間の空間ｚに導くことによって、いわゆる噴射剤のリバースサーキュレーションを達成するための第２の移送構造Ｘ２とが設けられる。
【００１７】
有利な実施形態として、中心にもたらされる噴射剤の送り流６ａは、特に掘削表面ｐｐ２から生じる採取流などの戻り流６ｂを調節するために、通過流路６ｂ’によって第１のフレーム部とケーシング部２との間の空間ｚに導かれる。
【００１８】
通過流路６ｂ’において生じる流れは、スロットル制御によって、または対応する方法（当該図面にはあまり詳細には示されていない）で調節される。
【００１９】
したがって、上述したドリル装置は、従来のドリル装置の第１のフレーム部４ａ’を、本発明に従って成し遂げられ、噴射剤の流れのための内部案内アセンブリを有する第１のフレーム部に置換することだけによって、通常の方法とリバースサーキュレーション原理に基づく掘削との両方で使用可能である。
【００２０】
本発明は、上述の実施形態に限定されないことは明らかであり、必要に応じて基本的着想の範囲内で変更可能である。したがって、たとえばドリルユニットのドリルヘッドに、上述よりも多いフレーム部を適用することができ、これによって、たとえばドリルビットを一体化された切断ブロックとともに第１のフレーム部の頭部に接続することができる。当然ながら、特に添付の図面に示された実施形態に存在するケーシングシューを使用する必要はないが、同種のアセンブリが、ケーシング部の頭部の内面および／または外面に配置される中実アセンブリによって構成されていてもよい。同様に、当該ケーシングシューは、第２のフレーム部に対するねじり運動を許容し、ケーシングシューがケーシング部の内部に達した第２のフレーム部の案内面上に載置され、これによって第２のフレーム部が第１のフレーム部の案内突部上にさらに間接的に載置されるように、少なくとも部分的に相互の長手方向運動を制限するように構成されてもよい。
【００２１】
当然ながら、ドリル手段間の相互のカウンタパートアセンブリは、種々の方法で構成されていてもよい。したがって、第１のフレーム部と第２のフレーム部とは、たとえばその固定が機械的、加圧流体および／または電気的アセンブリによって達成されるねじ継手によって相互に接続されていてもよい。当然ながら、該フレーム部はねじ継手だけによって相互に接続されていてもよいが、両フレーム部が掘削中に堅くなりすぎて相互に動かなくなる可能性があるので、両フレーム部を相互に分離するということに問題を生じる。両フレーム部は、クイックカップリング原理によって、両フレーム部に長手方向に相互に嵌まり込む歯が設けられるように接続されていてもよい。しかしながら、このような場合、簡単な構成で、フレーム部間の実際の長手方向の固定を達成することはできない。このとき、たとえばある動作状態においてフレーム部が意図せずに分離するという危険があり、これによって各フレーム部を結合する追加の取付け段階が必要となる。当該解決手段によれば、フレーム部が充分に長く相互に締付けられることについて、すべての動作状態において完全な確実性はなく、この場合、センタドリルが掘削するのに充分に遠くに到達しないので、掘削結果はよくなく、一方フレーム部間の噛合部は、破損によって故障するかもしれない。
【００２２】
当然ながら、第２のドリル手段は第１のドリル手段だけに接続されていてもよく、この場合、第１のドリル手段が孔から除去されたときに、第２のドリル手段が孔の底部において不適切な位置に曲がり、したがって掘削している孔の利用さえ妨げるかもしれないという危険がある。本発明に従うドリル装置において、通常の材料から成る、種々の製造方法を適用して製造された部品が使用されてもよい。また、ドリル装置の掘削運動として、揺動運動が適用されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】先行技術に従うドリル装置の縦断面図である。
【図２】リバースサーキュレーション原理に基づいて実施される先行技術に従うドリル装置の縦断面図である。
【図３】本発明に従う方法を利用している有利なドリル装置の縦断面図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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2004521207.tif 000022