JP3215435B2 - 地中に穴を形成する装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は請求項１の上位概念に記載の地中に穴を形成
する装置に関する。

このタイプの装置は従来技術から公知である。この場
合、ツールハンマーは複数ずつ直接ツールヘッドに接続
されているので、駆動媒体による衝撃エネルギーは穿孔
へ潜ったハンマーへ、そして、ハンマーから直接に穿孔
の底面へ伝達される。それ故に、コネクティングロッド
はこの衝撃エネルギーの著しい影響を受けない。ツール
ヘッドは、コネクティングロッドを介して、穿孔の外側
に設けられた駆動装置、例えば回転駆動部と接続されて
いるので、ツールヘッドに設けられたハンマーは穿孔の
底面の、常に新たな箇所において作動している。まず第
１に、議論の対象である装置を用いて中実の岩盤で作業
が行なわれる。

実用に当たっては、このタイプの穴あけは益々重要性
を帯びてくる。何故ならば、一方では、穿孔の質がより
良くて、穿孔の方向が殆ど正確に保たれるからであり、
他方では、音響を吸収する使用法なので、地中の穴で
は、外部への重要な影響なしに、騒音公害のような環境
基準が一層良く満たされるからである。

穿孔の底面において崩して掻き落とされた岩石材料
の、地中の穴からの搬送を、このような装置において、
中空のコネクティングロッドの内側では、いわゆるエア
リフト法（リバースサーキュレーション）で行なうこと
ができる。この方法では、液柱が穿孔内にあり、空気は
洗浄液としてツールヘッドの上方で穿孔ロッドへ吹き込
まれるので、コネクティングロッド内を上昇する空気に
よって、液柱内の差圧が穿孔と地表との間のコネクティ
ングロッドに生じて、コネクティングロッド内の流速
を、つまり、岩石材料をコネクティングロッド中に通し
て排出するときの流速を誘導するのである。

岩盤を打ち砕いて地中に穴を形成する際に、砕かれた
材料の搬送に用いられる、コネクティングロッドの内径
は、上方に搬送する全量に適合している一定の最小限の
寸法を有する。実際また、破砕された岩塊は、只の錐揉
みと比べてより大きな寸法を有する。

コネクティングロッドの下端に設けられたハンマード
リル用の液状の駆動媒体は、コネクティングロッドの上
端に設けられた対応の回転接続ヘッドによって、コネク
ティングロッドの中に又はコネクティングロッドに沿っ
て形成された供給管を介して、ハンマードリルに供給さ
れる。

コネクティングロッドの直径が上述のように必然的に
かなり大きい場合には、回転接続ヘッドのシールにおい
て問題が生じる。

液圧式又は空気式に駆動されるハンマーは圧力が約50
乃至150バールの際に駆動される。このような高圧の場
合及び大径を必要とするエアリフト法の場合に、固定式
の回転接続ヘッドと、回転するコネクティングロッドと
の間の移行部の臨界箇所（kritische Stelle）に従来用
いられた単純シール（Einfachdichtungen）では、経済
的な耐用年数が達成されなかったことが明らかである。

本発明の課題は、上位概念に記載の装置を、中空のコ
ネクティングロッドのより大きな外径と、必要なより高
い圧力との場合に、故障の少ないより長い期間をもって
装置を駆動することができるように、改善することであ
る。

この課題は請求項１及び８に記載された特徴によって
解決される。

請求項１に記載の装置では、コネクティングロッド
は、通常は立設されたハウジングによって環状に囲繞さ
れている。空気、水又は圧液のような液状の駆動媒体
は、外側の導管から、移行室へ通じる固定式の接続部を
介して供給される。この場合、環状室はコネクティング
ロッドを環状に囲繞しているので、駆動媒体は、コネク
ティングロッドの回転位置に関係なく、作動媒体用の導
管と連通している。移行室の両側に、軸方向に積み上げ
られ、段階的に液圧が軽減された夫々複数の環状シール
が設けられている。

装置の作動中に、環状シールの圧力軽減は、各環状シ
ールに作用する差圧が、用いられたシールの性質に依存
している最大値を越えないように、選択される。このた
めに、その時々に、各環状シールの、軸方向に移行室と
反対側に、移行室に向いた側において加えられた圧力よ
りも低い圧力が、加えられる。差圧の作用の下でシール
がコネクティングロッドの外周面に押圧され、この差圧
は環状シールによって常に耐えられる数値に対応してい
る。軸方向に外側に、すなわち、移行室から離隔する方
向に、後続する環状シールでは、押圧力として先行する
吐出し圧力（Entlastungsdruck）と、対応の値だけ低く
てかつ次のシール用の負荷圧力である吐出し圧力とが発
生している。かくして、押圧力は段階的に低くなってお
り、個々の環状シールは常に例えば10乃至25バールのま
だ確実な圧力のみを耐えればよい。用いられた環状シー
ルの数及び選択された吐出し圧力によって、液状の作動
媒体の作動圧力への適合が行なわれることができる。

圧力軽減のために環状シールに供給された液圧が、圧
力発生器によって準備されており、移行室から離隔した
側にある２つの環状シールの間に常に設けられている環
状室（請求項２）で作用するのは好ましい。

しかし、請求項３に記載の考慮される構成では、段階
をつけた吐出し圧力を発生するために、ポンプが用いら
れる。

しかし、請求項４に記載の好ましい実施の形態では、
圧力発生器としては、例えば、ピストンロッドによる一
側の圧力面減少の機能（請求項５）を有する圧力シリン
ダの形態をなす、減圧装置が用いられる。これにより、
シリンダの、ピストンロッドを有する側には、駆動媒体
従ってまた駆動媒体の圧力が供給されるので、ピストン
の他側では、ピストンロッドの直径及び残りの減少した
作用面によって、駆動媒体の圧力に対し決まったパーセ
ントだけ減少した圧力が不可避的に調節される。ピスト
ンロッドの形状によって強制的に生じる圧力の段階的減
少の場合には、作動媒体の圧力の変化が、自動的に、個
々の環状シールに作用する個々の差圧に分配されて、個
々の吐出し圧力の再調節が不要であることは利点であ
る。吐出し圧力の準備のこうした方法はポンプ及び制御
弁の機能に依存しない。吐出し圧力の段階が必要である
程に多くの減圧装置が用いられるので、種々のピストン
ロッドの直径による減少された圧力の差異が発生され
る。

圧力発生器は回転接続ヘッドの固定式のハウジングに
設けられていることができることは目的に適っている。
このことは構造的には容易であり、短い接続管を可能に
する。

環状シールの段階的な圧力軽減が移行室の両側で左右
対称に行なわれるとき（請求項７）、常に２つの環状室
を減圧装置に接続することができる。

本発明は請求項８に記載の装置の第２の実施の形態に
おいても表わされている。この実施の形態では、回転駆
動ヘッドは、限定された回転角度だけ、コネクティング
ロッドを交互に前後回転させる。コネクティングロッド
従ってまたツールヘッドがどの回転の場合でも移動しな
ければならない角度は、ツールヘッドにおける同一の半
径上に設けられたハンマーの数に依存している。例え
ば、同一の半径上に２つのハンマーが設けられている場
合には、180度の移動した角度で十分である。しかし乍
ら、十分な角度よりも大きい角度ロッドを回転すること
も利点であることができる。

この第２の実施の形態の利点は、コネクティングロッ
ドを回転することができるためには、圧力下にある作動
媒体用の導管には磨耗し易い回転シールが全然不要であ
ることである。供給管への導管の接続は例えば可撓性の
導管によってなされることができ、導管の長さは導管が
必要な角度移動に従うことができるような寸法になって
いる。回転角度が交互の作動法によって限定されている
ことによって、液状の駆動媒体用の導管を供給管と動か
ないように接続することができる。シールが作用する先
である互いに回転する面を有する、液状の駆動媒体用の
実際の回転接続部を、省略することができる。

請求項９に記載の本発明の装置の構成には特別な利点
がある。この構成では、荒石を持ち上げるためのコネク
ティングロッドの内部へ圧縮空気を導入するために用い
られる供給管も、交互の限定された回転運動を可能にす
る可撓性の領域を有する。何故ならば、この構成によっ
て、他の場合には必要となる回転シールを省くことがで
きるからである。

この意味で特に好ましいのは、請求項８及び９の特徴
以外にも、請求項10の特徴を有する構成である。何故な
らば、この構成では、磨耗し易くて高価に製造されかつ
対応のシールを有する回転伝達手段を完全に省略するこ
とができるからである。

請求項11に記載の本発明の装置の実施の形態では、１
本又は２本の導管が可撓性のホースとして形成されてい
る。

しかし乍ら、請求項12によれば、導管をコネクティン
グロッドの長さに亘って剛性に形成し、このコネクティ
ングロッドに取り付け、これらの導管から続く１本の短
い導管部のみを可撓性をもって形成することも同様にで
きる。

本発明のこの装置の第１の実施の形態では、分割され
たコネクティングロッドの上端に接続されておりかつ高
さ可変に支持装置において支持される動力回転ヘッドが
回転駆動手段として用いられる。この実施の形態では、
堀進は動力回転ヘッドの降下によって引き起こされる。
動力回転ヘッドがその下方の位置に達した後、つまり、
穿孔をセグメントの長さだけあけた後、動力回転ヘッド
をコネクティングロッドの上端から取り外して、続い
て、上方の位置へ移動する必要がある。この位置では、
動力回転ヘッドの被駆動部分を固定するために用いられ
るフランンジと、コネクティングロッドの上端と間に
は、自由長さが生じる。この自由長さは、少なくとも、
コネクティングロッドのセグメントの長さに、対応して
いる。今や、コネクティングロッドの他のセグメントを
用いることができる。従って、支持装置は少なくともセ
グメントの長さに対応している高さを有することができ
る。

本発明の装置の他の実施の形態では、回転駆動手段
は、コネクティングロッドの外面と選択的に（例えば締
付グリップによって）連動することができかつ構造的に
は管敷設装置から知られている回転駆動部として、形成
されている。

請求項15に記載の回転駆動部が高さの調節可能に支持
装置に設けられているとき、堀進力をも回転駆動部を介
してコネクティングロッドに導入することができる。堀
進は、全体として、回転駆動部を周期的に「再度据える
こと」によって、詳しくは、この回転駆動部を外された
状態で一定の区間だけ移動し、続いて、再度コネクティ
ングロッドの外面に固定し、新たに降下することによっ
て、なされる。回転駆動部をコネクティングロッドの長
さに対しほとんど如何なる任意の箇所でも固定すること
ができるのであるから、回転駆動部をロッドの縦軸の方
向に移動することができるその行程が、少なくともロッ
ドのセグメントの長さに対応することは最早不要であ
る。それ故に、駆動手段を従来知られている駆動装置に
比較して著しく丈低く構成することができる。

液圧式に作動可能なピストン・シリンダユニットとし
て形成される長さの調節可能な動力発生器が高さの調節
に用いられるのは好ましい（請求項16及び17）。

本発明の他の構成は図面を参照にした以下説明から読
み取れる。

図１は地中の穴の外側に設けられた駆動構造体の第１
の実施の形態の斜視図である。

図1Aは図１に図示した駆動ユニットの実施の形態の場
合に図１に図示された回転駆動部と異なって用いられる
回転駆動部の図である。

図２は本発明の装置の場合のエアリフトシステムの作
動法の略図である。

図３は液状の作動媒体用の回転駆動ヘッドの側面部分
断面図である。

図４は、図３に図示した回転接続ヘッドの上部の、縦
軸を通る拡大縦断面図である。

図4Aは図４に参照符号IV aが付されかつ一点鎖線で示
された枠取った領域の拡大図である。

図５はコネクティングロッドの種々の直径を有する３
つの減圧装置の略断面図である。

図６は複数のハンマードリルを有するツールヘッドの
側面図である。

図７は図６に図示したツールヘッドの底面図である。

図８は、第２の実施の形態の、図１に対応する斜視図
である。

図９及び10は、本発明の装置の２つの他の実施の形態
の、図８に対応する図である。

図11は図10に図示の実施の形態において用いられる振
動駆動装置の図である。

図１は、第１の実施の形態に示す本発明の装置のうち
の、形成されるべき地中の穴の外側に設けられた部分を
示している。装置のうちの、全体として参照符号３が付
された駆動構造体は、全体として参照符号１が付された
作業用プラットフォーム１に支持されている支持装置２
に取着されている。互いに結合可能なセグメントを有す
るコネクティングロッド５のうち上部のみが示されてお
り、コネクティングロッド５は、点線で示唆するよう
に、作業用プラットフォーム１を通って、形成される地
中の穴へ入り、ツールヘッドまで延びている。このコネ
クティングロッド５には、略示された回転駆動ヘッド４
が係合している。回転駆動ヘッド４によるコネクティン
グロッド５の駆動は、従来技術から知られた従来の方法
で、例えば液圧モータによってなされる。

しかし乍ら、他には、コネクティングロッド５の上端
に設けられた回転駆動ヘッド４の代わりに、図1Aに示さ
れておりかつ構造的には管敷設装置から知られている回
転駆動装置４′を用いることも、同様に可能である。

この回転駆動装置４′は固定式の外側の部分４″を含
む。この外側の部分４″に対しは環状の内側部分４が
回転駆動可能であって、内側部分４の直径はコネクテ
ィングロッド５の外径に適合されており、このコネクテ
ィングロッド５と選択的に少なくとも駆動方向に連動し
て、すなわち、摩擦係合又は形状係合的に結合可能であ
る。このような駆動を例えば液圧モータによって行なう
ことができる。回転駆動装置４′の固定式の部分４″
は、支持装置４″に設けられた長さ可変の動力発生器
２′、例えばスピンドル又はピストン・シリンダユニッ
トと連動している。コネクティングロッド５と、回転駆
動装置４′の内側部分４とが、コネクティングロッド
５の縦方向にもこのコネクティングロッド５と内側部分
４との間の摩擦係合的な結合が達成されるように、構
成されているとき、回転駆動装置４′を介していわば堀
進力をコネクティングロッド５へ与えることができる。
しかし、回転駆動装置４′を動かないように支持装置に
取り付けて、内側部分４とコネクティングロッド５と
を、コネクティングロッド５が内側部分４内で縦方向
に移動可能であるように構成することも同様に可能であ
る。この場合には、堀進力を、例えば、これから記述す
る第１の回転接続ヘッド10への係合によって、コネクテ
ィングロッド５へ導入することができる。

コネクティングロッド５の上端には、参照符号10が付
された第１の回転接続ヘッドが設けられている。この回
転接続ヘッド10を介して、地中の穴の底部で砕かれた材
料を、排出管21を通って外へ搬出し、第１の導管13によ
って圧縮空気をコネクティングロッド５へ導入する。第
１の回転接続ヘッド10の下方には、全体として参照符号
20が付された第２の回転接続ヘッドが設けられている。
支持装置２は水平軸線Ａを中心に回動自在であり、回動
駆動装置６に結合されている。それ故に、支持装置２を
傾斜することができ、垂直方向と異なった方向に地中に
穴を掘ることができる。

図２は、ツールヘッド40のハンマー41によって砕かれ
た土塊を、部分的に水が例えば水位９′まで満たされた
地中の穴９の底16から外へ搬送する方法を略示してい
る。コネクティングロッド５の内部空間は通常水が満ち
ている洗浄管８を形成している。掘削装置の外側では図
示しないコンプレッサによって圧縮された空気が、第１
の導管13と第１の回転接続ヘッド10を介して、コネクテ
ィングロッド５に沿った第１の供給管12によって下方へ
送られ、ツールヘッド40の上方において供給蓋43を通し
て水へ吹き込まれる。この吹き込まれた空気は、洗浄管
８内の気泡が混入した液体と、外側の地中の穴９内の液
体との密度差によって、洗浄管８内に上昇流を引き起こ
す。この上昇流によって土塊７は上方へ搬送され、排出
管11を通って装置から流し出される。第２の供給管22に
設けられ、第１の接続ヘッドと一体に示された第２の接
続ヘッド20では、作動媒体が第２の導管23を介して供給
され、コネクティングロッド５に沿った第２の供給管22
を通って、ツールヘッド40のハンマー41の駆動のために
下方へ案内される。

図３は、左半分が第２の圧力接続ヘッド20の側面を示
し、また、右半分は、作動媒体を第２の供給管22に導入
するための第２の回転接続ヘッド20の、コネクティング
ロッド５の軸線Ｂを通る断面を示している。ハウジング
24の内部には、段状になったシールの配列（この作用法
は下記に説明する）及びピボット軸受32が設けられてい
る。ピボット軸受32にはハウジング24がコネクティング
ロッド５の外周面に回転自在に支持されている。第２の
回転接続ヘッド20を、トルク支持部25を介して、例え
ば、図１の支持装置２に取り付けることができる。この
取付はボルトによって行なうことができる。第２の回転
接続ヘッド20を共に回転させようとする場合には、ボル
トを緩めるだけでよい。つまり、本発明の装置は中途で
（zwischenzeitlich）単なる錐揉み駆動のみに用いよう
とするときに、第２の回転接続ヘッド20の、コネクティ
ングロッド５を囲繞するハウジング24を取り外すことは
以下のことに役立つ。すなわち、液状の駆動媒体用の導
管を取り外した後で、第２の回転接続ヘッド20を共に回
転することができるので、この状態では液状式にも機械
式にも環状のシールに負荷を与えることがないので、こ
れによって、耐用年数が延びることに役立つのである。

図示した実施の形態では、固定式のハウジング24に
は、３つの減圧装置50が取り付けられている。減圧装置
50の機能については後述する。

図４は第２の回転接続ヘッド20の断面図である。ハン
マーを駆動するための作動媒体（環境上の理由から及び
作業技術的な理由から水を用いるのが好ましい）は、第
２の導管23（図２）が接続されている接続部26を介し
て、コネクティングロッド５を環状に囲繞している移行
室27に供給される。第２の回転接続ヘッド20の領域にお
いて、コネクティングロッド５の表面は、表面に接触し
ているシールに過度に磨耗負荷を掛けないよう、出来る
限り平滑かつ平坦であったほうがよい。作動媒体は、移
行室27から、コネクティングロッド５を貫通する洗浄媒
体用の第１の供給管12の横を通って、周設された通過穴
（Uebertrittsoeffnungen）14の中を通り、コネクティ
ングロッド５の上端に形成された環状室15に入って、そ
こから、コネクティングロッド５の外面に沿って延びて
管の形状をなす第２の供給管22に到達する。供給管12も
コネクティングロッドの外面に沿って延びる管である。
２本の供給管12及び22並びに洗浄管８は互いに分離され
ている。

ハウジング24は上方のフランジ28と下方のフランジ29
とを有する。両者の間には作動媒体を第２の供給管22へ
送る前記移行室27が形成されている。移行室27の両側に
は、軸方向に順番に積み重なっていて参照符号30a,30b,
30c,30dが付され、この実施の形態では、ほぼＬ字形の
横断面を有する環状シールが設けられている。各環状シ
ールの一方の脚部35′（図4A）は、高圧を案内する移行
室27の方に向いており、脚部35′の外面は、コネクティ
ングロッドの、回転する外周面に接触している。他方の
脚部35″はコネクティングロッド５の軸に対し直角をな
す面に沿って外側の方に延びている。脚部35″は、夫
々、隣接したリング34a,34b,34c,34dの間に設けられて
いる。これらのリングは、ハウジングに形成されかつ外
周面５′に隣接されたシリンダ状の室36に収容されてお
り、リングの間にある脚部35″と共に統合されてパッケ
ージ又はブロックになっているので、すべての環状シー
ルは動かないようになっている。

リング34a,34b,34c,34dは、外周面５′に向いた内側
の周面に、環状シールの脚部35′を収容するための環状
室38a,38b,38c,38dをあけている。環状室38a,38b,38c
は、減圧装置（Druckuntersetzer）50から圧力媒体が供
給されるときに通る自らの接続部39a,39b,39cを夫々有
している。夫々の環状室38a,38b,38cに供給される圧力
媒体は、移行室27に向いた隣接のリングの内周面と外周
面５′との間のギャップを介して、隣の環状シール、移
行室27により近い環状シールの裏面に達する。かくし
て、例えば、環状室38c内の圧力は、環状シール30dの脚
部35′の裏面31dに達して、環状シール30dを外周面５′
から引き離そうとする。参照符号17の箇所では、全圧の
下にある液体が環状室38dに入り込み、脚部35′を外周
面５′へ押圧している。環状室38cに支配的な圧力は押
圧に対抗する。実際の押圧の尺度となるのは差圧であ
る。接続部39c内の圧力は、有効な差圧が約10乃至25バ
ールの範囲の所定の限界値、環状シールが常に耐えられ
る限界値を越えないように、選択される。

接続部39cにおいて供給される圧力は環状シール30cの
脚部35′を外周面５′へ押圧する。この圧力は一般的に
は環状シール30cにとって余りにも高い。従って、接続
部39cでは、より低い圧力が供給される。この圧力は環
状シール30cの脚部35′の外面31cにおいて軽減の作用を
果たして、環状シール30cが危険のないようにする。隣
の環状シール30bの場合には、接続部39aにおいて供給さ
れかつ環状シール30aを最早危険に晒さない圧力による
軽減がなされる。かくして、移行室27内の高圧は段階的
に減少されるので、各環状シールの脚部35′はこの脚部
にとって危険のない分圧によってのみ押圧される。

既述のように、ハウジング24の内側には軸受32が設け
られている。これらの軸受32より、動かないように設置
されたハウジング24の内側でコネクティングロッド５が
回転することができる。軸受32は、環状シールを、コネ
クティングロッド５の、密閉面を形成する外周面５′に
対する所定の位置に、半径方向に保つ。摩擦トルクは、
回転する外周面５′から、環状シール30a,30b,30c,30d
を介して、ハウジング24へ伝達され、同様に既述のトル
ク支持部25によって吸収される。

図示された実施の形態は、例えば、約70バールの作動
媒体の圧力のために設計されている。第１の環状室38d
には、移行室27内の作動媒体の圧力の約85％である圧力
が加えられる。第２の環状室38cには、作動媒体の圧力
の約50％の圧力が、第３の環状室38bには、作動媒体の
圧力の約15％の圧力が加えられる。このことから、差圧
が第１の環状シール30aでは約10バールであり、第２及
び第３の環状シール30b及び30cでは夫々約25バールであ
り、第４の環状シール30dでは再度約10バールであるこ
とが生じる。これらの圧力の場合には、コネクティング
ロッド５の外周面が大きいのにも拘らず、及び５乃至20
mの周速が回転駆動ヘッドによって外周面５′に生起さ
れたにも拘らず、余りに高い摩擦、つまり、１つのみの
環状シールが移行室27内の全圧の下にあるときに、経験
上避けられない摩擦は、全然生じない。

作動媒体の圧力に従って、環状シールの数を変えるこ
とができる。但し、常に、個々の環状シールにおける差
圧が例えば25バールの限界値を越えないようにする。

個々の環状シール30d,30c,30bの圧力軽減は、作動媒
体の圧力に完全に応じて、個々の減圧装置50の形状によ
り制御される。図5A,5B及び5Cは液圧式のシリンダ56と
して形成された３つの減圧装置50A,50B及び50Cの構造を
示している。シリンダ56は、夫々、ヘッドプレート55
と、底部プレート57と、ヘッドプレート55を貫通するが
直径Ｄが夫々異なったピストンロッド51A,51B及び51C
と、同じ寸法のピストン53と、底部プレート57に形成さ
れた接続部58を除いて閉じられかつ直径が同一のシリン
ダ室54と、を有する。作動媒体は、常に、ピストンロッ
ド側につまりヘッドプレート55に形成された接続部52を
介して、シリンダ56に供給される。シリンダ室54には作
動媒体とは異なる液圧媒体が充填されており、シリンダ
室54は接続部58及び液圧式の導管を介して環状室38a,38
b,38cの接続部39a,39b,39cに連通している。どのような
減圧装置50を用いた場合でもシリンダ室54及びピストン
53の直径が同じであれば、減圧装置50によって生起され
た環状室38a,38b,38c内の圧力は、ピストンロッドの横
断面を差し引いた後に残るシリンダ室54の残りの横断面
によってのみ規定される。従って、ピストンロッドの最
小の横断面を有する減圧装置50Aは、最高圧力を生起す
る。この減圧装置は環状室38cに接続されている。

シリンダ室54及び環状室38a,38b,38c内の液圧媒体
が、環状シール30a,30b,30c,30dを潤滑する潤滑剤、例
えば潤滑油であることは好ましい。環状シールはエラス
トマ材料からなる。

図６及び７にはツールヘッド40が示されており、例え
ば、作動媒体である水による駆動のために、設けられて
いる。作動媒体によって駆動されるハンマー41は支持部
44を介して取付プレート42に結合されており、この取付
プレート42はコネクティングロッド５の下端に取着され
る。ハンマー41に設けられたツール45は、下方へ、地中
の穴９（図２）の底部10に作用し、そこで、岩盤を破砕
する。その時々の作用点はツールヘッド40の周方向への
回転によって移動する。ツール45を異なった半径に取着
することによって穿孔の横断面全体を削ることができ
る。ツール45の数及び配置を地中の穴９の直径及び掘り
崩される材料に適合させることができる。ハンマー41の
下端は地中の穴９の直径に対応する直径を有する円形の
ガイドプレート46に保持されかつ支持される。

図８は第２の実施の形態を示している。機能上互いに
対応している部品には、図１に100だけプラスした参照
符号が付されている。基本構造は図１のそれに相当対応
している。従って、この点において、図１の記述はこの
実施の形態に対応している。装置のうちの、全体として
参照符号103が付された駆動構造体は、全体として参照
符号101が付された作業用プラットフォームに支持され
ている支持装置２に取着されている。コネクティングロ
ッド105は、作業用プラットフォーム101を通って、形成
される地中の穴へ入り、ツールヘッドまで延びている。
このコネクティングロッド105には、略示された回転駆
動ヘッド104が係合している。回転駆動ヘッド104によ
る、コネクティングロッド105の駆動は、従来技術から
知られた従来の方法でよってなされる。

コネクティングロッド105の上端には、参照符号110が
付された第１の接続ヘッドが設けられている。この接続
ヘッド110を介して、地中の穴の底部に解された材料
を、排出管121を通って外へ搬出し、第１の導管113によ
って洗浄液、通常は空気をコネクティングロッド105に
導入する。第１の接続ヘッド110の下方には、全体とし
て参照符号120が付された第２の接続ヘッドが設けられ
ている。支持装置102は回動駆動装置106によって水平軸
線Ａを中心に傾動可能であるので、垂直方向と異なった
方向に地中に穴を掘ることができる。

本発明の第２の実施の形態では、第２の接続ヘッド12
0は全体としてコネクティングロッド105と共に回転する
ことができる。そして、第１の回転接続ヘッド110のみ
が固定式に取り付けられている。回転接続ヘッド104
は、この回転接続ヘッドが、ツールに設けられたハンマ
ーの駆動媒体用の第２の接続ヘッド120の共に、コネク
ティングロッド105を、ロッド105の回転軸線を中心に、
所定の角度だけ、振動しつつ左右に回転するように、設
計されている。この削りの角度は通常は360度以内であ
って、同一の半径にあるハンマー41（図６及び７）の数
及び位置に従って選択される。半径当たり１つのみのハ
ンマー41の場合には360度が必要であり、半径当たり互
いに180度ずれた２つのはハンマーの場合には180度の左
右の回転で十分である。しかし乍ら、ツールヘッドを、
限定されてはいるが360度より大きな角度で左右に回転
させることも、同様に本発明の枠内にある。

回転角度を限定することによって、この回転角度に従
う据え付けられた駆動媒体用導管と共に作動して、回転
シールを必要としないことも可能である。図示した実施
の形態では、駆動媒体は可撓性のホース115によってコ
ネクティングロッド105の第２の供給管122に導入され
る。ホース115は第２の導管123と第２の供給管122の間
に取り付けられている。ホース115の長さは、ホース115
がコネクティングロッド105の回転に従って、回転を妨
げることがないように選択されている。

図９に図示した他の実施の形態では、機能上互いに対
応している部品には、図１に対し200だけプラスした参
照符号が付されている。この実施の形態では、作動媒体
用の導管223及び圧縮空気用の導管213が可撓性のホース
として形成されている。２本の導管213及び223は、回転
駆動装置204の下方の、箇所213′,223′において、詳細
に図示しないフランジ装置を介して、コネクティングロ
ッド205に沿って延びる導管212,222に接続されている。
導管212,222を通って圧縮空気が供給孔（図２の43）
に、作動媒体がツールヘッド（図２の40）に夫々供給さ
れる。この実施の形態の利点は、回転駆動ヘッド204が
しかしこの場合に振動運動のみを引き起こし、コネクテ
ィングロッド205用の回転軸受を有するだけでよく、し
かも回転伝動装置及び回転シールを全く省くことができ
ることにある。

この関連において、可撓性のホース213,223を箇所21
3′及び223′において導管212,222に接続することが必
須であるわけではないことに注意されたい。むしろ、剛
性の導管212,222を完全に省き、ホース213,223を、孔内
にあってコネクティングロッド及びツールヘッドに接続
する対応の接続箇所まで案内すること、も同様に本発明
の枠内にある。

コネクティングロッド205の上方のセグメントの上端
に常に係合する回転駆動ヘッド204の代わりに、この実
施の形態でも、以下の回転駆動部４′、すなわち、コネ
クティングロッド205に外側で係合し、他の場合でも回
転駆動部４′の作用及び機能に対応している作用法及び
機能を有するが、コネクティングロッドの往復運動のみ
を引き起こす回転駆動部４′を具備することもできる。

管敷設装置から知られているので、最早詳述する必要
はない、図11に図示した回転駆動部304′は、２つのピ
ストン・シリンダユニットによって振動運動に変換する
ことができかつ周囲に亘って複数部分に折り畳み可能に
構成されている装置304を有する。コネクティングロ
ッド305に連結するために、このコネクティングロッド3
05へ押し被された部分304を閉じるので、この部分は
コネクティングロッド205の外面と連動方向にある。

本発明の装置の他の実施の形態は図10に図示されてい
る。機能上互いに対応している部品には、図１の実施の
形態に関連して、300だけプラスした参照符号が付され
ている。この実施の形態では、図９の回転駆動部204の
又は回転接続ヘッドの枠に設けられた上方の軸受を完全
に省いた。機能面で図11に図示しかつ上述した駆動ユニ
ットに対応する駆動ユニット304が振動駆動に用いられ
る。

ホース313,323と供給管312,322との結合及びホース32
1とコネクティングロッド305の内部との結合は、連結支
持部の上方のセグメントの上端に設けられたフランジヘ
ッド360によってなされる。フランジヘッド360は、この
フランジヘッドに設けられた、ホース313,323,321用の
接続部が、導管312,322及びコネクティングロッド305の
内部と連通しているように、形成されている。

駆動ユニット304は、長さが調節可能な動力発生器30
2′を介して支持ユニット302に取り付けられているの
で、堀進力も駆動ユニット304を介して駆動ユニット304
の降下によって駆動ユニット304を介してコネクティン
グロッドへ導入可能である。駆動ユニット304がその下
の位置に達した後には、「再度の把持」によって、すな
わち、駆動ユニット304が緩められ、動力発生器302′に
よってより高い位置に移動された後に、再度拘束され
て、工程が新たに始まることによって、新たな堀進を引
き起こすことができる。この装置では、コネクティング
ロッド５のセグメントの長さに少なくとも対応する長さ
を有する支持ユニットが全然必要でないので、この実施
の形態は全高が特に低いことによって際立っている。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハインリヒス、ペーター ドイツ連邦共和国、デー―41844 ベー クベルク、アウフ・デン・キルヒカンプ 83 (56)参考文献 特開 平１−151690（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−163629（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−130581（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21B 3/03 E21B 17/05 F16J 15/32 311

Claims (17)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】形成される地中の穴（９）の上方に設けら
   れた駆動構造体（３）と、 中空のコネクティングロッド（５）と、 前記駆動構造体（３）に固設された第１の回転接続ヘッ
   ド（10）と、 前記駆動構造体（３）に設けられた第２の回転接続ヘッ
   ド（20）と、 前記コネクティングロッド（５）の上端に設けられかつ
   洗浄ヘッドとして形成されたツールヘッド（40）と、 このツールヘッド（40）に設けられた複数のハンマード
   リル（41）とを具備し、 前記駆動構造体（３）は、固設された回転駆動ヘッド
   （４）を有し、 前記コネクティングロッド（５）には前記回転駆動ヘッ
   ド（４）が係合し、前記コネクティングロッド（５）は
   この回転駆動ヘッド（４）によって地中の穴（９）へ降
   下されることができ、 前記回転接続ヘッド（10）を介して、回転する前記コネ
   クティングロッド（５）の上端に洗浄媒体を導くことが
   でき、この洗浄媒体は、前記コネクティングロッド
   （５）に沿って延びる第１の供給管（12）を通して、前
   記コネクティングロッド（５）に設けられた取入口（4
   3）に供給することができ、 前記回転接続ヘッド（20）を通して、前記コネクティン
   グロッド（５）の上端に流体状の駆動媒体を、すなわ
   ち、前記コネクティングロッド（５）に沿って延びる第
   ２の供給管（22）を通って、前記コネクティングロッド
   （５）の下端に供給することができる流体状の駆動媒体
   を、高圧下で導くことができ、前記回転接続ヘッド（2
   0）は前記コネクティングロッド（５）を環状に囲むハ
   ウジング（24）を有し、このハウジング（24）は、流体
   状の駆動媒体用の外側の導管（23）と前記第２の供給管
   （22）の上端とに連通しておりかつ軸方向に両側を密閉
   された移行室（27）を備え、 前記ツールヘッド（40）は前記コネクティングロッドの
   内部（８）に連通しており、 前記ハンマードリル（41）は下方へ作動し、流体状の駆
   動媒体で駆動されてなる、地中に穴（９）を形成する装
   置において、 前記第２の回転接続ヘッド（20）では、前記移行室（2
   7）の両側に、軸方向に積み上げられ、段階的に液圧が
   軽減された夫々複数の環状シール（30a、30b、30c、30
   d）が設けられていること、を特徴とする装置。
2. 【請求項２】前記環状シール（30b、30c、30d）の、前
   記移行室（27）から離隔した側には、夫々、環状室（38
   a、38b、38c）が設けられており、この環状室は液圧媒
   体を供給するための接続部（39a、39b、39c）を有し、
   環状室の、環状シール（30b、30c、30d）から圧力を軽
   減する側と連通していること、を特徴とする請求項１に
   記載の装置。
3. 【請求項３】前記液圧媒体は、圧力発生器としてのポン
   プにより前記環状室に供給されるが設けられているこ
   と、を特徴とする請求項２に記載の装置。
4. 【請求項４】駆動媒体が加えられる減圧装置（50）が圧
   力発生器として設けられていること、を特徴とする請求
   項２に記載の装置。
5. 【請求項５】前記減圧装置（50）はシリンダ（56）であ
   って、駆動媒体の圧力は前記シリンダ（56）のピストン
   ロッド側に供給可能であり、また、ピストン（53）の他
   側においてこのピストン（53）の横断面全体によってシ
   リンダ室（54）内に発生される圧力は、作用面の減少に
   応じて、ピストンロッド側において減少し、関連の環状
   室（38a、38b、38c）に供給されること、を特徴とする
   請求項４に記載の装置。
6. 【請求項６】前記圧力発生器（50）は、前記第２の回転
   接続ヘッド（20）の固定式のハウジング（24）に設けら
   れていること、を特徴とする請求項２乃至４のいずれか
   １に記載の装置。
7. 【請求項７】前記環状シール（30a、30b、30c、30d）の
   段階的な圧力軽減は、前記移行室（27）の両側で左右対
   称に行なわれること、を特徴とする請求項１乃至５のい
   ずれか１に記載の装置。
8. 【請求項８】形成される地中の穴の上方に設けられた回
   転駆動構造体（103、203、303）と、 中空のコネクティングロッド（105、205、305）と、 洗浄媒体を導入するための第１の供給管（112、212,31
   2）と、 第２の供給管（122、222、322）と、を具備し、 前記回転駆動構造体（103、203,303）は回転駆動手段
   （104、204、304）を有し、 前記中空のコネクティングロッド（105、205、305）に
   は前記回転駆動手段（104、204、304）が係合し、前記
   コネクティングロッド（105、205、305）は地中の穴へ
   降下されることができ、荒石は、コネクティングロッド
   の内部を通ってかつ上端に接続された排出導管を介し
   て、穴から搬送可能であり、 前記第１の供給管（112、212、312）は、前記コネクテ
   ィングロッドの内部への取入口（43）まで延びており、
   このコネクティングロッドと連通しており、 前記第２の供給管（122、222、322）を通して、前記コ
   ネクティングロッド（105、205、305）の下端に設けら
   れたツールヘッド（40）に、圧力下にあって、前記ツー
   ルヘッドに設けられた開削工具を駆動する流体状の駆動
   媒体を、供給することができてなる、地中に穴を形成す
   る装置において、 前記回転駆動手段は、限定された回転角度で往復回転し
   て前記コネクティングロッド（105、205、305）を駆動
   すること、及び前記第２の供給管（122、222、322）
   は、可撓性の部分、すなわち、限定された回転角度の往
   復回転運動を可能にしつつ、第２の供給管を、圧力下に
   ある駆動媒体により圧力を加えるための装置と接続する
   ことができる部分を有すること、を特徴とする装置。
9. 【請求項９】前記第１の供給管（112、212、312）は、
   可撓性の部分、すなわち、限定された回転角度の往復回
   転運動を可能にしつつ、第１の供給管を、洗浄媒体によ
   り圧力を加えるための装置と接続することができる部分
   を有すること、を特徴とする請求項８に記載の装置。
10. 【請求項１０】前記排出管は可撓性の部分、すなわち、
    限定された回転角度の往復回転運動を可能にしつつ、荒
    石を搬送することができる部分を有すること、を特徴と
    する請求項８又は９に記載の装置。
11. 【請求項１１】１本又は２本の導管（112、212、312;12
    2、222、322）は可撓性のホースとして形成されている
    こと、を特徴とする請求項８乃至10のいずれか１に記載
    の装置。
12. 【請求項１２】前記導管（112、212、312;122、222、32
    2は、前記コネクティングロッド（105、205、305）の領
    域で剛性に形成されており、このコネクティングロッド
    に取り付けられていること、を特徴とする請求項８乃至
    10のいずれか１に記載の装置。
13. 【請求項１３】前記コネクティングロッド（105、205、
    305）の上端に設けられておりかつ高さ可変に前記支持
    装置（102、202）において支持される動力回転ヘッドが
    回転駆動手段として用いられること、を特徴とする請求
    項８乃至12のいずれか１に記載の装置。
14. 【請求項１４】前記コネクティングロッド（105、205、
    305）と選択的に連動することができ、かつ構造的には
    管敷設装置から知られている回転駆動部（304）が、回
    転駆動手段として設けられていること、を特徴とする請
    求項８乃至12のいずれか１に記載の装置。
15. 【請求項１５】前記回転駆動部（304）は高さの調節可
    能に前記支持装置（302）に設けられていること、を特
    徴とする請求項14に記載の装置。
16. 【請求項１６】長さの調節可能に動力発生器は高さの調
    節に用いられること、を特徴とする請求項15に記載の装
    置。
17. 【請求項１７】前記長さの調節可能な動力発生器は液圧
    作動可能なピストン・シリンダユニットとして形成され
    ていること、を特徴とする請求項16に記載の装置。