JPH02224983A - 液圧ジャックハンマーとその操作方法 - Google Patents

液圧ジャックハンマーとその操作方法

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JPH02224983A
JPH02224983A JP2003301A JP330190A JPH02224983A JP H02224983 A JPH02224983 A JP H02224983A JP 2003301 A JP2003301 A JP 2003301A JP 330190 A JP330190 A JP 330190A JP H02224983 A JPH02224983 A JP H02224983A
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JP
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jackhammer
liquid
rotor
flow
air
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JP2003301A
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Wolfgang Wuhrer
ヴォルフガング　ウーレル
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Sulzer AG
Original Assignee
Sulzer AG
Gebrueder Sulzer AG
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Publication date
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    • E21B6/00—Drives for drilling with combined rotary and percussive action
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D11/00—Portable percussive tools with electromotor or other motor drive
    • B25D11/06—Means for driving the impulse member
    • B25D11/12—Means for driving the impulse member comprising a crank mechanism
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D9/00—Portable percussive tools with fluid-pressure drive, i.e. driven directly by fluids, e.g. having several percussive tool bits operated simultaneously
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
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  • Diaphragms For Electromechanical Transducers (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、打撃方向において弾力的に支持され弾性要素
およびピストンによって減速歯車装置の連接棒およびク
ランク駆動装置に作用可能に結合され軸方向へ可動なジ
ャンパロッドを打撃するタップを有する液圧ジャックハ
ンマーに関する。
従来の技術 液圧ジャックハンマーは、岩石に固定用孔と、発破孔と
を穿孔するのに使用される。地下採鉱は、好ましい使用
領域である。
液圧ジャックハンマーの状態の概観は、シェフレイパー
スによる「液圧削岩機（ＨｙｄｒａｕｌｉｃＲｏｃｋｄ
ｒｉｌｌｓ月と題する論文（ＥＣ２Ａ　２ＨＤロンドン
市ウオ一シツプ街６０番地マイニングジャーナルリミテ
ッドのマイニングマガジン１９８５年３月２２１頁から
２３１頁）で与えられ、これでは、１７のメーカーの製
品が考察される。これ等の液圧ジャックハンマーないし
削岩機に共通の特徴は、打撃運動を生じることであり、
該ジャックハンマーは、７５バールから２２０バールま
での圧力の閉回路において油または水と潤滑用添加剤を
使用して操作され、液圧ピストンとして作用可能なタッ
プは、切替え装置によって液圧的に付勢され、圧力の上
昇は、ポンプおよびモータによって発生され、ジャンパ
ビットの洗滌および冷却は、別個の水系統によって進行
する。これ等の操作のため、機械的な動力源、即ち、モ
ータは、作業切羽からあまり遠くない床に設置されねば
ならない。電気または燃料および排気ダクト装置は、該
ドリルの操作のために不可欠である。また、中位の深さ
までの採鉱に好結果に使用された空気式削岩機ないしジ
ャックハンマーは、周知である。流れ損失および漏洩損
失のため、圧縮空気の費用は、液圧ジャックハンマーの
使用を正当化する様な程度まで、増大する深さに比例す
る以上に増大する。２０００ｍおよびそれ以上の床深さ
から石炭を産出する鉱山では、カッターは、切羽への穿
孔の際に付加的な制限に直面する。岩石の周囲温度は、
非常に高く、従って、空気の熱含有量は、岩石を適当に
冷却するのに不充分になる。従って、鉱山の作業者は、
機械を冷却し岩石に噴霧することで幾らかの水を蒸発さ
せるために切羽の前の作業場に地上から冷却水をもたら
さねばならず、また、ジャックハンマーの原動機として
ディーゼル機関または電動機を床に設置せねばならず、
これ等の２つの要件は、増大する深さによる採鉱費の著
しい増大に導く。
本発明は、この欠点を除くのに役立つ。本発明が解決し
ようとする問題は、切羽に必要な冷却および洗滌の水の
動圧および消費量がジャックハンマーを駆動するのに充
分である様に地下の深い作業深さにおいて地上から供給
される冷却水を使用することである。
発明の要約 本発明は、液圧ジャックハンマーによって該問題を解決
し、このとき、歯車装置に結合される衝動タービンのロ
ータは、少なくとも１つの液体流れによって部分的に軸
方向に付勢され、収集ノズルは、該流れの偏向後に該流
れを集める様にロータ出口に配置され、タービンケーシ
ングがら空気および残留水を吸引する混合路として作用
可能であり、該ジャックハンマーは、第１段階では、タ
ービンロータが少なくとも１つの液体流れによって部分
的に軸方向へ部分的に付勢され、該流れの偏向によって
得られるエネルギがジャンパロッドの回転および打撃の
運動を付勢するのに使用され、第２段階では、周囲空気
がタービンケーシング内にフィルタを有する吸引オリフ
ィスを経て供給され、タービンケーシングが負圧にあり
、第３段階では、ロータによって偏向される液体流れの
動的残留エネルギがインジェクタの原理でタービンケー
シングがら空気および残留液を抽出して、ディフューザ
における遅延によってこれ等の速度を低減して、上昇す
る圧力において前方へこれ等を搬送するのに使用され、
第４段階では、大気圧の数倍の圧力にある液体と空気の
混合物がタップとジャンパロッドとの間の空間に導かれ
、第５段階では、液体と空気の余分な混合物が環境に放
出され、第６段階では、弾力的な空気クッションがタッ
プおよびジャンパロッドによって限られる空間の上部に
形成され、タップの衝突の際に変位される幾らかの液体
を一時的に収容し、第７段階では、液体と空気の混合物
が冷却洗滌剤として中空のジャンパロッドを経てジャン
パピットへ供給され、液体が打撃タップおよびジャンパ
ロッドの端面の間に存在し、該液体の抵抗が核部の相互
の打撃の際に伝達される打撃パルスの持続時間を著しく
増大して、−層大きな動力が核部に機械的な損傷を与え
ることなく伝達されるのを可能にする如く操作される。
本発明の利点と見做し得るものは、唯一のエネルギ搬送
体、即ち、著しい作業深さにおいて不可欠な冷却水が切
羽にもたらされねばならず、穿孔のための駆動洗滌媒体
および岩石の冷却剤として切羽で使用されることである
。タービンロータの使用は、その作用が水の性質に依存
する高圧シールを排除し、水の開回路へ導く。ジャンパ
ピットは、ロータが駆動される際に自動的に洗滌される
。水は、敏感な制御要素を流通しない。ドリルの推進お
よび駆動は、単一の制御要素によって制御可能である。
以下、本発明の実施例に関し添付図面を参照して本発明
を説明する。
実施例 図面は、打撃方向ヘケーシング１内を可動であってタッ
プ２ａ、　２ｂの打撃運動を案内するガイドヘッド１４
ａ、　１４ｂを備える液圧ジャックハンマーを示し、該
タップは、ジャンパロッド１５を打撃するまでチャック
１６と同時に回転し、ばね装置３ａ、　３ｂによってガ
イドヘッド１４ａ、　１４ｂに係合し、ガイドヘッド１
４ａ、　１４ｂの運動に従う。ヘッド１４ａ、　１４ｂ
の運動は、時間（１）に対してプロットされて第１ａ図
に示される。衝撃の際、歯車装置７によって偏心輪１２
と、連接棒６と、軸受ピン８とを経てガイドヘッド１４
ａ、１４ｂへ伝達される運動は、ばね装置３ａ。
３ｂと、−層の圧縮を受ける反動ばね４ａ、　４ｂによ
って前方へ伝達され、ピストン５ａまたは均圧ポア５ｂ
は、減衰装置として作用可能であり、仕事貯蔵所として
作用する様に補償チャンバと協働する。回転は、ケーシ
ング１ａ内のウオーム１１と、駆動軸１３とによってケ
ーシング１ｄ内のチャック１６へ伝達される。
本発明によると、該運動は、遊星歯車装置７に結合する
タービンロータ２０によって発生され、歯車装置７の遊
星キャリヤは、ケーシング１，１ａ内に転動軸受１０の
介在によって装着される。遊星キャリヤは、枢軸ピン９
を有する遊星を案内し、それ自体が偏心輪１２の形状で
あり、該偏心輪の重量に対する平衡重錘を有し、該平衡
重錘は、偏心輪１２および連接棒６の重量に対する力の
均等化を与え、該重量は、外方ないしタップ２ａ、　２
ｂの打撃方向に対して横方向に加速される。ロータ２０
は、ノズル２４がらの液体の流れ２５によって付勢され
、流れ２５は、８０％から９６％までの接線方向成分と
、２０％から４０％までの軸方向成分と、０％から１５
％までの半径方向成分とによって特徴づけられるベクト
ルでロータブレード２１に当たり、接線方向成分と、軸
方向成分と、半径方向成分とを有しブレード２１から出
る。出口角度は、インジェクタとして作用する様に流れ
方向に配置される腎臓形断面の収集ノズル２６を可能に
する様に実験的に定められねばならない。逆流を防止す
るため、出口の流れは、ノズル２６の基部においてその
ほぼ円形の断面がらスロット状断面２７に変形され、空
気富化流れは、該断面に完全に充満する。スロット状断
面２７に続いて、空気の割合が約２０体積％であるガイ
ド通路２８において圧力の上昇を生じる様にディフュー
ザ状の広がりがある。ガイド通路２８は、ジャックハン
マーから熱を除去する冷却通路の形態でもよい。
圧力流れ２５が進入して出る場所を除いてブレード２１
と、ブレードの根元とに近く、ロータ２０は、ケーシン
グ壁１，１ｂから０．３　ｍｍの軸方向間隙を有してい
る。他の場所では、ケーシングは、０．３　ｍｍの間隙
を有するケーシングの中間壁２３によって衝突してブレ
ードを去る流れ２５の角度範囲においてブレード２１の
まわりに半径方向に延びる。ノズル２６の入口断面は、
逃げを設けたブレード根元に隣接してブレード２１に重
なり、結果として得られる間隙と、ロータ２０のポア２
２とを経て空気を吸引し、該空気は、入口孔１９と、関
連するフィルタとを経てタービンケーシング１ｂに入る
。
通路２８における液体と、空気との混合物の正圧は、約
１．５バールである。冷却に利用可能な余分の混合物は
、ケーシングの下側部分のオリフィス板を経て除去され
、従って、ケーシング３０の上側部分では、空気クッシ
ョン２９がタップ２ａ、　２ｂとジャンパロッド１５と
の間に形成可能であり、クッション２９は、常態で存在
する気泡に加えて一時的に液体を収容し、タップ２ａ、
　２ｂによる変位の際に圧力の如何なる不必要な上昇も
なしに仕事貯蔵所として効果的である。ケーシング中間
壁３０と、ケーシング中間部材１ｃとは、中空ジャンパ
ロッド１５によって開放される圧力容器を形成するのに
協働する。静的軟質シール１７と、動的軟質シール１８
とは、密封の緊密さを与える様に運動する部材に関連す
る。タップ２ａ、　２ｂが打撃するとき、液体は、タッ
プおよびジャンパロッド１５の端面が相互に接触する以
前に、力の伝達に対する抵抗を形成し、該抵抗は、伝達
されるパルスの持続時間を増大し、端面が機械的に損傷
されることなく増大される動力の伝達を保証する。
ジャックハンマーのアイドル打撃、即ち、その懸架装置
への力の供給のない打撃は、水の消費を低減して機械的
要素の摩耗を低減する特徴であるノズル２４への供給管
路の開口が推進する力の存在ないし発生によって連動さ
れることで防止される。従って、穿孔操作は、ドリルの
送りの開始および停止によって開始されて停止される。
【図面の簡単な説明】 第１ａ図はばね要素が螺旋ばねである液圧ジャックハン
マーのジャンパロッドと駆動タービンとの間の運動伝達
結合の略図、第１ｂ図は螺旋ばねの代りに使用されピス
トン状タップの両側に配置される空気クッションを示す
第１図の一部の略図、第２図はタービンロータから出る
液体流れを収集する収集ノズルの輪郭を示す角度付き液
体流入流れを有するタービンロータの部分的な略図、第
３図は、駆動流れの残留エネルギがジャンパビットを洗
滌冷却するために液体を導くのに使用されタービンロー
タによって液圧的に駆動されるジャックハンマーの図式
的な断面図を示す。 １ｂ・・・タービンケーシング、２ａ、　２ｂ・・・タ
ップ、３ａ、　３ｂ・・・ばね装置、４ａ、　４ｂ・・
・反動ばね、６・・・連接棒、７・・・歯車装置、１２
・・・偏心輪、１５・・・ジャンパロッド、１６・・・
チャック、１９・・・入口孔、２０・・・タービンロー
タ、２１・・・ブレード、２２・・・ボア、２３・・・
中間壁、２４・・・ノズル、２５・・・液体の流れ、２
６・・・収集ノズル、２７・・・スロット状断面、２８
・・・ガイド通路、２９・・・空気クッション。

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）打撃方向において弾力的に支持され、弾性要素（
    ３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ）およびピストンにおいて減速
    歯車装置（７）のクランク駆動装置および連接棒（６）
    に作用可能に結合され、軸方向へ可動なジャンパロッド
    （１５）を打撃するタップ（２ａ、２ｂ）を備える液圧
    ジャックハンマーにおいて、前記歯車装置（７）に結合
    されるタービンロータ（２０）が、少なくとも１つの液
    体流れ（２５）によって部分的に軸方向へ付勢され、収
    集ノズル（２６）が、該流れの偏向後に該流れを集める
    ために該ロータの出口に配置され、タービンケーシング
    （１ｂ）から空気および残留水を吸引する混合路として
    作用可能であることを特徴とするジャックハンマー。
  2. （２）特許請求の範囲第１項に記載のジャックハンマー
    において、前記液体流れ（２５）が、ロータブレード（
    ２１）に衝突の際、４０％から２０％までの軸方向成分
    と、８０％から９６％までの接線方向成分と、最大で１
    ５％の半径方向成分とを有することを特徴とするジャッ
    クハンマー。
  3. （３）特許請求の範囲第１項または第２項に記載のジャ
    ックハンマーにおいて、前記ロータ（２０）が、その円
    板に空気流の孔（２２）を形成されることを特徴とする
    ジャックハンマー。
  4. （４）特許請求の範囲第１項から第３項のいづれか１つ
    の項に記載のジャックハンマーにおいて、前記ケーシン
    グが、前記液体流れ（２５）の供給および送出の領域を
    除き、前記ブレード（２１）およびブレード根元に軸方
    向に隣接する低減された間隙を有して、前記タービンロ
    ータ（２０）のまわりに延びることを特徴とするジャッ
    クハンマー。
  5. （５）特許請求の範囲第１項から第４項のいづれか１つ
    の項に記載のジャックハンマーにおいて、ケーシング仕
    切り（２３）が、前記液体流れ（２５）の供給および送
    出の領域に隣接する低減された間隙を有して前記ロータ
    ブレード（２１）のまわりに半径方向へ延びることを特
    徴とするジャックハンマー。
  6. （６）特許請求の範囲第１項から第５項のいづれか１つ
    の項に記載のジャックハンマーにおいて、前記収集ノズ
    ル（２６）が、前記ロータ（２０）の出口側の輪郭を低
    減された間隙によって密にたどり、腎臓形入口断面を有
    し、該ロータ（２０）の常態の作動速度の範囲に対応す
    る出口場所を考慮して該ロータ（２０）から関連する圧
    力流れ（２５）の出る種々な場所を被うことを特徴とす
    るジャックハンマー。
  7. （７）特許請求の範囲第１項から第６項のいづれか１つ
    の項に記載のジャックハンマーにおいて、前記収集ノズ
    ル（２６）が前記ロータ（２０）から中心圧力流れに向
    ってスロット状断面（２７）に細くなるため、該圧力流
    れの断面が、該タービンロータ（２０）からの出口の場
    所に関係なく該収集ノズル（２６）の基部の最小スロッ
    ト断面を完全に充填する様な変形を受けることを特徴と
    するジャックハンマー。
  8. （８）特許請求の範囲第１項から第７項のいづれか１つ
    の項に記載のジャックハンマーにおいて、前記収集ノズ
    ル（２６）の入口端縁が、最高作動速度において前記液
    体流れを依然として丁度さえぎり、該入口端縁への該液
    体流れの衝突に関連する動的損失が、一層早い速度にお
    いて発生し、望ましくない過速度を示すことを特徴とす
    るジャックハンマー。
  9. （９）特許請求の範囲第１項から第８項のいづれか１つ
    の項に記載のジャックハンマーにおいて、前記収集ノズ
    ル（２６）または該ノズルの融合するガイド通路（２８
    ）が、流通方向で見て前記最小スロット断面（２７）後
    に広がるディフューザ状断面を有することを特徴とする
    ジャックハンマー。
  10. （１０）特許請求の範囲第１項から第９項のいづれか１
    つの項に記載のジャックハンマーにおいて、遊星伝動装
    置が、タービン速度を減速するのに使用され、該伝動装
    置の遊星キャリヤが、連接棒（６）を有するクランク駆
    動装置の偏心輪（１２）の形状であり、平衡重錘が、該
    偏心輪（１２）および連接棒（６）の重量に対して設け
    られ、該重量が、前記タップ（２ａ、２ｂ）の打撃方向
    に対して横方向に加速されることを特徴とするジャック
    ハンマー。
  11. （１１）特許請求の範囲第１項から第１０項のいづれか
    １つの項に記載のジャックハンマーにおいて、前記タッ
    プ（２ａ、２ｂ）とジャンパチャック（１６）との間の
    空間が、流入および流出の開口部を除き、ケーシング壁
    およびシールによって密封されることを特徴とするジャ
    ックハンマー。
  12. （１２）特許請求の範囲第１１項に記載のジャックハン
    マーにおいて、前記タップ（２ａ、２ｂ）とチャック（
    １６）との間の前記空間が、前記ジャンパバー（１５）
    への流出流れより上で作用可能な位置の前記ジャックハ
    ンマーにより、上部において袋の形状であり、空気クッ
    ションが、仕事貯蔵所として該袋に形成されることを特
    徴とするジャックハンマー。
  13. （１３）特許請求の範囲第１項から第１１項のいづれか
    １つの項に記載のジャックハンマーにおいて、前記ガイ
    ド通路（２８）内の液体または後で分岐除去される余分
    な該液体が、前記ジャックハンマーを冷却するのに役立
    つことを特徴とするジャックハンマー。
  14. （１４）第１段階において、タービンロータ（２０）が
    、少なくとも１つの液体流れ（２５）によって部分的に
    軸方向へ部分的に付勢され、該流れの偏向によって得ら
    れるエネルギが、ジャンパビットの回転および打撃の運
    動を付勢するのに使用され、第２段階において、周囲空
    気が、フィルタを有する吸引オリフィス（１９）を経て
    タービンケーシング（１ｂ）内に供給され、該ケーシン
    グが、負圧にあり、第３段階において、前記ロータ（２
    ０）によって偏向される前記液体流れ（２５）の動的残
    留エネルギが、インジェクタの原理において空気および
    残留液体を該タービンケーシング（１ｂ）から抽出して
    、ディフューザにおける遅延によって該空気および液体
    の速度を低減して該空気および液体を増大された圧力に
    おいて前方へ搬送するのに使用され、第４段階において
    、大気圧の数倍の圧力にある該液体と空気の混合物が、
    タップ（２ａ、２ｂ）とジャンパロッド（１５）との間
    の空間に導かれ、第５段階において、余分な液体と空気
    の混合物が、環境へ放出され、第６段階において、弾力
    的な空気クッション（２９）が、前記タップ（２ａ、２
    ｂ）と、前記ジャンパロッド（１５）とによって限られ
    る空間の上部に形成され、該タップ（２ａ、２ｂ）の衝
    突の際に変位される幾らかの液体を一時的に収容し、第
    ７段階において、液体と空気の前記混合物が、該中空ジ
    ャンパロッド（１５）を経て冷却洗滌剤として前記ジャ
    ンパビットに供給され、液体が、該打撃タップ（２ａ、
    ２ｂ）および該ジャンパロッド（１５）の端面の間に存
    在し、該液体の抵抗が、相互に該面の打撃の際に伝達さ
    れる打撃パルスの持続時間を著しく増大して、該面に機
    械的な損傷を与えることなく一層多くの動力を伝達する
    のを可能にすることを特徴とする液圧ジャックハンマの
    操作方法。
  15. （１５）特許請求の範囲第１項から第１２項のいづれか
    １つの項に記載のジャックハンマーにおいて、前記ノズ
    ル（２４）への液体供給管路が、前記ジャックハンマー
    を推進する力の存在または発生の際にのみ開口されるこ
    とを特徴とするジャックハンマー。
JP2003301A 1989-01-11 1990-01-10 液圧ジャックハンマーとその操作方法 Pending JPH02224983A (ja)

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