JPH06508405A - ドリルヘッド - Google Patents

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】 ドリルヘッド 本発明は、地下トンネルをドリリングするための装置に使用されるドリルランス （ｄｒＨｌ　１ａｎｃｅ）の一部としてのドリルヘッドに関するものであり、ド リルランスの中心軸に沿って延びている導管を有し、この中心軸を中心として回 転可能なドリルヘッドと、ドリルヘッド上の少なくと６１の前指向ノズルとを備 え、この前指向ノズルは導管と、中心軸の外側に配列されたドリルヘッドの出口 開口に連通している。

このようなドリルランスは地下道のドリリングに使用される装置と共に使用され る。圧力下の液体、例えば、水−ベントナイト乳濁液が前指向ノズルから排出さ れる。はぼ等質な土質内の進行方向への均一なドリリングは、中心軸に対して等 回転速度で、ドリリングランスと共にドリルヘッドを回転させることにより達成 される。方向の変更が必要な場合は、方向の変化が始まるべき位置にドリルヘッ ドのノズルが位置するとすぐに、回転運動が停止する。好ましくは、土壌はノズ ルからジェット噴出される液体を通じて一方向に削除される。

この効果的な除去と一致して、ポーリングランス全体は、新しい方向が設定され るまで、回転している。この流体の力によるステアリングは、通常、ノズルの反 対側に位置するドリルヘッドの面取りによって形成されたコントロール面によっ て支えられている。ドリルヘッドの回転運動が再び開始し、新たな方向に、線ド リリングが確実に行われる。

ドリルランスのためのこのように直進するドリルへノドは欧州特許ＥＰ−０１９ ５５５９Ａｌによって知られている。地面の種々の状態、特に堅さ、を考慮にい れるため、異なる数のノズルが選択される。このドリルランスによって、地下が 比較的柔らかい土で構成されている場合には、十分に正確なドリリングを行うこ とができる。堅固な土質の場合には、ノズル配列の反対側に位置するドリルラン スの側部が堅固な岩にぶつかり、そのために、比較的ゆっくり進行している際に 、ランスのステアリングに問題が生じるために、ドリルランスの安定性において 問題が生じる。

それでも、堅固な地面で作業することを可能にするため、米国特許ＵＳ−２３２ ４１０２号によれば、化学品、即ち、岩を腐食する高圧液体としての酸を使用す ることが示唆されている。適用された化学品が岩を柔らかくするとすぐに、ドリ ルランスは比較的柔らかな物質を通って、進なまければならない。この溶解は、 環境や地下水の破壊が生じる結果となるので、一般には、好ましくない。

本発明の目的は、堅固な地面とともに、ぎっしり目の詰まった砂や砂利の地面に おいて方向が正確なドリリングを行うことが可能なドリルランスを提供すること である。この目的は請求項１の特徴部分の構成要素を有する前述したタイプのド リルランスにより解決される。有利な実施例は従属項において要点が述べられて いる。

本発明のドリルランスは、ドリルヘッド上に少なくともｌの後指向ノズルが設け られており、後指向ノズルのノズル導管がドリルランスの中心軸に沿って延びて いる導管と連通ずることを特徴とする。この方向に指向されたノズルは、方向の 変化の際に、より良く駆動できるようにドリルランスに空間を与る。従って、ド リルランスのステアリング容量はかなり向上する。

有利な実施例によれ番ｆ１　ドリルヘッドは、中心軸に対し互いに同角度でへだ てて設けられている複数の後指向ノズルを有するが、異なる角度を配して設けら れている実施例も可能である。あるグラウンドコンディションにおいて、＋２０ ’の角度を配して配列された３つのノズルは、どんな種類の方向の変化に際して も、十分なすきまを与えるのに十分であることが判った。別のグラウンドコンデ ィションでは４つ以上の後指向ノズルを用いた異なる配列が必要となり得る。

ノズルをノズルランスの中心軸に対して約１５°の角度で後方に指向させること は有利である。

ドリルランスの中心軸の外側で開口する前指向ノズルは、おおむね、方向を変化 させてドリリングを実行することができる点で満足できるものであるが、ドリル ヘッドは、複数の前指向ノズルを備えることができ、この複数の前指向ノズルは ｌのノズルに対し所定角度を配して対称的に配置される。このような３つのノズ ルの配列においては、例えば、中心ノズルに対するノズル間隔は、各々４５゜で ある。これによって、ノズルは、ドリルランスの中心軸に対して約１０’から１ ５″の角度で前方向に指向することができるが、中心軸の外側に位置するノズル の出口開口は、これに対して並行にはなっていない。少なくともｌの後指向ノズ ルのノズル導管の軸と前指向ノズルのノズル導管の軸が中心軸と共に共通平面に 位置すると都合がよい。前述した角度と共にこのノズルの特別の配列において１ 戴　ドリリングのためのベントナイトの必要量は最小になり、いくつかのタイプ の応用において、有用である。

以下、本発明を添付された以下の図面に示される実証された実施例によって詳細 に説明する。

図１は本発明に係るドリルヘッドの軸方向断面図である。

図２はドリルヘッドの正面図である。

図３は図２のＡ−Ａ線に沿って切断したドリルヘッドの断面図である。

図４は図２のＢ−ＢＩＩＡに沿って切断したドリルヘッドの断面図である。

図５は図ＺのＣ−Ｃ線に沿って切断したドリルヘッドの一部破断断面図である。

図６は図３のＤ−Ｄ線に沿ったドリルヘッドの横断断面図である。

図１において、ドリルヘッドｌが示されている。高圧下の液体は、ドリルへラド ｌ内の中央導管ＩＣＩＩ：９Ｊ設された円錐形の開口１３を通じて内部に入る。

中央導管１０は、は憾　ドリルヘッドｌの正面１４にまで延びている。ドリルヘ ッドはドリリングに必要な他の装置と結合しており、キー３が回転を防ぐために 設けられている。ドリルヘッドｌは、付加的にドリリングが必要とされる装置に ネジでとめることが可能なネジ山１２に終端する。２つのノズルシステムのノズ ル導管２１．４１は、ドリルヘッド１の正面１４の近辺において、中央導管１０ の終端領域に入り込んでいる。第１ノズルシステムは、ドリルへノド１の正面で 、中央導管１０の軸の外側に開口する前指向ノズルにより構成されている。第２ ノズルシステムは、後指向ノズル４を有しており、ノズル４のおのおのの出口開 口は、ノズル開口ブレード２２．４２が設けられた公知のノズル２，４を用いる ことができる。第１ノズルシステムのノズル導管２１は、中央導管１０の軸に対 して、例えば１１’の角度で設置されている。第１ノズルシステムは、図１にお いて、中央導管ＩＯの軸の上部領域に位置している。下部領域は、正面１４に向 かって徐々に面取りされており、コントロール面ｌｌを形成している。ドリリン グの方向を変化させている間、このコントロール面は地面に接しており、ドリル ランスの安定化に寄与する。

図２はドリルヘッドの正面図を示す。３つのノズル２．　２’　、２”はドリル へ７ドｌの正面に開口している。２つのノズル２．２°は、中央に配置されたノ ズル２に対して４５″の角度でずれている。コントロール面１１の形成は、ドリ ルへ７ドｌが、コントロール面における断面が楕円形状であることを意味する。

図３は、図２のＡ−Ａ線に沿った図１のドリルヘッドのランスの断面を示す。

この断面図は、ノズル導管２１．４１の軸と中央導管ｌＯの軸が同一平面上にあ ることを明確に示している。

図４は、図２のＢ−Ｂ線に沿ったドリルランスの断面図を示す。第２ノズルシス テムの第２ノズル４°のノズル導管４１゛　は、進行方向の後方に指向しており 、中央導管ＩＯの終端に入り込んでいる。ドリルへノドｌの楕円形の断面は、コ ントロール面１１がこの断面方向において急激に面取りされた面として表されて ることを意味する。このようなコントロール面１１の形状により、ドリリングの 際に好ましい方向に指向させることができるという効果を奏する。

図５は、部分的に立体的にした図２のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。ドリルラ ンスは、キー溝上に位置するキーによって回転を防止されている。第１ノズルシ ステムのノズル導管の場合と同様に、ノズル導管２１’　は、中央導管１０にそ の下部領域において、終端でない位置で入り込んでいる。

参照番号リスト １０　中央導管 １３　円錐形広範部 １４　正面 ２１　ノズル導管 ４３　凹部 補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の７第１項）平成４年１月２４日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．地下トンネルのドリリングのための装置に使用されるドリルヘッドであって 、その中心軸に沿って延びている導管を有し、前記中心軸を中心として回転可能 なドリルヘッドであり、前記導管と前記中心軸の外側に配置された出口開口に連 通する少なくとも１の前指向ノズルを備えたドリルヘッドにおいて、少なくとも １の後指向ノズル（４、４′、４′′）を備え、この後指向ノズルのノズル導管 （４１）が、前記導管（１０）と直通していることを特徴とするノズルヘッド。 ２．前記中心軸を中心として、互いに同角度を配して設けられている複数の後指 向ノズル（４、４′、４′′）を備えたことを特徴とする請求項１記載のドリル ヘッド。 ３．３つの後指向ノズルを有することを特徴とする請求項１又は２記載のドリル ヘッド。 ４．ノズル（４、４′、４′′）は、ドリルヘッドの中心軸に対して約１５°の 角度で後方に指向していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の ドリルヘッド。 ５．複数の前指向ノズル（２、２′、２′′）を有し、これらのノズルは１のノ ズル（２）に対する角度が対称になるように配置されていることを特徴とする請 求項１〜４のいずれか１項記載のドリルヘッド。 ６．３つの前指向ノズル（２、２′、２′′）を有し、２つのノズル（２′、２ ）が中心のノズル（２）に対して配している角度は、各々４５°であることを特 徴とする請求項５記載のドリルヘッド。 ７．前記ノズル（２、２′、２′′）は、ドリルヘッドの中心軸に対して約１０ °〜１５°の角度で前方向に指向しており、ノズル（２、２′、２′′）の出口 開口は、中心軸（１０）の外側で、中心軸と平行とならないように配列されてい ることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載のドリルヘッド。 ８．少なくとも１の後指向ノズル（４）のノズル導管（４１）の軸と、１の前指 向ノズル（２）のノズルのノズル導管（２１）の軸は、中心軸（１０）と共に共 通平面に位置していることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載のドリ ルヘッド。