JPH07158371A

JPH07158371A - 錐穿孔装置

Info

Publication number: JPH07158371A
Application number: JP6057407A
Authority: JP
Inventors: Ingrid Klemm; クレムイングリッド
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-09-29
Filing date: 1994-03-28
Publication date: 1995-06-20
Also published as: DE4232560C1; EP0657616B1; EP0657616A1

Abstract

(57)【要約】【目的】内側ケーシングパイプ全体を引き抜く必要が
なく、連続作業に適し、且つエネルギーを節約する手法
による錐穿孔装置の提供。【構成】錐穿孔装置は外側ケーシングパイプ10及び螺
旋状の錐30を備えた内側ケーシングパイプ11を備える。
錐30はドリル孔の底から掘削物質が押し上げられる次の
直線部分32へと同時に掘削物質を凝縮させながら運搬す
る。ドリル孔の底部における吸込みの発生を防ぐため
に、錐30のシャンク30a はそこに配置された逆止弁３８
を有する孔36を備えている。この逆止弁38はドリル孔の
底部に向かって開く。錐は内側ケーシングパイプ11を通
して空気をドリル孔内へ送り込むポンプ運動を行うため
に使用され、空気はその時、掘削物質の運搬を支援する
ために使用される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は地面に穿孔作業を行うた
めの錐穿孔装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】錐穿孔
装置は一般に建物の基礎工事のために使用され、その外
側ケーシングパイプは回転させられながら地中に掘り下
げられる。外側ケーシングパイプの内には前端に５個程
度の螺旋状の刃を有する螺旋状の錐を備えた内側ケーシ
ングパイプが差し込まれている。地中へ向かう縦方向の
錐の前進は錐が土で満たされ、さらに錐の上部にそれ以
上の量の土が置かれるまでコルク抜きの手法で錐を回転
させて行われる。それから内側ケーシングパイプは外側
ケーシングパイプの外に引抜かれ、内側ケーシングパイ
プを回転させることによって土は錐の外へ投げ出され
る。穿孔作業中、錐の螺旋状の空洞は土で満たされ実質
的に空気を通さない栓が外側ケーシングパイプ内に形成
される。この栓を引き出すことを可能にするためには錐
の内部及び上側に一時にほんの少量の土しか溜めること
ができず、且つその度ごとに取り除かなければならな
い。したがってこのタイプの穿孔方法は時間がかかる。

【０００３】更に他の公知の穿孔装置においては、錐は
内側ケーシングパイプの全長に沿って伸びている。また
これらの穿孔装置は錐の螺旋状空洞を土で満たしながら
コルク抜きの手法による穿孔運動で土中を前進させて使
用する。次に錐は引き出される。錐の螺旋状空洞の内で
土は次第に塊状に凝縮させられ機械式の錐スクレーパに
よって螺旋状空洞から取り除かれる。上記の錐穿孔装置
では掘削した物質を錐から地上へ引き出すために外側ケ
ーシングパイプから内側ケーシングパイプをしばしば引
き抜く必要があり、間歇穿孔作業しか行えない。

【０００４】請求項１の前文 (プリアンブル) の基礎を
形成する錐穿孔装置はドイツ公開特許第2924393 号によ
って公知である。この錐穿孔装置は内側ケーシングパイ
プを外側ケーシングパイプから引き抜く必要なしに連続
作業を行うことができる。内側ケーシングパイプの前端
に備えられているのは土を緩めてそれを錐上に移動させ
るための錐ビット付きの多条起動錐である。その後の運
搬は内側ケーシングパイプに高圧で供給され錐の後端領
域へ排出される掃除空気によって遂行される。掘削され
た物質を掃除空気によって運搬するには高出力動力源に
よる圧縮空気の利用が必要であり、それはかなりのエネ
ルギー消費と騒音公害の原因となる。

【０００５】本発明の目的は内側ケーシングパイプ全体
を引き抜く必要がなく、連続作業に適し、且つエネルギ
ーを節約する手法による錐穿孔装置を得ることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る錐穿孔装置
は、第１の回転及び前進装置によって駆動される外側ケ
ーシングパイプと、第２の回転及び前進装置によって駆
動される内側ケーシングパイプとを備え、且つその前端
に取付けられた螺旋状錐を有する錐穿孔装置において、
錐のシャンクが内側ケーシングパイプの流路に連通され
る孔を備え、且つ内側ケーシングパイプの孔、すなわち
流路にはパイプ中にその前端に向かう方向に開く逆止弁
が配置されていることを主な特徴とする。

【０００７】

【作用】本発明の錐穿孔装置においては、螺旋状の錐は
内側ケーシングパイプの前端領域にだけ延びている。錐
は掘削した物質を受け取って外側ケーシングパイプ内へ
運搬する。外側ケーシングパイプ内で掘削された物質の
その後の運搬は錐によって発生する送り圧力によって直
線経路に沿って行われる。こうして掘削された物質は錐
によって外側ケーシングパイプ内を運搬される。錐の螺
旋状の刃の間の掘削された物質の経路の長さは、錐部分
の軸方向の長さの倍数であり、また高い摩擦がこの領域
内で発生するので錐より上部の領域内の掘削された物質
は内側ケーシングパイプと外側ケーシングパイプとの間
の環状空間内へと直線経路に沿って上向きに押される。
この領域内では摩擦は錐の領域内よりもはるかに小さい
ので、錐は掘削した物質を比較的容易な手法で上向きに
押し上げることができる。こうして流動する逆流掃除工
程を備えることなしに錐は次に掘削物質をもっと遠くへ
低摩擦で運搬するための送り圧力を発生させる。したが
って高圧の掃除手段は不要である。空気は錐のシャンク
内の縦方向の孔を経て逆止弁を通過し、掘削物質が排出
された後の容積を満たすためにドリル孔の底へと送られ
る。これによって穿孔工程を損なうかも知れない真空の
発生が防止される。錐はコルク抜き手法として使われる
のではなく弛緩及び運搬用の錐として使われる。この効
果は錐の回転速度に関して、錐のピッチに応じ前進速度
がより小さいことによって得られる。錐は土中にねじ込
まれるのではなくて、少し前進するにつれてドリル孔の
底から掘削物質を採り上げ、掘削物質は錐の螺旋状空洞
に入り外側ケーシングパイプの内壁に沿って摩擦的に進
行し、更に運搬される。このように錐はまず弛緩効果
を、次いで前進効果を発揮する。

【０００８】錐穿孔装置は「乾式穿孔」を低エネルギー
消費で実現することができる。この装置は、通常は高い
掃除能力を備えた重層穿孔によってのみ掘削できる孔の
穿孔に適している。運搬エネルギーは主として錐によっ
て生成されるので掃除のための技術的な用意は不要か、
または少なくとも大幅に減少させることができる。地中
の穿孔における重大な問題は消費される大量の高品質飲
料水による掃除用水の消費に起因している。より一層深
刻化すると予測される水の不足にかんがみて水はますま
す貴重になると思われるので、これまで許容された穿孔
における掃除目的の水の消費はもはや受け入れられなく
なるであろう。水を使用する掃除方法による穿孔のその
他の欠点はドリル孔の環境全体が泥によって満たされて
くると言う点にある。結局、通常20バールの圧力で供給
される水の使用は圧力を発生させるために非常に大きな
エネルギーを必要とする。これらの問題のすべては本発
明による装置によって除去され、穿孔は乾式方法によっ
ても、又は水または圧縮空気の最小限の使用によっても
実行することができる。本装置は重層穿孔の原理に従っ
た双頭システムとして使用することができる。掘削物質
の運搬が連続的に行われ、又はポンプ運動によって支援
されることは重要である。そうすることによって掃除媒
質は完全な逆流による掃除エネルギーを供給する必要は
なく、その代わりに比較的少量かつ低圧 (最大でも約５
バール) で供給される。除去のためのエネルギーは錐か
又は空気ポンプの手法による内側のドリル連続体のポン
プ運動によって生成される。これによって複雑な高出力
コンプレッサ及び水消費を必要とせず、環境にやさし
く、且つエネルギー節約型の作業が可能となる。

【０００９】錐領域内の材料の凝縮を防止するために、
錐の巻数はできるだけ少なくする。勿論これらの巻数は
少なくとも内側ケーシングパイプの外周を１回は取り囲
むように延びなくてはならない。錐は最大２回の巻数を
有することが好ましい。どのような場合においても、錐
における多回数の巻数は錐の内に長すぎる運搬経路を作
り、したがって一層大きい摩擦を招き、且つ次いで錐領
域内に凝縮を招くこととなるので錐は３回を超える巻数
を持つのは好ましくない。

【００１０】内側ケーシングパイプは錐の背後に、ある
距離を隔てて、且つ相互に等距離を置いた複数の補助錐
を備えても良い。補助錐は一方では第１錐によって押さ
れた掘削物質を緩め、且つ他方では後続の掘削物質を運
搬するための附加的な前進部材として作用する。

【００１１】内側ケーシングパイプが軸方向ポンプ運動
を行う場合に特別な利点が得られる。これらのポンプ運
動によって空気は逆止弁を通ってドリル孔へ吸込まれ、
且つそれから凝縮されて掘削物質の除去を支援する。こ
の工程において錐は逆止弁と共同して空気ポンプの手法
で作用する。ポンプストロークは同時に外側ケーシング
パイプの後端から掘削物質を排出するのにも使用され
る。

【００１２】本発明はまた内側ケーシングパイプがケリ
ーバー(Kelly bar) として設備されている錐穿孔装置に
も使用することができる。この場合に互いに入れ子式に
連結され相互に回転しないようロックされた個々のバー
部分は夫々一つの螺旋状の刃を持つことができる。ケリ
ーバーを閉じた位置に入れ子式に連結する場合、バー部
分から突き出た螺旋状の刃は勿論ケリーバー部分と一緒
に入れ子式にはめ込まれるのではなく、相互に隣接した
位置に押し込まれる。ケリーバーを延長位置に引き入れ
ると、螺旋状の刃は線型運搬部分を形成するように相互
に等距離を取る。

【００１３】

【実施例】本発明の実施態様を図面を参照して一層詳細
に説明する。図１は錐穿孔装置の部分断面側面図であ
る。図２は錐穿孔装置の前面部分の拡大図である。

【００１４】錐穿孔装置は互いに連結された複数のパイ
プ部分から成る外側ケーシングパイプ10を備えている。
内側ケーシングパイプ11は外側ケーシングパイプ10を通
って延び、同様に相互に連結された複数のパイプ部分か
ら成っている。ドリル孔の外側に配置されているのは下
部運搬車12の上に取り付けられたキャリジ13を備える穿
孔装置である。第１の回転及び前進装置14、及び第２の
回転及び前進装置15は前記キャリジ13に沿って運動する
ように配置される。第１の回転及び前進装置14はその上
に取り付けられた外側ケーシングパイプ10を回転させる
ための回転モータ17を有する前進スライダ16を備える。
第２の回転及び前進装置15はキャリジ13に沿って転置で
き、且つその上に取り付けられた内側ケーシングパイプ
11のための回転モータ19を有するスライダ18を備える。
スライダ16はモータ20によって駆動されるケーブル21に
よってキャリジ13の全長にわたって移動でき、且つまた
スライダ18はモータ22によって駆動されるケーブル23に
よってキャリジ13の全長にわたって移動できる。

【００１５】内側ケーシングパイプ11の後端で送り込み
ヘッド24が対抗圧力媒質を内側ケーシングパイプ11内に
送り込むための回転モータ19の背後に配置されている。
さらに衝撃手段25は内側ケーシングパイプ11の端に作用
する。外側ケーシングパイプ10は掘削物質を排出するた
めの排出手段26に連結されて駆動モータ17の背後に配置
され、そこを通って導く内側ケーシングパイプ11を有す
る。

【００１６】内側ケーシングパイプ11の前端は、前端に
おいてドリル工具31を備える螺旋状錐30を保持し、且つ
内側ケーシングパイプ11の外周を２回めぐるように延び
る螺旋状構造物から成る。錐30の背後には内側ケーシン
グパイプ11が滑らかで、そこには錐が配置されていない
部分32が配置されている。内側ケーシングパイプ11の前
進速度は、内側ケーシングパイプ11の回転速度との関係
において錐30のピッチに対応して小さいので錐30がドリ
ル孔の底から掘削物質を削り取っても錐の螺旋状の空洞
は掘削物質によって完全に満たされない。しかし結局
は、錐30は上記のパイプ部分32内で錐によって前進させ
られた掘削物質の凝縮を起こさせる。

【００１７】錐30の少なくとも３倍の長さに相当する間
隔を置いて、２又は最大３の巻数を有する弛緩及び補助
錐33が内側ケーシングパイプ11上に配置されている。こ
の補助錐33は錐30によって運搬された掘削物質を受け止
め、緩めて掘削物質を凝縮させ次の錐のない部分34の内
へと前進させる。内側ケーシングパイプ11はさらに一定
の間隔で配置された次の補助錐33を含んでいる。前記の
各補助錐33は掘削物質を排出手段26まで送るのに寄与す
る。

【００１８】図２から明らかなように外側ケーシングパ
イプ10の前端には環状ドリルビット35が備えられてい
る。錐30のドリル工具31は環状ドリルビット35を越えて
突き出ており、また錐30の螺旋構造物も環状ドリルビッ
ト35を越えて突き出ている。

【００１９】内側ケーシングパイプ11の流路は錐30のシ
ャンク30a 内で軸方向の孔36として連続している。孔36
は錐30のドリル孔端上の開口37に通じている。孔36の内
には本件の場合にはボール弁として備えられ、穿孔の底
の方向へ向かっては開くが逆方向には開かない逆止弁38
が配置されている。穿孔作業中材料の排出によってドリ
ル孔の内に真空が発生すると、この真空を弁38及び内側
ケーシングパイプ11の流路を通過する空気によって満た
すことができる。さらに発生したドリル孔の真空を満た
すように、対抗圧力媒質、例えば空気又は水を送り込み
ヘッド24 (図１) に低圧で供給することができる。この
対抗圧力媒質は穿孔に錐30の運搬圧力を支援する圧力を
かける。しかしこれは掘削物質の流動化を起こして掃除
媒質による逆流掃除を図るためのものではなく、単に低
圧における錐の運搬効果を支援するために備えられたも
のである。

【００２０】一様な穿孔作業においては内側ケーシング
パイプ11及び外側ケーシングパイプ10は互いに対向する
と言う意味で回転し双方のパイプは同じ速度で前進す
る。ドリル工具31が岩のような物質に突き当たると衝撃
式駆動装置25は内側ケーシングパイプ11を介してドリル
工具31に衝撃を起こすように作動し、岩のような物質は
粉々に割られる。この一定モードの作業においては回転
及び前進装置14及び15はキャリジ13に沿って常に一定の
相互距離を保って移動する。

【００２１】他の可能な作業モードにおいては内側ケー
シングパイプ11は規則正しい時間間隔で外側ケーシング
パイプ10から引き抜かれる。この回帰運動に際して逆止
弁38は内側ケーシングパイプ11を通って空気が吸込まれ
るように開く。それから内側ケーシングパイプ11は再び
前進する。この時、空気は逆止弁38から逃げ出すことが
できず、ドリル孔の内で圧縮される。このようにして発
生した圧縮空気は錐30内及びその上に位置するパイプ部
分32に保たれた掘削物質の除去に役立つ。さらに内側ケ
ーシングパイプ11の引き抜き作業中、最終パイプ部分内
に置かれた掘削物質は排出手段26を通って放出される。
回帰運動のストロークは２つの錐の間の部分32又は34の
スペースと実質的に同じ大きさであることが好ましい。

【００２２】流動物質の場合には錐30の領域内に圧縮空
気クッションを発生させて掘削物質の柱を支持しそれが
下に落下するのを防ぐことができる。錐穿孔装置をキャ
リジの上に取り付ける必要はない。ドリル孔の直径が大
きい場合には外側ケーシングパイプの駆動は間歇的な回
転駆動及び外側ケーシングパイプの前進のために準備さ
れたケーシング機械によって行われる。

【００２３】

【発明の効果】以上の如き本発明による場合は、内側ケ
ーシングパイプ全体を引き抜く必要がないので連続作業
ができて能率的であり、且つ引き抜きのためのエネルギ
ーが節減される。また掃除空気，水を必要とせずエネル
ギーを節約できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の錐穿孔装置の部分側面図である。

【図２】本発明の錐穿孔装置の先端部の拡大図である。

【符号の説明】

10 外側ケーシングパイプ 11 内側ケーシングパイプ 30 錐 30a シャンク 36 孔 38 逆止弁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の回転及び前進装置(14)によって駆
動される外側ケーシングパイプ(10)と、第２の回転及び
前進装置(15)によって駆動される内側ケーシングパイプ
(11)とを備え、且つその前端に取付けられた螺旋状錐(3
0)を有する錐穿孔装置において、錐(30)のシャンク(30
a) が内側ケーシングパイプ(11)の流路に連通される孔
(36)を備え、且つ内側ケーシングパイプ(11)の孔(36)、
すなわち流路にはパイプ中にその前端に向かう方向に開
く逆止弁(38)が配置されていることを特徴とする錐穿孔
装置。
【請求項２】錐(30)は多くとも３回の巻数から成るこ
とを特徴とする請求項１記載の錐穿孔装置。
【請求項３】錐(30)の背後に少し離れて少なくとも一
つの支持錐(33)が内側ケーシングパイプ(11)に配置され
ていることを特徴とする請求項１又は２記載の錐穿孔装
置。
【請求項４】第２の回転及び前進装置(15)が錐(30)に
沿って内側ケーシングパイプ(11)のポンプ運動を起こす
ように制御されることを特徴とする請求項１乃至３のい
ずれか一つに記載の錐穿孔装置。
【請求項５】回転及び前進装置(14, 15)はキャリジ(1
3)に沿って転置でき、且つ第２の回転及び前進装置(15)
は実質的にキャリジ(13)の全長にわたって移動できるこ
とを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載の
錐穿孔装置。
【請求項６】衝撃式駆動装置(25)が内側ケーシングパ
イプ(11)の後端上に衝撃運動を加えるために備えられて
いることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに
記載の錐穿孔装置。
【請求項７】内側ケーシングパイプ(11)は複数の入れ
子式パイプから成る入れ子式バーとして備えられている
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一つに記載
の錐穿孔装置。