JPH09165985A - ハウジング内の衝撃に敏感な機器の配置構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ハウジング内の衝撃に敏感な機器に対し、衝撃
の影響を防止する。 【解決手段】ハウジング内の衝撃に敏感な機器（特に、
地中孔内を移動するボーリング機の位置探知用発信機）
の配置構造。機器を少なくとも１つの衝撃減衰クッショ
ンによって機器を受容するチャンバの壁から少なくとも
主衝撃方向へ離して保持する。機器は、衝撃減衰クッシ
ョン中に埋込むか又は、各端部に設けたクッションによ
り壁から遮断保持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、衝撃に敏感な機器
（特に、地中孔内を移動するボーリング機の位置探知用
発信機）をハウジング内に配置する構造ないし機構に関
する。

【０００２】

【従来の技術】この種のボーリング機は、例えば、ドイ
ツ特許公開第３９００１２２号およびヨーロッパ特許公
開第０３６１８０５号から公知である。その発信機は、
一般に、傾斜センサと、温度センサと、ころがりないし
回転（Verrollung）センサと、バッテリまたは充電可能
な蓄電池とを有する。上記要素は、合成樹脂製または鋼
製ケースを有しボーリング機のハウジングの軸線方向ボ
アに空転しないよう固定されたゾンデハウジング内に設
置される。

【０００３】地中孔の堀穿中、ボーリング機は、発信機
から送信される信号にもとづき、地表において手持ち受
信機または複数の不動に設置された受信機によって追跡
できる。発信機が、機器ハウジングの壁を介してより大
きい距離にわたって送信できるよう、ハウジングには、
例えば、合成樹脂充填材で閉鎖された幅１−５ｍｍの４
つの送信スリットが周面に分布させて設けてある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この種のボーリング機
の推進は、回転および／または衝撃によって行われ、そ
の結果、ボーリング機およびその内部に設けた発信機
は、強い動的負荷を受ける。この場合、発信機には、一
方では、衝撃（打込）仕事および特に硬い抵抗に対する
高速な押圧運動によって生ずる軸線方向加速度力が作用
し、他方では、ドリルが岩石に引っ掛かり、ボーリング
機を回転駆動するドリルロッドが、回転駆動装置からね
じり負荷を受け、ドリルヘッドが、急激に外れ、場合に
よっては、再び引っ掛かった場合に生ずる半径方向加速
度力が作用する。

【０００５】この種の強い加速度力は、短時間の使用後
に既に、発信機またはそのコンポーネントおよび特にエ
ネルギ源の損傷を招く。即ち、発信機のエネルギ供給に
は、一般に、バッテリが使用されるので、上記バッテリ
は、強い軸線方向加速度力によって相互にまたはハウジ
ングに対してぶつかり、バッテリ極がずれ、バッテリが
損傷され、接点の接触が断たれる。

【０００６】さて、発信機の作動不能は、概ね、極めて
強い動的負荷が認められる深く硬い地層内で起きるの
で、ボーリング機をまたは完全なドリルロッドをボーリ
ング機とともに引き戻し、分解しなければならないこと
を意味する。次いで、発信機を交換し、ボーリングを新
たに開始することになる。機器が、場合によっては少な
くとも部分的に存在する古いボーリングチャンネルに遭
遇せず、全く新たに孔を作成しなければならない場合に
は、上記操作は、特に面倒である。

【０００７】更に、ドリルロッドを介してボーリング機
まで供給されるボーリング液の支援によって地中孔内を
ボーリング機を前進させる場合は、上記ボーリング液が
発信機に触れないようにすることが重要である。即ち、
ボーリング液は、ハウジングに交換自在に取付けた操作
ヘッドとハウジングとの間の結合箇所を介してまたはス
リット壁から合成樹脂パッキンが外れて落下した際に送
信スリットを介してハウジング内部に侵入することにな
る。かくして、発信機に対する衝撃伝達が増強され、侵
入した液体によって発信機が作動不能となる。

【０００８】従って本発明の目的は、上述の従来技術の
特に衝撃による欠点を解消することである。より詳しく
は、本発明の課題は、ハウジング内の衝撃に敏感な機器
（特に、地中孔内を移動するボーリング機の位置探知用
発信機）から衝撃および場合によるボーリング液を遠ざ
ける配置構造ないし機構を創成することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この設定課題から出発し
て、冒頭に述べた種類の装置において、衝撃に敏感な機
器を少なくとも１つの衝撃減衰クッションによって機器
を受容するチャンバの壁から少なくとも主衝撃方向へ離
して保持することを提案する。衝撃に敏感な機器は、衝
撃減衰クッション中に埋込むことができ、あるいは、衝
撃に敏感な機器が円筒形発信機である場合には、各端部
に設けたクッションによって壁から離して保持できる
（請求項１〜３）。

【００１０】なお、本願において、「衝撃減衰クッショ
ン」の語は「衝撃減衰手段」の意義において用いる。

【００１１】

【発明の実施の形態】さらに本発明の好ましい実施の形
態に基づくさらなる発明の対象は従属請求項に記載され
ている。なお各請求項に付記した図面参照符号は専ら理
解を助けるためであり、図示の態様に本発明を限定する
ことを意図しない。

【００１２】クッション材料としては、広い温度範囲に
わたって殆ど変化しない優れた振動・衝撃減衰性質を有
するショア硬さＡが１５−３０のシリコーン・ゴムを使
用するのが好ましい。良い電気絶縁能を有することも有
利である。

【００１３】軸線方向および半径方向のクッションの衝
撃減衰作用は、有利なことには、少なくとも１つのクッ
ションの径を機器の径よりも大きく構成し、１つまたは
複数のクッションに環状ミゾを設けることによって、調
節できる。

【００１４】環状ミゾは、クッションの軸線方向弾性率
および軸線方向、半径方向加速時の可撓変形性に影響を
与える。

【００１５】クッションのボアに係合する少なくとも１
つのピン（ほぞ）によってクッションを機器に固定し、
ボアのアンダカット（径大部）に係合するほぞ頭部によ
ってクッションと機器との間にスナップ結合を形成すれ
ば、クッションをその可撓変形性にもとづき機器に容易
に結合でき、例えば、機器の保守のため、機器から外す
ことができる。機器をハウジングから引出すには、引張
フックをアンダカット内に導入すればよく、次いで、機
器をクッションで把持して引出すことができる。

【００１６】機器が、衝突を示す信号を地表に送信でき
るよう、ハウジング内に機器を空転しないよう設置しな
ければならない。このため、少なくとも１つのクッショ
ンは、ハウジングに空転しないよう結合してあり、機器
を受容するハウジングの突起が空転防止部材として係合
する縦ミゾを外面に有する。この場合、機器の他端に
は、別のクッションのボアを介して触手でき工具（例え
ば、ドライバ）によって位置決めするためのスリットを
設けることができる。

【００１７】ハウジングに対する空転しない結合は、そ
れ自体はハウジングに空転しないよう結合された操作ヘ
ッド（Lenkkopf）にねじり弾性（torsionselastisch）
案内ロッドを介して機器を空転しないよう結合すること
によっても達成できる。この場合、案内ロッドの一端の
舌状部（トング）は、操作ヘッドの端面のミゾに係合
し、横断面によって引抜けないよう確保され、他方、案
内ロッドの他端のＴ字突起は、機器のＴ字ミゾに係合す
る。かくして、完全な発信機を操作ヘッドによってハウ
ジングから引出すことができ、この場合、引張フックは
不要であり、発信機の配列のためのドライバも不要であ
る。

【００１８】Ｔ字突起が、Ｔ字ミゾ内で、クッションの
最大弾性ストロークよりも大きい軸線方向遊びを有し、
案内ロッドが、クッションのボア内に遊びを置いて配置
されている場合、機器は、有害な衝撃を受けることな
く、自由に振動できる。

【００１９】ドリルロッドによって駆動されるボーリン
グ機は、比較的長いので、極めて硬い地盤構成の場合に
特に、操作運動時にボーリング機が湾曲することにな
る。衝撃に敏感な機器の円筒形ハウジングがハウジング
のチャンバ壁に接触して固着される（かみつく）のを避
けるため、機器には、クッションに隣接して、比較的細
く、機器よりも最大５ｍｍまで大きい径を有する衝撃減
衰性案内リングを設置すれば有利である。かくして、ボ
ーリング機の湾曲時に機器が固着されて、半径方向加速
度力が機器に伝達されるのが阻止される。

【００２０】エネルギ供給に役立つバッテリまたは充電
可能な蓄電池は、比較的大きい質量を有し、特に大きい
軸線方向加速度が現れた場合、バッテリと機器（発信
機）との間に接点の接触不良問題が現れる。これを避け
るため、機器のバッテリケースに設けたバッテリの両側
に、衝撃減衰クッションを設置できる。バッテリケース
に２つのバッテリを同軸に設置した場合は、衝撃減衰ク
ッションは、バッテリ接点および／または接触バネによ
って把持されるよう、バッテリの両側に且つバッテリ間
に配置し、環状に構成するのが好ましい。

【００２１】ボーリング機のハウジングの湾曲時に送信
スリットに設置された合成樹脂充填材の離脱を避けるた
め、送信スリットを横ウェブによって補強できる。

【００２２】ハウジングに対して密封を行うリップパッ
キンを操作ヘッドに設ければ、ハウジングに固定した操
作ヘッドからハウジングに設けた機器（発信機）へのボ
ーリング液の流出を回避できる。

【００２３】

【実施例】以下に、本発明の実施例を図面を参照して詳
細に説明する。

【００２４】図１を参照して、ボーリング機１は、ドリ
ルロッド（図示してない）を取付けるためのネジ山を後
端３に備えたハウジング２からなる。後端３の中心ボア
４およびハウジング２の偏心ボア５を介して、ボーリン
グ機１のヘッド端に設けた操作ヘッド９にボーリング液
を供給する。

【００２５】ハウジング２には、発信機１４のための円
筒形チャンバ６が設けてある。発信機１４が、ボーリン
グ機の壁を介してより大きい距離にわたって送信できる
よう、チャンバ６の範囲には、送信スリット７が設けて
ある。

【００２６】上記送信スリット７は、幅が約１−５ｍｍ
であり、実質的に発信機１４の長さにわたって延び、ボ
ーリング機１が強いねじり力にもとづきまたは操作運動
時に変形した場合に合成樹脂または別の適切な材料から
なるスリット充填材（図示してない）が送信スリット７
から脱落するのを阻止するため、１つまたは複数の横方
向ウェブ８で補強されている。

【００２７】傾斜面を有する操作ヘッド９は、平坦部１
０を対応する突起によってハウジング２に保持すること
によって、ハウジング２に空転しないよう結合されてい
る。操作ヘッド９は、軸線方向へずれないよう、ボア１
１を貫通するピンによって確保される。操作ヘッド９の
延長部１２には、ボア５を介して操作ヘッド９に供給さ
れたボーリング液が発信機１４のチャンバ６に達するの
を阻止するリップパッキング１３が設けてある。

【００２８】発信機１４は、チャンバ６の内径よりも約
５ｍｍだけ大きい外径を有する円筒形ハウジングを有す
る。操作ヘッド９に向く発信機１４の端部には、クッシ
ョン１５が設けてあり、ハウジング２の後端３に向く端
部には、衝撃減衰クッション１６が設けてある。

【００２９】クッション１５，１６は、ショア硬さＡが
１５−３０のシリコーンゴムから構成するのが好ましい
が、別の衝撃減衰エラストマーから構成することもでき
る。軸線方向および半径方向の変形能を保証するため、
クッション１５，１６は、環状ミゾ１７および軸線方向
ホゾ１８を備えている。クッション１５の少なくとも軸
線方向ボア１８は、発信機１４に結合されたほぞ２１の
頭部２０が係合するアンダカット（径大部）１９を有
し、かくして、クッション１５は軸線方向へ確保され
る。アンダカット１９の軸線方向長さは、頭部２０の軸
線方向長さよりも大きいので、操作ヘッド９を除去した
後に引張フックを導入できる自由スペースが残存し、従
って、引張フックによって発信機１４をチャンバ６から
引出すことができる。

【００３０】少なくともクッション１６は、発信機１４
に空転しないよう結合してあり、ハウジング２のネジ２
３の形の突起が係合する縦ミゾ２２を有する。かくし
て、発信機１４は、ハウジング２に対して、運転時に変
化しない所定の位置を取る。しかも、この位置固定は、
軸線方向加速度も半径方向加速度も発信機１４に伝達さ
れないよう、構成されている。

【００３１】ネジ２３が縦ミゾ２２に係合するようチャ
ンバ６に発信機１４を導入できるよう、頭部２０には横
方向スリット２４が設けてあり、従って、スリット２４
に導入したドライバによって発信機１４を回転して縦ミ
ゾ２２およびネジ２３を相互に同列に配置できる。

【００３２】発信機１４のハウジングには、クッション
１５，１６に隣接させて、チャンバ６の内径と実質的に
一致する外径を有し、ハウジング内で発信機１４の案内
として役立つ細い衝撃減衰案内リング２５，２６が設け
てある。案内リング２５，２６は、ハウジング２の変形
時に半径方向加速度が発信機１４に伝達されるのを阻止
する。

【００３３】図２を参照して、発信機１４のバッテリケ
ース３１には、２つの円筒形バッテリ２７が同軸に配置
してある。場合によっては、唯一つのバッテリまたは２
以上のバッテリを設けることもできる。上記バッテリの
間に且つバッテリの両側には、バッテリ２７に対する特
に大きい加速度力の伝達を阻止するのに役立つ、同じ
く、好ましくはショア硬さ１５−３０のシリコーンゴム
からなる別の環状クッション２８が設けてある。この場
合、バッテリ２７から発信機１４のハウジング内の電子
コンポーネントへの接点の接触伝送には、接触バネ３０
が役立つ。

【００３４】図１の実施例の場合、発信機１４は、ミゾ
２２に係合するネジ２３によって、ボーリング機に空転
しないよう確保されている。操作ヘッド９に発信機１４
を空転しないよう固定する極めて重要な態様の別の実施
例は、図３に示してあり、この場合、発信機１４を操作
ヘッド９に結合するねじり弾性案内ロッド３２をクッシ
ョン１５で把持する。

【００３５】このため、クッション１５は、軸線方向ボ
ア１８を有する。

【００３６】操作ヘッド９およびロッド３２の結合は、
操作ヘッド９の端面ミゾ３５に係合するトング（舌状
部）３３を介して行う。トング３３は、係止可能なよう
構成された横断面形状にもとづき、脱落しないよう確保
できる。ロッド３２および発信機１４の結合は、ロッド
３２のＴ字突起３４を介して行うことができ、この場
合、上記Ｔ字突起は、発信機１４のＴ字ミゾ３６に係合
する。発信機１４のＴ字ミゾ３６は、上記ミゾ３６内で
ロッド３２が端面に十分な軸線方向遊びを有するよう、
設計することが肝要である。軸線方向遊びは、クッショ
ン１５，１６の最大弾性ストロークよりも大きくなけれ
ばならない。ロッド３２は、Ｔ字突起３４を介して発信
機に固定され、トング３３を介して操作ヘッド９に固定
されるので、操作ヘッド９によって完全な発信機１４を
軸線方向ボアから引出すことができる。引出のためにも
導入のためにも補助工具（例えば、引張フックまたはド
ライバ）は不要である。

【００３７】ロッド３２はねじり弾性を示すので、例え
ば、操作ヘッド９の引掛け時に生ずるような硬い衝撃が
発信機１４に伝達されることはない。ロッド３２が、側
面から発信機のＴ字ミゾに導入できれば好ましい。発信
機が自由に振動して衝撃が減衰できるよう、クッション
１５は、ロッド３２上に緩く載っている。クッション１
５，１６は、縦ミゾを必要としない。なぜならば、この
場合、空転防止部材としてのネジ２３は設けてないから
である。

【００３８】本発明は、ドリルロッドによって駆動さ
れ、操作ヘッドにボーリング液を供給する形式の回転・
衝撃式ボーリング機の図示の実施例に制限されるもので
はない。本発明は、例えば、ドイツ特許第２１５７２５
９号に記載の如き衝撃式ラム（ハンマ）ボーリング機と
組合せて使用することもできる。発信機の軸線方向長さ
が比較的短く且つボーリング機が対応する径を有する場
合、発信機は、発信機の補修または保守の場合に問題な
く除去できる衝撃減衰クッションに完全に埋込むことが
できる。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、ハウジング内の衝撃に
敏感な機器に対し、衝撃の影響を有効に阻止できる（請
求項１以下）。請求項２以下の補助構成によって、一層
確実な衝撃吸収・減衰能が付与される。その各別の作用
効果は、実施の態様及び実施例に詳述した通りである。

【図面の簡単な説明】

【図１】内部に発信機を備えたボーリング機の軸線方向
縦断面図である。

【図２】端部にクッションを設けた円筒形発信機の部分
切欠拡大図である。

【図３】ボーリング機のドリルロッドと発信機との間の
結合状態を示す詳細図である。

【符号の説明】

１ ボーリング機 ２ ハウジング ６ チャンバ １４ 機器 １５，１６ クッション

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フランツ−ヨゼフ ピュットマン ドイツ連邦共和国、57368 レンネシュタ ット、ヴィンターベルガー シュトラーセ 27

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ハウジング（２）内の衝撃に敏感な機器の
   配置構造であって、機器１４を少なくとも１つの衝撃減
   衰クッション（１５，１６）によって機器（１４）を受
   容するチャンバ（６）の壁から少なくとも主衝撃方向へ
   離して保持することを特徴とする機器の配置構造。
2. 【請求項２】機器（１４）が、衝撃減衰クッション（１
   ５，１６）に埋込んであることを特徴とする請求項１の
   配置構造。
3. 【請求項３】機器（１４）が円筒形機器であり、前記ク
   ッション（１５，１６）を各端に設けたことを特徴とす
   る請求項１の配置構造。
4. 【請求項４】少なくとも１つのクッション（１５，１
   ６）は機器（１４）よりも大きい径を有することを特徴
   とする請求項３の配置構造。
5. 【請求項５】１つまたは複数のクッション（１５，１
   ６）が、環状ミゾ（１７）を有することを特徴とする請
   求項３または４の配置構造。
6. 【請求項６】クッション（１５，１６）が、クッション
   （１５，１６）のボア（１８）に係合する少なくとも１
   つのピン（２１，３２）によって機器（１４）に固定さ
   れていることを特徴とする請求項３〜５の１つに記載の
   配置構造。
7. 【請求項７】ボア（１８）がアンダカット（１９）を有
   することを特徴とする請求項６の配置構造。
8. 【請求項８】クッション（１６）が、ハウジングの一端
   にに空転しないよう、結合してあり、機器（１４）を受
   容するハウジング（２）の突起（２３）が空転防止部材
   として係合する縦ミゾ（２２）を外面に有し、機器の他
   端（２）には、クッション（１５）のボア（１８）を介
   して触手でき工具によって位置決めするためのスリット
   （２４）が設けてあることを特徴とする請求項６または
   ７の配置構造。
9. 【請求項９】機器（１４）が、ねじり弾性案内ロッド
   （３２）として構成されたピンを介して、それ自体はハ
   ウジング（２）に空転しないよう結合された操作ヘッド
   （９）に空転しないよう結合されていることを特徴とす
   る請求項６の配置構造。
10. 【請求項１０】案内ロッド（３２）の一端の舌状部（３
    ３）が、操作ヘッド（９）の端面ミゾに係合し、他端の
    Ｔ字突起（３４）が、機器（１４）のＴ字ミゾ（３６）
    に係合することを特徴とする請求項９の配置構造。
11. 【請求項１１】Ｔ字突起（３４）が、Ｔ字ミゾ（３６）
    内で、クッション（１５，１６）の実際の最大弾性スト
    ロークよりも大きい軸線方向遊びを有することを特徴と
    する請求項１０の配置構造。
12. 【請求項１２】機器（１４）が発信器を含み、案内ロッ
    ド（３２）が、クッション（１５，１６）のボア（１
    ８）内に遊びを置いて配置され、かくして、発信機が、
    衝撃を受けることなく、自由に振動できるよう構成され
    ることを特徴とする請求項９〜１１の１つに記載の配置
    構造。
13. 【請求項１３】クッション（１５，１６）が、スナップ
    結合機構（１８，１９；２０，２１）を介して機器（１
    ４）に固定されていることを特徴とする請求項１〜１２
    の１つに記載の配置構造。
14. 【請求項１４】機器（１４）にクッション（１５，１
    ６）に隣接させて設置した衝撃減衰案内リング（２５，
    ２６）を有することを特徴とする請求項３〜１３の１つ
    に記載の配置構造。
15. 【請求項１５】機器（１４）がバッテリケース（３１）
    を有し、衝撃減衰クッション（２８）を少なくとも１つ
    のバッテリ（２７）の両側に設置することを特徴とする
    請求項１〜１４の１つに記載の配置構造。
16. 【請求項１６】バッテリケース（３１）に同軸に設置さ
    れた少なくとも２つのバッテリ（２７）と、バッテリ
    （２７）の両側及びその間に設置され、バッテリ接点
    （２９）および／または接触バネ（３０）によって把持
    されたクッション（２８）を有することを特徴とする請
    求項１５の配置構造。
17. 【請求項１７】クッション（１５，１６，２８）が、シ
    ョア硬さＡが１５−３０のシリコーンゴムからなること
    を特徴とする請求項１〜１６の１つに記載の配置構造。
18. 【請求項１８】ハウジング（２）は、横方向ウェブ
    （８）によって補強され、合成樹脂充填材によって閉鎖
    された送信スリット（７）を有することを特徴とする請
    求項１〜１７の１つに記載の配置構造。
19. 【請求項１９】ハウジング（２）を介して供給されるボ
    ーリング液を受け、ハウジング（２）へ向くリップパッ
    キング（１３）を有し、ハウジング（２）に設置された
    操作ヘッド（９）を有することを特徴とする請求項１〜
    １８の１つに記載の配置構造。