JPS586036B2 - 自己空気駆動式衝撃穿孔具用弁制御機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は管状ハウジング内で軸方向に摺動可能の衝撃ピ
ストンとその前進・後進をピストン内にある半径方向の
制御開孔の通過によって制御する制御スリーブとを備え
た自動気力式衝撃穿孔共用の弁制御機構に関する。

西独公開特許出願第２６３４０６６号から公知の制御機
構にあっては切換の際、圧縮空気ホースを約９０゜回し
て制御スリーブ内に設けられた制御管を同じ角度回しそ
の都度前進又は後進のために制御スリーブ及び制御管内
の特定の制御開孔を閉じるようにしなくてはならない。

この制御装置はすでに別の西独特許第１６３４４１７号
から公知の制御装置で切換のためには衝撃ピストン後端
の・半径方向開孔つきの穿孔中に進入する制御スリーブ
がねじつきフランジ中の制御スリーブをねじこみ又はね
じもどすことによって軸方向に動かすものの欠点は避け
ている０制御スリーブをこの軸方向へ移動するには制御
スリーブに連結してある圧縮空気管路を何回も回して行
ない、そのために同管路を圧縮空気源から外し、フラン
ジ内の制御スリーブをストツパまでねじこむまでに１５
回も回さねばならない。

この種の切換はたとえば５０乃至８０ｍの極めて長いホ
ースの場合を回すのが極めて難しいという著しい欠点が
ある。

ホースはその必然的な弾力性のために捻れているので、
地面との（とくにホースを何回も回さねばならない場合
その地面が傾斜しているとき）外套摩擦が著しい。

そのほか制御スリーブ及び／又はホースが締って動かな
くなり、実際には到達していないのに制御スリーブが末
端位置に達したかに思わせることがある。

最後にホースを何回も回すのは時間がかかり、公知の切
換機構は、地中で動かなくなった穿孔具でしばしば必要
になるような前進・後進の短時間の切換及びその逆には
適していない。

西独公開特許出願第２６３４０６６号記載の制御機構は
それに対して、前進・後進のために圧縮空気ホースを僅
か約９０゜回せば足りるという利点がある。

そのほか制御スリーブと制御管との共働作動の結果、前
進・後進のための制御開孔を最適に配置して後進も最犬
のエネルギーを用いかつ最少の圧縮空気消費で行なうよ
うにすることができる。

しかしこの制御機構においても切換の際に圧縮空気ホー
スを穿孔内で動かさねばならず、ホースの長さが長い場
合は困難となり、またホースを圧縮空気源から外す必要
がある。

さらにすでに施工した穿孔内で遠距離から衝撃穿孔具を
起動するには、空気衝撃によって起動する必要があるが
これは長いホース中では空気圧が低下して穿孔具を再起
動するには圧力が不足となることがある。

本発明は、冒頭に述べた種類の制御機構を改良して圧縮
空気ホースその他の衝撃穿孔具への結合部を前進・後進
の切換のために動かす必要がなく、同時に地中の穿孔内
で穿孔具の任意の状態における起動を保証するという課
題が根拠となっている。

この課題は本発明によって、ハウジング内に堅固に取付
けた制御スリーブに遠隔操作弁により制御可能な制御開
孔を設けることによって解決する。

こうして穿孔具は圧縮空気ホースとともに導かれている
制御管路を介して切換える。

制御管路には僅かなエネルギーを導くのみで足り、これ
は本質的には遠隔操作弁の操作に役立つにすぎない。

弁は電気的に制御可能にまた必要な電気制御配線は圧縮
空気ホース中に埋込むことができる。

しかし弁は空気圧制御とするのが望ましい。

この目的のために衝撃ピストン用圧縮空気管路に並行し
て弁制御用圧縮空気管路を設けるのがよい。

これは並行の圧縮空気管路であってもよいがまた衝撃ピ
ストン用圧縮空気管路と同心の管路とすることもできる
。

弁制御用圧縮空気の所要量は僅少にすぎないので同心の
圧縮空気管路の直径は主圧縮空気管路より僅かに大きく
すれば足りる。

制御開孔（複数）は制御スリーブの円筒形頭部の半径方
向に設けた切換開孔へ供給する圧縮空気を制御弁により
また衝撃ピストンの半径方向に設けた制御開孔を通る排
気を制御用排気弁により有利に制御する。

これによって、後進は最適の方法で配置する切換開孔に
よって衝撃ピストンを後進せしめるためにも大きな衝撃
エネルギーが発揮されそれにも拘わらず圧縮空気消費を
僅かであるようにすることができる。

制御スリーブ円筒形頭部の半径方向切換用開孔は制御ス
リーブ前方の作動室への圧縮空気管路からは独立した排
気弁を介して他の圧縮空気管路と連通している室に開口
している。

この構造により衝撃ピストンに前進を起こさせまた作動
室へ圧縮空気を供給し衝撃ピストンに後進を起こす衝撃
ピストンの前方へ供給する圧縮空気とは互いに分離して
制御開孔の断面積とその位置とを選択することにより可
及的小なる圧縮空気の消費を保証できる。

好ましい態様において圧縮空気は室を貫通している内管
を通って作動室へ供給せしめ、一方この室へ供給する別
の圧縮空気は内管と同心の外管を通って供給可能である
。

こうして一方の弁即ち内管を取囲み且つ外管を閉鎖する
きのこ弁をばねによって閉鎖状態に保ち圧縮空気によっ
て開くように形成することが可能である。

このことは同心の外管に単に圧をかけることによって切
換を行なうことが可能となるものである。

付加的に衝撃ピストンの半径方向制御開孔を外気への排
気管路と排気弁を介して連通ずる環状室に開口せしめる
こともできる。

環状室は内側を外管によって形成し、外管には制御スリ
ーブ円筒形頭部から軸方向に距離をおいて衝撃ピストン
用の短かい案内突起を設け、同突起の間隙を排気弁によ
って閉じるようにしている。

排気弁の制御も同じく外管に圧力をかけることよって、
突起つきのスリーブからなる排気弁を外管面上の軸方向
に摺動可能とするようにして行なう。

スリーブの内側を外管によって密封し、外側を衝撃穿孔
具ハウジングを締切るフランジ内で部分的に案内してい
る。

外管にはフランジの環状室に開口する半径方向穿孔があ
り、一方スリーブはばねによりフランジの方向に摺動可
能である。

従ってフランジの環状室に圧力をかけることによつてス
リーブ摺動せしめ、排気管路の開閉を起こすことができ
る。

スリーブの突起が制御スリーブに対して捻れて突起間の
間隙の閉鎖が確保されなくなるのを防止けるため、外管
及び／又はスリーブの突起のうちの少なくとも一つの突
起間の間隙に進入する心出尖頭を備えることができる。

突起間の間隙の密封は、突起の幅が少なくとも間隙の幅
と等しいことによって確保される。

しかし他方では突起が間隙を若干上廻ることもできる。

以下本発明について図面に示した実施例により詳細に説
明する。

円筒形で後端をフランジ４で閉じているハウジング２内
に衝撃ピストン６が前後に可動に導かれている。

この目的のために衝撃ピストン６は前端に案内突起１４
が、また後端に円筒形の密封した案内部１６がある。

円筒形案内部１６の直前に半径方向に穿孔した制御開孔
１８があり、これらがハウジング２と衝撃ピストン６と
の間に形成する環状室１２とを連通している。

衝撃ピストン６の内部で、スリーブ頭部２２の前方に作
動室８があり、同スリーブは衝撃ピストンの中に密封さ
れている。

案内突起１４は環状室１２と衝撃ピストン６の前方にあ
る前部圧力室１０とを連通ずるように設けている。

制御スリーブ頭部２２はハウジング２の後端方向に向け
て延長され管２６となり、フランジ４と固く結合してい
る。

管２６と同心に内管２４があり、同内管２４と外管２６
との間に設けた輪状空間２７は弁室３４へ圧縮空気を供
給するようになし、同弁室内できのこ弁３０を内管２４
の表面を摺動可能に取付け、同きのこ弁は押圧ばね３２
の作用によって前記弁室を閉じている。

同様にスリーブの頭部２２内には半径方向に制御開孔２
８を穿けている。

内管２４を通って圧縮空気が作動室８に達するようにな
っている。

外管２６の面上にシリンダ頭部２２から軸方向に間隔を
おいて突起３６が設けてあり、同突起によって環状室４
０を形成し、同環状室は第１図に示すように環状室４０
から半径方向に穿孔した制御開孔１８を介してフランジ
４に設けた脱気穿孔２０へ、またそこから大気へ連通し
ている。

突起４４を備えたスリーブ４２が外管２６の面と摺動可
能な別の弁を形成し、同弁が突起３６間の間隙３８を開
くと衝撃穿孔具を前進せしめ又同間隙を閉じると穿孔具
を後進せしめるようになっている，この目的のためにス
リーブ４２がフランジ４内の環状室５中に密封されて案
内されており、同スリーブは押圧ばね５０によって環状
室５内に押し込まれている。

この環状室５に外管２６内の半径方向穿孔５２を介して
圧縮空気をかけることができる。

第１図及び第２図に示すさのこ弁３０及び歯形弁４２．
４４の位置では環状空隙２１は無圧であり、きのこ弁３
０が着座し、スリーブ４２の突起４４が外管２６の突起
３６から離れているようになっている。

次に管内２５に圧力をかけると作動室８に圧縮空気が満
たされ、衝撃ピストン６が左に移動してハウジング２の
前端又は同前端の軸方向に摺動可能に設けてある工具に
当るようになっている。

この瞬間、スリーブ頭部２２の端面側で半径方向に制御
開孔１８があるので、環状室１２と前部圧力室１０とに
加わる圧縮空気の圧力は同じである。

衝撃ピストン６の有効ピストン面積は作動室８の面積よ
り大きいので、今度は衝撃ビストン６が後進し、その際
半径方向開孔１８がスリーブ頭部２２の後縁を超えて出
ており、環状室１２及び前部圧力室１０が環状室４０、
間隙３８及４６ならびに脱気開孔２０を経て圧縮空気に
よって通気されるに至る。

そこで改めて衝撃ピストン６の前進運動が上記の要領で
始められる。

衝撃穿孔具を後進に切換えるには、環状空隙２７に圧縮
空気を加えてきのこ弁３０を第３図に示すように開き、
突起４４つきのスリーブ４２が管２６の突起３６に対し
て間隙３８及び４６がそれぞれ対応の突起４４，３６に
よって閉塞されるように位置せしめる。

この場合環状室１２及び前部圧力室１０には、衝撃ピス
トン６が前進運動をしている際、同ピストン６の半径方
向制御開孔１８がスリーブ頭部２２の半径方向切換開孔
２８に対向しているときすでに圧縮空気がかけられてい
る。

従って衝撃ピストン６の後進運動は同ピストンがハウジ
ング２の前端に当る前に圧縮空気を導入し、それに対し
て後進運動の終りには衝撃ピストン６がフランジ４に当
る。

衝撃ピストンが後進運動をするためにはピストン６の半
径方向制御開孔１８が突起３６，４４を超えて外側に出
ているとき始めて圧縮空気によって制動されるからであ
る。

突起４４つきスリーブ４２と突起３６つき管２６とがそ
れるのを防止するため突起４４のうち少なくとも一つに
心出尖頭４８を設けて、これが第４図のとおり２個の突
起３６の間の間隙３８中に突入し、他の状態においても
なお部分的にこの間隙に入りこんでいる。

しかし第２図では図面を判り易くするためこの心出尖頭
４８が全く間隙３８わら引出された形で示してある。

半径方向制御開孔２８つきの制御スリーブ円筒形頭部な
らびに外管２６の突起３６及びスリーブ４２の突起４４
を設けることにより僅少な空気消費量で衝撃穿孔具の前
進・後進のための最適の条件が得られる。

きのこ弁３０及び歯形弁４２．４４を制御するエネルギ
ーは環状空隙２７を経て供給しているので、切換の際に
は衝撃穿孔具に何ら機械的作用を及ぼす必要がなく、す
でに大幅に進行している穿孔内部でも衝撃穿孔具を停止
した後に起動し又は切換することができる。

この目的のため衝撃穿孔具はまず後進のため起動する。

両方の圧縮空気管路２５．２７により余分のエネルギー
を送り込むことができるからである。

次に環状空隙２７を圧縮空気源から切離して衝撃穿孔具
を自動的に切換える。

従って双方の制御弁３０及び３６，４４は穿孔乃至ホー
スの長さには無関係で起動は単に圧力によって制御され
、そのためにとくに切換は圧縮空気源に１個の切換弁を
設けるだけでよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は前進のための前進状態における本発明による弁
制御機構を備えた衝撃穿孔具の縦断面、第２図は前進状
態における制御スリーブ及び弁スリーブの透視図、第３
図は後進状態における本発明による制御機構を備えた衝
撃穿孔具の縦断面、第４図は後進状態における制御スリ
ーブ及び弁スリーブの透視図を示す。 ２・・・・・・ハウジング、４・・・・・・フランジ、
５・・・・・・環状室、６・・・・・・衝撃ピストン、
８・・・・・・作動室、１０・・・・・・圧力室、１２
・・・・・・環状室、１４・・・・・・案内突起、１６
・・・・・・円筒形案内部、１８・・・・・・制御開孔
、２０・・・・・・脱気穿孔、２２・・・・・・制御ス
リーブ頭部、２４・・・・・・内管、２５・・・・・・
圧縮空気供給管路、２６・・・・・・外管、２７・・・
・・・圧縮空気供給管路、２８・・・・・・制御開孔、
３０・・・・・・きのこ弁、３２・・・・・・ばね、３
４・・・・・・弁室、３６・・・・・・突起、３８・・
・・・・制御開孔（間隙）４０・・・・・・環状室、４
２・・・・・・スリーブ、４４・・・・・・突起、４６
・・・・・・間隙、４８・・・・・・心出尖頭、５０・
・・・・・ばね、５２・・・・・・半径方向穿孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 円筒形ハウジング内で軸方向に摺動可能な衝撃ピス
   トン及びピストンの前進及び後進をピストン内にある半
   径方向の制御開孔を通過することによって制御するハウ
   ジング中に堅固に配置さねかつ空気管路と連結された制
   御スリーブが遠隔制御弁を用いて制御しうる制御開孔も
   しくは制御縁を備えた自己駆動空気式衝撃穿孔共用弁制
   御機構において、弁３０，４２．４４用の制御管路２Ｔ
   を圧縮空気管路２５と平行に設けたことを特徴とする弁
   制御機構。 ２ 弁３０；４２，４４は電気的に制御可能であること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の制御機構。 ３ 弁３０；４２，４４は空気で制御可能であることを
   特徴とする特許請求の範囲の第１項に記載の制御機構。 ４ 衝撃ピストン６用の圧縮空気管路２５に平行な圧縮
   空気管路２７は弁３０に到すことを特徴とする特許請求
   の範囲第３項に記載の制御機構。 ５ 圧縮空気管路２５．２７の２本は同心であることを
   特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の制御機構。 ６ 制御スリーブの円筒形頭部２２の半径方向に設けた
   切換開孔２８への圧縮空気送入は管路２７を弁３０によ
   って制御し、更に衝撃ピストン６の半径方向の制御開孔
   １８を通る排出空気は排気弁４２．４４によって制御す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第４項又は第５項に
   記載の制御機構。 １ 制御スリーブの円筒形頭部２２の半径方向の切換開
   孔２８は制御スリーブ前方の作動室８への圧縮空気管路
   ２５からは独立の・弁３０を経て圧縮空気管路２７に連
   結している室３４に開口していることを特徴とする特許
   請求の範囲第６項に記載の制御機構。 ８ 作動室８への圧縮空気管路２５は室３４を貫いてい
   る内管２４から、また室３４への圧縮空気管路２７はそ
   の内管２４と同心の外管２６からなることを特徴とする
   特許請求の範囲第７項に記載の制御機構。 ９ 弁３０は内管２４を取囲み外管２６を閉塞するばね
   じかけのきのこ弁３０からなることを特徴とする特許請
   求の範囲第８項に記載の制御機構。 １０ 衝撃ピストン６の半径方向の切換開孔１８は外部
   への排気管に排気弁４２．４４を経て連結してある制御
   スリーブ環状室４０に開口していることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項乃第９項のいずれか一つに記載の制
   御機構。 １１ 環状室４０は内側を外管２６によって限定し外管
   は制御スリーブの円筒形頭部２２から軸方向に拒離をお
   いて衝撃ピストン６のための短かい案内突起３６が設け
   てあり、それらの間隔３８を排気弁４２．４４によって
   閉鎖可能であることを特徴とする特許請求の範囲第１０
   項に記載の制御機構。 １２ 排気弁４２，４４は外管２６面上で、軸方向に摺
   動可能の突起４４つきスリーブ４２からちることを特徴
   とする特許請求の範囲第１１項に翫載の制御機構。 １３ スリーブ４２は内側を外管２６に密封してあり外
   側は部分的に衝撃穿孔具ハウジング２を紹切るフランジ
   ４内を案内されており、外管２６にはフランジ４の環状
   室５に開口している半径方向の穿孔５２があり、スリー
   ブ４２はそのばね５０によってフランジ４の方向に摺動
   可能であることを特徴とする特許請求の範囲第１２項に
   記載の制御機構。 １４ 外管２６及び／又はスリーブ４２の突起３６，４
   ４のうち少なくとも１個は突起３６．４４の間の間隙３
   ８．４６に突入する心出尖頭４８があることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１２項又は第１３項に記載の制御機
   構。 １５ 突起３６．４４の幅は少なくとも間隙３８，４６
   の幅と等しいことを特徹とする特許請求の範囲第１１項
   及び第１２項に記載の制御機構。