JP6571489B2

JP6571489B2 - 油圧ダウンザホールドリルのアキュムレータ装置

Info

Publication number: JP6571489B2
Application number: JP2015211082A
Authority: JP
Inventors: 駿介越後谷
Original assignee: Furukawa Rock Drill Co Ltd
Current assignee: Furukawa Rock Drill Co Ltd
Priority date: 2015-10-27
Filing date: 2015-10-27
Publication date: 2019-09-04
Anticipated expiration: 2035-10-27
Also published as: JP2017082894A

Description

本発明は、油圧ダウンザホールドリルに係り、特に、油圧ダウンザホールドリルのアキュムレータ装置に関する。

油圧で駆動するブラストホールドリルの打撃機構部は、高圧回路と低圧回路にそれぞれアキュムレータを備えている。油圧ドリフタの場合、アキュムレータは打撃ピストンや切換バルブといった構成部品を内部に摺嵌したシリンダの外周面に装着されている。
これに対し、油圧ダウンザホールドリルの場合は、打撃機構部が先端ビットの直後のケーシングパイプ内に配設されている。そのため、アキュムレータも必然的にケーシングパイプ内に設けることになる。なお、本明細書において、図中の軸線方向左側を穿孔の進行方向とし、左側を前方または前側、右側を後方または後側として説明をする。

従来の油圧ダウンザホールドリルの高低圧用のアキュムレータとしては、例えば、高圧アキュムレータとして図７に示すものが、低圧アキュムレータとして図８に示すものが提案されている（例えば特許文献１参照）。
これらのアキュムレータは、管体１１０内を多重管構造とし、高圧路１７０（または低圧通路１６０）と、これと同心の環状空間とを形成し、環状空間をダイヤフラム１８０でガス室１９０と油室２００とに隔成し、油室２００と高圧通路１７０との間の隔管１４０に油孔２３０を穿設し、接合面に凹凸を形成した複数のディスタンスリング３００を、隔管１４０の油室２００側に各接合面が油孔２３０に臨むように連設している。

ここで、高低圧の２つのアキュムレータは、図示しない打撃機構部の後方に、前方から高圧アキュムレータ、低圧アキュムレータの順にそれぞれが連結するように配置されている。また、従来の油圧ダウンザホールドリルのアキュムレータでは、高圧通路１７０、低圧通路１６０、およびフラッシング通路１５０の管体１１０内における径方向の配置は、中心が高圧通路１７０、その外側が低圧通路１６０、そして最外側がフラッシング通路１５０となっている。なお、図中、高圧油のイメージを大きなドットの網掛けで示し、低圧油のイメージを小さなドットの網掛けで示している（以下同様）。

特開平６−３４１４０３号公報

ところで、アキュムレータ作用を発揮するための主要構成部材は、油室、ガス室、およびこれらの両室を隔離するダイヤフラムであり、油圧ドリフタの場合は、ガス室の封入圧を調整して高圧アキュムレータと低圧アキュムレータの設定を区別している。
これに対し、従来の油圧ダウンザホールドリルのアキュムレータでは、前述した高圧通路１７０と低圧通路１６０の位置関係から、高圧アキュムレータでは、油室２００が中心側、ガス室１９０が外側に配設され、低圧アキュムレータでは、ガス室１９０が中心側、油室２００が外側に配設されている。

そのため、従来の構造であると、高圧アキュムレータと低圧アキュムレータでは、主要構成部材の配置が内外径で逆転しており、結果として主要構成部材とその周辺の構成部材の全てを、高圧アキュムレータと低圧アキュムレータで別個に用意する必要があるという問題がある。
したがって、従来の油圧ダウンザホールドリルのアキュムレータでは、構成部品点数が多くなることから、コストが嵩み、部品管理が煩雑になり、部品の組み立ても誤らないように細心の注意を払う必要がある。

さらに、ダイヤフラム１８０は、高圧アキュムレータと低圧アキュムレータとでは蓄圧の際に逆の挙動を示すことになり、アキュムレータとしての機能に差が生じてしまうという問題もある。
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、高圧アキュムレータと低圧アキュムレータで構造を見直し、低コストで作動も安定する油圧ダウンザホールドリルのアキュムレータ装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る油圧ダウンザホールドリルのアキュムレータ装置は、中空円筒状のアウタケースと、該アウタケース内に同心状に配設された３つの管状部材であって前記アウタケースの中心側から外周側に向けて順に配設されたインナパイプ、スクリーン部材および圧力容器部材と、前記スクリーン部材と前記圧力容器部材との間に配設されたダイヤフラムとを有するアキュムレータユニットを複数備え、各アキュムレータユニットは、前記インナパイプの内径空間に設けられたフラッシング流体通路と、前記インナパイプの外周面と前記スクリーン部材の内周面との間に形成される環状隙間に設けられた蓄圧流体通路と、前記スクリーン部材と前記ダイヤフラムの界面に設けられた蓄圧部と、前記ダイヤフラムと前記圧力容器部材の内周面との間に形成される閉空間に設けられたガス室と、前記圧力容器部材の外周面と前記アウタケースの内周面との間に形成される環状隙間に設けられた非蓄圧流体通路とを有し、前記複数のアキュムレータユニットとして、高圧油を蓄圧するよう調整した高圧アキュムレータユニットと低圧油を蓄圧するよう調整した低圧アキュムレータユニットとが前後に連接して配設されており、前記高圧アキュムレータユニットと前記低圧アキュムレータユニットの間に、前記高圧アキュムレータユニットの非蓄圧流体通路と前記低圧アキュムレータユニットの蓄圧流体通路とを連通する第１の連通路と、前記高圧アキュムレータユニットの蓄圧流体通路と前記低圧アキュムレータユニットの非蓄圧流体通路とを連通する第２の連通路とを有する接続部材を備えることを特徴とする。

本発明の一態様に係る油圧ダウンザホールドリルのアキュムレータ装置によれば、前後に配された高圧アキュムレータユニットと低圧アキュムレータユニットの構成内容は共通しているので低コストである。
また、高圧アキュムレータユニットと低圧アキュムレータユニットとで、中心軸側に配設された蓄圧流体通路の圧油が外径側に配設されたダイヤフラムを外径側へと押圧してガス室のガスが圧縮されて蓄圧されるという蓄圧時の挙動も共通しているので、アキュムレータとしての機能が安定する。

上述のように、本発明によれば、高圧アキュムレータユニットと低圧アキュムレータユニットで構造が共通しており、低コストで作動も安定する油圧ダウンザホールドリルのアキュムレータ装置を提供することができる。

本発明の一態様に係る油圧ダウンザホールドリルの一実施形態の説明図である。本発明の一態様に係る油圧ダウンザホールドリルのアキュムレータ装置の一実施形態を示す軸線に沿った断面図である。図２の高圧アキュムレータユニットの部分の縦断面図である。図３のＡ部詳細説明図である。図３のＢ―Ｂ線断面図である。図３のＣ―Ｃ線断面図である。従来の油圧ダウンザホールドリルの高圧アキュムレータの一例を示す縦断面図である。従来の油圧ダウンザホールドリルの低圧アキュムレータの一例を示す縦断面図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。なお、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。
特に、本発明では多重管構造の各管路配置が重要なので、原図の尺度を変更してデフォルメするとともに、管路の視認性を優先して断面のハッチングを適宜省略している。また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。

本実施形態の油圧ダウンザホールドリルは、図１に示すように、先端側から後方に向けて、ビット１００、打撃機構９０、アキュムレータ装置１、継ぎロッド８０、スイベル機構７０および回転機構６０が順次に接続されて構成されている。
この油圧ダウンザホールドリルは、不図示の油圧源からスイベル機構７０を介して打撃機構９０に圧油を供給し、打撃機構９０の駆動によってビット１００に打撃を与えるとともに、回転機構６０から継ぎロッド８０、アキュムレータ装置１、打撃機構９０を介して回転力をビット１００に伝達することにより、所期のさく孔を行うようになっている。

上記アキュムレータ装置１は、図２に縦断面図を示すように、高圧アキュムレータユニット１０と低圧アキュムレータユニット５０とを前後に隣接した構成を有する。本実施形態の高圧アキュムレータユニット１０および低圧アキュムレーユニット５０の構成要素は両者で共通している。両者の差異点は、後述するガス室３０にチャージする窒素ガスの圧力設定を変えているだけである。したがって、本明細書では、以下、構成要素については、高圧アキュムレータユニット１０を例に図面を参照しながら説明する。
高圧アキュムレータユニット１０は、図３に示すように、中空円筒状のアウタケース２１と、このアウタケース２１内に、中心から外周へ向けて同心状に、インナパイプ１１、スクリーン部材Ｓ、および圧力容器部材Ｒからなる３つの管状部材が配設されている。

スクリーン部材Ｓは、複数のディスタンスリング１２と、その前後に設けられた前側サポートリング１３および後側サポートリング１４をそれぞれ係合して構成されている。また、圧力容器部材Ｒは、インナケース１８、前側アダプトリング１９および後側アダプトリング２０によって構成されている。スクリーン部材Ｓと圧力容器部材Ｒとの間にダイヤフラム１５が設けられている。
インナパイプ１１は、略ストレート形状の管状部材であり、先端側が前側キャップ１６に支持され、後端側がジョイント２２に支持されている。インナパイプ１１の内径空間（アキュムレータ１０の軸心部分の空間）は、フラッシング流体通路２６となっている。また、インナパイプ１１の外周面とスクリーン部材Ｓの内周面との間に形成される環状隙間が、蓄圧流体通路、すなわち、蓄圧流体通路２７となっている。

各ディスタンスリング１２は、図４に示すように、大径部１２ａの前方に、円環状の前側係合部１２ｄが突出したリング状の部材である。大径部１２ａの前後には、大径部前端面１２ｂおよび大径部後端面１２ｃがそれぞれ形成されており、大径部後端面１２ｃの隅部には大きなＲ面取りが施されている。大径部１２ａの後方の内周部には、後側係合部１２ｆと凹部１２ｉが形成されている。前側係合部１２ｄの前端には、係合部前端面１２ｅが形成され、後側係合部１２ｆには、係合部後端面１２ｇが形成されている。前側係合部１２ｄには、油孔１２ｈが周方向に離隔して等配に設けられている（図５参照）。

複数のディスタンスリング１２同士は、図４に示すように、前側係合部１２ｄと後側係合部１２ｆとが係合することで相互に連結され、大径部前端面１２ｂ、大径部後端面１２ｃ、および凹部１２ｉによって環状油路１２ｊが形成され、環状油路１２ｊに連続してスリット１２ｋが形成されている。これら油孔１２ｈ〜環状油路１２ｉ〜スリット１２ｋは、蓄圧流体、すなわち高圧油の通過経路を形成している。
前側サポートリング１３の後部は、ディスタンスリング１２の後部と同じ構成を備えており、後側サポートリング１４の前部は、ディスタンスリング１２の前部と同じ構成を備えている。これにより、図３に示すように、前側サポートリング１３、ディスタンスリング１２、および、後側サポートリング１４は、相互に連結されてスクリーン部材Ｓを構成している。なお、後側サポートリング１４には、ガス室３０にガスを給排気するための給排気通路１４ａが設けられている。

インナケース１８は、その中央部の内周面に、図３において台形状を呈した凹部１８ａが形成されており、凹部１８ａの前後には、台形の斜辺と略連続する傾斜面を有する前側アダプトリング１９、および、後側アダプトリング２０が設けられている。後側アダプトリング１４には、ガス室３０にガスを給排気するための給排気通路２０ａが設けられている。
前側サポートリング１３と前側アダプトリング１９、そして、後側サポートリング１４と後側アダプトリング２０は、ダイヤフラム１５の前後端部をそれぞれ保持しており、ダイヤフラム１５と圧力容器部材Ｒの内周面との間に形成される閉空間（インナケース凹部１８ａが形成する閉空間）にガス室３０が形成され、これにより、ダイヤフラム１５とスクリーン部材Ｓとの界面が蓄圧部２９になっている。

インナケース１８の前後は、図３に示すように、前側キャップ１６および後側キャップ１７が螺着されており、これによってスクリーン部材Ｓの各構成部材と圧力容器部材Ｒの各構成部材が一体に組付けられている。そして、前側キャップ１６の大径部と後側キャップ１７の大径部がアウタケース２１の内径に当接して保持されることで高圧アキュムレータユニット１０が構成されている。
前側キャップ１６の大径部には複数の連通溝１６ａが設けられ、内部には傾斜通路１６ｂが設けられている。また、後側キャップ１７の大径部には複数の連通溝１７ａが設けられ、後側キャップ１７の内部には、ガス室３０にガスを給排するためのチャージバルブ２４、プラグ２５（図６参照）、および、吸排気孔１７ｂが設けられている。アウタケース２１の内周面と連通溝１６ａ、１７ａとの隙間、およびアウタケース２１の内周面とインナケース１８の外周面との間に形成された環状隙間が、低圧油通路、つまり非蓄圧流体通路２８になっている。

低圧アキュムレータユニット５０の構成は、基本的には上述した高圧アキュムレータユニット１０の構成と共通している。但し、低圧アキュムレータユニット５０の場合は、前側キャップ１６の代わりに、図２に示すようにジョイント２２が螺着されている。
ジョイント２２は、高圧アキュムレータユニット１０と低圧アキュムレータユニット５０それぞれのアウタケース２１を相互に接続するねじ部を２箇所備えており、これにより、高圧アキュムレータユニット１０と低圧アキュムレータユニット５０が連結される。すなわち、ジョイント２２が、上記「課題を解決する手段」に示した「接続部材」を構成している。

なお、図２および図３に示すように、キャップ１７の内周面とジョイント２２の内周面とは、アウタパイプ２３によって相互に接続されており、蓄圧流体通路２７と非蓄圧流体通路２８とを隔成している。
ジョイント２２の内部には、図２に示すように、高圧アキュムレータユニット１０の非蓄圧流体通路２８と低圧アキュムレータユニット５０の蓄圧流体通路５１とを連通する第１の連通路２２ａ、および高圧アキュムレータユニット１０の蓄圧流体通路２７と低圧アキュムレータユニット５０の非蓄圧流体通路５２とを連通する第２の連通路２２ｂを備えている。これにより、蓄圧流体通路５１には低圧油が流通しており、非蓄圧流体通路５２には高圧油が流通している。

次に、本実施形態の油圧ダウンザホールドリルのアキュムレータ装置１の動作、および作用効果について説明する。
本実施形態の油圧ダウンザホールドリルを駆動してさく孔作業を行う場合、外部のコンプレッサからの圧縮空気が中央のフラッシング流体通路２６に供給されて先端のビット１００から吐出し、外部の油圧ポンプからの高圧油が蓄圧流体通路２７に供給されて打撃機構９０を駆動した後、低圧油通路２８を通り外部のタンクへと戻される。
打撃機構９０で圧油の脈動が発生するとアキュムレータ装置１がこれを蓄圧する。高圧アキュムレータユニット１０において蓄圧流体通路２７内で脈動による圧力上昇が発生すると、圧油は油孔１２ｈ〜環状油路１２ｉ〜スリット１２ｋを経て蓄圧部２９へと伝達しダイヤフラム１５を押圧する。ダイヤフラム１５が押圧されて変形することによってガス室３０の窒素ガスが圧縮し、圧油の脈動は蓄圧部２９に蓄圧される。蓄圧された圧油は吐出されて打撃機構９０の作動に供される。

低圧アキュムレータユニット５０においては、蓄圧流体通路５１には低圧油が流通しているので、低圧油の脈動が蓄圧部に蓄圧される。このときの中心軸側に配設された蓄圧流体通路の圧油が、外径側に配設されたダイヤフラムを外径側へと押圧し、これにより、ガス室のガスが圧縮されて蓄圧されるという蓄圧時の挙動自体は、高圧アキュムレータユニット１０と共通している。
すなわち、このアキュムレータ装置１によれば、前後に配された高圧アキュムレータユニット１０と低圧アキュムレータユニット５０の構成内容が共通しているので低コストである。また、高圧アキュムレータユニット１０と低圧アキュムレータユニット５０とで、中心軸側に配設された蓄圧流体通路５１の圧油が外径側に配設されたダイヤフラム１５を外径側へと押圧してガス室３０のガスが圧縮されて蓄圧されるという蓄圧時の挙動も共通しているので、アキュムレータとしての機能が安定する。

以上、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明したが、本発明に係る油圧ダウンザホールドリルのアキュムレータ装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しなければ、その他の種々の変形や各構成要素を変更することが許容されることは勿論である。
例えば、上記実施形態では、圧力容器部材は、インナケース、前側アダプトリング、および後側アダプトリングによって構成した例を説明したが、これに限らず、一体成形部品としてもよい。

１アキュムレータ装置
１０高圧アキュムレータユニット
１１インナパイプ
１２ディスタンスリング
１２ａ大径部
１２ｂ大径部前端面
１２ｃ大径部後端面
１２ｄ前側係合部
１２ｅ係合部前端面
１２ｆ後側係合部
１２ｇ係合部後端面
１２ｈ油孔
１２ｉ凹部
１２ｊ環状油路
１２ｋスリット
１３前側サポートリング
１４後側サポートリング
１４ａ給排気通路
１５ダイヤフラム
１６前側キャップ
１６ａ連通溝
１６ｂ傾斜通路（高圧）
１７後側キャップ
１７ａ連通溝
１７ｂ給排気孔
１８インナケース
１８ａ凹部
１９前側アダプトリング
２０後側アダプトリング
２０ａ給排気通路
２１アウタケース
２２ジョイント（接続部材）
２２ａ第１の連通路
２２ｂ第２の連通路
２３アウタパイプ
２４チャージバルブ
２５プラグ
２６フラッシング流体通路
２７蓄圧流体通路（高圧油通路）
２８非蓄圧流体通路（低圧油通路）
２９蓄圧部
３０ガス室
５０低圧アキュムレータユニット
５１蓄圧流体通路（低圧油通路）
５２非蓄圧流体通路（高圧油通路）
Ｓスクリーン部材
Ｒ圧力容器部材

Claims

中空円筒状のアウタケースと、該アウタケース内に同心状に配設された３つの管状部材であって前記アウタケースの中心側から外周側に向けて順に配設されたインナパイプ、スクリーン部材および圧力容器部材と、前記スクリーン部材と前記圧力容器部材との間に配設されたダイヤフラムとを有するアキュムレータユニットを複数備え、
各アキュムレータユニットは、前記インナパイプの内径空間に設けられたフラッシング流体通路と、前記インナパイプの外周面と前記スクリーン部材の内周面との間に形成される環状隙間に設けられた蓄圧流体通路と、前記スクリーン部材と前記ダイヤフラムの界面に設けられた蓄圧部と、前記ダイヤフラムと前記圧力容器部材の内周面との間に形成される閉空間に設けられたガス室と、前記圧力容器部材の外周面と前記アウタケースの内周面との間に形成される環状隙間に設けられた非蓄圧流体通路とを有し、
前記複数のアキュムレータユニットとして、高圧油を蓄圧するよう調整した高圧アキュムレータユニットと、低圧油を蓄圧するよう調整した低圧アキュムレータユニットとが前後に連接して配設されており、
前記高圧アキュムレータユニットと前記低圧アキュムレータユニットの間に、前記高圧アキュムレータユニットの非蓄圧流体通路と前記低圧アキュムレータユニットの蓄圧流体通路とを連通する第１の連通路と、前記高圧アキュムレータユニットの蓄圧流体通路と前記低圧アキュムレータユニットの非蓄圧流体通路とを連通する第２の連通路とを有する接続部材を備えることを特徴とする油圧ダウンザホールドリルのアキュムレータ装置。