УСТРОЙСТВО ПОДАЧИ ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ И ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ БУРОВАЯ УСТАНОВКА, СОДЕРЖАЩАЯ ТАКОЕ УСТРОЙСТВО
DEVICE FOR COOLING LIQUID SUPPLY AND ELECTRIC DRILLING RIG WITH SUCH DEVICE

Настоящее изобретение относится к устройству подачи охлаждающей жидкости, сконфигурированному для подачи охлаждающей жидкости в бурильную часть бура, когда бур выполняет бурение отверстия в таком обрабатываемом объекте, как бетон или камень. Настоящее изобретение также относится к электрической буровой установке, в которой обеспечено устройство подачи охлаждающей жидкости.
В случае бурения отверстия в бетоне, камне или подобном используется, например, электрический буровой инструмент, обеспеченный таким буром, как алмазный колонковый бур.
При выполнении бурения посредством использования вышеупомянутого электрического бурового инструмента охлаждающая жидкость подается на часть режущей кромки (бурильную часть) бура в целях охлаждения режущей кромки бура и облегчения выброса каменной крошки.
Традиционно было предложено соединение между насосом для подачи охлаждающей жидкости, включающим в себя резервуар для охлаждающей жидкости, и буром посредством подающего шланга, и для подачи охлаждающей жидкости из резервуара для охлаждающей жидкости в бурильную часть бура (патентная литература 1).
В последние годы на строительных объектах и т.п. широко используются так называемые «(перезаряжаемые) электрические буровые инструменты с аккумуляторным источником питания» и т.п., которые устраняют необходимость в наличии силового кабеля и вследствие этого реализуют высокую степень свободы при работе. Такой электрический буровой инструмент с аккумуляторным источником питания является более совершенным в плане обеспечения возможности пользователю выполнения необходимых буровых работ в желательном пространстве без необходимости наличия силового кабеля (Патентная литература 2).
Список противопоставленных материалов
Патентная литература
PTL 1: (PCT) номер международной публикации WO2006/075556
PTL 2: публикация японской выложенной патентной заявки № Hei 3-190684
Электрические буровые инструменты с аккумуляторным источником питания могут не включать в себя силовой кабель. Однако для подачи охлаждающей жидкости в такой электрический буровой инструмент всегда необходимо переносить тяжелый резервуар с охлаждающей жидкостью, включающий в себя насос для подачи охлаждающей жидкости, на рабочую площадку, где выполняется бурение.
В результате, свобода при использовании электрического бурового инструмента ограничивается, что является неудобным. Кроме того, поскольку электрический буровой инструмент оборудован резервуаром с охлаждающей жидкостью, включающим в себя насос для подачи охлаждающей жидкости, то существуют случаи, когда является сложным выполнение буровых работ в небольшом пространстве.
Настоящее изобретение было выполнено на основании вышеизложенного. Цель настоящего изобретения заключается в обеспечении устройства подачи охлаждающей жидкости, способного к хранению такого минимально необходимого количества охлаждающей жидкости, которое требуется для бурения, и способного к подаче охлаждающей жидкости в бурильную часть на дальнем конце бура при выполнении буром бурения.
Устройство подачи охлаждающей жидкости в соответствии с настоящим изобретением присоединено к электрическому буровому инструменту и сконфигурировано для подачи охлаждающей жидкости в бурильную часть на дальнем конце бура при выполнении буром бурения. Устройство подачи охлаждающей жидкости включает в себя первый фланцевый элемент и второй фланцевый элемент, обеспеченные на торсионном валу, причем торсионный вал расположен на одной оси с буром, где первый фланцевый элемент расположен со стороны бура, второй фланцевый элемент расположен так, чтобы второй фланцевый элемент находился дальше от бура вдоль торсионного вала, чем первый фланцевый элемент; пространство, сформированное между фланцевыми элементами, в которое впрыскивается охлаждающая жидкость; подающий канал для охлаждающей жидкости, сформированный между первым фланцевым элементом и буром, причем подающий канал для охлаждающей жидкости направляет охлаждающую жидкость, находящуюся в вышеуказанном пространстве, к буру; и выталкивающий механизм для охлаждающей жидкости, сконфигурированный для выталкивания охлаждающей жидкости из вышеуказанного пространства в подающий канал для охлаждающей жидкости.
Полезные эффекты изобретения
В соответствии с устройством для подачи охлаждающей жидкости из настоящего изобретения сначала некоторое количество охлаждающей жидкости, которое необходимо для бурения, сохраняется в пространстве между фланцевыми элементами. Затем во время бурения охлаждающая жидкость может быть подана в бурильную часть, расположенную на дальнем конце бура, посредством выталкивающего механизма для охлаждающей жидкости. Это избавляет от необходимости переноса оператором резервуара с охлаждающей жидкостью, включающего в себя насос для подачи охлаждающей жидкости, и благодаря этому реализуется высокая степень свободы при работе с электрическим буровым инструментом. Поскольку больше нет необходимости в переносе резервуара с охлаждающей жидкостью, могут быть легко выполнены буровые работы в небольшом пространстве. Следовательно, посредством применения устройства подачи охлаждающей жидкости в соответствии с настоящим изобретением к электрическому буровому инструменту с аккумуляторным источником питания могут быть в максимальной степени использованы преимущества электрического бурового инструмента с аккумуляторным источником питания.
Сущность изобретения поясняется на чертежах, где:
фиг. 1 иллюстрирует вид сбоку с частичным разрезом устройства подачи охлаждающей жидкости в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, где разрез выполнен вдоль осевого направления устройства подачи охлаждающей жидкости.
Фиг. 2 иллюстрирует вид сбоку с частичным разрезом устройства подачи охлаждающей жидкости, когда цилиндрический корпус находится в сжатом состоянии.
Фиг. 3 иллюстрирует вид сверху устройства подачи охлаждающей жидкости, изображенного на фиг. 1.
Фиг. 4 иллюстрирует увеличенную часть вида в разрезе из фиг. 2.
Фиг. 5A и 5B иллюстрируют увеличенные представления из фиг. 2.
Фиг. 6 иллюстрирует увеличенный вид с частичным разрезом из фиг. 1, где разрез выполнен вдоль плоскости, включающей в себя линию V-V из фиг. 1, и представление выполнено в сторону стрелок на линии V-V.
Фиг. 7A и 7B иллюстрируют виды сверху с частичным разрезом второго фланцевого элемента.
Фиг. 8 иллюстрирует увеличенный вид с частичным разрезом, изображающим впускное отверстие для охлаждающей жидкости, изображенное на фиг. 1, и запорный клапан, обеспеченный во впускном отверстии для охлаждающей жидкости.
Фиг. 9 иллюстрирует вид сбоку с частичным разрезом устройства подачи охлаждающей жидкости в соответствии с другим вариантом осуществления, где разрез выполнен вдоль осевого направления устройства подачи охлаждающей жидкости.
Фиг. 10 иллюстрирует вид сверху с частичным разрезом устройства подачи охлаждающей жидкости из фиг. 9, где разрез выполнен вдоль плоскости, включающей в себя линию N-N из фиг. 9, и представление выполнено в сторону стрелок на линии N-N.
Фиг. 11 иллюстрирует вид сверху с частичным разрезом устройства подачи охлаждающей жидкости, когда торсионный вал находится в состоянии вращения.
Первый вариант осуществления
Далее в настоящем документе со ссылкой на чертежи описано устройство подачи охлаждающей жидкости в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. На чертежах одни и те же или соответствующие элементы обозначены посредством одних и тех же ссылочных обозначений, и повторение одного и того же описания не допускается. В указанном ниже описании термин «охлаждающая жидкость» охватывает обширное понятие, включающее в себя смазочно-охлаждающую жидкость; термин «бур» охватывает обширное понятие, включающее в себя колонковый бур; и термин «электрический буровой инструмент» охватывает обширное понятие, включающее в себя не только электрические буровые инструменты, питание на которые подается не только при помощи силового кабеля или аккумулятора, но также и пневматические и гидравлические буровые инструменты.
Несмотря на то, что охлаждающей жидкостью обычно является вода, в качестве охлаждающей жидкости может быть использована и другая маловязкая жидкость. Кроме того, в качестве охлаждающей жидкости может быть использовано маловязкое масло в случае, если обрабатываемый объект, который должен быть пробурен, не является бетоном или камнем, но, например, является стальной пластиной.
Фиг. 1 и фиг. 2 иллюстрируют виды в разрезе устройства подачи охлаждающей жидкости в соответствии с настоящим вариантом осуществления. Фиг. 3 иллюстрирует вид сверху из фиг. 1. Фиг. 1 иллюстрирует вид с частичным разрезом из фиг. 3, где разрез выполнен вдоль плоскости, включающей в себя линию A1-A1 из фиг. 3, представление, которое просматривается в направлении стрелок линии A1-A1. На фиг. 1 ссылочное обозначение A указывает устройство подачи охлаждающей жидкости, которое сконфигурировано для подачи охлаждающей жидкости в бурильную часть на дальнем конце бура во время выполнения бурения посредством бура. Устройство A подачи охлаждающей жидкости присоединено к электрическому буровому инструменту, и, в результате, формируется электрическая буровая установка. Как изображено на фиг. 1 и фиг. 2, устройство A подачи охлаждающей жидкости включает в себя верхнюю крышку 5, нижняя поверхность которой является открытой, и нижнюю крышку 50, верхняя поверхность которой является открытой. Диаметр верхней крышки 5 немного меньше диаметра нижней крышки 50. Верхняя крышка 5 вставлена в нижнюю крышку 50 так, что это обеспечивает возможность перемещение этих крышек в направлении друг к другу и друг от друга. Каждая из крышек 5 и 50 сформирована из прозрачного или полупрозрачного полимера. Торсионный вал 1 проходит в вертикальном направлении через центр крышек 5 и 50. Бур 10 съемно закрепляется в дальнем конце (нижнем конце) 1a торсионного вала 1 при помощи зажимного патрона 2. В настоящем варианте осуществления бур 10 является алмазным колонковым буром. Бурильная часть (часть режущей кромки) 10a сформирована на нижнем конце бура 10. Торсионный вал 1 и бур 10 обеспечены на одной и той же оси и вращаются как единое целое вокруг общей центральной оси AX вращения. Бур 10 имеет осевое отверстие. Внутри бура 10 сформирован канал 100, через который охлаждающая жидкость течет в направлении к бурильной части 10a.
Верхний конец 1b торсионного вала 1 имеет форму, по существу, шестиугольного цилиндра, в средней части которого имеется вырез 1c, сформированный таким образом, чтобы верхний конец 1b мог вставляться и выниматься из установочного отверстия держателя торсионного вала электрического бурового инструмента с аккумуляторным источником питания (не показан). Торсионный вал 1 приводится во вращение в состоянии, в котором торсионный вал 1 присоединен к держателю торсионного вала электрического бурового инструмента.
Как изображено на фиг. 1 и фиг. 2, первый фланцевый элемент 3, расположенный внутри нижней крышки 50, и второй фланцевый элемент 4, прикрепленный к верхней крышке 5, обеспечены на торсионном вале 1 таким образом, чтобы иметь, по существу, общую ось. Перемещение вверх-вниз первого фланцевого элемента 3 вдоль торсионного вала 1 ограничено, тогда как вращение первого фланцевого элемента 3 вокруг торсионного вала 1 разрешено. Несмотря на то, что первый фланцевый элемент 3 обычно вращается как единое целое с торсионным валом 1, первый может вызвать вращение фланцевого элемента 3, независимое от торсионного вала 1, посредством работы оператора вручную. Такая конфигурация будет подробно описана ниже. Второй фланцевый элемент 4 сконфигурирован таким образом, чтобы второй фланцевый элемент 4 мог подниматься и опускаться вдоль торсионного вала 1 вместе с верхней крышкой 5.
Верхний конец верхней крышки 5 формирует часть 51 захвата, которая тянется в поперечном направлении. Часть 51 захвата включает в себя два дугообразных выреза 52, которые сформированы в круговом направлении (см. фиг. 3). Впускное отверстие 32 для охлаждающей жидкости, которое имеет наклон относительно торсионного вала 1, сформировано в верхней поверхности второго фланцевого элемента 4. Впускное отверстие 32 для охлаждающей жидкости открыто в одном из вырезов 52. Дальний конец емкости T для подачи жидкости (см. фиг. 1), в которой хранится охлаждающая жидкость, вставляется во впускное отверстие 32 для охлаждающей жидкости через один вырез 52.
Как изображено на фиг. 1, внутри крышек 5 и 50 цилиндрический гофрированный корпус 8 расположен между первым фланцевым элементом 3 и вторым фланцевым элементом 4 таким образом, чтобы снаружи закрывать торсионный вал 1. Цилиндрический корпус 8 сформирован из полупрозрачного гибкого полимера. Охлаждающая жидкость из емкости T для подачи жидкости подается во внутреннюю часть цилиндрического корпуса 8.
Цилиндрический корпус 8 закрывает торсионный вал 1 снаружи. Дальний конец цилиндрического корпуса 8 герметично соединен с первым фланцевым элементом 3. Ближний конец цилиндрического корпуса 8 герметично соединен со вторым фланцевым элементом 4. В результате, герметичное пространство S, которое окружено цилиндрическим корпусом 8, первый фланцевый элемент 3 и второй фланцевый элемент 4 сформированы внутри цилиндрического корпуса 8.
По существу, дискообразный фланцевый элемент 85 прикреплен к торсионному валу 1 над вторым фланцевым элементом 4. Толкающая пружина 6, которая смещает вниз второй фланцевый элемент 4, расположена между фланцевым элементом 85 и вторым фланцевым элементом 4.
За пределами толкающей пружины 6 расположен пыленепроницаемый гофрированный элемент 7, имеющий возможность растяжения, предназначенный для закрытия внешней периферийной части между фланцевым элементом 85 и вторым фланцевым элементом 4. Таким образом, пыленепроницаемый гофрированный элемент 7 предотвращает попадание вовнутрь него грязи или подобных веществ, таких как каменная крошка, тем самым защищая торсионный вал 1. Гофрированный элемент 7 сформирован из полупрозрачного гибкого полимера.
Фиг. 1 изображает состояние, в котором цилиндрический корпус 8 тянется в направлении вверх-вниз. В этом состоянии охлаждающая жидкость подается в цилиндрический корпус 8. Далее в настоящем документе это состояние называется расширенным состоянием. При этом фиг. 2 изображает состояние, где второй фланцевый элемент 4 смещается вниз посредством толкающей пружины 6, и вследствие этого цилиндрический корпус 8 сжимается из расширенного состояния. Далее в настоящем документе это состояние называется сжатым состоянием.
На фиг. 1 и фиг. 2 второй фланцевый элемент 4 смещается посредством толкающей пружины 6. Однако в качестве альтернативного примера гофрированный элемент 7 может иметь функцию пружины вместо толкающей пружины 6. Кроме того, альтернативно цилиндрический корпус 8 может иметь функцию пружины.
Подающий канал для охлаждающей жидкости
Фиг. 4 иллюстрирует увеличенную часть вида в разрезе из фиг. 2. Как изображено на фиг. 4, отверстие 15, вмещающее элемент клапана, которое является тянущимся в радиальном направлении цилиндрическим пространством, сформировано в периферийной поверхности первого фланцевого элемента 3. Внутри первого фланцевого элемента 3 между торсионным валом 1 и отверстием 15, вмещающим элемент клапана, сформировано небольшое отверстие 39, диаметр которого меньше диаметра отверстия 15, вмещающего элемент клапана. Подающий клапан V расположен внутри отверстия 15, вмещающего элемент клапана. В верхней поверхности первого фланцевого элемента 3 сформировано первое соединительное отверстие 17. Первое соединительное отверстие 17 обеспечивает возможность протекания охлаждающей жидкости между пространством S и отверстием 15, вмещающим элемент клапана. Между подающим клапаном V и внутренними поверхностями отверстия 15, вмещающего элемент клапана, сформирован зазор S1.
Когда цилиндрический корпус 8 сжимается из расширенного состояния, и торсионный вал 1 вращается, охлаждающая жидкость в пространстве S цилиндрического корпуса 8 выталкивается из пространства S в канал 100 бура 10. Далее в настоящем документе описывается подающий канал для охлаждающей жидкости, тянущийся из пространства S в канал 100.
Как изображено на фиг. 4, сформирован подающий канал для охлаждающей жидкости P, который тянется из пространства S в дальний конец 1a торсионного вала 1. Подающий канал для охлаждающей жидкости P включает в себя первый подающий канал 9, тянущийся в направлении вверх-вниз внутри торсионного вала 1; второй подающий канал 92, тянущийся в радиальном направлении первого фланцевого элемента 3, причем второй подающий канал 92 соединяет отверстие 15, вмещающее элемент клапана, и верхний конец первого подающего канала 9; и зазор S1. Как изображено на фиг. 1, первый подающий канал 9 соединен с каналом 100 бура 10.
Подающий клапан V включает в себя элемент 16 клапана, сконфигурированный для перемещения в радиальном направлении первого фланцевого элемента 3, и клапанное седло 13, расположенное дальше внутри, чем элемент 16 клапана в радиальном направлении первого фланцевого элемента 3. Клапанное седло 13 сформировано из упругого материала, такого как каучук.
Фиг. 5A и 5B иллюстрируют увеличенные представления подающего клапана V. Клапанное седло 13 включает в себя кольцеобразный корпус 13b и элемент 13a кромки, тянущийся наружу от корпуса 13b в радиальном направлении первого фланцевого элемента 3. Элемент 13a кромки и кольцеобразный корпус 13b составляют единое целое. Через центр корпуса 13b сформирована открытая часть 12. Открытая часть 12 является продолжением небольшого отверстия 39.
Второй подающий канал 92 включает в себя небольшое отверстие 39 и второе соединительное отверстие 93, расположенное между небольшим отверстием 39 и первым подающим каналом 9 и сформированное в периферийной поверхности торсионного вала 1. Со стороны конца открытой части в отверстии 15, вмещающем элемент клапана, сформирована гайка. В гайку вкручен установочный винт 18. Между элементом 16 клапана и установочным винтом 18 обеспечен пружинный элемент 19. Элемент 16 клапана смещается посредством пружинного элемента 19 вовнутрь в радиальном направлении первого фланцевого элемента 3. Сила упругости пружинного элемента 19 настроена таким образом, чтобы быть меньше центробежной силы, которая прикладывается к элементу 16 клапана во время бурения (то есть при вращении торсионного вала 1). Как изображено на фиг. 5B, когда торсионный вал 1 не вращается, пружинный элемент 19 вызывает соприкосновение поверхности дальнего конца элемента 16 клапана с кромкой 13a клапанного седла 13. Поскольку кромка 13a имеет свойство эластичности, кромка 13a находится в непосредственном соприкосновении с поверхностью дальнего конца элемента 16 клапана. Элемент 16 клапана предотвращает вытекание охлаждающей жидкости из отверстия 15 для вмещения элемента клапана в открытую часть 12. Таким образом, поверхность дальнего конца элемента 16 клапана служит в качестве «части непосредственного соприкосновения» из настоящего изобретения, которая служит для блокирования открытой части 12.
При вращении торсионного вала 1 первый фланцевый элемент 3 вращается вместе с торсионным валом 1. В результате центробежной силы элемент 16 клапана смещается наружу в радиальном направлении первого фланцевого элемента 3. Как упоминалось ранее, сила упругости пружинного элемента 19 меньше центробежной силы, прикладываемой к элементу 16 клапана. Соответственно, как изображено на фиг. 5A, элемент 16 клапана перемещается наружу в радиальном направлении первого фланцевого элемента 3. В результате, между элементом 16 клапана и кромкой 13a клапанного седла 13 формируется небольшое пространство M. Охлаждающая жидкость в пространстве S цилиндрического корпуса 8 проходит через соединительное отверстие 17, зазор S1 и небольшое пространство M между элементом 16 клапана и гнездом клапана 13 для протекания в открытую часть 12. Затем охлаждающая жидкость протекает через второй подающий канал 92 и первый подающий канал 9 для достижения канала 100 бура 10.
Когда вращение торсионного вала 1 останавливается, к элементу 16 клапана больше не прикладывается центробежная сила. Соответственно, как изображено на фиг. 5B, элемент 16 клапана толкает кромку 13a клапанного седла 13 посредством силы упругости пружинного элемента 19. В результате, открытая часть 12 блокируется посредством элемента 16 клапана, и охлаждающая жидкость из зазора S1 не протекает во второй подающий канал 92 и первый подающий канал 9.
В вышеупомянутом способе охлаждающая жидкость может подаваться в бур 10 только во время вращения торсионного вала 1, то есть только когда для бура 10 требуется охлаждающая жидкость.
Регулирование скорости потока охлаждающей жидкости
В некоторых случаях желательно осуществлять регулирование количества охлаждающей жидкости, подаваемой на бур 10, в соответствии, например, с типом обрабатываемого объекта, который должен быть пробурен, или глубины отверстия, которое должно быть пробурено. Устройство подачи охлаждающей жидкости в соответствии с настоящим вариантом осуществления сконфигурировано таким образом, чтобы скорость потока охлаждающей жидкости, подаваемой на бур 10, могла регулироваться по желанию оператора.
Как было описано ранее, второе соединительное отверстие 93 второго подающего канала 92 сформировано в периферийной поверхности торсионного вала 1. Как изображено на фиг. 6, в отличие от второго соединительного отверстия 93 три вторых соединительных отверстия 93a, 93b и 93c, имеющие отличные друг от друга площади сечения каналов, сформированы радиально в периферийной поверхности торсионного вала 1. Посредством вращения первого фланцевого элемента 3 относительно торсионного вала 1 каждое из вторых соединительных отверстий 93, 93a, 93b и 93c может быть помещено напротив небольшого отверстия 39, и, тем самым, может регулироваться количество охлаждающей жидкости, вытекающей из цилиндрического корпуса 8 в первый подающий канал 9. Первый фланцевый элемент 3 может вращаться относительно торсионного вала 1, например, следующим образом: зафиксировать торсионный вал 1 посредством электрического бурового инструмента, а затем вращать нижнюю крышку 50 посредством руки оператора.
Несмотря на то, что первый фланцевый элемент 3 может вращаться вручную относительно торсионного вала 1, как было описано выше, в процессе использования бура 10 необходимо совместное вращение первого фланцевого элемента 3 и торсионного вала 1 как единого целого. Следовательно, в первом фланцевом элементе 3 механизм D установки положений при повороте, сконфигурированный для установки относительных положений первого фланцевого элемента 3 и торсионного вала 1 относительно друг друга, обеспечен на противоположной стороне от отверстия 15 для вмещения элемента клапана относительно торсионного вала 1.
Как изображено на фиг. 6, механизм D установки положений при повороте включает в себя шар 22, пружину 23 и установочный винт 24, которые расположены внутри удерживающего отверстия 21, сформированного в радиальном направлении первого фланцевого элемента 3. Шар 22 является шаром установки положений. Пружина 23 толкает шар 22 вовнутрь. Установочный винт 24 удерживает пружину 23 от выхода на внешнюю периферийную сторону первого фланцевого элемента 3. Шар 22 сформирован таким образом, чтобы иметь больший диаметр, чем диаметр открытой части ближнего конца каждого из вторых соединительных отверстий 93, 93a, 93b и 93c. Следовательно, шар 22 не проходит полностью во вторые соединительные отверстия 93, 93a, 93b и 93c. Шар 22 блокируется во втором соединительном отверстии 93b, которое расположено на противоположной стороне относительно второго соединительного отверстия 93 относительно торсионного вала 1, причем второе соединительное отверстие 93 используется для подачи охлаждающей жидкости, и, в результате этого, устанавливается положение при повороте первого фланцевого элемента 3 относительно торсионного вала 1. Такая установка положения при повороте первого фланцевого элемента 3 выполняется, когда выбрано второе соединительное отверстие 93b, которое установлено на противоположной стороне от второго соединительного отверстия 93 относительно торсионного вала 1, причем второе соединительное отверстие 93 имеет такую площадь сечения канала, чтобы обеспечить возможность получения подходящего количества охлаждающей жидкости.
Следует отметить, что когда оператор вручную вращает первый фланцевый элемент 3 относительно торсионного вала 1 вышеописанным способом, необходимо, чтобы оператор прикладывал силу вращения, которая больше силы трения, действующей между шаром 22, выталкиваемым посредством пружины 23, и каждым из вторых соединительных отверстий 93, 93a, 93b и 93c.
Механизм для удержания цилиндрического корпуса
Как было описано ранее, охлаждающая жидкость подается в цилиндрический корпус 8, когда цилиндрический корпус 8 находится в расширенном состоянии. В этом случае оператору затруднительно вручную удерживать цилиндрический корпус 8 в расширенном состоянии всюду в течение всего периода подачи охлаждающей жидкости. Такая затруднительная работа является обременительной для оператора. Следовательно, устройство подачи охлаждающей жидкости в соответствии с настоящим вариантом осуществления включает в себя механизм 200 для удержания цилиндрического корпуса, сконфигурированный для удержания цилиндрического корпуса 8 в расширенном состоянии.
Как изображено на фиг. 1, углубление 1d сформировано в торсионном валу 1 в положении, которое находится немного ниже положения части 51 захвата, когда цилиндрический корпус 8 находится в расширенном состоянии. При этом, как изображено на фиг. 7A и 7B, боковое отверстие 29 сформировано во втором фланцевом элементе 4 таким образом, чтобы боковое отверстие 29 тянулось от внутренней периферийной поверхности до внешней периферийной поверхности второго фланцевого элемента 4. Штырьковый стопорный элемент 25, дальний конец которого входит в зацепление с углублением 1d, подвижно размещен в боковом отверстии 29. Внешний периферийный конец бокового отверстия 29 блокируется посредством стопорного винта 27. Пружина 26 расположена между стопорным винтом 27 и стопорным элементом 25. В средней части стопорного элемента 25 в продольном направлении обеспечен фланец 25a. Стопорный элемент 25 и углубление 1d формируют механизм 200 для удержания цилиндрического корпуса.
Во втором фланцевом элементе 4 обеспечена рукоятка 28 управления, которая может поворачиваться вокруг центра 28a в горизонтальной плоскости. Рукоятка 28 управления имеет свободный конец 28b, который тянется вниз в боковое отверстие 29 и соединяется с фланцем 25a стопорного элемента 25.
В состоянии, изображенном на фиг. 7A, фланец 25a толкается посредством свободного конца 28b рукоятки 28 управления и противодействует пружине 26 таким образом, чтобы дальний конец стопорного элемента 25 был отодвинут от углубления 1d. Таким образом, второй фланцевый элемент 4 не блокирует торсионный вал 1. Когда второй фланцевый элемент 4 находится в таком состоянии, цилиндрический корпус 8 сжимается из расширенного состояния или расширяется из сжатого состояния.
Для удержания пользователем цилиндрического корпуса 8 в расширенном состоянии необходимо, чтобы пользователь поднимал второй фланцевый элемент 4 до момента, пока цилиндрический корпус 8 не придет в расширенное состояние. Стопорный элемент 25 смещается посредством пружины 26, и дальний конец стопорного элемента 25 входит в зацепление с углублением 1d, и, следовательно, второй фланцевый элемент 4 блокирует торсионный вал 1, и цилиндрический корпус 8 удерживается в расширенном состоянии.
Для выполнения пользователем высвобождения цилиндрического корпуса 8 из расширенного состояния пользователь должен повернуть рукоятку 28 управления для удаления дальнего конца стопорного элемента 25 из углубления 1d посредством свободного конца 28b.
Другими словами, посредством поворота рукоятки 28 управления состояние стопорного элемента 25 переключается из состояния блокирования в углублении 1d торсионного вала 1 в незаблокированное состояние. Таким образом, состояние цилиндрического корпуса 8 переключается между тем его удержанием в расширенном состоянии и выпуском его из расширенного состояния.
Операция впрыска охлаждающей жидкости
Устройство подачи охлаждающей жидкости, сконфигурированное описанным выше способом, способно к хранению охлаждающей жидкости в пространстве S до выполнения бурения посредством бура 10 и во время выполнения бурения посредством бура 10 к подаче соответствующего количества охлаждающей жидкости для бурения.
Сначала оператор удерживает часть 51 захвата из фиг. 1 одной рукой и снимает верхнюю крышку 5. В то же время оператор удерживает нижнюю крышку 50 другой рукой и устанавливает цилиндрический корпус 8 в расширенное состояние. Пружина 26 производит блокирование стопорного элемента 25 в углублении 1d, и, таким образом, поддерживается расширенное состояние цилиндрического корпуса 8.
Затем, как изображено на фиг. 1, охлаждающая жидкость, хранящаяся в емкости T для подачи жидкости, подается из емкости T для подачи жидкости в пространство S через впускное отверстие 32 для охлаждающей жидкости. Как было описано ранее, каждый из элементов, а именно цилиндрический корпус 8, нижняя крышка 50 и верхняя крышка 5, сформирован из прозрачного или полупрозрачного полимера, что позволяет обеспечивать визуальное подтверждение количества охлаждающей жидкости в цилиндрическом корпусе 8 снаружи устройства A подачи охлаждающей жидкости.
Когда в пространство S впрыскивается предварительно определенное количество охлаждающей жидкости, оператор удаляет емкость T для подачи жидкости из впускного отверстия 32 для охлаждающей жидкости. Затем оператор приводит в действие рукоятку 28 управления для высвобождения стопорного элемента 25 из заблокированного состояния в углублении 1d. В результате высвобождения стопорного элемента 25 из заблокированного состояния обеспечивается возможность перемещения второго фланцевого элемента 4 вдоль торсионного вала 1. Второй фланцевый элемент 4 толкается в направлении первого фланцевого элемента 3 посредством толкающей пружины 6. Охлаждающая жидкость в пространстве S выталкивается в первое соединительное отверстие 17 первого фланцевого элемента 3. Таким образом, второй фланцевый элемент 4, первый фланцевый элемент 3 и толкающая пружина 6 формируют «механизм для выталкивания охлаждающей жидкости» из настоящего изобретения. Затем оператор вставляет ближний конец 1b торсионного вала 1 в установочное отверстие держателя торсионного вала электрического бурового инструмента (не показано).
В таком состоянии, если электрический буровой инструмент включен, и держатель торсионного вала электрического бурового инструмента вращается, то первый фланцевый элемент 3 и второй фланцевый элемент 4 вращаются вместе с торсионным валом 1. Нижняя крышка 50 и верхняя крышка 5 защищают снаружи цилиндрический корпус 8 и предотвращают внешнюю деформацию цилиндрического корпуса 8, в котором хранится охлаждающая жидкость вследствие воздействия центробежной силы или силы тяжести.
Если прикладываемая к элементу 16 клапана центробежная сила превышает силу упругости пружинного элемента 19 вследствие вращения первого фланцевого элемента 3, то элемент 16 клапана удаляется наружу из элемента кромки 13a, в результате этого, формируется небольшое пространство. Поскольку второй фланцевый элемент 4 выталкивается в направлении первого фланцевого элемента 3 вследствие воздействия силы упругости толкающей пружины 6, охлаждающая жидкость, хранящаяся в пространстве S, выталкивается из пространства S посредством силы упругости. Затем охлаждающая жидкость вытекает из соединительных отверстий 17 через зазор S1, второй подающий канал 92 и первый подающий канал 9 в канал 100 бура 10. Таким образом, охлаждающая жидкость вытекает через подающий канал P для охлаждающей жидкости и подается из торсионного вала 1 в канал 100 бура 10.
В некоторых случаях желательно изменять количество охлаждающей жидкости, подаваемой в канал 100 бура 10, например, в соответствии с типом обрабатываемого материала, который должен быть пробурен, или типом бура, который должен быть использован. В таком случае оператор вручную выполняет вращение торсионного вала 1 относительно первого фланцевого элемента 3 и после этого вызывает вхождение в зацепление друг с другом первого фланцевого элемента 3 и торсионного вала 1 посредством использования механизма D установки положений при повороте. Таким образом, может быть сделан выбор второго подающего канала 92, который включает в себя дальние концы 93, 93a, 93b и 93c, имеющие соответствующие площади сечений каналов, которые обеспечивают возможность получения оптимального количества охлаждающей жидкости.
В соответствии с устройством для подачи охлаждающей жидкости из настоящего варианта осуществления, в пространстве между фланцевыми элементами хранится, по меньшей мере, минимально необходимое для бурения количества охлаждающей жидкости. Во время бурения охлаждающая жидкость может подаваться в бурильную часть на дальнем конце бура посредством механизма для выталкивания охлаждающей жидкости. Это избавляет от необходимости переноса оператором резервуара с охлаждающей жидкостью, включающего в себя насос для подачи охлаждающей жидкости, и, тем самым, реализует высокую степень свободы при работе с электрическим буровым инструментом. Поскольку больше нет необходимости переноса резервуара с охлаждающей жидкостью, может быть легко выполнена работа по бурению в небольшом пространстве. Следовательно, посредством применения устройства подачи охлаждающей жидкости в соответствии с настоящим вариантом осуществления к электрическому буровому инструменту с аккумуляторным источником питания в еще большей степени могут быть использованы преимущества электрического бурового инструмента с аккумуляторным источником питания.
Фиг. 8 изображает пример применения настоящего варианта осуществления. Фиг. 8 изображает в увеличенном виде впускное отверстие 32 для охлаждающей жидкости и окружающую его обстановку. Во впускном отверстии 32 для охлаждающей жидкости обеспечен запорный клапан 34. Запорный клапан 34 может свободно открываться и закрываться посредством качательного движения элемента клапана 35 пластинчатой формы. Элемент клапана 35 пластинчатой формы сконфигурирован для выполнения качательного движения вокруг его ближнего конца и открывается только в случае вставки дальнего конца емкости T для подачи жидкости, в которой хранится охлаждающая жидкость, во впускное отверстие 32 для охлаждающей жидкости. Пластинчатая или проволочная пружина 36 расположена на ближнем конце элемента клапана 35. Пружина 36 смещает элемент клапана 35 для выполнения блокирования впускного отверстия 32 для охлаждающей жидкости элементом клапана 35.
Когда охлаждающая жидкость не впрыскивается через впускное отверстие 32 для охлаждающей жидкости, впускное отверстие 32 для охлаждающей жидкости блокируется посредством элемента клапана 35. Это делает возможным предотвратить случайное попадание грязи или подобного в пространство S через впускное отверстие 32 для охлаждающей жидкости.
Второй вариант осуществления
Фиг. 9 сбоку с частичным разрезом устройства подачи охлаждающей жидкости в соответствии со вторым вариантом осуществления, где разрез выполнен вдоль осевого направления устройства A подачи охлаждающей жидкости. Фиг. 10 иллюстрирует вид сверху с частичным разрезом устройства A подачи охлаждающей жидкости из фиг. 9, где разрез выполнен вдоль плоскости, включающей в себя линию N-N из фиг. 9, и представление просматривается в направлении стрелок линии N-N. В устройстве A подачи охлаждающей жидкости в соответствии с настоящим вариантом осуществления первый фланцевый элемент 3 обеспечен в нижнем конце внутренней части цилиндрической емкости 75, а второй фланцевый элемент 4 обеспечен в верхнем конце внутренней части емкости 75. Торсионный вал 1, тянущийся в направлении вверх-вниз, прикреплен к центральной части емкости 75. Первый фланцевый элемент 3 и второй фланцевый элемент 4 присоединены к торсионному валу 1. В отличие от первого варианта осуществления второй фланцевый элемент 4 ни поднимается, ни опускается.
Между фланцевыми элементами 3 и 4 вокруг торсионного вала 1 расположено множество грузов 45, которые тянутся в направлении вверх-вниз. Множество грузов 45 имеют возможность перемещения в радиальном направлении торсионного вала 1. Диафрагма 65, которая может растягиваться способом, аналогичным баллону, расположена за пределами множества грузов 45. Диафрагма 65, при ее нахождении в сжатом состоянии, вызывает соприкосновение множества грузов 45 с торсионным валом 1. Таким образом, диафрагма 65 обычно находится в сжатом состоянии, и когда воздух затекает во внутреннюю часть диафрагмы 65, диафрагма 65 расширяется, преодолевая сопротивление сжимающей силы. Пространства S, в которые впрыскивается охлаждающая жидкость, сформированы за пределами диафрагмы 65 между фланцевыми элементами 3 и 4. Вентиляционное отверстие 110, через которое втекает воздух, сформировано таким образом, чтобы тянуться в направлении вверх-вниз через внутреннюю часть торсионного вала 1. Верхний конец вентиляционного отверстия 110 открыт на верхней торцевой поверхности торсионного вала 1, а нижний конец воздушного отверстия 110 открыт на периферийной поверхности торсионного вала 1 внутри диафрагмы 65. Таким образом, воздух втягивается из верхнего конца вентиляционного отверстия 110 и выводится вовнутрь диафрагмы 65.
Подобно первому варианту осуществления первое соединительное отверстие 17 сформировано в верхней поверхности первого фланцевого элемента 3, и первое соединительное отверстие 17 сообщается с первым подающим каналом 9 через второй подающий канал 92. Кроме того, подобно первому варианту осуществления впускное отверстие 32 для охлаждающей жидкости сформировано во втором фланцевом элементе 4.
Как изображено на фиг. 10, когда охлаждающая жидкость вводится в пространство S через впускное отверстие 32 для охлаждающей жидкости, диафрагма 65 поддерживается в сжатом состоянии. В сжатом состоянии, при вращении торсионного вала 1, к грузам 45 прикладывается центробежная сила. В результате, грузы 45 перемещаются наружу в радиальном направлении, что вызывает вытягивание диафрагмы 65 наружу в радиальном направлении торсионного вала 1. Воздух втягивается через открытую часть с верхнего конца вентиляционного отверстия 110. Следовательно, как изображено на фиг. 11, диафрагма 65 расширяется, и давление охлаждающей жидкости в пространстве S увеличивается, и охлаждающая жидкость выталкивается из пространства S в первое соединительное отверстие 17. Охлаждающая жидкость вытекает из первого соединительного отверстия 17 первого фланцевого элемента 3 в первый подающий канал 9 через второй подающий канал 92 и подается в канал 100 бура 10. Таким образом, диафрагма 65 и грузы 45 формируют «механизм для выталкивания охлаждающей жидкости» из настоящего изобретения.
Когда вращение торсионного вала 1 останавливается, к грузам 45 больше не прикладывается центробежная сила. В результате, диафрагма 65 сжимается, и грузы 45 приходят в соприкосновение с торсионным валом 1.
В качестве альтернативы конфигурации, изображенной на фиг. 9, грузы 45 и диафрагма 65 могут быть исключены из устройства A подачи охлаждающей жидкости, и в состоянии, когда охлаждающая жидкость хранится в пространстве S, сжатый воздух может подаваться из верхнего конца в нижний конец вентиляционного отверстия 110. Охлаждающая жидкость в пространстве S выталкивается посредством давления воздуха для того, чтобы охлаждающая жидкость из пространства S была вытолкнута из пространства S в подающий канал для охлаждающей жидкости P.
В вышеупомянутом описании охлаждающая жидкость подается из емкости T для подачи жидкости в пространство S. Однако охлаждающая жидкость может подаваться в пространство S не из емкости T для подачи жидкости, а через воронку (не показана).
В описанном выше первом варианте осуществления ограничено перемещение первого фланцевого элемента 3 вдоль торсионного вала 1, а второй фланцевый элемент 4 сконфигурирован для его поднятия и опускания вдоль торсионного вала 1. Однако в качестве альтернатива этой конфигурации второй фланцевый элемент 4 может быть зафиксирован на торсионном валу 1 в осевом направлении, а первый фланцевый элемент 3 может быть расположен таким образом, чтобы первый фланцевый элемент 3 имел возможность перемещения (скольжения) ко второму фланцевому элементу 4 и от него. Кроме того, альтернативно первый фланцевый элемент 3 и второй фланцевый элемент 4 могут быть расположены таким образом, чтобы как первый фланцевый элемент 3, так и второй фланцевый элемент 4 имели возможность перемещения (скольжения) друг к другу и друг от друга на торсионном валу 1.
Будет понятно, что в случае, где вышеописанное устройство A подачи охлаждающей жидкости используется для электрического бурового инструмента, который обеспечен силовой кабель, верхний конец торсионного вала 1 может быть сформирован таким образом, чтобы иметь столбчатую или призматическую форму, несмотря на то, что такая форма на чертежах не изображена. Альтернативно ближний конец торсионного вала 1 может иметь форму, отличную от формы, изображенной на фиг. 1, в соответствии с формой держателя торсионного вала электрического бурового инструмента. Также в таком случае может применяться устройство подачи охлаждающей жидкости в соответствии с настоящим изобретением.
Из предшествующего описания специалисту в данной области техники очевидны многочисленные модификации и другие варианты осуществления настоящего изобретения. Следовательно, предшествующее описание должно интерпретироваться исключительно как иллюстративное, и оно предоставляется специалисту в данной области техники, в целях сообщения одного варианта осуществления настоящего изобретения. Структурные и/или функциональные детали могут в значительной степени изменяться без отступления от сущности настоящего изобретения.
Устройство подачи охлаждающей жидкости в соответствии с настоящим изобретением полезно для охлаждения бура, при работе с которым требуется охлаждающая жидкость.
Список ссылочных обозначений
A устройство подачи охлаждающей жидкости
P подающий канал для охлаждающей жидкости
D механизм установки положений при повороте
1 торсионный вал
3 первый фланцевый элемент
4 второй фланцевый элемент
6 толкающая пружина
8 цилиндрический корпус
10 бур