KR101230735B1

KR101230735B1 - 압력 유체 작동식 충격 장치를 제어하는 방법 및 충격 장치

Info

Publication number: KR101230735B1
Application number: KR1020077018007A
Authority: KR
Inventors: 에르키 아홀라; 마우리 에스코; 아이모 헬린; 마르쿠 케스키니바; 요르마 매키; 유하 피스파넨
Original assignee: 산드빅 마이닝 앤드 컨스트럭션 오와이
Priority date: 2005-01-05
Filing date: 2006-01-04
Publication date: 2013-02-07
Also published as: EP1843875B1; NO20073951L; CN100586663C; AU2006204440B2; CA2591893A1; FI123740B; FI20050012A; RU2393955C2; JP4801094B2; RU2007129838A; AU2006204440A1; BRPI0606414A2; KR20070103019A; EP1843875A1; FI20050012A0; CN101098772A; CA2591893C; JP2008526534A; US20090266568A1; US7836969B2

Abstract

본 발명은, 스트레스 펄스를 발생시키기 위해서, 충격 장치에 설치된 공구 (5) 가 파괴될 재료에 대해 가압되도록, 압력 유체용 작업실 (3) 및 작업실에 대해 이동가능하게 설치된 작업실 (3) 안의 전달 피스톤 (4) 을 포함하는 압력 유체 작동식 충격 장치를 제어하는 방법 및 충격 장치에 관한 것이다. 상기 방법은 압력이 전달 피스톤 (4) 에 작용되는 시간을 조절함으로써 스트레스 펄스의 길이를 조절하는 단계를 포함한다. 충격 장치는, 제어 밸브 (8) 를 경유하여 공급되어 전달 피스톤 (4) 에 작용하는 압력 유체의 압력 작용 시간을 조절하기 위한 조절 요소 (14) 및 조절 수단을 포함한다.

Description

압력 유체 작동식 충격 장치를 제어하는 방법 및 충격 장치{METHOD FOR CONTROLLING PRESSURE FLUID OPERATED PERCUSSION DEVICE, AND PERCUSSION DEVICE}

본 발명은, 충격 장치의 본체에 대해서 그 종 방향으로 이동가능한 공구가 내부에 설치되는 것을 허용하고; 전달 피스톤에 작용하는 압력 유체의 압력을 이용하여 그 종 방향으로 공구를 갑자기 압축하도록 공구의 축 방향으로 이동가능하게 설치되는 전달 피스톤 및 전달 피스톤이 있는 작업실을 포함하여, 스트레스 펄스가 그 종 방향으로 공구에 발생되게 하고, 스트레스 펄스가 공구를 통해 파괴될 재료로 전진하게 하며; 압력 유체를 충격 장치로 그리고 충격 장치로부터 이송시키기 위한 유입 및 배출 채널을 포함하고, 또한 스위치 요소의 채널을 경유하여, 유입 채널 및 유사하게는 배출 채널을 전환시킴으로써, 전달 피스톤에 작용하도록 압력 유체를 작업실에 선택적으로 공급하고, 유사하게는 전달 피스톤에 작용한 압력 유체를 작업실로부터 배출시키기 위한 채널이 제공된 이동가능하게 설치된 스위치 요소를 포함하는 제어 밸브를 포함하는 압력 유체 작동식 충격 장치를 제어하는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 또한, 공구가 충격 장치의 본체에 대해서 그 종 방향으로 이동가능하게 내부에 설치되는 것을 허용하고; 전달 피스톤에 작용하는 압력 유체의 압력을 이용하여 그 종 방향으로 공구를 갑자기 압축하도록 공구의 축 방향으로 이동가 능하게 설치되는 전달 피스톤 및 전달 피스톤이 있는 작업실을 포함하여, 스트레스 펄스가 그 종 방향으로 공구에 발생되게 하고, 스트레스 펄스가 공구를 통해 파괴될 재료로 전진하게 하며; 압력 유체를 충격 장치로 그리고 충격 장치로부터 이송시키기 위한 유입 및 배출 채널을 포함하고, 또한 스위치 요소를 이용하고 스위치 요소의 채널을 경유하여, 채널들을 전환시킴으로써, 전달 피스톤에 작용하도록 압력 유체를 작업실로 선택적으로 이송시키고, 유사하게는 전달 피스톤에 작용한 압력 유체를 작업실로부터 배출시키기 위한 채널이 제공된 이동가능하게 설치된 스위치 요소를 포함하는 제어 밸브를 포함하는 충격 장치에 관한 것이다.

청구된 충격 장치에 있어서, 스트레스 펄스는, 개별적인 작업실에 있는 전달 피스톤이 압력 유체의 압력에 의해, 가장 바람직하게는 갑자기 작용되도록 발생된다. 압력의 작용은 전달 피스톤을 공구 쪽으로 민다. 결과적으로, 공구가 압축되어, 스트레스 펄스가 공구에 발생되고, 이를 통해 스트레스 펄스가 전진하여, 공구의 첨단이 파괴될 암석 또는 다른 경질 재료에 접촉할 때, 재료를 파괴시킨다. 공구 첨단의 타격 작용을 제어하기 위해서, 충격 장치는, 압력 유체원으로부터 충격 장치의 전달 피스톤으로의 연결, 유사하게는 전달 피스톤으로부터 압력 유체 저장소로의 연결을 선택적으로 개방시키기 위한 연속적인 개구부들을 전형적으로 포함하는 회전가능하거나 선형적으로 상호이동가능한 스위치를 이용할 수 있다. 드릴링 조건이 변화될 때, 또는 어떤 다른 이유로, 스트레스 펄스가 발생되는 주파수를 변화시키는 것이 때론 바람직하며, 이는 스위치 요소의 이동 속도 를 조절함으로써 쉽게 실행된다. 그러나, 스위치 요소의 이동 속도가 증가할 경우, 압력 유체 채널이 개방되는 시간이 더 짧아지는 문제점이 발생한다. 이는 바람직하지 않은 장치의 작동 및 거동 변화의 원인이 된다.

본 발명의 목적은, 스트레스 펄스의 발생 시간을 원하는 대로 조절할 수 있는, 예컨대 이동 속도의 증가로 인한, 압력 유체 채널의 개방 시간 단축이 보상되는 방법 및 충격 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 방법은, 스트레스 펄스의 길이를 조절하기 위해서, 전달 피스톤에 작용하여 공구를 가압하는 압력 유체의 압력이 공구에 작용되는 시간을 조절하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 충격 장치는, 압력 유체용 채널이 제공된 조절 요소를 포함하고, 스위치 요소는 압력 유체를 조절 요소의 채널을 경유하여 작업실로 및 작업실로부터 이송시키도록 배치되며, 조절 요소를 이용하여, 제어 밸브를 경유하여 충격 장치에 공급되고 전달 피스톤에 작용하며 이를 통해 공구를 압축하는 압력 유체의 압력 작용 시간을 조절하기 위한 조절 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 근원이 되는 아이디어는, 압력 유체의 압력 작용 시간은, 압력 유체 유입 채널(들)이 개방되는 시간 및/또는 제어 밸브의 스위치 요소의 이동 속도 중 어느 하나를 조절함으로써 조절된다는 것이다. 본 발명의 실시예의 근원이 되는 아이디어는, 제어 밸브의 스위치 요소의 상이한 측에서, 압력 유체 유입 및 배출 채널에, 적어도 부분적으로 정렬되는 개구부가 제공되고, 스위치 요소의 측면 중 적어도 일 측에는 스위치 요소의 이동 방향으로 이동가능한 조절 요소가 제공되어, 조절 요소를 이동시킴으로써 개구부의 상호 위치가 조절될 수 있고, 그 결과 정렬된 개구부의 일부 길이가 이동 방향으로 변한다는 것이다. 본 발명의 제 2 실시예에 따라, 조절은, 스위치 요소의 이동 방향으로 정렬된 개구부의 일부의 길이가 이동 속도에 비례하도록 스위치 요소의 이동 속도에 대해서 실행된다. 이는 압력 유체 채널이 개방되는 시간을 이동 속도에 비례하게 조절하여, 채널이 개방되는 시간 및 이에 따른 스트레스 펄스의 발생 시간은 이동 속도에 관계없이 실질적으로 항상 동일해 진다. 본 발명의 제 3 실시예에 따라, 조절 요소는 제어 밸브의 스위치 요소의 외측에 설치된다. 본 발명의 제 4 실시예에 따라, 조절 요소는 스위치 요소의 일부로서 설치된다.

본 발명의 이점은 스트레스 펄스의 길이가 주어진 드릴링 조건에 따라 조절될 수 있다는 것이다. 다른 이점은, 스트레스 펄스의 주파수를 조절할 경우, 동시에 스트레스 펄스의 길이를 조절할 수 있고, 따라서 주파수의 변화에 관계없이, 원하는 길이의 스트레스 펄스를 발생시킬 수 있다는 것이다.

본 발명을 첨부의 도면을 참조하여 더 상세하게 설명한다.

도 1a 및 도 1b 는 본 발명의 충격 장치의 실시예를 개략적으로 도시한다.

도 2a 및 도 2b 는 본 발명의 실시예를 개략적으로 도시한다.

도 3a 및 도 3b 는 본 발명의 다른 실시예를 개략적으로 도시한다.

도 4 는 본 발명의 바람직한 실시예를 개략적으로 도시한다.

도 1a 는 내부에 작업실 (3) 을 구비하는 본체 (2) 및 작업실 (3) 안의 전달 피스톤 (4) 을 포함하는 본 발명에 따른 충격 장치 (1) 를 도시하는 개략적인 단면도이다. 전달 피스톤 (4) 은, 공구 (5) 와 동축으로 위치되며, 스트레스 펄스의 발생 동안, 전달 피스톤 (4) 이 공구 (5) 또는 공구에 부착되어 있는 공지의 생크 (shank) 자체에 접촉하도록 축 방향으로 이동할 수 있다. 공구에 대향하는 전달 피스톤 (4) 의 측면에는 작업실 (3) 을 향하는 압축면이 제공되어 있다. 스트레스 펄스를 발생시키기 위해, 가압된 압력 유체가 펌프 (6) 등의 압력원으로부터 유입 채널 (7) 을 따라 제어 밸브 (8) 를 경유하여 작업실 (3) 로 공급된다. 제어 밸브는, 스위치 요소에 이르는 제 1 유입 채널 및 스위치 요소로부터 나가는 제 2 유입 채널을 작업실에 선택적으로 연결하며, 유사하게는 작업실로부터 스위치 요소까지 제공되는 제 2 배출 채널 및 스위치 요소로부터 나가는 제 1 배출 채널을 선택적으로 연결하는 개구부 또는 홈 등의 채널이 제공되어 있는 이동가능한 스위치 요소 (도 2a ~ 도 3b 에 더 상세하게 도시되어 있음) 를 포함한다. 압력 유체의 압력이 전달 피스톤 (4) 을 공구 (5) 쪽으로 밀고, 이를 통해 공구 (5) 를 파괴될 재료에 대해 압축시킬 때, 스트레스 펄스가 발생된다. 스트레스 펄스가 공구 (5) 를 통해 이동한 후, 드릴 비트 (bit) 등의 공구의 첨단을 경유하여 공지의 방식으로 암석 등의 파괴될 재료에 전달되어, 재료가 파괴되게 한다. 제어 밸브 (8) 의 스위치 요소가, 작업실로 들어오는 압력 유체를 막고, 전달 피스톤 (4) 에 작용한 압력 유체를 작업실 (3) 로부터 배출 채널 (9) 을 따라 압력 유체 저장소 (10) 로 실질적으로 배출시킬 때, 스트레스 펄스는 약해지고, 공구 (5) 방향으로 수 밀리미터의 짧은 거리를 이동한 전달 피스톤 (4) 은, 제어 밸브 (8) 의 스위치 요소가 압력 유체를 작업실 (3) 로 다시 유입시키기 이전에 그 원래 위치로 복귀하여, 새로운 스트레스 펄스를 발생시킨다. 충격 장치의 사용 동안, 전달 피스톤은 공지의 방식으로 이송력 (F) 에서 공구 (5) 쪽으로, 그리고 동시에 파괴될 재료 쪽으로 밀린다. 전달 피스톤 (4) 을 복귀시키기 위해, 압력 매체가 스트레스 펄스 사이의 챔버 (3') 에 공급될 수 있고 (필요한 경우), 또는 전달 피스톤은 스프링 등의 기계적인 장치에 의해 복귀될 수 있다.

도 1a 에 도시되어 있는 바와 같은 경우, 제어 밸브 (8) 는, 파선으로 개략적으로 나타낸 동력 전달의 이용으로, 모터 (11) 등의 적합한 회전 기구에 의해 화살표 (A) 방향으로 그 축선 주위를 회전하는 이동가능한 스위치 요소를 공구 (5) 와 동축으로 회전가능하게 포함한다. 선택적으로는, 스위치 요소는 적합한 기구에 의해 전후로 회전가능하게 전환된다. 이러한 회전이동가능한 스위치 요소는, 예컨대 본체 (2) 에서 작업실 (3) 의 일 측에 설치되는 것과 다르게 위치될 수도 있다. 회전이동가능한 스위치 요소 대신에, 제어 밸브 (8) 는 상호이동가능한 스위치 요소를 이용할 수도 있다. 게다가, 두 경우에, 그 스위치 요소가 압력 유체를 작업실로 및 작업실로부터 이송시키기 위한 하나의 채널만을 포함하는 제어 밸브를 사용하는 것이 가능하다. 그러나, 바람직하게는, 제어 밸브 (8) 의 스위치 요소는 복수의 평행한 채널을 포함한다. 도 1a 는, 제어 밸브의 회전 속도 또는 상호이동가능한 제어 밸브의 이동 속도를 제어하도록 연결될 수 있 고, 압력 유체 채널의 개구부가 예컨대, 스위치 요소의 이동 속도에 비례하여 개방되는 시간을 조절함으로써 압력 유체의 압력 작용 시간을 도 2a ~ 3b 에 도시되어 있는 것과 유사한 방식으로 조절하는 조절 수단을 포함하는 제어 유닛 (12) 을 더 도시한다. 이는 파선 (13a, 13b) 으로 개략적으로 도시되어 있다. 이러한 조절은, 예컨대 파괴될 암석의 경도와 같은 드릴링 조건 등의 원하는 변수를 이용하여 수많은 상이한 공지의 기술 자체에 의해 실행될 수 있다.

도 1b 는 그 내부에 작업실 (3) 이 제공되어 있는 본체 (2) 및 작업실 (3) 안의 전달 피스톤 (4) 을 포함하는 본 발명에 따른 제 2 충격 장치 (1) 를 도시하는 개략적인 단면도이다. 이 실시예에서, 전달 피스톤 (4) 은 채널 (9a) 을 경유하는 압력 유체의 연속적인 압력에 의해 작용된다. 전달 피스톤 (4) 에 대해, 채널 (9a) 은 공구 (5) 에 대향하는 측에 있는 보조실 (3a) 과 연결된다. 유사하게는, 충격 장치의 작동을 위해, 작업실 (3) 은 전달 피스톤 (4) 에 대하여 공구 (5) 측에 있다. 그러므로, 스트레스 펄스를 발생시키기 위해서, 압력 유체는 원하는 길이의 기간 동안 작업실 (3) 로부터 배출되어, 보조실의 압력 유체의 압력은 전달 피스톤을 공구 쪽으로 민다. 동시에, 공구는 압축되고, 스트레스 펄스가 발생한다. 유사하게는, 전달 피스톤 (4) 은 작업실 (3) 에 압력 유체를 공급함으로써 그 원래 위치로 복귀되고, 이 경우, 전달 피스톤은 공구를 가압하는 것을 멈추고, 스트레스 펄스는 약해진다. 도 1b 의 경우, 조절은 도 1a 에서와 동일한 방식으로 실행되지만, 이 도면에서, 조절되는 것은 작업실 (3) 로부터의 압력 유체의 배출이다. 이 도면은 종래의 상호이동가능한 스위치 요소로서 밸브 (8) 를 개략적으로 도시하지만, 본 발명에 따른 상세한 사항은 도 2a 및 도 2b 에 도시한다. 모터 (11) 는 기계적, 유압적, 공압적, 또는 전기적으로 작동되는 상호이동을 발생시킬 수 있는 어떤 장치일 수 있다.

도 2a 및 도 2b 는 본 발명의 실시예를 개략적으로 도시한다. 도면은, 예컨대 상호이동가능한 스위치 요소 (8a) 가 설치되어 있는 제어 밸브 (8) 및 충격 장치의 본체 (2) 의 일부만을 도시한다. 제어 밸브 (8) 의 일측에는, 스위치 요소 (8a) 에서 종료되며, 스위치 요소 (8a) 를 향하는 그 개구부가 제어 밸브 (8) 에 포함되는 압력 유체 유입 채널 (7) 및 배출 채널 (9) 이 제공되어 있다. 이 예에서, 이 채널들은 충격 장치의 본체 (2) 에 고정적으로 형성되어 있어, 본체 (2) 에 대한 그들의 위치는 항상 일정하다. 충격 장치의 본체 (2) 에 대해 스위치 요소 (8a) 의 타측에서, 제어 밸브 (8) 는, 화살표 (C) 로 도시한 바와 같은 상호이동가능한 스위치 요소 (8a) 의 이동 방향 (B) 에 평행하며, 유사하게는 충격 장치 (1) 의 작업실 (3) 과 연결된 채널 (7', 9') 을 포함하는 조절 요소 (14) 를 포함한다. 유사하게는, 제어 밸브에 포함된 그들의 개구부 (7'a, 9'a) 는 스위치 요소 (8a) 를 향한다. 제어 밸브 (8) 의 스위치 요소 (8a) 에는, 채널의 개구부 (15a, 15b) 가 채널 (7, 7') 및 유사하게는 채널 (9, 9') 을 선택적으로 연결하여 압력 유체가 작업실 (3) 로 및 작업실로부터 흐르도록, 그 표면에서 내부로 형성된 홈 또는 이를 통해 제공되는 개구부 형상을 내부에 갖는 채널 (15) 이 더 제공되어 있다.

도 2a 에 도시되어 있는 상태에서, 조절 요소 (14) 의 위치는, 조절 요소 (14) 의 채널 (7', 9') 의 개구부 (7'a, 9'a) 가 본체 (2) 에 제공된 유입 및 배출 채널 (7, 9) 의 개구부 (7a, 9a) 에 대해 스위치 요소 (8a) 의 이동 방향으로 거리 (s) 만큼 겹치도록 배치되게 한다. 이러한 경우, 스위치 요소 (8a) 가 이동할 때, 채널 (7, 7') 의 개구부 (7a, 7'a) 및 유사하게는 채널 (9, 9') 의 개구부 (9a, 9'a) 의 단면 영역은 단지 일부만이 각각 스위치 요소 (8a) 의 채널 (15) 의 개구부 (15a, 15b) 를 경유하여 서로 동시에 연결된다. 이는, 채널 (7, 15) 의 개구부 (7a, 15a) 가 서로에게 개방될 때, 스위치 요소 (8a) 가 동일한 방향으로 계속 다른 거리 (s) 만큼 이동한 직후에 채널 (7') 의 개구부 (7'a) 는 채널 (15) 의 개구부 (15b) 와 연결되어 개방되기 때문이다. 유사하게는, 채널 (7) 의 개구부 (7a) 는, 채널 (7') 의 개구부가 채널 (15) 과의 연결이 해제되어 밀폐되기 이전에, 이미 거리 (s) 로 채널 (15) 과의 연결이 해제되어 밀폐된다. 채널 (9, 9') 의 개구부 (9a, 9'a) 는 유사한 방식으로 연결된다. 제어 밸브 (8) 의 스위치 요소 (8a) 의 특정 이동 속도에서, 주어진 길이의 스트레스 펄스를 발생시키는데 필요한, 전달 피스톤 (4) 에 작용하는 압력 유체의 스트레스 펄스를 위한 주어진 길이의 작용 시간 (t) 을 달성하는 것이 가능하다.

도 2b 에 따른 상태에서, 조절 요소 (14) 는, 조절 요소 (14) 의 채널 (7', 9') 의 개구부가 본체 (2) 에 제공된 유입 및 배출 채널 (7, 9) 에 대해 완전히 정렬되도록, 즉 거리 (s) = 0 이 되도록 배치되는 위치로 이동하였다. 이러한 경우, 제어 밸브 (8) 의 스위치 요소 (8a) 가 이동할 때, 채널 (7, 7') 의 개구부 (7a, 7'a) 는 채널 (15) 의 개구부 (15a, 15b) 와 연결되어 동시에 개방되고, 유사 하게는 이와 동시에 채널 (15) 과의 연결이 해제되어 밀폐된다. 결과적으로, 채널 (9, 9') 의 개구부 (9a, 9'a) 뿐만 아니라 채널 (7, 7') 의 개구부 (7a, 7'a) 의 전체 단면 영역은 각각 스위치 요소 (8a) 의 채널 (15) 을 경유하여 동시에 서로 연결되고, 유사하게는 전체 단면 영역은 압력 유체를 더 오래 흐르게 한다. 이 상태에서, 압력 유체가 전달 피스톤 (4) 을 경유하여 공구에 작용하는 시간은 가장 길다.

조절 요소 (14) 를 상이한 위치에 배치함으로써, 스위치 요소 (8a) 의 특정 이동 속도에서 상이한 길이의 압력 유체 작용 시간을 구성하는 것이 가능하다. 따라서, 조절 요소 (14) 의 위치를 조절하고, 이를 통해 압력 유체 유입 및 배출 채널의 개구부의 상호 위치를 서로에 대해 조절함으로써, 압력 유체가 전달 피스톤 (4) 을 경유하여 공구 (5) 에 작용하는 시간을 조절할 수 있다.

제어 밸브 (8) 의 스위치 요소 (8a) 의 이동 속도가 빨라지면, 스트레스 펄스의 주파수가 증가한다. 그러나, 결과적으로, 도 2a 에 도시된 위치에서의 압력 유체 작용 시간은 더 짧아지며, 즉 스트레스 펄스의 발생 시간은 더 짧아지는데, 이는 때론 충격 장치의 작동이 염려될 만큼 해롭다. 따라서, 이동 속도가 증가할 경우, 조절 요소 (14) 는, 채널 (7', 9') 의 개구부 (7'a, 9'a) 가 본체 (2) 에 제공된 유입 및 배출 채널 (7, 9) 의 개구부 (7a, 9a) 와 더 정렬되도록 유사하게 이동될 수 있다. 이론적으로, 제어 밸브 (8) 의 스위치 요소 (8a) 의 이동 속도가 두 배가 되는 경우, 스위치 요소 (8a) 의 이동 방향으로 정렬된 개구부의 길이 또한 두 배가 되어, 동일한 길이의 스트레스 펄스 발생 시간이 더 큰 이 동 속도 및 이에 따른 더 큰 주파수의 스트레스 펄스에 의해 달성되게 할 수 있다.

도 3a 및 도 3b 는 본 발명의 다른 실시예를 개략적으로 도시한다. 도면은 화살표 (B') 로 표시한 바와 같은 동일한 방향으로 이동, 즉 회전하는 스위치 요소 (8a) 및 충격 장치의 본체 (2) 의 일부만을 더 도시한다. 제어 밸브 (8) 에는, 스위치 요소 (8a) 의 일측에, 그 개구부 (7a, 9a) 가 스위치 요소 (8a) 쪽에 놓이는 압력 유체 유입 및 배출 채널 (7, 9) 이 제공되어 있다. 충격 장치의 본체 (2) 의 스위치 요소 (8a) 의 타측에는, 각각 작업실 (3) 과 연결되는 다른 압력 유체 채널 (7', 9') 이 제공되어 있다. 유사하게는, 이 채널들의 개구부 (7'a, 9'a) 는 스위치 요소 (8a) 쪽에 놓인다. 유입 및 배출 채널 (7, 9) 및 유사하게는 채널 (7', 9') 은 서로에 대해 이동 불가능하게 놓여있다.

제어 밸브 (8) 의 스위치 요소 (8a) 에는 스위치 요소 (8a) 의 표면에 형성된 홈 또는 이를 통해 제공되는 개구부의 형상을 갖는 채널 (15) 이 내부에 제공되어 있다. 스위치 요소 (8a) 는, 이 스위치 요소와 함께 이동하며 화살표 (C') 로 표시된 바와 같이 스위치 요소에 대해 이동가능한 조절 요소 (14') 를 더 포함하여, 조절 요소에, 그 표면에 형성된 홈 또는 이를 통해 제공되는 개구부의 형상을 가지며 채널 (15) 과 연결되는 채널 (15') 이 유사하게 제공되도록 한다. 채널 (15, 15') 은, 압력 유체가 작업실 (3) 로 및 작업실로부터 흐르도록 채널 (7, 7') 및 유사하게는 채널 (9. 9') 을 선택적으로 연결한다.

도 3a 에 도시되어 있는 상태에서, 스위치 요소 (8a) 에 대한 조절 요소 (14') 의 위치는, 채널 (7, 7') 및 유사하게는 채널 (9, 9') 쪽에 위치해 있는 채 널 (15, 15') 의 개구부 (15a, 15b) 가 스위치 요소 (8a) 의 이동 방향으로 거리 (s) 만큼 부분적으로 겹쳐지도록 정해진다. 이러한 경우에, 스위치 요소 (8a) 의 주어진 이동 속도에서, 전달 피스톤 (4) 에 작용하는 압력 유체의 스트레스 펄스에 대해, 주어진 길이의 작용 시간 (t) 을 달성할 수 있다.

도 3b 의 상태에서, 조절 요소 (14') 는, 스위치 요소 (8a) 에 대해, 채널 (15, 15') 의 개구부 (15a, 15'b) 가 스위치 요소 (8a) 의 이동 방향으로 서로에 대해 완전히 정렬되는, 즉 거리 (s) 가 0 이 되는 위치로 이동하였다. 이러한 경우에, 스위치 요소 (8a) 가 이동할 경우, 채널 (9, 9') 의 개구부 (9a, 9'a) 뿐만 아니라 채널 (7, 7') 의 개구부 (7a, 7'a) 의 전체 단면 영역은 각각 채널 (15, 15') 의 개구부 (15a, 15'b) 를 경유하여 동시에 서로 연결된다. 이 상태에서, 도 2b 에 도시되어 있는 것과 유사하게, 압력 유체는 더 오래 흐르고, 압력 유체가 전달 피스톤 (4) 을 경유하여 공구에 작용하는 시간은 가장 길다.

제어 밸브 (8) 의 스위치 요소 (8a) 에 대한 조절 요소 (14') 의 이동이 압력 유체의 흐름에 스로틀링을 일으키는 것을 방지하기 위해서, 서로를 향하는 조절 요소 (14') 및 스위치 요소 (8a) 의 채널 (15, 15') 의 개구부 (15b, 15'a) 는, 전체 조절 범위에 걸쳐 그리고 아무리 작아도, 동시에 정렬되는 그 개구부 부분이 적어도 채널 (7, 7') 및 채널 (9, 9') 의 개구부 (7a, 7'a) 및 개구부 (9a, 9'a) 측의 채널 (15, 15') 의 개구부 (15a, 15'b) 만큼 크도록, 스위치 요소 및 조절 요소 (14') 의 이동 방향으로 길다.

도 4 는 회전 가능한 스위치 요소의 이용으로 실행되며 본 발명에 따른 방법 을 적용하는 제어 밸브의 실시예를 도 1 의 라인 D-D 를 따라 취한 부분으로 도시하는 개략도이다. 명확화를 위해, 도면은 개구부를 조절하기 위해 스위치 요소를 회전 및 조절시키는 수단은 도시하지 않는다. 도 4 는 제어 밸브 (8) 의 회전가능한 스위치 요소 부분에서 충격 장치의 본체 (2) 의 단면을 도시한다. 도 4 는, 회전가능한 스위치 요소 (8a) 의 외주에, 복수의 평행한 작동 압력 유체 유입 채널 (7), 및 유사하게는 그 개구부가 스위치 요소 (8a) 쪽에 위치되는 복수의 평행한 압력 유체 배출 채널 (9) 이 제공되도록, 압력 유체 유입 채널이 충격 장치의 본체 (2) 에 형성되는 방법을 도시한다. 명백하게는, 이 채널들은 결국은 함께 모여져 압력 유체 펌프 (6) 로부터의 단일의 유입 채널 (7), 및 유사하게는 압력 유체 저장소로 들어가는 단일의 배출 채널 (9) 을 형성하고, 또한 압력 유체를 충격 장치로 및 충격 장치로부터 이동시키기 위해 압력 유체 튜브가 공지의 방식으로 연결되어 있다. 이 예에서, 이 압력 유체 유입 및 배출 채널 (7, 9) 은 공지의 방식으로 충격 장치의 본체 (2) 에 제공된다. 제어 밸브 (8) 에는, 충격 장치 (1) 의 본체 (2) 에 대해 스위치 요소 (8a) 의 안쪽에, 회전가능하게 스위치 요소 (8a) 와 동축으로 설치되는 조절 요소 (14) 가 제공되어 있다. 조절 요소 (14) 는 공지의 기구에 의해 회전될 수 있다. 그러므로, 회전 기구는 압력 유체 작동식, 기계 작동식 등 일 수 있다. 회전 기구에는, 제어 밸브 (8) 의 스위치 요소 (8a) 의 회전 속도에 종속되며, 다양한 기구에 의해 실행되는 조절 장치도 제공될 수 있다. 유사하게는, 조절 요소 (14) 의 조절은 공지의 방식으로 전기적으로 적용될 수 있다.

가장 바람직하게는, 조절 요소 (14) 의 위치는 제어 밸브 (8) 의 스위치 요소 (8a) 의 속도에 따라 자동으로 연결된다. 이러한 경우에, 회전 속도에 대한 최소 및 최대 값을 포함하는 회전 속도 범위가 스위치 요소 (8a) 에 대해 결정되어, 스위치 요소 (8a) 의 회전 속도는 이 값들 사이에 있게 된다. 회전 속도가 가장 낮을 때, 조절 요소 (14) 는 도 2a 에 도시된 위치에 있고, 여기서 스위치 요소 (8a) 의 대향하는 측에 놓이는 유입 개구부 (7, 7') 및 유사하게는 배출 개구부 (9, 9') 의 서로에 대한 위치는, 스위치 요소 (8a) 의 이동, 즉 회전 방향으로 정렬된 개구부의 길이, 및 이에 따른 동시에 정렬되는 최대 단면이 가능한 한 작도록 정해진다. 가장 바람직한 개구부는 스위치 요소 (8a) 의 축 방향으로 폭이 실질적으로 일정하기 때문에, 정렬된 개구부의 특정 표면 면적 비는 스위치 요소 (8a) 의 회전 방향으로의 개구부의 정렬 길이에 직접 비례하기도 한다. 스위치 요소 (8a) 의 회전 속도가 증가하는 경우, 조절 요소 (14) 는 본체 (2) 에 대해 회전하여, 개구부의 정렬 길이 및 이에 따른 전체적인 표면 면적이 증가한다. 조절 요소 (14) 의 위치가 스위치 요소 (8a) 의 회전 속도를 자동적으로 추종하도록 연결되면, 그 위치는 개별적인 유닛 (12) 에 의해 조절된다. 제어 요소 (12) 에 대한 스위치 요소 (8a) 의 회전 속도의 작용 및 조절 요소 (14) 에 대한 제어 유닛 (12) 의 작용은 각각 파선 (13a, 13b) 으로 개략적으로 도시되어 있다.

본 발명은 예로서만 상세한 설명 및 도면에 개시되었고, 어떤 수단에 의해 제한되지 않는다. 실시예에 대한 상이한 구체적인 내용들은 상이한 방식으로 이루어질 수 있고, 이 구체적인 내용들이 서로 결합될 수 있다. 도 2a 내지 도 2b 및 유사하게는 도 3a 내지 도 3b 에 도시된 실시예 모두는 상호 선형 또는 회전 이동가능한 스위치 요소 (8a) 가 설치된 제어 밸브, 및 회전가능한 스위치 요소 (8a) 가 설치된 다양한 제어 밸브에 적용될 수 있다. 다양하고 적합한 밀봉 요소가, 제어 밸브 (8) 의 스위치 요소 (8a) 와 본체 (2), 유사하게는 조절 요소 (14) 사이의 누설을 감소시키거나 제거하기 위해, 제어 밸브 (8) 의 스위치 요소 (8a) 와 본체 (2), 유사하게는 조절 요소 (14) 사이에 제공될 수 있다. 조절 요소는 제어 밸브의 어느 한쪽에 제공될 수 있다. 제어 밸브 (8) 의 스위치 요소 (8a) 의 회전 또는 상호 이동은 기계적, 전기적, 공압적, 또는 유압적인 공지의 방식 중 어느 하나로 실행될 수 있다. 유사하게는, 조절 요소 (14) 의 위치의 조절은 기계적, 전기적, 공압적, 또는 공압적인 공지의 방식 중 어느 하나로 실행될 수 있다. 회전가능한 스위치 요소 (8a) 가 설치된 제어 밸브는 원통형 밸브부가 제공된 형태로 예시되어 있지만, 유사하게는 제어 밸브는 디스크, 원뿔 등의 형태로도 실행될 수 있다. 게다가, 제어 밸브의 스위치 요소 (8a) 를 통과하여 제공되는 개구부 대신에, 스위치 요소 (8a) 에 제공되는 홈형 채널이 사용될 수도 있다. 유압 유체 유입 및 배출 채널은, 상이한 지점에 위치되는 한, 반드시 스위치 요소의 대향하는 측에 위치되지 않아도 된다. 압력 유체의 압력의 작용은, 스트레스 펄스의 발생이 조절되는 한에서만 조절되어야 한다. 그러므로, 도 1a 의 경우에, 압력 유체용 유입 채널을 개방하는 시간을 조절하는 것으로 충분하고, 도 1b 의 경우에는, 압력 유체용 배출 채널을 개방하는 시간을 조절하는 것으로 충분하다. 다른 채널에 대해서는, 이 채널들이 개방되는 시간이 충분히 긴 것으로 충분하다. 도시된 배치 이외에, 스위치 요소 및 조절 요소는, 조절 요소가 압력 유체 유입 및 배출 채널의 측면에 위치되며, 스위치 요소가 작업실의 측면에 위치되도록 서로에 대해 놓일 수도 있다. 나아가, 조절 요소 및 스위치 요소의 채널은 작업실에 직접 연결될 수 있거나, 그 사이에 다른 유입 및 배출 채널이 제공될 수 있다. 이 다른 유입 및 배출 채널은 동일한 채널일 수 있는데, 즉 제어 밸브에서 채널의 개구부가 본 발명에서 요구하는 바와 같이 배치되는 한, 동일한 채널이 작업실에 대해 유입 및 배출 채널 모두의 역할을 한다.

Claims

충격 장치의 본체에 대해서 그 종 방향으로 이동가능한 공구가 내부에 설치되는 것을 허용하고; 전달 피스톤에 작용하는 압력 유체의 압력을 이용하여 그 종 방향으로 공구를 갑자기 압축하도록 공구의 축 방향으로 이동가능하게 설치되는 전달 피스톤 및 전달 피스톤이 있는 작업실을 포함하여, 스트레스 펄스가 그 종 방향으로 공구에 발생되게 하고, 스트레스 펄스가 공구를 통해 파괴될 재료로 전진하게 하며; 압력 유체를 충격 장치로 그리고 충격 장치로부터 이송시키기 위한 유입 및 배출 채널을 포함하고, 또한 스위치 요소의 채널을 경유하여, 유입 채널 및 배출 채널을 전환시킴으로써, 전달 피스톤에 작용하도록 압력 유체를 작업실에 선택적으로 공급하고, 전달 피스톤에 작용한 압력 유체를 작업실로부터 배출시키기 위한 채널이 제공된 이동가능하게 설치된 스위치 요소를 포함하는 제어 밸브를 포함하는 압력 유체 작동식 충격 장치를 제어하는 방법에 있어서,

스트레스 펄스의 길이를 조절하기 위해, 전달 피스톤에 작용하고 이를 통해 공구를 가압하는 압력 유체의 압력이 공구에 작용하는 동안의 시간이 제어 밸브에서, 제어 밸브의 스위치 요소의 이동 방향으로 압력 유체 채널의 개구부의 길이를 조절함으로써 조절되는 것을 특징으로 하는 압력 유체 작동식 충격 장치를 제어하는 방법.
제 1 항에 있어서, 스트레스 펄스를 발생시키기 위해, 압력 유체의 압력은 공구에 대향하는 전달 피스톤의 측면에서 전달 피스톤에 작용하도록 전달되고, 압력 유체의 작용 시간은, 제어 밸브에서, 압력 유체 유입 채널의 개구부가 개방되는 시간을 조절함으로써 조절되는 것을 특징으로 하는 압력 유체 작동식 충격 장치를 제어하는 방법.
제 1 항에 있어서, 전달 피스톤은, 공구에 대향하는 그 측면에서, 압력 유체의 압력에 의해 연속적으로 작용되도록 배치되고, 전달 피스톤은, 공구를 바라보는 측면에서, 압력 유체의 압력에 의해 선택적으로 작용되도록 배치되고, 스트레스 펄스를 발생시키기 위해 전달 피스톤에 작용한 압력 유체는 배출되며, 압력 유체의 작용 시간은 압력 유체 배출 채널의 개구부가 개방되는 시간을 조절함으로써 조절되는 것을 특징으로 하는 압력 유체 작동식 충격 장치를 제어하는 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 압력 유체의 작용 시간은 제어 밸브의 스위치 요소의 이동 속도를 조절함으로써 조절되는 것을 특징으로 하는 압력 유체 작동식 충격 장치를 제어하는 방법.
삭제
제 1 항에 있어서, 압력 유체 채널의 개구부의 길이는 제어 밸브의 스위치 요소의 이동 속도에 비례하여 조절되는 것을 특징으로 하는 압력 유체 작동식 충격 장치를 제어하는 방법.
제 6 항에 있어서, 압력 유체 채널의 개구부의 길이는, 작용 시간이 스위치 요소의 이동 속도에 관계없이 실질적으로 일정하도록 조절되는 것을 특징으로 하는 압력 유체 작동식 충격 장치를 제어하는 방법.
제 1 항에 있어서, 제어 밸브의 압력 유체 채널의 개구부의 길이는 암석의 종류 등의 드릴링 조건에 기초하여 조절되는 것을 특징으로 하는 압력 유체 작동식 충격 장치를 제어하는 방법.
공구가 충격 장치의 본체에 대해서 그 종 방향으로 이동가능하게 내부에 설치되는 것을 허용하고; 전달 피스톤에 작용하는 압력 유체의 압력을 이용하여 그 종 방향으로 공구를 갑자기 압축하도록 공구의 축 방향으로 이동가능하게 설치되는 전달 피스톤 및 전달 피스톤이 있는 작업실을 포함하여, 스트레스 펄스가 그 종 방향으로 공구에 발생되게 하고, 스트레스 펄스가 공구를 통해 파괴될 재료로 전진하게 하며; 압력 유체를 충격 장치로 그리고 충격 장치로부터 이송시키기 위한 유입 및 배출 채널을 포함하고, 또한 스위치 요소를 이용하고 스위치 요소의 채널을 경유하여, 채널들을 전환시킴으로써, 전달 피스톤에 작용하도록 압력 유체를 작업실로 선택적으로 이송시키고, 전달 피스톤에 작용한 압력 유체를 작업실로부터 배출시키기 위한 채널이 제공된 이동가능하게 설치된 스위치 요소를 포함하는 제어 밸브를 포함하는 충격 장치에 있어서,

압력 유체용 채널이 제공된 조절 요소를 포함하고, 스위치 요소는 압력 유체를 조절 요소의 채널을 경유하여 작업실로 및 작업실로부터 이송시키도록 배치되며, 조절 요소를 이용하여, 제어 밸브를 경유하여 충격 장치에 공급되고 전달 피스톤에 작용하며 이를 통해 공구를 압축하는 압력 유체의 압력의 작용 시간을 조절하기 위한 조절 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 충격 장치.
제 9 항에 있어서, 공구에 대해, 작업실은 전달 피스톤의 대향하는 측에 위치되고, 제어 밸브를 경유하여 충격 장치에 공급되어 공구를 압축하는 압력 유체의 압력 작용 시간을 조절하기 위한 조절 수단은, 충격 장치로의 압력 유체의 공급을 제어 밸브에서 제어하는 하나 이상의 유입 채널의 개구부가 개방되는 시간을 조절하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 충격 장치.
제 9 항에 있어서, 공구에 대해, 작업실은 전달 피스톤의 동일한 측에 위치되고, 공구에 대향하는 전달 피스톤의 측에는, 압력 유체의 연속적인 압력이 전달 피스톤에 작용하도록 배치되는 보조실이 위치되고, 제어 밸브는, 압력 유체가 작업실로 선택적으로 허용되어 전달 피스톤에 작용하도록, 스트레스 펄스를 발생시키기 위해서 전달 피스톤에 작용한 유체를 배출하도록 구성되며, 제어 밸브를 경유하여 충격 장치에 공급되고 공구를 압축하는 압력 유체의 압력 작용 시간을 조절하기 위한 조절 수단은, 충격 장치로부터의 압력 유체의 배출을 제어 밸브에서 제어하는 하나 이상의 배출 채널의 개구부가 개방되는 시간을 조절하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 충격 장치.
제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 제어 밸브를 경유하여 충격 장치에 공급되고 공구를 압축하는 압력 유체의 압력의 작용 시간을 조절하기 위한 조절 수단은 제어 밸브의 스위치 요소의 이동 속도를 조절하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 충격 장치.
제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 압력 유체의 압력의 작용 시간을 조절하기 위해서, 유입 채널, 배출 채널, 및 제어 밸브의 스위치 요소의 채널의 길이중 하나 이상은 조절 요소에 의해 제어 밸브의 스위치 요소의 이동 방향으로 조절되는 것을 특징으로 하는 충격 장치.
제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 압력 유체의 압력의 작용 시간을 조절하기 위해서, 제어 밸브에 이르는/제어 밸브로부터 나오는 유입 또는 배출 채널의 위치 및, 작업실에 이르는 채널의 위치는 조절 요소를 이동시킴으로써 제어 밸브의 스위치 요소의 이동 방향으로 서로에 대해 이동되는 것을 특징으로 하는 충격 장치.
제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 평행한 개구부가 유입 채널 및, 배출 채널로부터 제어 밸브, 및 작업실까지 제공되고, 스위치 요소 및 조절 요소에는 유입 채널 및, 배출 채널의 개구부를 작업실에 선택적으로 연결하기 위한 대응하는 수의 채널이 제공되며, 조절 수단은 유입 채널 또는 배출 채널의 모든 개구부, 또는 유입 채널 및 배출 채널의 모든 개구부가 개방되는 시간을 조절하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 충격 장치.
제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 제어 밸브의 스위치 요소는 충격 장치의 본체에 대해서 회전가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 충격 장치.
제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 제어 밸브의 스위치 요소는 충격 장치의 본체에 대해서 상호이동가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 충격 장치.
제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 제어 밸브의 스위치 요소에 제공된 채널의 적어도 일부는 스위치 요소의 표면에 제공된 홈인 것을 특징으로 하는 충격 장치.
제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 제어 밸브의 스위치 요소에 제공된 채널의 적어도 일부는 스위치 요소를 통과하는 개구부인 것을 특징으로 하는 충격 장치.
제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 조절 요소를 제어하기 위한 제어 수단을 포함하며, 제어 수단은 제어 밸브의 스위치 요소의 이동 속도에 따라 조절 요소를 제어하도록 연결되어, 적어도 스위치 요소의 이동 속도의 소정 범위 내에서, 압력 유체 채널이 개방되는 시간이 실질적으로 일정하게 유치되도록 하는 것을 특징으로 하는 충격 장치.
공구가 충격 장치의 본체에 대해서 그 종 방향으로 이동가능하게 내부에 설치되는 것을 허용하고; 전달 피스톤에 작용하는 압력 유체의 압력을 이용하여 그 종 방향으로 공구를 갑자기 압축하도록 공구의 축 방향으로 이동가능하게 설치되는 전달 피스톤 및 전달 피스톤이 있는 작업실을 포함하여, 스트레스 펄스가 그 종 방향으로 공구에 발생되게 하고, 스트레스 펄스가 공구를 통해 파괴될 재료로 전진하게 하며; 압력 유체를 충격 장치로 그리고 충격 장치로부터 이송시키기 위한 유입 및 배출 채널을 포함하고, 또한 스위치 요소를 이용하고 스위치 요소의 채널을 경유하여, 유입 및 배출 채널을 전환시킴으로써, 전달 피스톤에 작용하도록 압력 유체를 작업실에 선택적으로 공급하고, 전달 피스톤에 작용한 압력 유체를 작업실로부터 배출시키기 위한 채널이 제공된 이동가능하게 설치된 스위치 요소를 포함하는 제어 밸브를 포함하는 충격 장치에 있어서,

압력 유체용 채널이 제공된 조절 요소를 포함하고, 스위치 요소는 압력 유체를 조절 요소의 채널을 경유하여 작업실로 및 작업실로부터 공급하도록 배치되며, 제어 밸브를 경유하여 충격 장치에 공급되고 전달 피스톤에 작용하며 이를 통해 공구를 압축하는 압력 유체의 압력의 작용 시간은 조절 요소에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 충격 장치.