KR101388184B1 - 드릴 로드 - Google Patents

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KR101388184B1
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안드레아 스팀플레-지글러
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바우어 머쉬넨 게엠베하
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Abstract

본 발명은 서로 회전가능하게 고정되고, 분리가능하게 연결되는 적어도 두 개의 로드 요소를 가지는 드릴 로드에 관한 것으로, 각 로드 요소는 내부 파이프 및 외부 파이프를 가지며, 내부 파이프 및 외부 파이프 사이에 링-형상 수용 공간이 형성되고, 각 로드 요소는 드릴 로드의 세로방향의 축을 따라 연장하는, 에너지 및/또는 데이터 라인을 가지며, 로드 요소의 에너지 및/또는 데이터 라인은 각각 유도 코일에 연결되고, 유도 코일은 드릴 로드를 따라서 에너지 및/또는 데이터를 유도적으로 전송하기 위해 서로 연결될 수 있다. 제1 로드 요소는 내부 파이프의 외주면(outer circumference)에 위치한 내부 유도 코일을 가지며 제2 로드 요소는 외부 파이프의 내주면(inner circumference)에 위치한 외부 유도 코일을 가진다. 유도 코일은 몇 개의 링 세그먼트부로 분리되어 형성되며 반지름 방향에서 적어도 일부 영역이 겹친다.

Description

드릴 로드{DRILL ROD}
본 발명은 청구항 1의 전문에 따라, 회전가능하게 고정되고, 분리가능하게 서로 연결되는, 적어도 2개의 로드 요소를 가지는 드릴 로드에 관한 것이다.
드릴 로드의 로드 요소는 내부 파이프 및 외부 파이프를 포함하며, 내부 파이프 및 외부 파이프 사이에 각각 링-형상의 수용 공간이 형성되어 있다. 게다가, 로드 요소는 각각, 드릴 로드의 세로방향의 축을 따라서 길게 형성된, 에너지 및/또는 데이터 라인을 가진다. 로드 요소의 에너지 및/또는 데이터 라인은 각각 유도 코일(induction coil)에 연결되며, 유도 코일(induction coil)은 드릴 로드를 따라서 에너지 및/또는 데이터를 전송하도록 서로 유도적으로 결합할 수 있다.
특히, 관련된 드릴 로드는 지반(ground)에 보어(bore)를 생성하는 어거(augar)의 드릴 로드일 수 있다. 그런 보어(bore)는 기초 지반(foundation ground)을 개선하기 위해 또는 공말뚝(bored pile) 또는 지수벽(cut-off wall)을 생성하기 위해 형성된다.
지반(ground)에 생성할 보어(bore)는 자주 상당한 깊이 또는 길이를 가지는 사실 때문에, 드릴 로드는 일반적으로 복수의 로드 요소로 이루어져 있는 다중 부분으로 형성된다. 개별 로드 요소는 인접한 로드 요소에 기계적 연결을 위한 말단부에 연결 수단을 가진다. 예를 들면, 로드 요소의 제1 말단부는 수접속 영역(male junction area)을 가지고, 제1 말단부의 반대에 위치하는 제2 말단부에는 암접속 영역(female junction area)을 가진다. 이런 식으로, 실질적으로 동일한 디자인인 복수의 로드 요소가 드릴 로드 또는 드릴 스트링(drill string)에 연결될 수 있다. 이 연결에서, 외부 파이프뿐만 아니라, 내부 파이프가 서로 연결되어야 하는 것은 중요하다.
보어(bore)를 생성하는 동안, 수시로 드릴링 장치의 작업자에게, 시추공 내부 위치, 특히 시추공의 팁의 위치의 데이터를 전달하는 것이 바람직하다. 그런 데이터는 예를 들면, 시추공 안의 압력 또는 온도값, 경사각 또는 염분 함량을 포함할 수 있다. 더욱, 특정한 드릴링 방법에서, 작동 매개변수와 같은, 데이터를 시추공의 팁 또는 드릴링 헤드로 전달하는 것이 유리할 수도 있다. 이 목적을 위해, 정보가 드릴 로드를 따라서 전달될 수 있는 것을 통해, 드릴 로드의 에너지 및/또는 데이터 라인을 제공하는 것이 공지되어 있다.
각각 외부 파이프 및 내부 파이프를 포함하는 2개의 로드 세그먼트(rod segment)를 가지는 어거(augar)의 예가 DE 299 14 494 U1에 기술되어 있다. 내부 파이프 및 외부 파이프 사이에서 케이블이 각 로드 세그먼트(rod segment) 안에서 가이드된다. 케이블은 플러그 연결부(plug connection)에 의하여 서로 연결된다.
드릴 스트링(drill string) 내부에서 선을 연결하기 위하여, 선을 유도적으로 결합할 수 있는 것을 통해, 로드 요소의 축방향 말단부에 유도 코일을 제공하는 것이 공지되어 있다.
이중 파이프의 경우가 아닐지라도, 유도 연결의 예가 US 2002/0193004 A1에 개시된다. 유도 코일이 로드 요소의 축 연결 영역(axial connecting area)에 직접 배열된다.
본 발명은 내부 파이프 및 외부 파이프를 가지는 로드 요소로 이루어진 드릴 로드의 에너지 및/또는 데이터 라인을 위한 조밀하고 용이하게 개조(retrofit)할 수 있는 연결부(connection)을 제공하는 목적에 기반을 둔다.
목적은 청구항 1의 특징을 가지는 드릴 로드에 의해 본 발명에 따라 해결된다. 바람직한 구체예는 상세한 설명 및 도면뿐만 아니라, 종속항에 기재된다.
본 발명에 따른 드릴 로드는 제1 로드 요소가 그것의 내부 파이프의 외주면(outer circumference)에 위치하는 내부 유도 코일을 가지고, 제2 로드 요소는 그것의 외부 파이프의 내주면(inner circumference)에 위치한 외부 유도 코일을 가지며, 유도 코일은 일부 링 세그먼트(ring segment)에 단편적으로(segmentally) 형성되며 반지름 방향에서 적어도 일부 영역이 겹치는 것을 특징으로 한다.
기본적으로, 드릴 로드는 모든 드릴링 방법에서 또한 원하는 드릴링 장치에서 채택될 수 있다. 또한, 이중 로드라고 불릴 수 있는, 드릴 로드의 내부 파이프는, 예를 들면, 소위 플러시 파이프(flush pipe)로 채택될 수 있을 것이다. 많은 경우, 지반(ground)의 보어(bore)는 분사(flushing) 방식으로 실행된다, 즉, 시추공 바닥에 드릴 로드에서 나오고 제거된 드릴 폐기물(drill spoil)을 다시 분사하는, 분사(flushing) 액체가 지반(ground)으로 드릴 로드를 통해 도입된다. 그러므로, 이 경우 내부 파이프는 시추공으로 분사(flushing) 액체를 도입하는 역할을 한다.
내부 파이프의 다른 기능은 또한 경화 현탁액(hardening suspension)을 도입하는 것이다. 예를 들면 공말뚝(bored pile)을 생성하기 위해, 드릴 로드를 뽑아내는(extraction) 동안 드릴링을 완료하면 내부 파이프를 통해 콘크리트를 시추공으로 도입될 수 있다. 그러므로, 내부 파이프를 또한 콘크리트 파이프(concreting pipe)라 할 수 있다.
본 발명의 제1 기본적인 아이디어는 상호 영향을 미치는 연결부(operative connection)에 있는, 유도 코일이 동일한(one and the same) 파이프에 제공되지 않고, 즉 각각의 경우 내부 파이프 또는 외부 파이프에 제공되지 않고, 제1 유도 코일은 내부 파이프에 배열되고 제2 유도 코일은 각각의 로드 요소의 외부 파이프에 배열된다는 사실에 있다. 그러므로, 본 발명에 따르면 유도 코일은 내부 로드 및 외부 로드 사이에 위치한다. 그 결과, 로드 요소의 전면(front face) 또는 로드 요소의 연결 영역이 자유로워 관례적인 커넥터 시스템(customary connector system)을 여전히 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 유도 코일의 배열은 존재하는 드릴 로드 또는 로드 요소를 용이하게 개조(retrofit)하는 가능성을 제공하며, 커넥터 시스템이 이미 존재하는 경우, 특히 외부 파이프의, 커넥터 시스템을 계속 이용할 수 있다.
본 발명의 다른 기본적인 아이디어는 상호 영향을 미치는 연결부(operative connection)에 있는, 유도 코일이 서로 연결된 로드 요소의 경우, 코일이 반지름 방향에서 겹치도록 배열되는, 즉 유도 코일이 서로에 대하여 적어도 일부 영역에서 반지름 방향으로 배열되는 사실에 있다. 로드 요소의 축방향의 전면(front face)이 자유롭게 남아 있을 수 있기 때문에 서로에 관하여 유도 코일이 반지름 방향으로 배열하면 또한 개조 가능성이 추가로 더 향상된다.
유도 코일의 용이한 설치를 위해, 본 발명에 따르면 몇 개의 세그먼트(segment)로 구성된다. 특히, 이것은 유도 코일이 하나의 부품이 아니라 몇몇 부품으로 구성되는 것으로 이해될 것이다. 개별 부품 또는 세그먼트는 링-형상의 코일의 링 세그먼트를 형성한다.
본 발명은 로드 요소의 연결 또는 결합 영역의 외부지만, 2개의 로드 요소 사이의 전환부(transition)에 유도 코일이 배열될 가능성을 제공한다. 이런 식으로, 연결 영역은 유도 코일에 의해 방해되지 않는다. 여기에서, 연결 영역은, 특히, 서로 사이에 각각 파이프의 회전가능하게 그리고 축방향으로 고정된 연결부로서 역할을 하는 외부 파이프 및/또는 내부 파이프의 접합부(section)로 이해된다. 예를 들면 연결 영역은 나사부, 하나 이상의 오목부, 스냅-락(snap-lock) 또는 플러그 연결부(plug connection) 또는 다른 커넥터 시스템을 포함할 수 있다. 본 발명에 따르면, 유도 코일은 바람직하게 로드 요소의 연결 영역 또는 연결면으로부터 축방향으로 및/또는 반지름 방향으로 두께를 두어 배열된다.
특히 조밀한 배열을 달성하기 위해서, 바람직하게 적어도 하나의 유도 코일이 링-형상의 수용 오목부에 배열된다. 수용 오목부는, 특히, 내부 파이프의 외주면(outer circumference)에 위치한 외부 오목부 또는 외부 파이프의 내주면(inner circumference)에 위치한 내부 오목부일 수 있다. 따라서, 내부 유도 코일이 제1 로드 요소의 내부 파이프의 외부 오목부에 배열되고, 및/또는 외부 유도 코일이 제2 로드 요소의 외부 파이프의 내부 오목부에 배열되는 것을 특히 바람직하다. 몇 개의 링 세그먼트부로 구성된 유도 코일의 슬릿(split) 때문에, 이들이 각각 오목부로 삽입하기에 특히 용이하다.
유도 코일의 취급, 특히 각각 오목부로의 삽입은 적어도 2개의 링 세그먼트부가 서로 분리가능하게(detachably) 연결되는 것을 촉진할 수 있다. 여기에서, 분리가능한 연결부는 특히 공구 또는 손으로 분리할 수 있는 연결부가 분리 과정의 역행으로 다시 복구할 수 있는 것으로 이해된다. 분리가능한 연결부에서 연결된 요소는 서로 분리될 때 실질적인 손상을 입지 않는다. 분리가능한 연결부는 예를 들면 나사, 플러그 연결부 또는 스냅-락(snap-lock) 연결부일 수 있다.
유도 코일에 관한 다른 바람직한 구체예는 적어도 2개의 링 세그먼트부가 서로에 관하여 움직일 수 있도록 제공된다. 이런 식으로, 유도 코일의 형태가 변형되어 오목부로 코일을 삽입하면 더 촉진된다. 특히 적어도 2개의 링 세그먼트부가 서로에 대하여 회전가능하게 연결되는 것이 바람직하다. 회전가능하게 연결된 결과, 회전축이 특히 유도 코일의 세로방향의 축에 평행하게 뻗어있어서, 유리하게 각 로드 요소로 코일이 삽입되는 것이 촉진될 수 있다. 삽입된 유도 코일을 안정하게 유지하기 위해 회전가능한 연결부를 잠그는 수단이 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 바람직한 구체예에서, 제1 로드 요소의 내부 파이프가 다른 내부 파이프에 연결하기 위한 플러그-형상(plug-shaped) 또는 슬리브-형상(sleeve-shaped) 접속 영역을 가지며, 내부 유도 코일이 플러그-형상(plug-shaped) 또는 슬리브-형상(sleeve-shaped) 접속 영역으로부터 축방향으로 두께를 두어 배열된다. 따라서, 접속 영역은 유도 코일에서 방해 없이 인접한 로드 요소의 내부 파이프에 결합하는데 이용가능하다. 특히, 내부 파이프는, 접속 영역에서 축방향으로 두께를 두어 제공되고 유도 코일이 배열되는, 수용 오목부를 가질 수 있다.
본 발명의 특히 바람직한 구체예에서, 외부 유도 코일이 제2 로드 요소의 외부 파이프의 플러그-형상(plug-shaped) 접속부 안에 배열된다. 그러므로, 결합된 로드 요소의 경우, 외부 유도 코일이 제2 로드 요소의 외부 파이프의 플러그-형상(plug-shaped) 접속부 안에서 반지름 방향으로 위치하도록 바람직하게 외부 유도 코일이 위치한다.
드릴링 동안 2개의 인접한 외부 파이프 사이에서 외부 파이프 및 파이프 연결부를 통해 일반적으로 상당한 토크가 전달된다. 외부 유도 코일이 외부 파이프의 접속부 안에 반지름 방향으로 배열되는 사실 때문에, 상기 접속부는 기계적인 안정성을 제공하면서 충분히 이용 가능하다. 특히, 이것은 또한 플러그-형상(plug-shaped) 접속부의 연결 영역이 보통 접속부의 외주면(outer circumference)에 위치하고 따라서 유도 코일에서 완전하게 자유롭게 유지될 수 있다는 사실에 기인할 수 있다. 또한, 접속부 안에 코일이 배열하면, 유도 코일이 개조될 경우 플러그-형상(plug-shaped) 접속부가 여전히 크게 변하지않고 이용될 수 있다. 그러므로, 로드 요소의 내주면(inner circumference)의 외부 파이프의 플러그-형상(plug-shaped) 접속부에 유도 코일을 배열해서 로드 요소를 간단히 개조할 수 있다.
적어도 하나의 로드 요소가, 내부 유도 코일 및/또는 외부 유도 코일이 장착되는, 어댑터(adapter) 또는 마운팅 슬리브(mounting sleeve)를 포함하여, 손상된 경우 간단하게 개조 및 대체할 수 있다. 따라서, 마운팅 슬리브(mounting sleeve)는 제1 로드 요소의 내부 파이프의 접합부(section) 및/또는 제2 로드 요소의 외부 파이프의 접합부(section)의 적어도 일부를 형성한다.
바람직하게, 고정되어, 바람직하게 축방향으로 그리고 회전가능하게 고정되어 로드 요소에 연결된, 마운팅 슬리브(mounting sleeve)는 로드 요소에서 분리된 부품이다. 그러므로, 삽입된 마운팅 슬리브(mounting sleeve)는 바람직하게 로드 요소에 대하여 움직일 수 없다. 특히, 마운팅 슬리브(mounting sleeve)를 내부 파이프 및/또는 외부 파이프의 기초 파이프 바디에 용접하거나, 프레스(press)하거나 조일 수 있다. 마운팅 슬리브(mounting sleeve)의 대체를 위해 로드 요소에 분리가능한 방법으로 바람직하게 삽입된다. 특히 바람직하게 마운팅 슬리브(mounting sleeve)가 로드 요소로 세로 방향으로 도입될 수 있다.
바람직하게, 제1 로드 요소는 제1 마운팅 슬리브(mounting sleeve)를 가지며 제2 로드 요소는 제2 마운팅 슬리브(mounting sleeve)를 가진다. 바람직한 구체예에서, 마운팅 슬리브(mounting sleeve)는 서로 기계적으로 결합할 수 있다.
특히 외부 유도 코일에 관하여, 마운팅 슬리브(mounting sleeve)는 기초 파이프 바디 또는 외부 파이프의 접속 영역으로의 삽입을 위해 바람직하게 형성된다. 그러므로, 외부 유도 코일을 위한 마운팅 슬리브(mounting sleeve)는 기본적으로 토크 및 축방향의 힘을 전달하는 상기 외부 파이프의 어떤 특정한 적응도 없이 외부 파이프로 삽입될 수 있다.
특히 내부 유도 코일에 있어서, 마운팅 슬리브(mounting sleeve)가 내부 파이프의 기초 파이프 바디의 외주면(outer circumference)에 배열되는 경우에 특히 유리할 수 있다. 그러나, 외부 파이프를 통하는 것보다 내부 파이프를 통해 일반적으로 더 작은 상당한 힘이 전달되기 때문에, 내부 유도 코일을 위한 마운팅 슬리브(mounting sleeve)가 내부 파이프의 기초 파이프 바디의 축방향의 연장선에 배열되는 것이 특히 조밀한 배열에 있어 유리할 수도 있다.
바람직하게, 마운팅 슬리브(mounting sleeve)는 내부 유도 코일 및/또는 외부 유도 코일을 위한 수용 영역을 포함한다. 이러한 목적을 위해 예를 들면 내부 오목부 및/또는 외부 오목부가 마운팅 슬리브(mounting sleeve)에 제공될 수 있다.
바람직하게 마운팅 슬리브(mounting sleeve)는 제1 로드 요소의 내부 파이프의 기초 파이프 바디의 축방향의 연장선에 배열되는 파이프-형상부(pipe-shaped section)를 가진다. 내부 파이프의 기존의 축방향 말단부 영역 이외에 마운팅 슬리브(mounting sleeve)를 제공하는 것도 가능하다. 그러므로, 기존의 로드 요소는 특히 그것의 내부 파이프의 축방향 말단부가 내부 유도 코일로 마운팅 슬리브(mounting sleeve)를 대체하거나 보충하는 용이한 방법으로 개조될 수 있다.
다른 바람직한 구체예는 마운팅 슬리브(mounting sleeve)가 외부 파이프의 접속부로 삽입된다. 이것은 상당한 힘이 가능하게 전달되는, 그것의 외부 파이프의 접속부가 크게 변하지 않고 남아 있는 경우에, 간단히 로드 요소를 개조할 가능성을 제공한다. 특히, 본 발명에 따르면, 마운팅 슬리브(mounting sleeve)가 외부 파이프의 플러그-형상(plug-shaped) 접속부 안에 배열 및/또는 고정되는 것이 바람직하다. 이런 식으로, 외부 유도 코일은 외부 파이프에 쉽게 부착할 수 있다.
에너지 및/또는 데이터 라인을 가이드하기 위해, 마운팅 슬리브(mounting sleeve)는 바람직하게 케이블 채널을 가진다. 케이블 채널은 내부 및/또는 외부 유도 코일의 선이 내부 파이프 및 외부 파이프 사이의 링 공간으로 이어지는, 에너지 및/또는 데이터 라인을 위한 오프닝을 포함할 수 있다. 바람직하게, 케이블 채널은 각각, 로드 요소 및 드릴 로드의 세로 방향에서 길게 형성된다.
제1 로드 요소 및/또는 제2 로드 요소의 외부 파이프가 에너지 및/또는 데이터 라인에 접근하기 위해 개방될 수 있는 캡을 가지고 있어, 드릴 로드의 유지의 용이함을 성취할 수 있다.
다음에서 본 발명은 첨부한 개략적인 도면에서 설명된 바람직한 구체예로서 더 설명할 것이다:
도 1은 분리되는 마운팅 슬리브(mounting sleeve) 및 유도 코일을 가지는 드릴 로드의 로드 요소의 단면도이다;
도 2는 삽입된 마운팅 슬리브(mounting sleeve) 및 유도 코일을 가지는 도 1의 로드 요소의 단면도이다;
도 3은 도 1의 로드 요소의 상부 부분의 사시도이다;
도 4는 도 1의 로드 요소의 하부 부분의 사시도이다;
도 5는 내부 유도 코일의 측면도이다;
도 6은 제1 마운팅 슬리브(mounting sleeve)의 측면도이다;
도 7은 도 8의 선 A-A을 따른 도 6의 마운팅 슬리브(mounting sleeve)의 단면도이다;
도 8은 삽입된 내부 유도 코일을 가지는 도 6의 마운팅 슬리브(mounting sleeve)의 측면도이다;
도 9는 분리되는 내부 유도 코일을 가지는 도 6의 마운팅 슬리브(mounting sleeve)의 사시도이다;
도 10은 삽입된 내부 유도 코일을 가지는 도 6의 마운팅 슬리브(mounting sleeve)의 사시도이다;
도 11은 내부 유도 코일의 사시도이다;
도 12는 도 14의 선 A-A에 따른 도 11의 내부 유도 코일의 단면도이다;
도 13은 수직 방향에서 본 도 11의 내부 유도 코일의 단면도이다;
도 14는 도 11의 내부 유도 코일의 전면도이다;
도 15는 분리되는 외부 유도 코일을 가지는 제2 마운팅 슬리브(mounting sleeve)의 단면도이다;
도 16은 삽입된 외부 유도 코일을 가지는 도 15의 제2 마운팅 슬리브(mounting sleeve)의 단면도이다;
도 17은 삽입된 유도 코일을 가지는 도 15의 제2 마운팅 슬리브(mounting sleeve)의 사시도이다;
도 18은 외부 유도 코일의 사시도이다;
도 19는 도 21의 선 A-A에 따른 도 18의 외부 유도 코일의 단면도이다;
도 20은 수직 방향에서 본 도 18의 외부 유도 코일의 단면도이다;
도 21은 도 18의 외부 유도 코일의 전면도이다;
도 22는 내부 유도 코일의 사시도이다;
도 23은 외부 유도 코일의 사시도이다.
동일한 모든 번호 또는 대응하는 구성요소는 동일한 참고 번호가 제공된다.
도 1 및 2는 제1 축방향 말단부(12)에 제1 접속 영역 및 제2 축방향 말단부(13)에 제2 접속 영역을 가지는, 본 발명에 따른 드릴 로드(1)의 로드 요소(10)의 구체예를 도시한다. 각 경우 2개의 접속 영역에 다른 로드 요소가 결합할 수 있다. 따라서, 실질적으로 동일한 구조를 가지는, 몇 개의 로드 요소를 서로 연결하여, 기본적으로 드릴 로드를 어떤 길이로도 형성할 수 있다. 드릴 로드의 세로방향의 축은 참고 번호 14로 지정된다.
도 3은 사시도로서 로드 요소(10)의 상부 축방향 말단부를 상세히 도시한다. 도 4에서, 로드 요소(10)의 하부 축방향 말단부가 사시도에 묘사된다.
다음에서, 본 발명에 따른 드릴 로드의 구성요소일 수 있는, 로드 요소(10)의 구체예가 도 1 내지 4에서 기술될 것이다.
로드 요소(10)는 내부 파이프(20) 및 거기에 동축으로 배열된 외부 파이프(40)를 가진다. 내부 파이프(20) 및 외부 파이프(40)는 서로에 회전가능하게 고정되어 연결되고, 즉 내부 파이프(20) 및 외부 파이프(40) 사이에 근본적으로 상대적 회전 운동이 가능하지 않다.
내부 파이프(20) 및 외부 파이프(40)의 사이에, 도 1 및 2에서 개략적으로만 묘사된 적어도 하나의 케이블(17)이 배열되는, 링-형상의 수용 공간(16)이 형성된다. 그러므로, 내부 파이프(20) 및 외부 파이프(40) 사이 링 공간 또는 그 공간부는 또한 케이블 저장소(cable reservoir)로도 불릴 수 있다. 외부 파이프(40)는 케이블 저장소(cable reservoir) 또는 양자택일로 수용 공간(16)을 열기 위한 캡(18)을 가진다. 이런 방식으로, 케이블 저장소(cable reservoir) 또는 수용 공간(16)에 용이하게 접근할 수 있게 된다. 수용 공간(16)에서 케이블을 위한 부분에 또는 적용가능하다면 케이블(17)에 채널(15)이 적어도 형성된다.
내부 파이프(20)는 로드 요소(10)의 길이의 상당 부분에 걸쳐 길게 형성된 기초 파이프 바디(22)를 포함한다. 기초 파이프 바디(22)는 실질적으로 일정한 벽 두께를 가지는 파이프 형상 구조를 가진다. 도 1 및 2에 도시된 기초 파이프 바디(22)의 하부 말단에, 내부 파이프(20)의 일부분을 형성하는 제1 중간 부재(intermediate piece; 24)가 제공된다. 도 1 및 2에서 알 수 있듯이, 제1 중간 부재는 동일하게 외부 파이프(40)의 일부를 구성한다. 제1 중간 부재(24)에 케이블(17)이 통과하는 축방향 채널(28)이 제공된다.
제2, 내부 파이프(20)의 상부 말단에 제2 중간 부재(26)가 제공된다. 제2 중간 부재(26)는 외부 파이프(40) 안에 배열되고 단단히 연결된다. 바람직하게, 중간 부재(26)는 외부 파이프(40)에 프레스-끼워맞춤(press-fit) 및/또는 용접된다. 제1 중간 부재(24) 및 제2 중간 부재(26)는 마운팅 슬리브(69, 80)를 연결하는 역할을 한다. 따라서, 중간 부재(24, 26)를 또한 연결 부재(coupling piece)라고도 한다.
외부 파이프(40)는 외부 파이프(40)의 길이의 상당한 부분을 따라서 길게 형성된 파이프 형상 기초 파이프 바디(41)를 포함한다. 외부 파이프(40)의 두 축 방향 말단부에, 각 경우 인접한 외부 파이프에 연결하기 위한 접속부(junction part; 42)가 제공된다. 도 1 및 2의 바닥에 도시된 외부 파이프(40)의 말단부는 암접속부(female junction part)라고도 불릴 수 있는 수용 소켓(receiving socket; 44)을 포함한다. 묘사된 구체예에서, 수용 소켓(44)은 서로 단단히 연결된, 특히 용접된, 제1 소켓부(45) 및 제2 소켓부(46)를 포함한다. 인접한 외부 파이프에 회전가능하게 고정되어 연결되도록 수용 소켓(44)에 축방향의 립(axial rib; 47) 및 축방향의 오목부(axial groove; 48)가 제공된다. 또한, 수용 소켓(44)은 인접한 외부 파이프에 축 방향으로 고정되어 연결하기 위한 원주형 오목부(circumferential groove; 49)를 포함한다. 원주형 오목부(circumferential groove; 49)는 수용 소켓(44)의 내부 오목부로 제공된다. 원주형 오목부(49)의 한 영역에서, 고정 요소(securing element)를 통해, 특히 인접한 외부 파이프에 축 방향으로 고정하기 위한 연결 사슬(link chain; 57)이 삽입될 수 있는, 접근 오프닝(50)이 제공된다.
도 1 및 2의 상부에 도시된 말단부에, 외부 파이프(40)는 수접속부(male junction part)라고 불릴 수 있는 플러그부(plug part; 52)를 가진다. 플러그부(52)는 수용 소켓(44)의 축 방향의 립(47) 및 축 방향의 오목부(48)에 대응하는 축 방향의 립(53) 및 축 방향의 오목부(54)를 포함한다. 게다가, 플러그부(plug part; 52)는 플러그부(plug part; 52)에 외부 오목부로 형성되는 원주형 오목부(circumferential groove; 49)에 일치하는 원주형 오목부(55)를 가진다. 수용 소켓(44)에 대하여 플러그부(plug part; 52)를 축 방향으로 고정하기 위해 연결 사슬(link chain; 57)이 원주형 오목부(49, 55)로 삽입된다.
수용 소켓(44) 안쪽에 또한 내부 유도 코일(100)로 불릴 수 있는 제1 유도 코일을 수용하기 위하여 제1 마운팅 슬리브(mounting sleeve; 60)가 제공된다. 제1 마운팅 슬리브(mounting sleeve; 60)는 내부 파이프(20)의 일부분을 형성하는 파이프-형상부(pipe-shaped section; 61)를 포함한다. 또한, 제1 마운팅 슬리브(mounting sleeve; 60)는 외부 파이프(40)에 지지대로서 지지 링(62)을 포함한다. 파이프-형상부(61)의 축방향 말단부 영역에, 인접한 로드 요소의 내부 파이프와 결합하는 접속 영역(64)이 제공된다. 도시된 구체예에서 접속 영역(64)이 암접속 영역으로 형성된다.
내부 유도 코일(100)을 수용하기 위하여 반지름 방향 수용 오목부(66)가 제1 마운팅 슬리브(60)에, 특히 그 파이프-형상부(61)에 형성된다. 수용 오목부(66)는 파이프-형상부(61)의 외주면(outer circumference)에 위치하여 외부 오목부로 불릴 수 있다.
수용 오목부(66)에 인접하여 또한 도 4, 9 및 10에서 특히 볼 수 있듯이, 연결 오목부 또는 오프닝(67)이 내부 유도 코일(100)을 용이하게 제거하도록 형성된다.
지지 링(62) 및 파이프-형상부(61) 사이에 케이블이 통과하는 케이블 채널(76)이 형성된다.
접속 영역(64)의 반대에 놓인 말단부에 제1 마운팅 슬리브(60)는 내부 파이프(20) 또는 제1 중간 부재(24) 또는 일반적으로 내부 파이프(20)의 연결 부재를 기초 파이프 바디(22)에 연결하기 위한 연결 영역(68)을 포함한다.
로드 요소(10)는 도 1 및 2의 상부에 묘사된 그 축방향 말단부(13)에 외부 유도 코일(110)을 수용하기 위하여 형성된 제2 마운팅 슬리브(80)를 가진다. 제2 마운팅 슬리브(80)는 내부 파이프(20)의 일부분을 형성하는 파이프-형상부(81)를 포함한다. 파이프-형상부(81)는 또한 수접속 영역으로 불릴 수 있는 접속 영역(84)을 가진다. 접속 영역(84)은 제1 마운팅 슬리브(mounting sleeve; 60)의 접속 영역(64)의 디자인에 대응한다. 내부 파이프(20)의 기초 파이프 바디(22) 또는 제2 중간 부재(26) 또는 일반적으로 내부 파이프(20)의 연결 부재를 제2 마운팅 슬리브(80)에 연결하기 위해 연결 영역(88)이 제공된다.
게다가, 제2 마운팅 슬리브(80)는, 외부 파이프(40)의 일부의 내주면(inner circumference)에 대하여, 특히 외부 파이프의 접속부(42) 및/또는 기초 파이프 바디(41)에 대하여 움직이지 않기 위한 슬리브 바디(82)를 포함한다. 슬리브 바디(82)는 그 내주면(inner circumference)에 외부 유도 코일(110)을 위한 반지름 방향 수용 오목부(86)를 가진다. 수용 오목부(86)는 또한 내부 오목부로 불릴 수 있고, 슬리브 바디(82)의 내주면을 따라서 원주 방향으로 환형으로 연장한다. 파이프-형상부(81) 및 슬리브 바디(82) 사이에 케이블이 통과하는 케이블 채널(96)이 제공된다.
바람직하게 케이블 저장소(cable reservoir)를 위한 캡(18)은 특히 제1 및/또는 제2 중간 부재(24, 26)에 인접하여, 외부 파이프(40)의 기초 파이프 바디(41)의 축방향 말단부에 배열된다.
이미 개시한 것처럼, 본 발명에 따른 드릴 로드는 몇몇 로드 요소(10, 11)를 이어서 배열하여 생성될 수 있다. 그러므로, 본 발명에 따른 드릴 로드에서, 특히 도 1 및 2에 도시된 로드 요소의 하부 축방향 말단부와 함께 도시된 특징을 가지는 제1 로드 요소(10)가 제공될 수 있다. 게다가, 로드 요소의 상부 축방향 말단부와 함께 도시된 특징을 가지는 제2 로드 요소(11)가 제공될 수 있다. 따라서 각각 하부 영역에서 제1 로드 요소(10)가 도시되고 각각 상부 영역에서 제2 로드 요소(11)가 도시되는 방법으로, 도 1과 2를 또한 이해할 수 있다. 로드 요소(10, 11)는 서로 결합할 수 있다. 도 5 내지 23에 함께 도시된 유도 코일 및 마운팅 슬리브(mounting sleeve)는 선택적으로 제1 로드 요소(10) 또는 제2 로드 요소(11)로 불릴 수 있다.
도 5 내지 10은 내부 유도 코일(100), 제1 마운팅 슬리브(mounting sleeve; 60) 또는 그들의 부품을 더 상세히 도시한다. 특히 제1 마운팅 슬리브(mounting sleeve; 60)는 내부 유도 코일(100)를 수용하는 역할을 한다. 도 7에 도시된 것처럼, 특히, 유도 코일(100)은 몇 개의, 본 경우에 3개의, 링 세그먼트부(102)를 가진다. 코일이 제공된 수용 오목부(66)로 삽입하기 위해 2개의 링 세그먼트부(102) 사이에 유도 코일(100)을 분리할 수 있는, 오프닝 영역(109) 또는 슬롯을 가진다. 따라서 분리된 유도 코일(100)은 반지름 방향 수용 오목부(66)로 용이하게 삽입될 수 있다.
유도 코일(100)을 위치적으로 안전하게 고정하기 위해, 고정 수단(70)이 여기서 예로서 오목한 표면에서 오목부로 형성되는 수용 오목부(66)에 제공된다. 그러므로, 유도 코일(100)은 여기서 코일의 내면에 핀으로 형성되는 대응하는 고정 수단(108)을 가진다.
도 11 내지 14는 내부 유도 코일(100)의 세부사항을 대표적인 구체예로서 도시한다. 개별 링 세그먼트부(102)는 플러그 커넥터(plug connector; 104)를 통해 서로 연결된다. 플러그 커넥터(plug connector; 104)는 또한 코일 바디의 일부 또는 코일 바디의 와인딩(winding)을 형성할 수 있다. 2개의 링 세그먼트부(102) 사이에 각 경우 플러그 커넥터(plug connector; 104)를 덮는 커버(105)가 제공된다.
내부 유도 코일(100)의 세부사항을 도 22의 구체예로서 설명한다. 적어도 몇몇의 링 세그먼트부(102)는 로터리 조인트(rotary joint; 106)를 통해 서로 회전가능하게 연결된다. 로터리 조인트(rotary joint; 106)의 회전축은 유도 코일(100)의 세로방향의 축을 따른다. 코일 바디를 에너지 및/또는 데이터 라인에 연결하기 위해, 전기 접합 수단 또는 접합 라인(electrical junction means or junction line; 107)이 링 세그먼트부(102) 중 하나에 제공된다. 상기 접합 라인은 바람직하게 내부 유도 코일(100)의 오프닝 영역(109) 안에 또는 오프닝 영역에 가깝게 위치한다. 접합 라인(107)은 바람직하게 유도 코일(100)의 전면(front face)에 배열된다.
도 15 내지 17은 제2 마운팅 슬리브(80) 및 외부 유도 코일(110)을 도시한다. 제2 마운팅 슬리브(80)는, 특히, 외부 유도 코일(110)을 수용하는 역할을 한다. 외부 유도 코일(110)은 내부 유도 코일(100)에 따라 실질적으로 형성되며 내부 유도 코일에 비해 큰 지름을 가져서 외부 유도 코일(110)이 내부 유도 코일(100) 주위에 배열될 수 있다.
도 18 내지 21은 외부 유도 코일(110)의 다른 대표적인 구체예를 도시한다. 외부 유도 코일(110)은 실질적으로 내부 유도 코일(100)에 대응하고 플러그 커넥터(plug connector; 114)를 통해 서로 연결되는 몇 개의 링 세그먼트부(112)로 구성된다. 코일이 제공된 수용 오목부(86)로 삽입하기 위해 2개의 링 세그먼트부(112) 사이에 분리될 수 있는, 오프닝 영역(119) 또는 슬롯을 형성된다. 따라서 분리된 유도 코일(110)이 반지름 방향 수용 오목부(86)로 용이하게 삽입될 수 있다.
외부 유도 코일(110)의 더 세부사항은 도 23에 도시된다. 내부 유도 코일(100)과 일치하여, 몇몇 링 세그먼트부(112)가 로터리 조인트(rotary joint; 116)를 통해 회전가능하게 연결되며, 로터리 조인트(rotary joint; 116)의 회전축이 유도 코일(110)의 세로방향의 축을 따른다. 2개의 링 세그먼트부(112) 사이에 각 경우 플러그 커넥터(plug connector; 114)를 덮는 커버(115)가 제공된다. 코일 바디를 에너지 및/또는 데이터 라인에 연결하기 위해, 전기 접합 수단 또는 접합 라인(electrical junction means or junction line; 117)이 오프닝 영역(119) 안에 또는 오프닝 영역에 가깝게 위치한다. 접합 라인(117)은 바람직하게 유도 코일(110)의 전면(front face)에 배열된다.
위치적으로 또는 회전에 대해 유도 코일(110)을 안전하게 고정하기 위해, 오목면의 오목부로 예로서 여기서 형성된, 수용 오목부(86)에 고정 수단(90)이 제공된다. 그러므로, 유도 코일(110)은 여기서 코일의 외부 표면에 핀으로 형성된 대응하는 고정 수단(118)을 가진다. 유도 코일(110)의 고정 수단(118)은 제2 마운팅 슬리브(80)의 고정 수단(90)과 연결될 수 있다.
내부 유도 코일 및 외부 유도 코일 둘 다 적어도 하나의 와인딩(winding)을 가지는 가진 코일 바디를 가진다. 코일 바디의 1개의 또는 몇몇 와인딩은 기본적으로 어떤 선택된 방법으로도 배열될 수 있다. 예를 들면 유도 코일(100, 110)은 원주 방향에 하나 이상의 와인딩을 가질 수 있다. 그러나, 유도 코일(100, 110)은, 토로이달 코어(toroidal core)로 불릴 수 있는 링 주위에 하나 이상의 와인딩이 감기는, 소위 토로이드 코일(toroid coil)로 형성될 수 있다.

Claims (11)

  1. 회전가능하게 고정되고 분리가능하게 서로 연결된, 적어도 두 개의 로드 요소를 가지는 드릴 로드(drill rod)로서,
    각 상기 로드 요소는 내부 파이프 및 외부 파이프를 포함하고, 내부 파이프 및 외부 파이프에 링 형상의 수용 공간이 형성되며,
    각 상기 로드 요소는 상기 드릴 로드의 세로 방향의 축을 따라 연장된 에너지 라인 및 데이터 라인 중 적어도 하나를 가지고,
    상기 로드 요소의 에너지 라인 및 데이터 라인 중 적어도 하나는 각각 유도 코일에 연결되며, 상기 유도 코일은 상기 드릴 로드를 따라 에너지 및 데이터 중 적어도 하나를 유도적으로 전송하기 위해 서로 연결될 수 있고,
    제1 로드 요소는 내부 파이프의 외주면에 위치한 내부 유도 코일을 가지며, 제2 로드 요소는 외부 파이프의 내주면에 위치한 외부 유도 코일을 가지고,
    상기 유도 코일은 몇 개의 링 세그먼트부로 분리되어 형성되며 반지름 방향에서 적어도 일부 영역에서 겹치는 드릴 로드.
  2. 제1항에 있어서,
    적어도 하나의 상기 유도 코일은 링-형상의 수용 오목부에 배열되는 드릴 로드.
  3. 제1항에 있어서,
    적어도 두 개의 링 세그먼트부는 서로 분리가능하게 연결되는 드릴 로드.
  4. 제1항에 있어서,
    적어도 두 개의 링 세그먼트부는 서로에 대하여 회전가능하게 연결되는 드릴 로드.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 로드 요소의 상기 내부 파이프는 다른 내부 파이프에 연결하기 위한 플러그-형상 접속 영역(plug--shaped junction area) 또는 슬리브-형상 접속 영역(sleeve-shaped junction area)을 포함하며,
    상기 내부 유도 코일은 상기 플러그-형상 또는 슬리브-형상 접속 영역에서 축 방향으로 거리를 두고 배열되는 드릴 로드.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 외부 유도 코일은 상기 제2 로드 요소의 상기 외부 파이프의 플러그-형상 접속부 안에 배열되는 드릴 로드.
  7. 제1항에 있어서,
    적어도 하나의 상기 로드 요소는 상기 내부 유도 코일 및 상기 외부 유도 코일 중 적어도 하나가 장착되는, 마운팅 슬리브(mounting sleeve)를 포함하는 드릴 로드.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 마운팅 슬리브는 상기 제1 로드 요소의 상기 내부 파이프의 기초 파이프 바디의 축 연장선에 배열되는 파이프-형상부(pipe-shaped section)를 가지는 드릴 로드.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 마운팅 슬리브는 상기 외부 파이프의 접속부로 삽입되는 드릴 로드.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 마운팅 슬리브는 에너지 라인 및 데이터 라인 중 적어도 하나를 위한 케이블 채널을 가지는 드릴 로드.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 로드 요소 및 제2 로드 요소 중 적어도 하나의 외부 파이프는 에너지 및 데이터 라인 중 적어도 하나에 접근하기 위해 개방될 수 있는 캡을 가지는 드릴 로드.
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