KR102049779B1 - 보어홀의 라이닝 및 드릴링을 위한 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 후속 라이닝 파이프(58)의 앞에 다운-더-홀 드릴링을 위한 드릴에 어레인지먼트에 관한 것으로, 다운-더-홀 드릴(100)로부터 드릴 비트에 충격을 전송하고 다운-더-홀 드릴(100) 내의 척으로 삽입되는 샤프트 또는 넥(2a)을 갖는 드릴 비트(2), 상기 드릴과 라이닝 파이프 각각에 대해 가이딩을 하고, 상기 드릴이 상기 라이닝 파이프에 대해 회전하도록 하는 제어 수단들(5), 바요넷(bayonet) 커플링 형태를 갖거나 또는 유사하게 상기 드릴이 상기 제어 수단들(5)에 제거되고, 라이닝 파이프를 통해 빠져나가는, 다운-더-홀 드릴과 함께, 상기 드릴의 자유 상태를 허용하는 방식으로 연결될 수 있는 커플링 어레인지먼트(24a, 24b; 46, 47), 상기 드릴 앞에서 플러싱 제를 공급하는 플러싱 통로(32c) 및 상기 플러싱 제와 함께 드릴링 커팅들을 제거하는 배출 통로(34)를 포함하고, 케이싱 슈에 배치된 접촉 면(59a)과 상호 작용을 통해 보어홀 쪽으로 그리고 상기 라이닝 파이프 앞으로 위치하고 상기 라이닝 파이프(58)의 앞 단에 적용될 수 있는 케이싱 슈(4) 및 상기 다운-더-홀 드릴(100)의 고정 부분(112b)에 배치된 접촉면(59b)을 포함한다.

Description

보어홀의 라이닝 및 드릴링을 위한 장치{Apparatus for drilling and lining a borehole}

본 발명은 제1항에 따른 토양층 또는 돌에 라이닝 파이프의 도입 및 다운-더-홀 드릴링을 위한 드릴 장치에 관한 것이다.

드릴은, 파일럿 비트에 전달되는 임팩트로부터, 넥(neck) 또는 샤프트를 사용하는 다운-더-홀 드릴 내에 척에 장착되는 중앙 파일럿 드릴 비트를 제공하는, 라이닝 파이프의 도입을 위한 드릴 어레인지먼트 종래 기술에 사용된다. - 라이닝 파이프는 느슨한 바위 또는 파이프에 인도된 기름 또는 물과 같은 액체가 드릴링 후 보어홀에 영구적으로 남아 있을 수 있다. 제어 수단들은 드릴과 라이닝 파이프에 대해 가이드하여 상기 드릴이 상기 라이닝 파이프에 대해 자유롭게 회전할 수 있도록 한다. 커플링 어레인지먼트는, 보통 바요넷 커플링으로 형성되고, 이는 제어 수단들과 상기 드릴 사이에 배치되고, 자유 상태일 때, 다운-더-홀 드릴과 함께 라이닝 파이프를 통해 드릴이 되돌려 지도록 허용한다. 상기 드릴은 라이닝 파이프가 보어홀로 함께하는 보어홀을 뚫는다. 케이싱 슈는, 라이닝 파이프의 앞 단부에 용접된 것이고, 드릴과 함께 보어홀로 작동하고, 드릴로부터 라이닝 파이프에 임팩트를 전달한다. 상기 드릴은 플러싱 제(flushing agent)를 공급하기 위한 내부 플러싱 통로를 구비하고, 이는 플러싱 제와 함께 드릴링 커팅들을 제거하는 배출 통로를 구비한다. 드릴링은 임팩트와 회전 운동의 결합을 통해 발생한다.

종래기술 드릴 어레인지먼트에서 라이닝 파이프에 임팩트의 전달은 다시 라이닝 파이프에 전달되는, 축 임팩트 모션, 간헐적 방식으로 케이싱 슈를 개시하고 케이싱 슈의 뒤 임팩트 표면 상에 작동하는 드릴 비트의 일부분인 앞 임팩트 표면을 통한 케이싱 슈를 통해 발생한다. 이 경우, 임팩트 메커니즘의 일 부분인 해머의 외부 전력이 반드시 제한되어 임팩트 에너지가 라이닝 파이프 브레이크와 케이싱 슈 사이에서 용접 조인을 충분하게 좋게 하지 못하는 문제가 있다. 임팩트 에너지를 전달하는 상기 부분들 사이의 용접 조인(welded join)은 그리하여 위크 포인트를 구성하게 된다. 만일 용접을 고 퀄리티로 한다고 하더라도, 임팩트 에너지는 라이닝 파이프의 도입시 반드시 노멀하게 제한되어야 한다. 임팩트 메커니즘의 낮은 파워의 결과로서, 요구되는 드릴링 속도가 얻어지지 않고, 그리하여 라이닝 파이프의 도입에 사용된 장비의 총 커패시티 또한 제한된다.

게다가, 만일 피딩(feeding)의 힘이 낮으면, 또한 드릴 비트가 폴리싱 되는 문제가 발생하고, 이는 이들이 곧 절삭 능력을 느슨하게 하는 것을 의미한다. 상기 드릴 비트는 최악의 경우로 인해 발생되는 과열로 손상될 수 있다. 드릴 비트의 커팅 커패시티의 손실에 기인하여 드릴링 속도를 감소 또는 라이싱 파이프 및 케이싱 슈 사이에 부서진 용접 조인을 운영자가 관찰하는 것을 실현해야 하고, 문제의 장비의 수리는 시간과 비용이 모두 든다. 그리하여, 이전보다 높은 해머 파워가 고려되고, 증가된 드릴링 속도를 얻는 것 뿐만이니라 드릴 비트의 폴리싱 리스크를 줄이는 요구가 고려된다.

드릴은 WO 9934087 A1 및 US 2004/0104050 A1에 케이싱 슈를 통해 파일럿 비트로부터 라이닝 파이프로 직접 임팩트를 전달하는 것을 통해 구멍으로 라이닝 파이프를 구동하는 것이 알려져 있다. 드릴은 어떤 부품들은 대향 접촉면에 회전될 수 없고, 드릴의 고정 부분과 케이싱 슈 사이의 상호작용을 통해 보어홀 내로 라이닝 파이프를 가압하는 것이 DE 4000691 A1에 알려져 있다.

본 발명의 첫번째 목적은, 결과적으로, 라이닝 파이프와 케이싱 슈 사이의 용접 조인의 실패에 기인한 ?의 리스크를 동시에 감소시키고 드릴링 속도를 개선하는, 라이닝 파이프의 도입을 위한 드릴에 어레인지먼트를 얻는 것이다. 두번째 목적은, 임팩트 매커니즘의 파워의 임의의 주목할만한 감소없이 라이닝 파이프의 설치를 수행하는 것을 가능하게 하는 것이다. 예로서필수적으로 풀 해머 파워에 라이닝 파이프를 설치하는 것. 또한 본 발명에 따른 드릴 어레인지먼트는 유체-구동 다운-더-홀 해머 드릴과 같이 사용하는 것이 좋다.

드릴 비트 앞의 효율적인 물 플러싱은 윤활 효과를 갖고, 거의 모든 경우 토양층 내의 공동의 주변 벽과, 보어홀 내의 라이닝 파이프의 구동을 위한 케이싱 슈를 통해 충격력이 적용되는 라이닝 파이프 사이 마찰에 이러한 감소가 달성된다 : 다운-더-홀 래머 드릴의 적합히 선택된 고정 부분을 통해 전달될 수 있는 프레셔 힘(임팩트는 아님)는, 거의 모든 경우, 충분하다. 때문에 본 발명의 케이싱 슈는 쳐서 소리를 내는 구성으로서 기능하지 않고, 기능성에 기인하여, 라이닝 파이프의 칼라 또는 케이싱 칼라로 알려진 것이 원칙적으로 더 정확하다.

본 발명의 두 목적은, 제 1항에 특징으로 제공되는 라이닝 파이프의 도입과 함께 다운-더-홀 드릴링을 위한 드릴 어레인지먼트를 통해 달성된다. 드릴 어레인지먼트는 필수적으로 다운-더-홀 해머 드릴과 특별히 고안된 드릴의 조합을 포함한다. 게다가 본 발명은 종속항에 의해 분명히 장점을 갖는다.
본 발명에 따른 드릴 장치는, 후속 라이닝 파이프(58)의 앞면에 구멍을 뚫기 위한, 다운-더-홀 드릴링을 위한 드릴 장치로서, 샤프트 또는 넥(2a)을 갖는 드릴 비트(2); 상기 드릴 비트(2)가 삽입되며 다운-더-홀 드릴(100)로부터 드릴 비트에 충격을 전송하는, 다운-더-홀 드릴(100) 내의 척; 상기 드릴과 라이닝 파이프 각각에 대해 가이딩을 하고, 상기 드릴이 상기 라이닝 파이프에 대해 회전하도록 하는 제어 수단들(5), 바요넷(bayonet) 커플링 형태를 갖거나 또는 유사하게 상기 드릴이 상기 제어 수단들(5)에 제거되고, 라이닝 파이프를 통해 빠져나가는, 다운-더-홀 드릴과 함께, 상기 드릴의 자유 상태를 허용하는 방식으로 연결될 수 있는 커플링 어레인지먼트(24a, 24b; 46, 47); 상기 드릴 앞에서 플러싱 제를 공급하는 플러싱 통로(32c); 상기 플러싱 제와 함께 드릴링 커팅들을 제거하는 배출 통로(34); 및 케이싱 슈에 배치된 접촉 면(59a)과 상호 작용을 통해 보어홀 쪽으로 그리고 상기 라이닝 파이프 앞으로 위치하고 상기 라이닝 파이프(58)의 앞 단에 적용될 수 있는 케이싱 슈(4); 및 상기 다운-더-홀 드릴(100)의 고정 부분(112b)에 배치된 접촉면(59b)을 포함하고, 상기 접촉면(59b)은 다운-더-홀 드릴의 고정 부분(112b)이 케이싱 슈(4)에 대해 회전할 수 있도록 글라이드 베어링을 형성하며, 상기 고정 부분(112b)은, 상기 척의 방사상으로 돌출되는 플랜지-형상 부분이고, 상기 고정 부분(112b)은 상기 라이닝 파이프(58)의 중심축으로부터 반경 방향 외측 일정한 거리로 연장되고 다운-더-홀 드릴의 접촉면(59a)에 형성되고, 상기 척(112)의 방사상으로 돌출되는 플랜지-형상 부분은 링-형태이고, 방사상으로 돌출되는 플랜지-형상 부분의 표면이, 슬라이딩을 허용하는 방식으로 다운-더-홀 드릴(100)이 상기 라이닝 파이프(58)의 내부 면과 상호작용하는 것을 허용하는 제어 수단을 형성하도록 선택되어진 외부 직경을 제공하며, 상기 척(112)의 방사상으로 돌출되는 플랜지-형상 부분은, 상기 드릴 비트로부터 떨어진 드릴링 커팅들의 흐름을 유도하는 플러싱 제를 위한 통로(31a)의 일부분을 형성하는, 하나 또는 수개의 축방향으로 향하는 통로(112c)에 의해 관통되는 것을 특징으로 한다.
상기 두개의 접촉면(59a; 59b)의 상호작용은 서로 마주보도록 하고, 상기 라이닝 파이프(58)의 내부 면에 의해 한정되는 구획 내에 상호작용 하도록 배치될 수 있다.
상기 두개의 접촉면(59a; 59b)의 상호작용은 상기 라이닝 파이프(58)의 중심축에 수직인 평면에 배치될 수 있다.
상기 상기 케이싱 슈(4)는, 상기 케이싱 슈의 접촉면(59a)이 배치된 부분에, 상기 라이닝 파이프(58)의 중심을 향해 방사상으로 일정한 거리로 연장되는 돌출부(53b)를 제공할 수 있다.
상기 케이싱 슈(4)는, 상기 케이싱 슈의 접촉면(59a)을 형성하는, 라이닝 파이프(58)의 앞 단부의 내부 면으로 일정 거리의 관형 연결로서 돌출된, 단부 면(55)의, 파이프 칼라를 이의 후단에 포함할 수 있다.
상기 축방향 통로들(112c)은, 상기 척(112)의 방사상으로 돌출되는 플랜지-형상 부분의 원주 둘레 부분에 균등하게 분포된, 복수의 축방향 구멍들 또는 개구부들을 포함할 수 있다.
상기 보어홀의 바닥으로부터 드릴링 커팅들을 유도하고 배출시키기 위한 플러싱 유체의 흐름을 위한 링-형상의 통로(31a)는, 다운-더-홀(100)의 아래 단부에 부착되고 상기 라이닝 파이프로 연장된 드릴 스트링과 라이닝 파이프(58)의 내부 면 사이에서 제한될 수 있다.
상기 드릴은 중앙 파일럿 드릴 비트를 포함하는 크러싱 수단을 갖는 두개의 드릴 비트 및 앞 및 후 단부(9, 10; 38, 39)를 포함하고, 각각 중심 축에 회전 대칭인 기본 형태를 갖는, 주변의 링 비트(3)를 포함하고, 상기 두개의 드릴 비트는, 자유 상태에서, 파일럿 드릴 비트는 라이닝 파이프를 통해 다시 뒤로 되돌릴 수 있도록, 상기 파일럿 비트로부터 상기 링 비트로 구동 회전 운동의 전달을 위해 도입될 수 있는 제2비트의 부분인 캐리어(24)로 비트들의 하나에 복수의 포켓들(47)을 포함하는 바요넷 커플링에 의해 분리될 수 있는 방식으로 서로 결합될 수 있고, 조작 동안 상기 파일럿 드릴 비트(2)는 척으로부터 파일럿 비트로 그리고 계속하여 상기 파일럿 비트로부터 바요넷 커플링을 통해 링 드릴 비트로 충격이 전달되는 다운-더-홀 드릴(100)의 척으로 삽입되고, 상기 케이싱 슈(4)는 이하의 고유한 특징의 조합을 제공할 수 있다.
- 상기 케이싱 슈(4) 및 상기 링 비트(3) 사이에서 활동하고, 자유 운동을 허용하는 커플링(56, 45)(돌출부(56) 및 오목부(45))을 구비한 제어 수단들(5), 상기 커플링은 상기 커플링의 축 방향으로 미리 결정된 플레이의 영향을 통해 보장하고, 임팩트의 부하 하에서가 아닌 때, 케이싱 슈는 보어홀에 축 방향 운동 동안 링 비트를 동반할 수 있고, 동시에 케이싱 슈(4)에 대해 회전하도록 하는 커플링 요소인 회전 베어링의 영향을 허용하고,
- 라이닝 파이프(58)의 중심을 향해 방사상으로 일정 거리 돌출된 방식으로 연장된 접촉면(59a) 및 보어홀 내로 그리고 앞으로 다운-더-홀 드릴의 운동 동안, 상기 접촉면(59a)은, 상기 상기 고정부분(112b)이 상기 케이싱 슈(4)에 대해 회전할 수 있도록 글라이드 베이링을 형성하는 방식으로, 다운-더-홀 드릴(100)의 고정 부분의 접촉면(59b)과 상호작용함.
상기 케이싱 슈(4)는, 링 비트(3)의 표면(44)에 형성된 그루브-형상 주변 오목부(45) 내로 삽입되고 이에 들어맞고, 어레인지먼트의 중심을 향해 반경 방향으로 지향하고, 돌출부(56)의 앞 단부에 제공되는 링-형상 시스(sheath)로 구성될 수 있다.
상기 케이싱 슈(4)는 링-형상의 단부 표면(54, 55)으로 형성되는 후 단부 및 앞 단부 사이에 연장되고, 상기 케이싱 슈의 일 부분인 상기 앞 단부(53a)는 뒤 단부(53b)의 표면보다 더 큰 직경을 가지고, 상기 표면의 앞의 넓은 부분은 상기 링 비트(3)의 부분 주위에 배치되고, 뒤의 넓지 않은 부분은 라이닝 파이프의 앞 단부에 삽입되는 관형 커넥션을 형성하고, 뒤의 링-형상 단부 표면(55)은 다운-더-홀 드릴(100)의 고정 부분과 상호작용하는 접촉면(59a)을 형성할 수 있다.
상기 케이싱 슈(4)의 뒤 부분(53b) 및 앞 부분(53b) 사이의 변화는, 상기 라이닝 파이프(58)의 앞 단부 및 상기 케이싱 슈 사이의 용접 조인을 위한 홈(53c)일 수 있다.

본 발명의 실시예에 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 드릴의 구성의 전방 부분의 사시도이다;
도 2는 드릴 어레인지의 구성요소인 링 비트의 일부 절단 사시도임. 케이싱 슈는 라이닝 파이프의 앞 단부에 연결되고, 이에 드릴의 구성요소인 파일럿 드릴 비트는 링 비트로부터 자유롭고, 라이닝 파이프에서 일정 거리를 철회함.
도 3은 본 발명에 따른 드릴 관통을 나타낸 종단면도; 및
도 4는 본 발명에 따른 드릴 어레인지먼트의 부분 X-레이 뷰이고, 드릴의 부분인 임팩트 메커니즘의 구성요소인 부분들이 분명성을 위해 배제됨.

도 1-4에 도시된 드릴 어레인지먼트는 두개의 원칙적 구성요소인, 도 3, 4에 분명하게 도시된, DTH로 알려진, 수력 다운-더-홀 해머 드릴(100) 및 라이닝 파이프의 인스톨을 위한 드릴(1)의 조합으로 된다. 다운-더-홀 해머 드릴은 답 해머 드릴과는 다르고, 즉 상기 드릴은 드릴 구멍 아래로 통과하고 보어홀의 바다에 드릴 비트와 직접 작동한다. 때문에 다운-더-홀 드릴은 일반적으로 임팩 기능, 회전 및 구멍의 외부 장비에 의해 발생된 드릴 스트링의 피드(feed)를 수반한다. 예로서 다운-더-홀 해머 드릴은, 다른 문헌 SE 526 252에 기재된 것 및 상표명 Wassara® 의 워터-구동 모델을 참조할 수 있다.

아래 기술하는 드릴(1)은 필수적으로 이미 알려져있다. 이 부분은 알려진 다른 타입의 드릴들이 적용될 수 있고, 주변에 링 비트를 갖는 중앙 파일럿 드릴 비트를 제공하는 타입 뿐만 아니라, 라이닝 파이프 및 드릴의 상호 가이드를 위한 라이닝 파이프 및 드릴 비트 사이에서 작동하는 분리된 제어 수단을 구비하고 방사상으로 연장될 수 있는 스페이서와 함께 작동하는, 링 비트의 부재, 익센트릭 시스템(excentric system)이 가능한 타입도 적용될 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 드릴 어레인지먼트의 구성이 도시되어 있고, 드릴은 두개의 부분들, 크러싱 수단들을 포함하는 드릴 비트를을 포함한다. 이들 크러싱 수단들은 분쇄 바위의작업과, 착용을 저항하는 다른 물질 또는 하드 금속의 삽입에 의해 구성된다. 상기 크러싱 수단들은 드릴 비트의 단부 표면에 있는 요철에 고정된다. 상기 드릴(1)은 중앙 파일럿 비트(2) 및 이의 주변에 있는 링 비트(3)를 포함하고, 이들 비트 각각은 중심 축에 대해 회전하도록하는 기본 형태를 가지고 있고, 그들은 앞 및 뒤 단부를 포함하고, 이들 비트들은, 보어홀이 완성되었을 때 보어홀로부터 빠져나오고 링 비트로부터 자유로운 파일럿 비트를 허용하는, 바요넷 커플링 형상을 갖는 커플링 어레인지먼트에 의해 서로 결합된다.

도 2 및 도 4에서 분명하게 됨에 따라, 파일럿 비트(2)는, 앞 및 뒤 단부(9, 10) 사이에 연장되고 중심 축(C)과 중심이 같은 원통형 표면(8)을 갖는 회전가능한 대칭인 기본 형상을 갖는다. 앞 단부는 중심, 평면 단부 표면(11) 뿐만 아니라, 그 주변의 원추의(conical) 단부 표면(12)을 포함한다. 링-형상의 벌지(girdle) 또는 거들(13)은 앞 단부로부터 일정 거리에 형성되고, 거들은 앞 및 뒤 링-형상 단부 표면(14, 15)에 의해 축방향으로 제한된다. 도 3의 왼쪽에서 세부의 확대에 의해 분명하게 됨에 따라, 앞 링-형상 표면(14)은 링 비트에 임팩트 표면(14b)과 대응하여 상호작용하는 임팩트 표면(14a)을 형성한다. 파일럿 비트(2)는 드릴링 동안 도 1의 R의 방향으로 회전한다.

도 2 및 4에서 분명해짐에 따라, 링 거들(12)은 링 거들의 둘레 주변에 균등 분포하고 그리하여 주위에서 분리된 세개의 통로(21)에 의해 중단된다.

파일럿 비트(2)는 평행?면체의 모양을 갖는 후쿠의 기본 형태를 필수적으로 하는 L-형상 돌출부로서 형성되는 세개의 캐리어(24)를 갖고, 캐리어는 표면(8)의 주변 둘레에 균등 분포된다. 상기 캐리어(24)는 파일럿 비트의 길이 방향을 따라 연장되는 제1부분(24a)을 제공하고 이는 가로방향 제2부분(24b)의 파일럿 비트의 앞 단부(9)에서 종료된다. 이 가로방향 제2부분(24b)은 바요넷 커플링에서 기능하는 후크로 형성된다. 각 캐리어(24)는, 두개의 측 표면(26, 27)과 외부 표면과 함께, 파일럿 비트의 앞 단부(9)의 일부분으로 형성된다. 도 1의 A는, 회전에 의해 변위하게된 링 커들(13)에서의 통로(21)에 대해 캐리어가 둘레 주변에서 변위한 아크 정도를 나타낸다.

도 3에서는, 파일럿 비트(2)의 뒤 단부(10)가 파일럿 비트의 앞 단부에서, 단부 표면(11)으로 열리는 통로의 제3섹션(32c) 및 두개의 이웃하는 캐리어 사이의 파일럿 비트(3)의 표면으로 열리는 통로의 두 개의 방사상 직접 섹션(32a, 32b)을 포함하는 플러싱 제를 위한 통로의 부분을 형성하는 홀(31)에서 열린다.

도 1을 참조하면, 플러싱 통로의 섹션(32c)가 파일럿 비트의 평면 단부 표면(11)으로 열리고, 이에 따라 공급된 플러싱 워터는 개구부(32c)로부터 표면(11)을 가로질러 분포된다.

도 1 및 4에 따르면, 상기 링 비트(3)는, 또한 파일럿 비트(2)를 갖는 것으로서, 링 비트의 앞 및 뒤 단부로부터 2개의 대향된 링-형상의 표면(38, 39)와 함께, 약간 원추형(conical)이고 중심축(C)과 중심이 같은 표면(37)의 포함을 통해 회전 대칭인 기본 형태를 갖는다. 하나의 내부 표면, 참조번호 40은, 실린더 형상이다. 원추형 단면(41)은 , 링-형상 앞 단부 표면(38), 평면의 외부에 위치한다. 도 1 및 2는, 크러싱 수단들이 평면 단부 표면(38) 및 원추형 단부 표면(41) 모두에 장착되는 하드 금속 인서트로 형성되는 것을 보여준다. 분명성을 이유로, 상기 크러싱 수단 없이 드릴이 도 3 및 4에 도시된다.

도 5에 따르면, 표면(37)에 의해 둘러싸인 앞 물질 부분(42)은 뒤 물질 부분(43)에 비해 큰 직경을 갖는다. 원형 그루브(45)는 이들 물질 부분들 사이 표면(44)에 형성된다. 내부 표면(40)의 복수의 디프레션은 링 비트(3)에 내부로 형성된다. 보다 정확히, 120°의 분리를 갖는 세 개의 제1그루브들(46) 이 디프레션으로서 형성되고, 이들 그루브들은 링 비트의 앞 및 뒤 단부 사이에 방사상으로 연장된다. 이들 그루브들(46)은, 방사상 직접 접촉 표면(미도시)에 의해 부분적으로 및, 중심 축(C)로부터 수직으로 연장된 하부 표면(미도시)에 의해 부분적으로 제한된, 그리고 관련된 그루브로부터 측방향으로 연장된 포켓(47)으로 자신의 정면에서 각각 변환한다. 상기 그루브(46) 및 상기 포켓(47)은, 위의 서두에서 언급한 바요넷 커플링, 캐리어(24a, 24b)와 함께, 형성한다.

제2그루브(50)는, 이웃하는 제1그루브(46) 사이의 영여에서 형성되고, 제2그부브는, 제1그루브와 비슷하게, 120°로 분리되고 링 비트의 앞 및 뒤 단부(38, 39) 사이에서 방사상으로 연장된다. 제2그루브(50)는, 링 비트의 내부 표면(40)의 일부분을 형성하는 내부 표면, 분리 벽(51) 또는 리지(ridge )에 의해 인접한 제1그루브(46)로부터 분리된다. 게다가, 숄더로서의 특성을 갖는 부분은, 파일럿 비트(2)에서 임팩트 표면(14a)과 상호작용하는 링 비트(3)에서 임팩트 표면(14b), 링 비트(3)의 뒤 평면 단부 표면(39)의 직경보다 작은 직경을 가진다.

도 4를 특히 참조하면, 캐스팅 슈(4)는 중심 축(C)와 동일한 중심을 가지고 원통형인 각각 하나, 앞 및 뒤 표면(53a, 53b)을 갖는 회전 대칭 기본 형태를 포함한다. 상기 케이싱 슈는 링-형상 단부 표면(54, 55)으로 형성되는 뒤 단부 및 앞 단부 사이에 연장된다. 표면의 앞 부분(53a)는 뒤 부분(53b)보다 큰 직경을 갖는다. 다소 큰 내경을 갖는 그루브-형상 디프레션(57)은 케이싱 슈(4)의 실린더형 내부 표면(56) 상에 형성된다. 상기 케이싱 슈(4)의 뒤 단부(53b)는, 낮은 직경을 가지고, 대향된 방사상 직접 접촉 표면(59b)으로서 기능하는 다운-더-홀 해머 드릴의 고정 부분과 함께 상호작용하는, 라이닝 파이프(58)의 중심축(C)으로 향하는 돌출부에서 방사상 연장하는 접촉 표면(59a)을 형성하기 위해 라이닝 파이프의 앞 단부에 삽입되고 들어맞는 관형 커넥션 피스로 고안된, 58번의 참조번호, 뒤 파트는 , 라이닝 파이프의 내부 직경에 대해 선택되는 외부 직경 및 축 범위가 주어진다. 라이닝 파이프(58)의 앞 단부 및 케이싱 슈(4) 사이의 용접 조인을 위한 홈(53c)을 형성하기 위해 앞 부분(53a)과 뒤 부분(53b) 사이의 전이는 원추임에 주목해야 한다. 도 3의 오른쪽 확대를 보면, 관형 커넥션의 케이싱 슈(4)의 링-형상 뒤 단부 표면(55)은, 라이닝파이프의 낮은 부분에서 집중적으로 배치된 다운-더-홀 해머 드릴(100)의 고정 부분(비 충격부)과 상호작용하는 축방향 접촉 표면(59a)을 형성하고, 고정 부분은, 다운-더-홀 해머 드릴의 앞 단부에 배치된 구동 척 시스(11)에 의해 이 경우 구성되고, 다만 예를 들면 다운-더-홀 해머 드릴의 뒤 부분 또는 머신 하우싱과 같은 다른 적합한 부분들에 의해 구성될 수 있다. 본 발명의 이 부분은 아래에서 상세히 기술한다.

도 3에 도시된 드릴 어레인지먼트에서, 감소된 내부 직경을 갖는 중심을 향해 방사상 지향한 링-형상 돌출부(56)는 그루브의 형태를 갖는 디프레션(57)의 앞 축 제한 벽 및 케이싱 슈(4)의 앞 단부 표면(54) 사이에서 제한된다. 링-형상 돌출부(56)는 링 비트의 표면(44)에 형성된 주변 그루브(45)에 위치하고 들어맞으며, 이들 부분들은, 각각에 대해 라이닝 파이프 및 드릴을 가이드하고, 참조번호 5, 제어 수단으로부터 함께 형성한다. 그리하여 상기 링-형상 돌출부(56) 및 그루브-형상 디프레션(57)은 케이싱 슈에 대해 링 비트의 회전을 허용하고 케이싱 슈(4)가 링 비트(3)와 축방향으로 동행하게 하는 제어 수단과 함께 형성한다. 다시 말하면, 제어 수단(5)은 라이닝 파이프(58) 각각에 대해 및 링 비트(3) 및 파일럿 비트(2)를 포함하는 드릴의 가이드를 가능케 한다. 주변 그루브(45)의 축 폭은, 축방향으로 각각 케이싱 슈(4)와 링 비트(3)가 동행하도록 적합하고, 단 상기 케이싱 슈는 필수적으로, 케이싱 슈(4)에 대한 링 비트(3)의 자유 회전 동안에, 상호작용하는 임팩트 표면들(14a, 14b)을 통한 링 비트(3) 상에 파일럿 비트가 미치는 임팩트에 의한 영향을 미치지 않는다. 링-형상 돌출부(56)와 주변 그루브(45)의 폭은 서로에 적합하여 링 비트(3)는 충격의 크기보다 약간 큰 소정의 거리에 상기 임팩트가 영향을 미치는 하에서 케이싱 슈에 대해 축방향으로 이동하는 것을 허용한다. - 상기 링-형상 돌출부는 주변 그루브(45)에 대해 자유 운동의 일정 정도를 제공한다. 링-형상 돌출부(56)와 주변 그루브(45)가 링 비트 및 오직 축방향케이싱 슈와 통합하고, 원주상이 아니고, 링 비트(3)는 케이싱 슈(4)에 대해 자유롭게 회전한다.

서론에서 언급한 바와 같이, 본 발명 드릴 어레인지먼트는 다운-더-홀 드릴(100)을 사용하는 것이다.

도 3에 의하면, 파일럿 비트(2)의 상기 넥(2a)은 다운-더-홀 드릴의 구성요소인 척에 유지 방식으로 위치하고, 상기 척은 라이닝 파이프(58) 내에 중심을 같이 하면서 위치한다. 다운-더-홀 드릴(100)은, 바람직하게는 나사를 통해 머신 하우징 파이프의 뒤 단부에 부착되는, 드릴 스트링 어댑터(미도시)로 형성되는 뒤 단부 피스, 파이프 에 나사 고정되는 스레드와 같은 예로서, 머신 하우징 파이프의 앞 단부에 고정되는 드라이버 척(112), 머신 하우징 파이프(111)를 갖는 머신 하우징이 일반적인 방식으로 제공된다. 드릴 로드에 연결됨으로부터 형성된 드릴 스트링(미도시)은 알려진 방식으로 단부 피스에 고정된다. 다운-더-홀 드릴(100)의 드릴 스트링은 그리하여 방사상으로 연장되고 연결된 라이닝 파이프(58)의 스트링 내부에서 중심이 같다. 드라이버 척(112)는 파일럿 비트(2)의 넥(2a)을 홀드한다. 상기 넥(2a)은 드러이버 척(112)에 스플라인 결합을 갖고, 파트(119)에는 스플라인을 갖지 않는다. 링(120)은 머신 파이프(111)와 부싱(112) 사이에 고정되고, 드릴 비트의 폴링 아웃을 방지한다. 상기 링(120)은 축방향으로 분할되어 그것이 탑재 가능하다. 그리하여, 파일럿 드릴 비트(2)는 링(20)에 달려있는 넥(2a)의 스플라인의 뒤 파트(21)에 앞 포지션 및 부싱(112)의 뒤에 대해 서포팅하는 헤드(2c)를 갖는 뒤 단부 포지션 사이에서 축방향 이동 가능하다. 파일럿 드릴 비트는 플러싱 유체 공급을 위해, 넥(2a)에서 비트의 앞 단부로 이어지는 중앙 플러싱 통로(31)를 갖는다.

도 3을 참조하면, 하우징 파이프(111)의 앞 단부는 내부 스레드(111a)와 함께 일반적으로 제공되고, 드라이버 척(112)의 뒤 파트는 대응하는 외부 스레드(112a)에 제공되어 드라이버 척이 나사 고정에 의해 머신 파이프(111)의 앞 단부에 고정될 수 있다. 보어홀의 외부에 위치한 드릴 장비에 의해 일반적인 방식에 의한 드릴 스트링의 피드 및 회전의 영향을 통해 라이닝 파이프로의 축방향 변위 및 회전 방식을 위해, 드라이버 척(112)은 앞 방사상 연장 파트(112b)를 제공하고, 이는 플랜지와 같고, 이는 링-형상의 표면이고, 이의 외부 직경은 라이닝 파이프의 내부 직경과 적응하고, 이의 축방향 확장은 선택되어져서 표면이 라이닝 파이프(58)의 내부 표면과 함께 슬라이딩을 허용한다. 중심(C)로부터 방사상 외부의 드라이버 척(112)의 플랜지(112b)는 보어홀의 하부로 향한 축 방향을 지향하는 접촉 표면(59b)을 형성하고, 이는 케이싱 슈(4)의 관형 커넥션의 부분으로서 배치된 접촉 표면(59a)을 갖는 라이닝 파이프(58) 내부와 상호작용한다. 피스톤(127)은 드릴 비트(2)의 뒤에 배치되고 상기 피스톤은 외부 튜브(111)의 내부 방사 방향으로 전진 및 후진 변위가 가능하다. 피스톤(127)은, 파일럿 비트(2)에 개구부에 앞 플러싱 제의 흐름, 플러싱 제를 위한 중심 통로(31a)를 형성하고 축방향으로 연정하는 드릴된 자국을 제공한다. 드라이버 척(112)과 파일럿 비트의 넥(2a) 사이의 회전 전달은, 드라이버 척의 공동의 벽 상에 및 샤프트의 외부 표면 상에 모두 스플라인의 도움을 얻는다. 플러싱 제와 드릴링 커팅의 배출 및 제거를 위해, 방사상 연장된 드라이버 척(3)의 플랜지-형상 부분(112b)이 축 방향으로 향하는 통로(112c)의 일련에 의해 관통하고, 드릴링에 의해 형성된 상기 통로는 파트 주변에 균등하게 분포되고 그리하여 주위에 분리된다. 다운-더-홀 드릴의 머신 파이프 하우싱(111)의 외부 표면 사이, 그리고 드릴 로드에 연결되어 형성된 드릴 스트링(미도시)의 단부의 하나에, 그리고 라이닝 파이프(58)의 내부 표면, 링-형상 통로(34)는 보어홀로부터 드릴링 절단 흐름을 유도하기 위해 제한된다. 보어홀 외부의 회전 어레인지먼트를 통해, 회전 운동은 머신 파이프 하우징(111)에 전달되는 드릴 스트링에 전달된다; 드라이버 척(112)은 드릴 비트(1)에 회전 운동을 전달하여 이 회전은 각 임팩트에 관계한 미리 예정된 수의 정도로 회전한다.

드릴 어레인지먼트는 도 4에서 분리된 파트와 함께 X-ray 뷰로 도시된다. 무엇보다도, 케이싱 슈는 라이닝 파이프의 앞 단부 끝에 용접되고, 드라이버 척(112)이 드릴 머신 하우징 파이프(111)에 고정되는 법이 도시된다. 게다가 이는 중앙 파일럿 드릴 비트(2) 및 링 비트(3)가 연결될 수 있고 보어홀이 완료되었을 때 수력 드릴과 함께 라이닝 파이프 및 보어홀로부터 후퇴 및 링 비트로부터 파일럿 비트를 자유롭게 허락하는 바요넷 커플링에 의해 분리되는 것을 도시한다.

토양이나 돌에 라이닝 파이프를 설치할 목적으로 구멍을 뚫는 경우, 관련된 라이닝 파이프(58)는 먼저 용접에 의해 케이싱 슈(4)와 통합한다. 다음 단계로, 링 비트(3)가 케이싱 슈(4)와 연결된다. 상기 드릴(100)은, 드릴의 구성요소인 척 내부에 삽입되는, 유지 방식으로 접촉된 파일럿 비트(2)의 넥(2a) alc 드릴의 머신 하우징 파이프(111)의 앞 단부에 고정된 드라이버 척(112)에 의해, 다음단계에서 준비된다. 마지막 스텝에서, 링 비트(3)는 파일럿 비트(2)와 연결된다. 이것은 라이닝 파이프 (58)에 그들이 링 비트의 앞 단부에 포켓 (47)의 레벨에 위치될 때까지 축 방향 그루브(46)를 통해 도입되는 파일럿 비트(2)의 캐리어(24)를 통해 유입되는 드릴 (100)을 통해 일어난다.

케이싱 슈의 링-형상의 낮은 단부 면(55)이, 회전 운동과 임팩트의 조합에 따라 드릴링이 이루어지고, 돌은 드릴 비트의 크러싱 수단에 의해 분쇄된다. 보다 정확히는, 임팩트 표면들의 상호작용을 통해 파일럿 비트의 영향을 통해 링 비트(3)에 의해 크러싱 수단에 부분적으로 , 상기 임팩트는 파일럿 비트(2)에 의해 크러싱 수단에 직접 전달된다. 다운-더-홀 해머 드릴의 드라이버 척에 의해 분포된 고정 부분(59b)(이는 임팩트를 만들지 않음)과 상호작용하는 접촉면(59a)을 형성하기 때문에, 라이닝 파이프는 이의 드라이버 척을 통해 드릴의 동행 하에 보어홀로 구동한다. 케이싱 슈의 모든 영향 없이 발생하는 링 비트 및 파일럿 비트 사이에 임팩트 모션의 전달은, 이는 자유의 필요한 정도를 갖는 링 비트 사이의 축방향 이동을 가능하게 하고, 링 비트(3)의 표면에 주변 그루브(44) 및 케이싱 슈의 축방향 안쪽을 향한 돌출부(56)와 상호작용을 통해 연결하고 가이드한다. 케이싱 슈에 대한 링 비트의 회전은, 그리하여 라이닝 파이프에 대한, 링 비트의 포켓(47)과 상호작용하는 캐리어(24)에 의해 일어난 링 비트의 구성요소인 크러싱 수단의 간헐적 변위를 위해 링 비트가 파일럿 비트와 동행하는 것이 필요하다.

드릴 동안에, 캐리어(24)가 포켓(47)과 상호작용할 때, 플러싱 워터 및 동행하는 드릴링 커팅은, 파일럿 비트(2)의 표면(8)에 의해 다른 측 상으로 및 링 비트(3)의 내부 표면에 채널(50)에 의해 한 측상으로 제한된 통로를 통해 배출된다. 이 위치에서 상기 채널은, 파일럿 비트(2) 상의 링 거들을 통해 축 방향 후방 통로와 정렬 위치한다. 드릴을 통한 플러싱 워터의 흐름은, 구동 조건, 잠긴 바요넷 커플링의 캐리어(24)의 적용을 위해 필요한 으로서, 제1 채널(46)로부터 분리된, 제2채널(50)로 형성되는 통로를 통해 일어난다. 다시말하면, 오염된 물의 개별적 흐름은 직접 선형으로 채널(50)과 링 거들(13)의 측 방향 후방 통로(21)를 통한다. 파일럿 비트(2)가 링 비트(3)로부터 자유롭고 보어홀로부터 후퇴하면, 보어홀이 완성되거나 또는 감시 또는 모니터링이 수행되어야 한다면, 파일럿 비트는, 회전 R방향에 대향하는 방향에서 아크 정도를 통해 회전한다. 캐리어(24)는 이 방식으로 채널(46)고 함께 일치하여 위치하고, 이들을 통해 후진이 가능하고, 구멍에 남아 있는 라이닝 파이프(58) 중 다운-더-홀 드릴(100)과 함께 더 후진한다.

본 발명의 중요한 장점은 해머 메커니즘으로부터의 임팩트의 힘이 바요넷 커플링의 캐리어(24)를 통해 파일럿 비트(2)로부터 링 비트(3)에 필수적으로 배타적으로전달되는 것이다. 그리하여 케이싱 슈(4)는 원칙적으로 임팩트로부터 단절된다. 대신에, 라이닝 파이프(58)는, 드릴의 드라이버 척(112)에 의해 이 경우 구성되는 고정 부분을 통해 통행 드릴(100) 하에서 보어홀 내로 구동가능하다. 임팩트 메커니즘으로부터 임팩트가 없는 라이닝 파이프(58) 및 케이싱 슈(4) 사이 용접 조인에 기인하여, 드릴은 필수적으로 풀 파워로 작동할 수 있고, 이는 드릴링 속도를 증가시키고 총 커패시티를 증가시킨다. 드릴 비트의 앞면에 워터의 플러싱에 기인하여, 종래의 배열에서 필요하지 않은 케이싱 슈를 통해 적용된 충격력의 양에 대해 라이닝 파이프 및 공동의 벽 사이의 마찰을 감소하는 윤활 효과를 얻을 수 있다; 다운-더-홀 드릴의 드라이버 척의 상호작용을 통해 라이닝 파이프에 적용된 프레셔 힘(두드리는 힘이 아님)은 충분하다.

본 발명은 상술되고 도면에 도신 된 것에 한정되는 것은 아니다; 이것은 첨부된 특허 청구 범위에 의해 정의 된 혁신적인 개념의 범위 내에서 여러 가지 방법으로 변경되고 수정 될 수 있다.

Claims (14)

1. 후속 라이닝 파이프(58)의 앞면에 구멍을 뚫기 위한, 다운-더-홀 드릴링을 위한 드릴 장치로서,
   샤프트 또는 넥(2a)을 갖는 드릴 비트(2);
   상기 드릴 비트(2)가 삽입되며 다운-더-홀 드릴(100)로부터 드릴 비트에 충격을 전송하는, 다운-더-홀 드릴(100) 내의 척;
   상기 드릴과 라이닝 파이프 각각에 대해 가이딩을 하고, 상기 드릴이 상기 라이닝 파이프에 대해 회전하도록 하는 제어 수단들(5),
   바요넷(bayonet) 커플링 형태를 갖거나 또는 유사하게 상기 드릴이 상기 제어 수단들(5)에 제거되고, 라이닝 파이프를 통해 빠져나가는, 다운-더-홀 드릴과 함께, 상기 드릴의 자유 상태를 허용하는 방식으로 연결될 수 있는 커플링 어레인지먼트(24a, 24b; 46, 47);
   상기 드릴 앞에서 플러싱 제를 공급하는 플러싱 통로(32c);
   상기 플러싱 제와 함께 드릴링 커팅들을 제거하는 배출 통로(34); 및
   케이싱 슈에 배치된 접촉 면(59a)과 상호 작용을 통해 보어홀 쪽으로 그리고 상기 라이닝 파이프 앞으로 위치하고 상기 라이닝 파이프(58)의 앞 단에 적용될 수 있는 케이싱 슈(4); 및
   상기 다운-더-홀 드릴(100)의 고정 부분(112b)에 배치된 접촉면(59b)을 포함하고,
   상기 접촉면(59b)은 다운-더-홀 드릴의 고정 부분(112b)이 케이싱 슈(4)에 대해 회전할 수 있도록 글라이드 베어링을 형성하며, 상기 고정 부분(112b)은, 상기 척의 방사상으로 돌출되는 플랜지-형상 부분이고,
   상기 고정 부분(112b)은 상기 라이닝 파이프(58)의 중심축으로부터 반경 방향 외측 일정한 거리로 연장되고 다운-더-홀 드릴의 접촉면(59a)에 형성되고,
   상기 척(112)의 방사상으로 돌출되는 플랜지-형상 부분은 링-형태이고, 방사상으로 돌출되는 플랜지-형상 부분의 표면이, 슬라이딩을 허용하는 방식으로 다운-더-홀 드릴(100)이 상기 라이닝 파이프(58)의 내부 면과 상호작용하는 것을 허용하는 제어 수단을 형성하도록 선택되어진 외부 직경을 제공하며,
   상기 척(112)의 방사상으로 돌출되는 플랜지-형상 부분은, 상기 드릴 비트로부터 떨어진 드릴링 커팅들의 흐름을 유도하는 플러싱 제를 위한 통로(31a)의 일부분을 형성하는, 하나 또는 수개의 축방향으로 향하는 통로(112c)에 의해 관통되는 것을 특징으로 하는 드릴 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 두개의 접촉면(59a; 59b)의 상호작용은 서로 마주보도록 하고, 상기 라이닝 파이프(58)의 내부 면에 의해 한정되는 구획 내에 상호작용 하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 드릴 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 두개의 접촉면(59a; 59b)의 상호작용은 상기 라이닝 파이프(58)의 중심축에 수직인 평면에 배치되는 것을 특징으로 하는 드릴 장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 케이싱 슈(4)는, 상기 케이싱 슈의 접촉면(59a)이 배치된 부분에, 상기 라이닝 파이프(58)의 중심을 향해 방사상으로 일정한 거리로 연장되는 돌출부(53b)를 제공 하는(demonstrates) 것을 특징으로 하는 드릴 장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 케이싱 슈(4)는, 상기 케이싱 슈의 접촉면(59a)을 형성하는, 라이닝 파이프(58)의 앞 단부의 내부 면으로 일정 거리의 관형 연결로서 돌출된, 단부 면(55)의, 파이프 칼라를 이의 후단에 포함하는 것을 특징으로 하는 드릴 장치.
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 제1항에 있어서,
   상기 축방향 통로들(112c)은, 상기 척(112)의 방사상으로 돌출되는 플랜지-형상 부분의 원주 둘레 부분에 균등하게 분포된, 복수의 축방향 구멍들 또는 개구부들을 포함하는 것을 특징으로 하는 드릴 장치.
10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 보어홀의 바닥으로부터 드릴링 커팅들을 유도하고 배출시키기 위한 플러싱 유체의 흐름을 위한 링-형상의 통로(31a)는, 다운-더-홀(100)의 아래 단부에 부착되고 상기 라이닝 파이프로 연장된 드릴 스트링과 라이닝 파이프(58)의 내부 면 사이에서 제한되는 것을 특징으로 하는 드릴 장치.
11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 드릴은 중앙 파일럿 드릴 비트와 상기 중앙 파일럿 드릴 비트를 둘러싸는 링 비트(3)를 포함하는, 크러싱 수단을 갖는 2개의 드릴 비트를 포함하고, 상기 링 비트(3)는 앞 및 후 단부(9, 10; 38, 39)를 포함하고, 각각 중심 축에 회전 대칭인 기본 형태를 가지며,
    상기 케이싱 슈(4)는 제어 수단들(5) 및 접촉면(59a)을 포함하고,
    상기 제어 수단들(5)은 상기 케이싱 슈(4) 및 상기 링 비트(3) 사이에서 활동하고, 자유 운동을 허용하는 돌출부(56) 및 오목부(45)를 구비하고,
    상기 접촉면(59a)은 라이닝 파이프(58)의 중심을 향해 방사상으로 일정 거리 돌출된 방식으로 연장되며, 상기 접촉면(59a)은, 보어홀 내로 그리고 앞으로 다운-더-홀 드릴의 운동 동안, 상기 고정부분(112b)이 상기 케이싱 슈(4)에 대해 회전할 수 있도록 글라이드 베이링을 형성하는 방식으로, 다운-더-홀 드릴(100)의 고정 부분의 접촉면(59b)과 상호작용하는 것을 특징으로 하는 드릴 장치.
12. 제11항에 있어서,
    상기 케이싱 슈(4)는,
    링 비트(3)의 표면(44)에 형성된 그루브-형상 주변 오목부(45) 내로 삽입되고 이에 들어맞고, 어레인지먼트의 중심을 향해 반경 방향으로 지향하고, 돌출부(56)의 앞 단부에 제공되는 링-형상 시스(sheath)로 구성되는 것을 특징으로 하는 드릴 장치.
13. 제11항에 있어서,
    상기 케이싱 슈(4)는
    링-형상의 단부 표면(54, 55)으로 형성되는 후 단부 및 앞 단부 사이에 연장되고,
    상기 케이싱 슈의 일 부분인 상기 앞 단부(53a)는 뒤 단부(53b)의 표면보다 더 큰 직경을 가지고,
    상기 표면의 앞의 넓은 부분은 상기 링 비트(3)의 부분 주위에 배치되고,
    뒤의 넓지 않은 부분은 라이닝 파이프의 앞 단부에 삽입되는 관형 커넥션을 형성하고,
    뒤의 링-형상 단부 표면(55)은 다운-더-홀 드릴(100)의 고정 부분과 상호작용하는 접촉면(59a)을 형성하는 것을 특징으로 하는 드릴 장치.
14. 제13항에 있어서,
    상기 케이싱 슈(4)의 뒤 부분(53b) 및 앞 부분(53b) 사이의 변화는, 상기 라이닝 파이프(58)의 앞 단부 및 상기 케이싱 슈 사이의 용접 조인을 위한 홈(53c)인 것을 특징으로 하는 드릴 장치.

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