KR20050034600A - 나사 조인트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 충격 록 드릴링용 나사 조인트에 관한 것이다. 나사 조인트 (10) 는, 조인트에 포함된 드릴 로드 (11) 와 드릴 비트 (12) 사이의 치수 차를 최소화하여 충격 드릴링에서 와류의 형성을 감소시키도록 형성되었다.

Description

나사 조인트{THREAD JOINT}

본 발명은 충격 록 드릴링용 나사 조인트에 관한 것이다.

드릴 스트링에서 나사 조인트는 충격 톱 해머 드릴링에서 큰 부하에 노출되며, 상기 드릴 스트링은 톱 해머로부터 드릴 스트링의 자유 단부에 있는 카바이드 - 팁 드릴 비트 (carbide - tipped drill bit) 에 충격에너지를 전달하기 위한 것이다. 일반적으로, 개별 드릴 로드의 단부에는, 다른 드릴 로드의 반대쪽 단부에 있는 수나사를 수용하기 위한 암나사가 형성되어 있다. 드릴링과 관련하여, 드릴 비트의 윤활과 냉각 뿐만 아니라 시추공 밖으로 드릴 먼지를 제거하기 위해, 필요에 따라 윤활을 개선하기 위한 첨가제와 함께 물이 플러싱 유체로 보통 사용된다. 드릴강 즉, 비트, 바, 튜브, 슬리브 및 섕크 어댑터의 재료는 드릴링시 마모 및 부식 공격에 노출된다. 특히, 물이 플러싱 유체로 사용되고 일반적으로 습한 환경인 지하에서의 드릴링의 경우 더 그렇다. 공격은 특히 직경이 비교적 작은 부분 즉, 나사 단부 또는 드릴 비트의 슬리브 (4) 와 연결된 나사틈 (5) (도 3) 에서 심각하다. 드릴 먼지와 함께 플러싱 유체는 비교적 빠른 속도로 순환 방향 (A) 으로 이동한다. 따라서, 와류 (B) 가 치수 변화가 심한 곳에형성된다.

도 1a 는 본 발명에 따른 나사 조인트의 길이방향 부분 단면도.

도 1b 는 도 1a 의 선 B - B 에 따른 확대 단면도.

도 2 는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는, 도 1a 에 대응하는 도면.

도 3 은 종래 장치에서 와류 형태를 나타내는 도면.

본 발명은 상기 문제점을 제거하고, 부가적으로 현대 광산 작업에서 효율을 개선시킬 수 있는 충격 록 드릴링을 위한 개선된 나사 조인트를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 충격 드릴링에서 와류 형성을 줄이는 나사 조인트를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 외부 플러싱 유체의 블라스팅 영향과 부식이 감소되는 나사 조인트를 제공하는 것이다.

본 발명에 따라서, 상기 목적은 청구항 1 의 특징부에 나타난 구성에 의해 이루어진다. 더욱이, 본 발명에 따른 나사 조인트의 바람직한 실시예는 종속항에서 기재되어 있다.

본 발명은 제 1 드릴 로드 (11) 와 슬리브 (13) (도 1 에 도시된 바와 같이 바람직하게는 드릴 비트 (12) 에 일체로 체결됨) 사이의 충격 록 드릴링용 나사 조인트 (10) 에 관한 것이다. 선택적으로, 슬리브는 제 2 드릴 로드 또는 연결 튜브 (도시되지 않음) 에 일체로 결합될 수 있다. 이 슬리브 (13) 는 원통형 외면 (28) 을 갖는다. 드릴 비트 (12) 는, 다수의 앞버튼 (30) 과 외측버튼 (31) (도 1a 에 이 두개만 도시됨) 이 형성되어 있는 앞면 (29) 을 포함한다. 통상적인 방법으로 외측버튼 (31) 은 드릴 구멍의 직경을 규정한다.

드릴 로드 (11) 와 나사 조인트는 물과 같은 플러싱 유체의 전달을 위한 하나 이상의 도관 (14) 을 포함한다. 상기 도관 (14) 은 드릴 비트 (12) 의 하나 이상의 도관 (15) 과 연결된다. 드릴 로드 (11) 는 육각형 단면을 가지며 또한, 제 1 외면 (16) 을 포함한다. 드릴 로드는 선택적으로 원형 단면을 가질 수도 있다. 제 1 외면 (16) 은 제 1 외경 (D1) 을 가지며, 제 1 단부 (17) 는 제 1 단부면 (21) 을 포함한다. 제 1 드릴 로드 (11) 는 제 2 외경 (D2) 을 갖는 제 2 외면 (22) 을 포함한다. 제 2 외면 (22) 은 정확하게 규정된 직경 (D2) 으로 선삭 또는 연삭되며, 1 ㎜ - 50 ㎜ 의 축방향 길이를 갖는다. 제 2 외면 (22) 은 제 1 외면 (16) 과 나사 단부 (20) 사이에 축방향으로 배치된다. 슬리브 (13) 는 암나사 (24) 와 내부 멈춤면 (25) 을 갖는 리세스 (23) 를 포함한다. 리세스 (23) 는 슬리브의 제 2 단부면 (26) 에 연결된다. 제 2 단부면 (26) 은 실질적으로 링형상이다. 실질적으로 원통형으로 된 내면 (27) 은 제 2 단부면 (26) 과 암나사 (24) 사이에 배치된다. 내면 (27) 은 내경 (D3) 을 갖는다. 제 1 단부면 (21) 이 내부 멈춤면 (25) 에 접촉할 때까지 스피것 (17) 이 리세스 (23) 안으로 나사결합되면, 나사 조인트 (10) 가 장착된다. 장착된 나사 조인트에서, 그 부분의 치수는 슬리브의 제 2 단부면 (26) 이 수나사 (18) 의 나사 단부 (20) 또는 나사틈 (33') (도 2 참조) 을 지나 축방향으로 되도록 배치되어 있어, 내면 (27) 의 일부가 제 1 드릴 로드의 가장 약한 단면을 덮게 된다. 드릴 로드의 가장 약한 단면은, 수나사 (18) 의 나사 단부 (20) 또는 나사틈 (33') 에서와 같이 가장 작은 단면적을 갖는 드릴 로드의 부분이다. 슬리브의 제 2 단부면 (26) 은, 수나사 (18) 의 나사 단부 (20) 를 축방향으로 지나 제 2 외면 (23) 을 가로지르는 평면 (P) 에 배치된다. 나사 단부 (20) 와 평면 (P) 사이의 거리 (X) 는 1 ㎜ 이상이다. 따라서, 슬리브의 제 2 단부면은 수나사의 나사 단부를 축방향으로 1 ㎜ 이상 지나 배치된다.

내면 (27) 의 내경 (D3) 은 제 2 외면 (22) 의 제 2 외경 (D2) 과 최소 동일하거나 최대 1 ㎜ 더 크며, 제 1 외면 (16) 의 제 1 외경 (D1) 보다는 작다. 선택된 크기는 와류의 범위를 줄이기 위해 드릴 로드 (11) 와 드릴 비트 (12) 사이에 비교적 작은 기하학 천이부를 제공하여, 연장 조인트에 대한 드릴 먼지와 공격성 물의 영향을 감소시킨다. 플러싱 유체는 선택적으로 공기 및 물의 혼합물로 이루어질 수 있다.

비교적 작은 기하학 천이부는 또한, 내면 (27) 을 축선 방향으로 연장시킨 제 1 가상 실린더 (C1) 와 슬리브 (13) 의 외면 (28) 을 축선 방향으로 연장시킨 제 2 가상 실린더 (C2) 로 규정될 수 있다 (도 1b 참조). 제 1 가상 실린더 (C1) 는 드릴 로드 (11) 를 가로지르고, 제 2 가상 실린더 (C2) 는 드릴 로드의 외측으로 신장된다. 따라서, 천이부 또는 조인트에서의 와류는 최소화되는 동시에, 시추공에서 드릴 스트링의 제어가 개선된다. 가상 실린더 (C1 과 C2) 는 외측버튼 (32) 을 가로지른다.

슬리브 (13) 의 외면 (28) 은, 제 1 외면 (16) 의 제 1 외경 (D1) 보다 큰 제 3 외경 (D4) 을 갖는다.

수나사의 나사 단부는 암나사가 한정하는 축선 영역 내에 배치될 수 있고, 그러면 원통면이 나사틈과 적어도 선삭 또는 연삭된 제 2 외면의 일부를 둘러싸게 된 것을 알 수 있다.

도 2 는 본 발명에 따른 나사 조인트 (10') 의 다른 실시예를 나타낸다. 도 1a 및 1b 의 부분과 동일한 부분은 도 1a 및 1b 의 부분과 같은 참조 부호가 부여되어 있다. 나사 조인트 (10') 는 충격 드릴링용 록 드릴 비트 (12') 와 드릴 로드 (11') 를 갖는다. 드릴 비트 (12') 는 리세스 (23') 를 갖는 슬리브 (13') 를 구비하며, 이 슬리브 안에는 선삭 또는 연삭된 비교적 긴 내면 (27') 과 암나사 (24) 가 있다. 슬리브의 외면은 부호 (28') 로 표시되어 있다. 드릴 로드 (11') 는 나사 스피것 또는 단부 (17') 그리고, 선삭 또는 연삭된 비교적 긴 제 2 외면 (22') 을 갖는다.

이 실시예가 전술된 실시예와 가장 다른 점은, 제 2 외면 (22') 과 내면 (27') 이 축방향으로 더 길게 되어 있으며, 이들 제 2 외면과 내면 사이의 접촉부가 거리 (X') 를 따라 얻어져, 록 드릴 비트 (12') 의 제어 또한 개선되는 것이다. 더욱이, 도 2 에서 보듯이, 밀봉 링 (32) (즉, O - 링 등) 이, 슬리브 (13') 의 단부면 (26) 가까이에서 와류와 회전을 더 줄이기 위해 슬리브 (13') 의 내면 (27') 에 배치될 수 있다. 더욱이, 도 2 에 따른 실시예는 나사틈 (33') 을 포함한다. 나사틈 (33') 은, 수나사의 나사를 따라서 나사 공구를 위한 틈이 생길 수 있게 하는 원주 오목 리세스로 이루어진다. 이 경우, 거리 (X') 는 평면 (P) 과 나사틈 (33') 사이의 거리로서 1 ㎜ 이상이다. 따라서, 슬리브의 제 2 단부면은 나사틈 (33') 을 축방향으로 1 ㎜ 이상 지나 배치된다.

종래 육각형 및 원형 록 드릴 로드는 압연으로 만들어지며, 원주 방향 정밀도가 비교적 낮지만, 본 발명에 따른 나사 조인트에서는 면 (22, 22') 및 면 (27, 27') 사이에 양호한 접촉이 이루어지도록 내면 (27, 27') 을 선삭 또는 연삭한다.

따라서, 본 발명은 충격 록 드릴링, 바람직하게는 톱 해머 드릴링 전용의 나사 조인트에 관한 것이다. 나사 조인트 (10) 는, 조인트에 포함되는 부분 사이의 치수 차를 최소화하여, 충격 드릴링에서 와류 형성을 줄이도록 되어 있다. 조인트의 치수는 외부 플러싱 물의 블라스팅 영향과 부식을 줄이고, 조인트의 치수가 더 커지도록 선택된다.

Claims (6)

1. 드릴 비트 (12; 12'), 제 2 드릴 로드 또는 연결 튜브에 체결된 슬리브와 제 1 드릴 로드 사이의 충격 록 드릴링용 나사 조인트로서, 나사 조인트 (10; 10') 는 물과 같은 플러싱 유체를 전달하기 위한 하나 이상의 도관 (14) 을 포함하며,

   충격 드릴링을 위해 제 1 드릴 로드 (11; 11') 는, 로프 나사 또는 사다리꼴 나사와 같은 수나사 (18) 가 제공된 제 1 단부 (17; 17') 및 실질적으로 축방향으로 일정한 가장 큰 외경 (D1) 을 갖는 제 1 외면 (16) 을 가지며, 상기 수나사 (18) 는 나사 개시부 (19) 와 나사 단부 (20) 를 포함하고, 상기 제 1 단부는 제 1 단부면 (21) 을 포함하며, 상기 제 1 드릴 로드 (11; 11') 는 제 2 외경 (D2) 을 갖는 제 2 외면 (22; 22') 을 포함하고, 상기 제 2 외면 (22; 22') 은 제 1 외면 (16) 과 나사 단부 (20) 사이에 축방향으로 배치되며,

   슬리브 (13; 13') 는 암나사 (24) 와 내부 멈춤면 (25) 을 포함하는 리세스 (23; 23') 를 포함하고, 상기 리세스는 슬리브의 제 2 단부면 (26) 에 연결되며, 상기 제 2 단부면 (26) 은 실질적으로 링형이고, 실질적으로 원통형인 내면 (27; 27') 이 제 2 단부면과 암나사 사이에 배치되고, 상기 내면은 내경 (D3) 을 갖는, 나사 조인트에 있어서,

   장착된 나사 조인트 (10; 10') 에서, 슬리브의 제 2 단부면 (26) 은 수나사 (18) 의 나사 단부 (20) 또는 나사틈 (33') 을 축방향으로 지나 배치되어, 적어도 내면의 일부는 수나사 (18) 의 나사 단부 또는 나사틈 (33') 과 같은 제 1 드릴 로드의 가장 약한 단부면을 덮으며, 내면의 내경 (D3) 의 크기는 제 2 외면 (22; 22') 의 제 2 외경 (D2) 이상이고 제 1 외면 (16) 의 제 1 외경 (D1) 보다는 작으며, 그리고 제 1 가상 실린더 (C1) 는 내면 (27; 27') 을 축방향으로 연장시킨 것이고, 제 2 가상 실린더 (C2) 는 슬리브 (13; 13') 의 외면 (28; 28') 을 축방향으로 연장시킨 것이라 할 때, 제 1 가상 실린더 (C1) 는 드릴 로드 (11; 11') 를 가로지르고 제 2 가상 실린더 (C2) 는 드릴 로드의 외측에서 신장되는 것을 특징으로 하는 나사 조인트.
2. 제 1 항에 있어서, 슬리브의 제 2 단부면 (26) 은 수나사 (18) 의 나사 단부 (20) 또는 나사틈 (33') 을 축방향으로 1 ㎜ 이상 지나 배치되는 것을 특징으로 하는 나사 조인트.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 슬리브 (13; 13') 는 제 1 외면 (16) 의 제 1 외경 (D1) 보다 큰 제 3 외경 (D4) 을 갖는 것을 특징으로 하는 나사 조인트.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 내면의 내경 (D3) 은 제 2 외면 (22; 22') 의 제 2 외경 (D3) 보다 최대 1 ㎜ 더 큰 것을 특징으로 하는 나사 조인트.
5. 제 1 항 내지 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 제 2 외면 (22; 22') 은 선삭 또는 연삭에 의해 원통형으로 기계가공되는 것을 특징으로 하는 나사 조인트.
6. 제 6 항에 있어서, 가상 실린더 (C1, C2) 는 록 드릴 비트 (12; 12') 의 외측버튼 (31) 을 가로지르는 것을 특징으로 하는 나사 조인트.