KR20070053285A - 착암 드릴 비트 - Google Patents

착암 드릴 비트 Download PDF

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KR20070053285A
KR20070053285A KR1020077006377A KR20077006377A KR20070053285A KR 20070053285 A KR20070053285 A KR 20070053285A KR 1020077006377 A KR1020077006377 A KR 1020077006377A KR 20077006377 A KR20077006377 A KR 20077006377A KR 20070053285 A KR20070053285 A KR 20070053285A
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페르-올라 하딘
프레드리크 비에르크
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산드빅 인터렉츄얼 프로퍼티 에이비
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Abstract

본 발명은 충격 드릴릴용 착암 드릴 비트 (1) 에 관한 것이다. 상기 드릴 비트는, 비트 본체 (2); 외측부 (12; 12') 를 갖는 전방면 (8) 을 포함하고 또한 길이방향 중심 축선 (CL) 을 규정하는 헤드부 (3) 로서, 상기 외측부 (12; 12') 는 전방면 (8) 에 대해 돌출해 있고 또한 주변 버튼 (6) 을 포함하는 헤드부; 상기 헤드부를 관통하고 있으며 또한 전방면 (8) 에 플러싱 매체를 안내하기 위해 전방면과 소통하는 1 이상의 유체 채널 (7) 을 포함한다. 상기 외측 부분은 원주방향으로 서로 떨어져 있는 다수의 돌출된 강 부분 (12; 12') 을 포함하고, 각각의 융기부 (12; 12') 는 2 개의 최대 주변 버튼 (6) 을 포함한다. 상기 주변 버튼 (6) 은 헤드부 (3) 에서 일반적으로 드릴 비트 (1; 1') 의 중심 축선 (CL) 을 중심으로 환형으로 배치된 2 이상의 전방 버튼 (4) 및 2 이상의 플러싱 채널 (7) 을 지나는 가상의 원 (C) 의 반경방향 외측에 형성되어 있다.
충격 드릴링, 착암 드릴 비트.

Description

착암 드릴 비트{ROCK DRILL BIT}
본 발명은 독립 청구항의 전제부에 따른 충격 드릴링, 특히 탑 해머 드릴링용 착암 드릴 비트에 관한 것이다.
US-A-5,890,551 을 통해 착암 드릴 비트가 이미 공지되어 있는데, 이 착암 드릴 비트는 보조 드릴 로드를 구비하고 있다. 상기 착암 드릴 비트의 전방면에는 동시에 회전하면서 바위에 충격을 가하는 초경합금 버튼이 제공되어 있다. 상기 전방면에는 공동이 형성되어 있으며, 그 공동에 플러싱 (flushing) 유체를 공급하기 위해 유체 채널이 드릴 비트를 관통하고 있다. 공동은 무단 랜드 (endless land) 에 완전히 접해 있다. 버튼의 일부는 랜드 내에 설치되어 있다. 버튼의 다른 부분은 공동 내에서 발생하는 플러싱 유체의 쿠션에 의해 냉각되고 플러싱되도록 공동 내에 설치되어 있다. 몇몇의 경우에 상기 공동은 부스러기에 의해 막힌다.
US-A-4,598,779 에는 직선형 구멍을 뚫기 위한 충격식의 다른 착암 드릴 비트가 기재되어 있다. 공지된 드릴 비트는 최적의 플러싱을 갖지 않는다.
본 발명의 목적은 긴 사용 수명을 갖는 상기 유형의 착암 드릴 비트를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 양호한 암석 제거가 가능한 착암 드릴 비트를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 직선형 구멍을 뚫기 위한 착암 드릴 비트를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 효율적인 플러싱을 갖는 착암 드릴 비트를 제공하는 것이다.
본 발명의 바람직한 실시형태의 또다른 목적은 더욱 용이하게 재연삭되는 착암 드릴 비트를 제공하는 것이다.
본 발명의 상기한 목적들은 독립항의 특징부에 기재된 구성을 갖는 착암 드릴 비트에 의해 실현된다.
이하에서, 본 발명에 따른 착암 드릴 비트의 실시형태를 첨부 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1A 는 본 발명에 따른 착암 드릴 비트의 전방 사시도.
도 1B 는 상기 착암 드릴 비트의 정면도.
도 1C 는 상기 착암 드릴 비트의 전방부의 측면도.
도 1D 는 도 1B 의 선 D-D 를 따라 취한 상기 착암 드릴 비트의 단면도.
도 2 는 본 발명에 따른 착암 드릴 비트의 다른 실시형태의 1/4 을 보여주는 정면도.
도 1A 내지 도 1D 에 도시된 충격 착암 드릴 비트 (1) 는 헤드부 또는 드릴 헤드부 (3) 및 생크 또는 스커트부 (5) 를 갖는 비트 본체 (2) 를 포함한다. 드릴 헤드부 (3) 및 스커트부 (5) 는 서로 단단히 일체로되어 있다. 드릴 로드 (도시 안 됨) 가 나사 연결을 통해 착암 드릴 비트 (1) 에 연결되도록 되어 있다. 드릴 로드에는, 관통하는 플러시 덕트 (flush duct) 가 종래 방식으로 배치되어 있다. 착암 드릴 비트 (1) 의 길이방향 중심 축선 (CL) 이 도 1D 에 표시되어 있다. 착암 드릴 비트 (1) 는 드릴 로드의 일 단부에 있는 외부 수나사를 수용하도록 되어 있는 내부 암나사 (도시 안 됨) 를 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 착암 드릴 비트 (1) 의 드릴 헤드부 (3) 는 바람직하게는 초경합금 버튼, 즉 전방 버튼 (4) 및 주변 버튼 (6) 의 형태로 된 암석 제거 부재 (rock removing member) 를 구비하고 있다. 내부 암나사 사이로 규정되는 착암 드릴 비트 (1) 의 내부 공간과 드릴 헤드부 (3) 의 전방면 (8) 사이에는 1 이상의 냉각 매체 채널 (7) 이 연장되어 있다. 전방면 (8) 은 중심 축선 (CL) 에 실질적으로 수직인 면 P 를 규정한다. 상기 내부 공간 내에는, 드릴 로드의 자유단을 위한 제 1 정지면 (stop face), 이른바 저부 스톱 (bottom stop) 이 배치되는 것이 바람직하다. 다수의 리트랙 에지 (retrac edge) (9) 가 도 1A 에 도시된 것처럼 착암 드릴 비트 (1) 의 후방 단부에 배치되는 것이 바람직하다.
도 1A 에 가장 잘 나타나 있는 것처럼, 착암 드릴 비트 (1) 의 외면에는, 착암 드릴 비트 (1) 의 축선 방향으로 연장된 다수의 절삭물용 직선형 전방 주변 홈 부 (10) 및 후방 주변 홈부 (11) 가 제공되어 있다. 각각의 절삭물용 전방 홈부 (10) 는 중심 축선 (CL) 에 평행한 선에 대해 대칭으로 배치되어 있다. 전방 홈부 (10) 는 비트 본체에서 각 쌍의 주변 버튼 (6) 사이에 제공된다. 8 개의 주변 버튼 (6) 이 드릴 헤드부 (3) 에 장착되어 있지만, 본 발명에 따른 다른 드릴 비트에는 5 내지 10 개의 버튼이 배치될 수 있다. 각각의 주변 버튼 (6) 은 중심 축선 (CL) 에 대해 바깥쪽으로 경사져 있으므로, 드릴 비트의 최대 직경을 규정한다. 주변 버튼 (6) 의 직경은 전방 버튼 (4) 의 직경보다 큰 것이 바람직하다. 각각의 주변 버튼 (6) 은 면 P 에 대해 드릴 비트의 축선 방향으로 적어도 부분적으로 돌출해 있는 강 세그먼트 (steel segment) 또는 융기부 (12) 에 배치되어 있다. 각각의 융기부는 비트 본체 (2) 와 일체로 되어 있고, 일반적으로 전방, 즉 드릴 비트의 작업 이송 방향을 향하고 있다. 하나의 주변 버튼 (6) 을 수용하기 위해 융기부에는 구멍 (도시 안 됨) 이 형성되어 있다. 또는, 각각의 융기부에 2 개의 주변 버튼이 위치될 수 있다. 각각의 융기부 (12) 는 화환 (wreath) 형으로 또는 주변 버튼의 외측 부분에서 전방면 (8) 또는 부가적인 전방 홈부 (13) (도 1D 에서 점선으로 표시되어 있음) 를 사이에 두고 다른 인접한 융기부와 떨어져 있다. 외측 부분에는 원주방향으로 서로 떨어져 있는 다수의 융기부 (12) 가 주변 버튼 (6) 의 개수와 동일한 개수로 형성되어 있고, 각 융기부 (12) 는 하나의 주변 버튼 (6) 을 지지한다. 각각의 주변 버튼 (6) 은 축선 방향에서 모든 전방 버튼 (4) 보다 더 전방으로 나와 있다. 전방 버튼 (4) 의 축선방향 최전방 지점들을 포함하는 평면은 주위의 주변 버튼 (6) 의 축선방향 최전 방 지점들을 포함하는 공통 평면에 대해 후방쪽으로 떨어져 있다. 이로 인해, 화환형의 주변 버튼 (6) 을 전방면 (8) 과 전방 버튼 (4) 보다 높게 함으로써 더 큰 안내 모멘트 (guiding moment) 가 얻어진다. 융기부 (12) 는 전방면 (8) 의 반경방향 통로 또는 부분 (14) 을 사이에 두고 떨어져 있어서, 융기부 사이에서 플러싱 메체가 방해받지 않고 유동할 수 있다.
주변 버튼 (6) 은 드릴 헤드부 (3) 에서, 일반적으로 드릴 비트 (1) 의 중심 축선 (CL) 을 중심으로 환형으로 배치된 적어도 2 개의 전방 버튼 (4) 과 적어도 2 개의 플러싱 채널 (7) 을 지나는 가상의 원 (C) 의 반경방향 외측에 장착되어 있다. 전방 버튼 (4) 은 전방면 (8) 에서 주변 버튼 (6) 의 반경방향 내측에 형성되어 있다. 유체 채널 (7) 의 오리피스가 융기부 (12) 아래에 있는 면 (P) 에 배치되어 있다. 융기부 (12) 는 일반적으로 드릴 비트 (1) 의 중심 축선 (CL) 을 중심으로 환형으로 배치된 4 개 또는 적어도 2 개의 전방 버튼 (4) 과 4 개 또는 적어도 2 개의 플러싱 채널 (7) 을 지나는 가상의 원 (C) 의 반경방향 외측에 배치되어 있다. 전방면 (8) 은 비트 본체 (2) 의 주변 홈부 (10) 에서 끝난다. 유체 채널 (7) 을 지나는 가상의 원 (C) 은 또한 동일한 개수의 전방 버튼 (4) 을 지난다. 일반적으로 5 내지 10 개인 주변 버튼 (6) 의 대부분은 전방면 (8) 에서 가상의 원 (C) 의 반경방향 외측에 장착되어 있다. 각각의 주변 홈부 (10) 와 전방면 (8) 사이에는 부가적인 전방 홈부가 형성되어 있다. 이 전방 홈부는 길이방향 중심 축선 (CL) 에 대해 외측으로 그리고 전방면에 대해서는 후방으로 경사진 베벨 (bevel) (13) 이다. 또는, 전방 홈부는 일반적으로 길이 방향 중심 축선 (CL) 에 대해 외측으로 그리고 후방으로 경사진 곡선형일 수 있다.
실제로 모든 버튼은 초경합금, 가능하다면 다이아몬드-강화형 (diamond-enhanced) 초경합금으로 이루어지는 것이 유리하다. 버튼의 형상은 구형, 원뿔형, 탄도형 (ballistic), 반탄도형 (semi-ballistic) 또는 끌 (chisel) 형일 수 있다.
드릴 비트의 후방 단부의 기하학적 형상은, 일반적으로 착암 드릴 비트의 암석 제거 단부의 반대편에 있는 단부에서, 드릴 비트의 내부뿐만 아니라 드릴 비트의 최대 직경에 위치하는 리트랙 치형부 (retrac teeth) 를 포함한다. 설명한 실시형태는 리트랙 에지를 갖지만, 드릴 비트의 상기 드릴 헤드에 일반적인 스커트부를 제공하는 것도 가능하다. 드릴 비트의 후방 단부의 목적은, 착암 드릴 비트 (1) 의 단부와 관련하여 위치된 부분에 의해 드릴 비트 (1) 를 보어 구멍 내에서 안내하는 것을 보장하고, 절삭 더스트 (cutting dust) 의 제거에 대한 저항을 감소시키는 것이다. 절삭물용 홈부 (10, 11) 는 착암 드릴 비트 (1) 의 전방에서 생성된 절삭 더스트를 운반하여 제거하기 위한 것이다.
드릴 헤드를 기계가공 또는 밀링하여 전방면 (8) 과 융기부 (12) 를 형성하는 것이 바람직하다. 밀링 시험을 통해, 본 발명에 따른 드릴 비트의 전방부를 밀링하는데 걸리는 시간이 종래의 드릴 비트에 비해 약 20 % 감소될 수 있음이 밝혀졌다.
본 발명에 따른 착암 드릴 비트의 다른 실시형태가 도 2 에 도시되어 있는데, 동일한 도면부호는 이전의 실시형태와 동일한 부분을 나타낸다. 도 2 는 본 발명에 따른 다른 드릴 비트의 전방부의 1/4 부분에 대한 평면도이다. 도 1A 내지 도 1C 에 따른 드릴 비트에 대한 드릴 비트 (1') 의 주된 차이점은, 각각의 융기부 (12') 가 원주방향으로 더 연장되어 있고 2 개의 주변 버튼 (6) 을 포함하고 있다는 것이다. 융기부 (12') 는 주변 홈부 (10) 의 반경방향 최내측 지점을 지나면서 중심 축선에 수직인 선에 대해 거울 상으로 되어 있다. 융기부 (12') 의 개수와 동일한 개수의 반경방향 통로 (14) 가 존재한다.
본 발명에 따른 드릴 비트는 여러 다른 장점을 갖는다. 상대적으로 "개방된 (open)" 전방면 (8) 을 가짐으로써, 플러싱 매체 (공기 및/또는 물) 는 융기부 (12) 사이를 유동함에 방해받지 않는다. 이는 전방면 (8) 의 플러싱이 효과적으로 됨을 의미한다. 전방 버튼보다 더 돌출한 주변 버튼을 가짐으로써, 드릴링 동안 안내작용 암석 센터 (guiding rock center) 가 일어나서, 직선형 구멍을 얻을 수 있다 (시험에서 종래의 드릴 비트보다 적어도 10 % 더 곧은 구멍이 얻어졌다). 드릴링 동안 융기부가 마모되고, 따라서 강이 연삭될 필요가 줄어들기 때문에, 재연삭이 용이하게 된다. 본 발명에 따른 드릴 비트의 수명이 종래의 드릴 비트에 비해 15 내지 20 % 연장되었다. 전방면이 비교적 대칭형으로 되어 있기 때문에, 전방면 (8) 은 탑 해머 경우의 좌회전 드릴링 및 다운홀 드릴링 경우의 우회전 드릴링 모두를 위한 드릴 비트에 적합하게 된다. 더욱이, 본 발명에 따른 드릴 비트의 전방부를 기계가공하는데 소요되는 시간이 단축될 수 있다.

Claims (10)

  1. 비트 본체 (2);
    외측부 (12; 12') 를 갖는 전방면 (8) 을 포함하고 또한 길이방향 중심 축선 (CL) 을 규정하는 헤드부 (3);
    상기 헤드부를 관통하고 있으며 또한 전방면 (8) 에 플러싱 매체를 안내하기 위해 전방면과 소통하는 1 이상의 유체 채널 (7) 을 포함하는 충격 드릴링용 착암 드릴 비트이며,
    상기 외측부 (12; 12') 는 전방면 (8) 에 대해 돌출해 있고 또한 주변 버튼 (6) 을 포함하고,
    상기 외측 부분은 원주방향으로 서로 떨어져 있는 다수의 강재 융기부 (12; 12') 를 포함하고, 각각의 융기부 (12; 12') 는 최대 2 개의 주변 버튼 (6) 을 포함하며,
    상기 주변 버튼 (6) 은 헤드부 (3) 에서 일반적으로 드릴 비트 (1; 1') 의 중심 축선 (CL) 을 중심으로 환형으로 배치된 2 이상의 전방 버튼 (4) 및 2 이상의 플러싱 채널 (7) 을 지나는 가상의 원 (C) 의 반경방향 외측에 장착되어 있는 충격 드릴링용 착암 드릴 비트.
  2. 제 1 항에 있어서, 각 융기부 (12) 는 하나의 주변 버튼 (6) 을 지지하는 것을 특징으로 하는 충격 드릴링용 착암 드릴 비트.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 융기부 (12; 12') 들은 전방면 (8) 의 반경방향 통로 (14) 를 사이에 두고 떨어져 있어서 융기부 사이에서 플러싱 메체가 방해받지 않고 유동할 수 있는 것을 특징으로 하는 충격 드릴링용 착암 드릴 비트.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 전방 버튼 (4) 은 전방면 (8) 에서 주변 버튼 (6) 의 반경방향 내측에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 착암 드릴 비트.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유체 채널 (7) 의 오리피스가 융기부 (12; 12') 의 아래에 있는 면 (P) 에 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 충격 드릴링용 착암 드릴 비트.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 융기부 (12; 12') 는 일반적으로 드릴 비트 (1; 1') 의 중심 축선 (CL) 을 중심으로 환형으로 배치된 2 이상의 전방 버튼 (4) 과 2 이상의 플러싱 채널 (7) 을 지나는 가상의 원 (C0 의 반경방향 외측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 착암 드릴 비트.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전방면 (8) 은 비트 본체의 주변 홈부 (10) 에서 끝나는 것을 특징으로 하는 충격 드릴링용 착암 드릴 비 트.
  8. 제 4 항 또는 제 6 항에 있어서, 1 이상의 유체 채널 (7) 을 지나는 가상의 원 (C) 은 적어도 동일한 개수의 전방 버튼 (4) 을 또한 지나는 것을 특징으로 하는 착암 드릴 비트.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 5 내지 10 개의 주변 버튼 (6) 이 존재하고, 융기부 (12; 12') 의 개수와 동일한 개수의 반경방향 통로 (14) 가 존재하는 것을 특징으로 하는 충격 드릴링용 착암 드릴 비트.
  10. 제 1 항 내지 제 6 항, 제 8 항 또는 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 부가적인 전방 홈부 (13) 가 주변 홈부 (10) 와 전방면 (8) 사이에 형성되어 있고, 상기 부가적인 전방 홈부는 일반적으로 외측으로 그리고 후방으로 경사져 있는 것을 특징으로 하는 충격 드릴링용 착암 드릴 비트.
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