KR20080010418A - 착암 제어 방법, 착암 제어 장치 및 착암 제어용 밸브 - Google Patents

착암 제어 방법, 착암 제어 장치 및 착암 제어용 밸브 Download PDF

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베사 펠토넨
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산드빅 마이닝 앤드 컨스트럭션 오와이
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Abstract

본 발명은 착암 제어용 방법, 장치 및 밸브에 관한 것이다. 이 방법에서, 회전 모터 (20) 에 작용하는 압력차는 별개의 공급 조정 밸브 (30) 를 조정하게 사용되며, 이 조정 밸브는 공급 제어 밸브의 제어 압력을 조정한다. 장치는 회전 모터 (20) 에 걸쳐 작용하는 압력차의 영향을 받아 공급 제어 밸브 (7) 의 제어 압력을 조정하는 별개의 공급 조정 밸브 (30) 를 포함한다. 밸브 (30) 는, 스풀 (30a) 이 회전 모터 (20) 에 작용하는 압력차의 영향을 받아 정상 위치로부터 멀어진다면, 밸브 (30) 의 스풀 (30a) 의 정상 위치로의 복귀를 느리게 하는 별개의 지연 요소 (39) 를 포함한다.

Description

착암 제어 방법, 착암 제어 장치 및 착암 제어용 밸브{METHOD, ARRANGEMENT AND VALVE FOR CONTROLLING ROCK DRILLING}
본 발명은 회전 저항이 증가함에 따라, 회전 저항에 의해 야기되어 회전 모터에 작용하는 압력차가 미리 정해진 임계값을 초과하면, 공급 모터에 공급된 유압 유체의 공급을 제어하는 공급 제어 밸브의 스풀을 공급 작동이 복귀 작동으로 전환되는 위치에 이르게 하도록, 드릴 로드의 회전 모터에 작용하는 압력차에 의해 착암기의 공급을 제어하는 단계를 포함하는 착암 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 충격 장치, 회전 모터, 드릴링될 재료를 향해 착암기와 이에 연결된 드릴 로드를 밀고 복귀시키기 위한 공급 모터가 제공된 착암기, 공급 모터에 공급될 유압 유체의 공급을 조정하는 공급 제어 밸브, 회전 모터에 공급될 유압 유체의 공급을 조정하는 회전 제어 밸브, 및 충격장치, 회전 모터 및 공급 모터에 가압된 유압 유체를 공급하는 1 이상의 유압 유체 펌프를 포함하는 착암 제어용 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 밸브는 유압 유체 압력에 의해 제어되며, 스풀, 밸브에 가압된 유압 유체를 공급하며, 이 밸브로부터 실질적으로 비가압된 유압 유체를 제거하는 도관, 압력이 밸브에 의해 조정되는 유압 유체를 밸브 밖으로 향하게 하는 1 이상의 도관을 포함하며, 상기 스풀은 회전 모터에 작용하는 유압 유체의 압력차에 의해 밸브 내의 스풀을 움직이게 하기 위해 서로 반대 방향의 제어 압 력면을 포함하는 착암 제어용 비례 조정 밸브에 관한 것이다.
최근의 착암 분야에서, 다수의 상이한 인자와 파라미터가 장비를 절감하는 효과적인 드릴링을 이루기 위해서 고려되고 있다. 또한, 예외적인 경우에 적용되는 다양한 기술이 존재하고 있다. 예컨대, 공구의 회전 모터의 유압 유체 도관의 압력이 드릴링 제어를 위해 사용되는 소위 자동 틈새법 (automated fissure method) 을 포함한다. 회전 모터에 작용하는 압력의 사용시의 출발점은 회전 저항이 증가함에 따라, 드릴 비트가 끼이게 될 염려가 증가한다는 것이다. 회전 저항의 증가의 결과, 압력이 회전 모터의 유압 유체 도관에 상응하여 상승하는데, 이는 드릴링 상태를 나타내며, 한편으로 드릴링 작동을 제어하는데 사용될 수도 있다.
종래 기술에서, 회전 모터의 유압 유체 도관 내의 압력 상승은 공급 장비의 유압 유체의 압력을 제어하는데 사용되며, 회전 모터의 압력이 상승함에 따라, 공급 장비에 공급될 유압 유체의 압력은 감소된다. 게다가, 종래 기술에서, 압력이 미리 정해진 레벨까지 상승한 후에, 회전 모터의 유압 유체 도관 내의 압력이 감소할 때까지 공급 장비는 복귀 작동으로 전환된다. 종래 기술에서, 공급 장비가 공급 작동으로 즉시 다시 변화하고, 정상의 공급 속도의 결과 드릴 비트가 앞선 문제 지점에 부딪친다면, 회전 저항 및 회전 모터의 유압 유체의 압력이 다시 증가하고, 공급 장비는 공급을 느리게하여, 다시 복귀 작동으로 즉시 전환될 수 있다. 이러한 앞뒤의 연속물이 일렬로 수회 발생할 수도 있다. 공지된 해결 책이 갖는 문제점은 드릴링 조건과 유압 유체 특성이 변함에 따라, 기능 및 그의 신뢰성도 상당히 변한다는 데에 있다.
본 발명의 목적은 더욱 신뢰성 있으며, 기능적으로 양호하게 조절이 이루어지는 방법, 장치 및 밸브를 제공하는 것이다. 본 발명의 방법은 압력차는 증가하지만, 임계값 미만으로 유지되게 공급 제어 밸브의 스풀의 제어 압력면에 이어진 개별 제어 압력 도관에 의해 공급 제어 밸브를 제어하도록 배치된 개별 공급 조정 밸브를 제어하기 위해 회전모터에 작용하는 압력차를 이용하고, 공급 조정 밸브는 압력차에 따라 공급 제어 밸브를 제어하는 제어 압력의 압력값을 조정하여, 이들 제어 압력에 의해 영향을 받는 공급 제어 밸브가 이에 상응하여 공급 모터에 공급될 유압 유체의 유량을 감소시키는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 장치는, 공급 제어 밸브는, 압력차에 의해 제어되는 흐름 조정 밸브이며, 회전 모터의 유압 유체 도관에서 회전 모터에 작용하는 압력차가 공급 제어 밸브를 제어하기 위해 연결되며, 압력차가 증가함에 따라, 공급 제어 밸브는 공급 모터로의 유압 유체의 흐름을 감소시키고, 압력차가 미리 정해진 임계값을 초과하면, 공급 모터가 복귀 작동으로 전환되도록 공급 모터로의 유압 유체 흐름을 반대로 전환시키는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 밸브는, 스풀이 일방향으로 움직일 때 스풀이 자유롭게 움직일 수 있게 하지만, 스풀이 반대 방향으로 움직이려고 할 때는 스풀의 움직임을 느리게 할 수 있는 지연 요소를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 방법의 본질적인 개념은, 압력차가 증가함에 따라, 공급 모터에 공급될 유압 유체의 유량이 감소되도록 회전 모터에 작용하는 압력차에 의해 공급 모터에 공급될 유압 유체의 유량을 조정함으로써 공급이 조절된다는 것이다. 게다가 본 발명의 실시예에 따르면, 회전 모터에 작용하는 압력차의 증가 결과, 공급 모터가 복귀 동작으로 전환되면, 정상 공급으로의 공급의 복귀 과정이 압력차가 감소함에 따라 이에 상응하여 느려진다.
본 발명에 따른 장치의 본질적인 개념은, 압력차가 증가함에 따라 공급 모터의 제어 밸브가 공급 모터에 공급될 유압 유체의 흐름을 감소시키도록 회전 모터의 입구 및 출구 도관 사이의 압력차에 의해 제어되는 조정 밸브가 공급 모터의 제어 밸브의 제어 압력을 제어하게 연결된다는 것이다. 게다가 본 발명의 실시예에 따르면, 이 장치는 지연 수단을 포함하는 데, 공급 모터가 복귀 작동으로 전환되고, 압력차가 공급 모터를 공급 작동으로 다시 전환하기에 충분할 정도로 감소된 후에, 상기 지연 수단은 정상적인 공급 작동값으로 공급 작동의 복귀를 느리게 한다. 본 발명에 따른 밸브의 본질적인 개념은, 정상 작동 위치로 가는 밸브 스풀의 운동을 느리게 하는 지연 수단을 포함한다는 것이다.
본 발명은 본 발명의 실시예를 개략적으로 도시하고 있는 첨부의 도면에서 상세히 설명될 것이다.
도 1 은 본 발명의 실시예의 유압 회로도이다.
유압 회로도는 제 1 유압 유체 펌프 (1) 를 포함하며, 이 펌프는 압력제어형 유량 (volume flow) 펌프이다. 충격 장치와 공급 모터 양자에 유압 유체를 공급하는 펌프 (1) 는 유압 유체 용기 (2) 로부터 유압 유체를 흡입한다. 펌프 (1) 로부터 유압 유체는 도관 (3) 을 따라 충격 제어 밸브 (4) 로 흐르며, 충격중에, 추가로 유압 유체 도관 (5) 을 통해 충격 장치 (6) 로 흐른다. 충격 장치 (6) 로부터, 유압 유체 흐름이 유압 유체 용기 (2) 로 다시 흐른다. 유압 유체는 이어서 도관 (3) 을 통해 펌프 (1) 로부터 공급 제어 밸브 (7) 로 흐르며, 유압 유체는 도관 (8) 을 통해 공급 장치의 공급 모터 (9) 로 흐르며, 이어서 도관 (10) 을 통해 다시 공급 제어 밸브 (7) 로 흐르며 또한 이 제어 밸브를 통과하여 유압 유체가 유압 유체 용기 (2) 로 흐른다. 공급 모터는 유압 작동식의 공지된 모터 자체 또는 공지된 유압 실린더일 수도 있다. 이들 모두는 집합적으로 공급 모터로서 언급된다. 공급 제어 밸브 (7) 는 소위 비례 밸브 (proportional valve) 이며, 이 밸브의 스풀 (7a) 의 위치는 압력면에 작용하는 압력에 의해서 밸브 스풀 (7a) 의 양방향으로 조절될 수 있다. 따라서, 밸브를 통과하는 유압 유체 흐름은 스풀 (7a) 의 위치에 비례하게 되어, 스풀 (7a) 이 중간 위치에 있을 때, 유압 유체는 흐르지 않게 되며, 스풀 (7a) 이 중간 위치로부터 어느 한쪽 방향으로 편향될 때, 밸브를 통과하는 유압 유체의 흐름이 편향에 비례하여 증가한다. 밸브 스풀 (7a) 이 중간 위치로부터 움직이는 방향에 따라, 가압된 유압 유체가 도관 (3) 으로부터 도관 (8) 에 각각 연결되며, 도관 (10) 은 유압 유체 용기 (2) 에 연결되거나, 이와 반대로 된다. 이러한 제어 밸브의 장치 및 기능은 일반적으로 공지된 바와 같으며, 당업자에게 명확하므로, 자세히 설명할 필요는 없다.
펌프 (1) 를 제어하기 위해서, 제 1 제어 압력 도관 (11) 은 충격 장치의 유압 유체 도관 (5) 으로부터 셔틀 밸브 (12) 를 통해 펌프 (1) 의 제어 압력 도관 (13) 에 연결된다. 공급 모터의 도관 (8, 10) 은 셔틀 밸브 (14) 를 통해 제 2 제어 압력 도관 (15) 에 추가로 연결되며, 셔틀 밸브 (12) 를 통해 펌프 (1) 의 제어 압력 도관 (13) 에 추가로 연결된다. 이에 의해, 충격 장치, 따라서 공급 모터의 유압 유체 도관의 가장 높은 압력이 펌프 (1) 에 의해 공급된 유압 유체의 양, 즉 유량 (volume flow) 을 제어한다. 이와 같이, 공급 모터 (9) 의 도관 (8, 10) 중에서, 더 높은 압력을 갖는 도관이 셔틀 밸브 (14) 를 통해 영향을 미칠 수 있다.
회로도는 또한, 제 2 유압 유체 펌프 (16) 를 도시하는데, 이 펌프는 도관 (17) 을 통해 회전 제어 밸브 (18) 에 유압 유체를 공급하며, 추가로 유압 유체 도관 (19) 을 통해 회전 모터 (20) 에 유압 유체를 공급한다. 회전 모터 (20) 로부터, 제 2 유압 유체 도관 (21) 을 따라 밸브 (18) 로 다시 유압 유체가 복귀하고 또한, 이 밸브를 통해 유압 유체 용기 (2) 로 복귀된다. 공급 제어 밸브 (7) 와 같이, 회전 제어 밸브 (18) 는 비례 밸브이며, 유사한 방식으로 기능한다.
회전 및 공급을 제어하기 위해서, 도면에 도시된 스티어링 밸브 (22, 23) 가 필요하다. 유압 커플링에 사용되는 스티어링 밸브와 다른 밸브가 적절하게 기능하기 위해서, 적당한 압력을 갖는 유압 유체가 이들 밸브에 공급되어야만 한다. 이를 위해, 펌프 (1) 의 유압 유체 도관 (3) 이 펌프 (1) 의 별개의 압력 감소 밸브 (24) 를 통해 연결된다. 이 부분을 위해 압력 감소 밸브 (24) 가 유압 유 체 용기에 대해 연결되며, 밸브 (24) 로부터 신장하는 유압 유체 도관 (25) 이 미리 결정된 압력의 유압 유체를 포함하며, 이 유체는 스티어링 밸브 (22, 23) 모두에 공급된다.
회전 스티어링 밸브 (22) 는, 도관이 밸브 (18) 의 스풀 (18a) 의 양쪽 제어 압력면과 연결되도록 회전 제어 밸브 (18) 에 2 개의 도관 (25, 27) 에 의해 연결된다. 정상적인 회전 방향으로의 회전을 안내하는 도관 (26) 은, 회전후에, 제어 압력이 소정의 압력값을 초과하여, 충격 장치 (6) 가 회전과 동시에 작동하게 스위치되도록 충격 제어 밸브 (4) 상에 작동하게 추가로 연결된다. 정상 상황에서 양 방향으로의 회전을 이루기 위해서, 회전 제어 밸브 (18) 를 위한 제어 압력이 도관 (27) 을 통해 회전 제어 밸브 (18) 의 스풀 (18a) 의 반대쪽 제어 압력면에 전달되어, 이 때문에 회전 방향이 바뀐다. 이는 드릴 로드를 서로 분리하는데 사용된다.
다음으로, 공급 스티어링 밸브 (23) 는 도관 (28, 29) 을 통해 공급 제어 밸브 (7) 에 연결된다. 전진 공급을 위해서, 제어 압력은 도관 (28) 을 통해 공급 조정 밸브 (feed regulating valve, 30) 에 전달되며, 이 밸브는 압력차에 의해 제어되는 비례 압력 조정 밸브이며, 상기 제어 압력은 계속해서 상기 공급 조정 밸브를 통해 공급 제어 밸브 (7) 의 스풀 (7a) 의 제 1 제어 압력 표면에 도관 (31) 을 따라 전달된다. 공급 제어 밸브 (7) 의 스풀 (7a) 은 압력에 비례하여 움직이고, 압력에 비례하여, 유압 유체를 공급 모터 (9) 에 흐르게 한다. 도관 (32) 은 공급 제어 밸브 (7) 의 제 2 제어 압력면으로부터 셔틀 밸브 (33) 까지 신 장되어 있으며, 이 셔틀 밸브는 복귀 작동을 위해 일단부에서 제어 도관 (29) 에 연결되며, 도관 (34) 을 통해 셔틀 밸브 (33) 의 타단부에서 공급 조정 밸브 (30) 에 연결된다. 공급 조정 밸브 (30) 의 제 2 도관은 유압 유체 용기 (2) 에 연결된다.
회전 모터 (20) 의 도관 (19, 21) 으로부터, 각각 공급 조정 밸브 (30) 의 스풀 (30a) 의 양쪽 제어 압력면에 제어 도관 (35, 36) 이 연결된다. 도관 (19, 21) 이 셔틀 밸브 (37) 에 추가로 연결되며, 이 셔틀 밸브는 회전의 유압 유체 펌프 (16) 의 제어 압력 도관 (38) 에 연결되어, 회전 모터의 도관 (19, 21) 에서 작용하는 가장 높은 압력이 회전의 펌프 (16) 의 유압 유체의 유량을 제어한다.
정상의 드릴링 상태에서, 충격 및 회전중, 유압 유체의 압력은 공급 스티어링 밸브 (23) 로부터 공급 조정 밸브 (30) 와 도관 (31) 을 통해 공급 제어 밸브 (7) 의 스풀 (7a) 의 제 1 제어 압력면에 작용하며, 따라서 펌프 (1) 로부터 공급 기구 (9) 를 위해 정상의 공급에 해당하는 유압 유체 흐름을 설정할 수 있다. 따라서, 회전 속도를 위해 요구되는 정상의 압력 유압 유체의 유량은 펌프 (16) 로부터 도관 (17) 및 회전 제어 밸브 (18) 및 도관 (19) 을 통해 회전 모터에 공급된다. 이와 동시에, 도관 (21) 에 저압이 존재하며, 도관 (19) 의 압력은 셔틀 밸브 (37) 와 도관 (38) 을 통해 펌프 (16) 의 유압 유체의 공급을 제어한다. 이 경우, 공급 조정 밸브 (30) 는 정상 위치에 있으며, 도관 (31) 내의 압력은 스티어링 밸브 (23) 로부터 나오며, 도관 (32, 34) 에서의 압력은 실질적으로 저압으로 존재하고, 압력이 거의 O 에 가깝다.
회전 저항이 증가함에 따라, 회전 모터 (20) 에서의 압력차도 증가하며, 공급 조정 밸브 (30) 에 작용하는 압력차가 따라서 증가하며, 스프링 (30b) 에 대항하여 정상 위치로부터 스풀 (30a) 을 움직인다. 실제로, 압력차는, 일정한 미리 정해진 임계값을 갖는 것이 바람직하며, 이 임계값을 초과하면, 스풀 (30a) 이 움직일 수 있다. 이를 위해, 스프링 (30a) 의 긴장 (tightness)이 소망하는 임계값을 설정하도록 조절될 수도 있다. 압력차가 증가한 결과, 도관 (31) 을 통해 공급 제어 밸브 (7) 의 스풀 (7a) 의 제 1 제어 압력면에 공급될 압력은 상응하는 비율로 감소하며, 도관 (34) 과 셔틀 밸브 (33) 및 도관 (32) 을 통해 공급 제어 밸브 (7) 의 스풀 (7a) 의 반대쪽 제 2 제어 압력면에 공급될 압력은 동일한 비율로 증가하기 시작한다. 압력차의 이러한 변화로 인해, 공급 제어 밸브 (7) 의 스풀 (7a) 이 대응 관계로 중간 위치쪽으로 움직이며, 공급 모터 (9) 에 공급될 유압 유체의 유량은 감소하게 된다. 그 결과, 공급 속도가 이에 상응하여 감소한다. 회전 저항이 계속해서 증가한다면, 공급 조정 밸브 (30) 의 스풀 (30a) 의 위치가 크게 변하게 된다. 그 결과, 도관 (31, 32) 사이의 압력차가 더 감소하며, 공급 제어 밸브 (7) 의 스풀 (7a) 이 중간 위치에 더 근접하게 움직인다. 이로 인해, 공급 모터 (9) 에 공급될 유압 유체의 유량이 감소하며, 이에 의해 공급이 더욱 느리게 된다.
회전 저항이 계속해서 더 상승한다면, 일부 지점에서, 공급 조정 밸브 (30) 의 스풀 (30a) 은 도관 (31, 32) 에서의 압력이 거의 동일하게 되는 위치로 움직인다. 이 경우, 공급 제어 밸브 (7) 의 스풀 (7a) 은 거의 중간 위치에 있으며, 공급 모터 (9) 로의 유압 유체의 공급이 적어지지만, 전진 방향으로 발생한다. 이 후, 회전 저항이 더 증가한다면, 회전 저항은 미리 정해진 임계값을 초과하고 공급 조정 밸브 (30) 가 공급 제어 밸브 (7) 에 공급될 제어 압력을 반대로 전환하며, 그 때문에, 제어 밸브 (7) 의 스풀 (7a) 이 복귀 작동 방향으로 움직이며, 공급 모터 (9) 가 복귀 작동으로 전환된다. 전술한 제 2 임계값 (이 임계값을 초과하면, 공급 모터에 공급될 유압 유체의 흐름이 감소된다) 은 전환을 위한 복귀 작동과 공급 작동 사이에 중요한 이 임계값보다 작다.
회전 저항이 감소한다면, 복귀 작동의 결과, 회전 모터 (20) 의 유압 유체 도관 (19) 내의 압력이 이에 상응하여 감소하고, 도관 (19, 21) 사이의 압력차가 감소한다. 그 결과, 공급 조정 밸브 (30) 의 스풀 (30a) 이 정상 위치를 향해 다시 복귀할 수 있어, 압력차가 임계값 이하로 다시 감소한 후, 공급 제어 밸브 (7) 에 작용하는 압력이 정상 공급과 일치하게 될 수 있으며, 공급 모터 (9) 는 제어 밸브 (7) 에 의해 제어되어, 정상 공급 작동으로 전환된다.
이 경우, 공급 작동이 정상 속도로 전방 공급 작동으로 정상 속도로 즉시 전환될 수 있다면, 회전 저항이 갑자기 증가하고 감소함에 따라, 앞뒤로의 진자 움직임 (back-and-forth pendulum motion) 이 종래 기술에 따라 발생될 수 있다. 이를 감소시키기 위해서 지연 요소 (retarding element, 39) 가 공급 조정 밸브 (30) 의 스풀 (30a) 의 작동에 연결된다. 지연 요소는 실린더 (41) 에서 움직이는 피스톤 (40) 을 포함한다. 피스톤 (40) 의 양측은 회전 모터의 도관 (19) 의 압력에 의해 영향을 받는다. 피스톤 (40) 의 타측상에, 공급 조정 밸브 (30) 의 스풀 (30a) 을 향해 피스톤 (40) 을 미는 스프링 (42) 이 존재한다. 피스톤 (40) 은 체크 밸브 (43) 를 포함하며, 이 밸브를 통해 유압 유체가 조정 밸브 (30) 의 스풀 (30a) 의 측면으로부터 피스톤 (40) 의 반대측, 즉 스프링 (42) 측으로 자유롭게 흐를 수 있다. 피스톤 대신에, 체크 밸브 (43) 가 다른 곳, 예컨대 실린더 (41) 의 피스톤 (40) 의 반대측상의 공간을 연결하는 도관 등에 당연히 위치될 수 있다. 조정 밸브 (30) 의 스풀이 정상 위치에 있다면, 피스톤 (40) 은 스풀의 영향을 받아 스프링 (42) 에 대해 밀리게 된다. 회전 모터 (30) 에서의 압력차가 증가함에 따라, 조정 밸브 (30) 의 스풀은 피스톤 (40) 으로부터 멀어지게 되며, 이 피스톤은 스프링 (42) 에 의해 밀려 미리 정해진 위치 즉, 적어도 거의 최소 공급값까지 스풀을 따르게 되며, 높은 회전 저항에 의해 야기된 압력의 영향을 받는 위치로 조정 밸브 (30) 의 스풀 (30a) 이 위치하는 한 그 위치에 유지된다. 스풀 (30a) 은 공급 방향을 변화시키기 위해서 피스톤 (40) 의 맨끝의 위치 (extreme position) 로부터 동일 방향으로 더 이동할 수도 있다. 회전 저항의 감소 결과, 압력이 감소함에 따라 조정 밸브 (30) 의 스풀 (30a) 이 피스톤 (40) 을 향해 다시 복귀한다. 스풀 (30a) 이 피스톤 (40) 을 치고, 스프링 (42) 을 향해 피스톤 (40) 을 밀기 시작함에 따라, 유압 유체는 쵸크 (44) 를 통해서만 스프링의 측면 공간을 빠져나갈 수 있으며, 이 때, 도관 (35, 36) 에 있는 조정 밸브 (30) 에 작용하는 압력에 관계없이, 조정 밸브 (30) 의 스풀 (30a) 은, 쵸크 (44) 의 크기를 변화시키거나 조절함에 따라 조절될 수 있는 지연 (delay) 을 갖는 정상 위치를 향해 움직일 수 있다. 이와 동시에, 공급 속도는 지연에 의해 증가하며, 갑자기 증가하지는 않는다.
본 발명은 예시를 위해 명세서 및 도면에 대해 기술하였지만, 이것으로 제한하는 것은 아니다. 본질적으로, 별개의 조정 밸브, 공급 베어 밸브의 제어 압력, 및 공급 모터에 공급될 유압 유체의 유량이 회전 저항에 비례하여 제어됨으로써, 압력차가 미리 정해진 값을 초과할 때, 공급 작동이 복귀 작동으로 전환되도록, 착암 장비의 공급 모터의 작동이 회전 모터 전역에 걸쳐 작동하는 압력차에 기초하여 제어된다. 도면에 각각의 기능 및 수개의 유압 유체 용기 (2) 를 위해 별개의 유압 유체 펌프 (1, 16) 가 도시되어 있지만, 실제로는, 모든 기능을 위해 필요한 유압 유체가 1 개의 유압 유체 펌프로부터 공급될 수 있고, 또한, 통상 유압 유체 용기 (2) 가 모든 펌프와 액츄에이터에 공통인 것이 일반적이다. 실제로, 도면 또는 당업자에게 공지된 방법에서와 같이 상이한 유압 연결을 위해, 당연히 상이한 유압 유체 펌프를 사용할 수 있다.

Claims (8)

  1. 회전 저항이 증가함에 따라, 회전 저항에 의해 야기되어 회전 모터에 작용하는 압력차가 미리 정해진 임계값을 초과하면, 공급 모터에 공급된 유압 유체의 공급을 제어하는 공급 제어 밸브의 스풀을 공급 작동이 복귀 작동으로 전환되는 위치에 이르게 하도록, 드릴 로드의 회전 모터에 작용하는 압력차에 의해 착암기의 공급을 제어하는 단계를 포함하는 착암 제어 방법에 있어서,
    상기 압력차는 증가하지만, 상기 임계값 미만으로 유지되게 공급 제어 밸브의 스풀의 제어 압력면에 이어진 개별 제어 압력 도관에 의해 공급 제어 밸브를 제어하도록 배치된 개별 공급 조정 밸브를 제어하기 위해 회전모터에 작용하는 압력차를 이용하고, 공급 조정 밸브는 상기 압력차에 따라 공급 제어 밸브를 제어하는 제어 압력의 압력값을 조정하여, 이들 제어 압력에 의해 영향을 받는 공급 제어 밸브가 이에 상응하여 공급 모터에 공급될 유압 유체의 유량을 감소시키는 것을 특징으로 하는 착암 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    회전 모터에 작용하는 압력차는, 압력차가 상기 임계값보다 작은 제 2 임계값을 초과하면, 상기 공급 조정 밸브를 제어하기 시작하는 것을 특징으로 하는 착암 제어 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    회전 저항에 의해 야기되어 회전 모터에 작용하는 압력차가 다시 상기 임계값보다 낮고, 공급 모터가 공급 제어 밸브에 의해 제어되어 공급 작동으로 다시 전환될 때, 공급 작동의 속도 증가는 정상 작동 값에 대해 공급 제어 밸브의 제어 압력의 변화를 느리게 함으로써 느려지는 것을 특징으로 하는 착암 제어 방법.
  4. 충격 장치, 회전 모터, 드릴링될 재료를 향해 착암기와 이에 연결된 드릴 로드를 밀고 복귀시키기 위한 공급 모터가 제공된 착암기, 공급 모터에 공급될 유압 유체의 공급을 조정하는 공급 제어 밸브, 회전 모터에 공급될 유압 유체의 공급을 조정하는 회전 제어 밸브, 및 충격장치, 회전 모터 및 공급 모터에 가압된 유압 유체를 공급하는 1 이상의 유압 유체 펌프를 포함하는 착암 제어용 장치에 있어서,
    공급 제어 밸브는, 압력차에 의해 제어되는 흐름 조정 밸브이며, 회전 모터의 유압 유체 도관에서 회전 모터에 작용하는 압력차가 공급 제어 밸브를 제어하기 위해 연결되며, 압력차가 증가함에 따라, 공급 제어 밸브는 공급 모터로의 유압 유체의 흐름을 감소시키고, 압력차가 미리 정해진 임계값을 초과하면, 공급 모터가 복귀 작동으로 전환되도록 공급 모터로의 유압 유체 흐름을 반대로 전환시키는 것을 특징으로 하는 착암 제어용 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 장치는 압력차에 의해 제어되는 비례 압력 조정 밸브를 구비하며, 유압 유체 도관이 이 조정 밸브까지 신장되어 있고 그 조정 밸브에서 다른 도관이 유압 유체 용기까지 신장되어 있으며, 2 개의 제어 압력 도관이 공급 조정 밸브로부터 공급 제어 밸브까지 신장되어 있으며, 조정 밸브에 작용하는 압력차의 영향을 받아, 제어 압력 도관의 압력이 설정되며, 압력차가 미리 정해진 임계값 미만일 때, 제 1 제어 도관의 압력은 실질적으로 조정 밸브에 공급될 압력 유체의 압력이며, 제 2 제어 도관의 압력은 실질적으로 유압 유체 용기의 압력이고, 압력차가 증가함에 따라, 제 1 제어 압력 도관의 압력은 압력차의 증가에 비례하여 감소하고, 제 2 제어 압력 도관의 압력은 이에 따라 증가하며, 이에 의해 압력차의 변화는 이에 따라 공급 제어 밸브를 제어하여, 공급 모터에 공급될 유압 유체의 유량의 감소를 야기하며, 회전 모터에 작용하는 압력차가 미리 정해진 임계값에 도달할때, 제어 압력 도관 내에 작은 압력차가 존재하며, 이 때문에 공급 모터로의 유압 유체의 흐름이 최소가 되며, 압력차가 더 증가한다면, 제 1 제어 압력 도관의 압력은 유압 유체 용기의 압력값에 접근하며, 제 2 제어 압력 도관의 압력은 조정 밸브에 공급될 유압 유체의 압력값에 접근하며, 그래서 공급 모터에 공급될 유압 유체의 흐름 방향이 변화되어, 공급 모터가 복귀 작동으로 전환되는 것을 특징으로 하는 착암 제어용 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    공급 조정 밸브는 지연 요소 (retarding element) 를 포함하며, 회전 저항이 감소되어 회전 모터에 작용하는 압력차가 감소된 후, 상기 지연 요소는 정상 작동 위치로의 조정 밸브의 스풀의 복귀를 느리게 하며, 그래서 정상 압력값에 대해 조정 밸브로부터 신장된 제어 압력 도관의 압력 변화가 느리게 되어, 공급 모터로의 유압 유체 유량 증가가 지연을 갖고 일어나도록 공급 제어 밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 착암 제어용 장치.
  7. 착암 제어용 비례 조정 밸브로서,
    밸브는 유압 유체 압력에 의해 제어되며, 스풀, 밸브에 가압된 유압 유체를 공급하며, 이 밸브로부터 실질적으로 비가압된 유압 유체를 제거하는 도관, 및 압력이 밸브에 의해 조정되는 유압 유체를 밸브 밖으로 향하게 하는 1 이상의 도관을 포함하며, 상기 스풀은 회전 모터에 작용하는 유압 유체의 압력차에 의해 밸브 내의 스풀을 움직이게 하기 위해 서로 반대 방향의 제어 압력면을 포함하는 착암 제어용 비례 조정 밸브에 있어서,
    스풀이 일방향으로 움직일 때 스풀이 자유롭게 움직일 수 있게 하지만, 스풀이 반대 방향으로 움직이려고 할 때는 스풀의 움직임을 느리게 할 수 있는 지연 요소 (retarding element) 를 구비하는 착암 제어용 비례 조정 밸브.
  8. 제 7 항에 있어서,
    지연 요소는 실린더 공간에서 움직이며, 스풀의 반대측에 있는 스프링에 의해 영향을 받는 피스톤, 실린더 공간에 있는 유압 유체가 스풀 측의 일부로부터 스프링 측의 일부로 실질적으로 저항없이 흐르게 하지만 동일한 경로를 따라 역류하 는 것을 방지하는 체크 밸브, 및 쵸크를 포함하며, 스프링 측의 실린던 공간이 상기 쵸크를 통해 스풀 측의 실린더 공간에 연결되어 있어 유압 유체의 흐름이 지연을 초래하는 착암 제어용 비례 조정 밸브.
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