KR20130110154A - 센트럴라이저 - Google Patents

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KR20130110154A
KR20130110154A KR1020137004811A KR20137004811A KR20130110154A KR 20130110154 A KR20130110154 A KR 20130110154A KR 1020137004811 A KR1020137004811 A KR 1020137004811A KR 20137004811 A KR20137004811 A KR 20137004811A KR 20130110154 A KR20130110154 A KR 20130110154A
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피터 시드니 로우링
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티크 마이닝 솔루션스 피티와이 엘티디
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Abstract

암석 드릴 장비에 사용하기 위한 센트럴라이저가 개시되어 있다. 센트럴라이저는 클램핑 부재를 포함하고 상기 클램핑 부재는 일반적으로 부쉬를 상기 센트럴라이저 내의 제 위치에 클램프시키기 위하여, 상기 부쉬에 접선방향으로 이동한다.

Description

센트럴라이저{Centraliser}
본 발명은 지하 채굴에서 사용되는 페이스(face)-드릴링 암석 드릴과 같은, 암석 드릴 장비(rig) 내에 사용되는 센트럴라이저 클램프에 관한 것이다.
지하 암석 드릴 장비는 일반적으로 이송 레일에 장착된 적어도 하나의 부움(boom)을 구비한다. 이송 레일은 드릴 및 상기 드릴과 연관된 드릴 로드를 지지한다.
드릴은 레일의 길이부를 따라서 이동할 수 있도록 상기 레일에 장착된다. 드릴이 레일의 후방에서의 최초 위치에 있는 경우, 드릴 로드가 부쉬에 의해 상기 레일의 전방에서 지지되며, 센트럴라이징(centralising) 클램프에 의해 제 위치에 유지된다.
센트럴라이징 클램프는 2개의 부품으로부터 전반적으로 형성되고, 각각의 부품은 부쉬의 한 측면에 대해 위치될 수 있는 반원형 리세스를 구비한다. 2개의 부품은 너트 및 볼트를 사용하여 함께 클램프 되어 부쉬를 상기 2개의 부품 사이에 제 위치에 유지시킬 수 있다.
이러한 장치(arrangement)에 여러 고유의 취약부가 존재한다. 총 클램핑 력은 볼트를 통해 작용하며, 상기 볼트에 대해 상당한 스트레스를 집중시킨다. 볼트의 선상으로부터 벗어나는, 클램핑 력은 상당하게 소산되며, 부쉬가 이동하거나 또는 진동하는 경향이 있을 수 있다는 것을 의미한다. 부가적으로, 사용되는 동안의 진동에 의해 너트가 풀려질 수 있어, 문제점을 악화시킨다. 부쉬의 이동은 센트럴라이징 클램프의 마모율뿐만 아니라 드릴링의 정확도 손실의 상당한 증가를 초래한다.
2개의 부품이 서로에 대해 반드시 이동될 수 있어야 함에 따라, 상기 2개의 부품 중 하나의 부품만을 제 위치에 용접할 수 있다. 이러한 구성은 장치의 안정성을 한정하고, 그리고 크랙킹 및 피로 파괴를 야기시킬 수 있다.
공지된 장치는 부쉬가 레일에 대해 지정된 높이로 위치되며, 드릴과 동일한 높이로 더욱 한정된다. 레일이 구부러질 수 있다면, 부쉬의 위치가 조정될 수 없을 것이다. 이러한 일이 발생되는 경우, 센트럴라이저(centraliser) 클램프를 잘라내고 새로운 위치로 재위치될 필요가 있다. 이는 드릴 장비에 상당한 정지 시간(down-time)을 야기시킬 수 있다.
본 발명은 센트랄라이징 부쉬를 제 위치에 클램프하는 선택적인 방법을 제공하는 것을 추구하고 있다.
본 발명의 하나의 특징에 따라, 드릴링 장비(rig) 내에 위치결정 부쉬용 센트럴라이저 클램프가 제공되며, 상기 클램프는 부쉬를 수용하기 위한 개구와, 베어링 표면을 구비한 클램핑 부재를 포함하고, 상기 클램핑 부재는 부쉬-수용 개구에 대해 이동가능하여 베어링 표면이 부쉬를 상기 개구 내에 체결하도록 상기 부쉬-수용 개구 내에서 이동가능하다.
바람직하게는, 클램핑 부재는 부쉬의 중심 축선에 실질적으로 수직한 방향으로 이동가능하다.
클램핑 부재가 기계적인 수단에 의해 이동될 수 있는 것이 바람직하다. 클램핑 부재는 외측으로 나사산이 형성된 조정 볼트와 결합하도록 배치된 내측으로 나사산이 형성된 원통형 개구를 포함하여, 조정 볼트의 회전에 의해 상기 클램핑 부재가 상기 볼트를 따라서 이동할 수 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 클램프는, 부쉬가 수용되는 실질적으로 원통형 개구를 구비하고 제 2 측면과 반대쪽 제 1 측면을 갖는 몸체부와, 상기 몸체부의 상기 제 1 측면 내측으로 뻗어있는 클램핑 부재 수용 개구 및 상기 몸체부의 상기 제 2 측면의 내측으로 뻗어있는 조정 볼트 수용 개구를 포함한다.
바람직하게는, 클램핑 부재는 실질적으로 다면적이다(prismatic). 클램핑 부재의 베어링 표면은 베벨가공될 수 있다. 장치에서 베어링 표면이 사용시 부쉬에 대해 실질적으로 접하게 된다.
바람직한 실시예에 있어서, 부쉬는 클램핑 부재의 베어링 표면과 결합하도록 배치된 실질적으로 평면의 베어링 평탄부를 구비한다.
본 발명의 제 2 특징에 따라 드릴링 장비 내에 위치결정 부쉬용 센트럴라이저가 제공되고, 상기 센트럴라이저는 센트럴라이저 클램프 및 연관된 지지 구조체를 포함하고, 상기 센트럴라이저 클램프는 부쉬를 수용하기 위한 개구를 갖는 몸체부와, 부쉬-수용 개구에 실질적으로 수직한 베이스 부분을 포함하고, 상기 베이스 부분은 상기 지지 구조체에 대해 고정되도록 배치되어, 상기 지지 구조체에 대한 상기 베이스 부분의 높이가 조정될 수 있다.
바람직하게는, 지지 구조체는, 클램프의 베이스 부분이 연결될 수 있는 최상의 플레이트와, 상기 지지 구조체와 관련하여 부쉬의 높이를 결정하도록 상기 최상의 플레이트와 상기 베이스 부분 사이에 위치된 적어도 하나의 스페이서를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예의 센트럴라이저 클램프를 참조하여 본 발명이 편리하게 기재되어 있다. 여러 실시예가 가능하고, 그리고 결론적으로 아래 기재되어 있는 특별한 설명은 본 명세서의 상기 기재된 일반적인 사항을 대체하도록 이해되어서는 안된다는 것을 알 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 센트럴라이저 클램프가 내측에서 사용될 수 있는 페이스-드릴링 암석 드릴 장비의 개략도이고;
도 2는 본 발명에 따른 센트럴라이저의 사시도이고;
도 3은 도 2의 센트럴라이저 내에 위치된 센트럴라이저 클램프의 확대된 사시도이고;
도 4는 도 3의 센트럴라이저 클램프를 통한 단면도이고;
도 5는 반대쪽 측면에서 본, 도 3의 센트럴라이저 클램프의 측면도이고;
도 6은 측면 부쉬 및 핀이 제거된 상태에서, 반대쪽 측면에서 본, 도 3의 센트럴라이저 클램프의 사시도이고;
도 7은 도 2의 센트럴라이저로부터의 클램핑 부재의 사시도이고;
도 8은 도 2의 센트럴라이저와 결합하여 사용하기 위한 부쉬의 사시도이고;
도 9는 도 2의 센트럴라이저에 사용하기 위한 제 2 실시예의 센트럴라이저 클램프의 사시도이며;
도 10은 도 2의 센트럴라이저에 사용하기 위한 제 3 실시예의 센트럴라이저 클램프의 사시도이다.
본원 발명의 도면을 살펴보면, 도 1은 지하 채굴 작동에서 사용되는 바와 같은 페이스-드릴링 암석 드릴 장비(10)를 도시한 도면이다. 드릴 장비(10)는 부움(12)을 포함하고, 상기 부움 상에 레일(14)이 장착된다. 드릴(16)은 레일(14)에 장착되고, 조작자가 제어함으로서 상기 레일(14)을 따라 이동하도록 배치된다. 드릴 로드(18)는 레일(14)에 평행하게, 드릴(16)로부터 멀리 뻗어있다. 센트럴라이저(20)는 드릴 로드(18)의 외측 단부를 지지하기 위하여, 레일(14)의 외측 단부에 위치된다.
도 2는 지지 구조체(22) 및 센트럴라이저 클램프(24)를 구비한 센트럴라이저(20)를 도시한 도면이다. 지지 구조체(22)는 실질적으로 직사각형 최상의 플레이트(26)를 포함하고 상기 플레이트는 그 각각의 코너 근처에서 볼트-수용 개구를 구비한다. 최상의 플레이트(26)는 센트럴라이저(20) 및 드릴 장비(10)가 도 1에 도시된 바와 같이 위치될 때 실질적으로 수평인 실질적으로 평탄한 상부 표면을 구비한다.
센트럴라이저 클램프(24)는 실질적으로 직사각형 베이스 부분, 즉 베이스 플레이트(30)를 구비하며, 최상의 플레이트(26)의 상부 표면과 유사한 치수의 실질적으로 평탄한 하부 표면을 갖는다. 베이스 플레이트(30)는 상기 베이스 플레이트(30)가 최상의 플레이트(26) 상에 배치될 때, 상기 최상의 플레이트(26)의 볼트-수용 개구와 정렬되는 볼트-수용 개구(28)를 구비한다. 볼트(도시 생략)는 센트럴라이저 클램프(24)를 지지 구조체(22)에 고정하기 위하여, 정렬된 볼트-수용 개구 내에 위치될 수 있다.
센트럴라이저(20)는 센트럴라이저 클램프(24)의 베이스 플레이트(30)와 지지 구조체(22)의 최상의 플레이트(26) 사이에 위치된 스페이서(32)를 포함한다. 스페이서(32)는 다면적이고, 최상의 플레이트(26) 및 베이스 플레이트(30)의 평탄한 표면과 크기 및 형상이 유사한 단부를 갖는다. 베이스 플레이트(30) 및 최상의 플레이트(26)의 볼트-수용 개구(28)와 정렬된 개구를 구비한다.
스페이서(32)의 효과는 지지 구조체(22)에 대한 센트럴라이저 클램프(24)의 높이를 변경시킨다는 것이다. 센트럴라이저 클램프(24)에 대한 바람직한 높이를 선택할 수 있는 능력을 사용자에게 제공하는 적당한 스페이서나 또는 스페이서(32)의 선택에 의해, 상이한 폭의 많은 스페이서(32)가 제공될 수 있다고 파악된다.
센트럴라이저 클램프(24)는 도 3 내지 도 6에 보다 명확하게 도시되어 있다.
센트럴라이저 클램프(24)는 전방 단부(34), 후방 단부(36), 제 1 측면(38) 및 제 2 측면(40)을 구비한다. 이들은 직사각형 베이스 플레이트(30)의 4개의 측면에 대응하여 도시되어 있다.
센트럴라이저 클램프(24)는 후방 단부(36)와 맞닿는 베이스 플레이트(30)로부터 상향으로 뻗어있는 몸체부(42)를 포함한다. 몸체부(42)는 그 단부의 형상이 아치형의 다면적이고, 그리고 베이스 플레이트(30)의 폭의 대략 절반인 두께를 갖는다.
몸체부(42)는 도 8의 부쉬와 같은 부쉬(46)를 수용하도록 배치된, 원통형 부쉬-수용 개구(44)를 포함한다. 부쉬-수용 개구(44)는 몸체부(42)의 후방 단부(36)로부터 센트럴라이저 클램프(24)의 전방 단부(34) 쪽을 향한 전방 면(48)까지 통과한다.
부쉬-수용 개구(44) 내의 부쉬(46)의 클램핑은 클램핑 부재(50)의 사용을 통해 달성된다. 도 7에 도시된 바와 같은 클램핑 부재(50)는 팔각형의 단부(52)를 갖는 실질적으로 다면적인 부재로 형성된다. 각각의 단부(52)는 단부 높이의 대략 60%를 나타내는 2개의 수직 엣지(54); 상기 수직 엣지(54)의 대략 1/3의 길이를 갖는 2개의 수평 엣지(56); 및 양 수직 엣지(54) 및 양 수평 엣지(56)에 대해 45%로 배치된 4개의 대각선 엣지(58)를 구비하고, 각각의 상기 대각선 엣지는 상기 수직 엣지(54)의 대략 절반 길이를 갖는다. 클램핑 부재(50)는 제 1 단부(62), 제 2 단부(64), 단부(52)의 각각의 상부 수평 엣지(56) 사이에서 뻗어있는 최상의 벽부(66), 상기 단부(52)의 각각의 하부 수평 엣지(56) 사이에서 뻗어있는 하부 벽부, 상기 단부(52)의 각각의 수직 엣지(54) 사이에서 뻗어있는 2개의 측면 벽부(68), 상기 단부(52)의 최상의 수평 엣지(56)에 인접한 각각의 대각선 엣지(58) 사이에서 뻗어있는 2개의 상부 대각선 벽부(70), 및 상기 단부(52)의 하부 수평 엣지(56)에 인접한 각각의 대각선 엣지(58) 사이에서 뻗어있는 2개의 하부 대각선 벽부를 갖는다. 내측으로 나사산이 형성된 길이방향 개구(72)는 클램핑 부재(50)의 중심을 통해, 제 1 단부(62)로부터 제 2 단부(64)까지 상기 클램핑 부재(50)를 통해 뻗어있다.
클램핑 부재(50)는 제 2 단부(64)로부터 뻗어있는, 최상의 벽부(66)를 따라 위치된, 베벨가공된 베어링 표면(74)을 구비한다. 베어링 표면(74)은 최상의 벽부(66)의 대략 40%를 따라서 뻗어있고, 그리고 상기 최상의 벽부(66)에 대해 대략 15°로 경사져 있다. 베어링 표면(74)은 제 2 단부(64) 쪽으로의 상부 대각선 벽부(70)의 테이퍼를 야기시킨다.
센트럴라이저 클램프(24)의 몸체부(42)는 제 1 측면(38)으로부터 상기 몸체부(42)의 내측으로 뻗어있는, 클램핑 부재 수용 개구(76)를 포함한다. 클램핑 부재 수용 개구(76)의 크기 및 외형은 느슨한 미끄럼 끼워맞춤부에 클램핑 부재(50)를 수용하도록 결정되고, 그리고 상기 클램핑 부재(50)의 제 1 단부(62)가 몸체부(42)의 제 1 측면(38)과 전반적으로 동일한 높이를 이룰 때, 상기 베어링 표면(74)은 부쉬-수용 개구(44)에 실질적으로 접하여 위치되도록 위치된다. 클램핑 부재 수용 개구(76)는 도 6에 도시된 바와 같이, 부쉬-수용 개구(44) 내의 개구부(78)를 구비한다.
센트럴라이저 클램프(24)의 몸체부(42)는 또한 부쉬-수용 개구(44) 아래의 몸체부(42)의 제 2 측면(40)으로부터 클램핑 부재 수용 개구(76)까지 뻗어있는 조정 볼트 수용 개구(80)를 포함한다. 조정 볼트 수용 개구(80)는, 클램핑 부재(50)가 클램핑 부재 수용 개구(76) 내에 위치되어 있을 때, 상기 조정 볼트 수용 개구(80)는 상기 클램핑 부재(50)의 내측으로 나사산이 형성된 길이방향 개구(72)와 정렬되도록, 크기가 형성되고 정렬된다.
외측으로 나사산이 형성된 조정 볼트(82)는 이에 따라 몸체부(42)의 제 2 측면(40)을 통해 진입할 수 있고 그리고 클램핑 부재(50)의 내측으로 나사산이 형성된 길이방향 개구(72)와 결합한다.
부쉬(46)는 일반적으로 원통형이다. 드릴 로드(18)를 수용하여 지지하도록 배치된 내측 보어(84)가 구비된다. 내측 보어(84)는 조립의 용이성을 위해 유도 구역을 형성하여, 부쉬(46)의 어느 한 단부에서 테이퍼진다.
부쉬(46)는 단차형성된 외경을 가지며, 이 외경은 후방 단부(36)의 몸체부(42)에 대해, 부쉬-수용 개구(44) 내에서 느슨하게 끼워맞춰지도록 크기가 형성된 보다 작은 반경부(86)와, 그리고 상기 부쉬-수용 개구(44)의 외측에 위치하도록 배치된 보다 큰 반경부(88)를 구비한다.
부쉬(46)는 보다 작은 반경부(86) 상에 위치된 베어링 평탄부(90)를 구비한다. 베어링 평탄부(90)는 부쉬(46)의 중심 축선과 평행하고, 실질적으로 평탄한 상기 부쉬(46)의 외측 표면의 일부를 포함한다.
사용 시, 센트럴라이저(20)의 지지 구조체(22)는 부움(12)에 용접된다. 드릴(16)은 레일(14) 상에 위치된다. 센트럴라이저 클램프(24)는 이후 지지 구조체(22)에 볼트결합된 상태에서, 부쉬(46)가 드릴(16)과 축선방향으로 정렬되는 것이 보장되도록 적당한 스페이서(32)가 사용될 것이다.
부쉬(46)가 부쉬-수용 개구(44) 내에 위치될 때, 베어링 평탄부(90)가 개구부(78)에 인접하여 위치될 때까지 회전될 수 있다. 클램핑 부재(50)는 센트럴라이저 클램프(24)의 제 1 측면(38)으로부터 수용 개구(76)로 삽입될 수 있고, 그리고 조정 볼트(82)는 제 2 측면(40)으로부터 조정 볼트 수용 개구(80)로 삽입될 수 있다. 조정 볼트(82)가 클램핑 부재(50)의 내측으로 나사산이 형성된 길이방향 개구(72)와 일단 결합하면, 조정 볼트(82)의 회전은 클램핑 부재(50)의 측방향 이동으로 직동된다(translate).
조정 볼트(82)가 회전되어, 클램핑 부재(50)가 몸체부(42) 내로 이동하게 되고, 그리고 베어링 표면(74)이 부쉬-수용 개구(44) 내로 이동하게 된다. 베어링 표면(74)은 부쉬(46)의 베어링 평탄부(90)에 대해 작용하여, 상기 부쉬(46)를 부쉬-수용 개구(44) 내의 위치로 클램핑한다. 이러한 작용은 웨징(wedging) 작용과 유사하여, 표면 기계가공 등의 변화에도 불구하고, 부쉬(46)를 제 위치로 타이트하게 클램핑할 수 있다. 약간 풀려지는 경우가 발생하면, 클램핑 부재(50)가 용이하게 다시 조여질 수 있다.
억세스 홀(92)이 클램핑 부재 수용 개구(76)의 베이스를 통해 전방 단부(34)로부터 후방 단부(36)까지 통과하도록, 몸체부(42)에 제공된다. 억세스 홀은, 잔모래(grit)나 또한 미세한 파티클이 수용 개구(76) 내에 트랩(trap) 된다면, 이들이 용이하게 세정되어 나가도록 제공된다.
본 발명의 범주 내에서 센트럴라이저 클램프(24)의 형상이 특별한 드릴 장비(10)에 적합하도록 조정될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 도 9 및 도 10은 이러한 2개의 센트럴라이저 클램프(24)를 나타내고 있고, 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 지시하고 있다.
당업자라면 본 발명에 대한 여러 변경 및 수정이 본 발명의 범주 내에서 행해질 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.

Claims (10)

  1. 드릴링 장비 내의 위치결정 부쉬용 센트럴라이저로서,
    상기 센트럴라이저는 부쉬를 수용하기 위한 개구를 포함한 센트럴라이저 클램프와, 베어링 표면을 갖는 클램핑 부재를 구비하고,
    상기 클램핑 부재는, 상기 베어링 표면이 상기 부쉬를 상기 개구 내에 고정시키기 위하여 부쉬-수용 개구 내로 이동될 수 있도록, 상기 부쉬-수용 개구에 대해 이동가능한 드릴링 장비 내의 위치결정 부쉬용 센트럴라이저.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 클램핑 부재는 상기 부쉬의 중심 축선에 실질적으로 수직한 방향으로 이동가능한 것을 특징으로 하는 드릴링 장비 내의 위치결정 부쉬용 센트럴라이저.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 클램핑 부재는, 상기 조정 볼트의 회전에 의해 상기 클램핑 부재가 상기 볼트를 따라서 이동하도록, 외측으로 나사산이 형성된 조정 볼트와 결합하도록 배치된, 내측으로 나사산이 형성된 원통형 개구를 포함하는 것을 특징으로 하는 드릴링 장비 내의 위치결정 부쉬용 센트럴라이저.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 센트럴라이저 클램프는, 상기 부쉬가 수용되는 실질적으로 원통형 개구를 구비하고 그리고 제 2 측면의 반대쪽 제 1 측면을 구비한 몸체부와, 상기 몸체부의 상기 제 1 측면의 내측의 클램핑 부재 수용 개구 및 상기 몸체부의 상기 제 2 측면의 내측의 조정 볼트 수용 개구를 포함하는 것을 특징으로 하는 드릴링 장비 내의 위치결정 부쉬용 센트럴라이저.
  5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 클램핑 부재는 실질적으로 다면적인 것을 특징으로 하는 드릴링 장비 내의 위치결정 부쉬용 센트럴라이저.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 베어링 표면은 베벨가공된 것을 특징으로 하는 드릴링 장비 내의 위치결정 부쉬용 센트럴라이저.
  7. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부쉬는 상기 클램핑 부재의 베어링 표면과 결합하도록 배치된 실질적으로 평면의 베어링 평탄부를 구비하는 것을 특징으로 하는 드릴링 장비 내의 위치결정 부쉬용 센트럴라이저.
  8. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 클램핑 부재의 상기 베어링 표면은 상기 부쉬에 실질적으로 접하는 것을 특징으로 하는 드릴링 장비 내의 위치결정 부쉬용 센트럴라이저.
  9. 드릴링 장비 내의 위치결정 부쉬용 센트럴라이저로서,
    상기 센트럴라이저는 센트럴라이저 클램프 및 관련된 지지 구조체를 포함하고,
    상기 센트럴라이저 클램프는 부쉬를 수용하기 위한 개구를 구비한 몸체부와, 부쉬-수용 개구에 실질적으로 수직하여 향한 베이스 부분을 포함하고,
    상기 베이스 부분은, 상기 지지 구조체에 대한 상기 베이스 부분의 높이가 조정될 수 있도록, 상기 지지 구조체에 고정되게 배치되는 드릴링 장비 내의 위치결정 부쉬용 센트럴라이저.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 지지 구조체는 상기 클램프의 상기 베이스 부분이 연결될 수 있는 최상의 플레이트와, 상기 지지 구조체와 관련하여 상기 부쉬의 높이를 결정하도록 상기 베이스 부분과 상기 최상의 플레이트 사이에 위치된 적어도 하나의 스페이서를 포함하는 것을 특징으로 하는 드릴링 장비 내의 위치결정 부쉬용 센트럴라이저.
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