KR20140005867A - 시추공을 뚫기 위한 유압식 회전 충격 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 유압 회전 충격 장치(2)는, 지지부를 형성하는 케이싱(3); 자신의 축선(A)을 따라 상기 케이싱(3) 안에 회전가능하게 설치되며 상기 축선을 따라 연장되어 있는 실린더(9)를 포함하는 길이 방향 몸체(8), 실린더의 내부에 슬라이딩가능하게 설치되며 공구를 구비하는 드릴 로드에 연결된 섕크(13)를 타격하게 되는 타격 피스톤(11), 및 상기 몸체의 축선을 따르는 상기 타격 피스톤(11)의 교번 운동을 제어하는 분배 장치를 포함하는 타격 기구; 및 상기 몸체의 축선과 실질적으로 일치하는 회전 축선(B)을 따라 상기 타격 기구의 몸체(8)를 회전 구동시키는 모터(6)를 포함한다. 타격 기구는 상기 몸체(8)에 설치되어 이 몸체의 일 단부를 폐쇄하는 폐쇄 뚜껑(12)을 포함하며, 이 폐쇄 뚜껑은 상기 모터의 출력축(7)에 회전 연결되어 있고 또한 적어도 부분적으로 상기 분배 장치를 포함한다.

Description

시추공을 뚫기 위한 유압식 회전 충격 장치{HYDRAULIC ROTARY PERCUSSION APPARATUS FOR BORING MINE HOLES}

본 발명은 시추공을 뚫기 위한 드릴형의 유압식 회전 충격 장치에 관한 것이다.

구멍 뚫는 기계는 채석장, 터널 또는 광산을 뚫는 것과 같은 다양한 용도로 사용되고 있다. 이들 기계는 캐리어라고 하는 지지부를 포함하는데, 이 지지부에는 안내로가 위치되어 있으며, 이 안내로는 드릴형의 회전 충격 장치를 수용한다.

회전 충격 장치는 일반적으로 타격 기구와 회전 기구를 포함한다. 상기 캐리어에 설치되는 이 장치는 유압력을 받아서 이를 기계적 타격 및 회전력으로 변환시켜, 섕크(shank), 드릴 로드 및 암석과 접촉하는 절삭날로 시추공을 만들게 된다.

상기 타격 기구는 일반적으로 회전 충격 장치의 케이싱 안에 견고하게 결합되며, 옆에서 타격 기구의 축에 평행한 축에 설치되는 모터를 포함하는 회전 기구는 감속 피니언을 통해 드릴 로드의 섕크를 회전 구동시킨다. 그래서 이 섕크는 회전 운동을 하게 되고 타격 기구의 피스톤에 의해 주어지는 충격을 받게 된다.

이 전통적인 해결 방안의 단점은 피니언의 존재로 인해 장치의 가격이 높다라는 것인데, 피니언은 값비싼 부품이고 이를 장치에 설치할 때는 비싼 기계 장치가 필요하게 된다.

문헌 FR 2 902 821에 기재되어 있는 회전 충격 장치는 지지부를 형성하는 케이싱 및 타격 기구를 포함하고, 이 타격 기구는 자신의 축선을 따라 상기 케이싱 안에 회전가능하게 설치되며 상기 축선을 따라 연장되어 있는 실린더를 포함하는 는 길이 방향 몸체, 상기 실린더의 내부에 슬라이딩가능하게 설치되며 공구를 구비하는 드릴 로드에 연결된 섕크를 타격하게 되는 타격 피스톤, 및 상기 몸체의 축선을 따르는 상기 타격 피스톤의 교번 운동을 제어하는 분배 장치를 포함한다. 상기 회전 충격 장치는 상기 몸체의 축선과 실질적으로 일치하는 회전 축선을 따라 기계적 타몸체를 회전 구동시키는 모터를 또한 포함한다.

문헌 FR 2 902 821에 기재되어 있는 회전 충격 장치에 속하는 분배 장치는 타격 피스톤 주위에 배치되는 환형 분배기(도면에는 나타나 있지 않음)를 포함한다.

이러한 기술적 해결 방안으로 전술한 전통적인 해결 방안의 단점들을 해소할 수 있지만, 큰 직경을 갖는 환형 분배기의 존재로 인해 장치의 폭이 증가되고 또한 가압된 유체의 누출이 커서 장치의 효율이 감소된다.

또한 이 해결 방안의 기술적 어려움은, 회전 작동의 경우, 즉 타격 기구의 이송이 없는 경우, 그 타격 기구의 몸체가 장치의 케이싱의 후방 내벽과 강하게 마찰 접촉을 할 수 있다는 사실에 있다.

본 발명의 목적은 전술한 단점들 모두 또는 그 중의 일부를 해결하는 것이다.

본 발명의 기초를 이루는 기술적 과제는, 단순하고 경제적이며 컴팩트한 구조를 가지며 또한 개선된 효율을 갖는 유압식 회전 충격 장치를 제공하는 것이다.

이를 위해, 본 발명은 시추공을 뚫기 위한 드릴형의 유압식 회전 충격 장치에 관한 것으로, 본 유압식 회전 충격 장치는,

- 지지부를 형성하는 케이싱,

- 자신의 축선을 따라 상기 케이싱 안에 회전가능하게 설치되며 상기 축선을 따라 연장되어 있는 실린더를 포함하는 길이 방향 몸체, 상기 실린더의 내부에 슬라이딩가능하게 설치되며 공구를 구비하는 드릴 로드에 연결된 섕크를 타격하게 되는 타격 피스톤, 및 상기 몸체의 축선을 따르는 상기 타격 피스톤의 교번 운동을 제어하는 분배 장치를 포함하는 타격 기구, 및

- 상기 몸체의 축선과 실질적으로 일치하는 회전 축선을 따라 상기 타격 기구의 몸체를 회전 구동시키는 모터를 포함하며,

상기 타격 기구는 상기 몸체에 설치되어 이 몸체의 일 단부를 폐쇄하는 폐쇄 뚜껑을 포함하며, 이 폐쇄 뚜껑은 상기 모터의 출력축에 회전 연결되어 있고 또한 적어도 부분적으로 상기 분배 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

폐쇄 뚜껑이 적어도 부분적으로 분배 장치를 포함함으로써, 더욱 컴팩트한 회전 충격 장치를 얻을 수 있고 또한 더 작은 크기를 갖는 분배기를 사용할 수 있게 되며, 따라서, 가압된 유체의 누출이 제한되고 그리하여 장치의 효율이 개선된다.

유리하게는, 상기 장치는 고압 유체 공급 회로, 저압 복귀 회로 및 푸싱 챔버를 포함하고, 이 푸싱 챔버는 적어도 부분적으로 상기 몸체와 타격 피스톤으로 형성되며 그리고 상기 분배 장치의 작용하에서 상기 공급 회로와 복귀 회로에 번갈아 연결된다.

바람직하게는, 상기 분배 장치는 분배기 및 적어도 부분적으로 상기 폐쇄 뚜껑에 배치되는 상기 분배기의 운동을 제어하기 위한 수단을 포함한다.

제 1 실시 형태에 따르면, 상기 분배기는 폐쇄 뚜껑에 형성되어 있는 제 1 보어 안에 설치된다.

바람직하게는, 상기 분배기는 제 1 제어면 및 이 제 1 제어면의 반대쪽에 있는 제 2 제어면을 포함하며, 상기 제어 수단은 적어도 제 1 제어 채널 및 제 2 제어 채널을 포함하고, 상기 제 1 제어 채널은 한편으로 상기 실린더와 연결되고 다른 한편으로는 상기 분배기의 제 1 면 쪽에 있는 제 1 보어의 제 1 부분과 연결되어 있고, 상기 제 2 제어 채널은 한편으로 실린더와 연결되고 다른 한편으로는 상기 분배기의 제 2 면 쪽에 있는 제 1 보어의 제 2 부분과 연결되어 있으며, 상기 제 1 및 2 제어 채널은 적어도 부분적으로 폐쇄 뚜껑에 형성되며 그리고 실린더내 타격 피스톤의 위치에 따라 상기 분배기를 조종하게 된다.

제 2 실시 형태에 따르면, 상기 분배기는 중앙부, 분배기의 축선에 평행하게 연장되어 있는 제 1 단부 및 이 제 1 단부의 반대쪽에서 상기 분배기의 축선에 평행하게 연장되어 있는 제 2 단부를 포함하고, 상기 중앙부는 타격 기구의 몸체에 형성되어 있는 제 2 보어 안에 슬라이딩가능하게 설치되며, 상기 제 1 단부는 폐쇄 뚜껑에 형성되어 상기 제 2 보어와 연결되어 있는 하우징 안에 슬라이딩가능하게 설치되며, 상기 제 2 단부는 몸체에 형성되어 상기 제 2 보어와 연결되어 있는 하우징 안에 슬라이딩가능하게 설치된다.

유리하게는, 상기 제어 수단은, 상기 제 1 단부의 자유 단부와 폐쇄 뚜껑으로 형성되는 제 1 제어 챔버, 상기 제 2 단부의 자유 단부와 몸체로 형성되는 제 2 제어 챔버, 상기 공급 회로에 연속적으로 연결되어 있고 상기 제 1 제어 챔버와 연결되어 있는 제 1 제어 채널 및, 한편으로 상기 실린더와 연결되어 있고 다른 한편으로는 상기 제 2 제어 챔버와 연결되어 있는 제 2 제어 채널을 포함하고, 이 제 2 제어 채널은 실린더내 타격 피스톤의 위치에 따라 공급 회로와 복귀 회로에 번갈아 연결된다. 유리하게는, 상기 제 1 제어 채널은 적어도 부분적으로 상기 폐쇄 뚜껑에 형성된다.

바람직하게는, 상기 제 2 단부는 제 1 단부 보다 큰 단면을 갖는다.

제 3 실시 형태에 따르면, 상기 분배기는 실린더 안에 슬라이딩가능하게 설치되며 관형부를 포함하고, 타격 피스톤 쪽을 향하는 상기 관형부의 단부는 후방벽으로 덮혀 있고, 이 후방벽은 상기 타격 피스톤 및 몸체와 함께 상기 푸싱 챔버를 형성하게 된다.

유리하게는, 상기 제어 수단은 적어도 제 1 제어 챔버 및 제 1 제어 채널을 포함하며, 상기 제 1 제어 챔버는 적어도 부분적으로 폐쇄 뚜껑 및 분배기의 관형부로 형성되며, 상기 제 1 제어 채널은 한편으로 상기 제 1 제어 챔버와 연결되고 다른 한편으로는 실린더와 연결되어 있고, 상기 제 1 제어 채널은 실린더내 타격 피스톤의 위치에 따라 공급 회로와 복귀 회로에 번갈아 연결된다.

바람직하게는, 상기 분배기의 후방벽은 적어도 하나의 조정된(calibrated) 오리피스를 가지며, 이 조정된 오리피스는 바람직하게는 축방향으로 배향되어 있으며 상기 푸싱 챔버와 제 1 제어 챔버를 서로 연결한다.

유리하게는, 상기 분배 장치는 분배기의 축선에 평행하게 연장되어 있는 푸싱부를 포함하며, 이 푸싱부는 폐쇄 뚜껑에 배치되어 있는 하우징 안에 슬라이딩가능하게 설치되며, 상기 푸싱부는 제 1 단부 및 이 제 1 단부의 반대쪽에 있으며 분배기의 후방벽과 협력하게 배치된 제 2 단부를 포함하며, 상기 제어 수단은 적어도, 상기 폐쇄 뚜껑과 상기 푸싱부의 제 1 단부로 형성되는 제 2 제어 챔버 및 이 제 2 제어 챔버와 연결되어 있고 또한 상기 공급 회로에 연속적으로 연결되어 있는 제 2 제어 채널을 포함한다. 일 실시 형태에 따르면, 상기 푸싱부는 상기 분배기와 일체적으로 되어 있고 이 분배기의 후방벽으로부터 연장되어 있다. 다른 실시 형태에 따르면, 푸싱부는 분배기와 일체적으로 되어 있지 않고 그 분배기와는 독립적인 부분으로 형성된다.

바람직하게는, 상기 분배기는, 이 분배기의 관형부가 폐쇄 뚜껑 근처에 위치되고 바람직하게는 그 폐쇄 뚜껑에 지탱되는 소위 제 1 폐쇄 위치와, 상기 분배기의 관형부가 폐쇄 뚜껑으로부터 떨어져 있게 되는 소위 제 2 이격 위치 사이에서 슬라이딩가능하게 상기 실린더 안에 설치되며, 타격 피스톤은 그의 후방 운동 중에 상기 분배기를 상기 제 2 위치로부터 제 1 위치쪽으로 이동시키게 된다. 이러한 구성에 의해, 분배기를 그의 제 2 위치쪽으로 작동시키기 위해 오일을 분사할 필요가 더 이상 없으므로, 한편으로 분배 장치가 단순화되고 또한 다른 한편으로는 장치의 효율이 개선된다.

바람직하게는, 상기 분배 장치는 적어도 제 1 분배 채널 및 제 2 분배 채널을 포함하며, 상기 제 1 분배 채널은 한편으로 상기 분배기가 설치되는 실린더 또는 보어와 연결되고 또한 다른 한편으로는 제 1 환형 챔버와 연결되어 있으며, 이 제 1 환형 챔버는 케이싱과 몸체로 형성되며 공급 회로에 연결되어 있고, 상기 제 2 분배 채널은 한편으로 상기 분배기가 설치되는 실린더 또는 보어와 연결되고 또한 다른 한편으로는 제 2 환형 챔버와 연결되어 있으며, 이 제 2 환형 챔버는 케이싱과 몸체로 형성되고 상기 복귀 회로에 연결되어 있으며, 상기 제 1 및 2 분배 채널은 상기 분배기의 작용하에서 푸싱 챔버에 번갈아 연결된다. 유리하게는, 상기 제 1 및 2 분배 채널은 분배기를 통해 푸싱 챔버에 번갈아 연결된다.

일 실시 형태에 따르면, 상기 장치는 상기 폐쇄 뚜껑과 케이싱 사이에 배치되는 구름 수단을 포함한다. 이러한 구름 수단은 몸체에 발생되는 병진 응력을 지지할 수 있으며 또한 폐쇄 뚜껑과 케이싱 사이의 기계적 마찰을 피할 수 있다.

비림직하게는, 상기 장치는 섕크를 포함하고, 이 섕크는 타격 기구의 몸체에 회전 연결되는 제 1 부분 및 구멍 뚫릴 암석과 접촉하는 공구를 포함하는 적어도 하나의 드릴 로드에 회전 연결되는 제 2 부분을 포함한다.

상기 장치는 바람직하게는 구멍 뚫는 작업 중에 암석 부스러기들을 시추공 으로부터 배출시키기 위해 유체 흡입 덕트로부터 분사 유체를 공구 및 구멍 뚫릴 암석에 전달하는 유체 분사 회로를 포함한다.

바람직하게는, 상기 몸체는 타격 피스톤과 함께 후퇴 챔버를 형성하며, 이 후퇴 챔버는 고압 공급원에 연속적으로 연결되고 타격 피스톤을 상기 섕크로부터 떨어진 위치로 복귀시키도록 되어 있다.

어떤 경우에도, 유압식 회전 충격 장치의 여러 실시 형태들을 비제한적인 예로 도시하는 첨부된 도면을 참조하는 이하의 상세한 설명을 통해 본 발명을 잘 이해할 수 있을 것이다.

도 1 은 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 회전 충격 장치의 종단면도이다.
도 2 는 본 발명의 제 2 실시 형태에 따른 회전 충격 장치의 부분 종단면도이다.
도 3 은 본 발명의 제 3 실시 형태에 따른 회전 충격 장치의 종단면도이다.
도 4 및 도 5 는 본 발명의 제 4 실시 형태에 따른 회전 충격 장치의 종단면도로, 두개의 다른 작동 위치에 있는 장치를 각각 나타낸다.
도 6 은 도 4 및 도 5 에 도시되어 있는 분배 장치의 대안적인 실시 형태의 부분 확대 종단면도이다.

도 1 은 시추공을 뚫기 위한 드릴형의 유압식 회전 충격 장치(2)를 나타낸다.

회전 충격 장치(2)는 케이싱(3)을 포함하며, 이 케이싱에는 고압 유체 공급 회로(4)와 저압 복귀 회로(5)가 연결되어 있다. 케이싱(3)에는 출력축(7)을 포함하는 유압 모터(6)가 구비되어 있으며, 이 유압 모터(6)는 상기 장치의 후방에 위치된다.

상기 회전 충격 장치(2)는 또한 실질적으로 원통형인 몸체(8)를 포함하는 타격 기구를 또한 포함하며, 상기 몸체는 그의 축선(A)을 따라 케이싱(3) 내에서 자유롭게 회전할 수 있게 설치되며, 또한 상기 몸체 안에는 실린더(9)가 몸체(8)의 축선을 따라 연장 형성되어 있다. 상기 타격 기구는 또한 상기 실린더(9)의 내부에 슬라이딩가능하게 설치되는 타격 피스톤(11) 및 몸체(8)에 고정 설치되어 그 몸체의 제 1 단부를 폐쇄하는 폐쇄 뚜껑(12)을 포함한다. 이 폐쇄 뚜껑(12)은 유압 모터(6)의 출력축(7)에 회전 연결된다. 연결은 예컨대 리브(rib)가 형성된 축의 직접적인 동축 구동을 통해 이루어지며 하우징형 또는 탄성 연결형이다.

몸체(8)와 폐쇄 뚜껑(12)의 축선(A)은 모터(6)의 회전 축선(B)과 일치함에 주의해야 한다. 이 때문에, 유압 모터(6)는 케이싱(3) 안에서 몸체(8)를 그의 축선(A) 주위로 회전 구동시키게 된다.

상기 회전 타격 장치(2)는 섕크(13)를 포함하며, 이 섕크는 몸체(8)에 회전가능하게 연결되어 있는 제 1 부분(13a) 및 적어도 하나의 드릴 로드(도면에는 미도시)에 회전가능하게 연결되는 제 2 부분(13b)을 포함하며, 상기 드릴 로드는 구멍 뚫릴 암석과 접촉하게 되는 공구를 포함한다.

회전 타격 장치(2)는 또한 상기 몸체(8), 타격 피스톤(11) 및 폐쇄 뚜껑(12)으로 형성되는 푸싱 챔버(14) 및 고압원의 공급 압력을 받는 후퇴 챔버(15)를 포함하며, 그 후퇴 챔버는 몸체(8)와 타격 피스톤(11)으로 형성된다.

회전 타격 장치(2)는 또한 실린더(9)내 타격 피스톤(11)의 교번 운동을 제어하는 분배 장치를 포함한다. 이 분배 장치는 폐쇄 뚜껑(12)에 형성되어 있는 보어(17) 안에 슬라이딩가능하게 설치되는 분배기(16)를 포함하며, 이 분배기(16)는 제 1 제어면 및 이 제 1 제어면의 반대쪽에 있는 제 2 제어면을 포함한다.

상기 분배 장치는 제 1 분배 채널(18) 및 제 2 분배 채널(20)을 또한 포함하며, 상기 제 1 분배 채널은 한편으로 보어(17) 및 다른 한편으로는 제 1 환형 챔버(19)와 연결되어 있고, 이 제 1 환형 챔버는 케이싱(3) 및 몸체(8)로 형성되며 공급 회로(4)에 연결되어 있으며, 상기 제 2 분배 채널은 한편으로 보어(17) 및 다른 한편으로는 제 2 환형 챔버(21)와 연결되어 있고, 이 제 2 환형 챔버는 케이싱(3) 및 몸체(8)로 형성되고 복귀 회로(5)에 연결되어 있다. 제 1 및 2 분배 채널(18, 20)은 부분적으로 폐쇄 뚜껑(12)에 형성되고 또한 부분적으로는 몸체(8)에 형성되며, 분배기(16)의 작용하에서 연결 채널(22)을 통해 상기 푸싱 챔버(14)에 번갈아 연결되며, 그 연결 채널은 폐쇄 뚜껑(12)에 형성되어 있고 한편으로 보어(17) 및 다른 한편으로는 푸싱 챔버(14)와 연결되어 있다. 이 때문에, 푸싱 챔버(14)는 공급 회로(4)와 복귀 회로(5)에 번갈아 연결되게 된다.

푸싱 챔버(14) 안에서 고압과 저압이 번갈아 발생하면, 공지된 방식으로 실린더(9)내에서 피스톤(11)의 교번 운동이 일어나고 또한 타격 피스톤(11)이 섕크(13)를 타격하게 된다.

상기 분배 장치는 분배기(16)의 운동의 촉발을 제어하는 제어 수단을 또한 포함한다. 이 제어 수단은 제 1 제어 채널(23) 및 제 2 제어 채널(24)을 포함하며, 상기 제 1 제어 채널은 한편으로 실린더(9)와 연결되고 다른 한편으로는 분배기(11)의 제 1 면의 반대쪽에서 보어(17)와 연결되며, 상기 제 2 제어 채널은 한편으로 실린더(9)와 연결되고 다른 한편으로는 분배기(11)의 제 2 면의 반대쪽에서 보어(17)와 연결되어 있다. 제 1 및 2 제어 채널(23, 24)은 부분적으로 폐쇄 뚜껑(12) 및 몸체(8)에 형성된다. 제 1 및 2 제어 채널(23, 24)은 실린더(9)내 타격 피스톤(11)의 위치에 따라 분배기(16)를 제어하는데, 보다 구체적으로는, 실린더내 타격 피스톤(11)의 위치에 따라 일 방향 또는 다른 방향으로의 분배기(16)의 운동을 촉발시키도록 되어 있다.

유리하게는, 회전 타격 장치(2)는 구멍 뚫는 작업 중에 암석 부스러기들을 시추공 밖으로 배출시키기 위해 유체 흡입 덕트로부터 분사 유체를 공구 및 구멍 뚫릴 암석에 전달하는 유체 분사 회로(25)를 포함한다.

도 1 에 도시되어 있는 회전 타격 장치(1)의 타격 기구가 공급 회로(4)에 의해 유체 공급을 받으면, 상기 뚜껑과 플랜지로 형성된 공간(28)에 또한 압력이 가해져, 몸체(8)와 폐쇄 뚜껑(12)으로 형성된 결합체가 밀려 몸체(8)와 케이싱의 전방 안내부(31) 사이에 배치되어 있는 볼 스러스트 베어링(29)에 지탱된다. 이렇게 해서, 한편으로 몸체와 뚜껑 그리고 다른 한편으로는 몸체와 케이싱 사이의 마찰을 제한할 수 있다.

그러나, 상기 타격 기구가 유체 공급을 받지 않을 때는, 작업자가 섕크(13)에 있는 드릴 로드를 크게 밀 수 있는데, 이러면 몸체(8)와 폐쇄 뚜껑이 뒤로 플랜지(27) 쪽으로 밀리게 되고, 그리하여, 회전 타격 장치의 작동을 저해할 수 있는 큰 마찰이 폐쇄 뚜껑과 케이싱 사이에 발생된다.

도 2 는 이와 같은 단점을 없앨 수 있는 제 2 실시 형태에 따른 회전 타격 장치(2)를 나타낸다.

이 제 2 실시 형태에 따르면, 회전 타격 장치는 폐쇄 뚜껑(12)과 케이싱(3) 사이, 보다 구체적으로는, 타격 피스톤(11)의 반대쪽에 있는 폐쇄 뚜껑(12)의 면과 케이싱(3)의 후방 플랜지(27) 사이에 배치되는 볼 스러스트 베어링(26) 또는 스러스트 롤러 베어링을 포함한다.

상기 볼 스러스트 베어링(26)이 존재함으로써, 타격 기구가 유체 공급을 받지 않을 때도 포함하여, 손상을 주는 접촉이 폐쇄 뚜껑(12)과 케이싱(3)에 고정된 플랜지(27) 사이에 생기지 않게 된다.

도 3 은 제 3 실시 형태에 따른 회전 타격 장치(2)를 나타낸다. 이 제 3 실시 형태에 따르면, 분배기(32)는 중앙부(33), 분배기의 축선을 따라 연장되어 있고 상기 중앙부 보다 작은 단면을 갖는 제 1 단부(34), 및 이 제 1 단부의 반대쪽에서 분배기의 축선을 따라 연장되어 있고 상기 중앙부(33) 보다 작고 제 1 단부(34) 보다는 큰 단면을 갖는 제 2 단부(35)를 포함한다.

상기 중앙부(33)는 타격 기구의 몸체(8)에 형성되어 있는 보어(36) 안에 슬라이딩가능하게 설치되며, 제 1 단부(34)는 폐쇄 뚜껑에 형성된 상보적인 형상의 하우징 안에 슬라이딩가능하게 설치되며 이 하우징은 보어(36)와 연결되어 있으며, 상기 제 2 단부(35)는 몸체(8)에 형성된 상보적인 형상의 하우징 안에 슬라이딩가능하게 설치되며 이 하우징은 보어(36)와 연결되어 있다.

상기 제어 수단은 제 1 제어 챔버(37) 및 제 1 제어 채널(38)을 포함하며, 상기 제 1 제어 챔버는 제 1 단부(34)의 자유 단부 및 폐쇄 뚜껑(12)으로 형성되고, 상기 제 1 제어 채널은 한편으로 공급 회로에 연속적으로 연결되어 있는 환형 챔버(19) 및 다른 한편으로는 제 1 제어 챔버(37)와 연결되어 있다. 제어 수단은 제 2 제어 챔버(39) 및 제 1 제어 채널(41)을 포함하며, 그 제 2 제어 챔버는 제 2 단부(35)의 자유 단부 및 몸체(8)로 형성되고, 상기 제 2 제어 채널은 한편으로 실린더(9) 및 다른 한편으로는 제 2 제어 챔버(39)와 연결되어 있다. 제 2 제어 채널(41)은 실린더(9)내 타격 피스톤(11)의 위치에 따라 공급 회로(4)와 복귀 회로(5)에 번갈아 연결된다.

상기 제 1 및 2 분배 채널(18, 20), 제 2 제어 채널(41) 및 연결 채널(22)은 몸체(8)에 형성되고, 제 1 제어 채널(38)은 부분적으로 폐쇄 뚜껑(12)에 형성되고 또한 부분적으로 몸체(8)에 형성된다.

도 4 및 5 는 제 4 실시 형태에 따른 회전 타격 장치(2)를 나타낸다. 이 제 4 실시 형태에 따르면, 분배기(42)는 실린더(9) 안에 슬라이딩가능하게 설치되며 관형부(43)를 포함하고, 타격 피스톤(11) 쪽을 향하는 상기 관형부의 단부는 후방벽(44)으로 덮혀 있고, 이 후방벽은 타격 피스톤(11) 및 몸체(8)와 함께 푸싱 챔버(14)를 형성하게 된다.

상기 분배기(42)는 이 분배기의 축선을 따라 후방벽(44)으로부터 연장되어 있는 푸싱부(45)를 또한 포함한다. 이 푸싱부(45)는 타격 피스톤(11) 쪽을 향하는 폐쇄 뚜껑(12)의 면으로부터 돌출되어 있는 관형부(46) 안에 슬라이딩가능하게 설치된다.

상기 제어 수단은 제 1 제어 챔버(47)를 포함하며, 이 제어 챔버는 적어도 부분적으로 폐쇄 뚜껑(12)의 관형부(46), 분배기(42)의 관형부(43) 및 환형 홈(48)으로 형성되며, 이 환형 홈은 타격 피스톤(11) 쪽을 향하는 폐쇄 뚜껑(12)의 면에 형성되어 있다. 상기 제어 수단은 제 1 제어 채널(49)을 또한 포함하며, 이 제어 채널은 한편으로 제 1 제어 챔버(47), 보다 구체적으로는 상기 환형 홈(48)과 연결되고 또한 다른 한편으로는 실린더(9)와 연결되어 있다. 제 1 제어 채널(49)은 실린더(9)내 타격 피스톤(11)의 위치에 따라 공급 회로(4)와 복귀 회로(5)에 번갈아 연결되게 된다.

상기 제어 수단은 제 2 제어 챔버(51) 및 부분적으로 뚜껑(12)에 형성되어 있는 제 2 제어 채널(52)을 또한 포함하는데, 상기 제 2 제어 챔버는 폐쇄 뚜껑(12) 및 푸싱부(45)의 자유 단부로 형성되고, 상기 제 2 제어 채널은 한편으로 제 2 제어 챔버(51)와 연결되고 또한 다른 한편으로는 공급 회로(4)에 연속적으로 연결되어 있는 환형 챔버(19)와 연결되어 있다.

분배기(42)의 교번적인 운동은 제 1 제어 챔버(47)가 공급 회로(4)와 복귀 회로(5)에 번갈아 연결됨으로써 이루어지며, 따라서 분배기에 가해지는 결과적인 힘은 일 방향으로 그 다음에는 다른 방향으로 연속적으로 가해지게 된다.

상기 분배기(42)의 후방벽(44)은 복수의 조정된 오리피스(53) 및 관형부(46) 쪽을 향하는 환형 시일링 리브(54)를 가지며, 상기 조정된 오리피스는 한편으로 푸싱 챔버(14)와 연결되고 다른 한편으로는 제 1 제어 챔버(47)와 연결되어 있으며, 상기 환형 시일링 리브는 상기 관형부의 자유 단부와 협력하여 상기 조정된 오리피스(53)를 통한 푸싱 챔버(14)와 제 1 제어 챔버(47)의 연결을 방지하게 된다.

제 1 및 2 제어 채널(49, 52)은 부분적으로 폐쇄 뚜껑(12)에 형성되고 또한 부분적으로 몸체(8)에 형성되며, 제 1 및 2 분배 채널(18, 20)은 실린더(9)와 연결되어 있음에 주의해야 한다.

이제, 도 4 및 5 에 나타나 있는 장치의 작동을 설명한다.

도 4 에 초기 상태가 나타나 있는데, 이 상태에서 분배기(42)는 폐쇄 뚜껑에 지탱되는 위치에 있으며 타격 피스톤(11)은 분배기(42)에 지탱되는 위치에 있다. 일단 가압된 유체가 공급 회로(4)에서 순환하면, 분배기(42)에 가해지는 힘의 결과로 그 분배기는 도 4 에 나타나 있는 위치에 유지되고, 제 1 제어 챔버(47)는 특히 제 1 제어 채널(49) 및 타격 피스톤(11)을 통해 복귀 회로(5)에 연결된다. 푸싱 챔버(14)가 제 1 분배 채널(18)을 통해 공급 회로(4)에 연결되어 있기 때문에, 타격 피스톤에 가해지는 힘의 결과로 타격 피스톤(11)이 섕크(13) 상에서 이동하게 된다.

타격 피스톤(11)의 타격 이동 중에, 다음과 같은 작동들이 일어나게 된다:

- 타격 피스톤(11)이 그의 타격 이동의 어떤 일부를 수행하면, 공급 회로(4)와 제 1 제어 채널(49) 사이의 연결이 이루어진다.

- 그런 다음 제 1 제어 챔버(47)는 고압 상태에 있게 되고, 그래서 분배기(42)에 가해지는 힘의 결과, 도 5 에서 보는 바와 같이 분배기(42)가 타격 피스톤(11)과 접촉하여 움직이게 된다.

- 분배기(42)의 이 위치에서 그 분배기는 실린더(9)에 있는 제 1 분배 채널(18)의 개구를 덮고 또한 실린더(9)에 있는 제 2 분배 채널(20)의 개구를 열게 되며, 그런 다음에 푸싱 챔버(14)가 상기 조정된 오리피스(53), 제 1 제어 챔버(47) 및 제 2 분배 채널(20)을 통해 복귀 회로(5)와 연결된다.

상기 챔버(15)내에 들어 있는 가압된 유체에 의해 타격 피스톤(11)에 가해지는 압력 및 푸싱 챔버(14)와 복귀 회로(5)의 연결로 인해, 타격 피스톤(11)에 가해지는 힘의 결과 피스톤(11)은 후방으로 이동하게 된다. 타격 피스톤(11)은 그의 후방 이동 중에 분배기(42)가 폐쇄 뚜껑(12)과 접촉할 때까지 그 분배기를 구동시키게 된다. 타격 피스톤(11)과 분배기는 도 4 에 나타나 있는 그들의 위치에서 끝나게 되며, 그리고 다음 사이클이 시작될 수 있다.

도 6 은, 푸싱부(45a)가 분배기(42)와는 독립적인 부분으로 형성되어 있지만 그 푸싱부의 운동이 분배기(42)의 운동과 일체적으로 유지된다는 점에서 도 4 및 5 에 나타나 있는 분배 장치와는 본질적으로 다른 분배 장치를 나타낸다.

본 발명은 위에서 예시적으로 설명한 이 회전 타격 장치의 실시 형태에 한정되지 않음은 물론이고, 반대로 모든 대안적인 실시 형태들을 포함하는 것이다.

Claims (14)

1. 시추공을 뚫기 위한 드릴형의 유압식 회전 충격 장치(2)로서,
   - 지지부를 형성하는 케이싱(3),
   - 자신의 축선(A)을 따라 상기 케이싱(3) 안에 회전가능하게 설치되며 상기 축선을 따라 연장되어 있는 실린더(9)를 포함하는 길이 방향 몸체(8); 상기 실린더의 내부에 슬라이딩가능하게 설치되며 공구를 구비하는 드릴 로드에 연결된 섕크(13)를 타격하게 되는 타격 피스톤(11); 및 상기 몸체의 축선을 따르는 상기 타격 피스톤(11)의 교번 운동을 제어하는 분배 장치를 포함하는, 타격 기구, 및
   - 상기 몸체의 축선과 실질적으로 일치하는 회전 축선(B)을 따라 상기 타격 기구의 몸체(8)를 회전 구동시키는 모터(6)를 포함하고,
   상기 타격 기구는 상기 몸체(8)에 설치되어 이 몸체의 일 단부를 폐쇄하는 폐쇄 뚜껑(12)을 포함하며, 이 폐쇄 뚜껑은 상기 모터의 출력축(7)에 회전 연결되어 있고 또한 적어도 부분적으로 상기 분배 장치를 포함하는, 유압식 회전 충격 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   고압 유체 공급 회로(4), 저압 복귀 회로(5) 및 푸싱 챔버(14)를 포함하고, 이 푸싱 챔버는 적어도 부분적으로 상기 몸체(8)와 타격 피스톤(11)으로 형성되며 그리고 상기 분배 장치의 작용 하에서 상기 공급 회로와 복귀 회로에 번갈아 연결되는, 유압식 회전 충격 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 분배 장치는 분배기(16, 32, 42) 및 적어도 부분적으로 상기 폐쇄 뚜껑(12)에 배치되는 상기 분배기의 운동을 제어하기 위한 제어 수단을 포함하는, 유압식 회전 충격 장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 분배기(16)는 상기 폐쇄 뚜껑(12)에 형성되어 있는 제 1 보어(17) 안에 설치되는, 유압식 회전 충격 장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 분배기(16)는 제 1 제어면 및 이 제 1 제어면의 반대쪽에 있는 제 2 제어면을 포함하며, 상기 제어 수단은 적어도 제 1 제어 채널(23) 및 제 2 제어 채널(24)을 포함하고, 상기 제 1 제어 채널은 한편으로 상기 실린더(9)와 연결되고 다른 한편으로는 상기 분배기의 제 1 면 쪽에 있는 제 1 보어(17)의 제 1 부분과 연결되어 있고, 상기 제 2 제어 채널은 한편으로 실린더(9)와 연결되고 다른 한편으로는 상기 분배기의 제 2 면 쪽에 있는 제 1 보어(17)의 제 2 부분과 연결되어 있으며, 상기 제 1 및 2 제어 채널(23, 24)은 적어도 부분적으로 폐쇄 뚜껑(12)에 형성되며 그리고 실린더(9)내 타격 피스톤(11)의 위치에 따라 상기 분배기(16)를 조종하게 되는, 유압식 회전 충격 장치.
6. 제 3 항에 있어서,
   상기 분배기(32)는 중앙부(33), 분배기의 축선에 평행하게 연장되어 있는 제 1 단부(34), 및 이 제 1 단부의 반대쪽에서 상기 분배기의 축선에 평행하게 연장되어 있는 제 2 단부(35)를 포함하고, 상기 중앙부(33)는 타격 기구의 몸체(8)에 형성되어 있는 제 2 보어(36) 안에 슬라이딩가능하게 설치되며, 상기 제 1 단부(34)는 폐쇄 뚜껑(12)에 형성되어 상기 제 2 보어(36)와 연결되어 있는 하우징 안에 슬라이딩가능하게 설치되며, 상기 제 2 단부(35)는 몸체(8)에 형성되어 상기 제 2 보어(36)와 연결되어 있는 하우징 안에 슬라이딩가능하게 설치되는, 유압식 회전 충격 장치.
7. 제 2 항과 관련된 제 6 항에 있어서,
   상기 제어 수단은, 상기 제 1 단부(34)의 자유 단부와 폐쇄 뚜껑(12)으로 형성되는 제 1 제어 챔버(37); 상기 제 2 단부(19)의 자유 단부와 몸체(8)로 형성되는 제 2 제어 챔버(39); 상기 공급 회로에 연속적으로 연결되어 있고 상기 제 1 제어 챔버(37)와 연결되어 있는 제 1 제어 채널(38); 그리고 한편으로 상기 실린더(9)와 연결되어 있고 다른 한편으로는 상기 제 2 제어 챔버(39)와 연결되어 있는 제 2 제어 채널(41)을 포함하고, 이 제 2 제어 채널(41)은 실린더(9)내 타격 피스톤(11)의 위치에 따라 공급 회로(4)와 복귀 회로(5)에 번갈아 연결되는, 유압식 회전 충격 장치.
8. 제 2 항과 관련된 제 3 항에 있어서,
   상기 분배기(42)는 실린더(9) 안에 슬라이딩가능하게 설치되며 관형부(43)를 포함하고, 타격 피스톤(11) 쪽을 향하는 상기 관형부의 단부는 후방벽(44)으로 덮혀 있고, 이 후방벽은 상기 타격 피스톤 및 몸체와 함께 상기 푸싱 챔버(14)를 형성하게 되는, 유압식 회전 충격 장치.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 제어 수단은 적어도 제 1 제어 챔버(47) 및 제 1 제어 채널(49)을 포함하며, 상기 제 1 제어 챔버는 적어도 부분적으로 폐쇄 뚜껑(12) 및 분배기(42)의 관형부(43)로 형성되며, 상기 제 1 제어 채널은 한편으로 상기 제 1 제어 챔버(47)와 연결되고 다른 한편으로는 실린더(9)와 연결되어 있고, 상기 제 1 제어 채널(49)은 실린더내 타격 피스톤(11)의 위치에 따라 공급 회로(4)와 복귀 회로(5)에 번갈아 연결되는, 유압식 회전 충격 장치.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 분배기(42)의 후방벽(44)은 적어도 하나의 조정된 오리피스(53)를 가지며, 이 조정된 오리피스는 바람직하게는 축방향으로 배향되어 있으며 상기 푸싱 챔버(14)와 제 1 제어 챔버(47)를 서로 연결하는, 유압식 회전 충격 장치.
11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분배 장치는 분배기(42)의 축선에 평행하게 연장되어 있는 푸싱부(45)를 포함하며, 이 푸싱부는 폐쇄 뚜껑(12)에 배치되어 있는 하우징 안에 슬라이딩가능하게 설치되며, 상기 푸싱부(45)는 제 1 단부 및 이 제 1 단부의 반대쪽에 있으며 분배기(42)의 후방벽(44)과 협력하게 배치된 제 2 단부를 포함하며, 상기 제어 수단은 적어도, 상기 폐쇄 뚜껑(12)과 상기 푸싱부(45)의 제 1 단부로 형성되는 제 2 제어 챔버(51) 및 이 제 2 제어 챔버(51)와 연결되어 있고 또한 상기 공급 회로(4)에 연속적으로 연결되어 있는 제 2 제어 채널(52)을 포함하는, 유압식 회전 충격 장치.
12. 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분배기(42)는, 이 분배기의 관형부(44)가 폐쇄 뚜껑 근처에 위치되고 바람직하게는 그 폐쇄 뚜껑(12)에 지탱되는 소위 제 1 폐쇄 위치와, 상기 분배기의 관형부(44)가 폐쇄 뚜껑으로부터 떨어져 있게 되는 소위 제 2 이격 위치 사이에서 슬라이딩가능하게 상기 실린더(9) 안에 설치되며, 타격 피스톤(11)은 그의 후방 운동 중에 상기 분배기(42)를 상기 제 2 위치로부터 제 1 위치쪽으로 이동시키게 되는, 유압식 회전 충격 장치.
13. 제 2 항과 관련된 제 4 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분배 장치는 적어도 제 1 분배 채널(18) 및 제 2 분배 채널(20)을 포함하며, 상기 제 1 분배 채널은 한편으로 상기 분배기가 설치되는 실린더(9) 또는 보어(17, 36)와 연결되고 또한 다른 한편으로는 제 1 환형 챔버(19)와 연결되어 있으며, 이 제 1 환형 챔버는 케이싱(3)과 몸체(8)로 형성되며 공급 회로(4)에 연결되어 있고, 상기 제 2 분배 채널은 한편으로 상기 분배기가 설치되는 실린더 또는 보어와 연결되고 또한 다른 한편으로는 제 2 환형 챔버(21)와 연결되어 있으며, 이 제 2 환형 챔버는 케이싱(3)과 몸체(8)로 형성되고 상기 복귀 회로(5)에 연결되어 있으며, 상기 제 1 및 2 분배 채널(18, 20)은 상기 분배기의 작용하에서 푸싱 챔버(14)에 번갈아 연결되는, 유압식 회전 충격 장치.
14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폐쇄 뚜껑(12)과 케이싱(3) 사이에 배치되는 구름(rolling) 수단을 포함하는, 유압식 회전 충격 장치.

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