KR20150050417A

KR20150050417A - 릴리즈 조립체 및 드릴 공구를 형성하는 방법

Info

Publication number: KR20150050417A
Application number: KR1020140147242A
Authority: KR
Inventors: 마우리 에스꼬; 마르꾸 께스끼니바
Original assignee: 산드빅 마이닝 앤드 컨스트럭션 오와이
Priority date: 2013-10-30
Filing date: 2014-10-28
Publication date: 2015-05-08
Also published as: JP2015086693A; US20150117940A1; AU2014253519A1; EP2868861A1; JP5932942B2; EP2868861B1; KR101659658B1; CL2014002931A1; AU2014253519B2; CA2864379A1; ES2706378T3; CN104594820A

Abstract

본원은 암석 및 표토층 드릴링용 드릴링 공구의 릴리즈 조립체 및 형성 방법에 관한 것이다. 상기 릴리즈 조립체 (18) 는 2 개의 드릴링 공구 구성품들 (14a, 14b) 사이에서 축방향으로 배열된다. 상기 릴리즈 조립체는 연결 나사들 (20, 21) 이 제공된 드릴링 공구 구성품들 (14) 의 조인트 (15) 가 개방 방향 (Ro) 으로 회전되면 초기 축방향 길이 (L1) 를 단축 (Ls) 시키도록 하는 릴리즈 기구를 포함한다. 그 후, 상기 릴리즈 조립체는 감소된 제 2 축방향 길이 (L2) 를 가지고, 조인트에서의 마찰력들이 저감된다.

Description

릴리즈 조립체 및 드릴 공구를 형성하는 방법 {RELEASE ASSEMBLY AND METHOD OF FORMING DRILLING TOOL}

본원은 암석 드릴링 및 표토층 (overburden) 드릴링에 사용되는 드릴링 공구의 릴리즈 조립체 (release assembly) 에 관한 것이다. 릴리즈 조립체는 2 개의 드릴링 공구 구성품들 사이에 축방향으로 배열되도록 의도되고, 이 2 개의 드릴링 공구 구성품들은 연결 나사들에 의해 조인트에서 함께 연결될 수 있다.

본원은 또한 릴리즈 조립체의 용도 및 암석 드릴링 또는 표토층 드릴링용 드릴링 공구를 형성하는 방법에 관한 것이다.

본원의 분야는 독립항들의 전제부에 보다 자세히 규정되어 있다.

광산 및 다른 작업 지점들에서, 드릴링 머신들은 암석 표면들 및 토양에 보어 구멍들을 드릴링하는데 사용된다. 드릴링 머신은 드릴링 동안 드릴링 공구를 회전시키는 회전 장치를 포함한다. 많은 드릴링 적용시에, 드릴링 머신은 또한 공구에 충격 펄스들을 발생시키는 타격 장치를 포함한다. 드릴링 공구는 여러 개의 드릴링 공구 구성품들로 구성될 수 있고, 이 드릴링 공구 구성품들은 축방향으로 연속적으로 배열되고 그리고 연결 나사들에 의해 서로 연결된다. 드릴링 과정들 이후에 드릴링 구성품들 사이의 연결 나사들을 개방하는 것은 어려운 것으로 입증되었다. 연결 나사들은 붙으려는 경향을 가지고 있다. 붙은 조인트는 시간 및 비용 손실을 초래한다.

본원의 목적은 드릴링 구성품들 사이의 연결 나사들을 릴리즈하기 위한 신규하고 개선된 배열체를 제공하는 것이다. 다른 목적은 드릴링 공구를 형성하는 신규하고 개선된 방법을 제공하는 것이다.

본원에 따른 릴리즈 조립체에 있어서, 조인트의 상기 연결 나사들은 제 1 손잡이 (handedness) 를 가지고; 제 1 대향면과 제 2 대향면 둘 다에는 상기 연결 나사들의 제 1 손잡이와 반대인 제 2 손잡이를 가진 적어도 하나의 경사진 플랭크면들이 제공되어, 상기 릴리즈 조립체는, 상기 제 1 대향면과 제 2 대향면이 제 1 손잡이의 폐쇄 방향으로 서로에 대하여 회전되면 길어지도록 배열되고 그리고 상기 제 1 손잡이의 개방 방향으로 회전되면 단축되도록 배열되는 것을 특징으로 한다.

본원에 따른 방법에 있어서, 청구항 1 에 따른 릴리즈 조립체를 연속적인 드릴링 공구 구성품들 사이에 배열하는 것을 특징으로 한다.

개시된 방안의 아이디어는, 드릴링 공구에 적어도 하나의 릴리즈 조립체를 제공하는 것에 있다. 릴리즈 조립체는 2 개의 연속적인 축방향 드릴링 공구 구성품들 사이의 조인트에 배열된다. 릴리즈 조립체는 축방향 길이를 가진다. 릴리즈 조립체는, 조인트가 개방되면 릴리즈 조립체의 축방향 길이를 단축시키도록 하는 릴리즈 기구를 포함한다.

더욱이, 릴리즈 조립체의 연결 나사들과 대향면들은 이들의 개방 및 폐쇄 방향들에 대하여 손잡이에 있어서 반대이다. 조인트의 연결 나사들이 제 1 손잡이를 가진다. 제 1 대향면과 제 2 대향면 둘 다에는 연결 나사들의 제 1 손잡이에 반대되는 제 2 손잡이를 가진 적어도 하나의 경사진 플랭크면이 제공된다. 그리하여, 릴리즈 조립체는, 제 1 대향면과 제 2 대향면이 제 1 손잡이의 폐쇄 방향으로 서로에 대하여 회전되면 길어지도록 배열되고 그리고 제 1 손잡이의 개방 방향으로 회전되면 단축되도록 배열된다. 즉, 연결 나사들이 오른손잡이용이면, 플랭크면들은 왼손잡이용이고, 또한 그 반대도 가능하다.

개시된 방안의 장점은, 릴리즈 조립체가 연속적인 드릴링 공구 구성품들 사이에 연결 나사들을 용이하게 개방시키도록 하는 것이다. 릴리즈 기구가 개방 방향으로 회전됨에 따라 단축되면, 마찰력들이 감소되고, 개방이 용이하게 된다. 더욱이, 경사진 플랭크면들은 제조하기 쉽고 그리고 힘들과 마모를 잘 견딘다.

일 실시형태에 따라서, 상기 릴리즈 조립체는 적어도 하나의 제 1 중간 구성품과 적어도 하나의 제 2 중간 구성품을 포함한다. 구성품들 둘 다는, 서로 대향하는 대향면들과 상기 조인트의 상기 드릴링 공구 구성품에 대향하는 접촉면들을 포함한다. 이 실시형태 덕분에, 릴리즈 조립체는 별개의 독립적인 피스 (piece) 이고, 이 피스는 드릴링 공구 구성품들의 기본 설계에 대한 어떠한 수정들없이 연결가능한 드릴링 구성품들 사이에 배치될 수 있다.

일 실시형태에 따라서, 상기 릴리즈 조립체는 하나의 단일 중간 구성품을 포함한다. 그 후, 상기 중간 구성품에는 상기 1 대향면과 접촉면이 제공된다. 더욱이, 상기 조인트의 연결가능한 드릴링 구성품들 중 하나에는 제 2 대향면이 제공된다. 따라서, 제 2 대향면은 상기 드릴링 공구 구성품의 일체부이다. 상기 실시형태는, 릴리즈 조립체의 구성품들의 개수 또는 축방향 길이가 예를 들어 최소화될 필요가 있을 때 유리할 수 있다.

일 실시형태에 따라서, 대향면들의 경사진 플랭크면들과 연결 나사들은 그의 개방 및 폐쇄 방향에 대하여 손잡이에 있어서 반대이다. 상기 연결 나사들은 제 1 피치각을 가지고, 상기 경사진 플랭크면들은 제 2 피치각을 가진다. 상기 제 2 피치각은 상기 제 1 피치각 보다 크다. 이 실시형태 덕분에, 심지어 오히려 개방 방향으로의 약간의 회전 운동은 플랭크면들의 조임력을 감소시키고 그리고 필요한 축방향 단축을 발생시킬 수 있다. 하지만, 제 2 피치각은 제 1 피치각에 대하여 5 배 미만이어야 한다. 이러한 방식으로, 드릴링 공구의 사용 동안 동적인 힘들의 영향으로 인해 릴리즈 조립체의 의도하지 않는 개방이 방지될 수 있다.

일 실시형태에 따라서, 경사진 플랭크면들의 제 2 피치각은 연결 나사들의 제 1 피치각에 대하여 2 ~ 3 배이다. 이 실시형태는 실제로 시험될 때 사용될 수 있도록 도시된다.

일 실시형태에 따라서, 경사진 플랭크면들의 제 2 피치각은 연결 나사들의 제 1 피치각보다 작다. 그리하여, 이러한 실시형태는 전술한 이전의 2 개의 단락들에 개시된 바와 반대이다. 이러한 실시형태는 릴리즈 조립체의 의도하지 않은 개방이 문제가 되는 상황에 사용될 수 있다.

일 실시형태에 따라서, 상기 제 1 대향면에는 1 개 이상의 제 1 횡방향면들이 제공되고, 상기 제 2 대향면에는 1 개 이상의 제 2 횡방향면들이 제공된다. 상기 횡방향면들은 경사진 플랭크면들에 대하여 횡방향이다. 횡방향면들은 플랭크면들에 수직한 축방향으로 또는 원하는 각방향으로 있을 수 있다. 제 1 횡방향면은 제 2 횡방향면에 대향하고 있고, 1 개 이상의 가요성 부재는 이들 사이에 배열된다. 가요성 부재는 횡방향면들 사이의 거리를 점유한다. 가요성 부재는 횡방향면들이 서로 접촉하여 위치되는 것을 방지한다. 즉, 가요성 부재는 대향 요소들 또는 대향면들을 서로 대하여 그들의 개방 방향으로 회전시킨다.

일 실시형태에 따라서, 전술한 가요성 부재는 1 개 이상의 탄성 재료들, 예를 들어 고무 또는 탄성 중합체로 제조된다. 릴리즈 조립체가 개방 방향으로 회전되면, 탄성 재료는 일시적으로 압축되거나 재형상화될 수 있다.

일 실시형태에 따라서, 전술한 가요성 부재는 별개의 요소이고, 이 별개의 요소는 서로 대향하는 횡방향면들 사이에 설치된다. 별도로 제조된 가요성 부재는 횡방향면들 사이에 배치되기 쉽고 그리고 필요하다면 그 후에 변경될 수 있다. 가장 간단한 실시에서, 별개의 가요성 부재는 고무 피스일 수 있다.

일 실시형태에 따라서, 대향하는 횡방향면들 중 하나 또는 둘은 가요성 부재로서 사용되는 탄성 재료에 의해 덮여진다. 횡방향면들 사이에는 탄성 재료로 충전된 공간이 있을 수 있다. 대안으로, 횡방향면들의 페이스들은 탄성 재료로 코팅될 수 있다. 탄성 재료는 고무 또는 고무 유형의 재료일 수 있다. 일부 중합체들, 예를 들어 폴리우레탄 (PU) 도 또한 상기 목적에 적합하다. 이 실시형태에 있어서, 가요성 부재는 릴리즈 조립체에 미리 배열되거나 또는 일체화되어, 릴리즈 조립체의 용이하고 신속한 장착을 가능하게 한다.

일 실시형태에 따라서, 횡방향면들은 1 개 이상의 스프링 부재들에 의해 서로 거리를 두고 유지된다. 릴리즈 조립체가 개방 방향 쪽으로 회전되면, 스프링 부재는 릴리즈 조립체를 압축하고 그리고 이 릴리즈 조립체를 축방향으로 단축시킬 것이다. 일부 상황들에서, 전술한 탄성 재료 대신에 가요성 부재로서 스프링 부재를 사용하는 것이 보다 편리할 수 있다.

일 실시형태에 따라서, 중간 구성품의 접촉면에는 의도적으로 증가된 마찰 계수를 가진 1 개 이상의 마찰 구역들이 제공된다. 마찰 구역에는 의도적으로 증가된 표면 조도가 제공될 수 있다. 마찰 구역은 예를 들어 널링 (knurling) 을 포함할 수 있다. 대안으로, 마찰 구역은 중간 구성품의 기본 재료에 비하여 더 큰 마찰 계수를 가진 마찰 재료로 덮여질 수 있다. 접촉면은 1 개 또는 여러 개의 더 작은 마찰 구역들 및 특징이 개시되지 않은 1 개 이상의 추가의 구역들을 가질 수 있거나 또는 대안으로서 전체 접촉면은 전체 영역에 대하여 증가된 마찰 계수를 얻도록 처리된다. 이러한 마찰 구역의 아이디어는, 중간 구성품과 연결가능한 드릴링 공구 구성품 사이의 마찰력들을 증가시킴으로써 연결 나사들의 의도하지 않은 개방을 방지하게 된다.

일 실시형태에 따라서, 중간 구성품의 접촉면은 테이퍼진 형상을 가진다. 이러한 테이퍼진 형상 덕분에, 중간 피스와 연결가능한 드릴링 공구 구성품 사이의 접촉 영역이 증가될 수 있다. 중간 구성품은 이 중간 구성품의 외주부에 또는 대안으로서 내주부에 테이퍼진 접촉면을 포함할 수 있다.

일 실시형태에 따라서, 중간 구성품은 외주부와 내주부를 가지고, 이 외주부와 내주부 둘 다는 1 개 이상의 만곡면들을 포함한다. 외주부와 내주부 둘 다는 폐쇄된 형태를 가질 수 있다.

일 실시형태에 따라서, 중간 구성품은 링 형상의 구성을 가져서, 외부 원주 및 내부 원주를 가진다. 중간 구성품은 예를 들어 원형 또는 타원형 형상을 가질 것이다.

일 실시형태에 따라서, 중간 구성품은 2 개 이상의 별개의 피스들로 형성된다. 중간 구성품은 예를 들어 2 개의 절반부들로 형성되는 슬리브형 피스일 수 있다.

일 실시형태에 따라서, 중간 구성품의 대향면은 2 개 이상의 별개의 피스들로 형성된다. 중간 피스에는 대향면상에서 리세스들에 장착된 여러 개의 대향 피스들이 제공될 수 있다.

일 실시형태에 따라서, 상기 릴리즈 조립체는 다운-더-홀 (down-the-hole) 드릴링시에 사용되도록 의도된다. 그 후, 상기 릴리즈 조립체는 드릴 비트 조립체와 다운-더-홀 타격 장치 사이에 배열된다. 상기 드릴 비트 조립체는 드릴 비트를 체결하기 위한 체결 부재들과 드릴 비트를 포함한다. 다운-더-홀 타격 장치는 DTH 해머로서도 알려져 있다.

일 실시형태에 따라서, 상기 릴리즈 조립체는 DTH 드릴링에 사용된다. 릴리즈 조립체는 드릴 비트 조립체의 잠금 너트와 DTH 해머 사이에 배열된다. 이 잠금 너트는 드라이버 서브로서도 알려져 있다.

일 실시형태에 따라서, 릴리즈 조립체는 연장 드릴링에 사용되도록 의도된다. 그 후, 릴리즈 조립체는 2 개의 연속적인 드릴링 공구 구성품들 사이에 배열된다. 드릴링 공구 구성품은 예를 들어, 드릴 비트, 드릴 로드 또는 드릴 파이프일 수 있다.

일 실시형태에 따라서, 릴리즈 조립체는 회전 드릴링에 사용되도록 의도된다. 그 후, 릴리즈 조립체는 회전 유닛과 드릴 비트 사이에 위치된다. 회전 유닛과 드릴 비트 사이에는 연결 나사들이 제공된 1 개 이상의 드릴 튜브들 또는 로드들일 수 있다.

일 실시형태에 따라서, 릴리즈 조립체는 상부 해머 드릴링시에 사용되도록 의도된다. 그 후, 릴리즈 조립체는 드릴링 장비의 대향 단부들에 위치된 드릴링 머신과 드릴 비트 사이에 위치된다. 드릴링 머신과 드릴 비트 사이에는 연결 나사들이 제공된 1 개 이상의 드릴 튜브들 또는 로드들이 있을 수 있다.

일 실시형태에 따라서, 릴리즈 조립체에는 어떠한 연결 나사들이 없다. 대신에 2 개의 드릴링 공구 구성품들에는 조인트에서 이들을 연결하기 위해 필요한 연결 나사들이 제공된다. 그리하여, 연결가능한 드릴링 공구 구성품들에 대하여 배열되는 릴리즈 조립체의 면들에는 연결 나사들이 제공되지 않는다. 릴리즈 조립체는 연결 나사들에 의해 드릴링 공구 구성품들에 체결하지 않고 2 개의 연결가능한 드릴링 공구 구성품들 사이에 배열된 중간 피스일 수 있다.

전술한 실시형태들은 개시된 필수 특징들이 제공된 적합한 방안들을 형성하도록 조합될 수 있다.

일부 실시형태들은 첨부된 도면들에서 보다 자세히 설명된다.

도 1 은 드릴링 유닛이 제공된 암석 드릴링 리그의 측면도이다.
도 2 는 DTH 드릴링의 원리를 개략적으로 도시한다.
도 3 은 2 개의 연속적인 드릴링 공구 구성품들 사이에 배열된 릴리즈 조립체의 개략적인 부분 측단면도이다.
도 4 는 개방 방향으로 회전되었을 때 릴리즈 조립체의 개략적인 측면도이다.
도 5 는 스프링이 가요성 부재로서 사용되는 릴리즈 조립체의 개략적인 측면도이다.
도 6 은, 가요성, 성형가능한 또는 탄성 충전 재료가 가요성 부재로서 사용되는 릴리즈 조립체의 개략적인 측면도이다.
도 7a ~ 도 7c 는 대향면들에 경사진 플랭크면들 및 횡방향면들이 각각 제공되는 여러 개의 부분들을 포함하는 중간 구성품들을 개략적으로 그리고 축방향으로도시한다.
도 8a 및 도 8b 는 1 개 이상의 마찰 구역들이 제공된 중간 구성품의 접촉면들을 개략적으로 도시한다.
도 9 는 2 개의 중간 구성품들을 포함하고 그리고 2 개의 드릴 로드들 사이의 조인트에서 숄더 접촉부에 배열되는 릴리즈 조립체의 개략적인 측면도이다.
도 10 은 오직 하나의 중간 구성품을 포함하고 그리고 2 개의 드릴 로드들 사이의 조인트에서 숄더 접촉부에 배열되는 릴리즈 조립체의 개략적인 측면도이다.
도 11 은 2 개의 드릴 로드들 사이의 조인트의 커플링 슬리브 내측에 배열되고 그리고 바닥 접촉부를 가진 릴리즈 조립체의 개략적인 측면도이다.
도 12 는 DTH 드릴링 장치의 드릴 비트 조립체의 개략적인 측면도이다.
도 13 은 DTH 해머와 드릴 비트 조립체 사이의 조인트의 개략적인 부분 측단면도로서, 릴리즈 조립체는 숄더 접촉부를 가진다.
도 14 는 DTH 해머와 드릴 비트 조립체 사이의 다른 조인트의 개략적인 부분 측단면도로서, 릴리즈 조립체는 바닥 접촉부를 가진다.
도 15 는 DTH 해머와 드릴 비트 조립체 사이의 다른 조인트의 개략적인 부분 측단면도로서, 릴리즈 조립체는 드릴 공구 구성품에 대향하는 테이퍼진 접촉면이 제공된 중간 구성품을 가진다.

명확성을 위해서, 도면들에서는 개시된 방안의 일부 실시형태들을 간단한 방식으로 도시한다. 도면들에서, 동일한 도면 부호는 동일한 요소들을 나타낸다.

도 1 에서는 붐 (3) 에 의해 가동 캐리어 (4) 에 연결될 수 있는 암석 드릴링 유닛 (2) 을 포함하는 암석 드릴링 리그 (1) 를 도시한다. 드릴링 유닛 (2) 은 이송 빔 (5) 과 이 이송 빔에 지지되는 암석 드릴링 머신 (6) 을 포함할 수 있다. 암석 드릴링 머신 (6) 은 이송 장치 (7) 에 의해서 이송 빔 (5) 상에서 이동될 수 있다. 암석 드릴링 머신 (6) 은 공구 (9) 를 연결하기 위해 암석 드릴링 머신 (6) 의 전방 단부에서 생크 (8) 를 포함한다. 공구 (9) 는 1 개 이상의 드릴 로드들 (10) 및 이 공구 (9) 의 원위 단부에 위치된 드릴 비트 (11) 를 포함할 수 있다. 암석 드릴링 머신 (6) 은 생크 (8) 및 이 생크 (8) 에 연결된 공구 (9) 를 회전시키는 회전 장치 (12) 를 더 포함한다. 암석 드릴링이 공구의 회전 (R) 및 이송 (F) 을 기초로 하면, 이러한 드릴링은 회전 드릴링으로 알려져 있다. 하지만, 암석 드릴링 머신 (6) 은 또한 공구 (9) 에 충격 펄스들을 발생시키는 충격 장치 또는 타격 장치 (13) 를 포함할 수 있다. 드릴 비트 (11) 와 비교하여 공구 (9) 의 반대 단부에 위치되는 타격 장치 (13) 가 암석 드릴링 머신 (6) 에 제공되면, 이러한 드릴링은 상부 해머 드릴링으로 알려져 있다.

공구 (9), 이 공구의 드릴 로드들 (10) 및 드릴 비트 (11) 는, 축방향으로 그리고 연속적으로 배열되는 드릴링 공구 구성품들 (14) 이다. 연속적인 드릴링 공구 구성품들 (14) 사이에는 이러한 구성품들을 상호 연결하기 위한 조인트들 (15) 이 있다. 이러한 조인트 (15) 는, 공구 (9) 의 중심선 주변에서 드릴링 공구 구성품들 (14) 을 서로에 대하여 나사결합함으로써 조인트를 장착 및 장착릴리즈하도록 하는 연결 나사들을 포함할 수 있다. 더욱이, 공구 (9) 의 전방 단부는 연결 나사산들을 포함하는 조인트 (15) 에 의해서 생크 (8) 에 연결될 수 있다. 조인트들 (15) 의 연결 나사들은 붙게 될 수 있고, 그리하여 조인트들 (15) 에는 본 명세서에 개시된 릴리즈 조립체가 제공될 수 있다.

드릴링 지점에서, 드릴링 유닛 (2) 으로 1 개 이상의 드릴 구멍들 (16) 이 드릴링된다. 드릴 구멍들 (16) 은 도 1 에 도시된 바와 같이 수직 방향으로 또는 대안으로 수평 방향으로 또는 각 방향으로 드릴링될 수 있다. 드릴 구멍들 (16) 은 암석 재료 또는 토양에 드릴링될 수 있다.

도 2 는 DTH 드릴링용 드릴링 유닛을 도시한다. 드릴링 유닛 (2) 은 타격 장치 (41) 가 회전 장치 (12) 또는 회전 유닛에 대하여 공구 (9) 의 반대 단부에 있도록 도 1 의 드릴링 유닛과 다르다. 드릴링 동안, 타격 장치 (41) 는 드릴 구멍 (16) 에 있고, 드릴 비트 (11) 는 타격 장치 (41) 에 직접 연결될 수 있다. 드릴 비트 (11) 또는 드릴 비트 조립체는, 드라이버 서브로도 알려진 잠금 너트 (37) 에 의해 타격 장치 (13) 에 연결될 수 있다. 도 2 에 도시된 바와 같이, 공구 (9) 는 연결 나사들이 제공된 조인트들 (15) 에 의해 연속적으로 연결될 수 있는 1 개 이상의 드릴 로드들 (10) 또는 튜브들을 포함할 수 있다. 더욱이, 공구 (9) 의 후방 단부는 연결 나사들을 또한 포함하는 조인트 (15) 에 의해 생크 (8) 에 연결될 수 있다. 잠금 너트 (37) 와 타격 장치 (41) 의 전방 단부 사이에는 또한 연결 나사들을 가진 조인트 (15) 가 있다. 조인트들 (15) 의 연결 나사들은 붙게 될 수 있고, 그리하여 조인트들 (15) 에는 본 명세서에 개시된 릴리즈 조립체가 제공될 수 있다. 공구, 연장 드릴 튜브들, 드릴 비트 조립체 및 타격 피스톤은 모두 드릴링 공구 구성품들 (14) 이고, 이 구성품들은 축방향으로 그리고 차례대로 배열되고 그리고 드릴링 동안 사용된다. 연속적인 드릴링 공구 구성품들 (14) 사이에는 이 구성품들을 서로 연결하는 조인트들 (15) 이 있다.

도 3 에서는 릴리즈 조립체 (18) 를 간단한 방식으로 도시한다. 이 실시형태에 있어서, 릴리즈 조립체 (18) 는 2 개의 연속적인 축방향 드릴링 공구 구성품들 (14a, 14b) 사이의 조인트 (15) 에 배열되고, 이 구성품들은 이 특정 실시예에서 체결부 (19) 가 제공된 드릴 비트 (11) 및 드릴 튜브 (10) 이다. 체결부 (19) 의 외부면에는 외부 연결 나사들 (20) 이 제공되고, 드릴 튜브 (10) 에는 내부 연결 나사들 (21) 이 제공된다. 연결 나사들 (20, 21) 은 서로 교합하고 그리고 제 1 피치각 (P1) 을 가진다. 릴리즈 조립체 (18) 는 드릴링 공구 구성품들 (14a, 14b) 로부터 이격되어 있는 제 1 중간 구성품 (22a) 및 제 2 중간 구성품 (22b) 을 포함할 수 있다. 중간 구성품들 (22a, 22b) 은 드릴링 공구 구성품들 (14) 에 대향하는 접촉면들 (24) 을 가진다. 중간 구성품들 (22a, 22b) 은, 서로 쪽으로 대향하고 그리고 조인트 (15) 의 연결 나사들 (20, 21) 을 개방 방향 (Ro) 으로 회전시킴에 따라 초기의 축방향 길이 (L1) 가 단축되도록 하는 릴리즈 기구 (25) 를 구비하는 대향 요소들을 포함한다. 릴리즈 기구 (25) 를 실행한 후에 단축된 축방향 길이 (L2) 는 도 3 에 또한 도시되어 있다. 폐쇄 방향 (Rc) 도 도 3 에 도시되어 있다.

도 3 의 개시된 실시형태에 있어서, 릴리즈 기구 (25) 의 대향 요소들은 서로 대향하는 제 1 대향면 (26) 과 제 2 대향면 (27) 이다. 제 1 대향면 (26) 과 제 2 대향면 (27) 둘 다에는 1 개 이상의 경사진 플랭크면들이 제공된다. 연결 나사들 (20, 21) 은 제 1 손잡이 (handedness) 를 가지고, 대향면들 (27, 28) 의 경사진 플랭크면들은 제 2 손잡이를 가진다. 연결 나사들이 오른손잡이용이면, 경사진 플랭크면들은 왼손잡이용이고, 또한 그 반대도 가능하다. 대향면들 (26, 27) 의 경사진 플랭면들은 제 2 피치각 (P2) 을 가진다. 제 2 피치각 (P2) 은, 도 3 에 명확하게 도시된 바와 같이, 연결 나사들 (20, 21) 의 제 1 피치각 (P1) 보다 크다.

제 1 대향면 (26) 은 제 1 횡방향면 (28) 을 포함할 수 있고, 제 2 대향면 (27) 은 제 2 횡방향면 (29) 을 포함할 수 있으며, 이들은 서로 대향한다. 횡방향면들 (28, 29) 은 내부에 가요성 부재 (31) 가 배열되는 공간 (30) 을 규정한다. 가요성 부재 (31) 는 횡방향면들 (28, 29) 사이의 거리 (D1) 를 점유한다.

제 1 대향면 (26) 과 제 2 대향면 (27) 이 폐쇄 방향 (Rc) 으로 서로에 대하여 회전되면, 릴리즈 조립체 (18) 의 축방향 길이는 길어진다. 그 후, 릴리즈 조립체 (18) 는 초기 길이 (L1) 를 가진다. 조인트 (15) 가 개방되었고 그리고 제 1 대향면 (26) 이 개방 방향 (Ro) 으로 제 2 대향면 (27) 에 대하여 회전되면, 릴리즈 조립체 (18) 의 축방향 길이는 단축된다. 그 후, 릴리즈 조립체 (18) 는 제 2 축방향 길이 (L2) 를 가지고, 그 결과, 조인트 (15) 에서 마찰력이 감소되어, 조인트 (15) 를 쉽게 개방시키도록 한다. 가요성 부재 (31) 는 중간 구성품들 (22a, 22b) 의 개방 방향 (Ro) 쪽으로의 상대 운동을 가능하게 한다. 가요성 부재 (31) 는 공간 (30) 에 배열된 별개의 피스일 수 있다. 가요성 부재는 예를 들어 고무 피스일 수 있다.

중간 구성품들 (22a, 22b) 은 외경 (32) 과 내경 (33) 을 가진 슬리브형 피스들일 수 있음을 또한 언급할 수 있다. 하지만, 다른 형상들 및 형태들도 가능하다. 추가의 실시형태는 오직 하나의 중간 구성품 (22a 또는 22b) 을 포함할 수 있는데, 이는 드릴 공구 구성품들 (14a 또는 14b) 중 하나가 일체화된 대향면 (26 또는 27) 을 가질 수 있기 때문이다.

도 4 에서, 릴리즈 조립체 (18) 는 개방 방향 (Ro) 쪽으로 회전되어, 횡방향면들 (28, 29) 이 서로 쪽으로 이동되고, 가요성 부재 (31) 에 의해 점유되는 공간 (30) 은 감소된 거리 (D2) 를 가진다. 가요성 부재 (31) 는 사용된 구조 및 재료에 따라서, 그의 형상을 변경시킬 수 있거나 또는 압축할 수 있다. 이 실시형태에 있어서, 가요성 부재 (31) 는, 중간 구성품들 (22a, 22b) 의 상대 운동을 허용하고 그리고 릴리즈 조립체 (18) 의 길이 (Ls) 를 단축시키도록 평탄화된다. 제 1 횡방향면 (28) 의 초기 위치가 점선들로 도시된다.

도 5 에서, 릴리즈 조립체 (18) 의 가요성 부재 (31) 는 공간 (30) 에 배열된 스프링이다. 스프링은 예를 들어 나선형 스프링일 수 있다.

도 6 에서, 가요성 부재 (31) 는 공간 (30) 에 주입되거나 또는 그렇지 않으면 배열되는 가요성 재료 캐스트 (cast) 이다. 공간 (30) 을 충전하는 가요성 재료는 예를 들어 폴리우레탄일 수 있다. 가요성 재료는 횡방향면들 (28, 29) 을 함께 결합할 수 있고, 그리하여 중간 구성품들 (22a, 22b) 은 하나의 균일한 물체를 형성하도록 연결된다. 도 6 은, 대향면들 (26, 27) 의 경사진 플랭크면들이 손잡이가 반대가 된다는 점에서 도 3 ~ 도 5 에 개시된 방안과 또한 상이하다. 경사진 플랭크면들의 손잡이는 연결 나사들의 손잡이에 따라서 구성될 수 있다. 손잡이는 예시의 방식으로만 본 명세서의 도면들에 도시된다. 릴리즈 조립체 (18) 의 손잡이는 도면들에 도시된 다른 특징들에 영향을 주지 않는다.

도 7a 에서는, 중간 구성품 (22) 이 대향면 (27) 에서 여러 개의 경사진 플랭크면들과 횡방향면들 (29) 을 포함할 수 있음을 도시한다. 도 7a 에 도시된 방안에서, 대향면 (27) 은 4 개의 부분들로 분할되지만, 이 부분들의 개수는 2 개, 3 개 또는 4 개 초과일 수 있다.

도 7b 에서, 중간 구성품 (22) 은 2 개의 절반부들 (23a, 23b) 로 형성된다. 또한, 심지어 2 개 초과의 피스들로 된 중간 구성품을 형성할 수 있다. 도 7b 에서는 횡방향면들 (29) 이 가요성 재료로 코팅될 수 있어서, 가요성 부재 (31) 가 중간 구성품에 일체화되는 것을 또한 도시한다.

도 7c 에서는 중간 구성품 (22) 이 기본적인 슬리브와 다른 형태를 가질 수 있음을 또한 도시한다. 중간 구성품 (22) 은 슬롯 (32) 을 가질 수 있고, 그리하여 외주부는 폐쇄되지 않는다. 다른 한편으로, 릴리즈 조립체 (18) 의 외부면은 원형일 필요는 없지만 어떠한 적합한 형태를 가질 것이다.

도 8a 및 도 8b 에서는, 중간 구성품 (22) 의 접촉면 (24) 이 1 개 이상의 마찰 구역들 (33) 을 포함할 수 있음을 도시하고, 이 마찰 구역들 모두는 중간 구성품의 기본적인 재료의 마찰 계수에 비하여 증가된 마찰 계수를 가진다. 마찰 구역 (33) 은 널링 또는 다른 표면 처리를 포함할 수 있거나 또는 대안으로 코팅을 포함할 수 있다.

도 9 는 연장 드릴링 공구의 2 개의 드릴 로드들 또는 튜브들 사이의 조인트 (15) 에 배열된 릴리즈 조립체 (18) 를 도시한다. 제 1 드릴 공구 구성품 (14a) 은 숄더 (34) 를 가질 수 있고, 이 숄더에 대하여 릴리즈 조립체 (18) 가 배열된다.

도 10 은 도 9 의 방안의 다른 실시형태를 도시한다. 릴리즈 조립체 (18) 는 오직 하나의 중간 구성품 (22b) 을 포함하고, 이는 제 1 대향면 (26) 과 제 1 횡방향면 (28) 이 제 1 드릴링 공구 구성품 (14a) 의 단부면에 일체화되기 때문이다.

도 11 에서는 제 2 드릴 공구 구성품 (22b) 이 연결 슬리브 (35) 를 포함하는 조인트 (15) 를 도시한다. 릴리즈 조립체 (18) 는 연결 슬리브 (35) 의 바닥에 위치될 수 있다.

도 9 ~ 도 11 은 상부 해머 방안들에 관한 것일 수 있고, 여기에서 연결 나사들은 통상적으로 왼손잡이용이고, 그리하여 릴리즈 조립체 (18) 의 경사면들은 오른손잡이용이다.

도 12 에서는 드릴 비트 (11) 와 잠금 너트 (37) 를 포함하는 드릴링 공구 조립체 (36) 를 도시한다. 드릴 비트 (11) 는 체결부 (19) 를 포함할 수 있고, 이 체결부 (19) 주변에 잠금 너트 (37) 의 체결부 (38) 가 배열될 수 있다. 체결부 (38) 에는 연결 나사들 (20) 이 제공된다. 잠금 너트 (37) 는 또한 파지부 (39) 를 포함할 수 있다. 드릴 비트 (11) 의 체결부 (19) 의 원위 단부에는 충격 펄스들을 수용하는 충격면 (40) 이 있다. 체결부 (19) 는 타격 장치 (41) 의 작동 동안 잠금 너트 (37) 에 대하여 축방향으로 슬라이딩할 수 있다.

도 13 에서는 다운-더-홀 (down-the-hole) 타격 장치 (41) 와 드릴링 공구 조립체 (36) 사이에 배치될 수 있다. DTH 타격 장치 (41) 는 드릴링 공구 조립체 (36) 의 충격면 (40) 에 충돌하도록 배열된 타격 피스톤 (42) 을 포함한다. 드릴링 공구 조립체 (36) 의 연결 나사들 (20) 은 타격 장치 (41) 의 내부면에 제공된 연결 나사들에 연결된다. 릴리즈 조립체 (18) 는 본 명세서에서 전술한 원리들에 따라서 연결 나사들을 용이하게 개방시키도록 한다.

도 14 에서, 릴리즈 조립체 (18) 는 도 13 의 방안과 비교하여 다른 위치에 위치된다. 릴리즈 조립체 (18) 는 잠금 너트 (37) 의 체결부 (38) 의 단부면 (44) 과 유지 요소 (43) 사이에서 타격 장치 (41) 내부에 있다. 도 14 에서 릴리즈 조립체 (18) 는 조인트 (15) 의 드릴링 공구 구성품들 (14a, 14b) 과 바닥 접촉하는 반면, 도 13 에서는 숄더 접촉부가 적용된다.

도 13 및 도 14 에서, 릴리즈 조립체 (18) 의 제 2 중간 구성품 (22b) 은 잠금 너트 (37) 의 일체부일 수 있다. 그 후, 파지부 (39) 의 상부면은 릴리즈 기구의 일부로서 작용하는데 필요한 요소들을 포함할 수 있다.

도 15 에서는 도 13 의 방안에 도시된 바와 거의 동일한 특징들을 가진 조인트 (15) 를 도시한다. 하지만, 도 15 에서 릴리즈 조립체 (18) 의 제 2 중간 구성품 (22b) 은 잠금 너트 (37) 의 파지부 (39) 에 대하여 테이퍼진 접촉면 (24t) 을 가진다. 대안으로 또는 추가로 제 1 중간 구성품 (22a) 의 접촉면 (24) 은 또한 테이퍼진 형상을 가질 것이다. 그 후, 물론, 릴리즈 조립체에 대향하는 드릴링 공구 구성품들 (14a, 14b) 의 대응면들도 또한 테이퍼질 필요가 있다. 더욱이, 적어도 도 3, 도 9 및 도 10 의 방안들에서 개시된 테이퍼진 접촉면들을 적용하는 것을 고려할 수 있다.

도 12 ~ 도 15 는 DTH 해머 방안들에 관한 것이고, 여기에서 연결 나사들은 통상적으로 오른손잡이용이고, 그리하여 릴리즈 조립체 (18) 의 경사면들은 왼손잡이용이다.

도면들 및 관련 설명은 오직 본원의 아이디어를 설명하도록 의도된다. 이의 상세부에서, 본원은 청구범위의 범위내에서 변할 수 있다.

Claims

암석 및 표토층 (overburden) 드릴링용 드릴링 공구의 릴리즈 조립체로서,
상기 릴리즈 조립체 (18) 는 연결 나사들 (20, 21) 에 의해 조인트 (15) 에서 함께 연결가능한 2 개의 드릴링 공구 구성품들 (14) 사이에서 축방향으로 배열되도록 되어 있고,
상기 릴리즈 조립체 (18) 는 제 1 대향 요소와 제 2 대향 요소를 포함하며,
상기 제 1 대향 요소와 상기 제 2 대향 요소는 서로 대향하는 대향면들 (26, 27) 이고,
상기 제 1 대향 요소와 상기 제 2 대향 요소 중 적어도 하나는 상기 드릴링 공구 구성품들 (14) 로부터 분리된 중간 구성품 (22) 에 배열되며,
상기 중간 구성품 (22) 은 상기 드릴링 공구 구성품 (14) 에 대향하는 접촉면 (24) 을 가지고,
상기 제 1 대향 요소와 상기 제 2 대향 요소 사이에는 상기 조인트 (15) 의 상기 연결 나사들 (20, 21) 을 개방 방향 (Ro) 으로 회전시킴에 따라 상기 릴리즈 조립체 (18) 의 축방향 길이 (L1) 를 단축 (L2) 시키도록 하는 릴리즈 기구가 형성되며,
상기 조인트 (15) 의 상기 연결 나사들 (20, 21) 은 제 1 손잡이 (handedness) 를 가지고,
제 1 대향면 (26) 과 제 2 대향면 (27) 둘 다에는 상기 연결 나사들 (20, 21) 의 제 1 손잡이와 반대인 제 2 손잡이를 가진 적어도 하나의 경사진 플랭크면들이 제공되어, 상기 릴리즈 조립체 (18) 는, 상기 제 1 대향면 (26) 과 제 2 대향면 (27) 이 상기 제 1 손잡이의 폐쇄 방향 (Rc) 으로 서로에 대하여 회전되면 길어지도록 배열되고 그리고 상기 제 1 손잡이의 개방 방향 (Ro) 으로 회전되면 단축 (Ls) 되도록 배열되는 것을 특징으로 하는, 릴리즈 조립체.
제 1 항에 있어서,
상기 릴리즈 조립체 (18) 는 적어도 하나의 제 1 중간 구성품 (22a) 과 적어도 하나의 제 2 중간 구성품 (22b) 을 포함하고,
상기 제 1 중간 구성품 (22a) 과 상기 제 2 중간 구성품 (22b) 둘 다는, 서로 대향하는 대향면들 (26, 27) 을 포함하고, 그리고 상기 조인트 (15) 의 상기 드릴링 공구 구성품들 (14) 에 대향하는 접촉면들 (24) 을 포함하는 것을 특징으로 하는, 릴리즈 조립체.
제 1 항에 있어서,
상기 릴리즈 조립체 (18) 는 하나의 단일 중간 구성품 (22) 을 포함하고,
상기 중간 구성품 (22a 또는 22b) 에는 상기 대향면 (26 또는 27) 과 접촉면 (24) 이 제공되며,
상기 조인트 (15) 의 연결가능한 드릴링 구성품들 (14a 또는 14b) 중 하나에는 제 2 대향면 (26 또는 27) 이 제공되어, 제 2 대향면 (26 또는 27) 은 상기 드릴링 구성품 (14a 또는 14b) 의 일체부인 것을 특징으로 하는, 릴리즈 조립체.
제 1 항에 있어서,
상기 연결 나사들 (20, 21) 은 제 1 피치각 (P1) 을 가지고,
상기 경사진 플랭크면들은 제 2 피치각 (P2) 을 가지며,
상기 제 2 피치각 (P2) 은 상기 제 1 피치각 (P1) 보다 큰 것을 특징으로 하는, 릴리즈 조립체.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 대향면 (26) 에는 적어도 하나의 제 1 횡방향면 (28) 이 제공되고, 상기 제 2 대향면 (27) 에는 적어도 하나의 제 2 횡방향면 (29) 이 제공되며, 상기 제 1 횡방향면 (28) 과 상기 제 2 횡방향면 (29) 은 경사진 플랭크면들에 대하여 횡방향이고,
상기 적어도 하나의 제 1 횡방향면 (28) 은 상기 적어도 하나의 제 2 횡방향면 (29) 에 대향하고 있으며,
상기 적어도 하나의 제 1 횡방향면 (28) 과 상기 적어도 하나의 제 2 횡방향면 (29) 사이에는 적어도 하나의 가요성 부재 (31) 가 있어서, 상기 제 1 횡방향면 (28) 과 상기 제 2 횡방향면 (29) 사이의 거리 (D1) 를 점유하는 것을 특징으로 하는, 릴리즈 조립체.
제 5 항에 있어서,
적어도 하나의 별개의 탄성 요소는 상기 가요성 부재 (31) 로서 사용되는 것을 특징으로 하는, 릴리즈 조립체.
제 5 항에 있어서,
상기 제 1 횡방향면 (28) 과 상기 제 2 횡방향면 (29) 중 적어도 하나는 상기 가요성 부재 (31) 로서 사용되는 탄성 재료에 의해 덮여지는 것을 특징으로 하는, 릴리즈 조립체.
제 1 항에 있어서,
적어도 하나의 접촉면 (24) 에는 의도적으로 증가된 표면 조도를 가진 적어도 하나의 마찰 구역 (33) 이 제공되거나 또는 상기 중간 구성품 (22) 의 기본 재료에 비하여 더 큰 마찰 계수를 가진 재료로 덮여지는 것을 특징으로 하는, 릴리즈 조립체.
제 1 항에 있어서,
적어도 하나의 접촉면 (24t) 이 테이퍼지는 것을 특징으로 하는, 릴리즈 조립체.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 릴리즈 조립체 (18) 는 다운-더-홀 (down-the-hole) 드릴링에 사용되고,
상기 릴리즈 조립체 (18) 는 드릴 비트 조립체 (36) 와 다운-더-홀 타격 장치 (41) 사이에 배열되며,
상기 드릴 비트 조립체 (36) 는 드릴 비트 (11) 와 상기 드릴 비트 (11) 를 체결하기 위한 체결 부재들 (37, 38, 39, 43) 을 포함하는 것을 특징으로 하는, 릴리즈 조립체.
제 10 항에 있어서,
상기 드릴 비트 조립체 (36) 의 잠금 너트 (37) 와 상기 다운-더-홀 타격 장치 (41) 사이에 상기 릴리즈 조립체 (18) 를 배열하는 것을 특징으로 하는, 릴리즈 조립체.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 릴리즈 조립체 (18) 는 연장 드릴링에 사용되고,
상기 릴리즈 조립체 (18) 는 2 개의 연속적인 상기 드릴링 공구 구성품들 (14) 사이에 배열되는 것을 특징으로 하는, 릴리즈 조립체.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 릴리즈 조립체 (18) 는 회전 드릴링에 사용되고,
상기 릴리즈 조립체 (18) 는 회전 유닛 (12) 과 드릴 비트 (11) 사이에 있는 것을 특징으로 하는, 릴리즈 조립체.
암석 및 표토층 드릴링용 드릴링 공구를 형성하는 방법으로서,
연결 나사들 (20, 21) 을 구비하는 나사 조인트 (15) 에 의해 적어도 2 개의 드릴링 공구 구성품들 (14) 을 서로 연결 및 분리시키는 단계,
상기 연결 및 분리시키는 단계 동안 상기 드릴링 공구 구성품들 (14) 을 서로에 대하여 회전시키는 단계,
연속적인 드릴링 공구 구성품들 (14) 사이의 상기 나사 조인트 (15) 에 릴리즈 조립체 (18) 를 배열함으로써 상기 나사 조인트 (15) 의 개방을 보장하는 단계, 및
상기 나사 조인트 (15) 를 개방 방향 (Ro) 으로 회전시키고 그리고 동시에 상기 릴리즈 조립체 (18) 의 축방향 길이 (L1) 를 단축시켜, 상기 나사 조인트 (15) 에서의 마찰력들이 저감되는 단계를 포함하고,
상기 연속적인 드릴링 공구 구성품들 사이에 제 1 항에 따른 릴리즈 조립체를 배열하는 단계를 특징으로 하는, 드릴링 공구를 형성하는 방법.