KR20180106881A

KR20180106881A - 회전 유닛 및 베어링 간극을 조정하는 방법

Info

Publication number: KR20180106881A
Application number: KR1020180025076A
Authority: KR
Inventors: 한누 실딸라
Original assignee: 산드빅 마이닝 앤드 컨스트럭션 오와이
Priority date: 2017-03-17
Filing date: 2018-03-02
Publication date: 2018-10-01
Also published as: ZA201800578B; CN108625767B; US10670073B2; KR102545865B1; EP3375971A1; JP2018168691A; US20180266485A1; CL2018000679A1; CN108625767A; AU2018201032A1; JP7054637B2; CA2997853A1

Abstract

본 발명은 회전 유닛 및 베어링 간극을 조정하기 위한 방법에 관한 것이다. 회전 유닛 (7) 은 샤프트 (14) 를 포함하고, 상기 샤프트는 그 종방향 축선을 중심으로 회전 모터 (15) 에 의해서 회전된다. 샤프트는 베어링 조립체 (18) 에 의해서 회전 유닛의 몸체 (17) 에 지지된다. 회전 유닛은 베어링 조립체에 대해 예압을 발생시키고 베어링 간극을 조정하기 위한 조정 수단을 더 포함한다. 조정 수단은 축선 방향 조정 공간 (24) 과, 상기 축선 방향 조정 공간을 한정하는 축선 방향 조정면들 (25, 26) 사이에 배열된 적어도 한 쌍의 하프 요소들 (27) 을 포함한다.

Description

회전 유닛 및 베어링 간극을 조정하는 방법{ROTATION UNIT AND METHOD OF ADJUSTING BEARING CLEARANCE}

본 발명은 착암을 위한 회전 유닛에 관한 것이다. 회전 유닛의 목적은 회전 유닛에 연결되는 드릴링 장비에 필요한 회전을 발생시키는 것이다. 드릴링 장비에는 암석을 파쇄하기 위한 드릴 비트가 제공된다. 드릴링 중에 축선 방향의 힘들이 회전 유닛을 통하여 전달된다. 회전 유닛은 타격 디바이스가 없다.

게다가, 본 발명은 회전 유닛의 베어링 간극을 조정하기 위한 방법에 관한 것이다.

본 발명의 분야는 본 출원의 독립 청구항들의 전제부들에서 보다 상세히 설명된다.

로터리 드릴링 또는 다운 홀 (down-the-hole; DTH) 드릴링을 이용함으로써 암석에 구멍들이 드릴링될 수 있다. 로터리 드릴링 기계 및 DTH 드릴링 기계는 모두 드릴링 공구를 회전시키기 위한 회전 유닛을 포함한다. 회전 유닛은 샤프트를 포함하고, 상기 샤프트는 그 종방향 축선을 중심으로 회전된다. 회전 및 토크는 기어 시스템 또는 전달 부재들을 통하여 샤프트에 연결된 하나 이상의 회전 모터들에 의해서 발생된다. 드릴링 작동 중에, 회전 유닛은 드릴링 방향 및 복귀 방향으로 이송 디바이스에 의해서 축선 방향으로 이송된다. 따라서, 회전 유닛의 샤프트는 회전 및 축선 방향의 힘들을 받게 된다. 샤프트는 베어링들에 의해서 회전 유닛의 몸체에 지지된다. 베어링들이 적절한 작동을 할려면 베어링들의 간극들은 미리 정해진 범위들 내에 있어야 한다. 게다가, 베어링들은 종종 규정된 예압 (pre-load) 의 사용을 필요로 한다. 하지만, 설치 후 사용 중 베어링들이 침하 (settle) 될 때 그리고 베어링들이 마모되었을 때, 베어링 간극 및 예압이 변경된다. 따라서, 베어링 간극 및 예압은 서비스 계획에 따라 점검되고 조정되어야 한다. 공지된 회전 유닛들의 구조들은 필요한 서비스를 실행하기 위하여 복잡하고 시간 소모적인 조치들을 필요로 한다.

본 발명의 목적은 새롭고 개선된 회전 유닛 및 베어링 간극을 조정하기 위한 방법을 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 회전 유닛은 장치에 대한 독립 청구항의 특징적인 특징들에 의해서 특징지어진다.

본 발명에 따른 방법은 방법에 대한 독립 청구항의 특징적인 특징들에 의해서 특징지어진다.

개시된 해결책의 개념은 회전 유닛이 샤프트를 포함하고, 상기 샤프트는 회전 유닛의 몸체에 지지되고 하나 이상의 회전 모터들에 의해서 샤프트의 축선 방향 중심선을 중심으로 회전될 수도 있다. 샤프트는 하나 이상의 베어링 조립체들에 의해서 몸체에 장착되어 지탱되어 있다. 예압은 베어링 간극에 영향을 미치고 베어링 조립체의 제대로 된 작동을 보장하기 위하여 베어링 조립체로 향하게 될 수도 있다. 회전 유닛에는 예압력을 발생시키고 조정된 베어링 간극을 고정하기 위한 조정 수단이 제공된다. 조정 수단은 샤프트의 외부면 상에 축선 방향 조정 공간을 포함한다. 조정 공간은 샤프트의 축선 방향 조정면들과 베어링 조립체에 의해서 축선 방향으로 제한된다. 따라서, 조정 공간은 반경 방향으로 개방되고, 다시 말해서 측방향으로 접근 가능하고, 이에 따라 샤프트의 횡방향으로 하프 요소들을 수용할 수 있다. 2 개의 하프 요소들은 쌍으로 설치되고, 그리고 이들은 작동 커플을 형성한다. 조정 공간에 배열된 하프 요소들은 조정된 예압 및 베어링 간극이 조정된 상태로 유지되도록 보장한다.

개시된 해결책의 이점은 측방향으로 장착 가능한 하프 요소들과 상기 하프 요소들을 위한 측방향으로 접근 가능한 축선 방향 조정 공간의 사용이 베어링 간극의 조정 및 검사를 용이하게 하고 신속하게 한다는 것이다. 하프 요소들의 쉬운 설치는 측방향의 설치 방향 때문이다. 하프 요소들의 장착 및 분리는 임의의 축선 방향 구성 요소들의 제거를 반드시 필요로 하지는 않는다. 게다가, 하프 요소들은 단순하고, 내구성 있고 저렴한 구성 요소들이다. 한 가지 추가적인 이점은 현재의 해결책의 사용이 특별한 공구들 또는 기술들을 필요로 하지 않는다는 것이다. 하프 요소들의 추가적인 이점은 이들 하프 요소들이 높은 토크 부하들, 축선 방향 응력 펄스들 및 맥동 응력파들을 잘 견디고, 이에 따라 타격 드릴링에서 또한 사용하기에 적합하다는 것이다.

실시 형태에 따르면, 베어링 조립체와 조정 수단 사이에는 회전 유닛의 샤프트 상에서 축선 방향으로 이동 가능하게 배열된 칼라가 있다. 대안으로, 임의의 다른 축선 방향으로 이동 가능한 중간 요소는 조정력들을 전달하기 위하여 베어링 조립체와 조정 수단 사이에 배열될 수도 있다. 칼라 또는 대응하는 요소에 의해서, 하프 요소들이 배열되도록 의도된 조정 공간은 회전 유닛의 구조를 분해할 필요가 없도록 하기 위하여 적절한 위치에 위치될 수도 있다. 칼라는 베어링 조립체로부터 몸체 외부로 연장되도록 치수가 정해질 수도 있고, 이에 따라 하프 요소들은 몸체를 분리하지 않고 설치될 수도 있다.

실시 형태에 따르면, 이전 실시 형태에 개시된 칼라는 몸체 및 샤프트에 밀봉된다. 칼라의 외부 림과 몸체 사이에는 하나 이상의 밀봉 요소들이 있을 수도 있고, 그리고 이에 따라 칼라의 내부 림과 샤프트 사이에는 하나 이상의 밀봉 요소들이 있을 수도 있다.

실시 형태에 따르면, 전술한 2 개의 하프 요소들은 작동 커플을 형성하고, 그리고 서로에 대해 반대 방향으로 그리고 샤프트의 축선 방향에 대해 횡방향으로 조정 공간에 장착된다.

실시 형태에 따르면, 축선 방향 조정면들 사이의 축선 방향 공간은 적어도 부분적으로 회전 유닛의 몸체 외부에 위치된다. 샤프트는 샤프트의 공구 단부에서 몸체로부터 돌출하고, 그리고 축선 방향 조정 공간은 돌출부에 위치된다. 이렇게, 조정 수단에 잘 접근할 수 있고 몸체를 분해할 필요가 없다. 하지만, 축선 방향 조정 공간 및 조정 수단은 예를 들면 쉽게 제거 가능한 단부 커버에 의해서 오물 및 습기로부터 보호될 수도 있다.

실시 형태에 따르면, 샤프트의 베어링들은 몸체의 베어링 하우징들에 장착된 적어도 한 쌍의 원뿔 롤러 베어링들을 포함한다. 2 개의 원뿔 롤러 베어링들은 작동 커플을 형성하고, 상기 베어링들은 샤프트 상에서 반대 방향으로 향하게 된다. 장착된 한 쌍의 원뿔 롤러 베어링들은 베어링에서 특정 양의 축선 방향 간극 또는 단부 유극이 존재하도록 설정되어야 한다. 일반적으로, 약간의 예압이 베어링 수명과 회전 유닛의 강성을 증가시키도록 베어링에 대해 설정된다. 예압이 적절하게 설정되면, 베어링들의 롤러들이 이들의 레이스들과 축선 방향 간섭을 하게 되고, 축선 방향의 샤프트 이동은 존재하지 않는다.

실시 형태에 따르면, 샤프트는 반경 방향 및 축선 방향으로 샤프트를 지지할 수 있는 한 쌍을 형성하는 제 1 원뿔 롤러 베어링 및 제 2 원뿔 롤러 베어링을 포함하는 하나의 단일 베어링 조립체로 몸체에 장착되어 지탱된다. 원뿔 롤러 베어링들 모두는 베어링들 사이의 축선 방향 부분에서 몸체에 지지된다. 원뿔 롤러 베어링들 사이에서, 몸체는 원뿔 롤러 베어링들의 외부 레이스들이 배열되는 결합면들 (mating surfaces) 이 제공된 지지 돌출부 또는 지지부를 포함할 수도 있다. 따라서, 지지부는 베어링 하우징의 일부를 형성할 수 있다. 제 1 원뿔 롤러 베어링은 조정 공간측에 있고, 그리고 제 2 원뿔 롤러 베어링은 샤프트의 대향 단부측에 있다. 게다가, 샤프트는 제 2 원뿔 롤러 베어링에 또한 예압을 전달하기 위한 숄더 또는 대응하는 지지면을 포함한다. 따라서, 제 1 원뿔 롤러 베어링 및 제 2 원뿔 롤러 베어링은 베어링 하우징들에 대해 압축된다.

실시 형태에 따르면, 하프 요소들 각각은 하프 링 구성을 갖는다. 이에 따라, 요소들은 비교적 단순한 형상을 가질 수 있고 제조가 용이하다. 게다가, 하프 요소의 외부 림의 크기는 샤프트의 외부 림의 크기에 대응할 수 있다.

실시 형태에 따르면, 상기 하프 요소들은 상기 회전 유닛의 사용 중에 상기 샤프트의 일단부에 연결된 드릴링 장비를 제거하지 않고 상기 몸체를 분리하지 않으면서 장착 및 분리 가능하다. 간극 조정을 실행하기 위하여 회전 유닛의 구조가 분해될 필요가 없는 경우에, 조정 작업은 신속하고 용이하게 실행된다. 조정을 실행하기 위한 수단은 몸체 외부에 위치된다. 회전 유닛의 몸체가 분리되지 않기 때문에, 조정 조치들을 위하여 윤활유를 배출할 필요가 없다. 이에 따라, 조정 작업 및 검사들은 작업 현장에서도 어디서나 수행할 수도 있고, 그리고 회전 유닛은 조정 및 검사 조치들 중에 드릴링 유닛에 체결된 상태로 유지될 수도 있다.

실시 형태에 따르면, 조정 수단은 원하는 예압력 및 베어링 간극을 발생시키기 위하여 별도의 또는 외부의 예압 부재를 포함한다. 다시 말해서, 예압력은 하프 요소들에 의해서 발생되지 않지만, 그 대신에 별도의 힘 발생 디바이스가 이 목적을 위하여 이용된다. 외력 디바이스는 예를 들면 유압 실린더와 같은 유체 작동식 액츄에이터일 수도 있다. 대안으로, 나사 요소들, 레버 아암들 또는 쐐기면들에 기초한 기계적 기계 요소들은 필요한 예압력을 발생시키기 위한 외력 디바이스들의 작동 요소들로서 이용될 수도 있다. 이 실시 형태에서, 하프 요소들은 별도의 힘 발생 디바이스가 활성화된 후에, 그리고 조정 공간을 제한하는 축선 방향 면들 사이에 원하는 축선 방향 거리가 형성될 때 조정 공간에 배열된다. 그 후, 축선 방향 면들 사이의 공간을 채우고 이에 따라 별도의 힘 발생 디바이스가 비활성화되고 제거된 후에 조정된 베어링 간극이 유지된 채로 고정되도록 필요한 양의 하프 요소들은 축선 방향 면들 사이에 설치될 수도 있다.

실시 형태에 따르면, 작동 커플을 형성하는 2 개의 하프 요소들은 모두 균일한 두께를 갖는다. 따라서, 2 개의 하프 요소들은 개선된 2 개의 부분의 심을 함께 형성할 수 있고, 상기 심은 장착 및 분리를 용이하게 하기 위하여 조각들로 분할될 수도 있다. 이런 종류의 하프 요소 커플들은 필요한 예압력이 외력 수단에 의해서 발생될 때 이용될 수도 있다.

실시 형태에 따르면, 조정 수단은 서로 상이한 두께를 갖는 2 개 이상의 작동 커플들을 포함한다. 이렇게, 축선 방향 면들 사이의 갭을 타이트하게 채우기 위하여 여러 개의 하프 요소들의 적절한 조합이 조정 공간에 위치될 수도 있도록 상이한 두께를 갖는 한 세트의 하프 요소들이 존재할 수도 있다.

실시 형태에 따르면, 하프 요소들은 예압력 및 베어링 간극을 발생시키도록 구성된다. 이 실시 형태에서, 하프 요소들은 첫째로 예압력을 발생시키고, 둘째로 베어링 조립체를 위한 조정된 예압 및 간극을 고정하는 이중 목적을 갖는다. 이 실시 형태의 이점은 조정 작업을 위하여 별도의 힘 발생 디바이스가 필요하지 않다는 것이다. 따라서, 이 실시 형태는 간결한 해결책을 제공한다.

실시 형태에 따르면, 하프 요소들의 적어도 일부에는 서로에 대해, 그리고 조정 공간에 대해 횡방향으로 하프 요소들을 이동시킴으로써 예압을 발생시키기 위한 쐐기면들이 제공된다. 쐐기면들은 하프 요소들에 형성하는게 비교적 쉽고, 그리고 이들은 힘 전달면들이 비교적 클 수도 있기 때문에 부하를 잘 견딘다. 게다가, 쐐기면들에 의해서 큰 크기로 힘들을 발생시키는 것도 또한 가능하다.

실시 형태에 따르면, 하프 요소들의 적어도 일부에는 인장 나사들과 같은 인장 부재들에 의해서 횡방향으로 하프 요소들을 이동시킴으로써 예압을 발생시키기 위한 쐐기면들이 제공된다. 쐐기면들을 갖는 하프 요소들이 샤프트의 횡방향으로 서로에 대해 이동될 때, 그 다음에 축선 방향 조정면들은 조정 이동의 방향에 따라 서로 멀어 지거나 또는 서로를 향하여 이동한다. 쐐기면들을 이동시키기 위한 인장 나사들의 사용은 예압의 정확한 조정을 허용한다.

실시 형태에 따르면, 예압력은 하프 요소들의 쐐기면들에 의해서 발생된다. 그 다음에, 조정 수단은 둘 다 쐐기형 구성을 갖는 적어도 2 개의 제 1 하프 요소들을 포함할 수 있다. 이것은 하프 요소들 모두의 적어도 하나의 면이 경사져 있음을 의미한다. 쐐기부들을 갖는 제 1 하프 요소들은 작동 커플을 형성하고 샤프트의 축선 방향에 대해 횡방향으로 이동 가능하다. 제 1 하프 요소들의 횡방향 조정 이동은 조정 나사들과 같은 인장 부재들에 의해서 생성된다. 쐐기형 하프 요소들은 베어링 조립체의 축선 방향 인장에 영향을 주기 위하여 축선 방향 조정면들 사이에서 서로를 향하여 그리고 서로 멀어 지게 이동될 수도 있다. 제 1 하프 요소들의 쐐기면들은 쐐기 형상 축선 방향 조정면들에 대해 설정될 수도 있다. 대안으로, 쐐기 형상 지지면들을 갖는 추가의 하프 요소들은 제 1 하프 요소들의 쐐기 형상 면들에 대해 설정될 수도 있다.

실시 형태에 따르면, 조정 수단은 쐐기면들을 갖는 2 개의 제 1 하프 요소들과, 쐐기면들이 또한 제공된 2 개의 추가의 제 2 하프 요소들을 포함한다. 제 1 하프 요소들 및 제 2 하프 요소들의 쐐기면들은 서로에 대해 설정된다. 제 1 하프 요소들 및 제 2 하프 요소들이 샤프트의 횡방향으로 서로에 대해 이동될 때, 그 다음에 축선 방향 조정면들은 조정 이동의 방향에 따라 서로 멀어 지거나 또는 서로를 향하여 이동한다. 이 실시 형태에서, 하프 요소들에만 쐐기면들이 제공되고, 이에 따라 더 큰 크기 및 보다 복잡한 구조를 갖는 기계 요소들의 쐐기면들을 형성할 필요가 없다. 쐐기면들이 하프 요소들의 일부인 경우에, 이들 쐐기면에 표면 코팅 또는 경화를 제공하기 쉽다.

실시 형태에 따르면, 쐐기면들이 제공된 하프 요소들에는 횡방향 이동 및 예압을 발생시키기 위하여 통합형 인장 수단이 제공된다. 발생된 예압의 크기는 인장 수단의 힘 또는 토크를 검출함으로써 결정된다. 인장 수단이 나사들인 경우에, 나사들의 조임 토크는 발생된 예압에 비례한다. 이렇게, 적절한 예압을 조정하는데 토크 렌치와 계산된 사전 설정된 토크들만 필요하다. 추가적인 이점은 조정을 실행하는데 특별한 기술들이 필요하지 않다는 것이다.

실시 형태에 따르면, 횡방향으로 조정 가능한 하프 요소들의 적어도 하나의 작동 커플에는 조정이 완료되고 하프 요소들의 위치들이 잠금된 후에 하프 요소들의 횡방향 이동들을 방지하기 위한 잠금 수단이 제공된다. 잠금은 예를 들면 하나 이상의 축선 방향 체결 나사들에 의해서 달성될 수도 있다. 체결 나사들은 하프 요소들의 반경 방향 이동들을 방지한다. 잠금 나사들 대신에, 임의의 다른 기계 요소들이 조정 후 하프 요소들이 이동하는 것을 방지하도록 사용될 수도 있다.

실시 형태에 따르면, 회전 유닛은 로터리 드릴링을 위해 의도되며, 여기서 드릴링은 임의의 타격 디바이스 없이 단지 회전 및 이송력의 효과에 의해서 발생된다.

실시 형태에 따르면, 회전 유닛은 DTH 드릴링을 위해 의도되며, 여기서 회전 유닛 및 타격 디바이스는 드릴링 장비의 대향 단부들에 존재한다. 따라서, 회전 유닛에는 타격 디바이스가 없지만 상기 회전 유닛은 드릴링 장비와 연결된다. 드릴 비트는 일반적으로 타격 디바이스에 직접 부착된다.

본 발명의 일부 실시 형태들은 첨부 도면들에서 보다 상세하게 설명될 것이다.

도 1 은 드릴링 장비를 그의 종방향 축선을 중심으로 회전시키기 위한 회전 유닛이 제공된 착암 리그를 개략적으로 도시하고,
도 2 는 DTH 드릴링의 원리 및 상기 원리로의 회전 유닛의 작동을 개략적으로 도시하고,
도 3 은 회전 유닛의 부분 측단면도를 개략적으로 도시하며, 조정 공간은 여러 개의 하프 요소들을 포함하고, 상기 하프 요소들은 심들로서 작용하고 외력 디바이스에 의해서 발생되는 예압을 고정하고,
도 4 는 작동 커플을 형성하는 2 개의 하프 요소들을 개략적으로 도시하고,
도 5 는 회전 유닛의 부분 측단면도를 개략적으로 도시하며, 조정 공간에 배열된 제 1 하프 요소들 및 제 2 하프 요소들의 쐐기면들에 의해서 예압이 발생되고,
도 6 은 회전 유닛의 측단면도를 개략적으로 도시하며, 조정 공간에 배열된 하프 요소들은 축선 방향 잠금 나사들에 의해서 잠금되고,
도 7 은 회전 유닛의 부분 단면도를 개략적으로 도시하며, 샤프트의 축선 방향 조정면에는 하프 요소들의 대응하는 쐐기면들이 가압되는 쐐기면들이 제공되고,
도 8 은 회전 유닛의 단면도를 개략적으로 도시하며, 칼라의 전방 단부면에는 하프 요소들의 대응하는 쐐기면들이 가압되는 쐐기면들이 제공되고, 그리고
도 9 는 회전 유닛 및 조정 수단을 개략적으로 도시한다.

상기 도면들에서, 본 발명의 일부 실시 형태들은 명확성을 위해 단순화되어 도시된다. 상기 도면들에서 동일한 도면 부호들은 동일한 부분들을 지칭한다.

도 1 은 드릴링 붐 (3) 이 제공된 캐리어 (2) 를 포함하는 착암 리그 (1) 를 도시한다. 드릴링 붐 (3) 에는 이송 빔 (5), 이송 디바이스 (6) 및 회전 유닛 (7) 을 포함하는 착암 유닛 (4) 이 제공된다. 회전 유닛 (7) 은 캐리지 (8) 에 연결될 수도 있고, 상기 캐리지에 의해서 상기 회전 유닛은 이송 빔 (5) 에 이동 가능하게 지지될 수도 있다. 회전 유닛 (7) 에는 드릴링 장비 (9) 가 제공될 수도 있고, 상기 드릴링 장비는 서로 연결된 하나 이상의 드릴링 튜브들 (10) 및 드릴링 장비의 최외 단부에 있는 드릴 비트 (11) 를 포함할 수 있다. 도 1 의 드릴링 유닛 (4) 은 로터리 드릴링을 위해 의도되며, 여기서 회전 유닛 (7) 은 드릴링 장비 (9) 를 그 종방향 축선을 중심으로 방향 (R) 으로 회전시키기 위해 사용되고, 그리고, 동시에, 회전 유닛 (7) 및 상기 회전 유닛에 연결된 드릴링 장비 (9) 는 드릴링 방향 (A) 으로 이송 디바이스 (6) 에 의해서 이송력 (F) 으로 이송된다. 따라서, 드릴 비트는 회전 (R) 및 이송력 (F) 의 영향으로 인하여 암석을 파쇄하고 드릴 구멍 (12) 이 형성된다. 드릴 구멍 (12) 이 원하는 깊이로 드릴링되었을 때, 드릴링 장비 (9) 는 이송 디바이스 (6) 에 의해서 복귀 방향 (B) 으로 드릴 구멍 (12) 으로부터 인출될 수 있고, 그리고 드릴링 장비는 회전 유닛 (7) 에 의해서 드릴링 튜브들 (10) 사이의 연결 나사산들을 나사 결합해제함으로써 분해될 수 있다.

도 2 는 드릴링 장비 (9) 에 타격 디바이스 (13) 가 제공되는 방식으로 도 1 의 드릴링 유닛과 상이한 제 2 드릴링 유닛 (4) 을 도시한다. 따라서, 타격 디바이스 (13) 는 회전 유닛 (7) 와 관련하여 드릴링 장비 (9) 의 대향 단부에 있다. 드릴링 중에, 타격 디바이스 (13) 는 드릴 구멍에 있고, 그리고 드릴 비트 (11) 는 타격 디바이스 (13) 에 직접 연결될 수도 있다. 회전 유닛 (7) 은 샤프트 (14), 하나 이상의 회전 모터들 (15) 및 상기 샤프트에 토크를 전달하기 위한 전달 수단 (16) 을 포함한다.

도 3 은 회전 유닛 (7) 의 가능한 일 실시 형태를 도시한다. 회전 유닛 (7) 은 샤프트 (14) 를 갖고, 상기 샤프트는 반경 방향 및 축선 방향 베어링들로서 작용할 수 있는 베어링 조립체 (18) 에 의해서 몸체 (17) 에 지지된다. 베어링 조립체 (18) 는 2 개의 베어링들 (18a, 18b) 을 포함할 수 있고, 상기 베어링들은 서로 축선 방향 거리에 위치된다. 베어링들 (18a, 18b) 은 원뿔 롤러 베어링들일 수도 있다. 회전 유닛 (7) 은 필요한 회전 운동 및 토크를 생성하기 위한 적어도 하나의 회전 모터 (15) 를 더 포함한다. 회전은 전달 수단 (16) 에 의해서 샤프트 (14) 에 전달될 수도 있다. 전달 수단 (16) 은 기어 시스템 및 적절한 전달 요소들을 포함할 수 있다. 개시된 해결책에서, 회전 모터 (15) 및 전달 수단 (16) 은 동일한 축선 상에 배열된다. 하지만, 도 9 에서, 회전 유닛 (7) 의 주변에 여러 개의 회전 모터들이 배열될 수도 있다는 것이 개시되어 있다. 샤프트 (14) 의 전방 단부 (14a) 는 스플라인들, 한 세트의 홈들, 또는 드릴링 장비에 토크를 전달하기 위한 대응하는 회전 전달 수단을 포함할 수 있다.

회전 유닛 (7) 은 외력 디바이스 (19) 에 의해서 발생된 베어링들의 예압을 고정하기 위한 조정 수단을 더 포함하며, 상기 외력 디바이스는 조정 동안만 제 위치에 설치될 수도 있다. 외력 디바이스 (19) 는 적절한 연결 수단에 의해서 샤프트 (14) 와 칼라 (20) 사이에 연결될 수도 있다. 외력 디바이스는 예를 들면 유압 액츄에이터 또는 연장 가능한 나사 메카니즘에 의해서 원하는 예압력 (Fpl) 을 발생시킬 수 있다. 칼라 (20) 는 샤프트에 축선 방향으로 이동 가능하게 배열되고, 이에 따라 제 1 베어링 (18a) 의 축선 방향 조정면들을 향하여 축선 방향의 힘들을 전달한다. 또한, 예압력 (Fpl) 은 숄더 (21) 및 그의 축선 방향 면 (21a) 에 의해서 제 2 베어링 (18b) 에 전달된다. 화살표들은 도 3, 도 5, 도 7 및 도 8 에서 힘들을 나타낸다. 주목할 수 있는 바와 같이, 베어링들 (18a, 18b) 은 서로를 향하여 압축되고, 이에 따라 이들 베어링들은 몸체 (17) 의 지지면들에 대해 가압된다. 몸체 (17) 는 베어링들 (18a, 18b) 사이에 돌출부들 (22) 및 베어링 하우징들을 포함하여 베어링들은 돌출부들 (22) 의 축선 방향 지지면들 (23) 에 대해 가압될 수 있다.

샤프트 (14) 의 전방 단부 (14a) 의 일부에는 축선 방향 조정 공간 (24) 이 있다. 축선 방향 조정 공간 (24) 은 제 1 베어링 (18a) 의 축선 방향 조정면 (25) 과 샤프트 (14) 의 축선 방향 조정면 (26) 사이에 위치된다. 이에 따라, 축선 방향 조정 공간 (24) 은 그 샤프트 (14) 의 외부면 상에 있게 되고 반경 방향으로 개방된다. 칼라 (20) 는 제 1 베어링 (18a) 으로 힘을 전달하기 위해 조정 공간 (24) 에 배열될 수도 있다. 칼라 (20) 의 전방 단부와 샤프트 (14) 의 축선 방향 조정면 (26) 사이에는 축선 방향 갭이 존재하고, 상기 축선 방향 갭은 하나 이상의 하프 요소들 (27a ~ 27d) 로 채워질 수도 있다. 하프 요소들 (27) 은 상이한 두께를 갖는 평면 요소들일 수도 있다. 명확성을 향상시키기 위하여, 도 1 은 축선 방향 조정 공간에서 하부 하프 요소들만을 도시한다. 실제로, 하프 요소들은 항상 이들이 견고하고 안정된 지지를 형성하도록 조정 공간 (24) 에 쌍으로 설치된다. 하지만, 하프 요소 구성 및 반경 방향으로 개방된 조정 공간은 하프 요소들이 개별적으로 장착될 수 있게 한다. 도 4 는 둘 다 하프 링의 형상을 갖고 작동 커플을 함께 형성하는 하프 요소들 (27e) 을 도시한다.

게다가, 도 3 은 칼라 (20) 의 축선 방향 길이가 몸체 (17) 외부로 연장되도록 치수가 정해질 수도 있고, 이에 따라 조정 공간 (24) 은 몸체 (17) 를 분리하지 않고도 작동 가능하다. 칼라 (20) 는 몸체 (17) 및 샤프트 (14) 에 밀봉될 수도 있다.

전술한 기본 구조 및 작동 원리들은 또한 다른 도면들의 해결책들에 관한 것이다. 이 특허 출원의 도 3 내지 도 8 은 매우 단순화된 프리젠테이션들이고 명확성을 향상시키기 위하여 상기 특징들을 과장하여 도시하고 있다는 것에 주의해야 한다.

도 5 는 도 3 에서 제 1 하프 요소들 (27f) 및 제 2 하프 요소들 (27g) 이 서로에 대해 배열되고 필요한 조정력을 발생시키도록 구성된 쐐기면들 (28) 을 포함한다는 것을 제외하고는 도 3 과 실질적으로 유사한 회전 유닛 (7) 을 개시한다. 따라서, 도 3 의 해결책은 어떠한 외력 디바이스도 없다. 제 1 하프 요소들 (27f) 이 횡방향으로 제 2 하프 요소들 (27g) 에 대해 이동될 때, 축선 방향 조정면들 (25, 26) 사이의 거리는 변경된다. 서로를 향하여 제 1 하프 요소들 (27f) 을 가압함으로써, 예압력 (Fpl) 이 발생될 수도 있다. 힘 효과는 상기 도 3 의 설명에서 개시된 바와 같이 베어링들 (18a, 18b) 에 전달된다.

도 6 은 도 5 의 해결책의 상세를 도시한다. 쐐기면들 (28) 을 포함하는 제 1 및 제 2 하프 요소들 (27f, 27g) 은 조정 작동 후에 반경 방향으로 움직이지 않게 잠금될 수도 있다. 이렇게, 정확하게 조정된 예압 및 베어링 간극은 유지될수도 있다. 제 1 하프 요소들 (27f) 은 축선 방향의 제 1 체결 나사들 (29) 에 의해서 칼라 (20) 에 체결될 수도 있다. 제 1 체결 나사들 (29) 의 체결 구멍들 (30) 은 제 1 하프 요소들의 횡방향 조정 이동을 허용하기 위하여 과도한 치수가 정해지거나 또는 타원형으로 형상화될 수도 있다. 제 2 하프 요소들 (27g) 은 축선 방향의 제 2 체결 나사들 (31) 에 의해서 샤프트 (14) 에 체결될 수도 있다.

도 7 및 도 8 은 도 5 의 해결책에 대한 몇 가지 대안들을 도시한다. 기본 구조 및 작동 원리들은 이번에도 상기 도 3 내지 도 5 에서와 동일하다. 하지만, 도 7 및 도 8 에서는, 쐐기면들 (28) 을 갖는 제 1 하프 요소들 (27f) 만이 필요하다. 이는 도 7 에서 샤프트 (14) 의 축선 방향 조정면 (26) 이 경사져 있고 이에 따라 하프 요소들 (27f) 의 쐐기면들 (28) 에 대해 결합면으로서 작용하기 때문이다. 또한, 도 8 에서, 칼라 (20) 의 전방 단부면은 경사져 있고 쐐기면들 (28) 에 대해 결합면으로서 작용한다.

도 9 는 도 5 에 개시된 기본 조정 원리를 적용하는 회전 유닛 (7) 을 도시한다. 게다가, 도 9 는 제 1 하프 요소들 (27f) 이 인장 나사들 (34) 을 위한 나사 구멍들 (33) 및 러그들 (32) 을 포함하는 것을 개시한다. 따라서, 인장 나사들 (34) 은 서로를 향하여 제 1 하프 요소들 (27f) 을 가압하고 이에 따라 제 1 하프 요소들 (27f) 의 쐐기면들 (28) 이 제 2 하프 요소들 (27g) 의 쐐기면들 (28) 에 대해 이동되게 강제하도록 조여질 수도 있다. 도시된 바와 같이, 제 1 하프 요소들 (27f) 은 내부 림에서 보다 외부 림에서 더 두껍고, 이는 제 2 하프 요소들 (27g) 에 대해 반대로 된다. 게다가, 제 1 하프 요소들 (27f) 은 제 2 하프 요소들 (27g) 을 향하는 측들에 횡방향 제 1 안내면들 (35) 을 포함할 수 있고, 그리고 제 2 하프 요소들 (27g) 은 횡방향 제 2 안내면들 (36) 을 포함할 수 있다. 언급된 안내면들 (35, 36) 덕분에, 제 1 및 제 2 하프 요소들 (27f, 27g) 의 상대적인 조정 이동이 항상 제어된다. 제 1 안내면들 (35) 은 제 1 하프 요소들 (27f) 의 러그들 (32) 의 일부일 수도 있고, 그리고 제 2 안내면들 (36) 은 제 2 하프 요소들 (27g) 의 측방향 측면들에 직접 형성될 수도 있다.

도 9 는 또한 제 1 및 제 2 하프 요소들 (27f, 27g) 이 칼라 (20) 와 샤프트 (14) 의 축선 방향 조정면 (26) 사이의 갭에 위치되는 것을 도시한다. 갭은 조정 공간의 일부이고, 그리고 몸체 (17) 외부에 위치된다. 체결 나사들 (29, 31) 및 타원형 체결 구멍들 (30) 은 도 9 에서 또한 도시된다.

대안적인 해결책에서, 회전 유닛은 어떠한 칼라도 없을 수도 있고, 이에 따라 제 1 및 제 2 하프 요소들은 베어링들의 축선 방향 조정면들에 직접 배열될 수도 있다. 게다가, 조정 공간은 몸체 내부에 위치될 수도 있다. 그 다음에, 몸체에는 조정 공간으로의 접근을 허용하기 위하여 개방 가능한 뚜껑 또는 대응하는 구성 요소가 제공될 수도 있다. 이들 추가적인 실시 형태들에서도, 개시된 하프 요소들의 사용이 유리하다.

경우에 따라서는, 본 출원에 개시된 특징들은 다른 특징들과 상관없이 그대로 사용될 수도 있다. 다른 한편으로, 필요한 경우, 본 출원에 개시된 특징들은 다양한 조합들을 제공하기 위하여 조합될 수도 있다.

도면들 및 관련 설명은 단지 본 발명의 개념을 예시하도록 의도된다. 본 발명의 세부 사항들은 청구범위의 범위 내에서 변경될 수 있다.

Claims

착암을 위한 회전 유닛 (7) 으로서,
몸체 (17);
샤프트 (14);
적어도 하나의 회전 모터 (15);
상기 회전 모터 (15) 로부터 상기 샤프트 (14) 로 토크를 전달하기 위한 전달 부재들 (16);
상기 몸체 (17) 에 회전 가능하게 상기 샤프트 (14) 를 지지하기 위한 적어도 하나의 베어링 조립체 (18); 및
베어링 간극을 조정하도록 상기 베어링 조립체 (18) 에 대해 예압력 (Fpl) 을 발생시키고 조정된 상기 베어링 간극을 고정하기 위한 조정 수단을 포함하고;
상기 조정 수단은 적어도 2 개의 하프 요소들 (27) 을 포함하고;
상기 샤프트 (14) 및 상기 베어링 조립체 (18) 는 서로를 향하는 축선 방향 조정면들 (25, 26) 로서, 상기 축선 방향 조정면들 (25, 26) 사이에서 축선 방향 조정 공간 (24) 을 규정하는 상기 축선 방향 조정면들 (25, 26) 을 갖고, 상기 축선 방향 조정 공간 (24) 은 반경 방향으로 개방되고;
상기 하프 요소들 (27) 은 측방향으로 상기 축선 방향 조정 공간 (24) 에 장착되고;
상기 축선 방향 조정 공간 (24) 은 적어도 부분적으로 상기 몸체 (17) 외부로 연장되고, 그리고 상기 하프 요소들 (27) 은 상기 회전 유닛 (7) 의 사용 중에 상기 샤프트 (14) 의 일단부에 연결된 드릴링 장비 (9) 를 제거하지 않고 상기 몸체 (17) 를 분리하지 않으면서 장착 및 분리 가능한 것을 특징으로 하는, 회전 유닛.
제 1 항에 있어서,
상기 축선 방향 조정 공간 (24) 은 상기 샤프트 (14) 상에서 축선 방향으로 이동 가능한 칼라 (20) 를 포함하고;
상기 칼라 (20) 의 제 1 단부는 상기 베어링 조립체 (18) 에 축선 방향으로 대향하고, 그리고 상기 칼라 (20) 의 제 2 단부는 상기 샤프트 (14) 의 상기 축선 방향 조정면 (26) 을 향하고; 그리고
상기 하프 요소들 (27) 은 상기 칼라 (20) 의 상기 제 2 단부와 상기 샤프트 (14) 의 상기 축선 방향 조정면 (26) 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는, 회전 유닛.
제 2 항에 있어서,
상기 샤프트 (14) 및 상기 칼라 (20) 의 상기 제 2 단부는 상기 몸체 (17) 외부로 축선 방향으로 연장되고, 이에 따라 상기 하프 요소들 (27) 은 상기 몸체 (17) 외부에 위치되는 것을 특징으로 하는, 회전 유닛.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조정 수단은 상기 예압력 (Fpl) 및 상기 베어링 간극을 발생시키기 위한 별도의 또는 외부의 예압 부재 (19) 를 포함하고; 그리고
상기 하프 요소들 (27) 은 조정된 상기 베어링 간극을 고정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 회전 유닛.
제 4 항에 있어서,
작동 커플을 형성하는 2 개의 상기 하프 요소들 (27) 은 모두 균일한 두께를 갖는 것을 특징으로 하는, 회전 유닛.
제 5 항에 있어서,
상기 조정 수단은 서로에 대해 상이한 두께를 갖는 2 개 이상의 작동 커플들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 회전 유닛.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하프 요소들 (27) 은 상기 예압력 (Fpl) 을 발생시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 회전 유닛.
제 1 항 내지 제 3 항 및 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조정 수단은 둘 다 쐐기형 구성을 갖는 적어도 2 개의 제 1 하프 요소들 (27f) 을 포함하고, 상기 제 1 하프 요소들 둘 다의 적어도 하나의 면은 경사져 있고;
쐐기부들 (28) 을 갖는 상기 제 1 하프 요소들 (27f) 은 작동 커플을 형성하고 상기 샤프트 (14) 의 축선 방향에 대해 횡방향으로 이동 가능하고; 그리고
상기 조정 수단은 발생된 베어링 예압에 영향을 주기 위하여 상기 축선 방향 조정 공간 (24) 에서 서로를 향하거나 또는 서로 멀어지게 쐐기형의 상기 제 1 하프 요소들 (27f) 을 이동시키기 위한 인장 부재들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 회전 유닛.
제 8 항에 있어서,
상기 조정 수단은 작동 커플을 형성하고 쐐기형 구성을 갖는 추가적인 2 개의 제 2 하프 요소들 (27g) 을 더 포함하고; 그리고
상기 제 2 하프 요소들 (27g) 은 상기 축선 방향 조정 공간 (24) 을 한정하는 상기 샤프트 (14) 의 상기 축선 방향 조정면들 (26) 과 상기 제 1 하프 요소들 (27f) 의 쐐기 형상 면들 (28) 사이에 배열되고, 이에 따라 상기 제 1 하프 요소들 (27f) 및 상기 제 2 하프 요소들 (27g) 의 쐐기면들 (28) 은 서로 대향하게 배열되는 것을 특징으로 하는, 회전 유닛.
제 9 항에 있어서,
상기 제 1 하프 요소들 (27f) 은 내주부에서 보다 상기 쐐기부의 외주부에서 두께가 더 두껍도록 상기 샤프트 (14) 를 향하여 반경 방향으로 경사지는 축선 방향 쐐기면들 (28) 을 포함하고; 그리고
상기 제 2 하프 요소들 (27g) 은 외주에서 보다 내주에서 두께가 더 두껍도록 상기 샤프트 (14) 로부터 떨어져서 반경 방향으로 경사지는 축선 방향 쐐기면들 (28) 을 포함하는 것을 특징으로 하는, 회전 유닛.
제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 하프 요소들 (27f) 에는 상기 베어링 조립체 (18) 에 대해 원하는 축선 방향의 예압력 (Fpl) 을 발생시키기 위하여 서로를 향하여 그리고 서로 멀어지게 작동 커플을 형성하는 2 개의 상기 제 1 하프 요소들 (27f) 을 반경 방향으로 이동시키기 위한 인장 나사들 (34) 이 제공되고; 그리고
달성된 베어링의 상기 예압력은 상기 제 1 하프 요소들의 인장 나사들 (34) 의 조임 토크에 기초하여 계산되는 것을 특징으로 하는, 회전 유닛.
제 11 항에 있어서,
상기 제 1 하프 요소들 (27f) 에는 상기 제 1 하프 요소들을 반경 방향으로 움직이지 않게 잠금하고 이에 따라 조정 조치들이 실행된 후에 상기 제 1 하프 요소들의 상대 이동들을 방지하도록 여러 개의 축선 방향 체결 나사들 (29) 이 제공되는 것을 특징으로 하는, 회전 유닛.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 회전 유닛 (7) 은 다운 홀 (down-the-hole; DTH) 드릴링 기계 구성 요소이고 어떠한 충격 디바이스도 없는 것을 특징으로 하는, 회전 유닛.
착암 기계의 회전 유닛의 베어링 간극을 조정하는 방법으로서, 상기 방법은,
상기 베어링 간극을 조정하기 위하여 샤프트 (14) 의 베어링 조립체 (18) 에 대해 예압력 (Fpl) 을 발생시키는 단계를 포함하고;
작동 커플을 형성하는 적어도 2 개의 하프 요소들 (27) 에 의해서 상기 베어링 간극을 보장하는 단계; 및
축선 방향 조정 공간 (24) 이 적어도 부분적으로 몸체 (17) 외부로 연장되고, 그리고 상기 하프 요소들 (27) 이 상기 회전 유닛 (7) 의 사용 중에 상기 샤프트 (14) 의 일단부에 연결된 드릴링 장비 (9) 를 제거하지 않고 상기 몸체 (17) 를 분리하지 않으면서 장착 및 분리 가능하도록 상기 샤프트 (14) 의 외부면 상에 있고 상기 샤프트 (14) 의 축선 방향 조정면들 (25, 26) 과 상기 베어링 조립체 (18) 에 의해서 축선 방향으로 규정되는 상기 축선 방향 조정 공간 (24) 에 횡방향으로 적어도 2 개의 상기 하프 요소들 (27) 을 배열하는 단계에 의해서 특징지어지는, 베어링 간극을 조정하는 방법.