KR20220156621A - 충격 드릴 도구를 위한 플러싱 및 연결 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실질적 원통형 벽(3)을 포함하고 내부 표면(4) 및 외부 표면(5)을 포함하는 외부 마모 슬리브(2)를 포함하는 유체-동작식 충격 드릴 도구(1)에 관한 것이다. 도구는 또한 헤드 부분(7) 및 비트 보유 부분(8)을 갖고 외부 마모 슬리브의 전방 단부(9)에 위치되는 충격 비트(6)를 포함한다. 도구는 충격 비트를 타격하기 위해 외부 마모 슬리브 내에서 왕복 이동하도록 장착되는 슬라이딩 피스톤(10)을 더 포함한다. 도구는 또한 실질적 원통형 벽(12)을 갖고 구동 링을 유체-동작식 충격 드릴 도구의 구동 수단에 연결하도록 구성되는 연결 수단(13)을 포함하는 구동 링(11)을 포함한다. 적어도 하나의 플러싱 채널(31)이 플러싱 매체를 위해 비트의 커팅면에 유체 경로를 제공한다. 적어도 하나의 플러싱 채널의 제1 부분(32)이 마모 슬리브의 벽(3) 내에서 길이방향으로 연장되고, 적어도 하나의 플러싱 채널의 제2 부분(36)이 구동 링의 벽(12) 내에서 길이방향으로 연장되며, 적어도 하나의 플러싱 채널의 제3 부분(40)이 충격 비트의 헤드 부분(7)을 통해 비트의 커팅면(43)까지 연장된다.

Description

충격 드릴 도구를 위한 플러싱 및 연결 장치

본 발명은 유체-동작식 충격 드릴 도구를 위한 플러싱(flushing) 및 연결 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 다운-더-홀 해머(down-the-hole hammer)에 사용하기 위한 플러싱 및 연결 장치에 관한 것이다.

다운-더-홀 해머와 같은 유체-동작식 충격 드릴 도구를 위한 충격 비트는 전형적으로 비트 헤드를 포함하며, 헤드의 전방면 상에 커팅 인서트가 놓인다. 비트 헤드는 비트 헤드보다 작은 직경을 갖는 축방향 연장 섕크(shank)를 갖도록 형성된다. 해머가 회전함에 따라, 회전 구동이 가장 일반적으로는 드릴 도구의 구동 척 내부에 제공된 스플라인과 맞물리는 섕크의 외부 원통형 벽에 제공된 스플라인을 거쳐 섕크에 전달된다. 드릴링 사이클 동안, 임팩트 피스톤(impact piston)이 섕크의 후방 단부와 충돌하여, 비트 헤드 상의 커팅 인서트를 드릴링되고 있는 암석 내로 가압한다. 플러싱 공기로 알려진 가압 공기가 해머가 동작하는 동안 커팅물을 구멍 밖으로 플러싱하는데 사용된다. 플러싱 공기는 피스톤의 중심을 통과하는 플러싱 보어와 비트 섕크를 통과하는 대응하는 보어를 통해 제공될 수 있다. 그러나, 이러한 배열은 전형적으로 플러싱 공기를 제어하기 위해, 파손되기 쉬울 수 있는, 풋 밸브(footvalve)를 필요로 한다. 또한, 중앙 보어로 인해 피스톤의 타격 면적이 감소되며, 이는 또한 피스톤의 중량을 감소시킨다. 피스톤의 상승 표면의 면적 또한 감소된다. 대안은 스플라인으로부터 비트의 커팅면까지 공기를 유도하도록 비트 헤드에 채널이 제공되는 것에 의해 플러싱 공기가 스플라인을 따라 이동하게 하는 것이다. 스플라인은 윤활을 필요로 하기 때문에, 드릴 장비에서 플러싱 공기 스트림에 윤활유가 추가될 수 있다.

아일랜드 특허 번호 S87042는 드릴 도구의 구동 수단과 비트 사이의 종래의 스플라인 결합에 대한 대안적인 배열을 제안하며, 여기서 구동 링의 전방 단부에 복수의 돌출부가 제공되며, 그 각각은 비트 헤드 상의 대응하는 복수의 리세스 중 하나에 수용된다. 결합 수단이 비트의 헤드 부분에 제공되기 때문에, 비트의 길이가 감소될 수 있고, 이에 의해 비트의 전체 중량을 감소시켜 더 빠르고 더 효율적인 드릴링을 가능하게 한다. 이러한 구동 기구 및 기타의 것과 함께 사용되는 플러싱 장치를 제공하는 것이 바람직하며, 이는 증가된 피스톤 중량 및 타격 면적을 허용하고 피스톤 대 비트 질량비를 최적화한다.

본 발명에 따르면, 유체-동작식 충격 드릴 도구로서,

실질적 원통형 벽을 포함하고 내부 및 외부 표면을 갖는 외부 마모 슬리브;

헤드 부분과 비트 보유 부분을 가지며, 외부 마모 슬리브의 전방 단부에 위치되는 충격 비트;

충격 비트를 타격하기 위해 외부 마모 슬리브 내에서 왕복 이동하도록 장착되는 슬라이딩 피스톤;

실질적 원통형 벽을 갖고, 구동 링을 유체-동작식 충격 드릴 도구의 구동 수단에 연결하도록 구성되는 연결 수단을 갖는 구동 링; 및

플러싱 매체를 위해 비트의 커팅면에 유체 경로를 제공하기 위한 적어도 하나의 플러싱 채널을 포함하는 유체-동작식 충격 드릴 도구에 있어서,

적어도 하나의 플러싱 채널의 제1 부분은 마모 슬리브의 벽 내에서 길이방향으로 연장되고, 적어도 하나의 플러싱 채널의 제2 부분은 구동 링의 벽 내에서 길이방향으로 연장되며, 적어도 하나의 플러싱 채널의 제3 부분은 충격 비트의 헤드 부분을 통해 비트의 커팅면까지 연장되는 것을 특징으로 하는 유체 동작식 충격 드릴 도구가 제공된다.

플러싱 채널 또는 각각의 플러싱 채널의 제1 부분은 외부 마모 슬리브의 실질적 원통형 벽 내부에 있다. 즉, 플러싱 채널의 제1 부분은 마모 슬리브 자체의 내부 표면 내에 배치되는 것이 아니라 마모 슬리브의 벽 내에 배치되며 그를 통해 길이방향으로 연장된다. 따라서, 플러싱 채널 또는 각각의 플러싱 채널의 제1 부분은 마모 슬리브의 내부 표면과 마모 슬리브의 외부 표면 사이에서 마모 슬리브의 벽을 통해 길이방향으로 연장된다. 유사하게, 플러싱 채널 또는 각각의 플러싱 채널의 제2 부분은 구동 링의 실질적 원통형 벽 내부에 있다. 역시, 플러싱 채널의 제2 부분은 구동 링 자체 내에 배치되는 것이 아니라 구동 링의 벽 내에 배치되고 이를 통해 길이방향으로 연장된다. 따라서, 플러싱 채널 또는 각각의 플러싱 채널의 제2 부분은 구동 링의 내부 표면과 구동 링의 외부 표면 사이에서 구동 링의 벽을 통해 길이방향으로 연장된다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "전방"이라는 용어는 드릴 비트의 커팅면을 향하는 방향을 나타내기 위한 것이다. 본 명세서에 사용된 용어 "후방" 또는 "후방쪽"은 드릴 비트의 커팅면으로부터 멀어지는 방향을 나타내기 위한 것이다.

이러한 배열은 풋 밸브와 피스톤을 통한 중앙 플러싱 보어에 대한 필요가 회피되기 때문에 유리하다. 이는 피스톤 중량이 최대화될 수 있게 하고 피스톤의 타격 면적이 증가될 수 있게 하며, 이에 의해 증가된 구동력 및 증가된 피스톤 상승력을 제공한다. 또한 피스톤 임팩트는 더 큰 접촉 면적에 걸쳐 퍼지게 되고, 이는 피스톤의 수명을 향상시킬 수 있다. 이러한 배열의 추가 장점은 플러싱 유체가 비트의 커팅면에서 배출된다는 것이다.

예를 들어, 유체-동작식 충격 드릴 도구가 공압 동작식 충격 드릴 도구인 본 발명의 실시예에서, 피스톤을 구동하는데 사용되는 공기가 플러싱 매체로서도 사용될 수 있다. 이러한 실시예에서, 플러싱 채널 또는 각각의 플러싱 채널의 제1 부분은 외부 마모 슬리브의 내부 표면에 제1 입구를 그리고 외부 마모 슬리브의 벽의 전방 단부에 출구를 갖는다. 제1 입구는 유체-동작식 충격 드릴 도구의 상단 챔버로부터 공기를 배출하도록 배열될 수 있다. 플러싱 채널 또는 각각의 플러싱 채널의 제1 부분은 외부 마모 슬리브의 내부 표면에 제2 입구를 가질 수 있으며, 제2 입구는 제1 입구와는 상이한 마모 슬리브를 따른 길이방향 위치에 있다. 예를 들어, 제2 입구는 제1 입구보다 전방에 있을 수 있다. 제2 입구는 유체-동작식 충격 드릴의 바닥 챔버로부터 공기를 배출하도록 배열될 수 있다.

예를 들어, 유체-동작식 충격 드릴 도구가 유압 동작식 충격 드릴인 다른 실시예에서, 도구는 플러싱 매체로서 사용하기 위한 공기의 공급을 받을 수 있다. 이러한 실시예에서, 플러싱 채널 또는 각각의 플러싱 채널의 제1 부분은 외부 마모 슬리브의 내부 표면에 입구를 그리고 외부 마모 슬리브의 벽의 전방 단부에 출구를 갖는다. 플러싱 공기는 도구의 구동 기구와 독립적으로 공급되므로, 제2 입구가 필요하지 않다.

플러싱 채널 또는 각각의 플러싱 채널의 제2 부분은 구동 링의 후방 단부에 있는 입구와 출구를 가질 수 있으며, 입구는 플러싱 채널의 제1 부분의 출구로부터 플러싱 매체를 수용하도록 배열된다. 일부 실시예에서, 플러싱 채널 또는 각각의 플러싱 채널의 제2 부분의 출구는 구동 링의 내부 표면에 제공될 수 있다. 일부 실시예에서, 플러싱 채널 또는 각각의 플러싱 채널의 제2 부분의 출구는 구동 링의 전방 단부에 제공될 수 있다.

플러싱 채널 또는 각각의 플러싱 채널의 제3 부분은 충격 비트의 헤드 부분에 입구를 그리고 충격 비트의 커팅면에 출구를 가질 수 있으며, 입구는 플러싱 채널의 제2 부분의 출구로부터 플러싱 매체를 수용하도록 배열된다.

유체-동작식 충격 드릴 도구는 또한 구동 링 상의 상보적 결합 수단과 결합가능한 충격 비트 상의 결합 수단을 포함할 수 있으며, 이에 의해 구동 링으로부터의 회전 구동이 충격 비트에 전달될 수 있다.

바람직하게는, 결합 수단은 충격 비트의 헤드 부분 상에 제공된다. 일 실시예에서, 충격 비트의 헤드 부분 상의 결합 수단은 복수의 리세스를 포함하고 구동 링 상의 상보적 결합 수단은 그 전방 단부에 대응하는 복수의 돌출부를 포함하며, 이에 의해 각각의 돌출부는 회전 구동을 구동 링으로부터 충격 비트에 전달하도록 대응하는 리세스 내에 수용된다. 대안적인 실시예에서, 충격 비트의 헤드 부분 상의 결합 수단은 복수의 돌출부를 포함하고 구동 링 상의 상보적 결합 수단은 대응하는 복수의 리세스를 포함하며, 이에 의해 각각의 돌출부는 회전 구동을 구동 링으로부터 충격 비트에 전달하도록 대응하는 리세스 내에 수용된다.

이 배열의 장점은 비트 헤드에 결합 수단이 제공되는 것에 의해 비트 중량이 감소되어 피스톤 대 비트 질량비가 최적화될 수 있게 된다는 것이다. 또한, 결합 수단은 비트의 헤드 부분 상에 제공되기 때문에, 스플라인형 생크가 더 이상 필요하지 않으며, 이에 의해 또한 스플라인 윤활의 필요도 제거된다. 생크는 또한 단축되거나 완전히 제거될 수 있다.

일 실시예에서, 플러싱 채널의 제2 부분은 구동 링 상의 돌출부 중 하나 상에 출구를 갖는다. 출구는 돌출부의 내부 표면 상에 제공될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 출구는 돌출부의 전방 단부에 제공될 수 있다. 복수의 플러싱 채널이 구동 링 상의 각각의 돌출부가 플러싱 매체를 위한 출구를 갖도록 제공될 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 초과의 출구가 각각의 돌출부 상에 제공될 수 있다. 출구 또는 각각의 출구의 정확한 위치 및 배향은 플러싱 유체가 효과적으로 지향되는 것을 보장하기 위해 플러싱 유체에 대한 유출 각도를 최적화하도록 선택될 수 있다.

다른 실시예에서, 플러싱 채널의 제2 부분은 구동 링 상의 2개의 인접한 돌출부 사이에 출구를 갖는다. 출구는 구동 링의 내부 표면 상에 제공될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 출구는 구동 링의 전방 단부에 제공될 수 있다. 복수의 플러싱 채널이 플러싱 매체를 위한 출구가 인접한 돌출부의 각각의 쌍 사이에 제공되도록 제공될 수 있다.

구동 링은 복수의 분리가능 부분-환형 구동 도그 세그먼트(a plurality of separable part-annular drive dog segment)를 포함할 수 있다. 각각의 구동 도그 세그먼트는 복수의 돌출부 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

유체-동작식 충격 드릴 도구는 드릴 도구에 충격 비트를 보유하기 위해 충격 비트의 비트 보유 부분과 결합되도록 구성되는 비트 보유 수단을 더 포함할 수 있다. 비트 보유 수단은 드릴 도구에 충격 비트를 보유하기 위해 충격 비트의 비트 보유 부분과 결합되도록 구동 링의 내부에 형성된 숄더(shoulder)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 비트 보유 수단은 비트 보유 링을 포함할 수 있다. 충격 비트의 비트 보유 부분은 보유 숄더를 포함할 수 있다.

유체-동작식 충격 드릴 도구는 외부 마모 슬리브의 전방 단부에서 외부 마모 슬리브 주위에 배열되는 환형 플랜지를 더 포함할 수 있다. 플랜지는 플랜지에 제공된 내부 숄더와 마모 슬리브의 전방 단부에 제공된 외부 숄더의 결합에 의해 마모 슬리브에 대한 전방 이동이 억제될 수 있다. 구동 링의 연결 수단은, 마모 슬리브의 전방 단부가 구동 링의 내부 숄더와 맞닿도록 마모 슬리브의 전방 단부를 수용하도록 배열되는, 구동 링의 후방 단부에 제공된 환형 칼라(annular collar)를 포함할 수 있다. 복수의 구멍이 플랜지의 전방 단부에 맞닿을 수 있는 칼라의 후방 단부에 제공될 수 있다. 플랜지는 내부에 제공된 복수의 관통 구멍을 포함할 수 있으며, 각각의 관통 구멍은 칼라의 복수의 구멍 중 하나에 대응하고, 각각의 관통 구멍과 칼라의 대응하는 구멍은 구동 링을 충격 드릴 도구의 구동 수단에 연결하기 위해 볼트 같은 파스너를 수용하도록 구성된다. 플랜지 내의 관통 구멍 및/또는 칼라 내의 관통 구멍은 내부 나사산형일 수 있다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 유체-동작식 충격 드릴 도구가 제공되며, 유체-동작식 충격 드릴 도구는,

실질적 원통형 벽을 포함하고 내부 및 외부 표면을 갖는 외부 마모 슬리브;

헤드 부분과 비트 보유 부분을 가지며, 외부 마모 슬리브의 전방 단부에 위치되는 충격 비트;

충격 비트를 타격하기 위해 외부 마모 슬리브 내에서 왕복 이동하도록 장착되는 슬라이딩 피스톤;

실질적 원통형 벽을 갖고 구동 링을 유체-동작식 충격 드릴 도구의 구동 수단에 연결하도록 구성된 연결 수단을 포함하는 구동 링; 및

외부 마모 슬리브의 전방 단부에서 외부 마모 슬리브 주위에 배열되는 환형 플랜지로서, 플랜지는 내부에 제공된 복수의 관통 구멍을 포함하고 플랜지에 제공된 내부 숄더와 마모 슬리브의 전방 단부에 제공된 외부 숄더의 결합에 의해 마모 슬리브에 대한 전방 이동이 억제되는, 환형 플랜지를 포함하며;

구동 링의 연결 수단은 구동 링의 후방 단부에 제공된 환형 칼라를 포함하고, 칼라는 그 후방 단부에 제공된 복수의 구멍을 포함하고, 각각의 구멍은 플랜지 내의 복수의 관통 구멍 중 하나에 대응하고, 칼라는 마모 슬리브의 전방 단부가 구동 링의 내부 숄더에 맞닿도록 마모 슬리브의 전방 단부를 수용하도록 배열되고 칼라의 후방 단부는 플랜지의 전방 단부에 맞닿도록 배열되며, 각각의 관통 구멍 및 칼라 내의 대응하는 구멍은 구동 링을 충격 드릴 도구의 구동 수단에 연결하도록 파스너를 수용하게 구성된다.

비트 보유 링이 비트를 충격 드릴 도구에 보유하기 위해 충격 비트의 비트 보유 부분과 결합되도록 배열될 수 있다. 비트 보유 링은 파스너와 구동 링의 결합에 의해 구동 링과 얼라이너(aligner) 사이에서 적소에 클램핑될 수 있다.

비트 보유 링은 복수의 부분-환형 비트 보유 부분으로서 제공될 수 있고 구동 링의 칼라 내의 구멍의 깊이는 비트 보유 부분의 높이보다 클 수 있으며, 따라서 외부 마모 슬리브가 충격 비트로부터 멀어지게 이동될 때 비트 보유 링이 더 이상 충격 비트를 드릴 도구 내에 보유하지 않도록 비트 보유 링이 반경방향 외향 방향으로 이동가능한 환형 공간이 마모 슬리브의 전방 단부와 구동 링의 내부 숄더 사이에 형성되도록 비트 보유 부분의 높이 이상이지만 구멍의 깊이 미만인 거리만큼 파스너를 구멍으로부터 인출함으로써 충격 비트가 드릴 도구로부터 제거가능해진다.

유체-동작식 충격 드릴 도구는 비트 보유 부분 주위에 배열되는 O-링을 더 포함할 수 있다. 대안적으로, 유체-동작식 충격 드릴 도구는 구동 링을 통해 연장되고 비트 보유 부분과 결합되도록 배열되는 복수의 핀을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 위에서 설명한 바와 같이 유체-동작식 충격 드릴 도구로부터 충격 드릴 비트를 제거하는 방법이 제공되며, 상기 방법은,

비트 보유 부분의 높이 이상이지만 구멍의 깊이 미만인 거리만큼 구멍으로부터 파스너를 인출하는 단계;

마모 슬리브의 전방 단부와 구동 링의 내부 숄더 사이에 환형 공간을 생성하도록 외부 마모 슬리브와 구동 링을 서로에 대해 이동시키는 단계; 및

드릴 도구와 충격 드릴 비트를 서로에 대해 멀어지게 이동시키는 단계로서, 이에 의해 충격 비트의 비트 보유 부분은 비트 보유 링의 비트 보유 부분이 환형 공간 내로 반경방향 외향 방향으로 이동하게 하는, 단계를 포함한다.

방법은 추가로 충격 드릴 비트를 교체하기 위한 것일 수 있으며,

충격 비트를 충격 드릴 도구의 원위 단부 내로 삽입하는 단계;

구동 링을 통해 연장되고 비트 보유 부분과 결합되도록 배열되는 복수의 핀을 작동시킴으로써 비트 보유 링의 비트 보유 부분을 반경방향 내향 방향으로 이동시키는 단계; 및

외부 마모 슬리브를 충격 비트를 향해 이동시키고 파스너를 구멍에 재삽입하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 유체-동작식 충격 드릴 도구는 다운-더-홀 해머이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 다운-더-홀 해머의 종단면도이다.
도 2는 도 1의 해머의 구동 링의 절단 사시도이다. 도 3은 도 1의 다운-더-홀 해머의 사시도이다.
도 4는 도 1의 해머의 구성요소 중 일부의 분해도이다. 도 5는 도 1의 다운-더-홀 해머의 종단면도로서, 스트로크의 상단에 있는 피스톤을 도시한다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 다운-더-홀 해머의 일부의 종단면도이다.
도 7은 도 6의 해머의 구동 링의 세그먼트의 사시도이다. 도 8은 도 6의 해머의 구성요소 중 일부의 분해도이다. 도 9는 도 1의 다운-더-홀 해머에 사용하기 위한 비트 보유 링의 분해도이다.
도 10a 내지 도 10d는 도 1의 다운-더-홀 해머의 종단면도로서, 해머로부터 비트를 제거하는 것을 도시한다.
도 11은 도 1의 해머의 충격 비트 및 구동 링의 사시도이다.
도 12는 본 발명의 제2 양태의 실시예에 따른 다운-더-홀 해머의 종단면도이다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 다운-더-홀 해머(1)가 도 1 내지 도 5에 도시되어 있다. 해머(1)는 실질적 원통형 벽(3)을 포함하고 내부 표면(4) 및 외부 표면(5)을 갖는 외부 마모 슬리브(2)를 포함한다. 해머는 또한 헤드 부분(7) 및 비트 보유 숄더(8)를 갖는 충격 비트(6)를 포함한다. 비트는 외부 마모 슬리브의 전방 단부(9)에 위치된다. 해머는 충격 비트를 타격하기 위해 외부 마모 슬리브 내에서 왕복 이동하도록 장착되는 슬라이딩 피스톤(10)을 더 포함한다. 실질적 원통형 벽(12)을 갖는 구동 링(11)은 구동 링을 해머의 구동 수단에 연결하도록 구성된 연결 수단(13)을 포함한다. 비트 보유 링(21)이 비트를 해머에 보유하기 위해 충격 비트 상의 비트 보유 숄더(8)와 결합되도록 배열된다.

도 4에 가장 잘 도시된 바와 같이, 충격 비트(6)의 헤드 부분(7)의 후방 단부(15)에 복수의 리세스(14)가 제공된다. 대응하는 복수의 돌출부(16)가 구동 링(11)의 전방 단부(17)에 제공된다. 각각의 돌출부(16)는 구동 링(11)으로부터 충격 비트(6)로 회전 구동을 전달하기 위해 대응하는 리세스(14) 내에 수용된다.

해머는 외부 마모 슬리브의 전방 단부(9)에서 외부 마모 슬리브 주위에 배열되는 환형 플랜지(18)를 더 포함한다. 플랜지는 플랜지에 제공된 내부 숄더(19)와 마모 슬리브의 전방 단부에 제공된 외부 숄더(20)의 결합에 의해 마모 슬리브에 대한 전방 이동이 억제된다. 구동 링의 연결 수단(13)은, 마모 슬리브의 전방 단부가 구동 링의 내부 숄더(24)에 맞닿도록 마모 슬리브의 전방 단부(9)를 수용하도록 배열되는, 구동 링의 후방 단부(23)에 제공된 환형 칼라(22)를 포함한다. 복수의 내부 나사산 구멍(25)이 칼라의 후방 단부(26)에 제공되고, 칼라의 후방 단부는 플랜지(18)의 전방 단부(27)와 맞닿도록 배열된다. 복수의 관통 구멍(28)이 플랜지에 제공된다. 각각의 관통 구멍은 칼라의 복수의 구멍 중 하나에 대응한다. 볼트(30)가 구동 링을 마모 슬리브에 연결하고 따라서 충격 드릴 도구의 구동 수단에 연결하기 위해 각각의 관통 구멍(28) 내로 삽입되고 대응하는 구멍(25) 내로 나사결합된다. 이 볼트결합 배열의 클램핑 효과는 또한 비트 보유 링(21)을 구동 링(11)과 얼라이너(29) 사이에서 적소에 유지시킨다.

도 1에 가장 잘 도시된 바와 같이, 해머(1)는 플러싱 매체를 위한 유체 경로를 제공하기 위해 복수의 플러싱 채널(31)을 포함한다. 플러싱 채널은 해머 주위에 반경방향으로 이격된 배열로 제공된다. 각각의 플러싱 채널의 제1 부분(32)은 마모 슬리브(2)의 벽(3) 내에서 길이방향으로 연장된다. 도면에 도시된 바와 같이, 각각의 플러싱 채널의 제1 부분(32)은 외부 마모 슬리브의 벽(3)의 내부에 있으며, 이는 각각의 플러싱 채널의 제1 부분이 마모 슬리브 자체의 내부 표면 내에 배치되는 것이 아니라 마모 슬리브의 벽 내에 배치되는 것을 의미한다. 각각의 플러싱 채널의 제1 부분(32)은 외부 마모 슬리브의 내부 표면(4)에 제1 입구(33)를 갖는다. 제1 입구(33)는 해머의 상단 챔버(44)로부터 공기를 배출하도록 위치된다. 각각의 플러싱 채널의 제1 부분은 외부 마모 슬리브의 내부 표면(4)에 제2 입구(35)를 갖는다. 도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제2 입구(35)는 각각의 플러싱 채널에 대해 제1 입구(33)의 전방에 있으며 해머의 바닥 챔버(45)로부터 공기를 배출하도록 배열된다. 각각의 플러싱 채널의 제1 부분(32)은 또한 외부 마모 슬리브의 벽의 전방 단부(9)에 출구(34)를 포함한다.

각각의 플러싱 채널(31)의 제2 부분(36)은 구동 링(11)의 벽(12) 내에서 길이방향으로 연장된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 각각의 플러싱 채널의 제2 부분(36)은 구동 링의 벽의 내부에 있는데, 즉 플러싱 채널의 제2 부분은 구동 링 자체 내에 배치되는 것이 아니라 마모 슬리브의 벽 내에 배치되며 마모 슬리브의 벽을 통해 길이방향으로 연장된다. 각각의 플러싱 채널의 제2 부분(36)은 구동 링의 후방 단부에 입구(37)를 가지며, 각각의 입구(37)는 대응하는 플러싱 채널의 제1 부분의 출구(34)로부터 플러싱 매체를 수용하도록 배열된다. 각각의 플러싱 채널의 제2 부분(36)은 구동 링의 내부 표면(39)에 출구(38)를 갖는다. 도 2에 도시된 바와 같이, 각각의 출구(38)는 구동 링 상의 돌출부(16) 중 하나에 제공된다. 다른 실시예에서, 각각의 플러싱 채널의 제2 부분의 출구는 구동 링의 전방 단부에, 예를 들어 돌출부 중 하나의 전방 단부에 또는 2개의 인접한 돌출부 사이에 제공될 수 있다.

각각의 플러싱 채널의 제3 부분(40)은 충격 비트(6)의 헤드 부분(7)을 통해 비트의 커팅면(41)으로 연장된다. 각각의 플러싱 채널의 제3 부분(40)은 충격 비트의 헤드 부분에 입구(42)를 갖고, 입구는 대응하는 플러싱 채널의 제2 부분의 출구(38)로부터 플러싱 매체를 수용하도록 배열된다. 각각의 플러싱 채널의 제3 부분(40)은 충격 비트의 커팅면에 출구(43)를 갖는다.

사용 시, 상단 챔버(44) 및 바닥 챔버(45)에는 가압 공기가 교대로 공급된다. 피스톤이 도 5에 도시된 바와 같이 스트로크의 상단에 있을 때, 상단 챔버(44)에는 가압 공기가 공급된다. 플러싱 채널(31)의 입구(33)는 피스톤(10)에 의해 밀봉된다. 피스톤은 충격 비트(6)를 타격하도록 하방으로 가압된다. 피스톤이 도 1에 도시된 위치로 하방으로(전방으로) 이동하면, 입구(33)는 상단 챔버(44)로부터 공기를 배출하도록 개방된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 피스톤이 타격 위치에 있을 때, 바닥 챔버(45)는 플러싱 채널로부터 격리되어, 주변 압력에 대한 바닥 챔버의 노출을 피한다.

피스톤이 타격 위치에 있을 때, 가압 공기가 공급 채널(도시되지 않음)을 거쳐 바닥 챔버(45)에 공급된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 바닥 챔버는 플러싱 채널로부터 격리되고 피스톤(10), 비트(6) 및 얼라이너(29)에 의해 밀봉된다. 결과적으로, 피스톤(10)은 상승되고 일단 피스톤의 전방 단부가 플러싱 채널의 제2 입구(35)를 통과하면, 공기가 바닥 채널로부터 비트의 커팅면으로 배출된다. 그 후 마모 슬리브 내에서 피스톤의 왕복 이동을 야기하도록 상단 챔버 및 바닥 챔버에 교대로 공기가 공급되면서 사이클이 반복된다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 다운-더-홀 해머(1)가 도 6 내지 도 8에 도시되어 있다. 제2 실시예의 해머(1)는 제1 실시예의 것과 유사하고, 유사한 참조 번호는 유사한 요소를 지칭하기 위해 사용된다. 제2 실시예는 구동 링(11)이 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 복수의 부분 환형 세그먼트(46)를 포함한다는 점에서 제1 실시예와 상이하다. 각각의 세그먼트(46)에는 3개의 돌출부(16)가 제공된다. 다른 실시예에서, 각각의 세그먼트에는 더 많거나 더 적은 수의 돌출부가 제공될 수 있다. 비트 보유 링 대신에, 각각의 세그먼트(46)에는 숄더(47)가 형성되며, 따라서 구동 링(11)이 조립될 때, 연속적인 비트 보유 숄더(48)가 해머에 비트를 보유하도록 충격 비트 상의 비트 보유 숄더(8)와 결합된다.

도 9에 도시된 바와 같이, 도 1 내지 도 5에 도시된 실시예의 비트 보유 링(21)은 2개의 부분-환형 비트 보유 부분 또는 절반부(21a, 21b)로서 제공될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 링(21)은 더 많은 수의 부분으로 분할될 수 있다. 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이 그리고 도 10a에 나타낸 바와 같이, 구동 링(11)의 칼라(22) 내의 구멍(25)의 깊이(D)는 비트 보유 링의 높이(H)보다 크다. 이는 구동 링(11)을 제거하지 않고 충격 비트(6)가 해머로부터 제거되도록 한다. 이는 비트 보유 링 부분의 높이(H) 이상이지만 구멍의 깊이(D) 미만의 거리만큼 구멍(25)으로부터 볼트(30)를 인출함으로써 달성될 수 있다. 도 10b에 도시된 바와 같이, 외부 마모 슬리브(2)는 예를 들어 해머를 들어 올리는 것에 의해 충격 비트(6)로부터 멀어지게 이동될 수 있으며, 이에 의해 마모 슬리브의 전방 단부(9)와 구동 링의 내부 숄더(24) 사이에 환형 공간(47)을 생성한다. 볼트(30)는 여전히 구멍(25)에 결합되어 있으므로 구동 링(11)은 여전히 해머에 보유된다.

도 10c에 도시된 바와 같이, 해머가 더 들어 올려짐에 따라, 충격 비트(6)는 해머로부터 내려가므로, 비트의 보유 부분은 비트 보유 링(21)의 절반부(21a, 21b)와 결합된다. 비트의 질량은 도 10d에 도시된 바와 같이 절반부가 더 이상 충격 비트를 해머에 보유하지 않도록 절반부가 환형 공간(47) 내로 반경방향 외향 방향으로 이동하게 한다. 이는 해머로부터 구동 링을 제거하지 않으면서 비트가 제거되거나 교체될 수 있게 한다. 새로운 비트가 삽입될 수 있고, 비트 보유 링 절반부(21a, 21b)는 구동 링(11)을 통해 연장되며 절반부(21a, 21b)에 결합되도록 배열되는 도 11에 도시된 핀(48)을 거쳐 비트 보유 위치로 복귀된다. 대안적인 실시예에서, 비트가 제거될 때 비트 보유 링 절반부(21a, 21b)가 그 원래의 비트 보유 위치로 복귀하도록 절반부를 내향으로 편향시키기 위해 비트 보유 링 절반부 주위에는 탄성 o-링이 제공될 수 있다. 일단 새로운 비트가 삽입되면, 해머는 마모 슬리브를 비트를 향해 이동시키고 볼트를 구멍 내로 완전히 삽입함으로써 재조립된다.

본 발명의 제2 양태의 실시예에 따른 다운-더-홀 해머가 도 12에 도시되어 있다. 해머(1201)는 외부 마모 슬리브(2)와 외부 마모 슬리브의 전방 단부(9)에 위치된 비트 보유 숄더(8) 및 헤드 부분(7)을 갖는 충격 비트(6)를 포함한다. 해머(1201)는 또한 충격 비트를 타격하기 위해 외부 마모 슬리브 내에서 왕복 이동하도록 장착되는 슬라이딩 피스톤(10)을 포함한다.

해머는, 마모 슬리브의 전방 단부가 구동 링의 내부 숄더(24)에 맞닿도록 마모 슬리브의 전방 단부(9)를 수용하도록 배열되는, 구동 링의 후방 단부(23)에 제공된 환경 칼라(22)를 갖는 구동 링(11)을 더 포함한다. 복수의 내부 나사산 구멍(25)이 칼라의 후방 단부(26)에 제공되고, 칼라의 후방 단부는 플랜지(18)의 전방 단부(27)에 맞닿도록 배열된다. 복수의 관통 구멍(28)이 플랜지에 제공된다. 각각의 관통 구멍은 칼라의 복수의 구멍 중 하나에 대응한다. 볼트(30)가 구동 링을 마모 슬리브에 연결하고 따라서 충격 드릴 도구의 구동 수단에 연결하기 위해 각각의 관통 구멍(28) 내로 삽입되고 대응하는 구멍(25) 내로 나사결합된다. 이 볼트결합 배열의 클램핑 효과는 또한 비트 보유 링(21)을 구동 링(11)과 얼라이너(29) 사이에서 적소에 유지시킨다. 구동 링 상의 스플라인(50)은 회전 구동을 비트에 전달하기 위해 충격 비트 상의 상보적 스플라인(51)과 결합된다.

도 9에 도시된 바와 같이, 비트 보유 링(21)은 2-부분 환형 비트 보유 링 절반부(21a, 21b)로서 제공된다. 다른 실시예에서, 링은 더 많은 수의 부분-환형 부분을 포함할 수 있다. 구동 링의 칼라(22)의 구멍(25)의 깊이(D)는 비트 보유 부분의 높이(H)보다 크며, 따라서 외부 마모 슬리브(2)가 충격 비트(6)로부터 멀어지게 이동될 때 비트 보유 링이 더 이상 충격 비트를 드릴 도구 내에 보유하지 않도록 비트 보유 링이 반경방향 외향 방향으로 이동가능한 환형 공간이 마모 슬리브의 전방 단부와 구동 링의 내부 숄더 사이에 형성되도록 비트 보유 부분(21a, 21b)의 높이 이상이지만 구멍의 깊이 미만인 거리만큼 볼트(30)를 구멍(25)으로부터 인출함으로써 충격 비트가 드릴 도구로부터 제거가능해진다. 따라서 타격 비트(6)는 도 10a 내지 10d를 참조하여 위에서 설명된 것과 유사한 방식으로 구동 링(11)을 제거하지 않고 해머(1201)로부터 제거될 수 있다.

본 발명과 관련하여 본 명세서에서 사용될 때 "포함하다/포함하는"이라는 단어 및 "갖는/구비하는"이라는 단어는 언급된 특징, 정수, 단계 또는 구성요소의 존재를 명기하기 위해 사용되지만 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 구성요소 또는 그 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

명료함을 위해 별도의 실시예와 관련하여 설명되는 본 발명의 특정 특징은 단일 실시예에서 조합되어 제공될 수 있다는 것이 이해된다. 반대로, 간결함을 위해 단일 실시예의 맥락에서 설명되는 본 발명의 다양한 특징은 개별적으로 또는 임의의 적절한 하위 조합으로 제공될 수도 있다.

Claims (27)

1. 유체-동작식 충격 드릴 도구로서,
   실질적 원통형 벽을 포함하고 내부 및 외부 표면을 갖는 외부 마모 슬리브;
   헤드 부분과 비트 보유 부분을 가지며, 외부 마모 슬리브의 전방 단부에 위치되는 충격 비트;
   충격 비트를 타격하기 위해 외부 마모 슬리브 내에서 왕복 이동하도록 장착되는 슬라이딩 피스톤;
   실질적 원통형 벽을 갖고, 구동 링을 유체-동작식 충격 드릴 도구의 구동 수단에 연결하도록 구성되는 연결 수단을 갖는 구동 링; 및
   플러싱 매체를 위해 비트의 커팅면에 유체 경로를 제공하기 위한 적어도 하나의 플러싱 채널을 포함하는 유체-동작식 충격 드릴 도구에 있어서,
   적어도 하나의 플러싱 채널의 제1 부분은 마모 슬리브의 벽 내에서 길이방향으로 연장되고, 적어도 하나의 플러싱 채널의 제2 부분은 구동 링의 벽 내에서 길이방향으로 연장되며, 적어도 하나의 플러싱 채널의 제3 부분은 충격 비트의 헤드 부분을 통해 비트의 커팅면까지 연장되는 것을 특징으로 하는 유체-동작식 충격 드릴 도구.
2. 제1항에 있어서, 플러싱 채널 또는 각각의 플러싱 채널의 제1 부분은 외부 마모 슬리브의 내부 표면에 제1 입구를 그리고 외부 마모 슬리브의 벽의 전방 단부에 출구를 갖는 유체-동작식 충격 드릴 도구.
3. 제2항에 있어서, 플러싱 채널 또는 각각의 플러싱 채널의 제1 부분은 외부 마모 슬리브의 내부 표면에 제2 입구를 가지며, 제2 입구는 제1 입구와는 상이한 마모 슬리브를 따른 길이방향 위치에 있는 유체-동작식 충격 드릴 도구.
4. 제3항에 있어서, 제2 입구는 제1 입구보다 전방에 있는 유체-동작식 충격 드릴 도구.
5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 플러싱 채널 또는 각각의 플러싱 채널의 제2 부분은 구동 링의 후방 단부에 있는 입구와 출구를 가지며, 입구는 플러싱 채널의 제1 부분의 출구로부터 플러싱 매체를 수용하도록 배열되는 유체-동작식 충격 드릴 도구.
6. 제5항에 있어서, 플러싱 채널 또는 각각의 플러싱 채널의 제2 부분의 출구는 구동 링의 내부 표면에 제공되는 유체-동작식 충격 드릴 도구.
7. 제5항에 있어서, 플러싱 채널 또는 각각의 플러싱 채널의 제2 부분의 출구는 구동 링의 전방 단부에 제공되는 유체-동작식 충격 드릴 도구.
8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 플러싱 채널 또는 각각의 플러싱 채널의 제3 부분은 충격 비트의 헤드 부분에 입구를 그리고 충격 비트의 커팅면에 출구를 가지며, 입구는 플러싱 채널의 제2 부분의 출구로부터 플러싱 매체를 수용하도록 배열되는 유체-동작식 충격 드릴.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 구동 링 상의 상보적 결합 수단과 결합가능한 충격 비트 상의 결합 수단을 더 포함하며, 이에 의해 구동 링으로부터의 회전 구동이 충격 비트에 전달될 수 있는 유체-동작식 충격 드릴 도구.
10. 제9항에 있어서, 결합 수단은 충격 비트의 헤드 부분 상에 제공되는 유체-동작식 충격 드릴 도구.
11. 제10항에 있어서, 충격 비트의 헤드 부분 상의 결합 수단은 복수의 리세스를 포함하고 구동 링 상의 상보적 결합 수단은 그 전방 단부에 대응하는 복수의 돌출부를 포함하며, 이에 의해 각각의 돌출부는 회전 구동을 구동 링으로부터 충격 비트에 전달하도록 대응하는 리세스 내에 수용되는 유체-동작식 충격 드릴 도구.
12. 제11항에 있어서, 구동 링은 복수의 분리가능 부분-환형 구동 도그 세그먼트를 포함하며, 각각의 구동 도그 세그먼트는 복수의 돌출부 중 하나 이상을 포함하는 유체-동작식 충격 드릴 도구.
13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 플러싱 채널 또는 각각의 플러싱 채널의 제2 부분은 구동 링 상의 돌출부 중 하나에 출구를 갖는 유체-동작식 충격 드릴 도구.
14. 제11항 또는 제12항에 있어서, 플러싱 채널 또는 각각의 플러싱 채널의 제2 부분은 구동 링 상의 2개의 인접한 돌출부 사이에 출구를 갖는 유체-동작식 충격 드릴 도구.
15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 외부 마모 슬리브의 전방 단부에서 외부 마모 슬리브 주위에 배열되는 환형 플랜지를 더 포함하는 유체-동작식 충격 드릴 도구.
16. 제15항에 있어서, 플랜지는 마모 슬리브의 전방 단부에 제공된 외부 숄더와 플랜지에 제공된 내부 숄더의 결합에 의해 마모 슬리브에 대한 전방 이동이 억제되는 유체-동작식 충격 드릴 도구.
17. 제15항 또는 제16항에 있어서, 구동 링의 연결 수단은, 마모 슬리브의 전방 단부가 구동 링의 내부 견부에 맞닿도록 마모 슬리브의 전방 단부를 수용하도록 배열되는, 구동 링의 후방 단부에 제공되는 환형 칼라를 포함하는 유체-동작식 충격 드릴 도구.
18. 제17항에 있어서, 칼라의 후방 단부에 제공된 복수의 구멍을 더 포함하며, 칼라의 후방 단부는 플랜지의 전방 단부에 맞닿도록 배열되는 유체-동작식 충격 드릴 도구.
19. 제18항에 있어서, 플랜지는 내부에 제공된 복수의 관통 구멍을 포함하고, 각각의 관통 구멍은 칼라 내의 복수의 구멍 중 하나에 대응하고, 각각의 관통 구멍 및 칼라 내의 대응하는 구멍은 구동 링을 충격 드릴 도구의 구동 수단에 연결하기 위해 파스너를 수용하도록 구성되는 유체-동작식 충격 드릴 도구.
20. 유체-동작식 충격 드릴 도구이며,
    실질적 원통형 벽을 포함하고 내부 및 외부 표면을 갖는 외부 마모 슬리브;
    헤드 부분과 비트 보유 부분을 가지며, 외부 마모 슬리브의 전방 단부에 위치되는 충격 비트;
    충격 비트를 타격하기 위해 외부 마모 슬리브 내에서 왕복 이동하도록 장착되는 슬라이딩 피스톤;
    실질적 원통형 벽을 갖고 구동 링을 유체-동작식 충격 드릴 도구의 구동 수단에 연결하도록 구성된 연결 수단을 포함하는 구동 링; 및
    외부 마모 슬리브의 전방 단부에서 외부 마모 슬리브 주위에 배열되는 환형 플랜지로서, 플랜지는 내부에 제공된 복수의 관통 구멍을 포함하고 플랜지에 제공된 내부 숄더와 마모 슬리브의 전방 단부에 제공된 외부 숄더의 결합에 의해 마모 슬리브에 대한 전방 이동이 억제되는, 환형 플랜지를 포함하며;
    구동 링의 연결 수단은 구동 링의 후방 단부에 제공된 환형 칼라를 포함하고, 칼라는 그 후방 단부에 제공된 복수의 구멍을 포함하고, 각각의 구멍은 플랜지 내의 복수의 관통 구멍 중 하나에 대응하고, 칼라는 마모 슬리브의 전방 단부가 구동 링의 내부 숄더에 맞닿도록 마모 슬리브의 전방 단부를 수용하도록 배열되고 칼라의 후방 단부는 플랜지의 전방 단부에 맞닿도록 배열되며, 각각의 관통 구멍 및 칼라 내의 대응하는 구멍은 구동 링을 충격 드릴 도구의 구동 수단에 연결하도록 파스너를 수용하게 구성되는 유체-동작식 충격 드릴 도구.
21. 제20항에 있어서, 충격 비트를 드릴 도구에 보유하기 위해 충격 비트의 비트 보유 부분과 결합되도록 배열되는 비트 보유 링을 더 포함하며, 비트 보유 링은 구동 링과 파스너의 결합에 의해 구동 링과 얼라이너 사이에 클램핑되는 유체-동작식 충격 드릴 도구.
22. 제21항에 있어서, 비트 보유 링은 복수의 부분-환형 비트 보유 부분으로서 제공되며;
    구동 링의 칼라 내의 구멍의 깊이는 비트 보유 부분의 높이보다 크며, 따라서 외부 마모 슬리브가 충격 비트로부터 멀어지게 이동될 때 비트 보유 링이 더 이상 충격 비트를 드릴 도구 내에 보유하지 않도록 비트 보유 링이 반경방향 외향 방향으로 이동가능한 환형 공간이 마모 슬리브의 전방 단부와 구동 링의 내부 숄더 사이에 형성되도록 비트 보유 부분의 높이 이상이지만 구멍의 깊이 미만인 거리만큼 파스너를 구멍으로부터 인출함으로써 충격 비트가 드릴 도구로부터 제거가능해지는 유체-동작식 충격 드릴 도구.
23. 제22항에 있어서, 비트 보유 부분 주위에 배열된 O-링을 더 포함하는 유체-동작식 충격 드릴 도구.
24. 제22항에 있어서, 구동 링을 통해 연장되고 비트 보유 부분과 맞물리도록 배열된 복수의 핀을 더 포함하는 유체-동작식 충격 드릴 도구.
25. 제22항에 따른 유체-동작식 충격 드릴 도구로부터 충격 드릴 비트를 제거하는 방법이며,
    비트 보유 부분의 높이 이상이지만 구멍의 깊이 미만인 거리만큼 구멍으로부터 파스너를 인출하는 단계;
    마모 슬리브의 전방 단부와 구동 링의 내부 숄더 사이에 환형 공간을 생성하도록 외부 마모 슬리브와 구동 링을 서로에 대해 이동시키는 단계; 및
    드릴 도구와 충격 드릴 비트를 서로에 대해 멀어지게 이동시키는 단계로서, 이에 의해 충격 비트의 비트 보유 부분은 비트 보유 링의 비트 보유 부분이 환형 공간 내로 반경방향 외향 방향으로 이동하게 하는, 단계를 포함하는 방법.
26. 제25항에 있어서, 방법은 추가로 충격 드릴 비트를 교체하기 위한 것이며, 방법은,
    충격 비트를 충격 드릴 도구의 원위 단부 내로 삽입하는 단계;
    구동 링을 통해 연장되고 비트 보유 부분과 결합되도록 배열되는 복수의 핀을 작동시킴으로써 비트 보유 링의 비트 보유 부분을 반경방향 내향 방향으로 이동시키는 단계; 및
    외부 마모 슬리브를 충격 비트를 향해 이동시키고 파스너를 구멍에 재삽입하는 단계를 더 포함하는 방법.
27. 실질적으로 첨부 도면의 도 1 내지 도 5 및 도 9 내지 도 11, 도 6 내지 도 8 또는 도 12를 참조하여 위에서 설명된 바와 같은 및/또는 그에 도시된 바와 같은 유체-동작식 충격 드릴 도구.

Images