비트 조립체용 링 비트 {RING BIT FOR BIT ASSEMBLY}
본 발명은 충격 및 회전에 의해서 또는 단지 회전에 의해서만 작동하는 드릴링 장치용 비트 조립체에 관한 것이며, 상기 비트 조립체는 홀 중심을 드릴링하는 파일럿 비트를 포함하며 상기 파일럿 비트와 관련되어 링 비트가 바깥쪽 원(outer circle)을 드릴링하도록 배열되어 있으며, 또한 파일럿 비트와 링 비트 사이에는 파일럿 비트로부터 링 비트로 충격 및/또는 회전 운동을 전달하도록 표면들이 배열되며, 상기 비트 조립체는 드릴링할 때 홀 내부로 보호 튜브를 끌어넣기 위한 조립체도 포함한다.
상기한 것과 같이 중심 비트 또는 링 비트를 구비하는 드릴링 장치가 특히 GB 특허 명세서 959955에 공지되었으며, 상기 특허 명세서의 링 비트는 베이오닛 조인트(bayonet joint)에 의해서 미들 비트에 고정될 수 있게 도입되었다. 링 비트의 내부 표면에 길이방향의 홈 및 특정 지점에서 종결하는 횡방향 홈이 형성됨으로써, 미들 비트에 링 비트를 장착할 때, 미들 비트의 브래킷이 먼저 길이 방향 홈을 따라서 진행하여, 최종적으로 이들 사이에서 상기 비트를 회전시킬 때, 상기 브래킷이 횡방향 홈의 단부까지 진행하게 된다. 길이 방향의 홈은 동시에 플러싱 매 체의 통로로서도 작동한다. 더 나중의 핀란드 특허 명세서 FI-96518로부터 비트들 사이의 유사한 베이오닛 로킹(bayonet locking)이 공지되어 있으며 이 실시예에서도 길이 방향의 베이오닛 로킹의 홈은 플러싱 채널로서 작동한다. 이러한 종류의 베이오닛 로킹의 단점은 링 비트의 내부 표면에 두 개의 분리된 방향으로 홈이 가공되어야만 하거나, 대안적으로, 링 비트 중심 방향을 향한 브래킷이 유지되도록 상기 내부 표면이 가공되어야 하는 점이다. 따라서 상기 링 비트 내부 표면을 곧은 원통형 표면으로 제조하는 것은 불가능했었다. 게다가, 전술된 방법과 관련하여 드릴링 중에 링 비트와의 로킹을 위해 홀 내부로 미들 비트를 되돌리는 것에 관해 어려움이 있었다. 이러한 재-조립(re-fitting)의 경우, 베이오닛 로킹에서 길이방향 운동이 발생하는 시기와 로킹이 계속 유지되도록 미들 비트를 회전시키기 위한 적합한 시기를 아는 것은 거의 불가능하다. 이는 긴 드릴링 홀에서는 어려운 일이며, 또한 드릴링은 종종 베이오닛 로킹이 아직 완전히 완성되지 않은 상황에서 시작된다.
본 명세서에서는 링 비트와 미들 비트 사이의 전술된 단점을 제거하기 위해 새로운 구성을 제안하는데, 이러한 구성은 비트 조립체 내에서 링 비트와 파일럿 비트 사이에 회전 방지 장치 및 축 운동 방지 장치가 링 비트 후방 에지의 셔츠부에 조립되어서 상기 장치가 홈이 없는 내부 표면의 직경(Ds)보다 큰 직경부에 위치되며, 상기 직경부의 셔츠부 상에 조립되는 파일럿 비트의 로킹 노우즈가 셔츠 벽을 통해 도달하며 노우즈에 대해 조립되는 카운터 갭의 형상체를 갖는 셔츠부에 적용될 수 있으며, 상기 갭 형상체가 링 비트에 회전 운동력을 전달하는 일부분과 홀로부터 링 비트를 끌어당기도록 동력을 가하는 인접한 다른 부분을 구비한 표면을 갖는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 비트 조립체의 이점은 링 비트 또는 이와 대응하는 미들 비트, 다시 말하면 파일럿 비트의 기계가공이 용이하다는 점인데, 그 이유는 이 경우 예를 들면, 링 비트의 내부 표면이 홈 또는 브래킷이 없는 원통형 표면이기 때문이다. 파일럿 링의 외부 표면에는 홈 또는 형상체가 있어야만 하나, 그러한 부품의 외부 표면에는 쉽게 가공될 수 있다. 링 비트의 셔츠부에는 형상이 가공되어야 하나, 이들 가공은 매우 통상적인 가공 기술이다. 파일럿 비트는 드릴링 중에 홀로부터 끌어낼 수 있으며 재-설치될 수 있다. 본 발명에 따른 실시예에 있어서 단지 올바른 방향으로 파일럿 비트를 회전시켜 링 비트에 대해 그 위치로 확실히 지향될 것이다. 또한, 충격 전달 카운터 표면이 경사(slanting)지게 형성되었을 때 파일럿 비트를 링 비트를 향하여 그 내부로 축방향으로 밀어넣음으로써 상기 부품들이 상호 로킹 상태가 된다. 파일럿 비트에 의해서, 예를 들어 파일럿 비트를 로킹 방향으로 동시에 회전시켜 링 비트 및 보호 튜브를 홀로부터 끌어낼 수 있다. 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 아래에 설명된다.
도 1은 파일럿 비트(1) 및 링 비트(2), 그리고 가장 멀리 떨어진 드릴 슈(shoe; 9) 및 보호 튜브(10)를 포함하는 드릴링 장치를 도시한다. 도 2는 셔츠부(5)에서 내측 표면에 대해 원통형의 링 비트 형상, 특히 피치각 형상(6) 및 갭 형상(3, 4)들이 기계 가공된 구성을 보다 정밀하게 도시한다. 부분적으로 링 비트(2) 내부에 있는 파일럿 비트(1)는, 링 비트(2)의 셔츠부(5) 뒤쪽에 있는 직경 변화부, 즉 부분(14)을 포함하며, 이로 인해 외경이 증가하게 된다. 이 부분(14)의 전방 에지에, 링 비트(2)의 셔츠부(5) 형상체에 조립되는 카운터 형상체(로킹 노우즈)(7)가 형성된다. 드릴 슈(9), 보호 튜브(10), 미들 비트(11), 용접부(16) 및 파일럿 비트(1)의 충격 견부(percussion shoulder; 12)에 의해 도시되는 보호 튜브(10)의 한가지 분리 방법이 도 2에 단면도로서 또한 도시된다. 채널(13)은 비트의 전방으로부터 플러싱(flushing) 매체에 의해 드릴 배출물(drill waste)을 내보내도록 배열된다. 상기 채널은 파일럿 비트(1) 표면상의 종방향 홈이다. 링 비트(2)의 내부 표면상에는 플러싱 채널(13)의 기능에 따라(to the function of) 연결되는 형상이나 홈이 없다. 도 3에서는 내경(Ds)을 갖는 링 비트(2)가 분리되어 도시되어 있다. 내부 표면은 매끄럽게 회전 절단된 원통형 표면이다. 링 비트(2)의 셔츠부(5) 내에는 비트(1 및 2) 사이에 로킹을 실행하는 세 개의 유닛이 존재한다. 상기 유닛은 피치각 형상의 부분(6) 및 가장 적합하게는 갭형 부분을 포함하며, 상기 갭형 부분은 적어도 회전력을 위한 카운터 표면(4) 및 견인력을 위한 카운터 표면을 가지며, 견인력은 링 비트를 뒤로, 즉 홀로부터 잡아당기기 위한 것이다. 상기 피치각 형상의 부분(6)도 드릴링 방향으로 충격 또는 힘을 전달하기 위한 것이다. 링 비트(1)는 링 비트(2)에 회전력을 전달한다. 일 실시예에서 충격이 비트(1)에 가해져서, 표면(6) 상의 링 비트(2)로 충격이 전달된다. 충격 전달부는 항상 피치각 형상, 즉 경사형일 수 있다. 링 비트(2) 내부로 파일럿 비트(1)를 밀어넣는 것은 비트를 상호 로킹 상태로 되게 한다. 피치각 형상의 표면(6)의 연장부는 비 피치각 형상부(15)일 수도 있다. 피치각 형상의 표면(6)이 충격을 전달하는 동안에, 링 비트(2)로의 충격 전달은 올바른 방향으로 정확하게 회전운동을 야기한다. 즉 비트를 상호 로킹된 상태로 유지한다. 그에 대응하여, 파일럿 비트(1)는 피치각 형상의 부분(8) 및 단지 파일럿 비트의 회전에 의해 갭(3, 4) 내측에 조립되는 노우즈(7)를 구비한다. 수평 드릴링 위치에서 파일럿 비트(1)를 재설치하는 경우에는, 파일럿 비트를 드릴 로드(drill rod)로 약간 밀어야 한다. 수직 드릴링 위치에서는 파일럿 비트(1) 및 드릴 로드는 이들의 자체 중량에 의해서 파일럿 비트(1)가 링 비트(2)와 상호 로킹되는 것을 용이하게 한다. 파일럿 비트(1)가 홀 내부에 재설치될 때, 링 비트(2)가 함께 회전한다 하여도, 그러나 분리와 마찬가지로 설치도 확실하게 이루어지게 된다. 공지된 베이오닛(bayonet) 로킹 구성에서, 회전과 동시에 링 비트의 방향을 바꿈으로써 로킹을 방지하며, 이에 따라 성공적으로 분리시킬 수 있다. 파일럿 비트(1)로부터 링 비트(2)로의 모든 충격은 링 비트(2)의 셔츠부 후방 에지에 전달되며, 이에 따라 후방 표면과 같은 비트가 이용될 수 있다. 갭 형상체(3, 4, 15)는 원형이거나 만곡 부분일 수 있으며, 따라서 노우즈도 원형이거나 이와 유사하다. 상기 갭 형상체(3, 4, 15)는 직선 부분을 포함하는 각진 형상일 수 있으며, 이에 대응하여 상기 노우즈도 각진 형상일 수도 있다. 도 4는 갭 형성 및 노우즈를 도시하며, 여기서 상기 노우즈(7)의 축 방향 유격(axial play)이 매우 작게 제조될 수 있다. 이러한 경우에 링 비트(2)의 전체 후면 에지는 경사지며, 다시 말해 피치각 형상이다. 플러싱 채널(13)은 폐쇄 요소(3, 4, 7)로부터 완전히 독립적으로 위치되는데, 이는 전체적으로 폐쇄 요소가 플러싱 홈(13)보다 장치의 중앙 라인으로부터 더 멀리 위치되기 때문이다. 도 5는 링 비트(2)의 사시도로서, 이 도면에서 내부 표면으로의 역할을 하는 매끄러운 원통형의 표면을 볼 수 있으며, 셔츠부(5) 내에 형성된 갭 형상체는 충격 전달 표면(3, 4, 15 및 16)을 갖는다.
도 1은 드릴링 장치의 단부의 측면도이며, 도 2는 드릴링 장치의 단부 및 보호 튜브와 드릴 슈의 단면도이며, 도 3은 링 비트와 파일럿 비트가 해체된 드릴링 장치를 도시하는 도면이며, 도 4는 로킹의 대안적인 방법을 도시하는 도면이며, 도 5는 링 비트의 사시도이다. |
