튜브 또는 로드 조립체 및 이를 둘러싸는 재킷 튜브의 조립 방법 및 장치

로드의 파이프 또는 시스템을 조립 특히, 연장하는 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR ASSEMBLING, PARTICULARLY FOR LENGTHENING, A PIPE OR SYSTEM OF RODS}

여러 부분으로된 튜브 또는 드릴 로드 조립체를 사용하는 긴 길이의 보어를 실현함에 있어서, 공급 또는 매거진 수단(magazining means)의 도움으로 보어 내에 이미 존재하는 튜브 또는 로드 조립체와 대체로 정렬 상태로 튜브 또는 로드 조립체 부재를 위치시켜서, 기존의 튜브 또는 로드 조립체 부재와 이러한 추가의 연장 부재의 스크루잉(screwing)이 대부분 손으로 이루어지는 것이 공지되어 있다. 이러한 공급 또는 매거진 수단은 예컨대, DE-A 198 43 167, EP-B 0 527 460 또는 EP-A 0 942 146에 개시되어 있다. 이러한 공지된 공급 및 조종 수단은 길다란 길이와 이에 따른 비교적 무거운 중량을 가지는 이러한 연장 부재의 위치선정을 포함한 작업이 용이하도록 돕지만, 그럼에도 불구하고, 선택적으로 수동으로 작동되는 적합한 툴에 의지하여 이러한 튜브 또는 로드 조립체 부품을 수동으로 연결해야 한다는 조건으로 인해 높은 작업 및 시간 소모가 요구된다. 또한, 이러한 작업 예컨대, 터널링 과정의 도중에 앵커 보어(anchor bore) 또는 안전 보어를 제공하는 경우와 같은 작업은 굴착부(excavation)와 같은 부분적으로 보호되지 않은 영역에서 가장 먼저 실시되어야 하므로, 이런 작업에서는 작업자를 위협하는 안정성 위험이 수반된다는 것을 고려해야 한다. 더욱이, 특히 터널링 동안에 이런 작업이 실행될 때 극히 협소한 작업 공간 조건이 고려되어야 한다.

본 발명은 튜브 또는 로드(rod) 조립체, 특히 드릴 로드 조립체(drill rod assembly)를 조립, 특히 연장하는 방법에 관한 것이며, 여기서, 튜브 또는 로드 조립체의 연장된 길이를 획득하기 위해, 서로 연결되어질, 특히 스크루잉(screwing)될 각각의 튜브 또는 로드 조립체 또는 재킷 튜브 부재는, 상기 튜브 또는 로드 조립체 부재의 실질적인 정렬과 액츄에이션 또는 도입 수단의 탈착시에 마주하는 면에서 서로 연결된다. 본 발명은 또한 튜브 또는 로드 조립체 특히, 드릴 로드 조립체를 조립 특히, 연장하는 장치에 관한 것이며, 여기서, 리프팅 및 위치선정 수단 특히, 피봇가능한 리프팅 및 위치선정 수단은, 특히 튜브 또는 로드 조립체의 액츄에이션 및 도입 수단이 다른 튜브 또는 로드 조립체 부재를 각각 수용하도록 제공된 예컨대 브라켓과 같은 지지 또는 유지 수단 상에 배열되어 있다.

도 1은 튜브 또는 로드 조립체를 조립, 특히 연장하기 위한 본 발명에 따른 방법을 실행하기 위한 본 발명에 따른 장치의 측면도이다.

도 2는 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 취한 단면으로서, 도 1에 따라 본 발명에 따른 장치의 리프팅 및 위치선정 수단을 도시하는, 도 1에 관한 개략적인 부분 확대도이다.

도 3은 연장되어질 튜브 또는 로드 조립체용 클램핑 및 센터링 수단뿐만 아니라 별개의 회전 수단들을 포함하는, 본 발명에 따른 장치의 일부분의 영역의 부분적으로 단면으로 나타낸 확대도이다.

상술한 종래 기술로부터 벗어나, 본 발명의 목적은 튜브 또는 로드 조립체 특히, 드릴 로드 조립체를 조립 특히, 연장시키기 위한 장치 및 방법을 제공하는 것으로, 이러한 장치 및 방법에 의해 로드 조립체 또는 재킷 튜브 부재를 연장하는 과정의 추가의 자동화가 가능하다. 이러한 자동화는 이러한 튜브 또는 로드 조립체의 연장에 대해 간단한 조작 뿐만 아니라 동시에, 필요한 작업과 시간의 감소를 보장하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위해서, 서두에서 언급한 종류의 방법은, 인접하는 튜브 또는 로드 조립체 부재의 연결 또는 스크루잉이 기존의 튜브 또는 로드 조립체를 각각 연장하는 튜브 또는 로드 조립체 부재와 접촉하는 별도의 회전 수단 및/또는 액츄에이션 또는 도입 수단에 의해 자동적으로 실행되는 것을 특징으로 한다. 본 발명이 적절한 공급 또는 매거진 수단의 도움으로 튜브 또는 로드 조립체와 재킷 튜브용 연장 부재의 공급뿐만 아니라 인접하는 튜브 또는 로드 조립체 부재 또는 재킷 튜브의 자동 연결 또는 스크루잉을 제공한다는 사실에 의해서, 이런 튜브 또는 로드 조립체 또는 재킷 튜브를 연결 또는 연장함에 있어서 어떠한 수동 조작도 없이 완전히 할 수 있게 된다. 이러한 와중에, 연결되어질 튜브 또는 로드 조립체 부재의 적절한 위치선정과 정렬시에, 연결 특히, 함께 스크루잉하는 것은, 예를 들어 회전 충격 드릴링을 위한 회전 드라이브가 제공되는 경우, 로드 조립체 부재용 작동 또는 도입 수단에 의해 직접 자동으로 달성되고, 스크루잉 일체화와 그에 따른 각 튜브 또는 로드 조립체 뿐만 아니라 재킷 튜브의 연장을 자동적으로 얻도록 재킷 튜브 부재용의 별도의 회전 수단이 사용된다. 그러므로 작업자의 안정성은 증가될 것이며, 이는 특히 지하 작업시 또는 터널링 동안, 최우선적으로 파낸 영역내에 예를 들어 앵커 보어를 고정할때 이런 로드 조립체와 재킷 튜브를 함께 스크루잉하기 위해 작업자를 계속 있게 할 필요가 더 이상 없기 때문이다. 더욱이, 상기 자동화 연결 또는 함께 스크루잉하는 것은 전체 작업 및 시간 소비를 감소하게 하며, 이는 연장 부재의 자동화 공급 및 위치선정 외에도, 연장되어질 튜브 또는 로드 조립체 또는 재킷 튜브의 연결 또는 스크루잉이 예를 들어 브라켓상에배열된 작동 또는 회전 수단에 의해 직접 달성되어지기 때문이다. 특히 자동화는 또한 수동 작업에서 선택적으로 일어날 수 있는, 인접 부재의 스크루잉 또는 연결 방향에 대한 에러를 제거한다. 이러한 에러는 특히 제한된 공간 조건하에서의 수동 스크루잉에서 안전하게 회피되거나 배제될 수 없다. 로드 조립체의 회전 방향의 모니터링은 특히 적절한데, 왜냐하면, 튜브 또는 로드 조립체의 연장 동안 선택적으로 발생가능한 오작동의 경우에 드릴 비트의 풀림 또는 탈착이 발생될 우려가 있기 때문이며, 이 경우에는, 배관을 완전히 제거해야 하고 경우에 따라서 보어를 완전히 새로이 형성해야 한다.

다른 양호한 실시예에 따라서 연장되어질 튜브 또는 로드 조립체의 연결의 간략화 및 가속화는 상호 연결되어질 튜브 또는 로드 조립체 부재의 자동화 센터링(centering)이 튜브 또는 로드 조립체를 각각 연결 또는 스크루잉하기전에 실행되도록 한다.

보어를 형성할 때, 특히 앵거 보어를 형성할 때, 여러 경우, 예컨대, 둘러싸는 재료의 파손의 우려없이, 그리고 드릴링 과정동안 보어의 부분적인 장애없이 보허의 연속적인 충진을 가능하게 하기 위해서, 적절한 드릴링 툴이 장착되는 드릴 로드 조립체에 추가로, 재킷 또는 클래딩 튜브가 보어홀 안으로 동시에 도입되면서 보어가 만들어진다. 따라서, 이러한 경우에, 드릴 로드 조립체의 연장 뿐만아니라 이러한 재킷 또는 클래딩 튜브의 적절한 연장이 실행될 것으로 기대되며, 이러한 재킷 튜브는 각각의 얇은 벽을 가지도록 설계된다. 자동화식과 마찬가지로 드릴 로드 조립체 및 이 드릴 로드 조립체를 둘러싸는 재킷 튜브에 통상 중심으로 배열된 이러한 연결을 가능하게 하기 위해, 다른 바람직한 실시예에 따라서, 재킷 튜브 내부에 정렬된 드릴 로드 조립체를 제공할 때, 상기 재킷 튜브 내부에서의 드릴 로드 조립체의 센터링이 연결 또는 스크루잉 전에 실행되고, 드릴 로드 조립체 및 상기 재킷 튜브가 기존의 재킷 튜브 또는 드릴 로드 조립체 부재와 별도로 연결 또는 스크루잉 되는 것이 제안된다. 이러한, 재킷 튜브 내부에서의 드릴 로드 조립체의 사전 센터링은, 드릴 로드 조립체에 대한 연장 부재와 재킷 튜브에 대한 연장 부재로 각각 구성되어진 유닛의 공급 동안, 재킷 튜브내의 드릴 로드 조립체의 이전 센터링은 보어내에 이미 존재된 부재에 대해서 개별 부재의 정확한 위치선정을 즉시 보장하며, 이 때에, 드릴 로드 조립체와 재킷 튜브 양자를 별도의 연결 또는 함께 스크루잉은 자동 또는 도입 수단 뿐만 아니라 별도 회전 수단의 도움으로 실행된다. 본 명세서에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서, 드릴 로드 조립체가 액츄에이션 또는 드릴링 수단을 사용하여 제 1 단계에서 연결되고, 특히 스크루잉되며, 이 드릴링 수단을 둘러싸는 재킷 튜브가 별도의 회전 수단을 사용하여 제 2 단계에서 각각 연결 또는 스크루잉된다.

상술한 목적을 해결하기 위해서, 서두에 정의한 종류의 장치는 특히 필수적으로 별도의 회전 수단이 인접 재킷 튜브 부재를 연결하기 위해서 제공되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따라서, 인접 튜브 또는 로드 조립체 부재의 자동화 연결은 드릴 로드 조립체에 대한 각 회전 드라이브에 의해 직접 실행되며, 반면 적당한 통상적으로 소형 구조의 별도의 회전 수단이 재킷 튜브의 연장을 위해서 제공되며, 이는 잠재적으로 얇은 벽으로된 재킷 튜브를 연결, 특히 스크루잉함에 매우 큰힘이 적용되지 않기 때문이다.

연결 과정 동안, 연장 부재의 센터링 및/또는 완전한 연결 또는 스크루잉에 대해서 문제점 또는 불확실성을 선택적으로 야기할 수 있는, 보어내에 이미 존재하고 있는 재킷 튜브와 로드 조립체의 어떠한 이동도 틀림없이 피하기 위해서, 본 발명의 다른 실시예에 따라서, 연결되어질 재킷 튜브 또는 로드 조립체를 결합하기 위한 클램핑 수단이 추가로 제공되어지는 것을 제공한다. 위치선정 과정 동안 이러한 클램핑 수단은 보어내에 이미 존재되어 있는 재킷 튜브 또는 로드 조립체의 안전한 고정을 보장하기 위해서 리프팅 및 위치선정 수단과 함께, 연장되어질 튜브 또는 로드 조립체 또는 재킷 튜브내에 결합될 수 있다.

이미 상술한 바와 같이, 보어홀이 특히 다음 앵커링(anchoring) 동안에 만들어지는 다수의 경우에, 보어를 만들고 드릴링 공구를 도입하기 위한 로드 조립체가 제공되어 있으며, 뿐만 아니라, 또한 재킷 또는 클래딩 튜브가 제공되어 있다. 이에 대해서, 대개 중앙에 배치된 드릴 로드 조립체와 재킷 튜브를 통시에 연장하기 위해, 본 발명에 따른 장치의 다른 바람직한 실시예에 의하면, 재킷 튜브 내부에 배열된 드릴 로드 조립체를 제공할 때, 재킷 튜브내에 드릴 로드 조립체를 센터링하기 위해 하나 이상의 추가의 센터링 수단이 제공되는 것이 제안된다. 이 경우에, 재킷 튜브내에 드릴 로드 조립체의 센터링은 바람직하게 센터링 수단 특히, 피봇가능한 센터링 수단이 리프팅 및 위치선정 수단상에 제공되어, 단순하게 또는 용이하게 될 수 있다.

보어의 형성 동안 드릴링 툴의 회전 이동을 가능하게 하기 위한 액츄에이션수단이 제공되지 않는다면, 또는 드릴 로드 조립체 및 이 드릴 로드 조립체를 둘러싸는 재킷 튜브가 이미 보어 내에 있는 기존의 튜브 및 로드 조립체와 연결되지 않는다면, 여러번 상술한 바와 같이, 별도의 회전 수단이 제공된다. 낮은 공간 조건에서, 그리고 로드 조립체에 대한 작동 또는 도입 수단에 영향을 받거나 또는 영향을 주지 않고, 재킷 튜브를 연장하기 위한 추가의 회전 수단을 특히 간단히 장착하는 것을 보장하기 위해, 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 별도의 회전 수단이 지지 또는 유지 수단, 예를 들어 브라켓에 대해 별도로 고정가능한 지지하는 수단에 고정되고, 그리고 재킷 튜브 부재내에 결합될 수 있는 것이 제공된다. 이러한 종류의 회전 수단에 이러한 별도로 고정가능한 지지하는 수단 또는 장치를 제공함으로써, 또한 현존 유지 수단 특히, 브라켓을 개장(retrofit)하는 것을 추가로 실행할 수 있으므로, 현존 드릴 브라켓은 새롭게 구성되거나 재구성될 필요가 없지만, 자동화 스크루잉 또는 연결 과정에 쉽게 적용될 수 있다.

연장될 튜브 또는 로드 조립체를 센터링과 클램핑하기 위해, 양호하게 본 발명에서, 상기 지지하는 수단 상에는 연장될 로드 조립체 또는 재킷 튜브를 고정하도록 센터링 및/또는 클램핑 수단이 추가로 제공되는 것을 제안한다. 드릴링 과정 동안 연장의 완료 후 추가로 조작을 간단히 하고, 특히 공간 요구를 줄이기 위해서, 다른 양호한 실시예에 따라서 추가의 회전 수단이 연장되어질 재킷 튜브의 길이방향으로 변위될 수 있도록 지지하는 수단상에 배열되는 것이 제안된다. 여기서 특정 양호한 실시예에서 드라이빙 수단, 특히 실린더 피스톤 유닛이 상기 회전 수단을 변위할 수 있도록 지지하는 수단상에 제공되어 있는 것을 제안한다.

튜브 또는 로드 조립체의 연장 및 센터링에 필요한 적당한 위치선정을 할 수 있고, 가능하게는 스크루잉 과정 동안, 연장 부재와 연장되어질 튜브 또는 로드 조립체 사이의 상대적 이동을 피하기 위해서, 다른 양호한 실시예에서, 지지하는 수단은 유지 수단, 특히 브라켓으로부터 멀리 있는 단부상에, 재킷 튜브가 도입되는 재료 내에 앵커 또는 고정되는 추가의 홀딩 또는 앵커링 수단을 포함하도록 설계되어 있는 것이 제안된다. 이런 홀딩 또는 앵커링 수단은, 특히 터널의 광물 면의 영역내에 앵커 보어를 생성하는 동안, 연결 또는 연장 과정과 후속의 드릴링 과정 양쪽에 대해서, 지지 수단 및 유지 수단, 특히 브라켓 양자의 신뢰성 있는 앵커리지(anchorage)를 허용한다.

아래에, 첨부 도면에 개략적으로 도시된 예시적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2는 상세하게 도시되지 않은 드릴링 장치의 지지 또는 유지 수단 또는 브라켓(1)을 개략적으로 도시하는데, 이러한 브라켓(1)에는 명세서 전체적으로 도면부호 2로 지시되는 피봇가능한 리프팅 및 위치선정 수단이 힌지식으로 달려있다. 이러한 피봇가능한 리프팅 및 위치선정 수단은 중앙 드릴 로드 조립체(4)와 이 중앙 드릴 로드 조립체 부재(4)를 둘러싸는 재킷 튜브 부재(5)의 형태로 추가의 연장 부재를 위치시켜서, 도면부호 3으로 지시되는 재료(3) 내에 이미 도입되어 있는 튜브 또는 로드 조립체를 연장하는 작용을 한다.

도 2에서 명확히 알 수 있듯이, 도면부호 4' 및 5'로 파단선으로 도시된 위치로부터 튜브 또는 로드 조립체 부재의 리프팅은 피봇가능한 리프팅 및 위치선정 수단(2)의 도움으로 실행가능하며, 이러한 연장 부재들(4, 5)의 배열은 적합한 피봇 메카니즘(6)을 통해 리프팅된 위치(도면부호 4 및 5로 지시됨)로, 피봇가능한 리프팅 및 위치선정 수단(2) 상에서 이루어지고, 이 결과 이미 보어홀(7) 내부에 이미 존재하는 튜브 또는 로드 조립체와 튜브 또는 로드 조립체 부재(4, 5)가 연결된다.

도 1에 의한 개략적인 도시로부터 보다 명확히 알 수 있듯이, 브라켓(1)의 전방 섹션 상에는 재료 또는 광물면(3)을 향해 있는 추가의 지지하는 수단 또는 장치(8)가 장착되어 있는데, 이 지지하는 수단(8)은 도 3에 상세히 도시되어 있다. 이러한 지지하는 수단(8) 상에는 센터링 및/또는 클램핑 수단(9) 및 터닝 장치(10)가 장착되어 있으며, 이러한 구성은 도 3으로부터 보다 명확히 알 수 있을 것이다.

튜브 또는 로드 조립체 부재를 연장시키기 위해, 피봇가능한 리프팅 및 위치선정 수단(2)의 도움에 의해 도 2에 도시된 직립 위치로 튜브 또는 로드 조립체 부재(4, 5)가 리프팅될 때, 중앙 드릴 로드 조립체 부재(4)의 연결이 처음으로 제 1 작동 단계에서 이루어지며, 여기서, 도식적으로 도면부호 11로 지시되는 액츄에이션 또는 도입 수단 또는 드릴링 장치가 광물면(3)로부터 멀리 있는 중앙 드릴 로드 조립체 부재(4)의 단부(end)와 접촉하므로, 드릴링 장치(11)에 의해 가해지는 회전 이동에 의한 드릴 로드 조립체(4)의 연결 특히, 스크루잉이 이루어진다.

이러한 드릴 로드 조립체(4)의 자동식 스크루잉 또는 연장의 완료 후에는, 도면부호 12로 도식적으로 나타낸 위치이동 드라이브에 의해 도 3에 보다 상세히 나타낸 바와 같이 추가의 회전 드라이브(10)의 영역까지 화살표(13)의 정도로 드릴 로드 조립체(4)를 둘러싸는 재킷 튜브(5)의 위치이동이 이루어진다.

도 1에서, 피봇가능한 리프팅 및 위치선정 수단(2)에 피봇가능하게 힌지식으로 연결되며, 예컨대 포크(fork)형 방식으로 드릴 로드 조립체(4)를 둘러싸는 센터링 수단이 도면부호 19로 추가로 지시되어 있다.

도 3에서, 지지하는 수단(8) 상에 장착된 클램핑 또는 센터링 수단(9)은 광물면(3)으로부터 돌출되는 섹션상에서 재킷 튜브 부재(5)를 둘러싸고 유지하며, 이 결과, 도 1에 따른 화살표(13) 정도로 재킷 튜브 부재(5)가 공급된 후, 재킷 튜브 부재(5)가 추가의 회전 장치(10)를 통과한다. 추가의 회전 장치(10) 내의 재킷 튜브(5)는 적합한 죠우(jaws) 또는 클램핑 수단에 의해 고정되며, 기존의 재킷 튜브 부재와의 연결을 위해 회전 드라이브(10)에 의해 회전이 시작되는데, 이러한 회전 이동을 위해 도면부호 14로 도식적으로 지시되는 모터가 제공되어, 예컨대 체인 드라이브(15)를 통해 스크루잉되기 위해 드릴 로드 조립체(4)를 둘러싸는 재킷 튜브(5)의 회전이 개시된다.

도 3을 참조하면, 회전 드라이브(10)에 의해 재킷 튜브 부재(5)가 적절하게 스크루잉될 수 있도록, 드릴 로드 조립체(4) 및 재킷 튜브(5) 각각의 종축 방향으로 실린더 피스톤 유닛(16)에 의해 이중 화살표(17)의 정도로 지지하는 수단(8) 상에서 회전 수단(10)이 위치이동가능함이 또한 명확하다.

도 1 및 도 3에서, 브라켓(1) 및 지지하는 수단(8)이 광물면(3)에 고정될 수 있도록 지지하는 수단(8)에 추가의 앵커링 수단(18)이 제공되어, 드릴 로드 조립체(4) 및 재킷 튜브(5) 모두의 적절한 지지를 보장하기 위해 광물면(3)에 신뢰성있게 고정됨이 또한 명확하다.

도면들로부터 보다 명확히 알 수 있듯이, 클램핑 수단(9) 및 추가의 회전 드라이브(10) 모두를 보유하는 지지하는 수단(8)에 의해, 튜브 또는 로드 조립체 부재(4, 5) 각각의 자동식 연장 특히, 스크루잉으로 기존의 브라켓(1)을 용이하게 개장 또는 적합시키는 것이 실행가능하다.