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KR101009816B1 - 공저 타격 드릴용 배출 밸브와 비트 조립체 - Google Patents

공저 타격 드릴용 배출 밸브와 비트 조립체 Download PDF

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KR101009816B1
KR101009816B1 KR1020077027515A KR20077027515A KR101009816B1 KR 101009816 B1 KR101009816 B1 KR 101009816B1 KR 1020077027515 A KR1020077027515 A KR 1020077027515A KR 20077027515 A KR20077027515 A KR 20077027515A KR 101009816 B1 KR101009816 B1 KR 101009816B1
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valve
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conical
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데일 알. 울퍼
티모씨 제이. 풀롱케트
리랜드 에이치. 라이온
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아틀라스 코프코 세코록 에이비
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Abstract

본원의 비트 조립체는 타격 드릴용이며, 상기 타격 드릴은 실내가 있는 케이싱을 갖고, 케이싱과 연결되며 길이방향 구멍과 상기 구멍을 통하는 축선을 가진 비트를 포함한다. 상기 구멍은 1개 이상으로 축선에 대하여 원주방향으로 신장되고 축선을 향하는 원추형 내부 면을 가진 리테이너 부분을 구비한다. 대략 원통형의 밸브는 통로를 통하는 축선과 비트의 중앙 구멍과 유체 소통하게 연결되는 배출구와 케이싱 실 및 유체 소통하게 연결되는 유입구를 가진 길이방향 통로를 구비한다. 적어도 1개의 일반적으로 원추형인 외부 면을 가진 결합부분은, 밸브 축선을 에 대하여 원주방향으로 신장되고 그리고 밸브 축선으로부터 외부를 향하고 있다. 밸브 결합부분은 비트 구멍의 리테이너 부분 내의 적소에 위치하여서, 밸브의 원추형 외부 면이 비트의 원추형 내부 면 내에 위치되어 비트와 결합한 밸브를 유지한다.
비트, 타격 드릴, 배출 밸브, 케이싱, 피스톤, 비트 리테이너, 공저 드릴.

Description

공저 타격 드릴용 배출 밸브와 비트 조립체{EXHAUST VALVE AND BIT ASSEMBLY FOR DOWN-HOLE PERCUSSIVE DRILLS}
본 발명은 공저 드릴 조립체, 특히 공저 드릴의 비트 조립체에 관한 것이다.
공저 타격 드릴은 일반적으로, 압축 작업유체원(예, 압축 공기)에 연결된 케이싱과, 케이싱 내부에서 동작할 수 있게 배치되고 유체에 의해 왕복운동식으로 구동하는 피스톤 및, 케이싱에 연결되고 외부 면에 절단 요소를 구비한 비트를 포함하는 것이다. 사용 시에, 피스톤이 비트의 내부 단부에 대해 부딪치는 충격위치와, 피스톤이 비트에 충격하기에 앞서 그로부터 상당한 운동량을 달성하게 구동되는 개시 또는 구동위치 사이에서, 작업유체는 피스톤이 왕복운동하도록 적절하게 향한다. 피스톤은 일반적으로 피스톤과 비트 사이에 형성된 복귀 실(return chamber)로 흐르는 유체에 의해 구동위치 쪽으로 위치 이동된다. 그런데, 피스톤이 구동위치 쪽으로(예를 들어 비트로부터 멀어지는 방향으로) 이동을 개시한 후에, 복귀 실 내의 유체는 양호하게 비트의 길이방향 구멍을 통해 배출되어서, 비트와 부딪치는 쪽으로 후퇴 이동할 때에 유체가 피스톤을 서행하지 않게 한다.
복귀 실의 조기 배출을 막기 위해서, 일반적으로 타격 드릴에는, 비트 접촉 단부로부터 복귀 실로 신장된 배기관 또는 "푸트(foot)" 밸브로서 알려진 장치가 설치된다. 상기 밸브는 피스톤이 비트로부터 임의 거리에 도달할 때까지 상기 복귀 실이 비워지는 것을 방지하도록 피스톤 통로에 삽입할 수 있는 부위를 갖는다. 상기 밸브는 비트 구멍(bit bore)에 삽입되어, 일반적으로 밸브로부터 돌출된 1개 이상의 환형상 견부에 의해 상기 구멍에서 유지된다. 상기 밸브는 비트 몸체 안으로 상기 구멍으로부터 방사 외부방향으로 신장된 환형 그루브에 배치된다. 비트 구멍 내에 밸브를 보유하게 설계하는 것이 일반적으로 바람직 하지만, 이러한 설계는 밸브 견부와 비트 그루브 사이의 접촉 지점에 응력이 집중되는 성질이 있어 조기에 밸브 고장을 일으킬 수 있다.
일 면에서, 본 발명은 타격 드릴의 비트 조립체에 관한 것이고, 상기 드릴은 내부 실(interior chamber)을 가진 케이싱을 구비하는 것이다. 상기 비트 조립체는 케이싱과 연결되며 길이방향 구멍과 상기 구멍의 중앙을 통해 신장된 축선을 가진 비트를 포함한다. 상기 구멍은, 축선에 대해 원주방향으로 신장되고 그리고 축선을 향해 있는 적어도 1개의 대략 원추형의 내부 면을 가진 리테이너 부분(retainer portion)을 구비한다. 또한, 대략 원통형의 밸브는 길이방향 통로와, 상기 통로의 중앙을 통해 신장된 축선 및, 결합부분을 구비하고, 상기 통로는 복귀 실과 유체 소통하게 연결된 유입구 및 비트 중앙 구멍과 유체 소통하게 연결된 배출구를 갖는다. 상기 결합부분은, 밸브 축선에 대하여 원주방향으로 신장되고 밸브 축선으로부터 외부를 향하는 적어도 1개의 대략 원추형의 외부 면을 갖는다. 더우기, 상기 밸브 결합부분은, 비트와 결합한 밸브를 보유하도록 비트의 원추형 내부 면 내에서 대항하여 밸브의 원추형 외부 면이 배치되게 비트 구멍 리테이너 부분 내에 위치할 수 있다.
다른 면에서, 본 발명은 내부 실을 가진 케이싱과 피스톤이 상기 케이싱 실 내부에 위치하여 동작하는 길이방향 축선을 포함하는 타격 드릴 조립체에 관한 것이다. 상기 피스톤은 일반적으로 상기 축선을 따라서 위치 이동하고 그리고 중앙 길이방향 축선을 갖는다. 비트는 케이싱과 연결되며, 상기 구멍의 중앙을 통해 신장된 축선과 길이방향 구멍을 갖는다. 상기 구멍은 상기 축선에 대하여 원주방향으로 신장하고 축선을 향해 있는 1개 이상의 대략 원추형의 내부 면을 가진 리테이너 부분을 구비하고, 상기 원추형 면은 비트가 적어도 2개의 면을 가지면 축선방향으로 이격 분리되어 있다. 더우기, 대략 원통형의 밸브는 길이방향 통로와, 상기 통로의 중앙을 통해 신장된 축선 및, 결합부분을 구비하고, 상기 통로는 복귀 실과 유체 소통하게 연결된 유입구와 비트의 중앙 구멍과 유체 소통하게 연결된 배출구를 갖는다. 상기 밸브 결합부분은, 밸브 축선에 대하여 원주방향으로 신장되고 밸브 축선으로부터 외부를 향하는 1개 이상의 대략 원추형의 외부 면을 구비하고, 상기 원추형 면은 밸브가 적어도 2개의 면을 갖고 축선방향으로 이격 분리되어 있다. 더우기, 상기 밸브 결합부분은 비트 구멍의 리테이너 부분 내에 배치되어 밸브를 비트에 결합시키며, 각각의 밸브의 원추형 외부 면은 분할한 비트의 원추형 내부 면에 대항하여 배치된다.
부가적인 다른 면에서, 본 발명은 드릴이 내부 실을 가진 케이싱을 구비하는, 타격 드릴의 비트 조립체에 관한 것이다. 비트 조립체는, 케이싱과 연결되고 길이방향 구멍과 상기 구멍의 중앙을 통해 신장된 축선을 가진 비트를 포함한다. 상기 구멍은 상기 축선에 대하여 원주방향으로 신장되고 축선을 향해 있는 적어도 1개의 대략 원추형의 내부 면을 가진 리테이너 부분을 구비하고, 상기 내부 원추형 면은 구멍의 일 부분을 따라서 신장된다. 대략 원통형의 밸브는 길이방향 통로를 가진 몸체를 구비하며, 상기 통로는 케이싱 실(casing chamber)과 유체 소통하게 연결된 유입구와 비트의 중앙 구멍과 유체 소통하게 연결된 배출구를 갖는다. 상기 축선은 상기 통로의 중앙을 통해 신장되고, 상기 몸체는 상기 축선을 따라 이어진 길이부와, 밸브 축선에 대하여 원주방향으로 신장되고 상기 축선으로부터 외부를 향하는 적어도 1개의 원추형 외부 면이 있는 결합부분을 구비하고, 상기 적어도 1개의 원추형 외부 면은 몸체 길이부의 일 부분을 따라서 신장된다. 상기 밸브 결합부분은 비트 구멍의 리테이너 부분 내부에 위치되어서 밸브의 원추형 외부 면이 비트의 원추형 내부 면 내에 적어도 부분적으로 위치하여 비트가 밸브와 결합된 상태를 유지하고, 밸브 외부 면의 적어도 일 부분이 비트의 내부 면과 결합하여 대체로 균일한 접촉 압력이 내부와 외부 원추형 면 사이에서 일어나게 있다.
부가적인 다른 면에서, 본 발명은 드릴이 내부 실(interior chamber)을 가진 케이싱과 상기 케이싱과 연결되는 비트를 구비하는, 타격 드릴의 배출 밸브인 것이다. 상기 비트는 내부 및 외부 단부와 상기 2개 단부 사이에서 신장되고 내부 원주 면을 가진 길이방향 구멍을 구비한다. 배출 밸브는 제1 및 제2단부와 상기 2개 단부 사이에서 신장된 길이방향 통로를 가진 원통형 몸체를 포함하고, 상기 통로는 케이싱 실과 유체 소통할 수 있게 연결된 제1단부에 유입구와 비트의 중앙 구멍과 유체 소통할 수 있게 연결된 제2단부에 배출구를 갖는다. 상기 밸브 몸체는, 케이싱 실의 내부에 위치하는 원통형의 조절기능 부분과, 상기 조절기능 부분으로부터 축선방향으로 이격져 있고 비트 구멍의 내부 단부 내에 적어도 부분적으로 위치하는 원추형 결합부분을 구비한다. 상기 결합부분은 비트 구멍 내부 면과 마찰작용식으로 결합하는 적어도 1개의 원추형 외부 면을 가지어서 비트와 결합한 밸브를 보유한다. 또한, 적어도 1개의 원추형 면은, 조절기능 부분 근방에 위치한 제1원주 둘레 엣지와, 몸체의 제2단부에 근방에 위치한 제2원주 둘레 엣지 및, 표면 제1엣지에서의 제1값과 표면 제2엣지에서의 제2값과의 사이에서 대체로 직선적으로 변하는 외측 직경을 구비하고, 상기 직경의 제2값은 상기 직경의 제1값 보다 크다.
도1은 본 발명에 따르는 비트 조립체를 가진 드릴의 절취 단면도이다.
도2는 결합에 앞서 이격 분리된 비트와 조립체 상태를 나타낸, 비트 조립체의 제1구조를 확대, 절취하여 단면으로 나타낸 도면이다.
도3은 비트와 결합된 밸브 상태를 나타낸 도2의 비트와 밸브의 다른 확대된 절취 단면도이다.
도4는 도3의 일 부분을 절취하여 확대 도시한 단면도이다.
도5는 밸브의 양호한 일 구조를 입면으로 나타낸 도면이다.
도6은 결합에 앞서 이격 분리된 비트와 밸브의 상태를 나타낸, 비트 조립체의 제2구조를 확대, 절취하여 단면으로 나타낸 도면이다.
도7은 비트와 결합된 밸브 상태를 나타낸 도6의 비트와 밸브의 다른 확대 절취하여 단면으로 나타낸 도면이다.
도8은 도7의 일 부분을 절취하여 확대 도시한 도면이다.
본원의 양호한 실시예를 통한 설명을 첨부 도면을 참고로 하여 이하에 기술하는데, 이하에 설명되는 실시예를 통한 설명은 본원을 한정하는 것이 아니고, 단지 설명을 목적으로 기술하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본원에 사용된 기술용어들은 기술 구성을 한정하는 것이 아닌, 설명 및 이해의 편리함과 용이함을 위해 사용된 것으로 이해 되어야 한다. 용어, "하부", "상부", "하방향" 및 "상방향"은 참고 도시한 첨부 도면에서 지시된 방향을 지시한 것이다. 용어 "내부", "내부방향", "외부" 및 "외부방향"은, 기술된 요소의 지시된 중앙선 또는 기하형상의 중심에서 멀어지거나 또는 향하는 방향으로 참고하며, 특정 의미는 명세서에 기재된 내용으로부터 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본원에서 사용되는 "연결" 단어의 의미는, 다른 부재가 2개 부재 사이에 개재되지 않은 2개 부재간의 직접 연결과 1개 이상의 다른 부재가 2개 부재 사이에 개재된 간접 연결을 모두 포함하는 것이다. 또한, 본원의 기술용어는 상술된 특정 단어, 그 파생어, 및 유사 의미의 단어를 포함하는 것으로 한다.
유사 요소를 지칭하는 데에는 유사 도면 부호를 사용한 첨부 도면인, 도1 내지 도8을 참고로 본원의 타격 드릴(1)용 비트 조립체(10)를 이하에 설명한다. 드릴(1)은, 내부 실(3)과 길이방향 축선(2a)을 가진 케이싱(2)과, 축선(2a)을 따라서 위치 이동하도록 케이싱 실(3)의 내부에서 작동할 수 있게 배치된 피스톤(4)을 포함하며, 상기 피스톤(4)은 중앙 길이방향 통로(4a)를 갖는다. 비트 조립체(10)는 기본적으로 케이싱(2)과 연결을 이루는 비트(12)와, 상기 비트(12)와 결합되는 원통형 또는 관형 배출 밸브(14)를 포함한다. 비트(12)는 길이방향 구멍(13)과, 상기 구멍(13)의 중앙을 통해 신장된 축선(12a) 및, 마주하고 있는 내부 및 외부 축선 단부(12b, 12c)를 구비한다. 상기 내부 또는 상부 단부(12b)는 케이싱(2) 내부에 위치하고 피스톤(4)이 접촉하게 있고 그리고 상기 외부 또는 하부 단부(12c)는 비트(12)가 케이싱(2)과 연결되었을 때에 케이싱(2)의 외부에 위치하여 있다. 비트 구멍(13)은, 결합부분(16)과 비트의 외부 단부(12c) 사이에서 신장된 흐름(flow) 부분(27)과, 축선(12a)을 향해 있고 그리고 상기 축선에 대하여 원주방향으로 신장된 적어도 1개의 대략 원추형의 내부 면(18)을 가진 리테이너 부분(16)을 구비한다. 도1 내지 도5에 도시된 제1구조에서는, 비트(12)가 리테이너 부분(16)의 일 부분(예, 대략 전체적으로 신장된 부분)을 따라서 신장된 단일 원추형 내부 면(18)을 갖는다. 다르게는, 이하에서 상세하게 설명되는 바와 같이, 도6 내지 도8에 도시한 제2구조에서, 비트 리테이너 부분(16)은 대략적으로 비트 축선(12a)을 따라서 이격 분리된 복수개의 원추면 섹션(19)(예, 도면에서는 3개 섹션(19A, 19B, 19C))과, 각 쌍으로 있는 인접한 원추면 섹션(19) 사이로 신장된 1개 이상의 대략 오목한 면(21)(도8)을 포함한다.
또한, 배출 밸브(14)는 종축선(14a)과, 상기 축선(14a)을 따라서 이격 분리된 대향 단부(14b, 14c) 및, 길이방향 통로(15)를 구비한다. 상기 밸브 통로(15)는, 밸브 제1 또는 상부 단부(14b)를 통해 신장되고 케이싱 실(3)과 유체가 소통할 수 있게 연결된 제1포트 또는 유입구(15a)와, 밸브 제2 또는 하부 단부(14c)를 통해 신장되고 비트 중앙 구멍(13)과 유체가 소통할 수 있게 연결된 제2포트 또는 배출구(15b)를 갖추고 있으며, 상기 축선(14a)은 통로(15)의 중앙을 통해서 신장된다. 양호하게, 밸브(14)는 제1 및 제2단부(17a, 17b)와 상기 2개 단부(17a, 17b) 사이로 신장된 통로(15)를 제공하는 대략 원형의 구멍(17c)이 있는 원통형 몸체(17)를 구비하지만, 선택적으로, 본원에 기술한 바와 같은 작용을 할 수 있는 임의적인 다른 적절한 형태/구조로 구성될 수도 있다.
또한, 밸브(14)는 밸브 축선(14a)에 대하여 원주방향으로 신장되고 그리고 상기 밸브 축선으로부터 외부를 향하는 적어도 1개의 대략 원추형의 외부면(22)을 가진 결합부분(20)을 구비한다. 도1 내지 도5에 도시한 제1구조에서는, 상기 밸브(14)가 결합부분(20)의 축선 신장부를 따라 신장된 단일 원추형 외부면(22)을 갖는다. 특정하게는, 상기 밸브 몸체(17)가 축선(14a)을 따라서 길이부(L)를 갖고 그리고 외부 원추면(22)(그리고 그에 따르는 결합부분(20))이 몸체 길이부(L)의 일 부분(예를 들면, 길이(L)의 약 절반)을 따라서 신장되어, 상당히 큰 접촉 영역이 밸브 결합부분(20)으로 제공된다. 상세하게 후술하는 바와 같이, 도6 내지 도8에 도시한 제2구조에서는, 밸브 결합부분(20)이, 밸브 축선(14a)을 따라서 이격 분리된 복수개의 원추면 섹션(23)(예, 도시된 바와 같이 3개 섹션(23A, 23B, 23C))과, 각 쌍의 인접한 원추면 섹션(23) 사이로 신장된 1개 이상의 오목한 면(25)을 구비한다.
도1, 도3 및 도4를 참고로 기술한다. 본원의 제1구조에서는, 밸브 결합부분(20)이 비트(12)와 밸브(14)가 결합하게 비트 구멍 리테이너 부분(16) 내에 배치되어서, 밸브 원추형 외부면(22)이 비트 원추형 내부면(18)에 대체로 전체적으로 대항하여 배치된다. 즉, 밸브 외부 원추형 면(22)의 적어도 일 부분이, 밸브(14)가 비트(12)와 결합하게 되면 밸브 내부 원추형 면(18)과 접촉하거나 결합한다. 제2비트 조립체 구조에서는, 각각의 밸브 원추형 외부면 섹션(23A, 23B, 23C)이, 도6에 도시된 바와 같이, 개별적으로 비트 원추형 내부면 섹션(19A, 19B, 19C) 중의 분리된 하나에 대체로 전체적으로 대항하여 배치되어 있다. 양호하게, 밸브 원추형 외부면(18) 또는 외부 섹션(23)은 각각 비트(12)와 밸브(14)가 결합하도록 비트 원추형 내부면(18) 또는 대응 면 섹션(19)과 마찰 결합할 수 있게 있다. 가장 양호하게는, 밸브 원추형 면(22) 또는 면 섹션(23)이 각각 비트 원추형 면(18)/면 섹션(19)과 결합하게 있어서, 2개 원추형 면(18, 22) 또는 면 섹션(19, 23) 사이에 정상 또는 "접촉" 압력(P)이 비트 축선(14a)을 따라서 신장된 접촉 지대(Zc) 내에 있는 모든 지점에서 대체로 일정하게 있는 것이다. 즉, 밸브(14)와 비트(12)를 결합시키는 마찰력(F)은 일반적으로 밸브 원추형 외부면(22) 또는 면 섹션(23), 그리고 구멍 원추형 내부 면(18) 또는 면 섹션(19) 사이에 있는 모든 접촉 지점에서 대체로 동일하다. 양호하게 일단 연결되어 함께 결합된 2개 부위(12, 14)를 양호하게 유지한다 하더라도, 밸브(14)는 비트 리테이너 부분(16) 밖으로 밸브 결합부분(20)이 활주하기에 충분한 축선방향 힘을 가하여서 비트(12)에서 결합해제 할 수 있는 것이다.
비트 조립체(10)의 제1구조를 가진 도2 내지 도5를 참고로 설명하면, 구멍의 원추형 내부면(18)이 축선방향으로 이격 분리된 원주 둘레 엣지(18a, 18b)를 갖고, 제1엣지(18a)는 대체로 비트 내부 단부(12b)에 근접하여 위치하고 그리고 제2엣지(18b)는 대체로 비트 내부 및 외부 단부(12a, 12b)와 내측 직경부(DI)와의 사이에 위치하게 된다. 구멍의 원추면 내측 직경부(DI)는 일반적으로 표면의 제1엣지(12a)에 제1값(VII)과 표면의 제2엣지(18b)에 제2값(VI2) 사이에서 직선적으로 변하고, 제2값(VI2)은 제1값(VII)보다 크다. 즉, 다시 말해서, 구멍의 내부 원추형 면(18)의 내측 직경(DI)은 도2와 도3에서 지시된 바와 같이, 일정한 경사 각도(AB)를 통해 제2엣지(18b)에서 제1엣지(18a)로 경사져 형성된다. 유사한 방식으로, 밸브의 원추형 외부면(22)은 축선방향으로 이격 분리된 제1 및 제2원주 둘레 엣지(22a, 22b)를 갖고, 밸브 면의 제1엣지(22a)는 비트 면의 제1엣지(18a)에 인접하게 배치되고 그리고 밸브 면의 제2엣지(22b)는 밸브(14)가 비트(12)와 외측 직경부(Do)와 결합되면 비트 면의 제2엣지(18b)에 인접하여 배치된다. 밸브 외측 직경부(DO)는 일반적으로 밸브 표면의 제1엣지(22a)에 제1값(V0I)과 밸브 표면의 제2엣지(22b)에 제2값(V02) 사이에서 직선적으로 변하고, 제2값(V02)은 제1값(V01)보다 크다. 따라서, 밸브 외부 원추형 면(22)의 외측 직경(D0)은 도2와 도3에서 볼 수 있는 바와 같이, 일정한 경사 각도(AV)를 통해 제2엣지(22b)에서 제1엣지(22a)로 경사져 형성된다. 밸브 경사 각도(AV)는 대체로 비트 경사 각도(AB)와 같으며; 양호하게는 비트와 밸브 경사 각도(AB, AV)의 각각의 하나가 약 0.5°와 약 3.0°사이의 값을 갖는다.
또한, 밸브(14)가 비트(12)와 분리되거나 또는 "비-결합(non-engaged)"하면, 밸브 외측 직경부(DO)의 제1값(V01)은 비트 내측 직경부(DI)의 제1값(VI1)보다 크고 그리고 밸브 외측 직경부(DO)의 제2값(V01)은 비트 내측 직경부(DI)의 제2값(V01)보다 크다. 즉, 다시 말해서, 2개 구성요소(12, 14)가 결합 해제되면, 밸브 외부면(22)이 비트 축선(12a)에서 이격진 비트 내부면(18)보다 더 큰 반경방향 거리로 밸브 축선(14a)에서 외부방향으로 이격져 있게 된다. 이렇게 하여, 밸브 결합부분(20)이 구멍의 리테이너 부분(16) 안으로 삽입되어, 밸브(14)가 억지끼움으로 비트(12)와 결합한다. 특정적으로는, 밸브 결합부분(20)은 구멍의 리테이너 섹션(16) 안으로 압입끼움되며, 상술된 구조로 인해서, 대응 면(18, 22) 사이에는 대체로 균일한 접촉 압력(P)이 일어나고, 따라서 마찰력이 비트(12)와 결합된 밸브(14)를 유지시킨다.
제1구조와 유사한 방식으로 도6 내지 도8을 참고로 설명하면, 제2비트 구조의 각각의 구멍의 원추형 내부면 섹션(19)이, 축선방향으로 이격 분리된 원주 둘레 엣지(19a, 19b)와 내측 직경부(DSI)를 갖고 이루어진다. 각각의 제1엣지(19a)는 대체로 비트 내부 단부(12b)에 보다 근접하여 위치하고 그리고 각각의 제2엣지(19b)는 대체로 비트 내부 단부(12b)에서 보다 원거리에 위치하며, 1개 이상의 오목 면(21)이 일 표면 섹션(예, 19A)의 제2엣지(19b)와 인접 면 섹션(예, 19B)의 제1엣지(19b)와의 사이로 신장된다. 각각의 구멍의 원추면 섹션 내측 직경부(DSI)는 일반적으로 표면의 제1엣지(19a)에 제1값(VSII)과 표면의 제2엣지(19b)에 제2값(VSI2) 사이에서 직선적으로 변하고, 제2값(VI2)은 제1값(VSI2)보다 크며, 따라서, 내부면 섹션(19A, 19B, 19C)의 각각의 내측 직경부(DSI)는 도6에 도시한 바와 같이 대체로 일정한 경사 각도(ASB)를 통해 제2엣지(19b)에서 제1엣지(19a)로 경사져 형성된다. 유사하게, 제2밸브 구조의 밸브의 원추형 외부면 섹션(23)은 각각 축선방향으로 이격 분리된 제1 및 제2원주 둘레 엣지(23a, 23b)와 외측 직경부(DSO)를 갖고, 1개 이상의 오목한 면(25)은 일 표면 섹션(예, 23A)의 제2엣지(23b)와 인접 표면 섹션(예, 23B)의 제1엣지(23a)와의 사이로 신장된다. 각각의 밸브 면 섹션의 제1엣지(23a)는 대응 비트 면 섹션의 제1엣지(19a)에 대해 인접하여 배치되고 그리고, 각각의 밸브 면의 제2엣지(23b)는 밸브(14)가 비트(12)와 결합될 때에 대응 비트 면 섹션의 제2엣지(19b)에 대해 인접하여 배치된다. 각각의 밸브 면 섹션의 외측 직경부(DSO)는 일반적으로 밸브 표면의 제1엣지(23a)에 제1값(V0I)과 밸브 표면의 제2엣지(23b)에 제2값(VS02) 사이에서 직선적으로 변하고, 제2값(V02)은 제1값(VS01)보다 크다. 따라서, 각각의 밸브 외부 원추형 면 섹션(23)의 외측 직경(DS0)은 도6에서 볼 수 있는 바와 같이, 대체로 일정한 경사 각도(ASV)를 통해 각각의 제2엣지(23b)에서 각각의 제1엣지(23a)로 경사져 형성되고, 그리고 복합 면 섹션(23)의 각도(ASV)는 대체로 동일하게 있다. 또한, 각각의 밸브 면 섹션의 경사 각도(ASV)는 대체로 각각의 대응 비트 면 섹션의 경사 각도(ASB)와 같으며; 양호하게는 비트와 밸브 면 섹션의 경사 각도(ASB, ASV)의 각각의 하나가 약 3°와 약 5°사이의 값을 갖고, 따라서, 후술하는 바와 같은 이유로 제1비트 조립체 구조의 경사 각도(AB, AV)보다 크다.
또한, 제1구조에서와 같이, 제2구조의 밸브(14)가 비트(12)와 서로 분리되거나 또는 비-결합 되면, 각각의 밸브 면 섹션(23)의 외측 직경부(DSO)의 제1값(VS01)은 대응 비트 면 섹션(19)의 내측 직경부(DSI)의 제1값(VSI1)보다 크고 그리고 각각의 외측 직경부의 제2값(VS02)은 각각의 대응 내측 직경부의 제2값(VSI2)보다 크다. 따라서, 2개 구성요소(12, 14)가 결합 해제되면, 각각의 밸브 외부면 섹션(23)이 비트 축선(12a)에서 이격진 대응 비트 내부면 섹션(19)보다 더 큰 반경방향 거리로 밸브 축선(14a)에서 외부방향으로 이격져 있게 된다. 이렇게 하여, 밸브 결합부분(20)이 구멍의 리테이너 부분(16) 안으로 삽입되어, 밸브(14)가 억지끼움으로 비트(12)와 결합하여서, 밸브 결합부분(20)이 구멍의 리테이너 섹션(16) 안으로 압입 끼움되어지며, 상술된 구조로 인해서, 각각의 쌍의 대응 면(19, 23) 사이에는 대체로 균일한 접촉 압력(P)이 일어나고, 따라서 마찰력이 비트(12)와 결합된 밸브(14)를 유지시킨다.
양호하게, 구멍의 리테이너 부분(16)은 비트의 축선 단부(12a, 12b) 사이에 위치한 내부 단부(16a)를 가지어서, 구멍 흐름부(27)가 리테이너 단부(16a)에서 비트 외부 단부(12a)로 신장되고 그리고 구멍의 원추형 면(18)의 제2원주둘레 엣지(18b)가 내부 단부(16a)에서 축선방향으로(예를 들면, 비트의 내부 단부(12b)를 향하는 방향으로) 이격져 있다. 이러한 구조로서, 양쪽 비트 조립체 구조의 리테이너 부분(16)은 부가로, 반경방향 면(31)에 의해 양호하게 연결된 원통형 내부 면(26)과 반경방향 견부 면(28)을 갖는다. 원통형 내부 면(26)은 리테이너 부분 내부 단부(16a)와 원추면 제2엣지(18b) 사이에서 축선방향으로 그리고 비트 축선(12a)에 대하여 원주방향으로 신장된다. 견부 면(28)은 원통형 내부 면(26)과 구멍의 흐름부(27)와의 사이에서 방사방향으로 신장된다. 부가로, 원통형 내부 면(26)은 양호하게 구멍 흐름부(27)의 내부 원주둘레 면(27a)에 대해서 양호하게 방사 외부방향으로 이격져 있어서, 견부 면(28)은 비트 내부 단부(12b)를 향해 있게 된다.
또한, 제2구조의 "최하부" 원추 외부면 섹션(23A)(예, 밸브의 제2단부(14c)로부터 가장 가깝게 있는 외부면 섹션(23)) 또는 제1비트 조립체 구조의 밸브의 원추형 외부면(22)의 제2엣지(22b)가 양호하게 밸브의 제2단부(14c)에서 축선방향으로 이격되어 있다. 이러한 구조로서, 양쪽 비트 조립체 구조의 밸브 결합부분(20)은 부가로, 대략 원통형의 외부면(32)을 갖는다. 특정적으로, 원통형 외부면(32)은 밸브 제2단부(12b)와 원추형 외부면 제2엣지(22b) 사이에서 축선방향으로 그리고 밸브 축선(14a)에 대하여 원주방향으로 신장된다. 부가로, 밸브(14)도 또한 후술하는 바와 같이, 밸브의 제2포트(15b)에 대하여 신장되고 구멍의 견부 면(28)과 접촉하는 밸브의 제2단부(14c)에 위치한 방사방향 단부 면(34)도 갖는다. 특히 도5를 참고로 설명하면, 밸브 결합부분(20)이 또한 원통형 외부 면(32)에서 방사 내부방향으로 이격진 옵셋 섹션(38)도 구비하도록 형성되어서, 대략 방사방향 견부(36)가 원통형 외부 면(32)과 옵셋 섹션(38)과의 사이로 신장되고 그리고 원통형 면(32)과 단부 면(34)과의 사이에서 축선방향으로 신장된다. 상기 옵셋 섹션(38)은 구멍의 내부 단부(13a) 안으로 밸브 결합부분(20)이 용이하게 삽입되게 설치된다.
상술된 구조로 이루어져서, 밸브 결합부분(20)이 비트 리테이너 부분(16) 내에 배치되면, 밸브 단부 면(34)이 구멍의 견부 면(28)에 대항하여 배치되고 그리고 밸브의 원통형 외부 면(32)은 비트의 원통형 내부 면(26)의 내부에 배치된다. 이러한 구조로서, 밸브의 견부 면(32)과 비트 구멍의 제1견부 면(28) 사이의 접촉은 대체로 비트 축선(12a)을 따라서 제1방향(d1)으로 비트(12)와 밸브(14) 사이의 상관적인 위치 이동을 방지한다. 양호하게, 밸브(14)는 비트 조립체(10)의 생산 수명 동안에 비트(12)와 결합하여 보유되고 그리고, 비트 조립체(10)는 단일 유닛으로 폐기되어 교체된다. 그런데, 만일 비트(12)로부터 밸브(14)가 비결합 시킬 필요가 있게 되면(예를 들어, 만일 새롭게 연결된 밸브가 불완전하거나/손상된 것을 발견한 경우), 축선(12a)을 따라서 제2방향(d2)으로 밸브(14)에 가해진 충분한 힘은 이하에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 밸브(14)가 비트(12)로부터 결합 해제될 때까지 제2방향(d2)으로 밸브의 원추형 외부 면(22)/면 섹션(23)이 비트의 원추형 내부 면(18)/면 섹션(19)에 대항하여 활주하기에 충분한 정도로 방사 내부방향으로 밸브(14)가 변형할 수 있게 할 것이다.
도5를 다시 참고로 하여 설명하면, 양호하게 밸브 결합부분(16)은 부가로 원추형 외부 면(22)에서 밸브(14)안으로 방사방향으로 신장되고 그리고 결합부분(20)의 대향 제1 및 제2축선 단부(20a, 20b) 사이에서 대략 축선방향으로 신장된 적어도 1개의 그루브(40)를 갖는다. 1개 이상의 그루브(40)(도면에는 1개만 도시함)는, 일반적으로 밸브(14)가 비트(12)와 결합하면 비트 구멍 리테이너 부분(16)과 밸브 결합부분(20)과의 사이에서 유체가 흐를 수 있도록 케이싱 실(3)과 비트 구멍(13)이 각각 유체 소통할 수 있게 있다. 그러한 유체의 흐름은 드릴(1)을 정상적으로 사용하는 중에 발생하는 2개의 원추 면(18, 22) 사이의 접촉면에서 발생한 열 에너지를 대류식으로 이동시킨다. 양호하게, 상기 그루브(40)는 부가로, 각각의 그루브(40)가 나선형으로, 그러나 선택적으로 예를 들어 1개 이상의 길이방향 슬롯(도시 않음)과 같이 밸브(14)에 대해 임의적인 다른 적절한 형태 및/또는 지향성을 가질 수 있는 것으로, 밸브 축선(14a)에 대하여 원주방향으로 신장된다.
도1 내지 도7을 다시 참고로 하여 설명하면, 상기 밸브(14)는 부가로, 밸브의 제1단부(14b)와 결합부분(20) 사이로 축선방향으로 신장하는 대략 원통형의 "밸빙(valving)" 또는 조절기능 부분(50)을 구비하여서, 상기 조절기능 부분(50)이 밸브 제1포트(15a)와 중앙 통로(15)의 일 부분을 갖는다. 밸브(14)가 비트(12)와 결합하고 그리고 비트(12)가 케이싱(2)과 결합하면, 조절기능 부분(50)이 비트 내부 단부(12b)에서부터 일반적으로 케이싱 축선(2a)을 따라서 케이싱 복귀 실(3)쪽으로 신장된다. 또한, 밸브의 조절기능 부분(50)은 피스톤(4a)이 비트의 내부 단부(12b)에 대체로 인접하게 위치하게 되면 피스톤 통로(4a) 내의 적소에 위치하게 된다. 밸브(14)는 조절기능 부분(50)이 피스톤 통로(4a) 내부에 위치하게 되면 복귀 실(3)과 비트 구멍(13)과의 사이로 유체가 흐르는 것을 막는 구조로 이루어진다. 다르게는, 밸브(14)는 조절기능 부분(50)이 피스톤(4)과 비-결합되거나 또는 피스톤(4)에서 분리되도록 피스톤(14)이 비트 내부 단부(12b)에서 충분한 거리로 이격질 때에 비트 구멍(13)과 케이싱 실(3)이 유체 소통하게 연결되는 구조로 이루어진다.
양호하게, 비트(12)는 일반적으로 금속 재료로 형성되는데, 가장 양호하게는 저탄소강 단조물로 기계가공 된다. 밸브(14)는 양호하게 듀폰 회사에서 상용 시판하는 압출 또는 성형 DELRIN®(예, 아세틸 호모폴리머)을 기계가공한 폴리머 재료로 형성되거나 또는 예를 들어 알루미늄을 주조한 경금속 재료로 형성된다. 그런데, 본 발명의 범위 내에서는, 예를 들어, 합금강(alloy steel)의 비트(12)를 주조하거나, 다른 폴리머로부터 밸브(14)를 사출성형하거나, 저탄소 또는 합금 강을 단조하여 밸브(14)를 기계가공하거나, 폴리머와 금속 재료를 혼합하여 밸브(14)를 형성하는 것과 같은 임의적인 적절한 공정에 의해 그리고/또는 임의적인 적절한 재료로 비트(12) 또는 밸브(14)의 어느 하나를 형성하는 것이 포함된다.
상술된 구조를 가진 상태에서, 본 발명의 비트 조립체(10)는 일반적으로 다음의 방식으로 조립된다. 케이싱(2)에서 비트(12)가 분리된 상태에서, 밸브의 제2단부(14c)는 구멍의 내부 단부(13a)에 위치하게 되고 그리고 힘이 비트 축선(12a)을 따라서 제1방향(d1)으로 가해져서 밸브(14)를 부분적으로 붕괴 또는 변형하여, 밸브(14)가 비트 축선(12a)을 따라서 동작하게 한다. 원통형 외부 면(32)과 순차적으로 이어진 원추형 외부 면(22)은 밸브 원통형 외부 면(32)이 구멍의 원통형 내부 면(26) 내에 배치될 때까지 비트의 원추형 내부 면(18) 또는 면 섹션(19)에 대항하여 활주하고, 그리고 활주 후에 밸브의 방사방향 단부(34)는 비트의 방사방향 견부(28)와 접촉한다. 이러한 지점에서, 밸브 결합부분(20)은 비트 리테이너 부분(16)의 내부에 완전하게 위치하게 되고, 그리고 밸브의 조절기능 부분(50)은 비트 내부 단부(12b)로부터 외부방향으로 신장된다. 그런 후에, 상술한 바와 같이, 밸브(14)와 비트(12)의 결합이 비트와 밸브의 원추형 면(18, 22) 또는 면 섹션(19, 23)과 원통형 면(26, 32) 사이의 억지끼움/마찰식 상호작용에 의해 유지된다. 다음, 비트 조립체(10)가 케이싱(2)에 설치되어, 비트 상단부(12b)가 피스톤 행정 단부(4b)와 접촉하고 그리고 밸브 조절장치 부분(50)이 피스톤 통로(4a) 내에 또는/그리고 복귀 실(3) 내의 적소에 위치하게 된다.
상술한 바와 같이, 비트 조립체(10)의 제1 및 제2구조를 대비하여 보면, 제1구조의 비트(12)와 밸브(14)는 대체로 각각 리테이너와 결합부분(16, 20)의 전체 축선 길이(1R, 1E)를 따라서 축선방향으로 신장된 단일 원추형 면(18, 22)을 갖는다. 제2비트 조립체 구조에서는, 비트(12)와 밸브(14)가 각각 리테이너와 결합부분(16, 20)을 따라서 축선방향으로 이격 분리되고 그리고 각각 전체 리테이너 또는 결합부분 길이(1R, 1E)와 동일한 부분(1Rp, 1Ep)을 따라서 신장된 복수개의 면 섹션(19, 23)을 구비한다. 각각의 결합된 쌍의 면(19, 23)의 축선 길이를 감소시키어서, 제2구조의 내부 및 외부 면 섹션(19, 23)이, 제1비트 조립체 구조의 경사 각도(ASB, ASV)(예, 약 0.5°와 약 3.0°사이)와 대비하여, 상당한 또는 급격한 경사 각도(ASB, ASV)(예, 약 3°와 약 5°사이)로 형성된다.
결합 비트와 밸브 면(19, 23)사이가 급경사 각도(ASB, ASV)를 갖는 상태에서는, 밸브(14)가 마모를 받기 시작하는 일을 발생하게 할 수 있는 비트(12)에 대한 밸브(14)의 축선방향으로의 위치 이동이 최소가 되게 한다. 그런데, 경사 각도(ASB, ASV)의 증가로, 내측 및 외측 직경(DSI, DSO)이 비트와 밸브 축선(12a, 14a)을 따라서 주어진 거리에 맞게 상당한 비율로 증가한다. 이러한 경우에는, 각각의 면 섹션(19, 23)의 축선 길이 부분(1Rp, 1Ep)이, 밸브 재료가 비트(12) 내에 밸브(14)를 삽입하는 중에 잘못되거나 영구 변형이 이루어지는 최소 비트 내측 직경(DSI) 보다 상당히 더 크게 있는 최대 밸브 외측 직경(DSO)을 갖는 것을 방지하게 사전 결정된 값을 초과하지 않아야 한다. 따라서, 경사 각도(ASB, ASV)의 증가된 값을 제공하여(예, 밸브의 축선방향 동작을 감소하여), 밸브(14)가 잘못되거나 영구 변형되는 것을 방지하고 그리고 충분한 접촉 지대(Zc)의 축선 길이를 제공하여서, 제2비트 조립체 구조의 비트 리테이너 부분(16)과 밸브 결합부분(20)에는 각각 복수의 원추형 면 섹션(19, 23)이 형성된다.
본 발명의 비트 조립체(10)는 비트(12)와 밸브(14)의 종래 설계를 능가하는 다수의 이점을 갖는 것이다. 2개 원추형 면(18, 22) 또는 쌍으로 이루어진 면 섹션(19, 23)과 원통형 면(26, 32)을 축선방향으로 따라서 그리고 그를 중심으로 하는 원주방향으로 신장된 비트(12)와 밸브(14) 사이의 접촉 지대(Zc)를 가지어서(도4 및 도7을 참고), 2개 성분(12, 14) 사이의 접촉 압력이 상대적으로 대형인 영역에 전반적으로 확산 된다. 따라서, 밸브(14)에서의 응력 집중이 대체로 감소되어서, 결국적으로 고장 비율을 현저하게 저하시킨다. 또한, 비트 내부 단부(12b)로부터 이격져 향하는 상보 밸브 면(22) 또는 면 섹션(23)과 결합하는 구멍의 원추형 면(18) 또는 면 섹션(19)을 가진 상태에서는, 비트(12)가 구멍의 견부 면(28)을 향하는 내부방향으로 그리고, 밸브(14)가 마모되기 시작한 후에도, 비트 내부 단부(12b)로부터 외부방향으로, 밸브(14)를 치우치게 하는 성질이 있다. 따라서, 2개 접촉 면(18, 22) 또는 각 쌍의 면 섹션(19, 23)의 기하 형상은 비트 축선(12a)을 따라서 필요한 구역에서 밸브(14)가 유지되게 하여서, 비트(12)와 결합을 이루게 된다.
당 분야의 기술인은 본 발명의 상술된 실시예를 변경 또는 개조할 수 있을 것이고, 본 발명은 첨부 청구범위의 정신을 이탈하지 않는 범위 내에서 이루어지는 본 발명을 변경 또는 개조하여 이루어지는 것을 포함하는 것으로 한다.

Claims (20)

  1. 내부 실을 가진 케이싱을 구비한 타격 드릴의 비트 조립체에서, 상기 비트 조립체는:
    a)케이싱과 연결되고 그리고 길이방향 구멍과 상기 구멍의 중앙부를 통해 신장된 축선을 가진 비트 및;
    b)길이방향 통로와, 상기 통로의 중앙부를 통해 신장된 밸브 축선 및, 상기 밸브 축선에 대하여 원주방향으로 신장되며 상기 밸브 축선으로부터 외부를 향하는 적어도 1개의 원추형 외부 면을 가진 밸브 결합부분을 구비한 원통형 밸브를 포함하고;
    a')상기 구멍은 상기 축선에 대하여 원주방향으로 신장되고 그리고 상기 축선을 향하는 적어도 1개의 원추형 내부 면을 가진 리테이너 부분을 구비하고;
    b')상기 통로는 케이싱 실과 유체 소통하게 연결된 유입구와 비트의 중앙 구멍과 유체 소통하게 연결된 배출구를 구비하고, 그리고 상기 밸브가 비트와 결합된 상태를 유지하도록 하기 위해 상기 밸브의 원추형 외부면이 상기 비트의 원추형 내부면 내에 배치되게 상기 밸브 결합부분이 상기 비트 구멍 리테이너 부분의 내부에 위치하는 것을 특징으로 하는 비트 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 밸브의 원추형 외부 면의 적어도 일 부분은, 밸브가 비트와 결합할 때에 밸브의 원추형 내부 면과 접촉하는 것을 특징으로 하는 비트 조립체.
  3. 제1항에 있어서, 밸브의 원추형 외부 면은 비트가 밸브와 결합된 상태를 유지하도록 비트의 원추형 내부 면과 마찰식으로 결합하는 것을 특징으로 하는 비트 조립체.
  4. 제1항에 있어서, 밸브의 원추형 외부 면은 2개 원추형 면 사이의 접촉 압력이 비트 축선을 따라서 모든 지점에서 균일하도록 비트의 원추형 내부 면과 결합하는 것을 특징으로 하는 비트 조립체.
  5. 제1항에 있어서, 상기 비트는 마주하고 있는 내부와 외부 축선 단부를 구비하고, 상기 내부 단부는 케이싱 내부에 배치되고 그리고 상기 외부 단부는 비트가 케이싱과 연결될 때에 케이싱의 외부에 배치되고; 그리고 구멍의 원추형 내부 면은, 비트 내부 단부에 인접하여 위치한 제1엣지와 비트 내부와 외부 단부 사이에 위치한 제2엣지가 있는, 축선방향으로 이격 분리된 원주 둘레 엣지와, 제2값이 제1값보다 크게 있는, 상기 면의 제1엣지에 제1값과 상기 면의 제2엣지에 제2값과의 사이에서 직선적으로 변하는 내측 직경부를 구비하고: 그리고
    상기 밸브의 원추형 면은, 축선방향으로 이격 분리된 제1 및 제2원주 둘레 엣지와, 상기 밸브 면의 제1엣지에 제1값과 상기 밸브 면의 제2엣지에 제2값과의 사이에서 직선적으로 변하는 외측 직경을 구비하고; 상기 밸브 면의 제1엣지는 비트 면의 제1엣지에 인접하여 배치되고 그리고 상기 밸브 면의 제2엣지는 밸브가 비트와 결합할 때에 비트 면의 제2엣지에 인접하여 배치되고, 그리고 상기 외측 직경의 제2값은 외측 직경의 제1값보다 큰 것을 특징으로 하는 비트 조립체.
  6. 제5항에 있어서, 상기 밸브 외측 직경의 제1값은 비트 내측 직경의 제1값보다 크고 그리고 상기 밸브 외측 직경의 제2값은 밸브가 억지끼움으로 비트와 결합하게 비트 내측 직경의 제2값보다 크게 있는 것을 특징으로 하는 비트 조립체.
  7. 제5항에 있어서, 상기 비트 구멍은 부가로 리테이너 부분과 비트의 내부 단부 사이에서 신장된 흐름부를 구비하고 그리고 상기 리테이너 부분은 부가로 원통형의 내부 면과, 원통형 내부 면과 구멍의 흐름부와의 사이에서 방사방향으로 신장되고 비트 축선에 대하여 원주방향으로 있는 견부 면을 구비하고; 상기 원통형 면은 원추형 내부 면의 제2엣지와 흐름부 사이에서 축선방향으로 그리고 비트 축선에 대하여 원주방향으로 신장되고, 상기 견부 면은 비트 내부 단부를 향해 있고: 그리고
    상기 밸브는, 밸브 제1단부가 케이싱 실 내부에 배치되고 그리고 밸브 제2단부가 비트 구멍 내부에 배치되는, 마주한 제1 및 제2축선 단부를 갖고 그리고, 밸브 결합부분은 부가로, 원추형 외부 면 제2엣지와 밸브 제2단부와의 사이에서 축선 방향으로 그리고 밸브에 대하여 원주방향으로 신장된 원통형 외부 면과, 밸브 제2단부에 위치한 방사방향 단부 면을 구비하고; 상기 밸브 단부 면은 비트의 견부 면에 대항하여 위치되어 있고 그리고 상기 밸브의 원통형 외부 면은 밸브가 비트와 결합하면 비트의 원통형 내부 면 내부에 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 비트 조립체.
  8. 제6항에 있어서, 밸브 단부 면과 비트 견부 면 사이의 접촉은 비트 축선을 따르는 제1방향으로 비트와 밸브 사이의 상대적인 위치 이동동작을 막고 그리고 밸브 원추형 외부 면과 비트 원추형 내부 면 사이의 접촉은 드릴 조립체를 사용하는 중에 축선을 따르는 제2 반대방향으로 비트와 밸브 사이의 상대적인 위치 이동동작을 막는 것을 특징으로 하는 비트 조립체.
  9. 제1항에 있어서, 상기 비트는 마주하고 있는 내부와 외부 축선 단부를 구비하고, 상기 내부 단부는 케이싱 내부에 배치되고 그리고 상기 외부 단부는 비트가 케이싱과 연결될 때에 케이싱의 외부에 배치되고; 그리고 구멍의 원추형 면은, 비트 내부 축선 단부에 인접하여 위치한 제1엣지와 비트 내부와 외부 축선 단부 사이에 위치한 제2엣지가 있는, 축선방향으로 이격 분리된 원주 둘레 엣지를 구비하고, 상기 내부 원추형 면은 일정한 경사 각도를 통해 제2엣지에서 제1엣지로 경사진 내측 직경을 갖고: 그리고
    상기 밸브의 외부 원추형 면은 축선방향으로 이격 분리된 제1 및 제2원주 둘레 엣지를 갖고, 밸브 면의 제1엣지는 비트 면의 제1엣지에 인접하여 배치되고 그리고 상기 밸브 면의 제2엣지는 밸브가 비트와 결합할 때에 비트 면의 제2엣지에 인접하여 배치되고, 상기 외부 원추형 면은 일정한 경사 각도를 통해 제2엣지에서 제1엣지로 경사진 외측 직경을 갖고, 밸브 경사 각도는 비트 경사 각도와 동일한 것을 특징으로 하는 비트 조립체.
  10. 제9항에 있어서, 상기 비트와 밸브 경사 각도의 각각은 0.5°와 3.0° 사이의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 비트 조립체.
  11. 제9항에 있어서, 상기 비트의 원추형 면의 내측 직경은 제1면 엣지에서 제1값과 제2면 엣지에서 제2값을 갖고, 내측 직경의 제1값은 제2값 보다 큰 값이고; 그리고
    상기 밸브의 외부 원추형 면의 외측 직경은 제1면 엣지에서 제1값과 제2면 엣지에서 제2값을 갖고, 외측 직경의 제1값은 제2값 보다 큰 값인 것을 특징으로 하는 비트 조립체.
  12. 제1항에 있어서, 상기 비트는 마주하고 있는 내부와 외부 축선 단부를 구비하고, 상기 리테이너 부분은 비트 내부 단부로부터 신장되고; 상기 비트 구멍은 부가로 리테이너 부분과 비트 외부 단부 사이에서 신장된 흐름부를 갖고; 그리고 상기 구멍 리테이너 부분은 부가로 흐름부와 리테이너 부분 사이에서 방사방향으로 그리고 비트 축선에 대하여 원주방향으로 신장된 견부 면과, 비트 내부 단부를 향해 있는 견부 및, 상기 견부와 구멍의 리테이너 부분과의 사이에서 축선방향으로 그리고 비트 축선에 대하여 원주방향으로 신장된 원통형 내부 면을 구비하고: 그리고
    상기 밸브는 제1 및 제2단부가 마주하고 있고 그리고 밸브 결합부분은 부가로 원통형 외부 면과 밸브 제2단부에 위치한 방사방향 단부 면을 갖고; 상기 원통형 면은 밸브 제2단부와 원추형 외부 면과의 사이에서 축선방향으로 그리고 밸브 축선에 대하여 원주방향으로 신장되고; 상기 밸브 단부 면은 비트 견부 면에 대항하여 위치하고 그리고 밸브 원통형 외부 면은 밸브가 비트와 결합할 때에 비트 원통형 내부 면 내부에 위치하는 것을 특징으로 하는 비트 조립체.
  13. 제1항에 있어서, 상기 밸브 결합부분은, 마주하는 축선 단부와, 원추형 외부 면으로부터 밸브쪽으로 방사방향으로 그리고 마주하는 제1 및 제2축선 단부 사이에서 축선방향으로 신장된 적어도 1개의 그루브를 구비하고; 상기 그루브는 밸브가 비트와 결합할 때에 밸브 결합부분과 비트 구멍 리테이너 부분과의 사이에서 유체가 흘러가게 비트 구멍과 케이싱 실이 유체 소통하게 연결된 것을 특징으로 하는 비트 조립체.
  14. 제13항에 있어서, 상기 그루브는 부가로 상기 그루브가 나선형이게 축선에 대하여 원주방향으로 신장된 것을 특징으로 하는 비트 조립체.
  15. 제1항에 있어서, 상기 드릴은 부가로 중앙 축선과, 드릴 축선을 따라서 이동하도록 케이싱 실 내부에서 동작하게 위치한 피스톤을 구비하고, 상기 피스톤은 길이방향 통로 및 충돌 단부를 갖고;
    상기 비트는 피스톤 충돌 단부에 의해 접촉하게 되는 내부 단부를 갖고; 그리고
    상기 밸브는 부가로 밸브가 비트와 결합할 때에 드릴 축선을 따라서 그리고 비트 내부 단부에서 케이싱 실 안으로 신장된 조절기능 부분을 갖고, 상기 조절기능 부분은 피스톤 통로 내부에 위치하고 그리고 상기 밸브는 조절기능 부분이 피스톤 통로 내부에 배치될 때에 비트 구멍과 케이싱 실과의 사이에서 유체가 흐르는 것을 방지하는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 비트 조립체.
  16. 제1항에 있어서, 상기 비트는 금속 재료로 형성되고 그리고 상기 밸브는 폴리머 재료, 경금속 재료, 및 폴리머와 금속 재료의 합성물 중의 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 비트 조립체.
  17. 제1항에 있어서, 상기 비트 리테이너 부분은 축선에 대하여 원주방향으로 신장되고 그리고 축선을 향해 있는 복수개의 원추형 내부 면 섹션을 구비하고, 각각의 원추형 내부 면 섹션은 비트 축선을 따라서 내부 면 섹션이 서로 축선방향으로 분리되어 있고;
    상기 밸브 결합부분은 축선에 대하여 원주방향으로 신장되고 그리고 축선을 향해 있는 복수개의 원추형 외부 면 섹션을 구비하고, 각각의 원추형 외부 면 섹션은 밸브 결합부분이 비트 구멍 리테이너 부분 내부에 위치하면 비트의 원추형 내부 면 섹션의 분리된 하나에 대항하여 위치하고 그리고 밸브 축선을 따라서 외부 면 섹션이 서로 축선방향으로 분리되어 이격져 있는 것을 특징으로 하는 비트 조립체.
  18. 타격 드릴 조립체에 있어서, 상기 타격 드릴 조립체는:
    a)내부 실 및 길이방향 케이싱 축선을 가진 케이싱과;
    b)상기 케이싱 축선을 따라서 위치 이동할 수 있도록 케이싱 실 내부에서 동작할 수 있게 배치된, 중앙 길이방향 피스톤 축선을 가진 피스톤과;
    c)케이싱에 연결된 비트 및;
    d)길이방향 통로와, 상기 통로의 중앙을 통해 신장된 밸브 축선 및, 상기 밸브 축선에 대하여 원주방향으로 신장되며 밸브 축선으로부터 외부를 향하는 원추형 외부 면을 가진 결합부분을 구비한 원통형 밸브를 포함하고;
    c')상기 비트는 피스톤 충돌 단부에 의해 접촉되는 내부 단부와, 비트 축선에 대하여 원주방향으로 신장되고 비트 축선을 향하는 원추형 내부 면이 있는 리테이너 부분을 가진 길이방향 구멍 및, 상기 구멍의 중앙을 통해 신장되고 케이싱 축선과 동일 직선상에 있는 비트 축선을 구비하고;
    d')상기 통로는 케이싱 실과 유체 소통하게 연결된 유입구 및 비트 중앙 구멍과 유체 소통하게 연결된 배출구를 갖고, 상기 밸브 결합부분은 밸브 원추형 외부 면이 비트가 밸브와 결합된 상태를 유지하게 비트 원추형 내부면 내에 배치되게 비트 구멍 리테이너 부분의 내부에 위치하는 것을 특징으로 하는 타격 드릴 조립체.
  19. 내부 실을 가진 케이싱을 구비한 타격 드릴용 비트 조립체에 있어서, 상기 비트 조립체는:
    a)길이방향 구멍과 상기 구멍의 중앙을 통해 신장된 비트 축선을 가진, 케이싱에 연결되는 비트와;
    b)길이방향 통로와, 상기 통로의 중앙을 통해 신장된 밸브 축선 및, 밸브 축선에 대하여 원주방향으로 신장되며 밸브 축선으로부터 외부를 향하는 적어도 1개의 원추형 외부 면을 가진 결합부분을 구비한 원통형 밸브를 포함하고;
    a')상기 구멍은 상기 비트 축선에 대하여 원주방향으로 신장되고 그리고 상기 비트 축선을 향하는 적어도 1개의 원추형 내부 면이 있는 리테이너 부분을 갖고, 상기 내부 원추형 면은 상기 구멍의 일 부분을 따라서 신장되고;
    b')상기 통로는 케이싱 실과 유체 소통하게 연결된 유입구 및 비트 중앙 구멍과 유체 소통하게 연결된 배출구를 구비하고, 상기 밸브는 상기 밸브 축선을 따라서 길이부를 갖고, 적어도 1개의 외부 원추형 면은 상기 밸브 길이부의 일 부분을 따라서 신장되고, 상기 밸브 결합부분은 비트가 밸브와 결합된 상태를 유지하도록 하기 위해 비트 원추형 내부 면 내부에 밸브 원추형 외부 면이 적어도 부분적으로 위치되도록 비트 구멍 리테이너 부분의 내부에 위치하고, 밸브 외부 면의 적어도 일부분은 내부와 외부 원추형 면 사이에서 균일한 접촉 압력이 일어나게 비트 내부 면과 결합하는 것을 특징으로 하는 타격 드릴용 비트 조립체.
  20. 드릴이 내부 실을 가진 케이싱과, 상기 케이싱과 연결되는, 내부 및 외부 단부를 가진 비트를 구비하고, 길이방향 구멍이 상기 2개의 단부 사이에서 신장되고 내부 원주 둘레 면을 가지는, 타격 드릴용 배출 밸브에 있어서, 상기 배출 밸브는:
    제1 및 제2단부와 상기 2개 단부 사이에서 신장된 길이방향 통로를 가진 원통형 몸체를 포함하고;
    상기 통로는 케이싱 실과 연결된 제1몸체 단부에서 유체 소통하는 유입구와, 비트 구멍과 유체 소통하게 연결된 제2몸체 단부에 있는 배출구를 구비하고; 상기 밸브 몸체는 상기 케이싱 실 내에 위치하는 원통형 조절기능 부분과, 조절기능 부분에서 축선방향으로 이격져 있고 비트 구멍 내부에 적어도 부분적으로 위치할 수 있는 원추형 결합부분을 구비하고; 상기 결합부분은 밸브가 비트와 결합된 상태를 유지하도록 하기 위해 비트 구멍의 내부 면과 마찰식 결합을 하는 적어도 1개의 원추형 외부 면을 갖고; 상기 원추형 면은 조절기능 부분에 인접하여 위치하는 제1원주 둘레 엣지와, 몸체의 제2단부에 인접하여 위치하는 제2원주 둘레 엣지 및, 상기 원추형 면의 제1엣지에서의 제1값과 상기 면의 제2엣지에서의 제2값 과의 사이에서 직선적으로 변하는 외측 직경을 갖고, 상기 직경의 제2값은 상기 직경의 제1값 보다 큰 것을 특징으로 하는 타격 드릴용 배출 밸브.
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