KR20160040148A - 암반 굴착 장치에 대한 드릴 스트링 요소를 위한 취급장치 및 암반 굴착 장치 - Google Patents

Abstract

암반 굴착 장치(1)에서 드릴 스트링 요소(8)를 취급하기 위한 취급 장치로서, 상기 취급 장치는 상기 굴착 장치의 드릴 스트링 위치(A)로 도입되거나 이로부터 제거될 드릴 스트링 요소(8)를 보관하기 위한 매거진(6)을 구비한다. 상기 매거진은, 적재 위치(L)의 영역에서, 분리된 드릴 스트링 요소를 상기 적재 위치로 이송하고 상기 드릴 스트링 요소를 상기 적재 위치로부터 상기 매거진으로 이송하기 위하여, 상기 지지 수단 위에 위치되는 드릴 스트링 요소를 인접한 드릴 스트링 요소로부터 분리하기 위한 이송 유닛(41)을 구비힌다. 상기 이송 유닛은 상기 분리를 위하여 이동가능한 정지부재(47)를 구비한다. 상기 이송 유닛은 상기 적재 위치에 있는 드릴 스트링 요소의 축방향(R)을 따라 분포되는 다수의 피봇 아암(42)을 구비하고, 드릴 스트링 요소와의 결합을 위하여, 상기 피봇 아암은 상기 축방향에 평행한 선회축(V) 둘레로 선회하도록 되어 있되, 상기 피봇 아암(42)이 상기 지지 수단(44') 위에서 적재 위치에 가장 가까이 있는 드릴 스트링 요소에 마주 놓이는 제1 위치로부터, 상기 피봇 아암(42)이 상기 분리된 드릴 스트링 요소를 상기 적재 위치(L)로 내리도록 하는 제2 위치로 선회하도록 되어 있다. 또한 본 발명은 암반굴착 장치에 대한 것이다.

Description

암반 굴착 장치에 대한 드릴 스트링 요소를 위한 취급장치 및 암반 굴착 장치{HANDLING DEVICE FOR DRILL STRING COMPONENT IN RESPECT OF A ROCK DRILL RIG AND ROCK DRILL RIG}

본 발명은 암반 굴착 장치(rock drill rig)에서 드릴 스트링 요소(drill string component)를 취급하기 위한 취급장치에 대한 것이다. 상기 취급장치는 상기 굴착 장치의 드릴 스트링 위치로 도입되고 이로부터 제거될 드릴 스트링 요소를 보관하기 위한 매거진(magazine)을 구비한다. 상기 매거진은 구를(rolling) 수 있는 다수의 드릴 스트링 요소의 지지를 위한 지지 수단을 구비하고 상기 지지 수단은 적재 위치를 향해 그리고 적재 위치로부터 경사지게 기울어질 수 있고, 상기 적재 위치로부터 개별적인 드릴 스트링 요소가 상기 드릴 스트링 위치로 전달되게 되어 있다. 본 발명은 또한 그러한 취급장치를 구비하는 암반 굴착 장치에 대한 것이다.

탐사 목적을 위한 코어 굴착(core drilling)은 통상 암반 굴착 장치로 실행되는데, 드릴 스트링 요소는 작동 드릴 스트링 위치에 놓여지고, 윈치에 의하여 굴착 구멍으로부터 들어 올려지거나 내려진다. 윈치 와이어는 인양 플러그의 도움으로 최상부 드릴 스트링 요소에 고정된다. 코어 굴착이 시험할 암반의 굴착한 코어를 빼내기 위한 것이기 때문에, 튜브형 드릴 스트링 요소가 사용된다. 상기 드릴 스트링의 인양 동안에, 이는 드릴 비트의 교체를 위하여 자주 실행되고, 튜브의 스트링은 하나의 유닛씩 인양되고, 이에 따라 상기 개별적인 튜브는, 하부의 튜브 홀더와 상호작용하여 굴착 장치의 회전 기구의 도움으로 서로로부터 해제된다.

드릴 스트링으로부터 가져 나올 튜브의 최종적인 해제는 오늘날 작업자에 의하여 적어도 부분적으로 수동으로 실행되고, 이러한 취급은 튜브 매거진의 영역으로 튜브를 최종적으로 나사를 해제하고 인양하고 안내하는 것을 포함한다.

드릴 스트링을 내리는 동안에, 역순으로 작업단계가 실행되어 튜브 형태로 되어 있는 새로운 드릴 스트링 요소가, 작업자에 의하여 드릴 스트링과 정렬되고 서로 나사 결합된다. 이러한 작업 단계는 작업자에 대하여 힘들게 하고 긴장을 주며, 작업자에 대하여 인양 위험이나 압착 부상에 놓이게 하는 위험을 내포하며 이는 무시하기 어려울 정도이다.

예컨대 1000 내지 2000m 사이의 굴착 깊이까지 아주 큰 깊이로 코어 굴착이 종종 실행된다. 작업 중에 드릴 비트(drill bit)가 마모되기 쉽기 때문에, 비교적 자주 교체되어야 하는데, 이를 위해 전체 드릴 스트링이 굴착 구멍으로부터 들어올려져야 하고, 드릴 스트링 요소로 분해되어야 하며, 마모된 드릴 비트는 제거하고 새로운 것으로 교체되어야 하며, 이로써 드릴 스트링이 다시 굴착 구멍으로 내려질 수 있게 된다. 그러고 나서 드릴 비트가 다시 교체될 때까지 추가 깊이가 굴착된다. 굴착 동안에, 분쇄된 암석 재료를 이송해 나오기 위한 굴착액을 공급하기 위하여 굴착액 스위벨이 드릴 스트링의 최상단에 연결된다.

본 발명의 목적은 드릴 스트링 요소의 취급이 적어도 부분적으로 개선된 암반 굴착 장치를 제공하기 위한 것이다.

상기한 굴착 장치와 관련하여 다음과 같은 특성이 구비되어 상기 본 발명의 목적이 달성된다. 적재 위치의 영역에서, 매거진은, 분리된 드릴 스트링 요소를 적재 위치로 이송하기 위하여 그리고 드릴 스트링 요소를 적재 위치로부터 상기 매거진으로 이송하기 위하여, 지지 수단 위에 위치되는 드릴 스트링 요소를 인접한 드릴 스트링 요소로부터 분리하기 위한 이송 유닛을 구비하고, 상기 이송 유닛은 상기 분리를 위한 이동가능한 정지 부재를 구비하고, 상기 이송 유닛은 상기 적재 위치에 있는 드릴 스트링 요소의 축방향을 따라 분포되는 다수의 피봇 아암(pivot arms)을 구비하고, 드릴 스트링 요소와 결합하기 위하여, 상기 피봇 아암은 상기 축방향에 평행한 피봇 축 둘레로 회동하게 되어 있되, 상기 피봇 아암이 상기 지지 수단 위에서 상기 적재 위치에 가장 가까이 있는 드릴 스트링 요소에 대하여 놓이는 제1 위치로부터, 상기 피봇 아암이 상기 분리된 드릴 스트링 요소를 상기 적재 위치로 내리는 것을 허용하는 제2 위치로 회동하게 되어 있다.

그리하여 굴착 장치로 인도될 드릴 스트링 요소의 안전하고 효율적인 분리가 확보되고, 상기 적재 위치에 드릴 스트링 요소의 확실한 배치도 보장된다. 상기 적재 위치는 상기 매거진의 지지 수단에 횡방향으로 배치된다. 회동하는 회동 아암이 구비되는 상기 이송 유닛에 의하여 간단한 조종 가능성이 확보되고, 간단한 구조를 구비하여 정밀하게 만들 수 있는 확고한 구성이 얻어진다.

정지 부재를 구비함으로써, 효율적인 분리가 가능해지고, 상기 드릴 스트링 요소가 분리되어 제거되고 또 굴착 구멍으로 도입되는 국면 동안에, 상기 지지 수단 위에 놓여 있어야 하는 드릴 스트링 요소가 실수로 적재 위치의 영역으로 이동하는 것을 방지할 수 있게 된다.

본 발명의 이송 유닛은 또한 드릴 스트링 요소를 상기 적재 위치로부터 상기 매거진으로 이송하도록 배치되고, 그리하여 이송 과정은 기본적으로 역방향으로 작동된다.

각각의 피봇 아암은 하나의 세트의 정지 부재에 연결되는 것이 바람직한데, 이것은 간단한 조종 가능성을 제공한다. 특히, 각각의 정지 부재 세트가, 상기 피봇 축에 평행한 축 둘레로 상대 이동을 제한하기 위하여 각각의 피봇 아암에 회동가능하게 연결되고 이에 의해 지지되는 것이 바람직하다.

각각의 정지 부재 세트의 이동은 여러가지 다른 직경의 드릴 스트링 요소에 적용하기 위하여 조정할 수 있는 것이 바람직한데, 직경이 변할 때 간단한 조정을 부여한다. 특히, 각각의 정지 부재 세트의 이동은, 정지 부재와 상호작용하는 조정가능한 안내 돌출부가 상기 정지 부재의 이동경로를 따라 배치되어 있는 점에서, 조정할 수 있는 것이 바람직하다.

각각의 피봇 아암은 접촉 표면을 구비하는 것이 적당한데, 이 접촉 표면은 상기 제2 위치로부터 제1 위치로 피봇 아암의 이동 동안에 드릴 스트링 요소에 상방 이동을 제공하도록 형상화된다.

바람직하게는, 상기 매거진은 지지 본체를 구비하고, 그 위에 지지 수단이 경사의 조절을 가능하게 하기 위하여 상기 적재 위치의 구역에 회동가능하게 고정된다.

또한 바람직하게는, 안정성의 관점에서 구조물의 설계를 용이하게 하기 위하여, 상기 지지 본체는 상기 지지 수단을 구비하는 지지 유닛을 위한 고정구와 관련하여 상기 피봇 아암을 위한 고정구를 구비한다.

상기 적재 위치 반대쪽의 단부영역에 있는 각각의 지지 유닛은 평탄하지 않은 바닥에 대하여 조정하기 위한 조정가능한 지지 다리부에 의하여 지지되는 것이 바람직하다.

바람직하게는, 상기 적재 위치 반대쪽의 단부영역에 있는 각각의 지지 유닛에는 상기 지지 수단의 경사를 조절할 수 있도록 하기 위해 힘 작동기(force actuator)가 구비되는 것이 적절하다. 지지 수단의 정규 위치는 상기 적재 위치로부터 기울어져 있는 것이 바람직하고, 작동된 동력은 상기 경사가 상기 적재 위치를 향하도록 하는 것을 의미한다.

상기 취급 장치는 바람직하게는 상기 적재 위치에 드릴 스트링 요소를 수용하기 위한 수단을 구비하는 스윙 아암을 구비하고, 상기 스윙 아암은 상기 적재 위치와, 굴착 장치로 전달하기 위한 전달 위치 사이에서 휘돌려 회전(swing)할 수 있게 되어 있다. 상기 취급 장치의 스윙 아암은 드릴 스트링 요소를 위한 적재 위치로부터 지지된 드릴 스트링 요소를 전달 위치로 휘돌려 회전시키도록 배치되어 있고, 상기 드릴 스트링 요소는 적재 위치에서는 바람직하게는 수평 위치이고 전달 위치에서는 지지된 드릴 스트링 요소를 위해 통상 경사진 위치에 있으며, 상기 드릴 스트링 요소는 굴착 장치에 관련되어 있는 예컨대 그리퍼 유닛에 의하여 이동된다. 상기 스윙 아암은 바람직하게는 구성요소가 절감되고 높은 안정성을 허용하는 상기 매거진에 의하여 회동가능하게 지지된다. 상기 스윙 아암은 간섭되지 않고 수직 이동을 허용하기 위하여, 상기 이송 유닛과 피봇 아암에 대하여 횡방향으로 놓여 있다. 상기 피봇 아암의 통로를 허용하기 위한 측면 오목부를 구비하여 드릴 스트링 요소를 지지하기 위하여, 홈통관(chute)을 형성하는 지지부재를 구비하는 상기 스윙 아암을 설계하는 것이 가능하다. 물론 여러가지 다른 구조의 해결책도 가능하다.

굴착 구멍으로부터 그리고 굴착 장치로부터 상기 드릴 스트링 요소를 제거할 때 위에서 설명한 것에 대한 역동작이 가능하다. 그러고 나서 상기 드릴 스트링 요소는 적재 위치에 놓여지고 상기 피봇 아암에 의해 상기 지지 수단 위로 이동되며, 상기 지지 수단은 상기 적재 위치로부터 경사지기 위하여 재조정된다.

상기 그리퍼 유닛과, 상기 스윙 아암에 의해 지지되는 상기 드링 스트링 요소 사이에 정확한 정렬을 효과적으로 확실하게 하기 위하여, 상기 전달 위치에 있는 스윙 아암을 위해 굴착 장치 위에 배치되어 있는 회동가능한(swingable) 그리퍼 유닛을 위한 기계적인 정지부재를 형성하기 위해 배치되어 있는 안내 빔이 배치되는 것이 바람직하다. 이러한 목적을 위하여 상기 안내 빔은 바람직하게는 그 단부 영역에 회동가능하게 부착될 수 있다.

본 발명은 또한 암반 굴착 장치에 대한 것으로, 상기 암반 굴착 장치는, 로테이터 장치와 위에서 설명한 것에 따른 취급 장치를 구비하는데, 로테이터 장치는 드릴 스트링을 회전시키고 구동하기 위한 것으로 공급 빔에 의하여 앞뒤로 이동하도록 지지된다.

본 발명에 따르면, 드릴 스트링 요소의 취급이 적어도 부분적으로 개선된 암반 굴착 장치가 제공된다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 발명의 실시예에 의하여 더욱 자세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 그리고 드릴 스트링 요소를 위한 매거진과 관련하여 취급 장치가 구비된 코어 굴착을 위한 암반 굴착 장치의 측면도를 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 매거진의 자세한 사시도를 나타낸다.
도 3과 도 4는 다른 위치에서의 본 발명에 따른 매거진의 자세한 사시도를 나타낸다.

도 1은 여러 각도로 조절가능한 코어 굴착을 위한 암반 굴착 장치의 공급 빔(2)을 나타낸다. 상기 굴착 장치는 상기 공급 빔(2) 위에서 앞뒤로 이동하기 위해 지지되어 있는 로테이터 장치(4, rotator device)를 구비한다. 그림에서 상기 로테이터 장치(4) 아래쪽에는 필요한 경우 드릴 스트링 요소를 일시적으로 고정하기 위한 튜브 홀더(5)가 배치되어 있다.

상기 공급 빔(2) 아래에는 암반 굴착 장치와 인양 윈치(도시 안됨)로 유압 등을 공급하기 위한 동력 및 구동 집합체(도시 안됨)가 배치된다. 매거진(6)은 드릴 스트링 요소(8에서 쇄선으로 표시된)를 수용하기 위하여 배치되어 있는데, 상기 드릴 스트링 요소는 굴착 장치로부터 각각 뽑아내져 이송된다. 이에 대해서는 아래에서 설명한다.

도 1에 보인 상기 매거진(6)은 일반적으로 수평 구조물 형태로 되어 있는데, 이는 드릴 스트링 요소(8)를 수용하기 위하여 드릴 스트링 요소(8)가 스윙 아암(7)을 향하여 구를 수 있도록 경사질 수 있다. 이송 유닛은 분리된 드릴 스트링 요소를 적재 위치로 이송하기에 효과적으로 되어 있고, 상기 적재 위치는 스윙 아암(7)에 의하여 형성된다. 상기 피봇 아암과 상기 매거진의 다른 요소들은 이하에서 더욱 자세하게 설명할 것이다.

도 1에서는 추가의 일점 쇄선이 도면부호 8"로 표시되어 있는데, 드릴 스트링 요소가 상기 공급 빔(2)에 대하여 기울어진 위치인 인양국면 동안에 있는 위치를 나타낸다.

도 1에서 8"로 표시된 일점 쇄선은 드릴 스트링 요소가 인양국면 동안에 있는 중간 위치를 나타내기 위한 것으로, 이 인양 국면은 드릴 스트링 요소가 암반 굴착 장치의 작동하는 드릴 스트링 요소와 동축에 놓이는 위치에 올 때 끝난다. 인양은 상기 드릴 스트링 요소에서 최상부에 나사결합되는 인양 플러그(25)의 도움으로 수행된다. 상기 인양 플러그는 이러한 공정 동안에 (도시되지 않은) 인양 와이어에 연결되고, 상기 인양 와이어는 상기 공급 빔의 최상부에 위치하는 와이어 휠(도시 안됨) 위로 지나가고, 그 다른 부분은 동력 및 구동 집합체(3)의 영역에 배치되어 있는 인양 윈치(도시 안됨) 쪽으로 상기 공급 빔(2)에 평행하게 연장된다.

더욱, 도 1은 그리퍼 유닛(11)에 의하여 파지되고 드릴 스트링 위치에 있는 드릴 스트링 요소(8')의 단부 위치로 나사결합되는 인양 플러그(25)를 보여준다.

추가로 도 1은 상기 단부 위치가 상기 로테이터 장치(4)로부터 돌출하여 상기 드릴 스트링 요소(8')가 작동하는 드릴 스트링 위치(A)에 있도록 하는 것을 보여준다.

상기 드릴 스트링 요소(8')는 결합을 위한 암나사를 구비하고 상기 인양 플러그(25)에는 상응하게 수나사가 구비된다.

드릴 스트링을 연속적으로 굴착 구멍으로 내리기 위하여 제1 드릴 스트링 요소(8') 위에 제2 드릴 스트링 요소(8")를 추가로 결합하는 것은 인양 플러그를 나사 결합하는 방법에 상응한다. 이하에 상술한다.

상기 그리퍼 유닛(11)은 도 1에서 제1 위치에 나타나 있고, 여기서 파지 위치는 그리퍼 유닛(11)에 의하여 결정되고, 그리퍼 유닛(11)은 상기 작동하는 드릴 스트링 위치(A)와 동축인 파지 위치축(G, 도 1에서 점선으로 표시)을 갖는다.

추가로 도 1에는 안내 빔(19)이 자세하게 나타나 있는데, 이 안내 빔은 지지된 드릴 스트링 요소(8)의 상방향으로 회전된 전달 위치에서 상기 스윙 아암(7)을 위한 정지부재를 제공하도록 배치되어 있다. 더욱이, 상기 안내 빔(19)은 제2 위치에 있는 그리퍼 유닛(11)에 대한 정지부재를 제공한다. 드릴 스트링 요소를 지지하기 위한 홈통관(chute)을 형성하는 지지 부재는 도면부호 7'로 표시되어 있다.

상기 그리퍼 유닛(11)은 본 출원의 주제가 아니므로 여기서는 더 자세하게 설명하지 않는다.

위치(A)(도 1에서 인양 플러그(25) 대신에)에 이미 있는 드릴 스트링 요소 위에 있는 위치로 추가의 드릴 스트링 요소를 이송한 후에, 상기 드릴 스트링 요소는 회전 수단에 의해 함께 당겨지고, 그 결과 결합부는 통상적으로 로테이터 장치(4)에 의하여 최종적으로 고정된다. 그 다음 상기 드릴 스트링 요소는 인양 와이어를 느슨하게 함으로써 하강될 수 있다. (드릴 스트링이 굴착을 통해 내려질 때에도 물론 결합이 동일한 방식으로 실행된다.)

그 다음, 상기 드릴 스트링 요소는 도 1에 보인 위치로 아래로 내려지고, 그에 의해 그 다음 드릴 스트링 요소는 8'로 표시된 위치로 도달하고, 단부 부분은 상기 로테이터 장치(4)로부터 돌출하고 상기 인양 플러그(25)는 이 드릴 스트링 요소 위에 있게 된다. 상기 인양 플러그는 이제 드릴 스트링으로부터 해제되게 된다.

상기 인양 플러그(25)는 스위벨 장치이고 따라서 두 개의 서로 회전하는 부분, 즉 결합부와 인양부를 갖는데, 상기 결합부는 하단부 자유단에 수나사가 구비되고 상기 드릴 스트링 요소에 상대하여 향하고, 상기 인양부는 위에서 설명한 바와 같이 인양 와이어와 상호작용하기 위한 인양 구멍을 최외측에 구비한다.

상기 인양 플러그(25)가 상기 드릴 스트링 요소(8', 도 1)로부터 해제될 때, 상기 그리퍼 유닛(11)이 제1 위치로부터 상기 제2 위치의 방향으로 회전하고 파지된 인양 플러그(25)를 제2 위치로 이송하고, 이 파지 위치는 상기 매거진에 연결된 스윙 아암(7)에 의해 지지된 드릴 스트링 요소(8)와 상호작용하기 위하여 정렬된다. 이렇게 결정된 그리퍼 유닛(11)의 위치는 상기 제2 위치에 있는 그리퍼 유닛(11)의 회전 이동에 대하여 기계적인 정지부재를 형성하는 안내 빔(19)에 의하여 확보된다.

여기서 상기 결합부의 상기 드릴 스트링 요소로의 나사결합이 실행되고 그 다음 상기 결합부는 인양 와이어의 도움으로 인양되도록 풀려져서 도 1에서 "G"로 표시된 '파지 위치축'을 따라 제2의 드릴 스트링 요소의 위치로 이동될 수 있게 된다.

상기 드릴 스트링 요소(8)가 인양되기 전에, 상기 인양 플러그와 함께 나사결합되는 단부의 반대쪽에서 안내 그리퍼에 의하여 제2 단부 영역에서 파지되는데, 상기 안내 그리퍼는 결합부에서 그리퍼 셔틀(40)에 회동가능하게 부착되고, 상기 안내 그리퍼는 유압 실린더에 의하여 조종된다. 그리고 나서, 상기 스윙 아암(7)은 적재 위치(도 1에서)로 내려지고, 여기서 상기 그리퍼 셔틀(40)의 이동 경로에서 나오게 된다.

상기 안내 빔(19)은 구동하여 변위가능한 그리퍼 셔틀을 위한 종방향 가이드를 구비한다. 상기 결합부는, 드릴 스트링 위치와 전달 위치를 갖는 것과 동일한 평면에서 스윙을 허용하기 위하여 제1, 제2 스윙축(A1, A2)에 평행한 결합축을 갖는다.

상기 안내 그리퍼는, 상기 드릴 스트링 요소를 파지한 후에, 이 드릴 스트링 요소의 자유단을 안내하도록 배치되는데, 상기 자유단을 굴착 장치에서 드릴 스트링 위치(A)와 정렬되도록 안내하기 위하여 그리고 인양 과정 동안에 상기 드릴 스트링 요소의 이동을 제어하도록 배치된다. 작동된 안내 그리퍼가 드릴 스트링 요소를 파지하고 그리퍼 셔틀을 이동시키면서, 상기 안내 그리퍼가 그 자체로는 회전하도록 조절되지 않고 선회 이동을 따르도록 배치된다.

지금까지 본 발명에 따른 취급 장치의 작동적인 기능이 예컨대 드릴 비트의 교체 후에 상기 드릴 스트링 요소를 내리는 것에 관하여 기술되었다. 상기 드릴 스트링 요소를 들어 올리는 것은 기본적으로 역순으로 동작하는데, 즉 상기 인양 플러그를 드릴 스트링 요소로의 나사결합이 작동중인 드릴 스트링 위치에서 이루어지고, 상기 인양 플러그를 연결된 드릴 스트링 요소와 함께, 상기 로테이터 장치가 공지된 방식으로 가장 위의 드릴 스트링 요소를 그 다음의 드릴 스트링 요소로부터 해제하도록 배치되는 위치로 들어 올리게 된다.

그 다음에 상기 드릴 스트링 요소는 더 인양되어 그 다음의 드릴 스트링 요소가 도 1에 보인 바와 같은 위치에 그 단부가 위치하게 되고, 그 다음에 상기 가장 위의 드릴 스트링 요소를 결합해제하도록 정렬하기 위하여 상기 그리퍼 유닛(11)이 들어와서 가장 위의 드릴 스트링 요소와 그 다음 드릴 스트링 요소("제1의")를 파지한다.

그 다음에 해제된 드릴 스트링 요소가 상기 안내 그리퍼에 의하여 파지되어 상기 그리퍼 셔틀(40)의 이동을 통하여 작동중인 드릴 스트링 요소에 평행한 위치로부터 상기 공급 빔(2)에서 이동되어 나오고, 상기 인양 와이어가 조절되는 방식으로 느슨해지는 것과 동시에 상기 드릴 스트링 요소가 상기 전달 위치로 최종적으로 도달하게 된다. 여기서 상기 인양 플러그는 그 결합을 해제하기 위하여 상기 그리퍼 유닛(11)의 그리퍼에 의하여 파지될 수 있다. 상기 드릴 스트링 요소를 수용하기 위하여 상기 스윙 아암(7)의 인양이 일어나고, 결합 해제가 완료될 때, 이송 유닛의 작동을 통하여 저장하기 위하여 상기 매거진으로 이송하기 위하여, 상기 스윙 아암(7)은 지지된 상기 드릴 스트링 요소를 적재 위치로 이송하기 위하여 내려질 수 있다. 그 다음에 상기 공정은 필요한 경우 여러 번 반복 수행될 수 있다.

이제 본 발명에 따른 매거진은 도 2, 도 3, 도 4를 참조하여 더욱 자세하게 설명된다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 상기 굴착 장치로 도입되거나 이로부터 인출될 드릴 스트링 요소(8)를 보관하기 위한 매거진(6)은 지지부(44)와, 구를 수 있는 다수의 드릴 스트링 요소(8)를 지지하기 위한 지지 수단(44')을 구비한다.

이들 지지 수단(44')은 적재 위치(L)로부터 또는 적재 위치에 대하여 경사지기 위하여 기울어질 수 있고, 상기 적재 위치로부터 상기 드릴 스트링 요소가 드릴 스트링 위치로 이송되기 위하여 추가로 이동될 수 있다.

상기 매거진은 상기 적재 위치(L)에 이송 유닛(41)을 구비하고, 상기 이송 유닛은 인접한 드릴 스트링 요소로부터 상기 적재 위치에 가장 가까이 있는 드릴 스트링 요소를 분리하도록 배치되고, 상기 적재 위치(L)로 상기 분리된 드릴 스트링 요소의 이송을 실행하도록 배치된다.

그렇게 하기 위하여 상기 이송 유닛은, 상기 적재 위치(L)에 있는 드릴 스트링 요소(8)의 축방향(R, 도 1 참조)을 따라 배치되는 복수의 피봇 아암(42)을 구비한다. 이러한 피봇 아암은 상기 축방향에 평행한 선회축(V) 둘레로 선회할 수 있고 각각의 유압 실린더(56)에 의하여 구동된다.

상기 피봇 아암은 도 3에 보인 제1 위치로부터 선회될 수 있고, 접촉 표면(45)을 갖는 상기 피봇 아암은 상기 지지 수단(44') 위에서 상기 적재 위치(L)에 가장 가까운 드릴 스트링 요소에 대하여 마주 놓인다. 상기 피봇 아암(42)은 상기 제1 위치로부터 도 4에 도시된 제2 위치로 선회될 수 있고, 상기 피봇 아암(42)은 상기 적재 위치(L)를 해방하게 되고 이 적재 위치(L)에 있는 분리된 드릴 스트링 요소(8)를 아래로 이동할 수 있게 한다.

상기 피봇 아암(42)은 추가로 축(43) 둘레로 각각의 피봇 아암에 대하여 제한된 상호 이동을 위하여 정지부재(47) 세트를 지지하여 선회 관계에 놓이게 한다. 상기 정지부재 세트는 상기 피봇 아암과 관련된 하나 이상의 정지부재를 의미한다. 도시된 실시예에서 상기 피봇 아암은 기본적으로 서로에 대해 이격 수단으로 일정 거리 떨어진 두 개의 평행한 플레이트로 구성되는데, 정지부재(47)의 수는 2 개이다.

상기 매거진을 상기 굴착 장치에서 취급될 수 있는 여러가지 직경을 가진 드릴 스트링 요소에 적용하기 위하여, 각각의 세트의 정지부재(47)의 이동이 조정가능하게 되어 있어, 정지부재와 상호작용하는 조정가능한 안내 돌출부가 각각의 정지부재에 대하여 이동 경로를 따라 배치되어 있다. 이것은, 실제에 있어서는, 정지부재의 에지가 마주 접하는 안내 돌출부가 각각의 정지부재의 이동 경로에 영향을 주기 위해 조정가능하도록 하여 실시될 수 있다. 그러한 조정가능한 안내 돌출부의 하나의 실시예는 도 4에서 점선 '55'로 표시되어 있다.

조정가능성의 실시예는, 로드 위로 상기 안내 돌출부에 연결된 핸들(54, 도 2 참조)을 통해서 나타나고, 따라서 이 핸들을 통해서 각각의 정지부재에 대한 안내 돌출부(55)는 상기 지지 수단(44')의 종방향(S)으로 조정가능하다. 상기 정지부재는 적재 위치(L)의 방향으로 스프링이 장착되는 것이 바람직하고 이 스프링 하중에 저항하도록 조절되는 것이 좋다.

상기 매거진을 위한 지지 본체는 도면부호 46으로 표시되어 있고 상기 지지 수단(44')은, 경사의 조절을 할 수 있도록 하기 위하여 상기 적재 위치(L)의 영역에 회동가능하게 배치되어 있다. 상기 지지 본체(46)는 고정구(49, 50)를 구비하는데, 한쪽은 상기 피봇 아암(42)을 위하여, 다른 쪽은 지지 유닛(51)을 위한 것이고, 상기 지지 유닛(51)은 각각의 고정 지지부(44)를 구비하고, 고정 지지부(44)는 각각의 지지 수단(44')과 함께 상기 적재 위치(L)로부터 기울어지고, 상기 지지 수단(44')은 상기 고정구(50)에서 회동하고 상기 적재 위치(L)를 향해 기울어지도록 조정될 수 있다.

상기 고정구(49, 50)는 안정성을 이유로 서로 관련되어 배치되어 있고 또한 구조적으로 제작상의 편의도 향상시킨다.

각각의 지지 유닛(51)은 조정가능한 지지 레그(52)에 의하여 지지된 적재 위치(L)의 반대쪽인 단부 위치에 있고, 이 단부 영역에서 각각의 지지 유닛(51)은, 상기 지지 수단(44')의 경사를 재설정하기 위하여 예컨대 유압 실린더의 형태로 되어 있는 동력 작동기(53)를 구비한다. 상기 경사는 조정될 수 있고 경사의 조절은 취급될 드릴 스트링 요소의 형태에 따라 얻어진다.

상기 적재 위치(L)에 있는 드릴 스트링 요소를 상기 매거진으로 도입하는 것은 도 4에 보인 위치로부터 이송 유닛을 통하여 달성되고, 상기 피봇 아암은 도 4에 보인 바와 같이 시계방향으로 회전하여, 상기 드릴 스트링 요소(8)는 상기 접촉 표면(45)의 작용에 의하여 상기 지지 수단(44') 위로 상승되게 되고, 상기 지지 수단(44')은 상기 적재 위치로부터 경사지도록 하기 위하여 기울어지게 된다.

본 발명은 코어 굴착을 위하여 암반 굴착 장치를 배경 기술로 하여 설명되었으나, 석유 굴착과 같은 다른 형태의 굴착 장치에도 적용될 수도 있다.

본 발명은 첨부된 청구범위의 정신의 범위 내에서 개량되고 변경될 수 있다. 상기 매거진은 앞에서 예시한 스윙 아암을 통하지 아니하고 다른 방식으로도 상기 굴착 장치에 연결될 수 있다. 드릴 스트링 요소는 다른 수단의 도움으로 굴착 장치와 적재 위치 사이에서 이송될 수 있다. 상기 매거진은 여러가지 길이의 드릴 스트링 요소에 적용될 수 있고, 예를 들어, 6 미터 길이의 드릴 스트링 요소에 적용된 3 개의 피봇 아암을 갖는 매거진이 3 미터 길이의 드릴 스트링 요소에 사용될 수도 있고, 이 경우에는 2 개의 피봇 아암만이 사용된다.

가장 단순한 형태로서, 상기 매거진은 수동 조종을 위해 적용되고, 작업자는 굴착 장치의 필요부품으로 적용되어 있는 매거진에 여러가지 일련의 작업을 수행할 때를 결정한다. 그러나, 컴퓨터화된 제어 시스템과 같은 장치의 도움으로 상기 조종이 자동화되는 것을 배제하지는 않는다. 이러한 자동화는 상기 매거진과 굴착 장치 사이의 제어된 상호작용으로 이르게 된다.

상기 안내 빔은 본 발명의 취급 장치의 간략화된 형태에서 공급 빔 없이도 장착될 수 있다. 또한 이러한 형태로, 그리퍼 셔틀이 다음과 같은 주된 목적을 달성하는 것이 가능하다.

1) 드릴 스트링 요소를 드릴 스트링에 추가하는 공정 동안에 인양 와이어에 의하여 인양되는 드릴 스트링 요소의 하단부를 안내하여 드릴 스트링 위치로 도입하는 것.

2) 드릴 스트링 위치에 있고 이 드릴 스트링 위치로부터 인양 와이어로 인양될 드릴 스트링 요소의 하단부를 인출하여 드릴 스트링으로부터 드릴 스트링 요소를 제거하는 공정 동안 상기 하단부를 인도하여 상기 드릴 스트링 요소를 매거진 등에 위치시키는 것.

2: 공급 빔 4: 로테이터 장치
6: 매거진 7: 스윙 아암
8: 드릴 스트링 요소 11: 그리퍼 유닛
19: 안내 빔 25: 인양 플러그
41: 이송 유닛 42: 피봇 아암

Claims (13)

1. 암반 굴착 장치(1)에서 드릴 스트링 요소를 취급하기 위한 취급 장치로서, 상기 굴착 장치는 드릴 스트링을 회전시키고 구동하기 위하여 공급 빔에 의하여 앞뒤로 이동가능하게 지지되어 있는 드릴 스트링 구동 장치인 로테이터 장치(4)를 구비하고, 상기 취급 장치는 상기 굴착 장치의 드릴 스트링 위치(A)로 도입되거나 이로부터 제거될 드릴 스트링 요소(8)를 보관하기 위한 매거진(6)을 구비하고, 상기 매거진(6)은 회전할 수 있는 다수의 드릴 스트링 요소를 지지하기 위한 지지 수단(44')을 구비하고, 상기 지지 수단(44')은 적재 위치(L)로 그리고 이로부터 경사지기 위하여 기울어질 수 있고, 상기 적재 위치(L)로부터 분리된 드릴 스트링 유소가 상기 드릴 스트링 위치(A)로 이송되도록 되어 있는 드릴 스트링 요소를 취급하기 위한 취급 장치에 있어서,
   - 상기 매거진은, 상기 적재 위치(L)의 영역에서, 분리된 드릴 스트링 요소를 상기 적재 위치로 이송하고 상기 드릴 스트링 요소를 상기 적재 위치로부터 상기 매거진으로 이송하기 위하여, 상기 지지 수단 위에 위치되는 드릴 스트링 요소를 인접한 드릴 스트링 요소로부터 분리하기 위한 이송 유닛(41)을 구비하고,
   - 상기 이송 유닛은 상기 분리를 위하여 이동가능한 정지부재(47)를 구비하고,
   - 상기 이송 유닛은 상기 적재 위치에 있는 드릴 스트링 요소의 축방향(R)을 따라 분포되는 다수의 피봇 아암(42)을 구비하고, 드릴 스트링 요소와의 결합을 위하여, 상기 피봇 아암은 상기 축방향에 평행한 선회축(V) 둘레로 선회하도록 되어 있되, 상기 피봇 아암(42)이 상기 지지 수단(44') 위에서 적재 위치에 가장 가까이 있는 드릴 스트링 요소에 마주 놓이는 제1 위치로부터, 상기 피봇 아암(42)이 상기 분리된 드릴 스트링 요소를 상기 적재 위치(L)로 내리도록 하는 제2 위치로 선회하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 드릴 스트링 요소를 취급하기 위한 취급 장치.
   
2. 제1항에 있어서, 각각의 피봇 아암(42)은 정지부재(47)의 세트에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 드릴 스트링 요소를 취급하기 위한 취급 장치.
   
3. 제2항에 있어서, 각각의 정지부재(47)의 세트는 상기 선회축(V)에 평행한 축 둘레로 제한된 상대 이동을 위하여 각각의 피봇 아암(42)에 의하여 지지되고 선회가능하게 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 드릴 스트링 요소를 취급하기 위한 취급 장치.
   
4. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 각각의 정지부재(47)의 세트의 이동은 조정가능하되, 정지부재와 상호작용하는 조정가능한 안내 돌출부가 여러가지 직경의 드릴 스트링 요소에 적용하기 위하여 조정가능하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 드릴 스트링 요소를 취급하기 위한 취급 장치.
   
5. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 각각의 정지부재(47)의 세트의 이동은 조정가능하되, 정지부재와 상호작용하는 조정가능한 안내 돌출부가 상기 정지부재의 이동 경로를 따라 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 드릴 스트링 요소를 취급하기 위한 취급 장치.
   
6. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 각각의 피봇 아암(42)은 접촉 표면(45)을 구비하고, 상기 접촉 표면은 상기 피봇 아암의 이동 동안에 드릴 스트링 요소를 상기 제2 위치로부터 제1 위치로 상향 이동하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 드릴 스트링 요소를 취급하기 위한 취급 장치.
   
7. 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 매거진은 지지 본체(46)를 구비하고, 상기 지지 본체 위에 상기 지지 수단(44')이 경사의 조정을 허용하기 위하여 상기 적재 위치(L)의 영역에서 선회가능하게 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 드릴 스트링 요소를 취급하기 위한 취급 장치.
   
8. 제1항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 지지 본체(46)는 상기 지지 수단을 구비하는 지지 유닛(51)을 위한 고정구(50)와 연결되어 있는 상기 피봇 아암(42)을 위한 고정구(49)를 구비하는 것을 특징으로 하는 드릴 스트링 요소를 취급하기 위한 취급 장치.
   
9. 제8항에 있어서, 각각의 지지 유닛(51)은 상기 적재 위치와 반대쪽의 단부 영역에서 조정가능한 지지 레그(52)에 의하여 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 드릴 스트링 요소를 취급하기 위한 취급 장치.
   
10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 각각의 지지 유닛(51)은 상기 적재 위치와 반대쪽의 단부 영역에 상기 지지 수단(44')의 경사 조정을 제공하기 위한 동력 작동기(53)를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 드릴 스트링 요소를 취급하기 위한 취급 장치.
    
11. 제1항 내지 제10항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 적재 위치(L)에서 드릴 스트링 요소(8)를 수용하기 위한 수단(7')을 갖는 스윙 아암(7)을 추가로 구비하고, 상기 스윙 아암은 상기 적재 위치와 전달 위치 사이에서 선회가능하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 드릴 스트링 요소를 취급하기 위한 취급 장치.
    
12. 제11항에 있어서, 상기 스윙 아암(7)은 상기 매거진(6)에 의하여 선회가능하게 지지(L2)되어 있는 것을 특징으로 하는 드릴 스트링 요소를 취급하기 위한 취급 장치.
    
13. 앞뒤로 이동가능하게 지지되어 있는 로테이터 장치(4)와, 드릴 스트링을 회전시키고 구동하기 위한 공급 빔(2)을 구비하는 암반 굴착 장치에 있어서, 제1항 내지 제12항 중의 어느 한 항에 따른 취급장치를 구비하는 암반 굴착 장치.

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