KR100550651B1

KR100550651B1 - 시추기의 케이싱 삽입장치

Info

Publication number: KR100550651B1
Application number: KR1020020078025A
Authority: KR
Inventors: 김경호
Original assignee: 김경호
Priority date: 2002-12-09
Filing date: 2002-12-09
Publication date: 2006-02-08
Also published as: KR20030004251A

Abstract

본 발명은 시추기의 케이싱 삽입장치에 관한 것으로서, 그 목적은 기존의 시추기에 유압윈치, 케이싱 캡 및 유압실린더를 부가 설치하는 것이므로 기존 시추기에 용이하게 적용할 수 있음은 물론, 시추 작업시 에어 해머 및 로드의 굴진에 따라 신속하고도 안정적으로 케이싱의 삽입을 수행할 수 있으며, 헤드 스핀들에 인양 기구를 이용하여 중량물인 로드와 케이싱을 간편하고 용이하게 설치할 수 있도록 한 것이다.

상기 목적 달성을 위한 본 발명은 시추기의 프레임(10)에 유압펌프를 포함하는 엔진이 탑재되고 한쪽의 고정 타워(14)에 헤드 스핀들(18)을 갖는 상승 타워(16)가 상하로 이동 가능한 상태로 설치되며, 상기 헤드 스핀들(18)에 탈/부착이 가능한 상태로 에어 해머(22)가 설치되고 상기 상승 타워(16)에는 와이어(24a)의 감고 풀 수 있는 인양 윈치(24)가 설치되며, 상기 에어 해머(22)에 의해 파쇄된 토사를 그 외측에 설치되는 케이싱(26)을 통해 상부로 이송시켜 배출시키면서 상기 케이싱(26)을 눌러 박을 수 있는 케이싱 삽입장치가 구비된 시추기에 있어서, 상기 케이싱 삽입장치는 고정 타워(14)의 한쪽에 마련되며 와이어(30a)를 감고 풀 수 있는 유압 윈치(30), 상기 케이싱(26)의 상단에 씌워지며 유압 윈치(30)의 와이어(30a)를 걸 수 있는 롤러(34)가 마련된 케이싱 캡(32), 상기 고정 타워(14)의 다른 한쪽에 마련되며 케이싱(26) 및 케이싱 캡(32)을 하부로 누르도록 유압 윈치(30)의 와이어(30a)가 케이싱 캡(32)의 롤러(34)를 통과하고 그 끝단을 잡아당기도록 연결된 유압 실린더(36)로 마련됨을 특징으로 한다.

시추기, 에어해머, 유압 윈치, 케이싱 캡, 유압실린더

Description

시추기의 케이싱 삽입장치{casing insert equipment of drilling machine}

도 1은 본 발명에 따른 케이싱 삽입장치가 적용된 시추기를 나타낸 정면도,

도 2는 도 1에서 시추작업이 이루어지는 상태를 설명하기 위해 나타낸 단면도,

도 3은 본 발명의 장치에서 케이싱 캡을 나타낸 단면도,

도 4는 본 발명의 장치에서 진동기를 나타낸 도면,

도 5는 본 발명의 장치에 사용되는 인양기구를 나타낸 사시 도면,

도 6은 본 발명의 인양기구를 이용하여 케이싱 및 로드의 삽입과정을 나타낸 도면이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10: 프레임 12: 수평유지용 래그

14: 고정 타워 16: 승강 타워

18: 헤드 스핀들 20: 에어호스

22: 에어 해머 24: 인양 윈치

26: 케이싱 30: 유압 윈치

30a: 와이어 32: 케이싱 캡

34: 롤러 36: 유압 실린더

38: 진동기 39: 유압 모터

40: 편심판재 41: 진동용 롤러

본 발명은 시추기의 케이싱 삽입장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 시추작업시 케이싱을 유압윈치와 진동기에 의해 확실하고도 용이하게 삽입할 수 있는 시추기의 케이싱 삽입장치에 관한 것이다.

일반적으로, 기존의 시추기는 시추기의 프레임에 유압펌프 등을 포함하는 엔진이 탑재되어 있으며 상기 프레임의 4귀에는 프레임을 수평으로 설치하기 위한 수평유지용 래그가 설치되어 있고 한쪽의 고정 타워에는 헤드 스핀들을 갖는 상승 타워가 상하로 이동 가능하게 설치되어 있다. 상기 헤드 스핀들은 별도의 장비인 컴프레서로부터 고압 에어를 공급받는 에어호스가 연결되어 있고 상기 에어 스핀들에는 탈/부착이 가능한 상태로 설치된 에어 해머와, 상기 상승 타워에 와이어를 감고 풀 수 있는 인양 윈치가 설치되어 있다.

상기와 같은 구성의 기존의 시추 장치를 이용하여 시추하는 과정은, 먼저 프레임을 수평으로 설치한 후 헤드 스핀들에 에어 해머와 로드를 결합시킨 상태에서 컴프레서로부터 압축 공기를 공급받으면 에어 해머가 작동되면서 지층을 향하여 굴진하게되고 지층이 붕괴되어 에어 해머가 묻히지 않을 지점에서 다시 인양하며, 이렇게 에어 해머와 로드를 인양한 후엔 인양 윈치를 사용하여 케이싱을 들어올려 삽입하고 다시 로드와 에어 해머로 케이싱을 지나 지층을 굴착하는 것을 반복하면서 암반에 이르기까지 케이싱을 삽입 설치하였다.

그러나 기존의 시추기를 이용한 시추 방법에 있어서는 자갈이나 호박돌 등이 혼재된 지층에서는 지반이 취약하여 조금만 굴진해도 무너지기 쉽고 케이싱과 에어 해머 사이에 작은 자갈 등이 끼어도 케이싱이 다시 뽑혀 올라오는 등 그 처리에 시간이 오래 걸리는 문제점이 있었다.

특히, 보통의 토사 층에서도 에어 해머와 로드를 지층에 깊이 박았을 때에도 시추공 내의 토사가 무너지기 쉽고, 이와 같이 시추공 내의 토사가 무너지면 토양 속에 고압 공기가 배출되지 않고 차게되어 주변의 지면이 지진처럼 부풀어오르게 되며, 이로 인하여 주변의 건물이나 시설물에 심각한 손상을 초래하는 등의 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 연구 개발한 것으로서, 기존의 시추기에 유압윈치, 케이싱 캡 및 유압실린더를 부가함으로써, 기존 시추기에 용이하게 적용할 수 있음은 물론 시추 작업시 에어 해머 및 로드의 굴진에 따라 신속하고도 안정적으로 케이싱의 삽입을 수행할 수 있으며, 이로 인하여 공사 기간의 단축은 물론 공사비 절감과 주변 환경에 미치는 영향을 최소화할 수 있도록 한 시추기의 케이싱 삽입장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 헤드 스핀들에 인양 기구를 이용하여 중량물인 로드와 케이싱을 간편하고 용이하게 설치할 수 있고 이로 인하여 작업성향상을 꾀할 수 있도록 한 시추기의 케이싱 삽입장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 시추기의 프레임에 유압펌프를 포함하는 엔진이 탑재되고 한쪽의 고정 타워에 헤드 스핀들을 갖는 상승 타워가 상하로 이동 가능한 상태로 설치되며, 상기 헤드 스핀들에 탈/부착이 가능한 상태로 에어 해머가 설치되고 상기 상승 타워에는 와이어의 감고 풀 수 있는 인양 윈치가 설치되며, 상기 에어 해머에 의해 파쇄된 토사를 그 외측에 설치되는 케이싱을 통해 상부로 이송시켜 배출시키면서 상기 케이싱을 눌러 박을 수 있는 케이싱 삽입장치가 구비된 시추기에 있어서, 상기 케이싱 삽입장치는 고정 타워의 한쪽에 마련되며 와이어를 감고 풀 수 있는 유압 윈치, 상기 케이싱의 상단에 씌워지며 유압 윈치의 와이어를 걸 수 있는 롤러가 마련된 케이싱 캡, 상기 고정 타워(14)의 다른 한쪽에 마련되며 케이싱 및 케이싱 캡을 하부로 누르도록 유압 윈치의 와이어가 케이싱 캡의 롤러를 통과하고 그 끝단을 잡아당기도록 연결된 유압 실린더로 마련되는 것을 특징으로 한다.

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상기 고정 타워에는 케이싱의 보다 효과적인 삽입이 이뤄지도록 진동을 부여하는 진동기가 마련될 수 있으며, 이 진동기는 시추기의 유압에 의해 구동되는 유압모터와, 이 유압모터의 축에 장착되는 편심판재 및 이 편심판재에 설치되는 진동용 롤러로 구성됨을 특징으로 한다.
상기 헤드 스핀들에 로드 및 케이싱을 용이하게 설치할 수 있도록 하는 인양 기구가 구비되며, 이 인양 기구는 케이싱의 외면을 선택적으로 감쌀 수 있는 링과, 상기 링의 한쪽에 인양 윈치의 와이어와 연결되도록 형성되는 연결구와, 상기 링의 하부에 와이어로 연결되어 로드의 빠짐을 지지하는 받침판재로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 시추기의 케이싱 삽입장치를 첨부도면에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 케이싱 삽입장치가 적용된 시추기를 나타낸 정면도이고, 도 2는 도 1에서 시추작업이 이뤄지는 상태를 설명하기 위해 나타낸 단면도이며, 도 3은 본 발명의 장치에서 케이싱 캡을 나타낸 단면도이고, 도 4는 본 발명의 장치에서 진동기를 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 장치에 사용되는 인양기구를 나타낸 사시 도면이고, 도 6은 본 발명의 인양기구를 이용하여 케이싱 및 로드의 삽입과정을 나타낸 도면이다.

도면에 도시한 바와 같이, 시추기의 프레임(10)에는 유압펌프 등을 포함하는 엔진이 탑재되어 있으며, 상기 프레임(10)의 4귀에는 프레임(10)을 수평으로 설치하기 위한 수평유지용 래그(12)가 설치되어 있고, 한쪽의 고정 타워(14)에는 헤드 스핀들(18)을 갖는 상승 타워(16)가 상하로 이동 가능하게 설치되어 있다.

상기 헤드 스핀들(18)은 별도의 장비인 컴프레서(도시되지 않음)로부터 고압에어를 공급받는 에어호스(20)가 연결되어 있고, 상기 에어 스핀들(18)에는 탈/부착이 가능한 상태로 설치된 에어 해머(22)와 로드(21) 및 상기 상승 타워(16)에 와이어(24a)를 감고 풀 수 있는 인양 윈치(24)가 설치되어 있다. 상기 로드(21)는 에어 해머(22)의 상단에 연결 결합하거나 연속적으로 연결하여 시추 작업을 수행하기 위한 것이고, 상기 에어 해머(22)의 하단에는 지층 내의 자갈 등을 파쇄하는 다수의 비트(25)가 장착되어 있다.

상기 시추기의 프레임(10)에는 상기 에어 해머(22)에 의해 파쇄된 토사가 그 외측에 씌워진 케이싱(26)을 통해 상부로 이송시켜 배출시키면서 상기 케이싱(26)을 눌러 박을 수 있는 케이싱 삽입장치가 마련된다.

상기 케이싱 삽입장치는 고정 타워(14)의 한쪽에 마련되며 와이어(30a)를 감고 풀 수 있는 유압 윈치(30)와, 상기 케이싱(26)의 상단에 씌워지며 유압 윈치(30)의 와이어(30a)를 걸 수 있는 롤러(34)가 마련된 케이싱 캡(32)과, 상기 고정 타워(14)의 다른 한쪽에 마련되며 케이싱(26) 및 케이싱 캡(32)을 하부로 누르도록 유압 윈치(30)의 와이어(30a)가 케이싱 캡(32)의 롤러(34)를 통과하고 그 끝단과 연결되어 견인할 수 있는 유압 실린더(36)로 마련된다.
이와 같이 기존의 시추기에 케이싱 삽입장치를 이루는 유압윈치(30), 케이싱 캡(32) 및 유압실린더(36)를 부가 설치하는 것이므로 기존 시추기에 용이하게 적용할 수 있는 것이다.

상기 케이싱 캡(32)에는 에어 해머(22)에 의해 파쇄된 토사가 배출되는 배출구가 형성되고 이 배출구에는 방출호스(23)가 연결된다.

상기 유압 실린더(36)는 케이싱 캡(32)을 누를 때 유압 윈치(30)와 함께 그 와이어(30a)를 양쪽에서 균형을 이루고 잡아당기므로 케이싱(26)의 삽입이 용이하게 이뤄지게 된다. 상기 유압 실린더(36)는 유압 윈치(30)의 와이어(30a)끝단을 걸어서 고정할 수 있는 걸이구로 대체할 수도 있다.

상기 고정 타워(14)에는 케이싱(26)의 보다 효과적인 삽입이 이뤄지도록 고정 타워(14)에 진동을 부여하기 위한 진동기(38)가 마련될 수 있으며, 이 진동기(38)는 시추기의 유압에 의해 구동되는 유압모터(39)와, 이 유압모터(39)의 축에 장착되는 편심판재(40) 및 이 편심판재(40)에 설치되는 진동용 롤러(41)로 구성된다.

상기 로드(21)와 케이싱(26)은 헤드 스핀들(18)에 인양 기구를 이용하여 용이하게 설치할 수 있으며, 상기 인양 기구는 케이싱(26)의 외면을 선택적으로 감쌀 수 있는 링(42)의 한쪽에 인양 윈치(24)의 와이어(24a)와 연결되는 연결구(43)가 형성되고 상기 링(42)의 하부에 로드(21)의 빠짐을 지지하는 받침판재(44)가 와이어(45)로 연결되어 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 케이싱 삽입장치를 갖는 시추기로 시추하는 과정에 대하여 참고적으로 설명한다.

먼저, 시추하고자 하는 위치에 프레임(10)을 수평으로 설치한 후, 헤드 스핀들(18)에 에어 해머(22)를 결합하고 컴프레서로부터 압축 공기가 공급되는 상태에서 헤드 스핀들(18)를 구동시키면 에어 해머(22)가 작동되면서 지층을 향하여 굴진하기 시작한다. 상기 에어 해머(22)가 지면을 파고들어가 묻히지 않을 정도로 박아 놓고 헤드 스핀들(18)로부터 에어 해머(22)를 분리한 다음, 상승 타워(16)를 케이싱(26)의 길이보다 높게 상승시킨다.

이후에, 하나의 케이싱(26)내에 로드(21)를 삽입하되, 로드(21)의 하단부분이 받침판재(44)의 홈 부분에 걸리도록 하여 와이어(45)를 케이싱(26)의 상부로 잡아당긴 상태로 링(42)을 케이싱(26)의 상부에 고정시킨다. 상기 링(42)의 연결구(43)에 인양윈치(24)의 와이어(24a)를 걸어 연결한 다음, 인양 윈치(24)를 가동시켜 와이어(24a)를 감음에 따라 도 6과 같이 케이싱(26) 및 로드(21)가 수직상태로 인양하여 세운다.

이와 같이 케이싱(26)과 로드(21)가 인양되면 상승타워(16)를 적당히 내려 상승 타워(16)의 헤드 스핀들(18)에 로드(21)상단을 연결 결합한 다음 유압 윈치(30)의 와이어(30a)끝단을 유압 실린더(36)의 피스톤로드 끝단에 연결한다. 위에서 알 수 있듯이, 중량물인 로드(21)와 케이싱(26)을 헤드 스핀들(18)에 인양 기구를 이용하여 힘들이지 않고 간편하고도 용이하게 설치할 수 있으며, 이로 인하여 작업성향상을 꾀할 수 있는 것이다.

이와 같은 상태에서 유압 윈치(30)를 감으면 케이싱(26)은 로드(21)와는 별개로 장비의 중량과 유압 윈치(30)에 의해 가해지는 압력으로 인해 에어 해머(22)가 굴진해 들어가는 만큼 상응해 들어가게 된다. 이때, 상기 유압 윈치(30)는 압력 릴리프밸브를 장착하여 밸브에 설정한 압력대로 계속 누를 수도 있다.

이렇게 케이싱(26)이 눌려지는 상태에서 시추기의 헤드 스핀들(18)을 상하로 움직이면서 컴프레서로부터 공급받는 고압에어가 로드(21)를 통해 에어 해머(22)하단의 비트(25)에서 분출됨에 따라 지층을 파쇄하면 토사나 자갈 등은 잘게 부수어진 슬러지 상태로 된다.

이와 같이 잘게 부수어진 토사나 자갈 등은 고압의 에어와 함께 에어 해머(22) 및 로드(21) 외측의 케이싱(26)을 통해 안내된 후, 케이싱 캡(32)의 배출구를 거쳐 방출호스(23)를 타고 외부로 배출된다. 이러한 과정이 진행됨에 따라 케이싱(26)의 삽입이 완료되면 유압 윈치(30)의 와이어(30a)를 유압 실린더(36)로부터 해제하고, 헤드 스핀들(18)에서 로드(21)상단을 분리시켜 케이싱 캡(32)을 제거하고나서, 상승타워(16)를 케이싱(26)의 길이보다 높게 상승시킨 다음, 상기에서 열거한 방법을 반복하면서 암반선에 이르기까지 시추작업을 계속한다.

그리고 상기와 같은 시추 작업시 지층이 단단하거나 잘 들어가지 않을 때에는 유압 윈치(30)의 와이어(30a)를 진동기(38)의 롤러(41)에 연결하여 사용함이 바람직하다. 그 이유는 유압모터(39)가 구동되면서 편심판재(40)상의 롤러(41)가 회전되면서 진동이 발생되므로 케이싱(26)의 삽입이 용이하게 이뤄지기 때문이다.

이상에서 상세하게 설명한 바와 같이, 본 발명인 시추기의 케이싱 삽입장치는 기존의 시추기에 유압윈치, 케이싱 캡 및 유압실린더를 부가 설치하는 것이므로 기존 시추기에 용이하게 적용할 수 있음은 물론, 시추 작업시 에어 해머 및 로드의 굴진에 따라 신속하고도 안정적으로 케이싱의 삽입을 수행할 수 있으며, 이로 인하여 에어 해머의 비트로부터 배출되는 고압에어가 확실하게 배출되어 확실한 시추 작업이 이루어지므로 공사 기간의 단축은 물론 공사비 절감과 주변 환경에 미치는 영향을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 헤드 스핀들에 인양 기구를 이용하여 중량물인 로드와 케이싱을 간편하고도 용이하게 설치할 수 있으며 이로 인하여 작업성향상을 꾀할 수 있는 유용한 발명이다.

Claims

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시추기의 프레임(10)에 유압펌프를 포함하는 엔진이 탑재되고 한쪽의 고정 타워(14)에 헤드 스핀들(18)을 갖는 상승 타워(16)가 상하로 이동 가능한 상태로 설치되며, 상기 헤드 스핀들(18)에 탈/부착이 가능한 상태로 에어 해머(22)가 설치되고 상기 상승 타워(16)에는 와이어(24a)의 감고 풀 수 있는 인양 윈치(24)가 설치되며, 상기 에어 해머(22)에 의해 파쇄된 토사를 그 외측에 설치되는 케이싱(26)을 통해 상부로 이송시켜 배출시키면서 상기 케이싱(26)을 눌러 박을 수 있는 케이싱 삽입장치가 구비된 시추기에 있어서,

상기 케이싱 삽입장치는 고정 타워(14)의 한쪽에 마련되며 와이어(30a)를 감고 풀 수 있는 유압 윈치(30), 상기 케이싱(26)의 상단에 씌워지며 유압 윈치(30)의 와이어(30a)를 걸 수 있는 롤러(34)가 마련된 케이싱 캡(32), 상기 고정 타워(14)의 다른 한쪽에 마련되며 케이싱(26) 및 케이싱 캡(32)을 하부로 누르도록 유압 윈치(30)의 와이어(30a)가 케이싱 캡(32)의 롤러(34)를 통과하고 그 끝단을 잡아당기도록 연결된 유압 실린더(36)로 마련됨을 특징으로 하는 시추기의 케이싱 삽입장치.
제3항에 있어서, 상기 고정 타워(14)에는 케이싱(26)의 보다 효과적으로 삽입되도록 진동을 부여하는 진동기(38)가 마련되는 것을 특징으로 하는 시추기의 케이싱 삽입장치.
제4항에 있어서, 상기 진동기(38)는 시추기의 유압에 의해 구동되는 유압모터(39)와, 이 유압모터(39)의 축에 장착되는 편심판재(40) 및 이 편심판재(40)에 설치되는 진동용 롤러(41)로 구성됨을 특징으로 하는 시추기의 케이싱 삽입장치.
제3항에 있어서, 상기 헤드 스핀들(18)에 로드(21) 및 케이싱(26)을 용이하게 설치할 수 있도록 하는 인양 기구가 구비되며, 상기 인양 기구는 케이싱(26)의 외면을 선택적으로 감쌀 수 있는 링(42)과, 상기 링(42)의 한쪽에 인양 윈치(24)의 와이어(24a)와 연결되도록 형성되는 연결구(43)와, 상기 링(42)의 하부에 와이어(45)로 연결되어 로드(21)의 빠짐을 지지하는 받침판재(44)로 구성되는 것을 특징으로 하는 시추기의 케이싱 삽입장치.