KR100636593B1 - 망원경식 보링 로드 기구 - Google Patents

망원경식 보링 로드 기구 Download PDF

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Abstract

본 발명은 적어도 두개 이상의 서로 교체 가능한 켈리 로드를 가지는 망원경식 보링 로드 기구에 관한 것으로서, 인접한 켈리 로드로 토크를 전송하는 수단을 포함한다. 상기 켈리 로드 중 적어도 하나는 적어도 두 개 이상의 각기 다른 물질로 이루어진 로드 부분을 포함한다.

Description

망원경식 보링 로드 기구{Telescopable Boring Rod Mechanism}
도1은 본 발명에 따른 내부 켈리 로드를 나타내는 사시도이다.
도2는 도1의 켈리 로드를 가지는 본 발명에 따른 착공 로드 기구의 부분 전개 사시도이다.
본 발명은 적어도 두개 이상의 서로 교체 가능한 켈리 로드를 가지는 망원경식 보링 로드 기구에 관한 것으로서, 인접한 켈리 로드로 토크를 전송하는 수단을 포함한다.
이러한 망원경식 보링 로드 기구는 건물의 기초 말뚝 생산 등을 위한 가장 유연한 과정인 소위 "켈리 보링 방법"에서 요구된다. 보링 도구의 토크는 마스트(mast) 상에서 위 아래로 이동하는 터닝 기어로부터 소위 "켈리 로드 기구"라 불리는 보링 로드 기구로 전달된다. 켈리 로드 기구는 여러 개의 망원경식 관 형상의 켈리 로드를 포함하고, 이 중 가장 안 쪽의 로드는 도구의 케이블 상에 매달려 있어서 켈리 로드 기구가 망원경식이 되도록 위 아래로 이동할 수 있다. 축-칼라(collar) 접속 또는 조인트에 따라서 인접한 켈리 로드 상에 있는 대응하는 수 직의 드라이빙 구멍과 각각의 켈리 로드의 바깥쪽 상에 있는 다소 수직인 필렛을 통하여, 토크 및 이에 따른 회전 운동이 하나의 켈리 로드로부터 다른 켈리 로드로 전달된다. 따라서, 회전 운동은 터닝 기어로부터 보링 구멍 내의 보링 도구로 전달된다.
망원경 방식은 다음과 같은 방식으로 일어난다. 먼저, 켈리 로드 기구가 보링 구멍의 완전히 바깥쪽에 있을 때에는, 하측 버팀쇠 상에 있는 모든 켈리 로드는 내부 켈리로도 알려진 바닥 켈리 로드 상에 위치한다. 완전히 접어진 켈리 로드 기구는 결과적으로 켈리 케이블 상에 있는 내부 켈리에 의해서 매달려있게 된다. 다음 켈리 로드 기구가 구멍으로 낮추어지면, 그 때 켈리 로드 기구의 상측 버팀쇠가 터닝 기어의 켈리 드라이버를 때리고 그 곳에 정지한다. 추가로 낮춰지는 동안 나머지 켈리 로드는 다음의 내부 켈리 로드가 최외각 켈리 로드의 하측 말단 상의 상측 버팀쇠와 결합될 때까지 하측으로 이동한다. 이것은 켈리 로드 기구가 완전히 연장할 때까지 계속될 수 있다. 이러한 켈리 로드 기구는 EP 376 239 또는 US 3,517,760에 개시되어 있다.
토크는 켈리 로드가 어떠한 연장 상태에 있어도 전달될 수 있다. 또한 하측 버팀쇠 상의 켈리 로드는 다음의 내부 켈리 로드 상에 있거나 다음의 외부 로드 상에서 상측 버팀쇠로 매달려 있을 수 있다. 모든 켈리 로드에서 토크는 상측 또는 하측으로 전달된다. 단일 켈리 로드인 경우에만, 가장 내부의 로드 상에 있는 켈리 로드의 최외각이 다음 외부 로드의 켈리 드라이버를 켈리 필렛의 상측 및 하측 말단 사이에서 맞물리게 하고 그곳으로 토크를 전달한다.
소위 고정되는 켈리 로드 기구의 경우 회전 이동의 전달뿐 아니라, 흙을 제거하기 위해 필요한 접촉 압력을 생산하기 위하여, 수직력이 터닝 기어가 마스트 상에서 위 아래로 이동하는 슬라이드로부터 켈리 로드 기구를 통하여 보링 도구로 전달된다. 이러한 목적을 위하여 록킹 포켓(locking pocket)은 특정 간격으로 모든 켈리 로드 기구에 고정된다.
EP 335 059 A는 톱니 시스템의 간격에 대응하는 다수 위치에서의 축력 이동 또는 전달을 허용하는 톱니 드라이빙 필렛을 가지는 켈리 로드 기구를 개시한다.
켈리 로드 기구에서 이용되는 물질은 작동시의 필요한 강도를 보장하기 위하여 적당하게 합금된 철이다. 전달되는 토크는 켈리 로드의 직경과 두께를 결정한다. 특히 깊은 보링 깊이의 경우에는 이에 상응하게 긴 켈리 로드 기구가 필요하고, 비례적으로 켈리 로드 기구의 무게가 많이 나가게 된다. 이것은 필요한 윈치와 드라이브의 디자인에 결정적일 뿐만 아니라 보링 로드 기구가 매달리는 마스트의 정역학에도 중요하다. 디자인의 결과, 보링 축은 보링 도구의 크롤러(crawler)의 상류 부분에 위치하기 때문에, 무거운 켈리 로드 기구는 상응하는 도구의 높은 경사 모멘트를 의미한다. 따라서 이것은 적당한 안정성을 위하여 안정화되어야 하며, 즉 크고 보다 안정한 크롤러 운반 기구를 요구하게 된다. 이것은 추가 비용을 발생시키고 보링 도구의 이동 및 위치 결정 시에 많은 제약을 가한다.
본 발명의 목적은 효율적이며, 비용이 적게 드는 보링 작업을 수행하는 망원경식 보링 로드 기구를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.
이러한 목적은 인접한 켈리 로드에 토크를 전달하기 위한 수단이 장착된 적어도 두 개의 상호 교환 가능한 켈리 로드를 가지는 망원경식 보링 로드 기구로서, 상기 켈리 로드의 적어도 하나는 다른 물질로 이루어진 적어도 다른 두 개의 로드 부분을 포함하는 망원경식 보링 기구에 의하여 달성된다.
본 발명은 적어도 하나의 켈리 로드가 각기 다른 물질로 이루어진 적어도 두 개의 로드 부분(segment)으로 형성되는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 기본 발상은 켈리 로드 상에는 다른 기능 및 부하(load)를 가지는 부분이 있다는 것을 알아낸 것이다. 본 발명에 따르면, 높은 부하와 접촉 압력을 가지는 부분은 이에 상응하게 높은 강도의 물질로 만들 수 있고, 낮은 부하와 접촉 압력을 가지는 부분은 간단한 물질로 만들 수 있다. 이는 특정 기능 및 요구에 따라 켈리 로드 기구를 구성할 수 있도록 하여, 높은 강도를 위하여 오로지 비싼 물질을 이용하는 것에 비해 경제적이다.
깊은 보링 깊이를 위한 긴 착공 로드 기구의 경우에는 특히 본 발명은 로드 부분 물질이 경량 구조 물질, 특히 탄소 섬유 강화 플라스틱이므로 상당한 무게 절감을 가져온다. 본 발명은 또한 경금속과 같은 경량 구조 물질을 이용할 수 있다. 관 형상의 또는 막대기 형상의 부분으로 조립된 배열에서, 탄소 섬유 강화 플라스틱은 충분히 큰 축력 및 토크 전달을 수행한다.
토크 및 힘이 하나의 켈리 로드에서 인접한 켈리 로드로 전달될 때 발생하는 높은 접촉 압력이 있는 부분에는, 상응하는 강도로 적당하게 합금된 철과 같은 무 거운 물질을 이용할 수 있다.
본 발명에 따르면, 힘 또는 토크를 전달하는 수단은 철로 만들어진 로드 상에 형성될 수 있다. 바람직하게 켈리 로드의 상측 및/또는 하측 말단은 철로 만들어진 로드 부분에 형성된다. 하나 또는 그 이상의 중간 부분에서의 힘 또는 토크 전달을 위하여, 추가 전달 장치가 구비될 수 있다. 철로 된 로드 부분 사이에 위치하는 다른 로드 부분은 경량 구조 물질로 만들어질 수 있다.
기능의 결과로서 각 켈리 로드는 관 모양의 구조를 가지며 내부 켈리 또한 고체 로드일 수 있다. 각 개별 켈리 로드는 불규칙한 단면을 가질 수 있다. 그러나, 본 발명에 따르면, 무게와 비틀림 강성간의 특히 바람직한 비율은 로드 부분이 환(環) 상의 관 형상인 때 얻어진다. 더욱 바람직하게는 탄소 섬유 강화 플라스틱으로부터 만들어진 경량 부분을 위하여, 환 상의 단면이 특히 높은 비틀림 강성을 가져온다.
토크 전달의 가능성은 별 문제로 하고, 본 발명에 따른 보링 로드 기구는 로드 부분이 축력을 인접한 로드 부분으로 전달하는 수단을 가지도록 구성할 수 있다. 바람직하게는 축력 전달 수단은 예를 들면 소위 록킹 포켓의 형태로 토크 전달 수단과 함께 형성된다.
특히 강한 보링 로드 기구는 본 발명에 따라 토크를 전달하는 수단 및/또는 축력을 전달하는 수단이 결합 부재를 가지는 경우에 얻어진다.
바람직하게는 결합 부재는 필렛 또는 비드, 록킹 포켓 및/또는 드라이빙 구멍을 포함한다. 따라서, 공지의 축-칼라 조인트와 발생하는 토크 및 힘 전달은 각 켈리 로드 사이에서 발생한다.
경량 구조 물질로 로드 부분이 만들어진 경우, 인접 켈리 로드로부터의 직접적인 힘과 토크의 전달은 없는데, 이는 높은 접촉 압력을 발생시키기 때문이다. 따라서, 그들의 외부 상에서 그러한 로드 부분은 단순한 파이프의 형태의 완만한 표면이 주어질 수 있다. 그러나, 신뢰할 만한 망원경 방식을 얻기 위하여, 본 발명에 따르면, 축 방향의 가이드 레일이 경량 구조 물질로 된 로드 부분에 제공된다. 이들은 직접적인 힘 전달을 위해 의도된 것이 아니기 때문에, 가이드 레일은 적당한 연결 장치에 의해 로드 부분에 고정될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면 외부 켈리 로드는 완전히 금속으로 만들어진다. 바람직하게는 외부 켈리 로드는 다수의 토크 및/또는 축력 전달 수단을 가지며 이들은 각기 다른 높이에 위치한다. 전체 표면에 걸쳐서 외부 켈리 로드는 토크 전달을 수행한다. 이러한 방법으로, 다른 켈리 로드를 위하여 두 개의 축력 및 토크 전달 수단으로 한정할 수 있다. 다음, 켈리 로드 기구를 낮출 때 최외각 켈리 로드는 처음에 회전 드라이브에 비례하는 대응 높이에 고정되어야 한다. 이것은 돌기 걸쇠(bayonet catch)와 같은 기구에 의하여 수동적으로 이루어지거나 회전 드라이브로부터 나오는 기구에 의해 능동적으로 할 수 있다. 다음 켈리 로드 기구는 모든 다른 켈리 로드가 완전히 연장되거나 또는 연장되지 않는 때 다시 낮추어진다. 한편, 외부 켈리 로드의 완전 연장을 통하여, 접어진 보링 로드 기구의 매우 좋은 수동적인 보호가 가능하다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도1 및 도2에 개략적으로 도시된 본 발명의 구체적인 실시예는 제1, 내부 켈리 로드20과 제2, 외부 켈리 로드40을 가지는 간단한 망원경식 보링 로드 기구10을 나타낸다. 내부 켈리 로드20은 상측 부분22, 하측 부분24 및 중간 부분26, 즉 3개의 관 형상의 부분으로 구성된다. 상측 부분22와 하측 부분24에는 모두 원주면을 따라 분산된 다수개의 축력 및 토크 전달 수단27이 제공된다. 이를 위하여 하측 부분24는 각 경우 두 개의 말단 및 축 버팀쇠30a, 30b 상에 결합되는 축 방향의 비드28을 가진다. 비드28 및 두 개의 인접하며, 서로 간격을 둔 축 버팀쇠30a, 30b를 통하여 인접한 켈리 로드의 드라이버를 수용할 수 있는 록킹 포켓32가 형성된다. 원주면 상으로 두 개의 축 버팀쇠30a, 30b는 다음 비드28로부터 명백하게 규정된 간격으로 떨어져 있고 리세스31은 드라이버의 축 통로로 형성된다.
상측 부분22 상에는 힘 및 토크 전달 수단27이 형성되어 있으나, 여기에는 비드28의 하측 말단에 하나의 축 버팀쇠30c만이 있다. 그 표면상에 비드28과 축 버팀쇠30이 구조된 상측 부분22 및 하측 부분24는 각 켈리 로드20, 40 사이에서 힘이 전달되는 동안에 특히 비드28과 축 버팀쇠30을 위하여 필요한 강도를 가지는 철로 만들어진다.
무게를 줄이기 위하여, 중간 부분26은 경량 구조 물질, 특히 탄소 섬유 강화 플라스틱으로 만들어진다. 관 형상의 중간 부분26은 적당한 연결 장치에 의하여 두 개의 자유 단에서 상측 부분22 또는 하측 부분24와 단단히 연결되어 있다. 중 간 부분26의 바깥쪽에는 축 방향으로 가이드 레일34가 고정될 수 있으나, 이들은 망원경 방식을 안내하기 위한 것이지 토크 전달을 위한 것은 아니다.
이러한 목적을 위하여, 외부 켈리 로드40의 안 쪽에는 가이드 구멍을 가지며 가이드 레일34와 맞물리는 축 안내 요소42가 이에 상응하는 위치에 제공된다. 게다가, 외부 켈리 로드40의 안 쪽에는 토크 전달을 위하여 적어도 하나 이상의 드라이버44가 제공된다. 내부 켈리 로드20을 미도시한 켈리 케이블로 낮추거나 올리는 것에 의해, 드라이버44는 리세스31을 통하여 내부 켈리 로드20의 하측 부분24 상에 있는 록킹 포켓32의 부분을 통과한다. 비드28 또는 상측 축 버팀쇠30b 또는 하측 축 버팀쇠30a의 버팀면을 통하여 토크 또는 축력 전달이 두 개의 인접한 켈리 로드20, 40 사이에서 발생하게 된다. 미도시한 탑재한 도구 또는 콘센트는 내부 켈리 로드20 위에 제공된다.
본 발명에 따른 켈리 로드 기구는 보링 및 절단 기구를 수용하는 것뿐만 아니라, 그리퍼(gripper)와 같은 다른 흙 작업 수단으로서도 이용될 수 있다.

Claims (12)

  1. 인접한 켈리 로드로 토크를 전달하기 위한 토크 전달 수단을 갖춘 두 개 이상의 상호 교체 가능한 서로 인접한 켈리 로드를 가지는 망원경식 보링 로드 기구에 있어서,
    상기 켈리 로드 중 적어도 하나는 두 개 이상의 로드 부분으로 이루어지고, 상기 두 개 이상의 로드 부분은 각기 다른 물질로 이루어지며,
    상기 로드 부분의 하나는 철 물질로 이루어지고, 다른 로드 부분은 경량 구조 물질로 이루어지며, 상기 경량 구조 물질로 이루어진 로드 부분은 상기 철 물질로 이루어진 로드 부분에 연결되고, 토크를 전달하기 위한 충분한 비틀림 강성을 가지는 것을 특징으로 하는 망원경식 보링 로드 기구.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 로드 부분의 경량 구조 물질은 탄소 섬유 강화 플라스틱인 것을 특징으로 하는 망원경식 보링 로드 기구.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 토크 전달 수단은 철로 만들어진 로드 부분 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 망원경식 보링 로드 기구.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 켈리 로드의 상측 말단 및 하측 말단의 적어도 하나는 철로 이루어진 로드 부분인 것을 특징으로 하는 망원경식 보링 로드 기구.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 로드 부분은 환 상의 단면을 가지는 관 형상인 것을 특징으로 하는 망원경식 보링 로드 기구.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 로드 부분은 인접하는 상기 켈리 로드로 축력을 전달하는 축력 전달 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 망원경식 보링 로드 기구.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 토크 전달 수단 및 상기 축력 전달 수단의 적어도 하나는 결합 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 망원경식 보링 로드 기구.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 결합 부재는 비드, 록킹 포켓 및 드라이빙 구멍의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 망원경식 보링 로드 기구.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 경량 구조 물질로 된 로드 부분 상에 축 방향의 가이드 레일이 형성된 것을 특징으로 하는 망원경식 보링 로드 기구.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 켈리 로드의 하나는 외부 켈리 로드이고, 상기 외부 켈리 로드는 완전히 금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는 망원경식 보링 로드 기구.
  11. 삭제
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 켈리 로드는 둘 다 철 물질로 이루어진 상부 말단 로드 부분과 하부 말단 로드 부분 및 경량 구조 물질로 이루어진 중간 로드 부분을 포함하고, 상기 중간 로드 부분은 상기 상부 말단 로드 부분 및 상기 하부 말단 부분에 연결되며, 토크 전달을 위한 충분한 비틀림 강성을 가지는 것을 특징으로 하는 망원경식 보링 로드 기구.
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