KR100710890B1 - 일체화된 샹크와 슈벨을 갖는 지반 천공장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일체화된 샹크와 슈벨을 갖는 지반 천공장치에 관한 것으로, 천공용수를 원활하게 공급하면서 슈벨 및 샹크의 부품을 간략화하여 전체 타격면 직경을 감소시켜 타격력의 손실을 감소시킴으로써 선단에 전달되는 유효 타격력을 증가시키고, 나사방식의 체결이 간단하게 이루어지도록 함으로써 천공시 로드 및 케이싱 등이 풀려 분실되지 않도록 한 일체화된 샹크와 슈벨을 갖는 지반 천공장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 샹크와, 샹크 전단 외주연에 형성된 나사선에 그 후단이 결합된 슈벨과, 상기 슈벨의 전단 나사선에 결합된 로드 아답터와, 상기 로드 아답터의 전단에 나사 방식으로 결합된 로드와, 상기 슈벨의 전단 외주연에 결합된 케이싱 아답터와, 그 케이싱 아답터의 전단에 나사 방식으로 결합된 케이싱으로 구성된 지반 천공장치에 있어서, 상기 슈벨과 샹크를 일체화되도록 샹크의 전단부를 일정길이 연장시키고, 그 샹크의 전단부 외주연에는 케이싱 아답터와 나사 방식으로 결합될 수 있도록 나사선을 형성하며, 그 전단 외주연 소정부에 천공용수를 공급하기 위한 용수주입공이 형성된 일체화된 샹크와 슈벨을 갖는 지반 천공장치가 제공된다.

본 발명을 적용하면, 일체형 샹크는 전체 부품이 간소화됨으로써 나사 결합방식이 간단해지고, 이를 통해 쉽게 상기 일체형 샹크로부터 케이싱 아답터 및 로드 아답터가 분리되지 않으며, 슈벨과 샹크가 일체로 구성된 부품이므로 전체 단면적이 작아지게 되고, 이를 통해 상기 일체형 샹크의 타격 반발력이 감소되어 선단에 전달되는 유효 타격력이 크게 증가되며, 천공용수를 공급하는 용수주입공이 상기 일체형 샹크의 전단 외주연 소정부에 형성되어져 있으므로 용수의 원활한 공급이 가능해진다는 잇점이 있다.

Description

일체화된 샹크와 슈벨을 갖는 지반 천공장치{DRILLING APPARATUS WITH AN ONEBODY SHANK AND SWIVEL}

도 1은 종래의 실시예에 따른 지반 천공장치의 구성을 도시한 사시도,

도 2는 종래의 실시예에 따른 지반 천공장치의 구성을 도시한 측단면도,

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 일체화된 샹크와 슈벨을 갖는 지반 천공장치의 구성을 도시한 측단면도,

도 4a는 종래의 실시예에 따른 일체화된 샹크와 슈벨을 갖는 지반 천공장치의 단면을 도시한 단면도,

도 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 일체화된 샹크와 슈벨을 갖는 지반 천공장치의 단면을 도시한 단면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

8:탑해머, 20:케이싱아답터,

21:로드아답터, 24:케이싱,

26:로드, 30:일체형 샹크,

32:용수주입공.

본 발명은 일체화된 샹크와 슈벨을 갖는 지반 천공장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 천공용수를 원활하게 공급하면서 슈벨 및 샹크의 부품을 간략화하고 직경을 감소시켜 타격력의 손실을 감소시킴으로써 선단에 전달되는 유효 타격력을 증가시키고, 나사방식의 체결이 간단하게 이루어지도록 함으로써 천공시 로드 및 케이싱 등이 풀려 분실되지 않도록 한 일체화된 샹크와 슈벨을 갖는 지반 천공장치에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 토목공사시 연약지반 및 불량 지반을 보강할 경우에는 유압 드릴이나 각종 천공기의 로드(Rod), 및 비트(Bit)를 이용하여 그 연약지반에 천공홀을 형성하고, 그 천공홀에 앙카체를 삽입하고, 그 앙카체와 함께 삽입한 별도의 주입파이프를 이용하여 시멘트 밀크를 주입한 후, 앙카체를 인장하는 어스앙카공법이 일반적이다.

보다 상세하게는 도 1, 2를 참조하여 종래의 지반 천공장치에 대해 기술한다.

개략적으로 도 1, 2 를 참조하여 종래의 실시예에 따른 공지의 천공장치(2)에 대해 기술하면, 천공장치(2)는 그 후단에 전단에 위치된 샹크(12)에 타격력을 가하기 위한 탑해머(8)가 구성되어져 최전단부의 구성물을 지반에 투입할 수 있도록 하기 위한 수단이다.

상기 탑해머(8)의 전단에는 샹크(12)가 결합되어져 있으며, 그 샹크(12)의 내부 중심에는 천공용수를 주입하기 위한 주입공(16)이 형성되어져 있으며, 그 샹크(12)의 후단에는 상기 샹크(12)를 포함한 그 전단부의 구성물을 회전시켜 지반 천공을 행하기 위해 회전구동력을 샹크(12)로 전달하기 위한 종동기어(12b)가 형성되어져 있다.

또한, 상기 샹크의 종동기어(12b)는 그 하부에 구동기어(102)가 치합되어져 있으며, 그 구동기어(102)의 축에는 유압모터(100)의 축이 결합되어져 있다.
따라서, 상기 유압모터(100)의 회전력과 탑해머(8)의 타격력에 의해 전단부 구성이 지반을 천공하게 된다.

한편, 상기 샹크(12)의 전단에는 슈벨(Swivel: 18)이 나사결합되어져 있다. 상기 슈벨(Swivel: 18)은 천공장치(2)에 구성되어 회전력에 의해 회전하면서 지반에 포함된 공기나 천공수를 로드를 통해 지반외부로 배출하기 위한 연결 매개체이다.
상기 슈벨(18)의 외부에는 슈벨 케이스(14)가 결합되어져 있으며, 슈벨(18)의 전단 외주연 및 내주연에는 각각 나사가 형성되어져 있다.

외주연의 나사에는 케이싱 아답터(20)가 체결되고, 그 케이싱 아답터(20)의 타측 내주연에는 케이싱(24)이 길이방향으로 체결되게 된다.
상기 케이싱(24)과 케이싱 아답터(20)의 내부에는 내부에 안내로(미도시)가 형성된 로드(26)가 개재되고, 그 로드(26)의 내측 종단은 상기 슈벨(18)의 내주연에 형성된 나사에 체결되게 된다.

따라서, 상기 탑해머(8)의 타격력 및 유압모터(100)의 회전력에 의해 상기 슈벨(18)이 회전되면서 동시에 타격되면 그 전단에 체결된 로드(26) 및 케이싱(24)이 지반에 대해서 타격되면서 회전되어 지반의 내부로 삽입되게 된다.

또한, 지반의 일정깊이로 상기 로드(26) 및 케이싱(24)을 삽입한 상태에서는 그 로드(26)를 통해 고압의 압축공기 및 물을 상기 샹크(12)를 통해서 주입하게 되 고, 그 전단에 체결된 로드(26)를 통해 내부 지반의 천공이 용이하게 에어와 물을 주입하여 토사나 암석을 파쇄하면서 천공한다. 이때, 슈벨(18)의 배출홀(미도시)을 통해 파쇄된 토사나 암석은 외부로 배출된다.

이때, 도 2 에 도시된 바와 같이 상기 천공장치(2)를 구성하는 천공 구성물들은 그 길이의 한계로 인해 적재 및 이동이 수월해야 되므로 분해된 상태에서 현장으로 이동시키고, 모두 현장에서 각각 조립되어 사용되게 되어 있으므로, 구성물들간의 결합을 위해 각 구성물들의 외주연 또는 내주연에는 각각 일정한 나사선이 형성되어져 있다.

즉, 도 2 에 도시된 바대로, 종래에는 샹크(12)의 전단부에는 나사선(12a)이 형성되어져 있고, 그 샹크(12)의 전단부와 체결되는 슈벨(18)의 후단부 내주연(18a)에는 상기 샹크(12)의 나사선(12a)과 체결되는 나사선(18a)이 형성되어져 있다.
또한, 상기 슈벨(18)의 전단부 외주연에 나사선(18c)이 형성되어져 있고, 그 내주연에도 나사선(18d)이 형성되어져 있다. 슈벨(18)의 전단부 내주연에 형성된 나사선(18d)에는 로드어댑터(21)의 후단부에 형성된 나사선(21a)이 체결되게 되며, 슈벨(18)의 전단부 외주연에 형성된 나사선(18c)에는 케이싱아답터(20)의 후단 내주연에 형성된 나사선(20a)이 체결되게 된다.

또한, 상기 케이싱아답터(20)의 전단 내주연에 형성된 나사선(20b)에는 케이싱(24)의 후단부 외주연에 형성된 나사선(24a)이 체결되게 된다.
즉, 이러한 구성의 천공장치는 그 전단부의 각 구성물 모두가 나사체결방식으로 체결 조립된 상태에서 지반 천공을 행하는데, 이때 그 후단부 구성은 그 전단부 구성과의 체결이 오른나사 방식으로 체결되게 된다.
예컨대, 샹크(12)의 전단부 나사선(12a)은 오른나사 방식으로 체결되게 나사가 형성되어져 있고, 그 샹크(12)의 나사선(12a)과 체결되는 슈벨(18)의 후단부 내주연의 나사선(18a)은 왼나사 방식으로 체결되도록 나사가 형성되어져 있다.

이러한 방식으로 전단부와 후단부의 각 구성물들은 각각 일정한 나사체결방식으로 조립체를 형성하는데, 각 조립체의 형성시 후단부 구성물이 그 전단부 구성물에 대해 오른나사 방식으로 반복하여 연결되어 있어, 천공시 구성물들의 회전방향과 체결방향이 일치하게 되어져 있다.
즉, 상기 샹크(12)의 전단부 나사선(12a)이 오른나사 방식으로 슈벨(18)에 대해 체결되었다면 그 샹크(12)의 회전력은 오른나사 방식으로 가해져 최전단부에 위치된 로드(26)가 오른나사 방향으로 회전되어 지반을 천공하게 이루어져 있다.

하지만, 이러한 종래의 천공장치(2)는 몇가지 단점을 갖고 있다.

그 첫째는 종래의 천공장치(2)에 구비된 샹크(12)와 슈벨(18)은 각각 나사방식으로 결합되어 회전하면서 천공 대상위치에 대해 타격됨과 동시에 회전되면서 해당 위치에 대한 천공을 행하는 바, 이때 상기 슈벨(18)은 그 후단에 샹크(12)가 오른나사 방향으로 체결되어져 있으면서, 그 슈벨(18)의 전단에 위치된 로드아답타(21)에 대해서 슈벨(18)이 오른나사 방향으로 체결되어져 있고, 기타 다른 조립체들도 각각 일정한 나사방향으로 결합되어져 있으므로, 이는 천공을 위한 조립시나 천공시에는 오른나사 방향으로 회전력이 가해지므로 조립체의 풀림 현상이 발생되지 않으나, 케이싱과 로드를 대체하기 위해 일정 위치를 풀어지게 하기 위해서는 왼나사방향으로 풀림 조작을 하여야 하므로 의도하지 않는 조립체가 풀어질 수 있다는 문제점이 있었다.
즉, 케이싱과 로드를 대체하기 위해 케이싱과 로드를 풀어 수거하여야 하나, 풀림 회전력을 케이싱과 로드에 가하게 되면 그 풀림을 위한 회전방향이 상기 샹크(12)와 슈벨(18)의 풀림방향과 동일하므로 결국, 샹크(12)와 슈벨(18)의 연결부위도 동시에 풀릴 수 있다는 문제점이 있었다.

또한, 두 번째는 상기한 문제를 해결하기 위해 해당 연결부위를 동일 형태의 나사로 작업하는 바, 이때 케이싱(24)과 로드(26)사이의 마찰 또는 배출되는 슬라임으로 인해 케이싱(24)과 로드(26)가 풀릴 수 있다는 문제점이 있었으며, 이렇게 케이싱(24)과 로드(26)가 작업과정에서 풀리게 되면 회수가 불가능하므로 경제적 피해가 크다는 문제점이 있었다.

세 번째는 상기 케이싱(24)과 로드(26)를 지속적으로 사용하여 천공하는 것이 아니고, 케이싱(24)과 로드(26)를 번갈아 가면서 천공하는 방식이기 때문에 이때 상기 샹크(12)와 슈벨(18)이 풀릴 수 있다는 문제점이 있었다.

네 번째는 상기 슈벨(18)과 샹크(12)가 별도로 각각 구비되어 연결된 경우에는 그 슈벨(18)의 단면적이 샹크(12)에 비해 크므로 탑햄머(8)의 타격력을 전달 받게 되는 슈벨(18)의 전체 단면적이 도 4a 에 도시된 바와 같이 커지게 되므로 타격시 상기 슈벨(18)에 의한 타격 반발력이 커지게 되어 조립체의 선단으로 전달되는 탑해머(8)에 의한 유효 타격력이 감소되게 되고, 샹크(12)가 그 타격 반발력에 의해 부러지기 쉽다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 천공용수를 원활하게 공급하면서 슈벨 및 샹크의 부품을 간략화하고 직경을 감소시켜 타격력의 손실을 감소시킴으로써 선단에 전달되는 유효 타격력을 증가시키고, 나사방식의 체결이 간단하게 이루어지도록 함으로써 천공시 로드 및 케이싱 등이 풀려 분실되지 않도록 한 일체화된 샹크와 슈벨을 갖는 지반 천공장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 샹크와, 샹크 전단 외주연에 형성된 나사선에 그 후단이 결합된 슈벨과, 상기 슈벨의 전단 나사선에 결합된 로드 아답터와, 상기 로드 아답터의 전단에 나사 방식으로 결합된 로드와, 상기 슈벨의 전단 외주연에 결합된 케이싱 아답터와, 그 케이싱 아답터의 전단에 나사 방식으로 결합된 케이싱으로 구성된 지반 천공장치에 있어서, 상기 슈벨과 샹크가 일체화되도록 샹크의 전단부를 일정길이 연장시키고, 그 샹크의 전단부 외주연에는 케이싱 아답터와 나사 방식으로 결합 될 수 있도록 나사선을 형성하며, 그 전단 외주연의 소정부에는 천공용수를 공급하기 위한 용수 주입공이 형성된일체형 샹크가 구비된 일체화된 샹크와 슈벨을 갖는 지반 천공장치가 제공된다.

바람직하게, 상기 일체형 샹크는 직경이 감소되어 타격 반발력을 감소시켜 선단에 전달되는 유효타격력을 증가시키게 된 것을 특징으로 하는 일체화된 샹크와 슈벨을 갖는 지반 천공장치가 제공된다.

이하, 본 발명에 대해 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 일체화된 샹크와 슈벨을 갖는 지반 천공장치의 구성을 도시한 측 단면도이고, 도 4a 는 종래의 실시예에 따른 일체화된 샹크와 슈벨을 갖는 지반 천공장치의 단면을 도시한 단면도이며, 도 4b 는 본 발명의 일 실시예에 따른 일체화된 샹크와 슈벨을 갖는 지반 천공장치의 단면을 도시한 단면도이다.

이를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 일체화된 샹크와 슈벨을 갖는 지반 천공장치(2')는 천공용수를 원활하게 공급하면서 슈벨 및 샹크의 부품을 간략화하고 직경을 감소시켜 타격력의 손실을 감소시켜 유효 타격력을 증가시킬 수 있으며, 나사방식의 체결이 간단하게 이루어지도록 함으로써 천공시 로드 및 케이싱 등이 풀려 분실되지 않도록 한 장치이다.

보다 상세하게, 본 발명의 일실시예에 따른 일체화된 샹크와 슈벨을 갖는 지반 천공장치(2')는 타격력을 발생시키는 탑해머(8)가 최후단에 구성되어져 있으며, 그 탑해머(8)의 전단에는 슈벨과 일체화된 일체형 샹크(30)가 결합되어져 있다.

또한, 그 일체형 샹크(30)의 전단 외주연의 나사선(30b)에는 케이싱 아답터(20)의 일단 내주연에 형성된 나사선(20a)이 결합되어져 있으며, 그 일체형 샹크(30)의 전단 내주연에 형성된 나사선(30d)에는 상기 로드아답터(21)의 일단 외주연에 형성된 나사선(21a)과 결합되어져 있다.

이때, 상기 로드아답터(21)와 일체형 샹크(30)의 내부는 연통되어져 있으며, 상기 일체형 샹크(30)의 외주연 소정부에는 천공용수를 공급하기 위한 용수주입공(32)이 형성되어져 있다.

따라서, 상기 일체형 샹크(30)는 회전력에 의해 회전하면서 공기나 천공수를 로드를 통해 지반으로 주입하게 된다.

또한, 상기 일체형 샹크(30)의 외주연의 형성된 나사선(30b)에는 케이싱 아답터(20)가 체결되고, 그 케이싱 아답터(20)의 타측 내주연에는 케이싱(24)이 길이방향으로 체결되게 된다.
그 케이싱(24)과 케이싱 아답터(20)의 내부에는 내부에 안내로(26a)가 형성된 로드(26)가 개재되고, 그 로드(26)의 내측 종단은 로드아답터(21)를 매개로 상기 일체형 샹크(30)의 일측 내주연에 형성된 나사선(30d)에 체결되게 된다.

따라서, 상기 탑해머(8)의 타격력 및 유압모터(100)의 회전력에 의해 상기 일체형 샹크(30)가 회전되면서 타격되면 그 전단에 체결된 로드(26) 및 케이싱(24)이 지반에 대해서 타격되고 회전되면서 지반의 내부로 삽입되게 된다.

이때, 본 발명에 따른 케이싱아답타(20)는 그 내주연에 로드어댑터(21)의 후단 나사선(21a)이 결합되는 별도의 나사선(20c)을 형성하도록 함으로써 그 로드어댑터(21)가 상기 일체형샹크(30)의 전단 내주연에 형성된 나사선(30c)에 결합될 수도 있으며, 상기 케이싱아답타(20)의 내부 내주연에 형성된 나사선(20c)에도 결합될 수 있도록 한다.

또한, 연약지반의 일정깊이로 상기 로드(26) 및 케이싱(24)을 삽입한 상태에서는 그 로드(26)의 안내로(26a) 안으로 고압의 압축공기 및 물을 상기 일체형 샹크(30)의 용수주입공(32)을 통해서 주입하게 되므로, 그 전단에 체결된 로드(26)를 통해 내부 지반의 천공작업이 용이하게 에어와 물을 주입하여 토사나 암석을 파쇄하면서 천공한다. 이때, 배출홀(미도시)을 통해 파쇄된 토사나 암석은 외부로 배출된다.

상기 일체형 샹크(30)는 종래의 슈벨(18)과 샹크(12)가 일체로 이루어진 부품이므로, 전체 부품이 간소화됨으로써 나사 결합방식이 간단해지고, 이를 통해 쉽게 상기 일체형 샹크(30)로 부터 케이싱 아답터(20) 및 로드아답터(21)가 분리되지 않게 된다.

즉, 본 발명에 따른 일체화된 샹크와 슈벨을 갖는 지반 천공장치는 종래의 슈벨(18)과 샹크(12)가 일체화된 일체형 샹크(30)가 구성되므로, 종래의 슈벨(18)의 후단 내주연에 형성된 나사선(18a)과, 그 전단 외주연에 형성된 나사선(18c)과, 그 전단 내주연에 형성된 나사선(18d), 종래의 샹크(12)의 후단부에 형성된 나사선(12a) 대신에, 일체형 샹크(30)의 후단부 내주연과 외주연에 각각 형성된 나사선(30a,30c)만이 필요하므로 전체 나사체결 구조가 단순화되었으며, 그로 인해 케이싱 아답터(24)와 로드(26)를 대체할 경우에도 쉽게 케이싱 아답터(20)와 로드(26), 케이싱(24), 일체형 샹크(30)의 체결이 해제되지 않게 되며, 케이싱(24)과 로드(26)의 수거가 편리하게 이루어지게 된다.

또한, 상기 일체형 샹크(30)는 그 후단부 내주연과 외주연에 각각 형성된 나사선(30b)(30d)의 나사방향을 서로 상이하게 형성함으로써 자유로운 체결이 가능하도록 할 수 있다.
즉, 일체형 샹크(30)의 어느 한 나사선(30b)이 오른나사 방향으로 형성되어져 있다면, 다른 나사선(30d)은 왼나사 방향으로 형성함으로써 자유롭게 그 전단부 조립체들과 조립을 할 수 있다.

또한, 상기 일체형 샹크(30)는 종래 슈벨(18)과 샹크(12)가 일체로 구성된 부품이므로 종래 슈벨(18)이 차지하는 만큼의 부피가 줄어들게 되므로 전체 단면적의 직경이 작아지게 되고, 이를 통해 상기 일체형 샹크(30)의 후단에 배치된 탑해머(8)의 타격에 의한 타격 반발력이 감소되어 선단에 전달되는 유효타격력이 증가되게 된다.
따라서, 일체형 샹크(30)에 가해지는 타격 반발력의 감소로 인해 일체형 샹크(30)가 쉽게 부러지지 않게 되며, 일체형 샹크(30)를 통한 유효타격력이 증가되게 된다.

한편, 본 발명은 천공용수를 공급하는 용수주입공(32)이 상기 일체형 샹크(30)의 전단 외주연 소정부에 형성되어져 있으므로 용수의 원활한 공급이 가능해진다. 미 설명부호 21b 는 천공용수를 주입하기 위해 로드아답터(21)에 형성된 주입로를 나타낸 것이다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 일체화된 샹크와 슈벨을 갖는 지반 천공장치는 단지 상기한 실시예에 한정되는 것이 아니라 그 기술적 요지를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변경이 가능하다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 일체화된 샹크와 슈벨을 갖는 지반 천공장치에서의 일체형 샹크는 전체 부품이 간소화됨으로써 나사 결합방식이 간단해지고, 이를 통해 쉽게 상기 일체형 샹크로 부터 케이싱 아답터 및 로드 아답터가 분리되지 않으며, 슈벨과 샹크가 일체로 구성된 부품이므로 전체 단면적의 직경이 작아지게 되면서, 이를 통해 상기 일체형 샹크의 후단에서의 탑해머의 타격에 의한 타격 반발력이 감소되어 선단에 전달되는 유효 타격력이 크게 증가되며, 천공용수를 공급하는 용수주입공이 상기 일체형 샹크의 전단 외주연 소정부에 형성되어져 있어 용수의 원활한 공급이 가능해진다는 장점이 있다.

Claims (2)

1. 샹크와, 샹크 전단 외주연에 형성된 나사선에 그 후단이 결합된 슈벨과, 상기 슈벨의 전단 나사선에 결합된 로드 아답터와, 상기 로드 아답터의 전단에 나사 방식으로 결합된 로드와, 상기 슈벨의 전단 외주연에 결합된 케이싱 아답터와, 그 케이싱 아답터의 전단에 나사 방식으로 결합된 케이싱으로 구성된 지반 천공장치에 있어서,

   상기 슈벨과 샹크가 일체화되도록 샹크의 전단부를 일정길이 연장시키고, 그 샹크의 전단부 외주연에 케이싱 아답터와 나사 방식으로 결합 될 수 있도록 나사선을 형성하며, 그 전단 외주연에는 소정부에 천공용수를 공급하기 위한 용수주입공이 형성된 일체형 샹크가 구비된 일체화된 샹크와 슈벨을 갖는 지반 천공장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 일체형 샹크는 직경이 감소되어 타격 반발력을 감소시켜 선단에 전달되는 탑해머에 의한 유효타격력을 증가시키도록 한 것을 특징으로 하는 일체화된 샹크와 슈벨을 갖는 지반 천공장치.

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