KR100910201B1 - 토양에 보어홀을 제공하는 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 토양에 보어홀을 제공하는 방법에 관한 것으로, 회전하도록 설정되고 토양으로 도입되는 드릴 파이프 및 드릴 파이프 내측에 정렬된 컨베이어 스크루, 및 컨베이어 스크루에서 축 방향으로 위치하는, 적어도 하나의 주 절삭 날에 의해 분리되고, 드릴 파이프 내측에서 컨베이어 스크루에 의해 전달되어, 밖으로 나오는 토양 물질이 분리된다. 본 발명에 따른 돌출부는, 드릴 파이프에 정렬되고 함께 회전하는 주 절삭 날이 구비된다. 본 발명은 토양에 보어홀을 제공하는 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 방법에서 실시될 수 있다.

컨베이어 스크루, 주 절삭 날, 드릴 파이프, 보어홀

Description

토양에 보어홀을 제공하는 방법 및 장치{Method and device for producing a borehole in the soil}

본 발명은 청구항 1의 전문(preamble)에 따르는, 토양에 보어홀(borehole)을 제공하는 방법에 관한 것이다. 이와 같은 방법에서 돌출부(provision)가 제작되어 드릴 파이프(drill pipe) 및 드릴 파이프 내측에 정렬된 컨베이어 스크루(conveyor screw)가 회전하도록 설정되고 토양으로 도입되며, 노출되는(outcropping) 토양 물질은 적어도 하나의 주 절삭 날(main cutting edge)에 의해 분리(loosening)되는 데, 주 절삭 날은 컨베이어 스크루 앞에 축 방향으로 위치하고, 드릴 파이프의 내측에서 컨베이어 스크루에 의해 운반된다.

또한 본 발명은 청구항 5의 전문에 따르는, 토양에 보어홀을 제공하는 장치에 관한 것으로, 드릴 파이프, 드릴 파이프 내측에 정렬된 컨베이어 스크루, 및 토양 물질을 스트리핑(stripping)하기 위해 상기 컨베이어 스크루 앞에 축 방향으로 위치하는 적어도 하나의 주 절삭 날을 포함한다.

특히 상기 보어홀은 기초 부재(foundation member) 및/또는 말뚝(pile wall) 을 제공하는 데 이용될 수 있다.

케이스 토양 드릴링(cased soil drilling)을 위한 방법 및 장치, 특히, 트윈 헤드(twin-head) 방법 및 장치가 알려져 있다. 이러한 방법에서 드릴 파이프와 특히 연속적 타입이며 상기 드릴 파이프 내측에 위치한 스크루는 동시에 회전하면서, 건축 부지로 파고들어간다. 그 일단 부위에서 스크루는 스크루의 단면에서 나오는(cropped out) 토양을 분리하고 스크루의 나선형 단차(helical flight)로 토양을 전달하는 적어도 하나의 주 절삭 날(main cutting edge)을 구비한다. 상기 주 절삭 날로부터 토양 물질은 회전하는 스크루를 따라서 상방향으로 전달된다. 이렇게 전달되는 이동은 토양 물질과 드릴 파이프 내측 벽 사이 뿐만 아니라 토양 물질과 스크루 단차의 표면 사이에 일어나는 마찰 효과의 결과로 이루어진다.

이와 같은 방법은 EP 1 394 351 B1의 예에서 알려져 있다. 이 경우에서 인위적으로 보충된 물 부하(superimposed water-load)의 제공이 회피될 수 있기 때문에, 상기 방법은 응집하는(cohesive) 혼합된 토양 및/또는 지하수 수준 아래의 토양에서 자갈 및 모래와 같은 고착되지 않은(unfixed) 토양에 사용되는 것에 특별히 적합하다.

그러나, 트윈 헤드 드릴링의 경우, 특정 환경에서 드릴 파이프의 내측 벽 및 컨베이어 스크루에서 발생하는 비교적 높은 마모 때문에, 드릴링이 비교적 저속으로 진행된다고 알려져 있다. 이러한 효과는 특별히 거칠게 누적된 토양 알갱이(graduated soil granulations) 및/또는 굻은 자갈이 포함된 경우에 나타날 수 있다.

본 발명의 목적은 빠른 드릴링 진행을 보장하고 비교적 적게 마모되는 반면 매우 다양한 적용예로 이용될 수 있는, 토양에 보어홀을 제공하는 방법 및 장치를 제공한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 토양에 보어홀을 제공하는 방법에서는, 드릴 파이프가 드릴 파이프 측벽 및 드릴 파이프 축을 갖도록 구비되고, 컨베이어 스크류가 드릴 파이프 내측에 정렬되고 단면 표면을 갖도록 구비되고, 드릴 파이프와, 드릴 파이프 내측에 정렬된 컨베이어 스크류가 토양으로 도입되도록 설정되고, 노출되는(outcropping) 토양 물질이, 축방향으로 컨베이어 스크류 앞에 위치하는, 하나 이상의 주 절삭 날에 의해 분리되고(loosened), 드릴 파이프 내측에서 컨베이어 스크류에 의해 밖으로 전달되며, 여기서, 주 절삭 날은 드릴 파이프 축을 중심으로 드릴 파이프와 함께 회전하고 드릴 파이프 상에 정렬되며 드릴 파이프 측벽으로부터 드릴 파이프 축 쪽으로 연장됨으로써, 주 절삭 날이 드릴 파이프 축을 중심으로 회전할 때, 주 절삭 날이 컨베이어 스크류의 단면 표면의 일정 부분 이상을 차지하는 것을 특징으로 한다.

삭제

본 발명에 따른 토양에 보어홀을 제공하는 방법에서는, 회전 속도 및 회전 방향 중 하나 이상에 대해, 드릴 파이프 및 컨베이어 스크루가 서로 독립적으로 조정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 토양에 보어홀을 제공하는 방법에서는, 컨베이어 스크루가 주 절삭 날을 구비한 드릴 파이프보다 더 빠른 회전 속도로 회전하고, 컨베이어 스크루의 회전 속도가 초당 0.5-3 회전의 범위 내에 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 토양에 보어홀을 제공하는 방법에서는, 드릴 파이프 측벽 및 드릴 파이프 축을 갖는 드릴 파이프와, 드릴 파이프 내측에 정렬되고 단면 표면을 갖는 컨베이어 스크루와, 축방향으로 컨베이어 스크루 앞에 위치하여 토양 물질을 벗겨내는(stripping) 하나 이상의 주 절삭 날을 포함하고, 여기서, 주 절삭 날은 드릴 파이프에 정렬되고 드릴 파이프 축을 중심으로 드릴 파이프와 함께 회전될 수 있으며, 주 절삭 날이 드릴 파이프 측벽으로부터 드릴 파이프 축 쪽으로 연장됨으로써 주 절삭 날이 드릴 파이프 축을 중심으로 회전할 때 주 절삭 날이 컨베이어 스크루의 단면 표면의 일정 부분 이상을 차지하는 것을 특징으로 한다.

삭제

삭제

본 발명에 따른 토양에 보어홀을 제공하는 장치에서는, 주 절삭 날로부터 축방향으로 돌출되도록, 컨베이어 스크루에 구비되는 하나 이상의 센터링 절삭 날과, 드릴 파이프의 전면의 원주상에 정렬되는 하나 이상의 절삭 툴 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 토양에 보어홀을 제공하는 장치에서는, 주 절삭 날이 정렬되도록 드릴 파이프의 일단에 툴 홀더가 정렬되며, 하나 이상의 개구부가 툴 홀더에 제공되어 벗겨진 토양 물질이 파이프 내측으로 가는 통로로 되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 토양에 보어홀을 제공하는 장치에서는, 하나 이상의 폐쇄 부재가 개구부를 폐쇄하기 위해 구비되며, 폐쇄 부재는 컨베이어 스크루 및 주 절삭 날 중 어느 하나에 고정되어 회전하는 방식으로 연결되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 토양에 보어홀을 제공하는 장치에서는, 주 절삭 날이 드릴 파이프에 대하여 회전 가능하고, 드릴 파이프에 대한 주 절삭 날의 회전 각도를 제한하도록 멈추개, 고정 볼트 및 고정 멈춤쇠 중 하나 이상과 같은 제한 수단이 추가로 제공되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 토양에 보어홀을 제공하는 장치에서는, 주 절삭 날이, 드릴 파이프의 길이방향 축에 대하여 비스듬하게 연장되는 홀딩 플레이트에 정렬되면서, 나선형 단차에 정렬되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 토양에 보어홀을 제공하는 장치에서는, 홀딩 플레이트가, 개구부의 영역에서 툴 홀더에 정렬되며 개구부의 전면과 예각을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 토양에 보어홀을 제공하는 장치에서는, 컨베이어 스크루가 충전 물질을 보어홀로 도입하기 위한 코어 파이프를 포함하고, 코어 파이프에, 충전 물질용 방출 개구부가 하나 이상 구비되며, 방출 개구부를 폐쇄하기 위한 폐쇄 장치가 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 토양에 보어홀을 제공하는 장치에서는, 컨베이어 스크루는, 드릴 파이프의 일단 부위에서 드릴 파이프에 회전가능하게 지지되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명은 컨베이어 스크루와 주 절삭 날을 독립적으로 조정함으로 양호한 드릴 진행 속도를 구비하며, 드릴의 마모를 줄이는, 토양에 보어홀을 제공하는 방법 및 장치를 제공할 수 있다.

본 발명에 따른 목적은 청구항 1의 특징을 구비한 방법 및 청구항 5의 특징을 구비한 장치로 해결된다. 바람직한 실시예는 각각의 종속항에서 설명된다.

본 발명에 따른 방법은 주 절삭 날이 드릴 파이프에서 정렬되고 회전되는 것이 특징이다.

본 발명은, 종래 기술의 드릴링 방법 및 드릴링 장치에서는, 주 절삭 날이 컨베이어 스크루에 정렬되며, 이 컨베이어 스크루가 노출되는(outcropping) 토양을 분리하는(loosening) 작업 및 분리된 토양(loosened soil)을 제거하는 작업 모두를 맡는다는 것을 고려한다. 그러나, 이러한 구성이 모든 작업 조건에 이상적이지는 않다. 예를 들면 어떤 토양의 지질을 분리하기 위해 필요한 힘이 비교적 높을 수 있으므로 상기 주 절삭 날 및 상기 컨베이어 스크루는 단지 비교적 저속으로 회전할 수 있다. 여기서, 느린 회전 속도는 아마도 물질을 빠르게 전달하기에는 너무 느리게 될 것이다. 이 경우 상기 물질은 상기 스크루의 아래쪽에 축적된다. 특히, 굵은 알갱이는 반복적으로 아래로 미끌어지고 상기 스크루와 드릴 파이프 측벽(drill pipe wall) 사이에 끼워지게 된다. 이것은 비교적 높은 회전 저항, 힘의 비교적 높은 소비, 비교적 느린 도입 속도 및 비교적 높은 마모를 가져올 수 있다.

이를 비교하면 본 발명은, 노출되는(outcropping) 토양을 분리하는 작업으로부터 적어도 일부분에서 상기 컨베이어 스크루가 자유롭게 된다는 사상에 기반을 둔다. 따라서, 본 발명에 따르면, 상기 컨베이어 스크루의 단면에서 나오는 토양 물질을 벗겨내도록 혹은 제거하도록(stripping) 구비된 주 절삭 날은 상기 컨베이어 스크루에 정렬되지 않고 상기 컨베이어 스크루에 대하여 회전 가능한 방식으로 드릴 파이프에 구비된다. 그러므로, 본 발명에 따르면, 상기 컨베이어 스크루의 회전 속도 및 그에 따른 전달 능력과, 주 절삭 날의 회전 속도 및 그에 따른 절삭 능력은 서로에 대하여 자유롭게 달라질 수 있다. 특히, 변하는 토양의 지질에서, 컨베이어 스크루의 전달율(conveying rate)은 주 절삭 날의 실제 제거율(actual stripping rate)에 개별적으로 최적화될 수 있으므로, 컨베이어 스크루의 아래쪽에 물질의 바람직하지 않은 축적은 효과적으로 회피된다. 그래서, 양호한 드릴링 진행과 함께 물질의 축적과 같은 것으로부터 생기는 마모는 효과적으로 줄어들 수 있다. 더욱이, 본 발명은 상기 컨베이어 스크루 또는 실시되는 상기 장치의 다른 부품의 복잡한 재정렬을 요구하지 않고 유연한 방식으로 변하는 토양의 지질에 반응하는 것이 가능하도록 한다.

본 발명에 따른 드릴 파이프의 회전 속도는 주 절삭 날의 회전 속도를 결정한다. 이로 인해 상기 주 절삭 날은 고정되어 회전하는 방식(rotationally fixed manner)으로 상기 드릴 파이프에 정렬될 수 있다. 예를 들어, 소정의 한계 안에서, 상기 드릴 파이프에서 회전할 수 있도록, 주 절삭 날을 설계하는 것도 가능하다.

본 발명에 따라, 상세한 다양한 실시예의 방법이 구비되는, 상기 드릴 파이프 및 상기 컨베이어 스크루가 회전 속도 및/또는 회전 방향에 관하여 서로 독립적으로 조정되는 것은 바람직하다. 이를 위해, 예를 들어, 상기 드릴 파이프 및 컨베이어 스크루는 분리된 추진 모터(driving motors)를 구비할 수 있다. 그러나, 돌출부(provision) 는 조절 기구(adjusting mechanism)에 의해 드릴 파이프 및 컨베이어 스크루 양쪽을 추진하는 적어도 하나의 공통 추진 모터(common driving motor)를 위해 제작될 수도 있다. 상기 조절 기구는, 특히 토크 컨버터로 설계될 수 있고, 예를 들면, 여러 가지 다양하거나 또는 기어-변속 기구(gear-shift mechanism)로 설계될 수 있다.

특히 구조를 단순화하기 위해서, 상기 주 절삭 날은 하나의 절삭 날로 설계될 수 있다. 그러나, 상기 절삭 날은 평치(flat teeth), 둥근 샨크 치즐(round shank chisels) 및/또는 스터드(stud)와 같은, 연이어 정렬된, 여러 가지 절삭 도구(cutting tools)에 의해 동등하게 형성될 수도 있는데, 이들은 특히 툴 홀더(tool holder)에 첨부되거나 또는 드릴 파이프에 직접 첨부될 수 있고, 특히, 스크루, 용접, 및/또는 볼트로 고정될 수 있다. 바람직하게는, 주 절삭 날은 특히 드릴 파이프 측벽으로부터 드릴 파이프 축을 향하여 이어져서 반경 모양으로 연장된다. 또한, 본 발명에 따르면, 상기 주 절삭 날은 이와 같은 방식으로 정렬되고 크기가 정해지므로(dimensioned) 드릴 파이프의 길이방향 축을 회전할 때 상기 컨베이어 스크루의 단면 표면 및 바람직하게는 드릴 파이프의 상당한 부분을 차지한다. 특별히 높은 절삭 능력을 얻기 위해 본 발명에 따라 힘의 적합한 분배를 구비하면서, 적어도 두 개의 절삭 날이 바람직하게 구비되는데, 드릴 파이프 축에 대해 특히 대칭되도록 정렬될 수 있다.

상기 컨베이어 스크루는 주 절삭 날을 가진 드릴 파이프보다 더 높은 회전 속도로 회전되는 것이 특히 바람직하다. 그러한 작업 모드(operational mode)는 굵은 자갈이 있을 경우 특히 적합하다. 상기 컨베이어 스크루의 높은 회전 속도는 비교적 높은 원심력이 개별적인 토양 알갱이에 작용하도록 하는데, 이는 토양 물질이 주 절삭 날로부터 특히 빠르고 효과적인 방식 및 위쪽 방향에서 상기 컨베이어 스크루에 의해 전달되도록 한다. 바람직하게는, 상기 컨베이어 스크루의 회전 속도는 상기 드릴 파이프의 회전 속도보다 적어도 두 배 빠르다. 예를 들어 상기 컨베이어 스크루의 회전 속도는 상기 주 절삭 날이 있는 드릴 파이프의 회전 속도보다 10 배가 될 수 있다. 더욱 상세하게는, 상기 컨베이어 스크루의 회전 속도는 초당 0.5-3 회전의 범위가 될 수 있으며, 바람직한 회전 속도는 초당 1-2 회전이다. 최적화를 위해, 상기 드릴 파이프 및 상기 컨베이어 스크루는 반대 방향에서 회전되지만 - 이들은 또한 같은 방향으로 회전될 수 있다.

바람직하게는, 정해진 드릴링 깊이(drilling depth planned)보다 적합하게 더욱 기다란 본 발명에 따른 지속적인 컨베이어 스크루(continuous conveyor screw)가 사용되어 전체 드릴 실시 중에 보어홀로부터 돌출되어 나온다. 바람직하게는, 둘러싸는 드릴 파이프는 또한 정해진 드릴 깊이보다 훨씬 깊은 것이다. 최적화를 위해(for best suitability), 상기 컨베이어 스크루는 토양 표면을 향하여 지속적인 방식으로 분리된 토양 물질을 전달하기 위해 아래로 드릴링을 하는 동안 지속적으로 회전된다.

게다가, 본 발명에 따라 건축 부재 및/또는 측면 부재를 제공하기 위해 컨베이어 스크루의 코어 파이프(core pipe)를 거쳐 보어홀로 충전 물질(filling material)이 도입되는 것이 바람직하다. 최종 깊이에 이르게 되면, 상기 드릴 파이 프 및 컨베이어 스크루가 바람직하게는 동시에 오그라들고(retracted) 이렇게 함으로, 바람직하게는 결합체(concrete)를 포함하는, 상기 충전 물질이 코어 파이프를 거쳐 전개되는 구멍으로 도입된다.

본 발명에 따른 상기 장치는 주 절삭 날이 상기 드릴 파이프에 정렬되고, 함께 회전될 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 상기 장치는 특히 본 발명에 따른 상기 방법을 실행하기 위해 실시되며, 이러한 관계에 제시된 유익한 것이 성취될 수 있다. 상기 장치에 관하여 설명된 관점이 상기 방법에 적용될 수 있는 것처럼, 본 발명에 따른 방법에 관하여 설명된 본 발명의 관점은 본 발명에 따른 상기 장치에 또한 적용될 수 있다.

본 발명에 따른 상기 컨베이어 스크루는 적어도 하나의 나선형 단차를 구비한다. 상기 드릴 파이프에 위치한 주 절삭 날에 의해 적어도 일부가 분리될 수 있도록, 상기 컨베이어 스크루의 단면, 및 특히 나선형 단차의 단면에서 나오는 토양 물질을 위한 본 발명에 따른 돌출부(provision)가 만들어지므로 상기 나선형 단차에 구비되어야할 분리 툴(loosening tool)은 필요하지 않다. 주 절삭 날에 의해 이미 분리되었을 때, 상기 나선형 단차는 단순히 운반 역할을 하고, 최적화를 위해, 토양 물질에 접촉할 뿐이다. 바람직하게는, 상기 나선형 단차는 후자의 내측을 향 한 상기 드릴 파이프의 전면에 대해 뒤쪽으로 파생된다(offset backward).

원칙적으로, 본 발명에 따라 돌출부는 상기 컨베이어 스크루가 소정의 절삭 기능(cutting function)이 없고 회전하는 동안 상기 컨베이어 스크루의 전체 단면을 차지하는 그러한 방식으로 적어도 하나의 주 절삭 날을 구비하도록 만들어질 수 있다. 그러나, 적어도 하나의 센터링 절삭 날(centering cutting edge)이 상기 컨베이어 스크루에 구비되는 것이 유리하게 될 수 있는 데, 특히 축 방향으로 주 절삭 날로부터 돌출된다. 그러한 경우에 상기 컨베이어 스크루는 주 절삭 날에 부가하여 컨베이어 스크루의 단면에서 센터링 절삭 날을 통해 소정의 절삭 기능도 구비한다. 바람직하게는, 상기 센터링 절삭 날은 고정되어 회전하는 방식으로 컨베이어 스크루에 정렬된다. 최적화를 위해, 컨베이어 스크루가 회전하는 동안 센터링 절삭 날에 의해 움직이는 절삭 표면이 드릴 파이프가 회전하는 동안 주 절삭 날에 의해 움직이는 절삭 표면보다 작다. 예를 들어 센터링 절삭 날은 다수의 치(teeth)를 구비할 수 있다.

아울러, 적어도 하나 이상의 절삭 툴이 그 자체의 원주상의 드릴 파이프의 전면에 정렬되는 것이 유리하다. 주 절삭 날에 부가하여 환상 절삭 날(annular cutting edge)이 드릴 파이프의 전면에 형성될 수 있는 데, 이는 드릴 파이프 쉘(drill pipe shell)에서 돌출되는 토양 물질을 분리하고 드릴 파이프의 축의 하강을 용이하게 한다. 다른 절삭 툴은 특히 치(teeth)로 설계될 수 있다.

특별히 단순한 구조를 구비한 장치가 제공되고 드릴 파이프의 일단 부위, 보다 상세하게는, 파이프 단면에서, 툴 홀더는 주 절삭 날이 정렬된 곳에 정렬된다. 상기 툴 홀더는 예를 들면 드릴 파이프의 전면에서 드릴 파이프를 폐쇄하는 플레이트(plate)를 포함한다. 상기 툴 홀더는 또한 파이프의 내측을 향하여 드릴 파이프의 전면에 대해 뒤쪽으로 파생되거나 또는 드릴 파이프로부터 돌출되어 나올 수 있다. 최적화를 위해, 드릴 파이프의 내측으로의 벗겨진 토양 물질의 통로를 위해, 적어도 하나의 개구부(opening)가 상기 툴 홀더에 구비된다.

더욱이, 본 발명에 따른 적어도 하나의 폐쇄 부재(closing member)가 상기 개구부를 폐쇄하기 위해 구비되는 것은 유리하다. 이로 인하여 드릴 파이프 내에 위치한 벗겨진 토양 물질이 보어홀로 다시 떨어지지 않기 위해 드릴 파이프가 오그라드는 동안 개구부를 폐쇄하는 것이 가능하다. 바람직하게는, 상기 폐쇄 부재는 드릴 파이프 및 드릴 파이프의 길이방향 축에 대한 개구부에 연관하여 회전할 수 있는 방식으로 구비된다.

예를 들어 상기 폐쇄 부재는 고정되어 회전하는 방식으로 컨베이어 스크루에 연결될 수 없다. 그러한 경우, 드릴 파이프에 연결되는 컨베이어 스크루의 회전을 통해 상기 개구부는 열리고 다시 폐쇄될 수 있다. 그러나, 상기 폐쇄 부재가 고정되어 회전하는 방식으로 주 절삭 날에 연결되는 것도 가능하다.

특히 단순한 구조를 얻기 위해 주 절삭 날이 드릴 파이프에 고정되어 회전하는 방식으로 정렬되는 것은 유익한 것이다. 돌출부는 주 절삭 날이 드릴 파이프에 연결되어 회전할 수 있도록 만들어질 수 있고 제한하는 수단을 위해, 특히 기계적으로 및/또는 수력으로 또는 이와 같이 작용될 수 있는 멈추개(stops) 뿐 아니라 고정하는 볼트 또는 고정하는 멈춤쇠(locking pawls)도 구비되어 드릴 파이프에 연결된 주 절삭 날의 회전 각도를 제한한다. 이러한 실시예를 따라 소정의 각도 범위 안에서 드릴 파이프에 대해 주 절삭 날은 움직일 수 있다. 드릴 파이프에서 하나 또는 그 이상의 멈추개에 대하여 직접 또는 간접적으로 인접하게 될 때 주 절삭 날은 단지 회전하는 드릴 파이프에 의해서 따르게 될 것이다. 고정하는 볼트, 고정하는 멈춤쇠 또는 다른 고정하는 장치의 작용을 위해 추진 수단이 구비될 수 있다.

이러한 실시예는 주 절삭 날 및 폐쇄 부재가 고정되어 회전하는 방식으로 연결된다면 특별히 유익한 것이다. 그러한 경우에 상기 들릴 파이프에 연관하여 폐쇄 부재와 함께 주 절삭 날의 회전을 통해 개구부는 개방되거나 또는 폐쇄된다. 특히, 이러한 목적을 위해 주 절삭 날은 돌출되는 토양에 배치될 수 있고 드릴 파이프는 소정의 범위에서 회전되며, 그렇게 함으로 주 절삭 날은 마찰 때문에 그라운드에 폐쇄 부재를 남긴다. 바람직하게는, 상기 멈추개는 정렬되어 드릴 파이프가 주 절삭 날의 절삭 방향에서 회전될 때 멈추개는 폐쇄 부재를 개구부가 개방되는 해제 위치에서 잡아주고 회전하는 경우에 절삭 방향과 반대로 폐쇄위치에서 폐쇄 부재를 잡아주는 데, 개구부를 차지한다. 같은 목적을 위해 상기 제한 수단은 멈추개에 부 가적으로 또는 대안으로서 볼트, 멈춤쇠 및/또는 자물쇠를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 유리한 개선은 홀딩 플레이트(holding plate), 드릴 파이프의 길이방향 축에 비스듬한 방향으로 연장된, 특히 나선형 단차에 주 절삭 날이 정렬되는 것이다. 비스듬한 위치 때문에 상기 홀딩 플레이트는 파이프의 내측 및 토양 물질의 여분의 운반을 담당하는 컨베이어 스크루를 향하여 축 방향에서 주 절삭 날에 의해 벗겨진 토양 물질을 전달할 수 있다. 바람직하게는, 상기 홀딩 플레이트는 정렬되므로 보어홀 아래 및/또는 드릴 파이프의 길이방향 축에 수직으로 연장된 수평물과 함께 10° 및 80° 사이의 각도 범위를 포함한다. 만일 주 절삭 날이 나선형 단차에 구비되면, 주 절삭 날은 나선형으로 형성될 수 있다. 이는 예를 들어 드릴 파이프의 길이방향 축에 실질적으로 반경 방향에서(substantially radial manner) 나선형 단차의 일단에 또한 형성될 수 있다. 바람직하게는, 상기 나선형 단차는 나선형 단차의 일단을 향하여 줄어드는 외경(external diameter) 및/또는 나선형 단차의 일단을 향하여 늘어나는 경사도(pitch)를 구비한 점진하는 단차로 형성된다. 이 경우 주 절삭 날은 다양한 직경의 나선형을 형성할 수 있다. 더욱 상세하게는, 주 절삭 날은 회전하는 동안 원추형(conical) 또는 볼록한 표면 위로 움직이도록 설계될 수 있다.

파이프의 내측으로 툴 홀더의 개구부를 통해 주 절삭 날로부터 물질의 상세한 효율적인 운반을 위해 홀딩 플레이트는 개구부의 위치에서 툴 홀더에 정렬되고 개구부의 전면에 예각(acute angle)을 바람직하게 포함하는 것이 유리하다. 이 경우 상기 홀딩 플레이트는 회전하는 동안 개구부를 통해 토양 물질을 전달할 수 있다.

본 발명의 다른 유리한 실시예는 컨베이어 스크루가 충전 물질을 보어홀로 도입하기 위한 코어 파이프(core pipe)를 구비하고 코어 파이프에서 충전 물질을 위한 적어도 하나의 방출 개구부가 구비되는 것이다. 바람직하게는, 주 절삭 날을 구비한 드릴 파이프의 전면에서 드릴 파이프로부터 축 방향으로 코어 파이프가 돌출되어 나온다. 여기서, 방출 개구부는 드릴 파이프에 관해 축 방향으로 이상적으로 밖으로 파생된다(offset outwards). 그러나, 상기 충전 물질을 위한 방출 개구부는 드릴 파이프 내측에 있는 코어 파이프의 일부에 위치할 수도 있다. 이 경우 상기 충전 물질은 예를 들어 밖을 향한 파이프의 내측으로부터, 도면에서 참조 번호 11로 간주 되고 특히 파이프의 내측을 향해 벗겨진 토양 물질의 이동을 위해 사용되는, 코어 파이프 및/또는 툴 홀더에서 개구부를 통해 지나갈 수 있다. 예를 들어 상기 방출 개구부는 코어 파이프의 측면 및/또는 전면에 구비될 수 있다. 바람직하게, 센터링 절삭 날은 코어 파이프의 전면에 첨부된다.

보어홀이 충전되는 동안 전개되는 기초 부재 및/또는 측벽 부재의 특별히 높은 질은 폐쇄 장치가 방출 개구부를 폐쇄하기 위해 구비되므로 도달할 수 있다. 상기 폐쇄 장치는 바람직하게 설계되어 보어홀의 저면에 코어 파이프를 배치함으로 상기 방출 개구부는 폐쇄될 수 있다. 상기 폐쇄 장치는 예를 들어 코어 파이프 내측에서 축 방향으로 이동가능한 방식으로 정렬된 피스톤을 포함할 수 있다. 이는 돌출되어 나오는 흙을 위한 접촉 표면의 전면에 형성된다. 드릴을 하는 동안, 이 피스톤은 코어 파이프로 돌출되는 흙 물질에 의해 적합하게 밀리는데, 코어 파이프에 측방으로 정렬된 방출 개구부는 폐쇄될 수 있다. 그러나, 컨베이어 스크루가 오그라들 때 압력의 효과 또는 중력 또는 장치의 재설정으로 인해 상기 피스톤은 중심 피스톤의 밖에서 축 방향으로 이동할 수 있고 그러므로 출구 자유롭게 열리게 할 수 있다. 코어 파이프 내측에 정렬된 피스톤 대신에 상기 폐쇄 장치는 코어 파이프의 외측에 축 방향으로 이동가능한 수관(sleeve)을 구비할 수도 있다.

특정 신뢰성의 장치는 컨베이어 스크루가 드릴 파이프의 끝 부분에서 드릴 파이프에 회전가능하게 지지되는 것으로 성취된다. 예를 들어 피봇 베어링은 드릴 파이프의 툴 홀더에 구비되는 데, 컨베이어 스크루의 코어 파이프가 수용된다. 상기 끝 부분은 흙을 향하는 부분으로 특히 이해될 수 있는 데, 절삭 날이 정렬되어 있다. 흙 파이프의 끝에서 컨베이어 스크루의 지지의 결과로서 컨베이어 스크루는 흙 파이프의 중앙에 위치하며, 특히 긴 컨베이어 스크루와 실행될 수 있다.

다른 바람직한 실시예에 따른 주 절삭 날은 파이프 축 주위의 구부러진 방식(curved manner)으로 근접하여 적어도 적합하게 연장하는 칼라 절삭부(collar cutting portion)을 구비한다. 그러한 칼라 절삭부는 흙으로 드릴 파이프의 침투를 용이하게 하고 매끄러운 운전을 개선할 수 있다.

본 발명은 개략적인 도면들이 그려진 바람직한 실시예를 통해 다음에서 묘사된다.

도 6 내지 도 14에서 컨베이어 스크루는 명료성(clarity)을 위해 도시되지 않는다. 같은 효과를 구비하는 요소들은 도면 전체에 있어서 같은 참조 번호가 지정된다.

지면에 보어홀을 제공하는 본 발명에 따른 장치의 제1 실시예는 도 1 및 도 2에 도시된다. 상기 장치는 회전하며 진행하는 드릴 파이프(1)를 포함한다. 여기서 컨베이어 스크루(2)는 같은 축으로 정렬된다. 컨베이어 스크루(2)는 코어파이프(8)를 구비하는데 그 외부에 나선형 단차(helical flight)(9)가 길이방향으로 연장한다.

상기 보어홀로 향하는 드릴 파이프(1)의 끝에서 소정의 범위로 드릴 파이프(1)를 커버하는 커버 플레이트(cover plate)로 지정된 툴 홀더(13)가 구비된다. 상기 툴 홀더(13)는 단면으로 볼 때 드릴 파이프(1)의 측벽으로부터 드릴 파이프(1)의 길이방향 축을 향해 반경 방향으로 연장되어 있다. 툴 홀더(13)에서, 원형 지역(circular sector)의 모양에서 두 개의 개구부들(11, 11')이 형성된다. 이러한 개구부들이 툴 홀더(13)를 통해서 드릴 파이프의 내측을 향해서와 컨베이어 스크루(2)의 전달 부위를 향해서 물질의 운반시킬 수 있게 한다.

드릴 파이프(1)의 길이방향 축에 대해 직경방향에 있는, 두 개의 비스듬히 연장된 홀딩 플레이트들(3, 3')은 상기 파이프로부터 툴 홀더(13)의 전면에 정렬된다. 이러한 홀딩 플레이트들(3, 3')에서 다수의 치(teeth)(4)가 구비되어 주 절삭 날(50, 50')을 각각 형성한다. 상기 치(teeth)는 예를 들어 평치(flat teeth), 둥근 샨크 치즐(round shank chisels) 및/또는 바(bars)를 포함할 수 있다. 특히, 텅스텐 카바이드 팁(carbide tip)을 구비할 수 있다.

상기 홀딩 플레이트들(3, 3') 및 상기 툴 홀더(13)를 통해서 상기 두 개의 주 절삭 날들(50, 50')은 드릴 파이프(1)와 고정되어 회전하는 방식으로 연결된다. 이들은 컨베이어 스크루(2)에 대해 전면에 정렬되어있으므로 상기 주 절삭 날들(50, 50')은 드릴 파이프(1)의 회전시 컨베이어 스크루(2)의 전달하는 횡단면에서 노출하는(ourcropping) 흙 물질을 분리(loosen)할 수 있다. 상기 분리된 흙 물질은 수평선에 대해 비스듬히 연장되는 상기 홀딩 플레이트(3, 3')에 의해 잡혀져서 드릴 파이프(1)의 여분의 회전(further rotation)시 흙 물질이 개구부들(11, 11')을 통해 컨베이어 스크루(2)의 전달 부위로 전달된다. 분리된 흙 물질이 나선형 단차(9)에 의해 특별히 신뢰할 수 있도록 모여지는 것을 확실하게 하기 위해, 매끄러운 특히 반경 방향 및/또는 수평 방향으로 연장된 날이 있는, 일단의 흡입 부위에 나선형 단차(9)를 설계하는 것이 유용할 수 있다.

툴 홀더(13)에서, 함몰부(recess)(10)가 드릴 파이프(1)에 대해 중앙에 구비되고, 함몰부(10)를 통해 컨베이어 스크루(2)의 코어 파이프(8)가 돌출한다. 이러한 함몰부(10)에서 컨베이어 스크루(2)는 드릴 파이프(1)에서 코어 파이프(8)에 의해 회전가능하게 지지된다. 이는 예를 들면 마찰 베어링 또는 롤러 베이링이 함몰부(10)에 구비되는 것을 도모한다. 센터링 절삭 날(5)은 함몰부(10)를 통해 돌출하는 코어 파이프 일단(8)의 전면에 정렬된다. 이러한 센터링 절삭 날(5)은 주 절삭 날들(50, 50')로부터 축 방향으로 돌출되어 나오고 컨베이어 스크루(2)에 연결 고정되어 회전한다. 코어 파이프(8)과 함께, 명료성의 이유로, 도 2에 도시되지 않은, 센터링 절삭 날(5)을 통해서, 코어 파이프(8)의 횡단면에서 노출되는 흙 물질은 컨베이어 스크루(2)의 회전을 통해 분리될(loosened) 수 있다.

툴 홀더(13)로부터 돌출되어 나오는 코어 파이프(8)의 일단 부위에서 방출 개구부(outlet opening)(17)가 파이프 측벽에 측방으로 구비된다. 부가적으로 또는 대안으로서, 방출 개구부는 코어 파이프(8)의 일단에도 구비될 수 있다. 컨베이어 스크루(2) 및 드릴 파이프(1)가 오그라들면, 충전 물질이 전개되는 구멍으로 코어 파이프(8)를 거쳐 도입될 수 있다. 이러한 경우 충전 물질은 방출 개구부(7)를 통해 코어 파이프(8)를 나간다. 다른 실시예에서 충전 물질은 전개되는 구멍으로 함몰부(10)를 통해 도입될 수 있다.

드릴 파이프의 전면에서, 파이프 쉘(pipe shell)에, 치(teeth)로 설계된 여분의 절삭 툴들(6)이 정렬된다. 이들은 드릴 파이프(1) 아래에 노출하는 흙 물질을 벗기는(stripping) 환상 절삭 날(annular cutting edge)을 형성한다. 절삭 툴들(6)은 바(bars) 또는 치즐(chisels)로 설계될 수도 있다.

본 발명에 따른 장치의 다른 실시예는 도 3에 도시된다. 도 3에 도시된 실시예는 연속하는 나선형 단차(9)에 부가하여, 제2 나선형 단차(30)가 컨베이어 스크루(2)의 아래쪽에 정렬되는 점에서 도 1 및 도 2의 실시예와는 크게 다르다.

본 발명에 따른 장치의 다른 실시예가 두 가지 작업 조건에서 도 4에 도시된다. 장치가 드릴링 작업을 하는 동안의 상태를 나타내는 도면이 좌측에 도시되어 있으며, 한편 장치가 오그라드는 경우를 나타내는 도면이 우측에 도시되어 있다.

도 4의 실시예에 따라 코어 파이프(8)은 일단에 수관 같은 피스톤(sleeve-like piston)(70)을 구비한다. 이는 서로 인접한 코어 파이프 부위 내측에 축 방향으로 이동가능한 방식으로 지지된다. 방출 개구부(7)는 피스톤(70)의 측벽에 구비된다. 피스톤(70)의 전면에 센터링 절삭 날(5)이 정렬된다.

도 4에서 좌측에 도시되어 있는 드릴 작업을 하는 동안 컨베이어 스크루(2)는 노출되는 흙(outcropping soil)에 대해 축 방향에서 코어 파이프(8)과 함께 밀리게 된다. 그 결과로 생기는 반작용의 힘은 센터링 절삭 날(5)은 흙 및 위쪽의 피스톤(70)에 남아 있는 데, 피스톤(70)은 인접한 코어 파이프 부위로 미끄러지고 피스톤(70)에 형성된 방출 개구부(7)는 인접한 코어 파이프 부위의 반대 측벽에 위치하며 이로 인해 봉쇄된다. 이렇게 작동되어, 흙 물질이 코어 파이프(8) 내측으로 들어가서 봉쇄하는 위험은 줄어들 수 있다.

삭제

도 4의 우측에 도시된 오그라드는 과정에서, 피스톤(70)은 흙으로부터 센터링 절삭 날(5)에 의해 들려진다. 그러므로, 피스톤(70)은 코어 파이프(8) 밖으로 이동될 수 있고, 예를 들어 중력의 효과를 통해, 스프링-작용 재설정 장치(spring-actuated resetting device)를 통해 및/또는 코어 파이프(8)의 내부의 압력 적용을 통해 그런 이동을 초래하게 될 수 있다. 코어 파이프(8) 밖으로 피스톤(70)의 축 방향의 이동은 예를 들어 멈추개(stop)로 제한될 수 있다. 도 4의 우측에 도시된 피스톤(70)의 연장된 상태에서 방출 개구부(7)는 인접한 코어 파이프 부위의 측벽에 대해 축 방향으로 파생되고 그러므로 자유롭게 되어 충전 물질은 코어 파이프(8) 밖으로 또한 이를 둘러싸는 주변으로 통과할 수 있다.

본 발명에 따른 장치의 다른 실시예는 도 5에서 도시된다. 도 1의 실시예와 반대로 도 5를 따른 실시예는 툴 홀더(13)의 개구부들(11, 11')을 폐쇄하기 위해 폐쇄 부재들(15, 15')를 구비한다. 폐쇄 부재들(15, 15')은 컨베이어 스크루(2)에 고정되어 회전할 수 있는 방식으로 연결된다. 드릴 파이프(1)에 대하여 컨베이어 스크루(2)를 돌림으로써, 폐쇄 부재들(15, 15')이 개구부들(11, 11')를 차지(cover)하는 폐쇄된 위치와, 개구부들(11, 11')에 대해 측방으로 엇갈리는(offset) 방식으로 정렬되어 자유롭게 되는, 개방된 위치 사이에서 이동될 수 있다. 도 5는 개구부들(11, 11')을 일부만 차지하는 중간 위치에서 폐쇄 부재들(15, 15')을 도시한다. 도 5의 실시예를 따라 폐쇄 부재들(15, 15')은 두 개의 나선형 단차(9 및 30)의 일단에, 각각, 정렬되는 반경 방향으로 연장되는 플레이트로 설계된다.

최적화를 위해, 개구부들(11, 11')은 드릴 파이프(1)가 오그라드는 동안 폐쇄되므로 드릴 파이프(1) 내에 존재하는 흙 물질은 전개된 공간 및/또는 충전 물질 아래로 떨어지는 것은 방해받는다. 예를 들어 코어 파이프(8)로부터 빠져나온 콘크리트가 드릴 파이프(1) 내부로 들어가는 것이 방해받는다. 이러한 방해는 일어날 수 있는데, 특히, 드릴 파이프(1)로부터의 흙 물질이 도입된 충전 물질에 이르게 되면, 바람직하지 못한 이질성(inhomogeneity)에 이를 수 있기 때문이다. 오그라드는 동안 개구부들(11, 11')의 폐쇄는 고정되지 않은 지면을 드릴링 하는 동안에 특히 이로울 수 있다. 예를 들어 돌출부는 만들어질 수 있으며 폐쇄 부재들(15, 15')이 먼저 드릴 파이프(1)에 대하여 컨베이어 스크루(2)의 회전을 통해 폐쇄된 위치로 들어오게 되고 나중에 소정 여분의 회전 발생 없이 컨베이어 스크루(2) 및 드릴 파이프(1)는 오그라든다. 그러나, 오그라드는 동안 드릴 파이프(1) 및 컨베이어 스크루(2)를 같은 회전 속도 및 같은 회전 방향으로 회전하는 것도 가능하며, 여기서 폐쇄 부재들(15, 15')은 폐쇄된 위치에 남아있는다.

본 발명에 따른 장치의 다른 실시예는 도 6에서 도시되어 있다. 이 도면은 툴 홀더(13)에서 홀딩 플레이트들(3, 3')의 이로운 정렬을 보여준다.

도 6의 실시예를 따라 홀딩 플레이트들(3, 3')은 툴 홀더(13)에서 개구부들(11, 11')을 직접 구비하므로 회전하는 동안 이들은 드릴 파이프(1)를 향한 축 방향에서 또한 개구부들(11, 11')를 통해 벗겨진 흙 물질을 전달한다. 이러한 목적을 위해 홀딩 플레이트들(3, 3')은 인접한 개구부들(11, 11')의 전면과 함께 예각을 적합하게 포함한다.

노출되는 흙과 함께 홀딩 플레이트들(3, 3')은 흙의 타입에 따라 10 및 80°사이의 적합한 범위를 갖는 경사 α의 각도를 포함한다. 이러한 각도 α를 통해 흙이 벗겨지는 경우 또는 압착 및 흔들림을 통해 흙이 과도하게 분리되는 경우를 판단하게 된다.

본 발명에 따른 장치의 다른 실시예는 도 7에서 이해할 수 있다. 도 7의 실시예를 따라 주 절삭 날(50)은 드릴 파이프(1)에 고정되어 회전할 수 있는 방식으로 툴 홀더(13)를 통해 연결된 나선형 단차(16)의 일단에 정렬된다. 나선형 단차(16)는 컨베이어 스크루를 향하는 드릴 파이프(1)로 벗겨진 흙 물질의 특히 신뢰할만한 운반을 확실하게 한다.

도 7의 실시예의 대략 반경 방향으로 연장되는 절삭 날 부위에 부가하여 주 절삭 날(50)은 드릴 파이프(1)의 길이방향 축에 대해 연장하는 칼라 절삭 날(collar cutting edge) 부위(18)도 포함한다. 반경 방향으로 연장되는 절삭 날 부위와 칼라 절삭 날부위의 양쪽에서 개별적인 치(teeth)가 주 절삭 날(50)에 정렬된다.

나선형 단차(16)는 툴 홀더(13)로부터 축 방향으로 돌출되어 나오는 파이프 스터브(pipe stub)(23) 주위를 운행한다. 파이프 스터브(23)는 예를 들어 도 7에 도시되지 않은 컨베이어 스크루의 코어 파이프를 위한 베어링 수관(bearing sleeve)으로 사용될 수 있다. 파이프 스터브(23)의 전면에서 센터링 절삭 날(5)이 위치하고, 이는 도시된 실시예에서, 파이프 스터브(23)에 대해 회전가능한 방식으로 코어 파이프(core pipe)에 바람직하게 정렬된다. 원칙적으로, 센터링 절삭 날(centering cutting edge)(5)은 파이프 스터브(23)에 고정되어 회전가능한 방식으로 구비될 수도 있고, 이 경우에 여분의 주 절삭 날을 구성할 수 있다. 센터링 절삭 날(5)는 다수의 치(teeth)로 형성된다.

본 발명에 따른 장치의 다른 실시예가 도 8에 도시되어 있다. 도 8의 장치는 툴 홀더(13)에서 개구부(11)가 덮힐 수 있는, 폐쇄 부재(20)을 포함한다. 폐쇄 부재(20)는 드릴 파이프의 내부로부터 툴 홀더(13)의 측면에 정렬되어 있는 커버 플레이트로 설계된다. 예를 들어 롤러 베어링 또는 마찰 베어링을 통해 폐쇄 부재(20)는 드릴 파이프(1)에 대하여 회전가능한 방식으로 툴 홀더(13)에서 지지된다. 주 절삭 날(50)은 회전 가능한 폐쇄 부재(20)에서 고정된 방식으로 구비된다.

개구부(11)를 폐쇄하기 위해 드릴 파이프(1)는 흙 쪽으로 구동되고 주 절삭 날(50)은 노출하는 흙을 파고든다. 그 후 드릴 파이프(1)는 회전하게 된다. 그러나, 노출되는 흙에서 주 절삭 날(50)이 파고드는 것 및 그 결과로 생기는 마찰 때문에 폐쇄 부재(20)에 의해 회전이 반복되지 않고 폐쇄 부재(20) 및 개구부(11)과 함께 드릴 파이프(1) 사이의 상대 운동(relative movemnet)이 일어난다. 이러한 운동은 개구부(11)가 덮어지거나 또는 바람직하게 폐쇄 부재(20)에 의해 자유롭게 될 때까지 유지될 수 있다.

회전 가능하게 지지된 주 절삭 날(50)을 드릴링 작업을 위한 드릴 파이프(1)에 고정된 방식에서 연결하기 위해, 도 8의 실시예에서 잠금 수단들이 구비되며, 여기서 그려져 있지는 않지만, 특히 지표면으로부터 원격 조정의 방식으로 개방되거나 폐쇄될 수 있다. 잠금 수단들은 예를 들어 멈춤쇠(pawls) 및/또는 볼트를 포함할 수 있다.

폐쇄 부재(20)는 드릴 파이프(1)의 내부를 향하여 측면에 평면 설계를 구비하는 순환하는 부채꼴(circular sector)의 모양에서 플레이트로 형성된다. 파이프로부터 툴 홀더(13)의 전면의 반대쪽도 평면으로 설계된다. 결과적으로, 폐쇄 부재(20)가 실시되는 동안 비교적 적은 흙 물질이 폐쇄 부재(20) 및 툴 홀더(13) 사이를 취하는 것을 확실하게 할 수 있으며, 이러한 이유로 잼(jamming) 및 마모의 위험이 줄어든다.

도 8의 실시예에서 주 절삭 날(50)을 구성하는 치(teeth)(4)는 폐쇄 부재(20)와 같은 커버에 직접적으로 비스듬하게 정렬된다.

도 8에서 도시되어 있지 않은 코어 파이프(8)의 통로를 위한 함몰부(10)는 회전 가능한 방식으로 그 위에 정렬된 툴 홀더(13) 및 폐쇄 부재(20)를 통해 연장된다. 함몰부는 개구부(11)가 폐쇄될 때에도, 오그라드는 동안 충전 물질이 드릴 파이프(1)의 전면으로부터 전개되는 구멍으로 도입되는 것이 가능하도록 한다.

본 발명에 따른 다른 실시예가 도 9에서 도시되어 있다. 도 8의 실시예와 같이, 도 9의 실시예는 커버로 설계된 폐쇄 부재(20)가 툴 홀더(13) 및 드릴 파이프(1)에 연관되어 회전 가능하고, 주 절삭 날(50)이 정렬된 툴 홀더(13)의 전면에 구비된다. 도 9의 실시예에서 멈추개(stops)(24, 25)는 툴 홀더(13) 및 드릴 파이프(1)에 연관된 폐쇄 부재(20)의 회전 각도를 제한하는 툴 홀더(13)에 부가적으로 구비된다.

도 9의 실시예에서 폐쇄 부재(20)를 통한 개구부(11)의 개방 및 폐쇄는 마찬가지로 드릴 파이프(1)의 회전을 통해 초래되며, 이 경우에 폐쇄 부재(20)는 둘러싸는 흙과 마찰력에 기인하여 이러한 회전을 따르지 않고 그래서 폐쇄 부재(20) 및 개구부(11) 사이에 상대 운동이 일어난다. 그러나, 멈추개(24, 25)로 인하여 드릴 파이프(1)와 연관된 주 절삭 날(50)과 함께 폐쇄 부재(20)의 회전은 제한된 각도 범위에서만 가능하다. 만일 각도의 범위를 초과한다면, 폐쇄 부재(20)는 멈추개(24, 25) 중의 하나에 접하게 되고, 드릴 파이프(1)를 따르게 된다. 주 절삭 날(50)은 그 후 드릴 파이프(1)의 회전을 따르고 노출되는 흙 물질을 벗겨 낼 수 있다. 멈추개(24, 25)는, 주 절삭 날(50)의 절삭 방향으로 드릴 파이프(1)가 회전할 때에는 개구부가 자율롭게 되는 개방된 위치에서 폐쇄 부재(20)를 유지하도록 정렬하고, 주 절삭 날(50)의 절삭 방향에 대해 반대로 회전할 때에는, 멈추개는, 개구부(11)가 폐쇄 부재(20)에 의해 덮어지는 폐쇄된 위치에서 폐쇄 부재를 유지한다.

도시된 실시예에서 멈추개(24, 25)는 툴 홀더(13)에 구비된다. 부가적으로 또는 대안으로 멈추개는 드릴 파이프(1) 및/또는 폐쇄 부재(20)에 정렬될 수 있다.

본 발명에 따른 개구부(11)를 덮기 위한 폐쇄 부재(20)를 갖는 장치의 다른 실시예는 도 10에 도시되어 있다. 도 8 및 도 9의 실시예와 반대로 주 절삭 날(50)은 도 10의 실시예에 나타난 플레이트 모양의 폐쇄 부재(20)에 직접적으로 형성되지 않는다. 여기서 나선형 단차(16)는 고정되어 회전하는 방식으로, 주 절삭 날(50)이 형성되는 일단에서 폐쇄 부재(20)에 구비된다. 나선형 단차(16) 및 주 절삭 날(50)은 도 7의 실시예에 비슷하게 설계된다. 폐쇄 부재(20)의 회전 각도의 제한은 여기에 도시되어 있지 않은 잠금 수단 및/또는 여기에 도시되어 있지 않은 멈추개를 통해 효과를 받을 수 있다.

도 7의 실시예와 같이, 장치의 전면에서 도 10의 실시예에 파이프 스터브(23')가 구비되며, 나선형 단차(16)가 주위에 연장된다. 도 10의 실시예에서 파이프 스터브(23')는 폐쇄 부재(20)에 정렬된다. 여기에 도시되어 있지 않은, 파이프 스터브(23')의 내부에서 컨베이어 스크루의 코어 파이프는 지지받는다. 파이프 스터브(23')에 측방으로 코어 파이프로부터 충전 물질을 배출하도록 방출 개구부(outlet opening)(19)는 구비된다. 파이프 스터브(23')로 돌출되어 나오는, 코어 파이프는 드릴 파이프(1) 및 파이프 스터브(23')에 대해 축 방향으로 움직이게 되므로, 방출 개구부(19)는 적합하게 개방되거나 폐쇄될 수 있다.

파이프 스터브(23')의 전면에서 파이롯 절삭 날(pilot cutting edge)(50")는 주 절삭 날을 동일하게 형성하는 도시된 실시예에 정렬된다.

도 11 내지 도 13은 본 발명에 따른 장치의 다른 실시예를 도시하며, 진행하는 절삭 날로 설계된 두 개의 나선형 모양의 주 절삭 날들(50, 50')이 각각 구비된다. 진행하는 날들(50, 50')은 진행하는 나선형 단차(26)를 따라 정렬된 치(teeth)(4)로 구성된다.

도 12의 실시예에서 개구부(11)를 폐쇄하기 위한 드릴 파이프(1)에 대하여 회전할 수 있는 폐쇄 부재(20)가 구비된다. 이러한 폐쇄 부재(20)에서 부가적으로 선형 모양(linear-shaped)의 주 절삭 날(50"')은 통로 개구부(passage opening)의 날에 정렬된다.

도 13의 실시예에서 파이롯 절삭 날(pilot cutting edge)로 형성된 부가적인 주 절삭 날(50")은 나선형 단차(26) 및 드릴 파이프(1)의 중앙 축에 정렬된다.

본 발명에 따른 장치의 또 다른 실시예는 도 14에 도시되어 있다. 이러한 실시예에서 주 절삭 날들(50, 50')은 비스듬하게 위치한 플레이트(33)에서 형성된다.

도 1은 본 발명에 따른 장치의 제1 실시예의 부분 측단면도를 도시한다.

도 2는 아래쪽에서 도 1의 장치를 도시한 도면이다.

도 3은 본 발명에 따른 장치의 다른 실시예의 부분 측단면도를 도시한다.

도 4는 다양한 실시 조건에 있어서, 본 발명에 따른 장치의 다른 실시예의 부분 측단면도를 도시한다.

도 5는 본 발명에 따른 장치의 다른 실시예의 부분 측단면도(상단) 및 저면도(하단)를 도시한다.

도 6은 본 발명에 따른 장치의 다른 실시예의 사시도를 도시한다.

도 7 내지 도 14는 본 발명에 따른 장치의 다른 실시예의 사시도를 도시한다.

Claims (13)

1. 드릴 파이프가 드릴 파이프 측벽 및 드릴 파이프 축을 갖도록 구비되고,

   컨베이어 스크류가 드릴 파이프 내측에 정렬되고 단면 표면을 갖도록 구비되고,

   드릴 파이프와, 드릴 파이프 내측에 정렬된 컨베이어 스크류가 토양으로 도입되도록 설정되고,

   노출되는(outcropping) 토양 물질이, 축방향으로 컨베이어 스크류 앞에 위치하는, 하나 이상의 주 절삭 날에 의해 분리되고(loosened), 드릴 파이프 내측에서 컨베이어 스크류에 의해 밖으로 전달되며,

   여기서, 주 절삭 날은 드릴 파이프 축을 중심으로 드릴 파이프와 함께 회전하고 드릴 파이프 상에 정렬되며 드릴 파이프 측벽으로부터 드릴 파이프 축 쪽으로 연장됨으로써, 주 절삭 날이 드릴 파이프 축을 중심으로 회전할 때, 주 절삭 날이 컨베이어 스크류의 단면 표면의 일정 부분 이상을 차지하는 것을 특징으로 하는, 토양에 보어홀을 제공하는 방법.
2. 제1항에 있어서,

   회전 속도 및 회전 방향 중 하나 이상에 대해, 드릴 파이프 및 컨베이어 스크루는 서로 독립적으로 조정되는 것을 특징으로 하는, 토양에 보어홀을 제공하는 방법.
3. 제1항에 있어서,

   컨베이어 스크루는 주 절삭 날을 구비한 드릴 파이프보다 더 빠른 회전 속도로 회전하고, 컨베이어 스크루의 회전 속도는 초당 0.5-3 회전의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는, 토양에 보어홀을 제공하는 방법.
4. 제1항에 있어서,

   컨베이어 스크루의 코어 파이프를 통해, 충전 물질이 보어홀로 도입됨으로써 기초 부재(foundation member)를 제공할 수 있게 되는 것을 특징으로 하는, 토양에 보어홀을 제공하는 방법.
5. 드릴 파이프 측벽 및 드릴 파이프 축을 갖는 드릴 파이프와,

   드릴 파이프 내측에 정렬되고 단면 표면을 갖는 컨베이어 스크루와,

   축방향으로 컨베이어 스크루 앞에 위치하여 토양 물질을 벗겨내는(stripping) 하나 이상의 주 절삭 날을 포함하고,

   여기서, 주 절삭 날은 드릴 파이프에 정렬되고 드릴 파이프 축을 중심으로 드릴 파이프와 함께 회전될 수 있으며, 주 절삭 날이 드릴 파이프 측벽으로부터 드릴 파이프 축 쪽으로 연장됨으로써 주 절삭 날이 드릴 파이프 축을 중심으로 회전할 때 주 절삭 날이 컨베이어 스크루의 단면 표면의 일정 부분 이상을 차지하는 것을 특징으로 하는, 제1항에 따른 방법을 수행할 수 있는, 토양에 보어홀을 제공하는 장치.
6. 제5항에 있어서,

   주 절삭 날로부터 축방향으로 돌출되도록, 컨베이어 스크루에 구비되는 하나 이상의 센터링 절삭 날과,

   드릴 파이프의 전면의 원주상에 정렬되는 하나 이상의 절삭 툴 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 토양에 보어홀을 제공하는 장치.
7. 제5항에 있어서,

   주 절삭 날이 정렬되도록 드릴 파이프의 일단에 툴 홀더가 정렬되며,

   하나 이상의 개구부가 툴 홀더에 제공되어 벗겨진 토양 물질이 파이프 내측으로 가는 통로로 되는 것을 특징으로 하는, 토양에 보어홀을 제공하는 장치.
8. 제7항에 있어서,

   하나 이상의 폐쇄 부재가 개구부를 폐쇄하기 위해 구비되며, 폐쇄 부재는 컨베이어 스크루 및 주 절삭 날 중 어느 하나에 고정되어 회전하는 방식으로 연결되는 것을 특징으로 하는, 토양에 보어홀을 제공하는 장치.
9. 제5항에 있어서,

   주 절삭 날이 드릴 파이프에 대하여 회전 가능하고, 드릴 파이프에 대한 주 절삭 날의 회전 각도를 제한하도록 멈추개, 고정 볼트 및 고정 멈춤쇠 중 하나 이상과 같은 제한 수단이 추가로 제공되는 것을 특징으로 하는, 토양에 보어홀을 제공하는 장치.
10. 제5항에 있어서,

    주 절삭 날이, 드릴 파이프의 길이방향 축에 대하여 비스듬하게 연장되는 홀딩 플레이트에 정렬되면서, 나선형 단차에 정렬되는 것을 특징으로 하는, 토양에 보어홀을 제공하는 장치.
11. 제10항에 있어서,

    홀딩 플레이트는, 개구부의 영역에서 툴 홀더에 정렬되며 개구부의 전면과 예각을 갖는 것을 특징으로 하는, 토양에 보어홀을 제공하는 장치.
12. 제5항에 있어서,

    컨베이어 스크루가 충전 물질을 보어홀로 도입하기 위한 코어 파이프를 포함하고,

    코어 파이프에, 충전 물질용 방출 개구부가 하나 이상 구비되며,

    방출 개구부를 폐쇄하기 위한 폐쇄 장치가 구비되는 것을 특징으로 하는, 토양에 보어홀을 제공하는 장치.
13. 제5항에 있어서,

    컨베이어 스크루는, 드릴 파이프의 일단 부위에서 드릴 파이프에 회전가능하게 지지되는 것을 특징으로 하는, 토양에 보어홀을 제공하는 장치.

Images