KR101402288B1 - 지반 굴착장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 지반 및 암반층을 굴착한 후 굴착구멍을 확장하여 몰타르나 콘크리트를 충진시켜 파일을 성형하는 지반 굴착장치에서, 샤프트를 회전시키는 굴착헤드의 회전성을 보장하는 동시에 완충로드에서 굴착시의 충격을 완화시키는 한편 고압 콤프레서를 사용하지 않고 해머를 치거나 고압의 물을 이용하여 해머를 칠 수 있도록 하는 것이다.
본 발명은 굴착헤드에서 고압의 물이 샤프트의 통로로 주입될 때 하방으로 경사지게 주입되게 물주입 통로를 형성하고, 상기 샤프트에 결합되는 완충로드는 상하로 양분하여 서로 결합시키되 상기 완충로드는 물이나 에어 그리고 콘크리트가 누설되지 않으면서 결합된 채로 상하 이동되게 하며, 상기 완충로드는 회전력은 전달되면서 상하 이동되게 하는 한편 완충로드의 외측으로 충격 완화재를 설치하고, 상기 완충로드에는 굴착로드를 연결하는 한편 굴착로드의 하측 선단에는 선단장치를 결합시키되 굴착로드에서 선단장치의 압축공간으로 유입되는 물주입로를 확장시키는 한편 상기 선단장치에서는 밸브의 하단으로 많은 량의 물이나 에어를 저장하여 해머를 작동시키는 저장공간을 형성함으로써 이루어진다.

Description

지반 굴착장치{A EXCAVATING APPARATUS FOR IMPROVING WEEK-GROUND}
본 발명은 지반 및 암반층을 굴착한 후 굴착구멍을 확장하여 몰타르나 콘크리트를 충진시켜 파일을 성형하는 지반 굴착장치에서, 샤프트를 회전시키는 굴착헤드의 회전성을 보장하는 동시에 완충로드에서 굴착시의 충격을 완화시키는 한편 고압 콤프레서를 사용하지 않고 해머를 치거나 고압의 물을 이용하여 해머를 칠 수 있도록 하는 것이다.
각종 토목공사에서는 토사가 흘러내리거나 무너지지 않도록 하기 위하여 콘크리트 옹벽을 설치하게 되는데, 상기의 콘크리트 옹벽은 지반을 굴착하여 형성된 구멍으로 콘크리트를 충진시켜 파일을 성형하는 작업이 여러 번 수행되어 상기 콘크리트 파일이 서로 근접되면서 형성되게 된다.
여기서, 상기와 같은 굴착작업 및 콘크리트 충진 작업은 다수개가 결합되어 형성된 내부의 통로로 에어, 물, 콘크리트 등이 이동되고 측면에 분사구가 형성되어 외부로 콘크리트를 분사하는 샤프트와, 상기 샤프트에 연결되는 굴착로드의 하측에 결합되는 선단장치에 결합되어 지반을 굴착하는 굴착비트와, 상기 선단장치에 결합되어 고압의 에어로 해머 작업을 하게 되는 해머장치와, 상기 샤프트가 결합되어 회전된 채로 내부 통로로 에어, 물, 콘크리트를 주입하는 굴착헤드와, 상기 샤프트에 연결된 굴착로드를 통하여 회전력을 전달하는 로테이터를 구비함으로써 이루어지게 된다.
이러한 굴착장치는 로테이터에 의해 회전력을 받는 굴착로드의 선단에 선단장치를 이용하여 굴착비트를 결합시켜 지반을 굴착하되 상기 선단장치에 결합된 해머장치로 에어를 공급하여 에어 해머로 작동되게 함으로써 굴착이 용이하게 이루어지게 하며, 굴착된 구멍에는 굴착헤드에서 상기 굴착로드의 내부 통로로 공급하는 고압의 물과 콘크리트를 분사시켜 구멍을 확공시키며 충진이 이루어지도록 하고 있다.
이러한 방식의 굴착장치에서는 고정된 굴착헤드에 결합된 회전되는 샤프트는 고압의 에어나 물 또는 콘크리트가 누설되지 않으면서 공급받기 위하여 굴착헤드와 샤프트 사이에 베어링과 오링 등을 설치하고 있으며, 특히 고압의 물이 굴착헤드의 내부에서 3방향으로 샤프트에 공급되나 상기 물이 공급되는 통로가 샤프트에 대하여 수직 방향을 가짐은 물론, 고압의 물이 등 간격으로 3방향에서 공급이 이루어지는 관계로 고압의 물이 회전되는 샤프트의 회전을 방해하는 힘을 주게 되어 굴착헤드에 끼워진 샤프트가 부드럽게 회전하지 못하는 문제가 있게 된다.
그리고, 고압의 에어를 이용하여 해머장치를 작동시키는 경우 해머의 작동으로 인하여 굴착헤드에 충격을 가하게 되고, 이를 방치할 경우 굴착헤드에서 샤프트의 회전을 위하여 설치된 베어링과 누설 방지를 위하여 설치된 오링 등이 쉽게 망가지는 경우가 발생하게 되며, 이 같이 에어를 이용한 해머장치를 사용하는 경우는 고압의 에어를 사용하기 때문에 별도의 고압 에어 컴프레서를 구비하여야 하고, 작업의 특성상 발전소나 댐 등에서 에어 해머를 사용할 경우 지중에서 에어가 전달되는 특성으로 인하여 지반 균열의 문제가 발생하기 때문에 에어 해머를 사용하기 어려운 문제가 있다.
특히, 지반 천공 후 콘크리트를 직접 주입하는 직천공 주입방식에서는 일반적으로 사용하는 7~10Kg/cm2의 콤프레서를 사용하는 경우 에어 량이 부족하여 에어해머 구동에 문제가 발생하기 때문에 강력한 파워를 내기 위해서는 국내에 몇 대 밖에 없는 25Kg/cm2의 고압 콤프레서를 사용하여야 하나, 상기 고압의 콤프레서를 사용하는 경우 고액의 임대료와 많은 양의 기름을 소비하는 발전기를 이용하여 콤프레서를 구동시켜야 하기 때문에 직천공 주입방식에서 고압의 에어를 사용하여 해머작업을 하는 경우 많은 비용을 감수하여야 한다.
이와 같이 지반 천공 후 콘크리트를 직접 주입하는 직천공 주입방식을 사용할 경우 작업의 편리성은 있으나, 상기와 같이 고압의 콤프레서를 별도로 준비하여 사용하여야 하는 문제가 있기 때문에 직천공 방식을 사용하지 못하고 천공과 콘크리트 주입이 별도로 이루어지는 선천공 후주입 방식을 사용함으로써, 당 업계에서 통상적으로 사용하는 7~10Kg/cm2의 콤프레서를 이용한 작업이 가능하게 하고 있으나, 천공작업 후 다시 천공구멍을 찾아 콘크리트를 주입하는 선천공 후주입 방식은 육상에서는 쉽게 채택이 가능한 반면 해상에서는 천공된 천공구멍이 무너지게 되면 콘크리트를 주입할 방법이 없기 때문에 상기의 직천공 방식을 채택할 수밖에 없다.
그리고, 해상에서는 선천공 후주입 방식을 위하여 천공기와 주입기를 별도로 바지선에 올려야 하므로 바지선의 크기가 두 배 이상으로 커져야 하고, 파도와 조류관계로 선천공한 천공구멍을 주입기가 찾아 넣을 수 없기 때문에 많은 비용을 감수 하면서 직천공 주입방식을 사용 할 수밖에 없다.
그러나, 천공후 콘크리트 주입이 이루어지게 하는 직천공 방식은 천공로드의 특성상 에어나 물의 통로를 넓게 확보할 수 없음은 물론 선단장치에 연결된 해머장치를 이용한 작업을 할 때 해머작업에 필요한 고압의 물이나 고압의 에어를 충분히 공급하는 공간이 부족하여 에어해머 작업시는 일반적으로 사용하는 7~10Kg/cm2의 콤프레서를 사용하지 못하고, 고가의 운용비용을 필요로 하고 국내에 몇 대 밖에 없는 25Kg/cm2의 고압 콤프레서를 사용할 수밖에 없는 문제가 있으며, 특히 고압의 물을 공급하여 해머를 작동시키는 경우 해머 작동에 필요한 충분한 량의 물을 확보할 공간이 없기 때문에 물을 이용한 해머 작업을 할 수 없는 것이었다.
대한민국 실용신안 등록 20-0273573호(2002.04.15 등록) 대한민국 실용신안 등록 20-0316569호(2003.06.04 등록) 대한민국 특허 공개 10-2006-0001416호(2006.01.06 공개) 대한민국 실용신안 등록 20-0396390호(2005.09.13 등록)
본 발명은 지반 굴착장치의 굴착헤드에서 고압의 물이 회전되는 샤프트의 통로에 직각 방향으로 주입되는 한편 수평 상태로 3개의 방향에서 등간격을 갖고 주입이 이루어지게 됨으로써 굴착헤드에서 회전되는 샤프트가 부드럽게 회전되지 못하는 문제를 해결하는 한편 굴착을 위하여 에어 헤머를 사용할 경우 해머 작동시의 충격으로 인하여 굴착헤드의 내부 구성요소가 파손되는 문제를 해결하는 것이다.
그리고, 본 발명은 직천공 주입방식의 경우 에어해머를 사용할 때 고압의 콤프레서를 운용하여야 하기 때문에 운전비용이 많이 들게 되는 문제를 해결하기 위한 것으로, 선단장치에서 해머를 작동시키기에 충분한 량의 물이나 에어를 저장하는 저장공간을 넓게 형성함으로써 많은 량의 에어나 물 저장이 가능하여 운전 비용이 높은 고압의 콤프레서를 사용하지 않고도 에어해머의 사용이 가능하고, 또한 물 해머 작업에 필요한 충분한 량의 물을 확보할 수 있는 것이어서, 물 해머를 칠 수 있도록 하는 것이다.
본 발명은 굴착헤드에서 고압의 물이 샤프트의 통로로 주입될 때 하방으로 경사지게 주입되게 물주입 통로를 형성하고, 상기 샤프트에 결합되는 완충로드는 상하로 양분하여 서로 결합시키되 상기 완충로드는 물이나 에어 그리고 콘크리트가 누설되지 않으면서 결합된 채로 상하 이동되게 하며, 상기 완충로드는 회전력은 전달되면서 상하 이동되게 하는 한편 완충로드의 외측으로 충격 완화재를 설치하고, 상기 완충로드에는 굴착로드를 연결하는 한편 굴착로드의 하측 선단에는 선단장치를 결합시키되 굴착로드에서 선단장치의 압축공간으로 유입되는 물주입로를 확장시키는 한편 상기 선단장치에서는 밸브의 하단으로 많은 량의 물이나 에어를 저장하여 해머를 작동시키는 저장공간을 형성함으로써 이루어지는 것으로, 선단장치의 밸브 하단에 형성되는 넓은 면적의 저장공간에 채워지는 물이나 에어에 의해 해머의 작동이 가능하여 에어 해머 작동시 운용비용이 높은 고가의 콤프레서를 사용하지 않으면서 에어 해머 작업이 가능하고, 또한 저장공간에 채워지는 고압의 물을 이용하여 물해머를 칠 수 있도록 하는 것이다.
본 발명은 굴착장치의 굴착헤드에서 샤프트의 물 통로로 주입되는 고압의 물이 수평으로 3방향에서 샤프트에 직각 방향으로 주입되지 않고, 하측을 향하여 주입되게 물 통로를 형성함으로써 샤프트가 굴착헤드로부터 주입되는 고압의 물에 의한 부하를 받지 않아 원활한 회전을 보장하게 되며, 샤프트에 연결되는 완충로드에 설치된 스프링이나 고무판 등의 충격 완화재에 의하여 에어 해머를 칠 때 발생하는 충격이 굴착헤드로 전달되지 않게 함으로써 굴착헤드의 베어링이나 오링이 해머 작업시 발생하는 충격으로부터 보호될 수 있다.
그리고, 본 발명은 굴착로드에 결합되는 선단장치에서 밸브의 하측으로 해머에 작동압력을 가하게 되는 저장공간을 넓게 확장시키는 한편 굴착로드에서 저장공간으로 유입되는 물 통로를 넓게 함으로써 많은 량의 물이나 에어가 저장공간으로 유입되게 함으로써, 저장공간에 채워진 충분한 량의 에어나 물로 해머 작업이 이루어지게 하는 것으로, 에어 해머 작업시는 운용비용이 높은 고가의 고압 콤프레서를 사용하지 않고 범용적인 일반 콤프레서를 이용하여 에어 해머를 칠 수 있도록 하는 한편 저장공간에 채워진 고압의 물로 물 해머를 칠 수 있는 것이어서, 운전 비용을 크게 낮출 수 있는 한편 에어 해머를 사용할 수 없는 장소에 효과적으로 사용할 수 있다.
특히, 본 발명은 에어 해머 사용시 필요한 운전비용이 많이 드는 고압의 콤프레서를 사용하지 않아 에어 사용시 필요한 미세 거름망을 사용할 필요가 없는 한편 고압의 물만을 이용하여 해머의 작동이 이루어지는 것이어서 운용비용이 경제적으로 유리한 것이다.
도 1은 기존 굴착장치 설명도
도 2는 본 발명의 굴착헤드와 샤프트 및 굴착로드의 결합상태 단면도
도 3은 본 발명의 굴착헤드 사시도
도 4는 본 발명의 굴착헤드 단면도
도 5는 도 4의 요부 단면도
도 6은 본 발명의 완충로드 단면도
도 7은 도 6의 요부 단면도
도 8은 본 발명의 굴착로드 단면도
도 9는 본 발명의 선단장치 단면도
도 10은 본 발명 선단장치의 다른 실시예 단면도
도 11은 기존의 선단장치 실시예 단면도
도 12 및 도 13은 본 발명의 몰타르를 주입하는 실시예 단면도
도 14는 본 발명의 89㎜ 직경을 갖는 굴착로드의 단면도
도 15는 본 발명의 114㎜ 직경을 갖는 굴착로드의 단면도
본 발명은 하측으로 완충로드를 연결하되 상측으로 굴착헤드에 결합되는 샤프트를 결합시킴으로써 고정된 굴착헤드에서 샤프트가 회전될 수 있도록 하되 굴착헤드에서 샤프트로 에어, 물, 콘크리트의 공급이 이루어지게 하고, 상기 샤프트에 결합된 완충로드의 하측으로 결합되는 굴착로드는 로테이터로 결합되어 회전 동력을 받도록 하는 한편 완충로드에 충격을 완화시키는 충격 완화재를 결합시킴으로써 굴착을 위한 해머 작업시 충격이 굴착헤드로 전달되지 않도록 하며, 굴착로드의 선단에 결합되는 선단장치에는 밸브의 하측으로 에어나 고압의 물을 저장하는 저장공간을 넓게 형성하는 한편 상기 저장공간으로 고압의 물이 다량으로 유입되게 물 통로를 넓게 하거나 많이 형성하도록 하고, 상기 선단장치에는 굴착비트와 해머를 결합시킴으로써 굴착이 이루어지게 한다.
본 발명의 굴착헤드에서는 에어, 물, 콘크리트를 각각 샤프트의 에어 통로, 물 통로, 콘크리트 통로로 공급되게 하되 상기 굴착헤드는 샤프트를 결합한 상태에서 에어와 물 및 콘크리트가 굴착로드로 공급될 수 있도록 하는 한편 샤프트가 부하나 마찰을 적게 받으면서 원활한 회전이 이루어지게 한다.
본 발명의 굴착헤드에서는 고압의 물이 샤프트로 주입되는 통로는 수평으로 형성하지 않고 경사지게 하측을 향하게 형성함으로써 고압의 물이 주입될 때 샤프트에 부하를 주지 않으면서 주입이 이루어지도록 하는 것이다.
본 발명은 상기 샤프트에는 완충로드를 결합시키되 상기 완충로드는 상하 양분되어 결합된 채로 상하 이동 될 수 있도록 하고, 상기 완충로드의 외측은 서로 이격시킨 채로 충격 완화재를 결합시킴으로써 굴착헤드로 전달되는 충격을 없애도록 한다.
여기서, 완충로드는 상하로 스플라인 방식이나 4각 또는 6각봉 형태로 결합되게 함으로써, 회전력은 서로 전달되나 상하 진동이 이루어지도록 하고, 하측에서 상측으로 전달되는 진동은 충격 완화재에 의해 완화되어 굴착헤드로 전달되지 않도록 한다.
한편 본 발명의 완충로드에는 굴착로드를 다단으로 연결하되 상기 굴착로드의 선단에는 선단장치를 결합시켜 굴착비트에 의한 굴착과 해머에 의한 해머작업이 이루어지게 하는 것으로, 굴착비트와 해머 작업은 공지된 것이나, 기존의 굴착장치에서는 해머를 작동시키기 위한 동력원으로 고압의 에어를 사용하게 되나 천공과 콘크리트 주입이 하나의 굴착로드에서 이루어지는 직천공 주입방식의 경우 해머 작동에 필요한 에어나 물을 저장할 공간을 형성시킬 수 없기 때문에 에어 해머 사용시 고가의 운전비용이 필요한 고압 콤프레서를 별도로 운영하는 문제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 선단장치의 밸브 하단으로 해머 작업에 필요한 충분한 량의 에어가 저장되는 저장공간을 형성함으로써 범용적으로 사용되는 7~10Kg/cm2의 콤프레서를 사용하면서도 에어 해머를 칠 수 있도록 하는 것이다.
본 발명은 상기 저장공간에 물이 채워지게 하되 상기 저장공간에 채워진 물로 해머를 칠 수 있도록 함으로써 충분한 량의 물로 물 해머 작업을 할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명에서, 선단장치에는 해머를 작동시키기 위한 저장공간을 형성하되 해머작업에 필요한 밸브의 하단으로 저장공간을 형성하고, 상기 저장공간에는 고압의 물이 다량으로 유입될 수 있도록 직경 114㎜ 또는 127㎜의 굴착로드에서는 물주입로를 9㎜ 6개에서 12㎜ 8개 또는 10개, 12개로 설치하거나 직경 89㎜의 굴착로드에서는 물주입로의 직경을 8-10㎜에서 15-20㎜로 넓힘으로써 해머 작업에 필요한 충분한 량의 에어나 물이 저장공간에 채워지게 함으로써 해머를 범용적인 콤프레서에서 공급되는 에어나 고압의 물로 작동되게 하는 것이다.
본 발명은 선단장치에서 밸브의 하단으로 저장공간을 넓게 형성시키기 어려울 경우 저장공간 부위를 상하로 양분되어 결합되게 함으로써 양분되는 저장공간을 넓게 하여 전체적으로 충분한 량의 저장공간을 간단히 제작할 수 있다.
이하 본 발명을 첨부된 실시예 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 고압의 물로 해머 작업을 할 수 있도록 하는 한편 굴착헤드(100)의 하측으로 완충로드(300)를 설치하여 해머 작업시 발생되는 충격이 완충로드(300)에서 완충된 후 굴착헤드(100)로 전달되지 않도록 하는 한편 굴착헤드(100)에서는 고압의 물을 샤프트(200)로 주입할 때 샤프트(200)의 회전에 방해를 주지 않도록 하고, 또한 선단장치(500)에서는 다량의 에어나 물을 단시간에 주입하여 저장할 수 있도록 함으로써 고압의 콤프레서를 사용하지 않고 범용의 콤프레서를 사용할 때의 에어나 고압의 물을 이용하여 해머를 작동시키도록 하는 것이다.
본 발명의 굴착헤드(100)는 일측으로 물 호스(12)가 결합되는 메인커버(110)를 구비하되 상기 메인커버(110)의 상하측으로 콘크리트 호스(11)와 에어 호스(13)가 결합되는 상부커버(120)와 하부커버(130)를 결합하여 구성하고, 상기 굴착헤드(100)의 내부에는 샤프트(200)가 결합되어 회전이 이루어지게 하며, 상기 샤프트(200)는 최내측으로 콘크리트 통로(21)가 형성되고, 그 외측으로 물 통로(22)가 형성되며, 그 외측으로 에어 통로(23)가 형성되는 것으로, 콘크리트 호스(11)로 주입되는 콘크리트는 샤프트(200)의 콘크리트 통로(21)의 상측에서 주입되게 하고, 물 호스(12)로 주입되는 고압의 물은 하측으로 경사지게 형성된 물주입 통로(210)를 통하여 샤프트(200)의 물 통로(22)로 주입되게 하고, 에어 호스(13)로 주입되는 에어는 에어 통로(23)로 주입되게 된다.
여기서, 콘크리트는 콘크리트 통로(21)의 상측에서 주입되는 것이어서 한 곳에서 주입이 이루어지고, 물은 수평으로 등 간격을 갖고 형성되는 물주입 통로(210)를 통하여 주입되게 하되 상기 물주입 통로(210)는 대체적으로 경사지게 하측을 향하게 형성하며, 에어는 사방으로 뚫린 에어 통로(220)를 통하여 주입되게 된다.
본 발명의 굴착헤드(100)에서 샤프트(200)와의 원활한 회전을 위하여 베어링을 설치하고, 누설 방지를 위하여 오링을 사용하는 것은 당 업계의 공지된 기술이나, 기존의 물주입 통로는 샤프트(200)를 향하여 직각의 방향을 갖도록 형성되었고, 본 발명에서는 하측으로 경사지게 물주입 통로(210)를 형성하는 점에 차이가 있다.
본 발명에서 물주입 통로(210)가 기존과 같이 수평으로 형성된 경우는 고압의 물이 샤프트(200)에 직각으로 닿게 되어 고압의 물이 저항으로 작용함으로써 샤프트(200)의 회전에 방해를 줄 수밖에 없으나, 본 발명의 도 4 및 도 5 와 같이 물주입 통로(210)를 하측으로 경사지게 형성하는 경우는 고압의 물이 주입될 때 하측으로 저항 없이 주입이 이루어지게 되므로, 샤프트(200)의 회전을 방해하지 않게 된다.
즉, 고압의 물이 물주입 통로(210)를 따라서 주입될 때 본 발명은 도 5와 같이 물이 주입되는 방향을 향하여 하측으로 경사져 주입이 이루어지게 되므로, 샤프트(200)의 회전에 방해를 주지 않는 것으로, 샤프트(200)의 회전이 부드럽게 이루어지게 되어, 각종 패킹 등의 수명을 연장할 수 있게 된다.
본 발명은 상기 굴착헤드(100)에 결합된 샤프트(200)에 여러 개의 굴착로드(400)를 결합하여 사용하게 되는 것으로, 굴착헤드(100)의 하측에는 완충로드(300)를 통하여 굴착로드(400)를 연결하도록 하되 상기 완충로드(300)는 도 6 및 도 7과 같이 상하로 분리시켜 제작하되 상부 완충로드(310)가 하부 완충로드(320)에 결합된 채로 상하 이동이 이루어질 수 있도록 하고, 이때 내부의 콘크리트 통로(21), 물 통로(22), 에어 통로(23)는 서로 결합이 이루어진 상태를 유지하게 되며, 상기 상부 완충로드(310)의 하측과 하부 완충로드(320)의 상측으로 플런지(311)(321)를 형성하되 상기 플런지(311)(321) 사이가 일정 간격을 유지되게 한 후 상기 플런지(311)(321) 사이에 스프링(330)이나 고무판 등의 충격 완화재를 끼운 후 볼트로 결합시키고, 상기 상부 완충로드(310)와 하부 완충로드(320)는 서로 스플라인(340)으로 결합되게 하거나 사각 또는 육각 형태로 결합이 이루어지게 함으로써 상하부 완충로드(310)(320)의 회전력은 전달되나, 하부 완충로드(320)에서 상부 완충로드(310)로 전달되는 충격은 충격 완화재에 의해 완화될 수 있도록 한다.
본 발명에서 상부 완충로드(310)와 하부 완충로드(320)는 스플라인(340)으로 결합되거나 사각봉 또는 육각봉 형태로 결합되게 함으로써 상하부 완충로드(310)(320)가 결합된 상태로 상하로 진동이나 신축이 이루어질 수 있도록 하되 회전력은 전달될 수 있도록 하고, 상기 상하부 완충로드(310)(320)에 형성된 플런지(311)(321)에는 스프링(330)이나 고무판 등의 충격 완화재를 끼워 고정시킴으로써 상부 완충로드(310)가 샤프트(200)에 끼워져 고정된 상태에서 굴착로드(400)에서 하부 완충로드(320)에 가해지는 충격은 충격 완화재에 의해 완화되는 것이다.
본 발명의 하부 완충로드(320)에는 하측으로 굴착로드(400)가 연속적으로 결합되고, 굴착로드(400)의 선단에는 선단장치(500)를 통하여 굴착비트와 해머 등이 결합되는 것이고, 상부 완충로드(310)는 굴착헤드(100)와 연결되는 것으로, 굴착과정에서 해머의 사용으로 발생하는 충격은 하부 완충로드(320)에서 스프링(330)에 의해 완충되어 상부 완충로드(310)에 전달되게 되고, 이로 인하여 상부 완충로드(310)가 결합되는 샤프트(200)가 끼워진 굴착헤드(100)의 베어링 또는 오링이 충격으로 인하여 손상되는 경우를 없애게 된다.
즉, 기존에는 충격 완화재인 스프링(330)이나 고무판 등의 구조 없이 그대로 굴착로드(400)에서 굴착헤드(100)로 충격이 전해지는 구조를 갖는 것이어서, 에어 해머 작동시 발생하는 충격은 그대로 굴착헤드(100)로 전달되어 베어링 등이 파손되게 된다.
그러나, 본 발명은 상기와 같이 상하부 완충로드(310)(320)를 구비하되 상기 상하부 완충로드(310)(320)는 스플라인(340)을 이용하여 결합이 이루어지게 함으로써 회전력은 전달되는 상태에서 상하 이동이 가능하게 하고, 상기 상하부 완충로드(310)(320) 사이에는 플런지(311)(321)를 이용하여 스프링(330)을 끼워 고정시킴으로써 굴착과정에서 충격이 발생하면 하부 완충로드(320)가 상부 완충로드(310)와 스플라인(340)을 타고 이동하면서 스프링(330)을 압착시키거나 스프링(330)의 복원력에 의해 상하 이동하게 되는 것으로, 굴착 과정에서의 충격이 충격 완화재로 인하여 굴착헤드(100)로 전달되는 것이 방지된다.
한편, 본 발명은 선단장치(500)에 굴착비트와 해머를 연결하여 굴착과 해머 작업이 이루어지게 하는 것으로, 선단장치(500)에 굴착비트와 해머를 결합하는 구조는 당 업계의 공지된 사실이고, 본 발명에서는 상기 해머가 기존과 같이 운용비용이 높은 고압의 콤프레서를 사용하여 작동시키지 않고 범용적으로 사용되는 콤프레서의 에어로 작동되게 하는 한편 고압의 물로 작동시키기 위하여 도 9와 같이 선단장치(500)에서 에어압력 또는 물 압력에 의해 스프링을 탄지시키며 상하 이동하며 물 또는 에어를 공급하는 공지의 밸브(510) 하측으로 충분한 량의 물을 저장하는 저장공간(520)을 확장시키는 한편 물 통로(22)에서 저장공간(520)으로 많은 량의 물이 유입될 수 있도록 89㎜ 직경을 갖는 굴착로드에서는 물주입로(511)의 직경을 8-10㎜에서 15-20㎜로 넓게 하고, 114㎜ 또는 127㎜ 직경을 갖는 굴착로드에서는 물주입로(511)의 개수를 6개에서 10개 또는 12개로 형성하여 물주입로(511)를 크고 많이 형성하는 것이다.
기존에는 도 11과 같이 선단장치(500a)에서 밸브(510)의 하측으로 비트나 해머가 결합되고, 상기 밸브(510)를 통하여 공급되는 에어로 해머를 작동시키기에는 운용비용이 높은 고압의 콤프레서를 이용하여 고압의 에어를 공급하여야 하고, 범용의 에어 콤프레서를 사용하는 경우에는 해머 작동에 필요한 충분한 량의 에어를 확보할 수 없기 때문에 고압 콤프레서를 사용하지 않고는 에어 해머를 칠 수 없는 것이었다.
이 같이 기존에는 도 11과 같은 선단장치(500a)에는 밸브(510)의 하단으로 물을 저장할 수 있는 공간이 확보되어 있지 않는 것으로, 이는 도 9에 도시된 본 발명의 선단장치(500)와 비교하면 저장공간(520)의 위치와 크기를 확인할 수 있다.
그리고, 본 발명은 에어 해머를 사용하는 경우 범용의 콤프레서를 사용하지 못하고 고압 콤프레서를 필요로 하여 운전비용이 많이 드는 문제를 해결하는 한편 에어 해머를 사용하는 경우 발전소나 댐 등에서는 해머를 작동시키는 고압의 에어가 지중으로 전달되어 균열이 발생되는 문제를 해결하는 것이다.
이와 같이 범용의 콤프레서를 사용하지 못하고 고압의 콤프레서에서 공급되는 에어를 사용하여 해머를 작동시키는 문제를 해결하기 위해서는 선단장치(500)의 밸브(510) 하단에 형성된 저장공간(520)으로 해머를 작동시키기에 충분한 량의 에어나 물이 채워지게 함으로써 저장공간(520)에 채워진 에어나 물로 해머를 작동하고, 해머 작동 후 소비된 에어나 물은 밸브(510)와 물주입로(511)를 통하여 보충이 이루어지게 되므로, 지속적인 에어나 물 해머 작업이 가능하다.
본 발명에서는 물 통로(22)에서 선단장치(500)의 밸브(510) 하단에 형성되는 저장공간(520)으로 물을 공급하는 물주입로(511)는 89㎜ 직경을 갖는 굴착로드일 경우 8-10㎜의 직경을 15-20㎜로 확장하고, 114㎜ 또는 127㎜ 직경을 갖는 굴착로드일 경우 6개를 10개 또는 12개로 늘림으로써 짧은 시간에 많은 량의 에어나 물이 저장공간(520)으로 주입될 수 있도록 하고, 상기 저장공간(520)에는 해머 작업에 필요한 충분한 량의 에어나 물을 채울 수 있도록 한다.
특히, 본 발명은 7~10Kg/cm2의 범용 콤프레서를 사용하는 경우 에어 량이 부족하여 에어해머를 구동시키지 못하여 강력한 파워를 내는 국내에 몇 대 밖에 없는 25Kg/cm2의 콤프레서를 사용하여야 하는 문제를 해결하기 위한 것으로, 범용적으로 사용되는 7~10Kg/cm2의 콤프레서를 사용하여 에어해머를 칠 수 있도록 하기 위하여 저장공간(520)을 형성한 것이다.
그리고, 본 발명은 선단장치(500) 만을 이용하여 저장공간(520)을 확장시키기에는 제작에 무리가 따르게 되므로, 도 10과 같이 선단장치(500)의 저장공간(520)을 상하로 분할하여 결합되게 하되 상하로 결합되는 부위의 저장공간에 대한 길이를 확장시켜 간단하게 많은 량의 에어나 물이 저장공간(520)에 채워질 수 있도록 한다.
본 발명은 상기와 같이 콘크리트를 주입하는 경우에만 활용되지 않고, 도 12 및 도 13과 같이 콘크리트 통로(21)를 통하여 몰탈이 주입되게 하여도 그 작업 과정은 동일하다.
즉, 선단장치(500)에서 밸브(510)의 하단으로 저장공간(520)을 넓게 형성하고, 상기 저장공간(520)의 하측으로 해머가 결합되게 함으로써 저장공간(520)에 채워진 에어나 물로 해머작업을 할 수 있도록 하는 한편 콘크리트 통로(21)를 통하여 콘크리트가 아닌 몰탈의 주입이 이루어지도록 하는 것이다.
21 : 콘크리트 통로 22 : 물 통로
23 : 에어통로 100 : 굴착헤드
200 : 샤프트 210 : 물주입 통로
300 : 완충로드 330 : 스프링
340 : 스플라인 400 : 굴착로드
500 : 선단장치 510 : 밸브
511 : 물주입로 520 : 저장공간

Claims (4)

  1. 굴착헤드(100)에 샤프트(200)를 회전되게 결합하여 굴착헤드(100)에서 샤프트(200)의 내부에 형성된 콘크리트 통로(21), 물 통로(22), 에어 통로(23)로 각각 콘크리트, 물, 에어가 주입되게 하되 상기 굴착헤드(100)의 물호스(12)로 주입되는 고압의 물은 물통로(22)를 향하여 하부로 경사지게 형성된 물주입 통로(210)를 통하여 주입되게 하고,
    상기 샤프트(200)에는 하측으로 충격을 완화시키는 완충로드(300)를 결합시키되 상기 완충로드(300)는 상하부 완충로드(310)(320)로 분할 한 후 상하부 완충로드(310)(320)는 회전력은 전달되는 한편 충격 완화재를 내장시켜 상하로 이동하면서 충격 완화재에 의해 충격이 완화되게 하며,
    상기 완충로드(300)에는 굴착로드(400)를 연결하여 하측으로 선단장치(500)를 결합시키되 상기 선단장치(500)에는 밸브(510)의 하측으로 저장공간(520)을 넓게 형성시키는 한편 물주입로(511)를 확장시켜 많은 량의 에어나 물이 단시간에 저장공간(520)에 채워지는 것을 특징으로 하는 지반 굴착장치.
  2. 직천공 방식의 샤프트(200)에 결합되는 완충로드(300)는 상하로 양분하여 각각 상부 완충로드(310)와 하부 완충로드(320)로 구분하되 상기 상하부 완충로드(310)(320)는 내부의 에어통로(23), 물통로(22), 콘크리트 통로(21)가 서로 결합된 상태로 상하 이동되게 하고, 상기 상부 완충로드(310)의 하측과 하부 완충로드(320)의 상측으로 플런지(311)(321)를 형성하여 서로 결합되게 하되 상기 플런지(311)(321) 사이에는 간격이 유지되면서 스프링(330)을 끼워 고정되게 하며, 상기 상하부 완충로드(310)(320)의 결합부위에는 스플라인(340)을 형성하여 결합상태에서 상하로 이동하며 회전력이 전달되게 하는 것을 특징으로 하는 지반 굴착장치.
  3. 직천공 방식에서 굴착로드(400)의 선단에 결합되는 선단장치(500)에는 내부에 설치된 밸브(510)의 하단으로 저장공간(520)을 넓게 형성하고, 상기 선단장치(500)가 결합되는 굴착로드(400)의 물통로(22)에서 저장공간(520)으로 형성된 물주입로(511)는 직경 89mm의 크기를 갖는 굴착로드에서는 직경을 8-10mm에서 15-20mm로 형성하고 직경 114mm 또는 127㎜의 크기를 갖는 굴착로드에서는 개수를 6개에서 10개 또는 12개로 형성하는 것을 특징으로 하는 지반 굴착장치.
  4. 제3항에 있어서, 선단장치(500)에 형성된 저장공간(520)은 밸브(510)의 하측으로 공간을 상하로 넓게 하여 형성하되 상기 저장공간(520)은 상하로 양분하여 분리 결합되게 하는 것을 특징으로 하는 지반 굴착장치.
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