KR101464676B1

KR101464676B1 - 지반 천공용 분리형 비트

Info

Publication number: KR101464676B1
Application number: KR1020130093605A
Authority: KR
Inventors: 정순용; 김현택
Original assignee: (주)나다건설
Priority date: 2013-08-07
Filing date: 2013-08-07
Publication date: 2014-11-27

Abstract

본 발명은 지반 천공용 분리형 비트에 관한 것으로, 일단부에서 제공되는 외력에 의해 진동 및 회전하고 타단부에는 윙비트수용부(11)가 구비된 메인비트(10)와, 상기 윙비트수용부(11)에 착탈 가능하게 끼워지며, 장착 시 외측 끝단이 케이싱 외경 바깥으로 돌출되는 윙비트(20)와, 상기 메인비트(10)의 내부에 형성되는 견인수단수용부(30)에 수용되며, 견인수단수용부의 일측인 고정단(31)과 타측인 걸림턱(32)에 의해 이동의 제한을 받는 걸림자(33)와, 일측은 걸림자(33)에 연결되고, 타측은 견인수단수용부(30)와 윙비트수용부를 연결하도록 형성된 관통공(34)을 통과하여 윙비트(20)에 연결되는 견인수단(40)을 포함한다.

Description

지반 천공용 분리형 비트{separable bit for earth boring}

본 발명은 지반 천공용 비트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 천공 후 공벽 붕괴 방지를 위한 케이싱을 그대로 두고 비트를 분리하여 케이싱 내부를 통하여 회수 할 수 있는 분리 가능한 지반 천공용 비트에 관한 것이다.

지반 천공용 비트는 지반 굴착기로부터 구동력과 공압을 제공받고, 천공 작업시에는 외력에 의해 제공되는 회전력과 타격에 의해 토사 및 암반층을 천공하는 기능을 수행한다.

일반적으로 지반 굴착용 비트는 외부에 위치한 지반 굴착기로부터 제공되는 공압에 의해 구동되는 해머의 선단에 위치하여, 해머로 부터 전달되는 회전력과 타격에 의해 지반을 파쇄하여 천공하면서 전진하게 된다.

실제 지반 굴착 작업시에는 작업중 굴착공이 붕괴되는 것을 방지하기 위해 파이프 형태의 강재 케이싱(steel casing)을 굴착공에 삽입하면서 굴착 작업을 진행해야 할 경우가 많은데, 이 경우에는 굴착시 파일럿 비트(Pilot bit)의 외곽으로 윙비트가 펼쳐져서 케이싱의 외경보다 큰 회전 직경을 갖고 철거시에는 케이싱 내부로 접혀질 수 있는 구조를 가진 확경 비트가 사용되어야 한다. 확경 비트에 관한 기술은 예컨대, 대한민국 등록특허 제10-0461525호 및 제10-0871127호에 개시되어 있다.

제10-0461525호의 경우 확경 비트는 공압 피스톤에 의해 타격되는 가이드 디바이스(Guide device)와, 가이드 디바이스의 하부에 위치하는 파일럿 비트와, 비확경 상태에서 그 저면이 파일럿 비트의 선단면(front end face)과 실질적으로 동일 평면상에 위치하고 굴착이 시작됨에 따라 경사진 상측 방향으로 슬라이딩 되어 확경 상태로 전환되는 윙비트를 포함한다. 그러나, 상기와 같은 구조를 갖는 확경비트는 윙비트의 저면이 파일럿비트의 선단면과 동시에 굴착공 저면과 접촉하면서 굴착이 진행되므로 극심한 소음이 발생할 뿐만 아니라 굴착 속도가 매우 느린 단점이 있다.

제10-0871127호의 경우 비트하우징에 경사지게 승강되도록 끼워지는 윙비트가 비트하우징의 외경 밖으로 돌출되어 굴착이 이루어지고, 윙비트의 외측 끝단이 비트하우징의 외경 내에 위치하게 되어 회수가 가능하게 한다. 이러한 구조는 비트하우징과 윙비트 사이의 상대적인 움직임을 지나치게 제약하여 이물질이 많은 환경 하에서 오작동의 우려가 큰 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 케이싱을 이용한 굴착 종료 후 윙비트가 용이하게 분리되어 케이싱 내부를 통하여 회수 가능한 지반 천공용 비트를 제공하는데 있다. 특히, 본 발명의 비트는 케이싱이 반드시 필요하고 비교적 소구경의 천공이 필요한 터널 보강 공사에서 용이하게 회수 가능한 천공 비트를 제공한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는, 일단부에서 제공되는 외력에 의해 진동 및 회전하고 타단부에는 윙비트수용부가 구비된 메인비트; 상기 윙비트수용부에 착탈 가능하게 끼워지며, 장착 시 외측 끝단이 케이싱 외경 바깥으로 돌출되는 윙비트; 상기 메인비트의 내부에 형성되는 견인수단수용부에 수용되며, 견인수단수용부의 일측인 고정단과 타측인 걸림턱에 의해 이동의 제한을 받는 걸림자; 및 일측은 걸림자에 연결되고, 타측은 견인수단수용부와 윙비트수용부를 연결하도록 형성된 관통공을 통과하여 윙비트에 연결되는 견인수단;을 포함하는 지반 천공용 분리형 비트를 개시한다.

상기 윙비트수용부의 내측면은 메인비트 선단에 가까울수록 중심축에 가까워지는 경사를 가지는 것이 바람직하다.

상기 견인수단은 바(bar) 형태, 케이블 형태, 스프링 형태 중 어느 하나인 것이 바람직하다.

복수 개의 견인수단 중 적어도 하나의 길이를 다르게 하는 것이 가능하다.

상기 견인수단수용부는, 상기 메인비트의 후방에서 천공하고, 천공된 입구를 나사결합식 마개에 의해 밀봉하여 형성할 수 있다.

상기 윙비트는, 천공작업 후 상기 메인비트를 회수 시, 상기 윙비트의 외측 끝단이 상기 케이싱에 걸려 상기 메인비트의 윙비트수용부를 이탈하고, 상기 견인수단에 의해 메인비트와 함께 상기 케이싱 내부를 통하여 회수될 수 있다.

본 발명은 케이싱을 이용한 지반 천공 후 케이싱의 내부를 통해 회수 가능한 비트에 관한 것으로, 천공 종료 후 케이싱을 그대로 두고 메인비트를 후퇴시키면 윙비트가 분리된다. 분리된 윙비트는 견인수단을 이용하여 케이싱 내부를 통해 회수되는데, 견인수단과 연결된 것 이외에는 별다른 제약 없이 높은 자유도를 가지고 이동하므로 오작동의 가능성이 낮다. 특히 지반 혹은 암반 천공 후에는 돌조각, 흙, 먼지 등 다양한 크기의 이물질이 존재하므로 윙비트의 분리와 이동에 자유도가 높은 것은 매우 중요한 장점이다.

도 1은 본 발명에 따른 지반 천공용 분리형 비트의 축방향 단면도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 지반 천공용 분리형 비트의 정면도.
도 3은 굴착 작업이 종료된 상태를 나타내는 상태설명도.
도 4는 케이싱이 정지된 상태에서 메인비트가 후퇴한 경우의 상태설명도.
도 5는 메인비트가 후퇴하여 윙비트가 분리된 경우의 상태설명도.
도 6는 윙비트가 견인수단에 의해 견인되어 메인비트와 함께 케이싱 내부를 통해 회수 되는 경우의 상태설명도.
도 7는 견인수단수용부의 다른 실시예를 나타내는 확대 단면도.

본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지반 천공용 분리형 비트가 케이싱(1)에 장착된 단면도이며 도 2는 본 발명에 따른 분리형 비트의 정면도이다.

본 발명에 따른 지반 천공용 분리형 비트는, 공벽의 붕괴를 방지하기 위한 케이싱(1)의 선단에 위치한 메인비트(10)와, 메인비트에 구비된 윙비트수용부(11)와, 윙비트수용부(11)에 착탈 가능하게 끼워지고 장착 시에는 외측 끝단이 케이싱 외경 바깥으로 돌출되는 윙비트(20)와, 메인비트 내부에 형성되는 견인수단수용부(30)와, 견인수단수용부 내에서 고정단(31)과 걸림턱(32) 사이에서 움직이는 걸림자(33)와, 걸림자에 연결되고 관통공(34)을 지나 윙비트(20)에 연결되는 견인수단(40)을 포함한다.

도 1에서는 편의상 두 개의 윙비트(20)를 도시하고 그 중 하나는 윙비트수용부(11)에 장착되고, 나머지 하나는 윙비트수용부에서 이탈된 상태를 도시하였다. 도 2의 (51)은 압축공기 분출구이며, (52)는 통상 텅스텐 재질의 볼로 지반 혹은 암반을 파쇄하는 역할을 하는데, 이들은 비트에서 일반적인 구성요소로 본 발명의 실시를 위해 필요한 요소이나 본 발명의 주요 내용과는 관련이 없다.

천공 시에는 윙비트(20)가 메인비트(10)의 윙비트수용부(11)에 결합되어 일체로 움직이면서 천공 작업을 하게 되는데, 결합된 상태에서 윙비트(20)의 외측 끝단은 케이싱(10)의 외경 바깥으로 돌출되므로 케이싱(10)이 차지하게 될 공간까지 천공하게 된다.

도 3 내지 도 6은 본 발명의 분리형 비트의 분리 및 회수 과정을 간략하게 표현한 것으로, 도 3은 천공 종료된 상태이며, 도 4는 도 3에서 케이싱(1)은 정지하고 메인비트(10)를 일부 후퇴시켜서 케이싱(1)의 선단에 윙비트(20)가 닿은 모습이다. 도 5는 도 4에서 메인비트(10)를 더 후퇴시킨 모습으로 이 때 케이싱(1)의 선단에 닿은 윙비트(20)가 메인비트(10)에서 분리된다. 도 6은 메인비트(10)가 더 후퇴하면서 걸림턱(32)에 고정된 걸림자(33)에 연결된 견인수단(40)에 의해 윙비트(20)를 케이싱(1) 내부로 끌고 들어온 상태를 나타내고 있다. 윙비트(20)가 케이싱(1) 내부로 완전히 들어온 후에는 메인비트(10)를 지속적으로 후퇴시켜서 케이싱 내부를 통해 분리된 비트 전체를 회수할 수 있다.

천공 시에는 외부에서 가해지는 회전력과 타격력에 의해 지반을 천공하게 되는데, 외력에 의해 비트가 천공면을 강하게 누르고 있으므로 윙비트(20)가 메인비트(10)에서 이탈하지 않으며, 순간적으로 약간의 간격이 발생하더라도 외부에서 가해지는 힘에 의해 다시 결합된다.

윙비트(20)의 분리 시에는 케이싱(1)을 정지시킨 상태에서 메인비트(10)를 후퇴시키면 도 4와 같이 윙비트(20)가 케이싱(10)의 선단에 걸리게 되고, 메인비트(10)를 더 후퇴시키면 도 5와 같이 윙비트(20)가 메인비트(10)에서 분리된다.

이러한 분리 과정에서 윙비트(20)의 움직임에 제약을 가하는 요소는 없으며, 단지 분리된 후 끌고 나갈 수 있는 견인수단(40)에 연결되어 있을 뿐이다. 이는 암석 조각, 먼지, 진흙 등 다양한 이물질이 존재하는 환경에서 윙비트를 분리하는데 오작동의 가능성이 현저히 낮은 구조이다.

종래의 지반 천공용 비트의 경우 윙비트가 펼쳐진 상태에서 굴착 작업이 이루어지고, 굴착작업이 종료되면 윙비트가 접혀져 메인비트 내부로 수용되어야 회수가 가능한데, 이물질이 윙비트를 수용하는 공간에 끼는 경우에는 윙비트가 케이싱에 걸려 비트를 회수하는데 어려움이 발생하게 된다. 이에 반해 본 발명에 따른 지반 천공용 분리형 비트는 윙비트수용부(30))에 이물질이 끼는 경우에도 윙비트(20)가 쉽게 분리되어 회수가 가능하다는 점에서 가장 큰 기술적 차이점이 있다.

특히 상기 윙비트수용부(11)의 내측면(12)은 메인비트(10) 선단에 가까울수록 중심축에 가까워지는 경사를 가지도록 하여 윙비트(20)의 분리를 용이하게 할 수 있다. 즉, 윙비트수용부(11)는 윙비트(20)가 분리되는 방향으로 갈수록 넓어져서 윙비트(20)가 쉽게 분리될 수 있다.

상기한 견인수단(40)은 걸림자(33)와 윙비트(20)를 연결하여 윙비트가 메인비트에서 일정 거리 이상 벗어나지 않게 하는 것으로, 강성이 있는 바(bar) 형태, 유연한 케이블 형태, 길이가 늘어날 수 있는 스프링 형태 중 어느 하나이면 적용이 가능하다.

또한 복수 개의 윙비트가 설치된 경우에 견인수단(40)의 길이를 서로 다르게 하여 회수 시 케이싱(1) 내부의 한정된 공간에서 각각의 윙비트(20)가 서로 겹치지 않게 하는 것이 가능하다.

도 7은 견인수단수용부(30)를 형성하는 일 실시예를 나타낸 것으로, 메인비트(10)의 후방에서 천공하여 공간을 확보하고 그 단부를 나사결합식 마개(71)로 밀봉한 것이다.

이러한 본 발명의 윙비트(20)는 천공작업 후 메인비트(10)를 회수할 때 윙비트의 외측 끝단이 케이싱(1)에 걸려 메인비트(10)의 윙비트수용부(11)를 이탈하고, 견인수단(40)에 의해 메인비트(10)와 함께 상기 케이싱 내부를 통하여 용이하게 회수된다.

일반적으로 지반이라고 하면 토사와 암석을 모두 이야기 하는 것이고, 특히 지반의 천공 시에는 한 번의 천공에서 다양한 성상의 토사와 암석을 만나는 경우가 많으며, 본 발명에서 말하는 지반은 특정한 성상의 흙이나 암반이 아닌 다양한 특성을 가지는 토사나 암반을 모두 포함한다.

이상에서 한정된 실시예와 도면으로 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 범위에서 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

1: 케이싱
10: 메인비트 11: 윙비트수용부 12: 윙비트수용부의 내측면
20: 윙비트
30: 견인수단수용부 31: 고정단 32: 걸림턱
33: 걸림자 34: 관통공
40: 견인수단
51: 압축공기 분출구 52: 텅스텐 볼
71: 나사결합식 마개

Claims

공벽 붕괴 방지를 위한 케이싱(1)을 이용한 지반 천공용 비트에 있어서,
일단부에서 제공되는 외력에 의해 진동 및 회전하고 타단부에는 윙비트수용부(11)가 구비된 메인비트(10);
상기 윙비트수용부(11)에 착탈 가능하게 끼워지며, 장착 시 외측 끝단이 케이싱 외경 바깥으로 돌출되는 윙비트(20);
상기 메인비트(10)의 내부에 형성되는 견인수단수용부(30)에 수용되며, 견인수단수용부의 일측인 고정단(31)과 타측인 걸림턱(32)에 의해 이동의 제한을 받는 걸림자(33);
일측은 걸림자(33)에 연결되고, 타측은 견인수단수용부(30)와 윙비트수용부를 연결하도록 형성된 관통공(34)을 통과하여 윙비트(20)에 연결되는 견인수단(40);을 포함하되,
상기 윙비트는,
천공작업 후 상기 메인비트를 회수 시, 상기 윙비트의 외측 끝단이 상기 케이싱에 걸려 상기 메인비트의 윙비트수용부를 이탈하고, 상기 견인수단에 의해 메인비트와 함께 상기 케이싱 내부를 통하여 회수되는 것을 특징으로 하는 지반 천공용 분리형 비트.
제1항에 있어서,
상기 윙비트수용부(11)의 내측면(12)은 메인비트(10) 선단에 가까울수록 중심축에 가까워지는 경사를 가지는 것을 특징으로 하는 지반 천공용 분리형 비트.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 견인수단(40)은 바(bar) 형태, 케이블 형태, 스프링 형태 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 지반 천공용 분리형 비트.
제1항 또는 제2항에 있어서,
복수 개의 견인수단 중 적어도 하나의 길이를 다르게 하는 것을 특징으로 하는 지반 천공용 분리형 비트.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 견인수단수용부는, 상기 메인비트의 후방에서 천공하고, 천공된 입구를 나사결합식 마개(71)에 의해 밀봉하여 형성되는 것을 특징으로 하는 지반 천공용 분리형 비트.
삭제