KR101627822B1

KR101627822B1 - 케이싱을 구비한 역순환 천공비트장치

Info

Publication number: KR101627822B1
Application number: KR1020140125051A
Authority: KR
Inventors: 배현진; 정경수
Original assignee: 광성지엠(주)
Priority date: 2014-09-19
Filing date: 2014-09-19
Publication date: 2016-06-07
Also published as: KR20160034038A

Abstract

유입관의 외부에 케이싱을 장착함으로써, 연약지반의 천공 시에도 굴착토가 배출 채널을 막지 않도록 역순환 천공비트장치에 관한 것이다. 역순환 천공비트장치는 유입관과, 실린더와, 피스톤 해머와, 드릴비트와, 배출관, 및 케이싱을 포함한다. 유입관은 압축공기가 유입된다. 실린더는 유입관과 연통된다. 피스톤 해머는 실린더 내에 수용되며, 압축공기의 유입 또는 배출에 의해 승강한다. 드릴비트는 피스톤 해머의 하부에 배치되며, 피스톤 해머의 하강 동작에 의해 암반으로 타격을 가한다. 배출관은 피스톤 해머 및 드릴비트 내에 수용되며, 드릴비트의 타격에 의해 파쇄된 굴착토를 외부로 배출시킨다. 케이싱은 유입관을 감싸도록 형성된다.

Description

케이싱을 구비한 역순환 천공비트장치{Reverse circulation drilling apparatus having a casing}

본 발명은 케이싱을 구비한 역순환 천공비트장치에 관한 것이다.

일반적으로, 누수방지와 토질안정을 위해 지반 또는 암반에 다수의 파이프를 매설하는바, 파이프 매설을 위해서는 지반 또는 암반에 천공 홀을 형성하는 천공작업을 실시해야 하며 이때 사용되는 장치가 천공장치이다.

도 1은 종래 기술에 따른 천공비트장치의 단면도로, 도 1에 도시된 바와 같이 천공비트장치(1)는 압축공기가 유입되는 유입관(10)과, 유입관(10)을 감싸도록 형성된 해머(20)와, 해머(20)의 하단에 장착되어 굴착을 수행하는 천공비트(30)와, 해머(20)의 상단에 연결되어 천공비트(30)로 동력을 전달하는 동력전달부재(40)를 포함하여 구성된다. 이때, 천공비트(30)의 외주면에는 굴착되는 지반과 직접적으로 접촉되는 복수개의 절삭팁(31)이 설치되며, 내부에는 유입관(10)과 연통된 유입 채널(32)과 굴착시 발생되는 굴착토를 배출시키기 위한 배출 채널(33)이 형성된다.

이에 따라 천공비트(30)가 동력전달부재(40)로부터 동력을 전달받으면 천공작업을 수행하게 되고, 이때 발생된 굴착토는 유입관(10) 및 유입 채널(32)을 통해 유입된 압축공기에 의해 배출 채널(33)로 배출된다.

그러나, 상술한 종래의 천공비트장치(1)는 천공비트(30)의 배출 채널(33)을 통해 배출되는 압축공기가 굴착공 내의 굴착토와 함께 천공비트장치(1)의 외부로 배출되는 구조로 이루어져 있기 때문에 견고한 암반을 천공할 때에는 문제가 없으나, 갯벌 등과 같이 연약지반을 천공할 경우에는 수분이 섞인 굴착토들이 배출 채널(33)을 막아 굴착토의 배출이 원활치 않은 문제가 있다.

등록실용신안공보 20-0425452 (2006.08.29 공고)

본 발명의 과제는 유입관의 외부에 케이싱을 장착함으로써, 연약지반의 천공 시에도 굴착토가 배출 채널을 막지 않도록 하는 역순환 천공비트장치를 제공함에 있다.

상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 역순환 천공비트장치는 유입관과, 실린더와, 피스톤 해머와, 드릴비트와, 배출관, 및 케이싱을 포함한다. 유입관은 압축공기가 유입된다. 실린더는 유입관과 연통된다. 피스톤 해머는 실린더 내에 수용되며, 압축공기의 유입 또는 배출에 의해 승강한다. 드릴비트는 피스톤 해머의 하부에 배치되며, 피스톤 해머의 하강 동작에 의해 암반으로 타격을 가한다. 배출관은 피스톤 해머 및 드릴비트 내에 수용되며, 드릴비트의 타격에 의해 파쇄된 굴착토를 외부로 배출시킨다. 케이싱은 유입관을 감싸도록 형성된다.

본 발명에 따르면, 유입관의 외부에 케이싱을 장착함으로써 연약지반의 토사물들이 배출 채널로 유입되는 것을 막을 수 있게 된다. 즉, 종래에는 굴착되는 면이 갯벌 등과 같이 연약지반일 경우에는 천공 시에 지반이 무너져 토사물이 배출 채널의 입구를 막는 문제가 있었는데, 상기와 같이 외부에 케이싱을 장착하게 되면 연약지반의 토사물들이 배출 채널로 유입되는 것을 막을 수 있게 된다.

또한, 굴착토를 역순환 천공비트장치의 중앙에 형성된 흡입관을 통해 외부로 배출하기 때문에, 굴착토가 유입 채널 및 배출 채널을 막지 않게 되어 굴착토를 원활하게 배출시킬 수 있게 된다.

도 1은 종래 기술에 따른 천공비트장치를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 역순환 천공비트장치의 단면도.
도 3은 도 2에 도시된 역순환 천공비트장치의 천공작업 상태를 도시한 단면도.

이하 첨부된 도면을 참조하여, 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 역순환 천공비트장치의 단면도 이고, 도 3은 압축공기가 인가되어 천공작업을 수행하는 역순환 천공비트장치의 상태를 도시한 단면도이다. 여기서, 역순환 천공비트장치(100)는 지하수개발이나 토목공사의 천공작업 시에 사용되는 것으로, 천공작업 시에 발생된 굴착토를 굴착공 밖으로 배출시켜주는 RC(Reverse Circulation) 타입으로 이루어질 수 있다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 역순환 천공비트장치(100)는 유입관(110)과, 실린더(120)와, 피스톤 해머(130)와, 드릴비트(140)와, 배출관(150) 및 케이싱(160)을 포함한다.

유입관(110)은 내부가 비어 있는 중공의 형태로 이루어지며, 내부로 압축공기가 유입된다. 이때, 유입관(110)의 하부에는 분배기(111)가 연결될 수 있으며, 상기 분배기(111)를 통해 외부의 압축기로부터 공급되는 고압의 압축공기를 제공받아서 실린더(120) 내로 고르게 분사하도록 형성될 수 있다.

실린더(120)는 유입관(110)과 연통되게 형성될 수 있다. 이에 따라, 유입관(110)으로부터 공급된 압축공기를 공급받아 실린더(120) 내에 배치된 피스톤 해머(130)로 압축공기를 공급할 수 있게 된다.

피스톤 해머(130)는 실린더(120) 내에 수용되며, 압축공기의 유입 또는 배출에 의해 승강한다. 이처럼 피스톤 해머(130)가 압축공기에 의해 승강함에 따라 피스톤 해머(130)의 하부에 배치된 드릴비트(140)로 타격력을 전달할 수 있게 된다. 이때, 피스톤 해머(130)는 내부에 배출관(150)을 수용하기 위한 중공이 형성될 수 있으며, 외주면이 실린더(120)로부터 이격되게 배치되어 유로를 형성할 수 있다.

드릴비트(140)는 피스톤 해머(130)의 하부에 배치되며, 피스톤 해머(130)의 하강 동작에 의해 암반으로 타격을 가한다. 이때, 드릴비트(140) 또한 피스톤 해머(130)와 마찬가지로 내부에 배출관(150)을 수용하기 위한 중공이 형성될 수 있으며, 외주면이 실린더(120)로부터 이격되게 배치되어 유로를 형성할 수 있다.

이때, 드릴비트(140)와 실린더(120) 사이에는 비트 유지링(121)이 구비될 수 있다. 그리고, 드릴비트(140)의 상측 외주면에는 비트 유지링(121) 상부에 안착되는 돌출부(141)가 형성될 수 있는데, 이는 드릴비트(140)가 실린더(120)로부터 이탈되지 않으면서도 입출이 가능하도록 하기 위함이다.

한편, 드릴비트(140)는 이미 굴착되어 형성된 굴착공 주변을 확대 굴착할 수 있도록 회전하는 확장비트(170)를 더 포함할 수 있다. 이를 위해 드릴비트(140)의 측면에는 출입구가 형성될 수 있으며, 상기 출입구에 확장비트(170)가 인출 또는 인입되도록 형성될 수 있다. 여기서, 확장비트(170)를 드릴비트(140)로부터 인출 또는 인입시키는 방법은 이미 공지된 기술이므로 생략하기로 한다.

상기와 같이 확장비트(170)가 드릴비트(140)의 하단에 회전 가능하게 장착됨에 따라 상하방향뿐 아니라 회전방향으로 타격력을 가할 수 있게 된다. 따라서, 직경이 작은 드릴비트(140)를 통해서도 원하는 크기의 직경을 갖는 굴착공을 형성할 수 있게 된다.

배출관(150)은 피스톤 해머(130) 및 드릴비트(140) 내에 수용되며, 드릴비트(140)의 타격에 의해 파쇄된 굴착토를 외부로 배출시키는 유로 역할을 한다. 배출관(150)은 일단이 진공펌프와 연결되어 굴착토를 외부로 배출시킬 수도 있으나, 유입관(110)을 통해 공급된 압축공기를 이용하여 굴착토를 배출관(150) 외부로 배출시키는 것이 바람직하다.

이에 따라, 압축공기의 손실 없이 효율적으로 굴착토를 제거할 수 있게 된다. 즉, 종래에는 압축공기가 굴착공을 통해 배출되므로 굴착토의 배출에 이용되는 압축공기가 굴착공 내에서 쉽게 분산되는 문제가 있었는데, 상기와 같이 피스톤 해머(130)의 구동시 사용된 압축공기를 이용하여 굴착토를 배출관(150)으로 배출시킬 수 있게 되면 압축공기의 손실을 줄일 수 있게 되므로 보다 효율적으로 굴착토를 제거할 수 있게 된다.

이를 위해 확장비트(170)는 유입관(110)과 연통된 유입 채널(171)과, 배출관(150)과 연통된 배출 채널(172)을 구비할 수 있다. 보다 구체적으로, 유입 채널(171)은 확장비트(170)의 외주면에 길이방향으로 형성되어 실린더(120)와 연통될 수 있다.

따라서, 드릴비트(140) 및 확장비트(170)가 천공작업을 진행하게 되면 주위의 지반이나 암반이 파쇄되면서 잘게 부숴진 굴착토가 굴착공 주위에 생기게 되고, 이러한 굴착토가 쌓이게 되면 굴착성을 저해하게 되므로 유입관(110)으로 압축공기를 분사한다. 그러면, 압축공기가 실린더(120) 내에 형성된 유로를 지나 유입 채널(171)로 공급되고, 굴착공 주변에 쌓여있는 굴착토와 함께 배출 채널(172) 및 배출관(150)을 지나 외부로 배출되는 것이다.

케이싱(160)은 유입관(110)을 감싸도록 중공의 형태로 이루어지며, 내부에 피스톤 해머(130)를 수용한다. 따라서, 종래에는 굴착되는 면이 갯벌 등과 같이 연약지반일 경우에는 천공 시에 지반이 무너져 토사물이 배출 채널(172)의 입구를 막는 문제가 있었는데, 상기와 같이 외부에 케이싱(160)을 장착하게 되면 연약지반의 토사물들이 배출 채널(172)로 유입되는 것을 막을 수 있게 된다.

또한, 케이싱(160)이 유입관(110) 및 피스톤 해머(130)를 감싸도록 형성됨에 따라, 유입관(110) 및 피스톤 해머(130)가 일정거리 이격되어 있어도 케이싱(160)이 유입관(110) 및 피스톤 해머(130)를 밀봉하고 있으므로 유입관(110)으로 유입된 압축공기가 외부로 유출되지 않게 된다. 즉, 케이싱(160)은 토사물들이 배출 채널(172)로 유입되는 것을 막는 동시에, 압축공기가 외부로 유출되지 않도록 밀봉하는 역할을 하는 것이다.

한편, 케이싱(160)의 상부에는 로테이션 유닛(180)이 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 로테이션 유닛(180)은 케이싱(160) 상측으로 돌출된 배출관(150)에 장착될 수 있으며, 배출관(150)에는 드릴비트(140)의 일단이 장착될 수 있다. 그리고, 천공작업을 용이하게 하기 위해 케이싱(160)의 하단 내부에 장착된 케이싱 슈(Casing Shoe, 161)를 더 구비할 수도 있다.
케이싱 슈(161)는 케이싱(160)의 하단에 장착되어 케이싱(160)과 확장 비트(170) 사이에 배치된다. 케이싱 슈(161)는 상측 부위가 케이싱(160)의 내벽에 고정되고 하측 부위가 확장 비트(170)의 둘레를 감싸는 형태로 이루어질 수 있다. 이와 같이, 케이싱(160)의 하단에 장착된 케이싱 슈(161)는 케이싱(160)이 굴착공 내로 쉽게 들어가도록 함으로써, 천공작업을 용이하게 할 수 있다.

이처럼 배출관(150)에 로테이션 유닛(180)이 장착됨에 따라, 로테이션 유닛(180)을 통해 배출관(150)을 좌측 또는 우측으로 회전시키게 되면 드릴비트(140)의 하단에 장착된 확장비트(170)가 드릴비트(140)와 함께 회전할 수 있게 된다.

전술한 바와 같이, 역순환 천공비트장치(100)는 유입관(110)의 외부에 케이싱(160)을 장착함으로써 연약지반의 토사물들이 배출 채널(172)로 유입되는 것을 막을 수 있게 된다. 즉, 종래에는 굴착되는 면이 갯벌 등과 같이 연약지반일 경우에는 천공 시에 지반이 무너져 토사물이 배출 채널(172)의 입구를 막는 문제가 있었는데, 상기와 같이 외부에 케이싱(160)을 장착하게 되면 연약지반의 토사물들이 배출 채널(172)로 유입되는 것을 막을 수 있게 된다.

또한, 굴착토를 역순환 천공비트장치(100)의 중앙에 형성된 흡입관을 통해 외부로 배출하기 때문에, 굴착토가 유입 채널(171) 및 배출 채널(172)을 막지 않게 되어 굴착토를 원활하게 배출시킬 수 있게 된다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

100.. 역순환 천공비트장치
110.. 유입관
120.. 실린더
130.. 피스톤 해머
140.. 드릴비트
150.. 배출관
160.. 케이싱
170.. 확장비트
180.. 로테이션 유닛

Claims

압축공기가 유입되는 유입관;
상기 유입관과 연통된 실린더;
상기 실린더 내에 수용되며, 상기 압축공기의 유입 또는 배출에 의해 승강하는 피스톤 해머;
상기 피스톤 해머의 하부에 배치되며, 상기 피스톤 해머의 하강 동작에 의해 암반으로 타격을 가하는 드릴비트;
상기 피스톤 해머 및 드릴비트 내에 수용되며, 상기 드릴비트의 타격에 의해 파쇄된 굴착토를 외부로 배출시키며, 상기 드릴비트와 연결되는 배출관;
상기 유입관을 감싸도록 형성된 케이싱;
상기 드릴비트의 측면에 형성된 출입구로부터 인출 또는 인입되게 형성된 확장비트;
상기 케이싱의 상부에 배치되고, 상기 배출관과 연결된 로테이션 유닛; 및
상기 케이싱의 하단에 장착되어 상기 케이싱과 확장 비트 사이에 배치되는 것으로, 상측 부위가 상기 케이싱의 내벽에 고정되고 하측 부위가 상기 확장 비트의 둘레를 감싸는 형태로 이루어진 케이싱 슈;를 포함하며,
상기 확장비트는,
그 외주면에 길이방향으로 형성되어 상기 실린더와 연통되는 유입 채널, 및 상기 배출관과 연통되는 배출 채널을 구비하여, 상기 유입관으로부터 공급된 압축공기가 상기 실린더의 유로를 지나 상기 유입 채널로 공급된 후 상기 배출 채널 및 배출관을 지나 외부로 배출되게 하는 것을 특징으로 하는 역순환 천공비트장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 드릴비트는 배출관의 외주면에 장착된 것을 특징으로 하는 역순환 천공비트장치.
삭제