KR101745376B1 - 분리형 해머비트 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 분리형 해머비트는, 분리비트(120)가 삽입되어 결합될 수 있도록 전단부에 비트수용홈(111)이 형성되고, 전단면에 지반 혹은 암반을 파쇄하는 버튼(30)이 구비되며, 내부에 탄성연결수단(130)이 설치되는 공간부(112)가 형성되는 비트하우징(110)과, 상기 비트하우징(110)의 비트수용홈(111)에 삽입 결합되고, 전단면에 지반 혹은 암반을 파쇄하는 버튼(30)이 구비되는 분리비트(120) 및
상기 비트하우징(110)에 구비된 공간부(112)에 위치하고, 일단은 비트하우징 내부에 고정되고, 타단은 분리비트의 일측 후면부에 결합되는 탄성연결수단(130)을 포함하되, 상기 분리비트(120)는 상기 비트하우징(110)의 전단에 횡방향으로 삽입되고 양단이 상기 비트하우징의 외경 바깥으로 돌출되는 몸체부(122)와, 일단은 상기 몸체부(122)에 일체로 결합되고 타단은 상기 비트하우징의 축방향으로 삽입되는 결합부(121)를 포함하여 구성된다.
천공 종료 후 비트하우징을 강재케이싱(2) 내부로 끌어당기면 상기 분리비트의 양단이 강재케이싱(2)에 걸려 상기 분리비트가 상기 비트수용홈(111)에서 이탈한 후, 상기 탄성연결수단(130)의 탄성력에 의해 상기 분리비트(120)의 일측(123)이 당겨짐으로써 상기 분리비트가 강재케이싱 내부를 통과하여 회수될 수 있다.

Description

분리형 해머비트{Dividable hammer bit}

본 발명은 지반 천공용 해머비트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 천공 후 공벽 붕괴 방지를 위한 강재케이싱을 그대로 두고 케이싱 내부를 통하여 해머비트를 회수 할 수 있도록 분리가 가능한 지반 천공용 해머비트에 관한 것이다.

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

실제 지반 천공 작업시에는 작업중 굴착공이 붕괴되는 것을 방지하기 위해 파이프 형태의 강재 케이싱(steel casing)을 굴착공에 삽입하면서 굴착 작업을 진행해야 하는 경우가 많은데, 이 경우에는 천공시 파일럿 비트의 외곽으로 윙비트가 펼쳐져서 케이싱의 외경보다 큰 회전직경을 갖고 회수시에는 케이싱 내부로 접혀질 수 있는 구조를 가진 확경 비트가 사용되어야 한다. 확경비트에 관한 기술은 예컨대, 대한민국 등록특허 제10-0461525호 및 제10-0871127호에 개시되어 있다.

제10-0461525호의 경우 확경 비트는 공압 피스톤에 의해 타격되는 가이드 디바이스와, 가이드 디바이스의 하부에 위치하는 파일럿 비트와, 비확경 상태에서 그 저면이 파일럿 비트의 선단면과 실질적으로 동일 평면상에 위치하고 굴착이 시작됨에 따라 경사진 상측 방향으로 슬라이딩 되어 확경 상태로 전환되는 윙비트를 포함한다. 그러나, 상기와 같은 구조를 갖는 확경 비트는 윙비트의 저면이 파일럿 비트의 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.

대한민국 등록특허 제10-0461525호 대한민국 등록특허 제10-0871127호

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

본 발명에서는 이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 외부의 동력원에 의해 회전하고 강재케이싱(2)과 함께 지반 혹은 암반 속으로 전진하면서 천공하는 해머비트에 있어서, 분리비트(120)가 삽입되어 결합될 수 있도록 전단부에 비트수용홈(111)이 형성되고, 전단면에 지반 혹은 암반을 파쇄하는 버튼(30)이 구비되며, 내부에 탄성연결수단(130)이 설치되는 공간부(112)가 형성되는 비트하우징(110); 상기 비트하우징(110)의 비트수용홈(111)에 삽입 결합되고, 전단면에 지반 혹은 암반을 파쇄하는 버튼(30)이 구비되는 분리비트(120); 상기 비트하우징(110)에 구비된 공간부(112)에 위치하고, 일단은 비트하우징 내부에 고정되고, 타단은 분리비트의 일측 후면부에 결합되는 탄성연결수단(130)을 포함하되, 상기 분리비트(120)는 상기 비트하우징(110)의 전단에 횡방향으로 삽입되고 양단이 상기 비트하우징의 외경 바깥으로 돌출되는 몸체부(122)와, 일단은 상기 몸체부(122)에 일체로 결합되고 타단은 상기 비트하우징의 축방향으로 삽입되는 결합부(121)를 포함하여 구성되며, 천공 종료 후 비트하우징을 강재케이싱(2) 내부로 끌어당기면 상기 분리비트의 양단이 강재케이싱(2)에 걸려 상기 분리비트가 상기 비트수용홈(111)에서 이탈한 후, 상기 탄성연결수단(130)의 탄성력에 의해 상기 분리비트(120)의 일측(123)이 당겨짐으로써 상기 분리비트가 강재케이싱 내부를 통과하여 회수될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 분리형 해머비트를 개시한다.

상기 분리비트(221)의 결합부 타측(221b)을 일측(211a)보다 짧게 형성하여 분리비트의 결합부 타측이 먼저 수용부에서 이탈하도록 하여, 분리비트가 용이하게 분리되는 것이 바람직하다.

상기 탄성연결수단은 코일 형태의 스프링으로 구성하여 탄성변경 길이를 길게 하고 적절한 견인력을 확보할 수 있다.

상기 공간부의 일측면은 내측 방향으로 볼록하게 형성되어 상기 탄성연결수단이 상기 공간부 일측면의 형상에 대응하여 휘어진 상태를 유지하도록 하여 분리비트의 일측을 공간부의 내측 방향으로 유도하는 것이 바람직하다.

본 발명은 강재케이싱을 이용한 지반 천공 후 케이싱의 내부를 통해 회수 가능한 해머비트에 관한 것으로, 천공 종료 후 케이싱은 그대로 두고 비트하우징을 후퇴시키면 분리비트가 비트하우징에서 이탈되고, 이탈되어 분리된 분리비트는 그 일측과 비트하우징을 연결하는 탄성연결수단에 의해 강재케이싱 내부로 끌려 들어오게 된다. 즉, 외부에서 비트하우징을 끌어당기는 간단한 작동으로 해머비트 전체를 용이하게 회수할 수 있게 된다.

도 1은 강재케이싱을 이용한 지반 혹은 암반의 천공 개요도
도 2는 본 발명의 분리형 해머비트 사시도
도 3은 본 발명의 해머비트 주요 부품의 결합상태을 나타낸 조립도
도 4는 본 발명의 분리형 해머비트 회수 작동 순서도
도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시예

본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 강재케이싱(2)을 이용하여 지반 혹은 암반을 천공하는 모습을 나타낸 개요도로 해머비트(3)의 외경 이상의 직경으로 지반을 천공하면서 해머비트와 강재케이싱은 동시에 전진하게 된다. 강재케이싱(2)은 공벽이 무너지는 것을 방지하고 천공 종료 후 해머비트(3)를 제거한 후에도 일시적으로 혹은 영구적으로 지반 속에 남겨두게 된다. 통상 해머비트(3)는 외부의 동력원에 의해 지반을 누르거나 타격하면서 회전하는 작동에 의해 지반 혹은 암반을 천공하여 확보된 공간 속으로 전진하게 된다.

본 발명에서는 이와 같이 외부의 동력원에 의해 회전하고 강재케이싱(2)과 함께 지반 혹은 암반 속으로 전진하면서 천공한 후 용이하게 분리하여 회수 가능한 해머비트를 제공한다.

도 2는 본 발명의 분리형 해머비트의 바람직한 일 실시예의 사시도이며, 도 3은 주요 부재의 결합 상태를 나타낸 조립도로 비트하우징(110)과 분리비트(120)가 탄성연결수단(130)에 의해 연결된 모습을 나타내고 있다. 도 3에서는 탄성연결수단과 두 구성요소 사이의 연결은 핀에 의한 힌지연결로 표현하고 있으나, 이는 하나의 실시예에 해당하고 다양한 연결 방법을 적용할 수 있다.

도 2와 도 3에서 버튼(30)은 견고한 암반을 파쇄하기 위하여 해머비트의 전단면에 다수 구비되는 통상 텅스텐 합금으로 만들어진 부품이고, 공기분출구(50)는 외부에서 제공하는 압축공기를 분출하는 수단이며, 부산물 이동통로(70)는 지반 혹은 암반이 파쇄되면서 발생하는 먼지와 돌조각을 압축공기를 이용하여 외부로 이동시킬 때 필요한 이동 경로이다. 경우에 따라서는 공기분출구(50)를 통하여 외부에서 물을 공급하기도 하는데, 이러한 버튼(30)과 공기분출구(50)와 부산물 이동통로(70)는 해머비트에 반드시 필요한 구성요소이나 본 발명의 해머비트 회수를 위한 주요 메카니즘과는 무관하므로 이하의 설명 및 도면에서는 생략한다.

본 발명의 분리형 해머비트는 분리비트(120)가 삽입되어 결합될 수 있도록 전단부에 비트수용홈(111)이 형성되고, 전단면에 지반 혹은 암반을 파쇄하는 버튼(30)이 구비되며, 내부에 탄성연결수단(130)이 설치되는 공간부(112)가 형성되는 비트하우징(110)과 상기 비트하우징(110)의 비트수용홈(111)에 삽입 결합되고, 전단면에 지반 혹은 암반을 파쇄하는 버튼(30)이 구비되는 분리비트(120)와 상기 비트하우징(110)에 구비된 공간부(112)에 위치하고, 일단은 비트하우징 내부에 고정되고, 타단은 분리비트의 일측 후면부에 결합되는 탄성연결수단(130)을 포함하되, 상기 분리비트(120)는 상기 비트하우징(110)의 전단에 횡방향으로 삽입되고 양단이 상기 비트하우징의 외경 바깥으로 돌출되는 몸체부(122)와, 일단은 상기 몸체부(122)에 일체로 결합되고 타단은 상기 비트하우징의 축방향으로 삽입되는 결합부(121)를 포함하여 구성되며, 천공 종료 후 비트하우징을 강재케이싱(2) 내부로 끌어당기면 상기 분리비트의 양단이 강재케이싱(2)에 걸려 상기 분리비트가 상기 비트수용홈(111)에서 이탈한 후, 상기 탄성연결수단(130)의 탄성력에 의해 상기 분리비트(120)의 일측(123)이 당겨짐으로써 상기 분리비트가 강재케이싱 내부를 통과하여 회수될 수 있다.

버튼(30)은 견고한 암반을 파쇄하기 위하여 해머비트의 전단면에 다수 구비되는 통상 텅스텐 합금으로 만들어진 부품이고, 공기분출구(50)는 외부에서 제공하는 압축공기를 분출하는 수단이며, 부산물 이동통로(70)는 지반 혹은 암반이 파쇄되면서 발생하는 먼지와 돌조각을 압축공기를 이용하여 외부로 이동시킬 때 필요한 이동 경로이다. 경우에 따라서는 공기분출구(50)를 통하여 외부에서 물을 공급하기도 하는데, 이러한 버튼(30)과 공기분출구(50)와 부산물 이동통로(70)는 해머비트에 반드시 필요한 구성요소이나 본 발명의 해머비트 회수를 위한 주요 메카니즘과는 무관하므로 이하의 설명 및 도면에서는 제외한다.

도 4는 본 발명의 분리형 해머비트를 분리하여 회수하는 작동 순서도로, (가)는 천공 시 혹은 천공 직후의 모습으로 분리비트(120)가 비트하우징(110)에 결합되어 있다. (나)는 (가)의 상태에서 강재케이싱(2)은 그대로 둔 채 비트하우징(110)을 외부로 일부 후퇴시킨 상태이며, 분리비트(120)의 일측(123)과 타측(124)이 강재케이싱(2)에 걸리면서 분리비트(120)가 비트하우징(110)에서 이탈되기 시작한다. 도 4의 (다)는 (나)의 상태에서 비트하우징(110)을 외부로 더 후퇴시킨 상태로, 분리비트(120)가 비트하우징(110)에서 완전히 이탈하고 분리비트의 일측(123)에 연결된 탄성연결수단(130)에 의해서만 비트하우징과 연결된 상태이다. 이때의 탄성연결수단(130)은 분리비트(120)를 비트하우징(110)의 방향으로 끌어주는 역할을 하게 된다. (라)는 (다)의 상태에서 비트하우징(110)을 외부로 더 후퇴시킨 상태로, 분리비트(120)는 비트하우징(110)에 연결된 탄성연결수단(130)에 이끌려 강재케이싱(2) 내부로 완전히 들어오게 된다. 이러한 과정은 강재케이싱(2)을 그대로 둔 채 외부에서 비트하우징(110)을 끌어내는 것 만으로 모든 작동이 순차적으로 이루어지게 되어 용이하게 해머비트를 회수 할 수 있다.

도 4의 작동 순서도는 탄성연결수단(130)이 당겨주는 힘이 중력에 의한 분리비트(120)의 자중을 온전히 극복해야 하므로 가장 불리한 조건에서의 회수 과정이며, 해머비트의 길이 방향을 축으로 90°혹은 180° 회전한 상태에서는 중력의 방향이 탄성연결수단(130)이 당겨주는 힘에 역행하지 않으므로 분리비트(120)가 비트하우징(110)에서 이탈된 후 탄성연결수단(130)에 이끌려 강재케이싱(2) 내부로 들어오는 작동이 더 원활하게 이루어지게 된다.

지반 천공 작업 중에는 비트수용홈(111)에 결합되어 고정된 분리비트(120)는 상하좌우 방향으로의 움직임이 제한되고, 천공 진행방향으로는 전방에 지반 혹은 암반이 존재하고 후방인 외부에서 밀어주는 힘을 가하고 있으므로 비트하우징(110)에서 분리비트(120)가 이탈하지 않게 되어 비트하우징과 분리비트가 일체의 해머비트와 같이 천공 작업을 수행하게 된다.

상기 공간부(112)의 일측면(113)은 내측 방향으로 볼록하게 형성되어 상기 탄성연결수단(130)이 상기 공간부 일측면의 형상에 대응하여 휘어진 상태를 유지하도록 하여 분리비트의 일측을 공간부의 내측 방향으로 유도하는 것이 바람직하다. 즉, 분리비트(120)의 일측(123)이 비트하우징(110)의 중심 방향으로 유도되므로 더 용이하게 강재케이싱(2)의 내부로 들어올 수 있다.

만약 오작동이 발생할 경우에는 저속으로 1~2 회전 시키거나, 약간의 진동을 주거나, 비트하우징을 조금 전진-후퇴 시키거나, 압축공기를 분출하는 등의 간단한 작동으로 분리비트(120)의 일측(123)이 강재케이싱(2)의 선단에 끼어있는 상태를 극복하고 탄성연결수단(130)에 의해 강재케이싱(2) 내부로 유도할 수 있다.

도 5에서와 같이 상기 분리비트(221)의 결합부 타측(221b)을 일측(211a)보다 짧게 형성하여 분리비트의 결합부 타측이 먼저 수용부에서 이탈하도록 하여, 분리비트가 용이하게 분리되도록 하는 것이 가능하다. 이러한 실시예에서는 비트하우징(210)을 후퇴시키면 강재케이싱(2)에 의해 분리비트(221)가 분리되는 과정에서 결합부 타측(221b)이 먼저 분리되고 탄성연결수단(230)에 의해 분리비트 일측(233)이 비트하우징의 중심부로 당겨지게 되므로 분리비트의 결합부가 용이하게 이탈하게 된다. 도 5의 (가)는 분리비트(221)가 비트하우징(210)에 결합된 상태이며, (나)는 결합부 타측(221b)이 결합부(221)에서 이탈되기 시작하고 결합부 일측(221a)은 결합부에서 이탈되지 않은 상태를 나타내고, 도 5의 (다)는 분리비트(221)의 결합부가 비트하우징(210)에서 완전히 분리되어 구속을 받지 않는 상태를 나타내고 있으며, (라)는 분리비트(221)가 완전히 강재케이싱(2) 내부로 들어온 상태를 나타내고 있다. 외부에서 비트하우징을 끌어내는 것 만으로 이러한 과정이 순차적으로 진행된다.

상기 탄성연결수단은 코일 형태의 스프링으로 제작하여 큰 탄성변형량을 확보하면서 비트하우징(110)과 분리비트(120)를 용이하게 연결할 수 있다.

본 발명의 분리형 해머비트는 천공 작업시에는 강재케이싱 외경 이상의 범위까지 천공하고, 회수 시에는 강재케이싱은 그대로 둔 채 외부에서 해머비트를 끌어내는 간단한 동작으로 분리비트가 분리되어 강재케이싱 내부로 들어오게 되어 용이하게 회수할 수 있다. 이러한 분리형 해머비트는 기존의 사장형 링비트를 대체할 수 있어 독성 물질인 텅스텐 합금을 지중에서 완전히 회수하는 장점이 있다.

1: 지반 혹은 암반 2: 강재케이싱 3: 해머비트
30: 버튼 50: 공기분출구 70: 부산물 이동통로
110: 비트하우징 111: 비트수용홈 112: 공간부
113: 공간부의 일측면
120: 분리비트 121: 결합부 122: 몸체부
123: 몸체부의 일측 124: 몸체부의 타측
130: 탄성연결수단
210: 비트하우징 211: 비트수용홈
220: 분리비트 221: 결합부
221a: 결합부 일측 221b: 결합부 타측
222: 몸체부
223: 몸체부의 일측 224: 몸체부의 타측
230: 탄성연결수단

Claims (4)

1. 외부의 동력원에 의해 회전하고 강재케이싱(2)과 함께 지반 혹은 암반 속으로 전진하면서 천공하는 해머비트에 있어서,
   전단부에서 중심점을 지나는 지름의 전장에 걸쳐 비트수용홈(111)이 형성되고, 전단면에 지반 혹은 암반을 파쇄하는 버튼(30)이 구비되며, 상기 비트수용홈(111)에 해머비트의 축선방향으로 공간부(112)가 형성되는 비트하우징(110);
   상기 비트하우징(110)의 비트수용홈(111)에 삽입 결합되고, 전단면에 지반 혹은 암반을 파쇄하는 버튼(30)이 구비되는 분리비트(120);
   일단은 상기 비트하우징(110)의 공간부(112)에 고정되고, 타단은 상기 분리비트(120)의 후면부 일측에 결합되는 탄성연결수단(130);을 포함하며,
   상기 분리비트(120)는 양단이 상기 비트하우징의 외경 바깥으로 돌출되는 몸체부(122)와, 일단부는 상기 몸체부(122)에 일체로 결합되고 타단부는 상기 비트하우징의 축방향으로 삽입되는 결합부(121)를 포함하여 구성되며,
   천공 종료 후 비트하우징을 강재케이싱(2) 내부로 끌어당기면 상기 분리비트의 양단이 강재케이싱(2)에 걸려 상기 분리비트가 상기 비트수용홈(111)에서 이탈한 후, 상기 탄성연결수단(130)의 탄성력에 의해 상기 분리비트(120)의 일측(123)이 당겨짐으로써 상기 분리비트가 강재케이싱 내부를 통과하여 회수될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 분리형 해머비트.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 분리비트(222)의 결합부 타측(221b)을 일측(221a)보다 짧게 형성하여 분리비트의 결합부 타측이 먼저 수용부에서 이탈하도록 하여, 분리비트가 용이하게 분리되는 것을 특징으로 하는 분리형 해머비트.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 탄성연결수단은 코일 형태의 스프링인 것을 특징으로 하는 분리형 해머비트.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 공간부의 일측면(113)은 내측 방향으로 볼록하게 형성되어 상기 탄성연결수단이 상기 공간부 일측면의 형상에 대응하여 휘어진 상태를 유지하도록 하는 것을 특징으로 하는 분리형 해머비트.
   

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