KR102172162B1 - Rcd용 슬라이딩 확공 비트구조체 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 RCD용 슬라이딩 확공 비트구조체는, 다수의 비트가 그 저면에 회전가능하게 설치되고 상기 다수의 비트중에서 가장자리에 설치되는 복수의 사이드굴착비트가 회동가능하게 설치되도록 비트회동홈이 형성된 받침판과, 상기 받침판의 비트회동홈에 회동가능하게 고정되도록 힌지축에 의하여 힌지고정된 복수의 가장자리 새들과, 상기 힌지고정된 가장자리 새들에 고정되며 회전가능하게 고정되고 굴착시에는 케이싱강관의 외경까지 굴착되게 설치된 비트를 포함하여, 받침판의 가장자리에 설치된 사이드굴착비트가 힌지가능하게 작동되어 케이싱강관내에 삽입시에는 상기 사이드굴착비트가 상기 받침판의 내경에 배치되고 지반에 굴착시에는 사이드굴착비트가 회동되어 상기 케이싱강관의 외경까지 굴착하는 것이 가능하게 되어 견고한 암반에서도 상기 케이싱강관의 외경과 동일한 직경으로 굴착하는 것이 가능하게 되어 설계지내력을 발휘할 수 있어 기초 전체의 지지력을 향상시킬 수가 있다.

Description

RCD용 슬라이딩 확공 비트구조체{Sliding expanded bit body for reverse circulation drill}

본 발명은 RCD(reverse circulation drill)용도 슬라이딩 확공 비트구조체에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 설명하면, 받침판의 가장자리에 설치된 사이드굴착비트가 힌지가능하게 작동되어 케이싱강관내에 삽입시에는 상기 사이드굴착비트가 상기 받침판의 내경에 배치되고 지반에 굴착시에는 사이드굴착비트가 회동되어 상기 케이싱강관의 외경까지 굴착하는 것이 가능하게 되어 견고한 암반에서도 상기 케이싱강관의 외경과 동일한 직경으로 굴착하는 것이 가능하게 되어 설계지내력을 발휘할 수 있고 기초 전체의 지지력을 향상시킬 수가 있는 RCD용 슬라이딩 확공 비트구조체에 관한 것이다.

통상 건물, 교량, 구조물 등의 하부에는 기초, 파일, 피어, 얕은기초, 깊은기초 등이 설치된다.

여기서 깊은 기초를 설치하기 위한 지반강화공(B)을 형성하는 방식은, 도 1에 도시된 바와 같이, 지반굴착기 또는 그라브를 이용하여 케이싱(4)을 삽입하면서 지반(E)을 굴착하고, 지반 하부에 존재하는 암반(R)을 암반천공기 등을 이용하여 굴착하고, 지반(E) 및 암반(R) 굴착부에 빔, 강관, 철근, 콘크리트 등을 투입하여 지중에 파일, 피어, 기초 등을 형성하는 것이다.

상기 지반강화공(B)을 형성하기 위하여 암반 굴착시에 상기 지반 굴착부에 삽입된 케이싱(4) 내부를 통하여 비트구조체(A)를 투입하여 암반(R)을 굴착하게 된다. 이때 지반 굴착부(E1)의 붕괴 방지를 위하여 지반 굴착부(E1)에 케이싱(4)이 삽입되어 있기 때문에 상기 케이싱(4)의 내부에 투입되는 비트구조체(A)의 외경은 상기 케이싱(4)의 내경보다 작게 된다. 따라서, 암반(R)을 굴착하는 경우에는 케이싱(4)의 내경보다 작은 비트구조체(A)를 이용하여 암반(R)을 굴착하게 되므로 상기 암반(R)의 굴착부(E2)는 상기 케이싱(4)의 외경보다 작은 공경을 가지게 되므로, 원래의 설계된 직경이 균등한 지반강화공(B)의 설계시와는 다르게 지반 굴착부(E1)의 대구경부와 암반 굴착부(E2)의 소구경부로 천공되어, 상기 지반강화공(B)은 대경부(B1)와 소경부(B2)로 단턱을 갖게 성형되므로 원래의 지반강화공(B)의 설계지지력을 만족할 수가 없게 되어 전체적인 지반의 설계지지력이 약해지게 되는 문제점이 발생하게 된다.

이를 구체적으로 설명하면, 연약한 지반에 속하는 토사나 풍화암의 상기 지반(E)에는 상기 케이싱(4)이 그대로 삽입되나, 암석과 같은 암반(R)을 굴착하게 될 경우에는, 상기 케이싱(4)이 암반(R)을 뚫고 지나갈 수가 없으므로, 상기 케이싱(4)의 외경보다 작게 형성된 직경을 갖는 비트구조체(A)가 천공되므로, 연약 지반(E)의 굴착공의 직경과 암반(R)의 굴착공의 직경이 다르게 되므로, 지중에 조성되는 기초는 대구경의 지반 기초와 상기 지반기초의 하부에 조성되는 소구경의 암반 기초로 구성되어 1개의 기초가 굵기가 서로 상이한 기초가 형성되게 되어 지반강화공(B)의 설계시의 기초의 지내력을 달성할 수 없게 되어 기초 전체의 지지력이 저하되게 되는 문제점이 발생하게 된다.

특허등록공보 제10-0311621호 "연속굴반기의 비트" 공개특허공보 제10-2013-0001199호 "일체형 지반 굴착 해머용 비트 시스템" 공개특허공보 제10-2016-0099530호 "드릴 장치"

본 발명의 목적은, 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 받침판의 가장자리에 설치된 사이드굴착비트가 힌지가능하게 작동되어 케이싱강관내에 삽입시에는 상기 사이드굴착비트가 중력에 의하여 늘어지게 하강되므로 상기 받침판의 내경에 배치되고 지반에 굴착시에는 사이드굴착비트가 지반과의 마찰에 의하여 외측방향으로 회동되어 상기 케이싱강관의 외경까지 굴착하는 것이 가능하게 되어 견고한 암반에서도 상기 케이싱강관의 외경과 동일한 직경으로 굴착하는 것이 가능하게 되어 설계지내력을 발휘할 수 있고 기초 전체의 지지력을 향상시킬 수 있는 RCD용 슬라이딩 확공 비트구조체를 제공하는 것이다.

본 발명의 이러한 목적은, 다수의 비트가 그 저면에 회전가능하게 설치되고 상기 다수의 비트중에서 가장자리에 설치되는 복수의 사이드굴착비트가 회동가능하게 설치되도록 비트회동홈이 형성된 받침판과, 상기 받침판의 비트회동홈에 회동가능하게 고정되도록 힌지축에 의하여 힌지고정된 복수의 가장자리 새들과, 상기 힌지고정된 가장자리 새들에 고정되며 회전가능하게 고정되고 굴착시에는 케이싱강관의 외경까지 굴착되게 설치된 비트를 포함하는 본 발명에 따른 RCD용 슬라이딩 확공 비트구조체에 의하여 달성된다.

본 발명에 따른 RCD용 슬라이딩 확공 비트구조체는, 다수의 비트가 그 저면에 회전가능하게 설치되고 상기 다수의 비트중에서 가장자리에 설치되는 복수의 사이드굴착비트가 회동가능하게 설치되도록 비트회동홈이 형성된 받침판과, 상기 받침판의 비트회동홈에 회동가능하게 고정되도록 힌지축에 의하여 힌지고정된 복수의 가장자리 새들과, 상기 힌지고정된 가장자리 새들에 고정되며 회전가능하게 고정되고 굴착시에는 케이싱강관의 외경까지 굴착되게 설치된 비트를 포함하여, 받침판의 가장자리에 설치된 사이드굴착비트가 힌지가능하게 작동되어 케이싱강관내에 삽입시에는 상기 사이드굴착비트가 상기 받침판의 내경에 배치되고 지반에 굴착시에는 사이드굴착비트가 회동되어 상기 케이싱강관의 외경까지 굴착하는 것이 가능하게 되어 견고한 암반에서도 상기 케이싱강관의 외경과 동일한 직경으로 굴착하는 것이 가능하게 되어 설계지내력을 발휘할 수 있어 기초 전체의 지지력을 향상시킬 수가 있게 되는 우수한 효과가 있다.

도 1은 기존 기초의 암반굴착 단면을 나타낸 모식도
도 2는 본 발명의 비트구조체를 사용한 암반굴착 단면을 나타낸 모식도
도 3a, 3b는 본 발명의 제1실시예에 따른 RCD용 슬라이딩 확공 비트구조체의 개략적인 사시 사진 및 사시도
도 4a, 4b는 본 발명의 제1실시예에 따른 RCD용 슬라이딩 확공 비트구조체의 부분절단된 분해사시도 및 부분절단된 개략적인 종단면도
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 RCD용 슬라이딩 확공 비트구조체의 케이싱강관의 내부에 삽입시의 사이드굴착비트의 수직으로 회동된 개략적인 단면도
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 RCD용 슬라이딩 확공 비트구조체의 사이드굴착비트의 지반에 접하여 굴착중인 수평으로 회동정지된 상태의 개략적인 단면도
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 RCD용 슬라이딩 확공 비트구조체의 사이드굴착비트의 암반의 굴착후에 암반굴착공에 케이싱강관이 삽입된 상태의 개략적인 종단면도

본 발명은 RCD(reverse circulation drill) 용도의 비트구조체, 확공 비트구조체, 확장 비트구조체, RCD용 슬라이딩 확공 비트구조체 등에 관한 것이다.

본 발명의 제1실시예에 따른 RCD용 슬라이딩 확공 비트구조체(A)는, 도 3a 내지 도 3b에 도시된 바와 같이, 굴착할 지면이나 암반과 접하며 다수의 굴착비트(5)가 저면에 설치되고 급수공과 고압공기관이 상부에서 연결된 비트본체(1)와, 상기 비트본체(1)의 하부에 설치되며 다수의 굴착비트가 그 저면에 회전가능하게 설치되고 상기 다수의 굴착비트(5) 중에서 가장자리에 설치되는 복수의 사이드굴착비트(5a)가 회동가능하게 설치되도록 비트회동홈(21)이 형성된 받침판(2)과, 상기 받침판(2)의 비트회동홈(21)에 회동가능하게 고정되도록 힌지축에 의하여 힌지고정된 복수의 가장자리 새들(3)과, 상기 힌지고정된 가장자리 새들(3)에 고정되며 회전가능하게 고정되고 굴착시에는 케이싱강관(4)의 외경까지 굴착되게 설치된 사이드굴착비트(5a)를 포함한다.

상기 비트본체(1)의 상기 받침판(2)의 비트회동홈(21)이 형성된 가장자리에는 새들(3)의 회동을 제한하는 걸림턱(1a)이 형성되어 있다.

상기 받침판(2)의 비트회동홈(21)의 내측의 단부에는 상기 비트회동홈(21)과 유사하게 형성되며 상기 새들(3)이 고정되는 회동판(6)이 회동가능하게 고정되는 힌지부(22)가 형성되어 있다.

상기 회동판(6)은 일단부는 상기 받침판(2)의 힌지부(22)에 힌지축(23)으로 힌지고정되고 그 일면(6a)에는 상기 사이드굴착비트(5a)가 고정되는 새들(3)이 고정되고 타면(6b)의 일 단부의 부근에는 힌지부(62)가 형성되고 상기 힌지축(23)이 삽입되어, 상기 회동판(6)은 상기 힌지축(23)을 중심으로 회동가능하게 고정되는 것이다.

상기 새들(3)은 일면(3a)은 상기 회동판(6)에 고정되고 그 반대면에는 사이드굴착비트(5a)가 고정되도록 비트고정단부(31)가 돌출되게 형성되어 있다.

상기 사이드굴착비트(5a)는 그 양측의 고정단부(51)가 상기 새들(3)의 비트고정단부(31)에 나사고정되고 상기 사이드굴착비트(5a)의 외면에는 다수의 굴착돌기(52)가 형성되어 지반이나 암반과의 접촉시 지반이나 암반을 회전하면서 굴착되게 가동되는 것이다.

상기 사이드굴착비트(5a)가 비사용시, 예를 들면, 비트본체(1)는 케이싱강관(4)의 가장좁은 내경을 갖는 내측의 내측 케이싱슈내공면(4b)을 통과하여 상기 케이싱강관(4)의 내부에 용이하게 삽입되게 되는 경우와 같은 비사용시에는, 상기 사이드굴착비트(5a)는 케이싱강관(4)에 삽입시에는 중력에 의하여 수직으로 회동되게 배치되고, 상기 사이드굴착비트(5a)가 지반(E)에 접하게 되는 굴착가공시에는 상기 사이드굴착비트(5a)가 지반(E)에 접하면서 외측 방향으로 회동되면서 전개되고, 상기 사이드굴착비트(5a)가 최대한으로 외측의 수평방향으로 회동된 때에, 상기 사이드굴착비트(5a)의 최외측의 굴착돌기(52)는 상기 케이싱강관(4)의 외경(4a)의 폭까지 굴착가능하게 배치되는 것이다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 제1실시예에 따른 RCD용 슬라이딩 확공 비트구조체(A)의 작동을 이하에 상세하게 설명한다.

본 발명의 제1실시예에 따른 RCD용 슬라이딩 확공 비트구조체(A)가 가동을 위하여 케이싱강관(4)에 삽입되기 위해서는 수직으로 배치되어야 하므로, 도 5에 도시 된바와 같이, 회동작동되게 설치된 상기 사이드굴착비트(5a)가 그 중량으로 인하여 힌지축(23)을 중심으로 회동되어 수직으로 배치되므로 상기 비트본체(1)는 케이싱강관(4)의 가장좁은 내경을 갖는 내측의 내측 케이싱슈내공면(4b)을 통과하여 상기 케이싱강관(4)의 내부에 용이하게 삽입되게 되는 것이다.

이와 같이 케이싱강관(4)의 내측에 삽입된 본 발명의 제1실시예에 따른 RCD용 슬라이딩 확공 비트구조체(A)가 지반(E)에 접하여 가동을 하게 되면, 도 6에 도시된 바와 같이, 수직으로 배치된 상기 사이드굴착비트(5a)가 지반(E)에 접하면서 힌지축(23)을 중심으로 외측 방향으로 회동되면서 전개되고, 상기 사이드굴착비트(5a)가 전개되는 최대치는 상기 사이드굴착비트(5a)가 고정된 회동판(6)의 일면이 상기 비트본체(1)의 걸림턱(1a)에 접할때까지 회동되게 되는 것이다.

이와 같이 상기 사이드굴착비트(5a)가 최대로 외측방향으로 회동되면 본 발명의 제1실시예에 따른 RCD용 슬라이딩 확공 비트구조체(A)의 최대의 굴착외경이 상기 케이싱강관(4)의 외경(4a)이 삽입되는 범위까지 확대되는 상태로 굴착되는 것이다.

이를 자세하게 설명하면, 상기 비트본체(1)가 지반에 밀착되고 상기 비트본체(1)가 굴착을 위하여 하방으로 힘을 가하게 되면, 수직방향으로 회동되었던 상기 사이드굴착비트(5a)가 힌지축(23)을 중심으로 지반(E)과 접하는 부분이 먼저 지반에 접하게 되면서 결국에는 사이드굴착비트(5a)와 일체로 힌지고정된 새들(3)과 회동판(6)이 상기 비트본체(1)의 걸림턱(1a)에 접하는 거의 수평으로 외측방향으로 회동될때까지 회동되게 되고, 이와 같이 수평에 가깝게 외측방향으로 회동된 사이드굴착비트(5a)의 외측 가장자리의 굴착돌기(52)의 위치가 상기 케이싱강관(4)의 외측면, 즉 외경(4a)과 동일한 위치에 배치되므로, 상기 RCD용 슬라이딩 확공 비트구조체(A)의 굴착가동이 시작되어 굴착되는 굴착경은 상기 케이싱강관(4)의 외경과 동일한 폭으로 굴착되는 것이다.

따라서, 이러한 케이싱강관(4)의 외경과 동일한 폭으로 굴착되게 굴착하는 비트본체(1)로 굴착되는 굴착방식은 토사나 풍화암과 같은 연약한 지반의 굴착부(E1)만이 아니라 화강암과 같은 경암과 같은 암반(R)의 굴착부(E2)까지도 동일하게 굴착이 가능하게 되므로 암반(R)의 굴착부(E2)에서도 상기 케이싱강관(4)의 삽입이 가능한 방향으로 굴착되게 되므로, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 RCD용 슬라이딩 확공 비트구조체(A)에 의하여 전체 지반을 굴착하게 되면 암반과 같은 부위에는 삽입된 케이싱강관(4)을 그대로 암반에 매립하고 내부에 콘크리트를 타설하게 될 경우에는 기초 전체의 지지력이 향상되게 되므로, 전체적으로 시공되는 지반강화공(B)의 숫자를 줄이는 것이 가능하게 되어 지반강화비용이 월등하게 절감되는 것이 가능하게 되는 것이다.

본 발명에 따른 RCD용 슬라이딩 확공 비트구조체는 일반적인 비트제조산업에서 동일한 제품을 반복적으로 제조하는 것이 가능하다고 할 것이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이라고 할 것이다.

A ....... RCD용 슬라이딩 확공 비트구조체
1 ....... 비트본체 2 ....... 받침대
3 ....... 새들 4 ....... 케이싱강관
5 ....... 굴착비트 5a ....... 사이드굴착비트
6 ....... 회동판 21 ....... 비트회동홈
23 ....... 힌지축 62 ....... 힌지부

Claims (4)

1. RCD용 슬라이딩 확공 비트구조체(A)에 있어서,
   상기 RCD용 슬라이딩 확공 비트구조체(A)는, 굴착할 암반(E)과 접하며 암반(E)을 굴착하는 다수의 굴착비트(5)가 저면에 설치되고 급수공과 고압공기관이 상부에서 연결된 비트본체(1)와,
   상기 비트본체(1)의 하단의 가장자리에는 걸림턱(1a)이 설치되어 상하방향으로 회동되는 사이드굴착비트(5a)의 상방으로의 회동이 제한되고,
   상기 비트본체(1)의 하부에 설치되며 다수의 굴착비트(5)가 그 저면에 회전가능하게 설치되고 상기 다수의 굴착비트(5) 중에서 가장자리에 설치되는 복수의 사이드굴착비트(5a)가 상하방향으로 회동가능하게 설치되도록 비트회동홈(21)이 형성되고 상기 비트회동홈(21)의 내측 가장자리에는 힌지부(22)가 형성된 받침판(2)과,
   상기 받침판(2)의 비트회동홈(21)에 상하방향으로 회동가능하게 고정되도록 회동판(6)에 부착되고 힌지축(23)에 의하여 상하방향으로 회동가능하게 힌지고정된 복수의 가장자리 새들(3)과,
   상기 힌지고정된 가장자리 새들(3)에 회전가능하게 고정되고 굴착시에는 굴착부에 삽입되는 케이싱강관(4)의 외경까지 굴착되게 회동되는 상기 가장자리 새들(3)에 고정설치된 복수의 사이드굴착비트(5a)를 포함하고,
   상기 각 사이드굴착비트(5a)는 가장자리 새들(3)의 암반(E)에 접하는 방향으로 돌출된 비트고정단부(31)에 고정되고, 상기 각 가장자리 새들(3)은 일면(3a)이 복수의 각 회동판(6)의 일면(6a)에 고정되고,
   상기 각 회동판(6)의 타면(6b)의 일 단부의 부근에는 힌지부(62)가 형성되어 상기 힌지축(23)이 삽입되어 상하방향으로 힌지작동되고 상방으로 회동작동은 상기 비트본체(1)의 걸림턱(1a)에 제한되고,
   상기 사이드굴착비트(5a)는 상기 케이싱강관(4)에 삽입시에는 중력에 의하여 하향으로 회동되고,
   상기 사이드굴착비트(5a)가 굴착시에는 암반(E)에 접하면서 암반(E)에 접하는 상부의 외측 방향으로 회동되는 것을 특징으로 하는 RCD용 슬라이딩 확공 비트구조체
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