KR20100005138U

KR20100005138U - 굴착기용 배토관

Info

Publication number: KR20100005138U
Application number: KR2020080014971U
Authority: KR
Inventors: 김유경
Original assignee: 김유경
Priority date: 2008-11-10
Filing date: 2008-11-10
Publication date: 2010-05-19

Abstract

본 고안은 굴착기용 배토관에 관한 것으로서, 각각 균일한 높이 및 하향하여 폭이 점점 좁아지는 내경을 가지고 상부면 및 하부면이 개방된 형태의 뿔대관(21)이 상하로 복수개 겹겹이 쌓이도록 배치되며, 겹쳐진 상태에서 위쪽의 뿔대관(21)과 아래쪽의 뿔대관(21)은 그 외주면이 복수의 자유로이 접혀졌다 펴질 수 있도록 유연한 연결줄(22)에 의하여 연결되고, 상기 연결줄(22)이 완전히 펼쳐진 때에 위쪽의 뿔대관(21)의 하부면이 아래쪽의 뿔대관(21)의 상부면 내측으로 삽입된 상태이면서 동시에 그 사이에는 공기가 빠져나갈 수 있는 틈이 형성되도록 하는 길이로 각각의 뿔대관(21)이 서로 연결되도록 하는 길이로 각각의 뿔대관(21)에 고정될 수 있다. 이에 따라 순환수에 혼합된 상태의 굴착토를 흡입하여 배출시키는 배토관 내부에서 공기가 배토관 측면으로 용이하게 빠져나갈 수 있는 한편으로 순환수와 굴착토는 안정적으로 배토관을 따라 흘러내려갈 수 있으므로, 굴착토가 배토관 내부에서 정체되는 현상이 크게 감소되므로 굴착 작업의 속도가 향상될 수 있는 등의 효과를 얻을 수 있다.

굴착기, 배토관, 굴착토, 공기, 순환수

Description

굴착기용 배토관{A Slimes Discharge Pipe For Drilling Apparatus}

본 고안은 일반적으로 굴착기용 배토관에 관한 것으로서, 더 상세하게는 순환수에 혼합된 상태의 굴착토 슬러리를 흡입하여 배출시키는 배토관 내부에서 공기가 배토관 측면으로 용이하게 빠져나갈 수 있는 한편으로 순환수와 굴착토는 안정.적으로 배토관을 따라 흘러내려갈 수 있게 하여, 굴착토가 배토관 내부에서 정체되는 현상이 크게 감소되므로 굴착 작업의 속도가 향상될 수 있도록 구성한 새로운 굴착기용 배토관에 관한 것이다.

일반적으로, 교량이나 건축물 혹은 토목구조물 공사에는 기초공사를 위한 지반 굴착이 선행되어야 하는 경우가 많다. 지반 굴착은 굴착장치를 이용하여 이루어지며, 특히 암반과 같이 단단한 지반의 경우에는 굴착이 용이하지 않은 관계로 특수한 굴착장치가 요구된다.

종래 가장 일반적인 암반굴착공법으로는 역순환 굴착(RCD, Reverse Circulation Drill) 공법, PRD(Percussion Rotory Drill) 공법 및 이를 개량한 MACH(Mud and Air Circulating Hammer) 공법 등이 있다. RCD 공법은 선단의 특수한 롤러 비트를 회전시켜 설계심도까지 굴착하는 공법이며, 한편, PRD 공법 및 MACH 공법은 해머 비트를 압축 공기에 의하여 타격하면서 회전시키는 방식으로 지반을 굴착하는 방식이다.

도 1 내지 도 3에는 종래의 굴착 공법(MACH 공법, PRD 공법)이 예시되어 있다. 통상 지반은 표면의 토사층(2)과 그 아래의 암반층(1)으로 구성되며, 지표면으로부터 굴착 작업을 하거나 또는 강이나 바다의 경우에는 수면 위에 지지구조물(3)을 설치한 후에 굴착 작업을 하게 된다. 굴착 장치는 베이스 머신(4)으로부터 수직으로 리더(5)를 세우고, 리더(5)를 따라 굴착 로드(8)가 로우프(6)등에 의해 상하이동가능하게 설치된다. 지표면으로부터 소정 깊이까지(통상 심부의 암반층 상부까지)는 굴착공 내부를 보호하기 위한 케이싱 파이프(9)를 설치한다. 드릴링 로드(8)의 하부에는 하나 이상의 비트(11)가 장착된 해머(10)가 위치된다. MACH 공법에 따르면, 베이스머신(4)에 설치된 회전체(18)에 의하여 드릴링 로드(8)를 회전시키면서, 공기 압축기(12)에서 공급되는 압축공기로 해머(10)를 작동시켜 굴착공 하부의 암반을 굴착한다. 로드(8)와 굴착공(9) 내에는 공기압축기(12), 공기 공급관(13), 공기 공급로(82) 및 순환수 공급관(14)을 통해 압축 공기와 순환수가 공급되며, 굴착 작업시 발생되는 굴착토(굴착암편을 포함하며, 이하부터는 굴착토로 통칭함)는 로드(8) 내부의 굴착토 배출로(86)를 통해 지상으로 배출된다. 로드(8) 내부에는 이외에도 압축 공기가 배출되도록 하는 공기 배출로(84)가 공기 배출관(17)까지 연결된다. 로드(8)의 상부에는 압축공기 및 순환수를 공급 및 배출을 위한 각종 배관을 회전하는 로드(8)에 연결시키기 위한 회전연결부(7)가 설치된다. 회전연결부(7)까지 올라온 굴착토는 배토관(16)을 통해, 예컨대 흡입펌프 및/또는 수용탱크와 같 은, 굴착토 수집부(15) 측으로 이동하여 처리될 수 있다.

통상적으로, 굴착 중 발생되는 굴착토는 순환수와 함께 지상으로 배출된다. 이와 같이 순환수에 혼합되어 유동하는 굴착토는, 굴착토 제거를 위하여 공기압축기를 사용하므로 다량의 공기방울이 혼합되는 것이 일반적이다. 이로 인해, 지상의 배토관(16) 부위에서 정체 및/또는 막힘 현상이 자주 발생하고 따라서 굴착토의 배출이 원활하게 이루어지지 못하는 결과를 낳게 한다. 또한, PRD 공법의 경우 굴착 작업시 굴착공으로부터 굴착토 슬러리가 뿜어져 나와(도 3 참조) 굴착 작업을 진행하고 있는 작업자들이 흙탕물을 뒤집어쓰게 되는 일이 많다. 굴착토의 정체 및/또는 배토관의 막힘은 굴착토의 배출을 원활하지 않게 하면서 모터 등 각종 기기에 손상을 입히는 등의 문제를 야기시키고, 더 나아가 굴착 속도의 저하 또는 굴착 자체를 불가능하게 하는 문제를 발생시키기도 한다.

그러므로 굴착 작업 중 발생하는 굴착토 슬러리를 흡입하여 배출시키는 배토관 내부에서 굴착토가 정체하는 현상을 없앨 수 있도록 하여 굴착 작업의 속도가 향상될 수 있도록 하는 기술에 대한 절실한 요구가 있었다.

본 고안은 상술한 종래 굴착기의 굴착 작업 중 발생하는 굴착토의 배출 과정의 문제를 개선하고 다양한 추가 장점을 제공하기 위하여 고안된 것으로서, 순환수에 혼합된 상태의 굴착토 슬러리를 흡입하여 배출시키는 배토관 내부에서 공기가 배토관 측면으로 용이하게 빠져나갈 수 있는 한편으로 순환수와 굴착토는 안정적으 로 배토관을 따라 흘러내려갈 수 있게 하여, 굴착토가 배토관 내부에서 정체되는 현상을 없이줌으로써 굴착 작업을 원활하게 진행할 수 있도록 구성한 새로운 굴착기용 배토관을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 목적은 본 고안에 따라 제공되는 굴착기용 배토관에 의하여 달성된다.

본 고안의 일 실시예에 따른 굴착기용 배토관은, 순환수와 공기를 사용하여 땅에 구멍을 뚫기 위한 굴착기에 장착되는, 지상의 소정 높이에서부터 지상에 있는 굴착토 수집부까지 이어지도록 설치되는 배토관으로서, 각각 균일한 높이 및 하향하여 폭이 점점 좁아지는 내경을 가지고 상부면 및 하부면이 개방된 형태의 뿔대관이 상하로 복수개 겹겹이 쌓이도록 배치되며, 겹쳐진 상태에서 위쪽의 뿔대관과 아래쪽의 뿔대관은 그 외주면이 복수의 자유로이 접혀졌다 펴질 수 있도록 유연한 연결줄에 의하여 연결되고, 상기 연결줄이 완전히 펼쳐진 때에 위쪽의 뿔대관의 하부면이 아래쪽의 뿔대관의 상부면 내측으로 삽입된 상태이면서 동시에 그 사이에는 공기가 빠져나갈 수 있는 틈이 형성되도록 하는 길이로 각각의 뿔대관이 서로 연결되도록 하는 길이로 각각의 뿔대관에 고정될 수 있다.

본 고안의 일 실시예에 있어서, 각각의 상기 연결줄은 복수의 단위줄로 이루어지고, 각각의 상기 단위줄은 그 양단에 고정고리를 구비하며, 각각의 상기 고정고리는 상기 뿔대관 각각의 상부면의 외주에 돌출된 적어도 2개의 고정구에 각각 고정될 수 있다.

상술한 바와 같은 목적과 구성을 가지는 본 고안은, 순환수에 혼합된 상태의 굴착토를 흡입하여 배출시키는 배토관 내부에서 공기가 배토관 측면으로 용이하게 빠져나갈 수 있는 한편으로 순환수와 굴착토는 안정적으로 배토관을 따라 흘러내려갈 수 있게 하여, 굴착토가 배토관 내부에서 정체되는 현상을 없애줌으로써 굴착 작업의 속도가 향상될 수 있는 등의 효과를 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안을 구체적인 예를 들어 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 고안의 일 실시예에 따른 굴착기용 배토관의 설치 및 작용 원리를 설명하기 위한 개략적인 단면도 및 부분 확대 단면도이며, 도 5는 다중 뿔대관의 삽입 연결 구조를 설명하기 위한 개략적인 측면도이며, 한편 도 6은 단위 뿔대관의 형태를 보여주는 개략적인 사시도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 고안의 일 실시예에 따른 굴착기용 배토관(20)은, 순환수와 공기를 사용하여 땅에 구멍을 뚫기 위한 굴착기에 장착되는, 지상의 소정 높이에서부터 즉 드릴링 로드(8)의 상부에 설치되는 회전연결부(7)로부터 지상에 있는, 예컨대 흡입펌프 및/또는 수용탱크와 같은, 굴착토 수집부(15)까지 이어지도록 설치되는 배토관(20)이다.

배토관(20)은 도 5에 도시된 바와 같이 다수의 뿔대관(21)이 서로 상하로 겹겹이 연결된 구조를 가진다. 여기서, 각각의 뿔대관(21) 즉 단위 뿔대관(21)은 도 6에 예시된 바와 같이 예컨대 원이나 타원 또는 사각형 등의 단면을 가진 상부면 및 하부면이 개방된 즉 위아래가 뚤린 형태를 하는 것을 지칭한다. 단위 뿔대관(21)은, 각각 균일한 높이 및 하향하여 폭이 점점 좁아지는 내경을 가진다. 즉 도 6에 예시된 바와 같이 뿔대관(21)의 상부면 직경 A는 하부면 직경 B보다 크다.

본 고안에 따른 배토관(20)은 이러한 뿔대관(21)이 상하로 복수개 겹겹이 쌓이도록 배치되어 이루어지며, 뿔대관(21)들이 겹쳐진 상태에서 위쪽의 뿔대관(21)과 아래쪽의 뿔대관(21)은 그 외주면이 복수의 자유로이 접혀졌다 펴질 수 있는 유연한 연결줄(22)에 의하여 연결된다.

즉 연결줄(22)이 완전히 펼쳐진 때에 위쪽의 뿔대관(21)의 하부면이 아래쪽의 뿔대관(21)의 상부면 내측으로 삽입된 상태이면서 동시에 그 사이에는 공기가 빠져나갈 수 있는 틈이 형성되도록 하는 길이로 각각의 뿔대관(21)이 서로 연결되도록 하는 길이로 각각의 뿔대관(21)의 특정 위치에 고정될 수 있다.

도시된 본 고안의 일 실시예에 있어서, 상기 연결줄(21)은 뿔대관(21) 각각의 외주면의 2개 내지 4개 또는 그 이상의 대칭적인 지점에 형성된 고정구(24)에서 각각 고정되고 이를 상호 연결하는 형태일 수 있다. 각각의 연결줄(22)은 하나의 긴 로우프 형태로서 형성될 수도 있다. 다른 방식으로서, 연결줄(22)은 예컨대 도 5에 부분 확대 도시되고 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 인접하는 2개의 뿔대관(21)을 서로 연결하는 길이를 가진 일련의 짧은 단위줄(22a, 22b, 22c, 22d)의 집합으로 이루어질 수 있다. 연결줄(22)의 각각의 단위줄(22a, 22b, 22c, 22d)은 그 양단에 고정고리(25)가 각각 형성되고, 각각의 고정고리(25)는 각각 위쪽 및 아래쪽 뿔대관(21)의 고정구(24)에 결합되는 형태로 고정될 수 있다.

그러나 본 고안의 연결수단이 로우프 형태의 연결줄(22)에만 한정되는 것은 아니며, 뿔대관(21)들이 겹칠 수 있도록 유연하면서, 인접하는 상하 뿔대관(21)들이 최대한 공기가 빠져나갈 수 있는 틈을 가질 수 있게 하면서 펴지도록 하는 형태라는 조건을 만족한다면, 예컨대 위쪽 뿔대관(21)의 하부면 외주부와 아래쪽 뿔대관(21)의 상부면 외주부를 서로 연결하는 어떠한 형태라도 사용될 수 있다는 것이 당업자에게는 자명하다.

본 고안의 일 실시예에 따라, 연결줄(22)은 뿔대관(21) 각각의 상부면의 외주에 돌출된 적어도 2개의 고정구(24)에서 각각 고정되고 이를 상호 연쇄적으로 연결할 수 있다. 즉 연결줄(22)은 최상부에서 회전연결부(7)의 굴착토 배출구에 최상위 뿔대관(21)을 연결하도록 회전연결부(7)의 외부면에 형성된 고정구(23)에 고정될 수 있다. 연결줄(22)은 이후 각각의 연속적으로 겹쳐 있는 뿔대관(21) 들의 고정구(24)에 소정 간격으로 고정될 수 있다.

이상에서는 본 고안을 구체적인 실시예를 통하여 설명하였으나, 당업자라면 본 명세서에서 설명된 여러 가지 특징을 참조하고 조합하여 다양한 변형이 가능하다. 따라서 본 고안의 범위가 설명된 실시예에만 국한되는 것이 아니라, 첨부된 청구범위에 의하여 해석되어야 함을 지적해둔다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안은 예컨대 압축 공기를 이용하여 굴착용 해머를 타격하면서 굴착하고 순환수를 이용하여 굴착토를 흡입 배출하는 방식의 굴착기 분야에서 널리 이용할 수 있다.

도 1은 종래 공기 해머 굴착기의 전체적인 구성을 보여주는 개략도.

도 2는 종래 공기 해머 굴착기의 순환수 및 공기의 공급과 배출 경로를 설명하기 위한 개략도.

도 3은 종래 공기 해머 굴착기의 굴착토 배출의 문제점을 설명하기 위한 개략도.

도 4는 본 고안의 일 실시예에 따른 굴착기용 배토관의 설치 및 작용 원리를 설명하기 위한 개략적인 단면도 및 부분 확대 단면도.

도 5는 본 고안의 일 실시예에 따른 굴착기용 배토관의 공기 배출이 가능한 다중 뿔대관의 삽입 연결 구조를 설명하기 위한 개략적인 측면도.

도 6은 본 고안의 일 실시예에 따른 굴착기용 배토관을 구성하는 단위 뿔대관의 형태를 보여주는 개략적인 사시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 암반층 2 : 토사층

3 : 지지 구조물 4 : 베이스 머신

5 : 리더 6 : 로우프

7 : 회전 연결부 8 : 굴착 로드

9 : 케이싱 10 : 해머

11 : 비트 12 : 압축기

13 : 공기 공급관 14 : 순환수 공급관

15 : 굴착토 수집부 16 : 배토관

17 : 공기 배출관 82 : 공기 유입로

84 : 공기 배출로 86 : 굴착토 배출로

18 : 회전 테이블 20 : 배토관

21 : 뿔대관 22 : 연결줄

23, 24 : 고정구 25 : 고정고리

Claims

순환수와 공기를 사용하여 땅에 구멍을 뚫기 위한 굴착기에 장착되는, 지상의 소정 높이에서부터 지상에 있는 굴착토 수집부까지 이어지도록 설치되는 배토관(20)으로서,

각각 균일한 높이 및 하향하여 폭이 점점 좁아지는 내경을 가지고 상부면 및 하부면이 개방된 형태의 뿔대관(21)이 상하로 복수개 겹겹이 쌓이도록 배치되며, 겹쳐진 상태에서 위쪽의 뿔대관(21)과 아래쪽의 뿔대관(21)은 그 외주면이 복수의 자유로이 접혀졌다 펴질 수 있도록 유연한 연결줄(22)에 의하여 연결되고, 상기 연결줄(22)이 완전히 펼쳐진 때에 위쪽의 뿔대관(21)의 하부면이 아래쪽의 뿔대관(21)의 상부면 내측으로 삽입된 상태이면서 동시에 그 사이에는 공기가 빠져나갈 수 있는 틈이 형성되도록 하는 길이로 각각의 뿔대관(21)이 서로 연결되도록 하는 길이로 각각의 뿔대관(21)에 고정되는 것을 특징으로 하는, 굴착기용 배토관.
제 1 항에 있어서, 각각의 상기 연결줄(22)은 복수의 단위줄(22a, 22b, 22c, 22d)로 이루어지고, 각각의 상기 단위줄(22a, 22b, 22c, 22d)은 그 양단에 고정고리(25)를 구비하며, 각각의 상기 고정고리(25)는 상기 뿔대관(21) 각각의 상부면의 외주에 돌출된 적어도 2개의 고정구(24)에 각각 고정되는 것을 특징으로 하는, 굴착기용 배토관.