KR20150101364A - 압축 공기에 의해 회전하는 확공 날개를 구비한 굴착 비트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축 공기에 의해 회전하는 확공 날개를 구비한 굴착 비트에 관한 것으로,
보다 상세하게는 기초 파일의 프리보링 시공 중 지반에 매설공을 굴착할 때 리밍(reaming)을 통하여 기초 파일 매설공의 내벽에 부분적인 확공을 형성하는 굴착 비트에 있어서, 지상에서 공급되는 압축 공기를 이용해 비트 본체가 회전하면서, 원심력과 공기압을 통해 비트 본체 외측으로 펼쳐지는 확공 날개를 구비하여, 비트 본체의 회전에 의하여 확공 날개가 매설공을 점차적으로 파쇄함에 따라 확공 날개의 펼침 정도가 점차 커지면서 확공을 형성하여 기초 파일의 프리보링 시공의 용이성 확보 및 시공 시간을 단축할 수 있는 확공 날개를 구비한 굴착 비트에 관한 것이다.

Description

압축 공기에 의해 회전하는 확공 날개를 구비한 굴착 비트{EXCAVATING BIT HAVING WINGS WHICH IS ROTATABLE BY COMPRESSED AIR}

본 발명은 압축 공기에 의해 회전하는 확공 날개를 구비한 굴착 비트에 관한 것으로,

보다 상세하게는 기초 파일의 프리보링 시공 중 지반에 매설공을 굴착할 때 리밍(reaming)을 통하여 기초 파일 매설공의 내벽에 부분적인 확공을 형성하는 굴착 비트에 있어서, 지상에서 공급되는 압축 공기를 이용해 비트 본체가 회전하면서, 원심력과 공기압을 통해 비트 본체 외측으로 펼쳐지는 확공 날개를 구비하여, 비트 본체의 회전에 의하여 확공 날개가 매설공을 점차적으로 파쇄함에 따라 확공 날개의 펼침 정도가 점차 커지면서 확공을 형성하여 기초 파일의 프리보링 시공의 용이성 확보 및 시공 시간을 단축할 수 있는 확공 날개를 구비한 굴착 비트에 관한 것이다.

통상적으로 건물이나 구조물이 세워지는 경우, 지반의 조건이나 구조물의 하중에 따라 상부의 구조물을 지지하기 위하여 지반을 보강하는 기초 공사가 행해지는데,

경질지반처럼 구조물에 접한 지반이 이를 지지하기에 충분한 강도의 강성을 가지고 있는 경우에는 그 위에 직접 기초 공사를 수행할 수 있지만, 그렇지 못한 연약지반인 경우에는 지반 침하를 방지하기 위해 파일을 박거나 지반을 개량하는 지정공사를 수행하여 지반을 강화한 후, 그 위에 기초 공사를 수행하게 된다.

이때 연약지반에 시공되는 파일은 그 재질에 따라 강관 파일, PC 파일, PHC 파일 등으로 구분되고, 그 형태 및 용도에 따라 강널 파일, 관형 파일, H-형강 파일 등으로 구분된다.

또한 기존 건물의 중, 개축 시 기초 보강 공사를 할 경우 또는 대형 굴착장비의 사용이 불가능한 협소한 지역에 대한 기초 보강 공사를 할 경우에는 소구경 파일인 마이크로 파일을 사용한다.

이러한 마이크로 파일은 일정한 구경과 길이로 천공되어진 파일구멍으로 삽입된 다음 콘크리트나, 그라우트재와 같은 충진재를 충진시켜 마이크로 파일을 지반과 일체화시키는 공정을 통해 설치된다.

상기와 같은 공정을 기초 파일의 프리보링 공정이라 하는데, 이때 설치되는 마이크로 파일(이하 소구경 기초 파일이라 통칭함.)의 지지력, 특히 구조물로부터 가해지는 인장력에 대하여는 지반과 콘크리트 상호간의 마찰로만 저항하여야 하기 때문에 연약지반의 경우 지반과 콘크리트와의 경계면에서 슬립현상과 분리현상이 발생하는 문제가 있다.

이에 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 기술로써, 본 발명의 출원인이 등록받은 대한민국 등록특허 제10-1334393호(2013.11.22.) "소구경 기초파일의 프리보링 시공방법"이 있는데,

도 1a 및 도 1b를 참고하여 상기 등록특허를 간단하게 설명하면(이하 종래 기술을 설명하는 도 1 및 도 2와, 본 발명에 관한 도 3 내지 도 5에서 동일한 참조부호는 상호 무관함.), 지반(G) 매설공(1) 굴착단계((a)단계)와, 확공(5) 형성단계((b)단계)와, 기초파일(10) 매립단계((c)단계)와 콘크리트(C) 타설 및 양생단계((d)단계)를 거쳐 이루어진다.

상기 등록특허에 의한 시공 중 도 1a에 도시된 (b)단계에서, 매설공(1) 굴착을 행한 후에 확공 전용 장비(3; 도 1a에는 확공 전용 장비로써 본 발명의 굴착비트가 도시되어 있음.)를 매설공 내로 삽입하고, 확공 장비의 타격과 회전을 통해 매설공보다 넓은 직경을 갖는 확공(5)을 수직방향으로 소정 간격 이격하여 형성한다.

이러한 확공 전용 장비를 굴착 비트라 하며, 이러한 굴착 비트에 관한 종래 기술로써, 대한민국 등록특허 제10-1132704호 "암반에서 확공이 가능한 굴착 비트 구조"(이하 종래 기술이라 함.)가 있는데,

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 종래 기술은 공기통로(22)를 갖는 경사홈(미지칭)을 구비한 하우징 비트(20)와, 바닥면이 하우징 비트의 경사홈과 동일한 경사를 갖는 경사면(34)이 형성된 윙비트(30)와, 하우징 비트에 내장되어 상기 윙비트를 하우징 비트의 외부를 향해 반복 인출입되도록 하는 해머 척(40)으로 구성된다.

상기 종래 기술에서 상기 윙비트(30)는 상기 해머 척(40)의 수직방향 타격에 의하여 가압되면서 하우징 비트(20)의 경사홈을 타고 올라가면서 하우징 비트를 벗어나 외부로 돌출된 상태가 된다.

그리고 하우징 비트가 회전하면서 상기 윙비트(30)가 반복적으로 하우징 비트(20)에서 인출입되면서 이에 따른 파쇄 에너지와 회전력을 이용하여 확공(5; 도 1 참고)을 형성하게 된다.

그런데 상기 종래 기술과 같은 굴착 장비(3)를 이용하여 본 발명의 출원인의 등록특허에 기반을 둔 시공 중 확공을 형성할 때 정확한 크기로 확공을 형성하기 힘들 뿐만 아니라, 확공 시간이 매우 길며, 특히 종래 굴착 비트의 내구성이 약해 시공 중 잦은 고장 및 파손 등이 발생하여 시공 기간이 증가되는 문제점이 발생하였다.

이는 상기 종래 기술에서 윙비트(30)가 파쇄 에너지를 이용하여 회전하면서 매설공에 확공을 형성하는 것에 기인한 것이다.

즉, 수직방향으로 가해지는 압력이 경사홈과 경사면의 슬라이딩 이동에 의하여 윙비트의 수평 방향 파쇄 에너지로 변환되는데, 반복적인 타격과 함께 회전력을 이용하여 확공을 형성하므로, 해머 척의 압력과 윙비트의 파쇄 에너지의 방향이 상호 직교되는 방향으로 작용함으로써, 해머 척의 압력이 윙비트로 전달될 때 수평 방향의 파쇄 에너지와 수직 방향의 대항력으로 분산되는 것에 기인한 것이다.

따라서 상기 종래 기술에 따른 굴착 비트는 사용되는 압력에 비하여 파쇄 에너지의 손실이 크기 때문에 확공 형성 효율이 낮아 시공 시간이 오래 걸리며, 해머 척과 윙비트들에 과한 압력이 집중되면서 이에 의한 고장 및 파손이 발생하기 쉬운 문제점이 있다.

특히 해머척의 경사홈 또는 윙비트의 경사면에 미세한 파손이 발생하게 되면, 파손에 의하여 슬라이딩 이동이 간섭받게 되면서 윙비트의 확공 형성 효율이 더욱 저하되어 시공 시간 또한 증대될 뿐만 아니라, 해머 척의 타격에 의하여 상기 윙비트가 돌출될 때 하우징 비트의 경사홈을 타고 외부로 돌출되므로 확공 형성 시 하우징 비트가 하강하면서 확공이 형성되기 때문에, 확공의 외측 단면 형상(특히 확공의 상부면)이 하측을 향하도록 형성되어서, 확공을 이용한 전단키로서의 기능을 보장할 수 없으므로 상기 종래 기술의 비트를 상기 등록특허 제10-1334393호에 적용하는데 한계가 있다.

또한 상기 종래 기술은 해머 척과 윙비트의 타격을 통해 윙비트의 돌출이 이루어지기 때문에 이에 의하여 발생하는 소음이 매우 커서 현장 여건이 열악해질 수밖에 없으며,

나아가 상기 종래 기술은 확공 전용 비트로써, 일반적인 직경의 윙비트를 사용하여 매설공 확공 형성 위치까지 굴착하고, 상기 종래 기술의 확공 전용 윙비트로 교체하여 확공을 형성한 후 다시 일반 윙비트로 교체하여 매설공을 재차 굴착해야 하므로 확공 개수에 따라 매번 비트를 교체해야하기 때문에 시공이 매우 번거로운 문제가 있다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,

확공 형성 효율을 증대시켜 기초 파일의 프리보링 공정의 전체 시공 시간을 단축 할 수 있음과 동시에, 굴착 비트의 구성 부품들에 가해지는 대항력, 마찰력, 부하를 저감시켜 고장 및 파손 발생을 줄일 수 있도록 비트 본체가 압축 공기를 통해 회전하면서 원심력에 의하여 확공 날개가 펼쳐짐과 동시에, 회전에 이용된 압축 공기를 이용하여 확공 날개의 펼침 상태가 유지되는 굴착 비트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

그리고, 본 발명은 단일 압축 공기의 주입만으로 비트 본체의 회전과 확공 날개의 펼침 유지가 동시에 이루어질 수 있도록, 공기 순환로를 구비하여 유입공기의 압력에 의해 회전하는 회전체와, 공기 주입 시 상기 회전체와 동반 회전하는 몸통부로 구성된 비트 본체, 상기 몸통부에서 원심력에 의하여 펼쳐지는 확공 날개, 상기 공기 순환로와 연결된 분사부를 갖는 확공 날개 펼침 보조 수단, 그리고 공기 순환로와 분사부를 경유한 압축 공기를 외부로 배출하는 공기 배출 수단을 포함하는 굴착 비트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또 본 발명은 압축 공기 분사에 따른 회전력을 향상시킬 수 있도록, 공기 순환로에 압축 공기를 주입하는 복수개의 공기 분기로를 갖는 고정 분체를 포함하고, 확산된 압축 공기를 다시 압축하여 확공 날개에 분사함으로써, 원심력에 의하여 펼쳐진 확공 날개가 비트 본체 내부로 접히는 것을 방지할 수 있도록 공기 순환로와 분사부 사이를 연결하는 복수개의 공기 압축로를 갖는 회전 분체를 포함하는 굴착 비트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

나아가 본 발명은 상기 몸통부의 회전을 안정적으로 지지함과 동시에 비트 본체의 회전과 확공 날개의 펼침 유지에 사용된 압축 공기를 배출시켜 압축 공기가 순환되도록 함으로써 몸통부의 회전력이 감소되는 것을 방지할 수 있도록 몸통부의 하부를 지지하는 베어링과, 공기 배출구를 구비한 받침 분체를 포함하는 굴착 비트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 확공 날개를 구비한 굴착 비트는

제1 고정축이 관통되며 공기 순환로를 통해 유입되는 압축공기에 의해 회전하는 회전체와;

상기 제1 고정축의 하부에 연결된 제2 고정축이 관통되며, 상기 제2 고정축 둘레를 따라 방사상으로 배열된 복수개의 수용부를 갖고, 상기 공기 순환로에 압축 공기가 주입되면 상기 회전체와 함께 회전하도록 설치되는 몸통부를 포함하는 비트 본체;

상기 수용부에서 수직 방향 회동축을 통해 결합되어 상기 몸통부의 외부로 펼쳐지도록 설치되며, 외측 펼침 방향으로 돌출 형성된 파쇄돌기를 구비한 복수개의 확공 날개;

상기 수용부에서 상기 공기 순환로와 연통되도록 설치되고, 주입된 압축 공기를 상기 확공 날개의 내측면을 향해 분사하는 분사부를 포함하는 확공 날개 펼침 보조 수단; 및

상기 공기 순환로와 상기 분사부를 경유한 압축 공기를 외부로 배출하는 공기 배출 수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명에 따른 확공 날개를 구비한 굴착 비트에서 상기 비트 본체는 고정 분체를 더 포함하는데,

상기 고정 분체는 공기 공급관을 통해 유입되는 압축 공기를 상기 회전체의 공기 순환로로 통과시키는 복수개의 공기 분기로를 구비하며, 상기 고정 분체는 상기 제1 고정축의 상단에 결합되며, 상기 고정 분체의 공기 분기로를 통과한 공기가 상기 회전체의 공기 순환로 속으로 유입되도록 상기 고정 분체의 하부와 상기 회전체의 상부면은 서로 접하지만, 유입된 압축 공기에 의한 상기 회전체의 회전이 장애받지는 않도록 결합된다.

또 본 발명에 따른 확공 날개를 구비한 굴착 비트에서 상기 비트 본체는

상기 회전체와 상기 몸통부 사이에 결합되어 동반 회전하도록 설치되며, 상기 공기 순환로와 상기 분사부를 연결하는 복수개의 공기 압축로를 갖는 회전 분체를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이어서 본 발명에 따른 확공 날개를 구비한 굴착 비트에서 상기 공기 배출 수단은

상기 제2 고정축의 하단이 결합되어 상기 몸통부 하부에 고정, 설치되며, 상기 몸통부의 회전을 지지하는 베어링과, 상기 분사부와 연통된 공기 배출구를 구비한 받침 분체로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 확공 날개를 구비한 굴착 비트는 공기 분사 압력을 이용하여 비트 본체를 회전시키고, 비트 본체의 회전에 따른 원심력을 이용하여 비트 본체 외측으로 펼쳐지는 확공 날개를 도입하여, 시공 현장에서의 소음을 줄일 수 있으며,

특히 수직 방향 회동축을 통해 비트 본체의 수용부에 축결합되는 확공 날개의 내측면을 향해 공기를 분사하는 확공 날개 펼침 유지 보조 수단을 도입함으로써,

확공 날개의 파쇄돌기가 매설공의 내벽에 접촉되면서 발생하는 반발력이 비트 본체의 원심력보다 크더라도 이를 상쇄시켜 확공 날개의 펼침 상태가 견고하게 유지되므로 확공을 균일하고 정확하게 형성할 수 있으며, 시공 시간을 크게 단축할 수 있고, 굴착 비트 부품들에 가해지는 대항력, 마찰력, 저항력 등의 부하를 해소함으로써 전체적인 내구성 향상을 도모하여 이에 따른 고장 및 파손 방지할 수 있다.

또 본 발명에 따른 확공 날개를 구비한 굴착 비트는 공기 분기로를 갖는 고정 분체와, 공기 압축로를 갖는 회전 분체를 도입함으로써, 공기 분기로를 통해 확산된 압축 공기가 공기 순환로를 지나감에 따라 비트 본체의 회전 효율 및 회전력을 향상시킴과 동시에, 확산된 압축 공기를 다시 압축하여 분사부를 통해 분사하므로 강한 공기압을 통해 확공 날개의 펼침 상태를 보조적으로 유지할 수 있으므로 확공 날개가 접히는 것을 방지하여, 확공을 균일하고 정확하게 형성할 수 있으며, 시공 시간을 크게 단축할 수 있고, 굴착 비트 부품들에 가해지는 대항력, 마찰력, 저항력 등의 부하를 해소함으로써 전체적인 내구성 향상을 도모하여 이에 따른 고장 및 파손 방지할 수 있다.

나아가 본 발명에 따른 확공 날개를 구비한 굴착 비트는 몸통부를 지지하는 받침부재를 도입하고, 상기 받침부재에 공기 배출구를 구비하여, 몸통부 회전 시 받침부재 상면의 베어링을 통해 안정된 회전 작동을 보장함과 동시에, 수용부에 체류하는 압축 공기를 배출하여, 공기 순환로 상으로 압축 공기가 계속하여 공급되기 때문에 비트 본체의 회전력이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 굴착 비트가 사용되는 시공 방법을 설명하기 위한 도면들.
도 2는 종래 기술에 따른 굴착 장비를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 굴착 비트를 개략적으로 도시한 단면도들.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 굴착 비트의 작동 상태를 각각 도시한 사시도 및 분해 사시도.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 굴착 비트의 작동 상태를 각각 도시한 횡방향 단면도들.
도 8은 본 발명에 따른 회전체의 구성을 설명하기 위한 사시도.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.

또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.

본 발명에 따른 굴착 비트를 설명함에 있어 편의를 위하여 엄밀하지 않은 대략의 방향 기준을 도 3 내지 도 5를 참고하여 특정하면, 중력이 작용하는 방향을 하측으로 하여, 보이는 방향 그대로 상하좌우를 정한다.

특히 도 3에서 비트 본체(10)의 중앙을 내측으로 하여 수용부(13)에서 확공 날개(20)가 펼쳐지는 방향을 외측으로 정하고, 또 각 구성들 간의 결합 관계에서는 상대적인 개념으로써 내측과 외측을 정하여 사용하고, 다른 도면과 관련된 발명의 상세한 설명 및 청구범위에서도 다른 특별한 언급이 없는 한 이 기준에 따라 방향을 특정하여 기술한다.

그리고 상술한 바와 같이, 도 3 내지 도 8 참조부호와 동일한 도 1 및 도 2의 참조부호는 상호 무관하다.

또 본 명세서에서 본 발명의 출원인의 등록특허 제10-1334393호(2013.11.22.) "소구경 기초파일의 프리보링 시공방법"을 기초로 하여 확공 굴착 시공을 대표하여 설명하나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로 대구경 기초 파일의 프리보링 시공 등 확공 형성이 필요한 다양한 시공 방법에 본 발명이 활용됨은 물론이다.

이하에서는 본 발명에 따른 확공 날개를 구비한 굴착 비트를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

우선 도 3 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 확공 날개를 구비한 굴착 비트는 크게, 비트 본체(10)와, 비트 본체(10)에 수용되어 외측 방향으로 펼쳐지는 복수의 확공 날개(20)와, 상기 확공 날개(20)의 펼침 상태를 보조하기 위한 펼침 유지 수단(30) 및 복귀 수단(40)으로 구성된다(이하 시공 방법에 관한 설명은 도 1 참고.).

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 비트 본체(10)는 원통형 부재로써, 지반에 굴착된 매설공(1) 내로 삽입되어 소정 높이에서 매설공(1)보다 넓은 직경을 갖는 확공을 형성하기 위한 장비이다.

상기 비트 본체(10)는 하부에 확공 날개(20)가 수용되는 몸통부(11)와, 상기 몸통부(11) 상부와 결합된 축연결부(12)로 이루어진다.

그리고 상기 축연결부(12)는 압축 공기를 이용하여 상기 몸통부(11)를 회전시키는 회전체(18)를 포함하여 이루어져, 비트 본체(10)가 지상에서 지하로 매입되어 확공 형성 높이에서 일방향으로 회전할 수 있다(이와 관련된 구성은 후술함.).

또 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 축연결부(12)는 길이방향을 따라 관통된 공기 공급로(31)가 구비되며, 상기 공기 공급로(31)는 지상의 압축 공기 분사 수단(미도시)과 연결되어, 압축 공기가 주입되면 축연결부(12)를 구성하는 회전체(18)의 공기 순환로(18A)에 의하여 회전체와 몸통부가 동반하여 회전하게 되고, 회전에 따른 원심력에 의하여 확공 날개(20)가 외측으로 펼쳐지면서 매설공의 내벽을 파쇄(흡사 긁어내듯이 굴착)하여 확공을 형성하게 되고, 이때 공기 순환로를 경유한 압축 공기는 상기 몸통부(11)에 구비된 공기 분사 노즐(32)을 통해 확공 날개의 내측면으로 분사되어 확공 날개의 펼침 유지 보조 수단(30)으로 기능하게 된다.

상기 몸통부(11)는 상기 공기 공급로(31)가 연결된 중심부를 기준으로 확공 날개(20)가 수용될 수 있는 수용부(13)가 방사상으로 복수개 구비되는데, 상기 수용부(확공 날개)의 개수는 확공의 직경에 따라 제작자의 선택에 의하여 달라질 수 있는 것으로, 본 명세서에서는 수용부(13)와 확공 날개(20)가 총 3개씩 구비된 형태가 대표적으로 도시되어 있다.

상기 수용부(13)(확공 날개(20))들은 공기 공급로(31)를 중심으로 동일한 각도로 배치되어 비트 본체가 회전하면서 확공 날개가 펼쳐지면서 확공을 형성하여, 확공 형성이 매설공(1)에 대하여 균일하게 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.

따라서 등록특허 제10-1334393호에 따른 프리보링 시공을 행할 경우 일반 비트를 이용하여 매설공을 설계 깊이까지 소정 깊이로 굴착하여 완성한 후에, 본 발명에 따른 확공 비트로 교체한 다음, 시공 설계 상 최상부(또는 최하부)에 위치하는 확공 위치로 확공 비트를 삽입한 후 확공을 형성하고, 이어서 순차적으로 상부에서 하부(또는 하부에서 상부)로 설계 상 추가 확공 위치까지 확공 비트를 이동시킨 후 해당 위치에서 확공을 굴착하게 된다.

즉, 도 2에 도시된 종래 기술에 따른 확공 비트의 경우 일반 직경을 갖는 윙비트를 사용하여 매설공을 굴착한 후 확공 형성 위치에 도달하면 확공 직경을 갖는 윙비트로 교체한 다음 확공을 형성해야 하기 때문에, 확공의 수가 증가됨에 따라 윙비트의 교체 횟수 역시 증가되므로 매우 번거롭고 시공 시간이 오래 걸리며, 해머 척의 타격과 함께 하강, 회전하면서 확공이 점진적으로 형성되기 때문에 확공 형성 시 윙비트가 확공부의 상부를 파쇄하는 면(확공의 상부면, 즉 매설공에서 확공의 최외측면으로 이어지는 면)의 모양이 외측으로 갈수록 하측으로 경사지면서 형성되고, 확공 굴착 완료 시 확공의 하부면도 도 2의 윙비트의 바닥 형상과 같이 경사면을 형성하므로 기초파일의 지지력을 향상시키는 전단키로서의 기능을 보장할 수 없는데 반하여,

본 발명은 일반 비트를 사용하여 매설공을 기본 설계 깊이로 1차 굴착하여 완성한 후, 본 발명의 확공 비트로 교체한 상태에서 확공 비트를 삽입하고, 상부에서 하부(또는 하부에서 상부)로 확공의 각 형성 위치마다 확공 비트를 이동시킨 다음 순차적으로 확공을 형성할 수 있으므로 확공의 개수에 상관없이 확공 비트를 1회만 교체한 상태로 시공을 행할 수 있기 때문에 매우 편리하고, 이에 따라 시공 시간을 획기적으로 단축할 수 있으며,

본 발명의 확공 날개는 수평 방향으로 펼침하면서 확공을 형성하므로 확공의 상부면 및 하부면이 매설공과 직각 형태로 형성되기 때문에 기초파일의 지지력을 위한 전단키로써의 기능을 보다 확실하게 구현할 수 있게 된다.

이어서 상기 비트 본체(10)의 수용부(13)에 수용되는 확공 날개(20)는 일측이 비트 본체(10)에 축결합되어 비트 본체(10), 보다 구체적으로는 [회전체(18)와 몸통부(11)]의 결합체가 회전하면서 발생되는 원심력에 의하여 비트 본체 외측으로 펼쳐지면서 확공을 형성하게 된다.

특히 도 4의 좌측 원내 부분 사시도에 도시된 바와 같이, 상기 확공 날개(20)는 비트 본체(10)의 회전 방향(도 3에서 시계 방향)을 감안하여 회전 방향에서 수직으로 수용부(13)에 결합되는 회동축(21)을 통해 결합되는 것이 바람직하다.

또 상기 확공 날개(20)는 회동축(21)을 기점으로 고정되는 경량부(20A)와 회동되는 파쇄면으로 편중된 중량부(20B)로 구성되어 회동축(21)을 축으로 회동될 때 원심력에 의하여 중량부(20B)의 중량이 외측 방향으로 쏠리면서 파쇄 에너지를 향상시킬 수 있는 형태가 바람직하며,

이에 따라 상기 확공 날개(20)는 평면 형상이 회동축(21)을 상측 꼭짓점으로 하는 유사 이등변 삼각형 형태로 이루어진다.

이하에서는 설명의 편의를 위하여 도 5에 도시된 바와 같이, 확공 날개(20)의 외주면 중 수용부(13) 내측으로 접하는 외주면을 내측면(20a), 중량부(20B)로써 회동 운동의 호 형상을 이루는 외주면을 안내면(20b), 비트 본체(10) 외측으로 노출되어 회동 시 매설공(1)의 내벽에 접촉하여 긁으면서 확공을 형성하는 외주면을 파쇄면(20c)으로 구분하여 지칭하도록 하고,

상기 수용부(13)의 내주면에서 확공 날개(20)의 내측면(20a)이 접하는 부위를 수용부(13)의 내측면(13a), 상기 안내면(20b)이 접하는 부위를 접면(13b), 그리고 상면과 바닥면으로 구분하여 지칭하도록 한다.

상기 파쇄면(20c)에는 외측 방향으로 돌출 형성된 다수의 파쇄돌기(23)가 구비되어 비트 본체(10)가 회전함과 동시에 확공 날개(20)가 펼쳐지도록 강제되어 매설공(1)의 내벽을 긁으면서 파쇄가 이루어져 확공(5)을 형성하도록 한다.

상기 파쇄돌기(23)는 파쇄면(20c) 전체에 걸쳐 다수가 배치될 수 있으며, 파쇄면(20c)과 안내면(20b)의 연결부, 즉 외측 모서리부에 파쇄돌기(23)가 수직 방향으로 일렬 또는 다열 배치되는 것이 매설공(1)의 내벽 파쇄 효율 면에서 보다 바람직하며, 도 3의 좌측 원내 사시도들에서 파쇄돌기가 일렬 또는 2열로 배치되어 있는 것을 확인할 수 있다.

도 4의 좌측 하부 원내 사시도와 같이 수직 방향으로 2열로 배치된 파쇄돌기를 구비할 경우 각 열의 파쇄 돌기들의 형성위치가 상호 교차되도록 배열되는 것이 바람직하며, 따라서 회전 방향을 기준으로 제1열(외측)의 파쇄돌기에 의하여 파쇄되지 못한 지반 부위를 제2열(내측)의 파쇄돌기가 접촉되면서 파쇄시키는 기능을 하게 된다.

이때 상기 확공 날개(20)의 회동축(21)은 확공 날개(20)의 경량부(20A)에 일체로 형성될 수 있으나, 확공 날개(20) 및 기타 구성의 교체 필요 시 확공 날개(20)의 분리가 쉽게 이루어지도록 별도의 회동축(21)이 확공 날개(20)의 경량부(20A)를 관통하면서 비트 본체(10)의 수용부(13)에 축결합되는 것이 보다 바람직하다.

이를 위하여 상기 확공 날개(20)의 경량부(20A)에는 수직방향으로 관통 형성된 축공(22)이 구비되고, 상기 비트본체의 수용부(13) 상면과 바닥면에는 확공 날개(20) 상, 하측으로 노출되는 회동축(21)이 삽입되어 축결합되는 축결합부(14)가 구비된다.

이때 상기 축결합부(14)는 수용부(13)의 상면에 회동축(21)의 상측 말단부가 삽입되는 축결합공(14A)과, 수용부(13)의 바닥면, 즉 몸통부(11)를 수직방향으로 관통하는 축결합홀(14B)로 구성된다.

또 상기 축결합홀(14B) 내주면에는 나사부(미도시)가 구비되고, 상기 회동축(21)의 머리부(21b) 외주면에는 상기 나사부에 결합되는 대응나사부(21a)가 구비되며, 머리부는 공구 사용이 가능한 형태(예를 들어 볼트 형태, 육각 너트 형태, 육각 렌치용 홈 형태 등)로 이루어진다.

따라서 상기 확공 날개(20)를 수용부(13)에 수용한 상태에서 상기 회동축(21)을 축결합홀(14B)을 통해 축결합공(14A)에 삽입되도록 결합하고, 공구를 통해 몸통부(11)에 나사 결합으로 고정시킴으로써, 확공 날개(20)와 비트 본체(10)와의 결합을 용이하게 할 수 있다.

또 확공 날개(20)를 포함하는 다른 부품들의 교체가 필요하여 확공 날개(20)를 분리할 경우 상기 회동축(21)을 풀어줌으로써 확공 날개(20)의 분리가 이루어지며, 이러한 구성은 후술하는 복귀 수단(40)으로써의 탄성체의 탈착 구조와 연계되어 굴착 비트의 유지, 보수가 쉽게 이루어지도록 할 수 있다.

이어서 본 발명은 상기 공기 공급로(31)를 통해 공급되는 압축 공기를 이용하여, 비트 본체(10)가 회전하면서, 원심력에 의하여 확공 날개(20)가 펼쳐지도록 한다.

이를 위하여 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 비트 본체(10)는 상기 공기 공급로(31)가 구비된 공기 공급관(33) 하부에 고정 결합되고, 상기 공기 공급로(31)와 연통된 공기 분기로(17A)가 방사상으로 배치되어 있는 고정 분체(17)와,

상기 고정 분체(17)에 고정 결합되는 제1 고정축(A1)과,

중앙에 상기 제1 고정축(A1)이 관통 결합하여, 상기 제1 고정축을 축으로 회전하도록 상기 고정 분체(17)에 회전 결합되며, 상기 공기 분기로(17A)와 연통된 복수개의 공기 순환로(18A)가 상기 제1 고정축(A1) 둘레를 따라 형성되는 회전체(18)와,

상기 회전체(18)와 상기 몸통부(11) 사이에 결합되어 상기 몸통부(11)가 상기 회전체(18)와 동반하여 회전하도록 하며, 상기 공기 순환로(18A)와 연통된 공기 압축로(19A)를 구비한 회전 분체(19)와,

상기 몸통부(11)의 중심을 관통하여 상기 제1 고정축(A1)에 고정 결합되어 상기 몸통부(11)의 회전축으로 기능하고, 하부에 상기 몸통부(11)의 회전 작동을 지지하기 위한 받침 분체(A2a)가 결합된 제2 고정축(A2)을 포함한다.

따라서 상기 고정 분체(17)와 받침 분체(A2a) 사이에 설치된 회전체(18), 회전 분체(19), 몸통부(11)는 상술한 중심축을 기준으로 회전이 가능하게 되고, 상기 제1, 제2 고정축(A1)(A2)은 상기 몸통부(11)와 회전체(18) 및 회전 분체(19)가 회전되도록 하는 축부로 기능하고, 상기 받침 분체(A2a)는 공기 배출 수단으로 기능하게 된다.

이를 보다 구체적으로 설명하면, 우선 상기 고정 분체(17)는 공기 공급관(33)의 하단부에 고정 결합된다.

상기 고정 분체(17)는 상기 공기 공급로(31)와 연통되도록 수직 방향으로 형성된 복수개(도면 상 3개)의 공기 분기로(17A)가 일정 간격으로 이격하여, 고정 분체의 중심 둘레를 따라 방사상으로 배치되어 있는데, 각각의 공기 분기로(17A)는 상기 공기 공급로(31)와와 연결된 협폭부(17a)와, 상기 협폭부(17a)에서 하측으로 갈수록 고정 분체(17)의 외주면을 향해 경사지면서 공기 분기로(17A)의 폭이 넓어지는 광폭부(17b)로 구성되어, 공기 분기로(17A)들은 고정 분체(17)의 중심을 기준으로 종단면 상 흡사 원뿔 형태로 배치된다.

그리고 도 3 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 회전체(18)의 바람직한 실시형태는,

중앙에 상기 제1 고정축(A1)이 관통 결합되는 내부 관체(18a)와, 상기 내부 관체(18a) 외측에 소정 간격 이격되어 결합되어 상기 내부 관체(18a)와의 사이에 공기 순환 공간을 형성하는 외부 관체(18b)와, 상기 내,외부 관체(18a)(18b) 사이에서 수직 방향 나선형으로 결합되어 상기 공기 순환 공간을 나선형 공기 순환로(18A)로 구획화시키는 복수개의 나선판(18c)으로 구성된다.

이때 상기 나선판(18c)들의 나선 방향, 즉 나선형 공기 순환로(18A)의 나선 방향은 상기 확공 날개(20)의 펼침 작동 방향과 동일한 방향으로 형성되어 상기 몸통부(11)가 상기 확공 날개(20)의 확공 형성 방향과 일치하는 방향으로 회전 작동하도록 하며, 도면에서는 확공 날개(20)가 시계 방향으로 펼쳐지는 것으로 도시되어 있으므로, 상기 나선형 공기 순환로(18A)는 상부에서 하부로 시계 반대 방향으로 형성될 것이다.

이어서 상기 회전 분체(19)는 상단과 하단이 각각 상기 회전체(18)의 하부와 상기 몸통부(11)의 상부에 고정 결합되고, 중앙에 제2 고정축(A2)이 관통 결합하는 축홀(19B)이 수직 방향으로 구비되어 있다.

상기 회전 분체(19)는 복수개(도면 상 3개)의 공기 압축로(19A)가 상기 축홀 둘레를 따라 방사상으로 배치되어 있는데, 각각의 공기 압축로(19A)는 상기 공기 순환로(18A)와 연통된 광폭부(19a)와, 상기 광폭부(19a)에서 하측으로 갈수록 회전 분체(19)의 내측을 향해 경사지면서 폭이 좁아지는 협폭부(19b), 즉, 구멍 형태로 구성되어, 공기 압축로(19A)들은 회전 분체(19)의 중심을 기준으로 종단면 상 역 원뿔 형태와 흡사한 형태로 배치된다.

그리고 상기 공기 압축로(19A)들의 협폭부(19b)가 공기 분사 노즐(32)의 노즐관(32a)과 연결되어, 공기 순환로(18A)와 광폭부(19a)를 경유하면서 확산된 압축 공기는 상기 공기 압축로(19A)들의 협폭부(19b)를 경유하면서 다시 압축되어 노즐관(32a)을 지나 노즐부(32b)로 최종 배출, 분사된다.

다음으로 상기 제1 고정축(A1)은 상단부가 상기 고정 분체(17)의 하측 중앙에 고정 결합되어 상기 회전체(18)의 회전축으로 기능하게 된다.

그리고 상기 제1 고정축(A1)의 상, 하측 외주면에는 상기 회전체(18)의 회전 시 내부 관체(18a)와의 마찰력을 해소하기 위한 베어링(A1a)이 구비된다.

또 상기 제2 고정축(A2)은 상단부가 상기 제1 고정축(A1)에 고정 결합되어 상기 몸통부(11)의 회전축으로 기능하게 된다.

그리고 상기 제2 고정축(A2)의 하단부에는 받침 분체(A2a)가 고정 결합되고, 상기 몸통부(11)의 회전 시 받침 분체(A2a)의 상면이 몸통부(11)의 하면을 지지할 수 있도록 상기 받침 분체(A2a)의 상면 외변을 따라 베어링(A2b)이 구비되어 있다.

이어서, 본 발명의 확공 날개 펼침 유지 보조 수단(30)은 도 3에 도시된 바와 같이, 비트 본체(10)의 길이방향으로 형성되어 지상의 압축 공기 공급 수단(미도시)과 연결된 공기 공급로(31)를 포함하고, 상기 공기 공급로(31)는 상기 고정 분체(17)의 공기 분기로(17A)의 상단부, 즉, 협폭부(17a)와 연결된다.

따라서 상기 공기 공급로(31)는 공기 분기로(17A), 공기 순환로(18A), 공기 분사부 및 공기 배출구(A2c)와 모두 연통되고, 몸통부(11)에 방사상으로 배열된 수용부(13)들과 연통된 공기 분사부와 연결되는데, 이때 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 공기 분사부는 수용부(13)의 내측면(13a)에 형성되어 확공 날개(20)의 내측면(20a)을 향해 공기 분사가 이루어져 공기 공급로(31)를 통해 수직 방향으로 하강된 압축 공기가 확공 날개(20)의 펼침 방향, 즉 비트 본체(10) 외측 방향과 분사부의 압축 공기 분사 방향이 동일하게 형성되도록 한다.

이때 상기 확공 날개 펼침 유지 보조 수단(30)은 분사부로써, 수용부(13)의 내측면(13a)에서 외측 방향, 즉 공기 공급로(31)에서 수용부(13) 방향으로 노출된 공기 분사 노즐(32)로 구성되거나,

또는 상기 공기 공급로와 연결되어 상기 수용부에 수직 방향으로 구비된 노즐관(32a)과, 상기 노즐관과 연결되어 수용부(13)의 내측면(13a) 방향에서 외측 방향, 즉 노즐관(32a)과 직교되는 수평 방향 외측으로 돌출된 노즐부(32b)로 구성된 공기 분사 노즐(32)로 구성되고,

상기 확공 날개(20)는 내측면(20a)에 상기 공기 분사 노즐(32)이 수용되는 수용홈(24)이 오목 형성된다.

따라서 확공 형성을 위하여 공기 공급로(31) 상으로 압축 공기가 공급되면,

먼저 압축 공기는 공기 분기로(17A)에 의하여 분기, 확산되면서 공기 순환로(18A)로 유입되고,

수직 방향으로 가해지는 압축 공기의 압력이 나선판(18c)들을 측방향으로 가압하여 회전체(18)가 제1 고정축(A1)을 회전축으로 일방향(확공 날개(20)의 펼침 작동 방향) 회전됨에 따라, 회전 분체(19)와 몸통부(11)가 동반하여 제2 고정축(A2)을 축으로 일방향 회전하게 된다.

동시에 [회전체(18), 회전 분체(19), 몸통부(11)]의 결합체를 회전시키면서 공기 압축로(19A)를 지나가는 압축 공기는 공기 압축로(19A)의 폭이 좁아지면서 다시 압축되어 몸통부(11)의 노즐관(32a)을 경유하여 노즐부(32b)를 통해 확공 날개(20)의 내측면을 향해 분사되어서,

결국 압축 공기만을 이용하여 비트 본체(10)의 회전 및 확공 날개(20)의 펼침 작동이 동시에 이루어지면서 매설공의 내벽을 파쇄하여 확공이 형성된다.

또 노즐부(32b)를 통해 분사된 압축 공기는 후술하는 슬릿홈(25)을 통해 몸통부(11) 외부로 배출됨과 동시에, 다른 일부는 받침 분체(A2a)와 몸통부(11) 사이의 베어링(S2b)에 의하여 벌어진 틈을 통해 배출되거나, 받침 분체(A2a)에 구비된 공기 배출구(A2c)를 통해 배출되어, 회전체(18)를 회전시키는 압축 공기의 압력이 계속하여 발생되도록 한다.

이는 압축 공기가 공급될 때 압축 공기의 배출이 원활하지 않게 되면, 결국 압축 공기는 상기 수용부(13) 상에서 체류(정체)되고, 이에 따라 공기 순환로(18A)에서 압축 공기가 순환되면서 나선판(18c)을 측방향으로 미는 압력이 발생하지 않게 되어 몸통부(11), 즉 확공 날개(20)가 회전되지 않는 것을 방지하기 위한 구성이다.

또한 비트 본체(10) 외부로 배출된 압축 공기는 매설공(1) 파쇄 후 받침 분체(A2a)와 몸통부(11) 사이에 끼는 잔재물을 제거하면서 매설공 상부로 배출하는데 이용된다.

또 도 6, 도 7의 [A]에 도시된 바와 같이, 확공 날개(20)가 수용부(13)에 수용된 상태에서 공기 분사 노즐(32) 역시 수용홈(24)에 수용(삽입)된 상태가 되고, 이에 따라 지상에서 압축 공기의 공급이 이루어지면, 도 6, 도 7의 [B], [C]에 도시된 바와 같이, 상기 공기 분사 노즐(32)을 통해 압축 공기가 수용홈(24)에 집중되면서 분사되므로 확공 날개(20)가 매설공의 내벽에 접촉되면서 발생하는 반발력을 상쇄시켜 확공 날개의 펼침 상태가 유지되도록 하는 보조 수단으로 기능하게 되어, 결국, 매설공의 내벽에 확공이 형성됨에 따라 확장된 직경만큼 상기 확공 날개가 점차적으로 펼쳐져서 필요한 직경의 확공을 형성하게 된다.

또 본 발명은 압축 공기의 분사 방향이 확공 날개(20)의 펼침 방향과 동일 방향으로 집중, 분사되므로 수용홈(24) 상에 체류하는 압축 공기의 일부만이 외부로 배출되면서(이와 관련해서는 후술함) 압축 공기의 압력이 고압으로 일정하게 유지되므로, 확공을 정확한 모양으로 빠르게 형성할 수 있다.

뿐만 아니라, 상기 확공 날개가 펼쳐진 상태에서 확공을 형성하므로 확공의 외측 단면 형상이 수직 형태로 굴착되기 때문에, 본 발명의 출원인의 등록특허 제10-1334393호에 따른 기초파일의 프리보링 시공 시 확공이 형성된 부위에 콘크리트가 양생되면서 기초파일의 지지력을 증대시키는 전단키로서의 기능을 보다 확실하게 보장할 수 있다.

이때 상기 분사 노즐(32)과 상기 수용홈(24)은 확공 날개(20)가 펼쳐지는 궤적에 상응하도록 소정의 길이를 갖는 호선(弧線) 형태로 제작되어 확공 날개(20)의 펼쳐져 있는 동안에 압축 공기의 분사력이 수용홈에만 집중(도 5의 [B] 참고. 이때, 압축 공기가 집중 분사되더라도 압축 공기 일부는 반발에 의하여 수용부(13)로 배출되면서 후술하는 슬릿홈(25)을 통해 확공 날개(20)의 외부로 최종 배출될 것이다.)되도록 함으로써 확공 날개의 확공 형성 효율을 증대시킬 수 있다.

그리고 상기 확공 날개(20)는 수직방향으로 소정 높이를 가지므로 상기 분사 노즐(32)과, 수용홈(24) 역시 수직 방향으로 소정 길이를 갖는 구조로 이루어지거나,

또는 수직 방향으로 소정 길이를 갖는 노즐관(32a)에 수평 방향으로 돌출된 노즐부(32a)가 소정 간격으로 이격 배열되는 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.

다음으로 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명은 확공의 형성이 완료된 후 압축 공기의 공급을 중단하면 자동으로 확공 날개(20)가 수용부(13)로 복귀하도록 하는 복귀 수단(40)을 포함한다.

상기 복귀 수단(40)은 수용부(13)의 내측면(13a)과 확공 날개(20)의 내측면(20a)을 연결하여 양측 단부가 수축되도록 탄성력을 발휘하는 탄성체(41)로 구성된다.

따라서 압축 공기에 의하여 확공 날개(20)가 완전하게 펼쳐져 확공의 형성이 완료되어 압축 공기의 공급을 중단하게 되면, 탄성체(41)의 탄성력에 의하여 확공 날개(20)가 수용부(13)로 자동 복귀 하게 된다.

확공 날개(20)의 복귀를 용이하게 하게 하기 위하여 상기 탄성체(41)는 최대한 확공 날개(20)의 중량부(20B)에 근접한 위치, 즉 상기 수용홈(24)에 인접한 위치에 구비되는 것이 보다 바람직하다.

그리고 상기 탄성체(41)의 체결 용이성 확보 및 상술한 굴착 비트의 분리 용이성 확보를 위하여,

상기 확공 날개(20)는 좌, 우 횡방향으로 관통 형성되어 상기 탄성체(41)가 삽입되는 관통홀(26)이 구비되며,

상기 탄성체(41)는 상기 관통홀(26) 상에 위치하여 탄성력을 발휘하는 탄성부(41a)와, 상기 탄성부(41a)의 일측과 연결되며 상기 관통홀(26)의 외측 내주면에 구비된 나사부(26a)에 나사 결합되고 공구 사용이 가능한 형태로 이루어진(도면에서는 대표적으로 드라이버의 사용이 가능한 볼트 형태가 도시되어 있음.) 헤드부(41b)와, 상기 탄성부(41a)의 타측과 연결되며 수용부(13)의 내측면(13a)에 구비된 체결공(16)에 나사 결합되는 꼬리부(41c)로 구성된다.

따라서 확공 날개(20)가 수용부(13)에 결합된 상태에서 상기 탄성체(41)를 상기 관통홀(26)을 통해 삽입한 후(이때 꼬리부(41c)를 관통홀(26)의 직경보다 작게 하는 것이 결합 및 분리 관점에서 보다 바람직하다.) 헤드부(41b)를 공구를 사용하여 조이면 헤드부(41b)와 꼬리부(41c)가 동시에 관통홀(26)과 체결공(16)의 각 나사부(26a)(16a)에 나사 결합된다.

또 확공 날개(20)를 비트 본체(10)에서 해체할 때에는 상기 탄성체(41)와 회동축(21)을 각각 풀어주는 것(순서는 무관.)만으로 확공 날개(20)의 분리가 가능하고, 특히 탄성체(41)의 탄성력 저하 등의 손상이 발생하여 교체가 필요할 때 확공 날개(20)를 분리할 필요할 필요 없이 탄성체(41)만을 분리, 교체할 수 있으므로 굴착 비트의 유지, 보수가 매우 용이하다.

한편 상기 확공 날개(20)가 펼쳐지면서 탄성체(41)의 길이가 늘어나는데, 이때 확공 날개의 중량부 궤적이 원호 형태로 이루어지므로 관통홀(26)의 내주면에 탄성체의 탄성부(41a)가 접촉되어 손상이 발생할 여지가 있다.

이를 방지하기 위하여 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 관통홀(26) 내측은 확공 날개(20)의 펼침 궤적에 맞게 탄성부(26)의 길이 및 형태 변위를 간섭하지 않도록 하는 절개부(26b)를 포함하여 이루어진다.

한편 확공의 직경 즉, 확공 날개(20)의 펼침 반경이 커짐에 따라 상기 탄성체(41)의 확산 길이가 길어질 수밖에 없으므로 상기 절개부(26b)를 통한 확공 날개(20)와 탄성체(41)간의 간섭, 접촉을 방지하는데 한계가 있다.

이에 본 발명은 변형된 탄성체(42)를 도입하여, 탄성체의 분리, 결합이 보다 용이하게 이루어지도록 할 수 있다.

이를 위하여 상기 변형된 탄성체(42)는 헤드부로써, 상기 확공 날개(20)의 관통공(26)의 길이에 상응하도록 이루어져 관통공에 삽입하여 나사 결합되는 볼트부(42b)를 포함하여 이루어진다.

따라서 도 6의 [C]에 도시된 바와 같이, 상기 탄성체(42)가 확공 날개(20)와 수용부(13) 모두에 결합이 완료되면, 탄성부(42a)의 일단이 관통공(26)의 외측면이 아닌 관통공의 내측면 상에만 위치하게 되므로 볼트부를 통한 분리, 결합 작업을 보다 쉽게 행할 수 있다.

이어서 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 확공 날개(20)는 외주면의 전부 또는 일부에 상기 수용부(13)와 연통되는 다수의 슬릿홈(25)이 펼침 방향으로 함몰 형성되어 구비된다.

도 6의 [A]에 도시된 바와 같이 확공 날개(20)가 수용부(13)에 완전 수용된 상태에서 분사 노즐(32)에 의한 공기 배출이 이루어지면, 도 6의 [B]에 도시된 바와 같이 확공 날개(20)가 펼쳐지면서 수용부(13)에 배출된 공기가 차게 되고, 이에 따라 수용부(13)와 연통된 슬릿홈(25)으로 압축 공기의 일부가 배출된다.

즉, 상기 확공 날개(20)가 확공을 형성함에 따라, 확공 날개(20)와 수용부(13)의 내주면 사이에 형성된 틈(미세 간극) 사이로 매설공(1) 내벽이 파쇄되면서 발생된 잔재물(예를 들어 모래, 흙, 돌멩이 등)이 끼게 되어 확공 날개(20)의 회동을 방해함과 동시에 파손을 유발하는 요인으로 작용할 수 있는데(확공을 하나가 아닌 여러 개를 연속하여 형성하는 경우 잔재물 제거의 중요성이 큼.),

상기 슬릿홈(25)을 통해 압축 공기가 배출되면서 틈 사이로 압축 공기가 새어나가 틈 사이에 끼인 잔재물을 제거할 수 있어 상기와 같은 문제점을 미연에 방지할 수 있다.

이는 상기 슬릿홈(25)이 구비되지 않을 경우 확공 날개(20)와 수용부(13) 사이의 틈으로 압축 공기가 배출되는 압력이 제한적이어서 잔재물 제거 효과를 기대할 수 없는 것에 기인한 구성이다.

또한 상기 슬릿홈(25)을 통해 배출되는 압축 공기는 확공 날개(20)가 펼쳐진 상태가 유지되도록 보조함과 동시에 파쇄 되면서 발생하는 분진이 압축 공기에 의하여 매설공(1)을 타고 외부로 배출되도록 하는 효과를 갖는다.

다음 본 발명은 상기 확공 날개(20)의 회동 반경을 제한하는 제한 수단을 더 포함한다.

본 발명은 상기 제한 수단으로써, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 확공 날개(20)의 안내면(20b) 내측 단부에 돌출 형성된 스토퍼(27)가 구비되고,

상기 확공 날개(20)의 안내면(20b)에 접하는 수용부(13)의 접면(13b)에 상기 스토퍼(27)가 안내되는 안내홈(15)이 펼침 방향을 따라 오목 형성되어 있으며, 상기 안내홈(15)의 외측 단부에 상기 스토퍼(27)가 걸리는 걸림턱(15a)이 구비된다.

상기 안내홈(15)의 길이, 즉 걸림턱(15a)과 접면(13b)의 내측 단부 사이의 길이는 형성하려는 확공의 직경에 상응하도록 형성될 것이며, 따라서 굴착 비트에 의하여 매설공(1)의 내벽의 파쇄가 이루어져 일정 크기의 확공이 형성되면, 상기 스토퍼(27)가 상기 걸림턱(15a)에 걸리면서 확공 날개(20)의 회동 반경을 제한하여 공기 분사가 계속 이루어지더라도 확공 날개(20)의 중량부(20B)가 수용부(13)에서 완전 이탈되는 것을 방지할 수 있다.

뿐만 아니라, 상기 스토퍼의 횡방향 크기를 달리 제작하게 되면, 상기 걸림턱과 스토퍼의 접촉 위치가 달라지므로 이를 통한 확공 날개의 회동 반경을 조절하는 것이 가능하다.

이때 상기 스토퍼(27)는 좌우폭 및 돌출폭이 소정 두께 이상(예를 들어 안내면(20b)의 좌우 길이에 대하여 약 1/7 ~ 1/5 의 두께)을 가져 스토퍼(27)와 걸림턱(15a)의 접촉 충격에 의한 파손을 방지하고,

또 상기 스토퍼(27)와, 안내홈(15) 및 걸림턱(15a)은 각각 안내면(20b)과 접면(13b)의 수직방향으로 다열 배치됨으로써 스토퍼(27)와 걸림턱(15a)의 파손에 의하여 확공 날개(20)의 회동 제한 기능이 상실되는 것을 상호 보완(보강)할 수 있도록 하는 것이 보다 바람직하다.

따라서 본 발명은 상기한 구성들을 통해 압축 공기의 압력을 이용하여 비트 본체(10)가 회전하면서 확공 날개가 점차적으로 펼쳐지면서 매설공 내벽에 대하여 파쇄가 이루어지므로 확공 효율을 증대시켜 시공 시간을 단축할 수 있으며, 특히 종래 굴착 비트와 같이 구동 압력에 대항하는 대항력, 마찰력, 저항력 등이 발생하지 않으므로, 이에 따라 각 구성 부품들에 가해지는 압력 부하가 발생하지 않아 내구성이 향상되어 굴착 비트의 고장 및 파손을 방지할 수 있고, 소음 역시 발생하지 않게 된다.

본 명세서에서 본 발명의 구성들, 특히 파쇄돌기(23) 내지 스토퍼(27) 등의 재질에 관한 설명은 생략하나, 굴착 비트의 특성 상 파손을 방지할 수 있는 내구성이 보장된 재질로 이루어짐은 자명하다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 확공 날개를 구비한 굴착 비트를 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 치환은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

예를 들어, 본 발명에 따른 회전체(18)는, 다양한 형태로 변형 실시될 수 있는데, 그 일 예시로서 '수직 회전축을 갖는 물레방아' 형상의 회전체가 적용될 수도 있다.

본 발명에서 상기 회전체를 물레방아 형상으로 회전체를 구성할 경우, 상기 제1 고정축이 관통되는 내부 관체의 외주면에 공기 충돌판을 일정 간격으로 형성하여, 유입 공기가 공기 충돌판에 부딪치게 하면 회전체가 회전하게 된다. 이 경우, 회전체의 회전력을 배가시키기 위해서는, 회전체의 외표면에 접선 방향으로 압축공기가 유입되도록 상기 고정 분체의 공기 분기로를 변형시켜 구성하는 것이 바람직하다. 그리고, 유입공기의 공기 순환로(18A)를 형성하기 위해, 상기 내부 관체 외측으로 소정 간격으로 이격 배치시켜 상기 고정 분체(17)에 고정 결합되는 외부 관체를 구비하는 것이 바람직하다.

이와 같은 변형된 회전체의 경우에도 본 발명의 목적 및 작용효과를 충분히 얻을 수 있다.

10 : 비트 본체 11 : 몸통부
12 : 축연결부 13 : 수용부
14 : 축결합부 15 : 안내홈
16 : 체결공 17 : 고정 분체
18 : 회전체 19 : 회전 분체
20 : 확공 날개 21 : 회동축
22 : 축공 23 : 파쇄돌기
24 : 수용홈 25 : 슬릿홈
26 : 관통홀 27 : 스토퍼
30 : 확공 날개 펼침 보조 수단 31 : 공기 공급로
32 : 분사 노즐
40 : 복귀 수단 41, 42 : 탄성체

Claims (5)

1. 제1 고정축이 관통되며 상기 제1 고정축 둘레를 따라 형성된 공기 순환로를 통해 유입되는 압축공기에 의해 회전하는 회전체와;
   상기 제1 고정축의 하부에 연결된 제2 고정축이 관통되며, 상기 제2 고정축 둘레를 따라 방사상으로 배열된 복수개의 수용부를 갖고, 상기 공기 순환로에 압축 공기가 주입되면 상기 회전체와 함께 회전하도록 설치되는 몸통부를 포함하는 비트 본체;
   상기 수용부에서 수직 방향 회동축을 통해 결합되어 상기 몸통부의 외부로 펼쳐지도록 설치되며, 외측 펼침 방향으로 돌출 형성된 파쇄돌기를 구비한 복수개의 확공 날개;
   상기 공기 순환로를 경유한 압축 공기를 외부로 배출하는 공기 배출 수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 확공 날개를 구비한 굴착 비트.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 수용부에서 상기 공기 순환로와 연통되도록 설치되고, 주입된 압축 공기를 상기 확공 날개의 내측면을 향해 분사하는 분사부를 포함하는 확공 날개 펼침 보조 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 확공 날개를 구비한 굴착 비트.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 비트 본체는
   상기 제1 고정축의 상단에 결합되고, 상기 회전체 상부면에 대해 회전 가능하게 결합되며, 공급되는 압축 공기를 상기 회전체의 공기 순환로로 주입하는 복수개의 공기 분기로를 갖는 고정 분체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 확공 날개를 구비한 굴착 비트.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 비트 본체는
   상기 회전체와 상기 몸통부 사이에 결합되어 동반 회전하도록 설치되며, 상기 공기 순환로와 상기 분사부를 연결하는 복수개의 공기 압축로를 갖는 회전 분체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 확공 날개를 구비한 굴착 비트.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 공기 배출 수단은
   상기 제2 고정축의 하단이 결합되어 상기 몸통부 하부에 고정, 설치되며, 상기 몸통부의 회전을 지지하는 베어링과, 상기 분사부와 연통된 공기 배출구를 구비한 받침 분체로 구성되는 것을 특징으로 하는 확공 날개를 구비한 굴착 비트.
   

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