KR20150114858A - 코어 배럴 작업용 굴착함마의 확공장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 암반층에 대구경(1000mm이상)의 굴착작업을 할 때 사용하는 파일 드릴링 머신(Pile Drilling Machine)의 코어 배럴 작업용 굴착함마의 확공장치에 관한 것으로서, 회전체에 결합되는 가변함마비트를 축직각방향으로 회동될 수 있도록 하는 간단한 구성을 통해 지반에 삽입되는 케이싱 내면을 따라 코어 배럴 작업용 굴착함마를 쉽게 승강시킬 수 있도록 한 코어 배럴 작업용 굴착함마의 확공장치를 제공코자 하는 것이다.
즉, 본 발명은 상단에 파일 드릴링 머신의 드럼 스테빌라이져(drum stabilizer)에 결합되는 플랜지가 구비된 회전체를 단면이 도넛과 같이 설치부의 중앙으로 빈 공간이 형성되도록 아래쪽이 개방된 원기둥 형상으로 구성하고, 상기 설치부에는 지반을 굴착하는 2개 이상의 함마비트와, 분쇄물을 지상으로 배출하도록 흡입배출관을 형성한 파일 드릴링 머신의 코어 배럴 작업용 굴착함마에 있어서; 상기 설치부는 내측부재와 외측부재 사이에 설치공간이 형성되도록 구성하되, 내측부재와 외측부재 사이의 간격을 함마비트의 직경보다 큰 치수로 형성하고; 상기 내측부재와 외측부재 사이에는 가변함마비트를 대칭으로 더 설치하며; 가변함마비트의 상단에는 서로 대칭되는 지지핀을 축직각방향으로 돌출시켜 설치공간 상단에 내측부재와 외측부재에 지지되도록 회전체에 원주방향으로 형성된 안치홈에 안치하고; 가변함마비트의 하단에는 지지핀과 동일한 방향으로 브래킷을 형성하고; 브래킷에는 설치공간 내에 축직각방향으로 내측부재에 고정 설치된 실린더의 로드를 회전가능하게 고정핀으로 연결한 것이다.

Description

코어 배럴 작업용 굴착함마의 확공장치{Reaming device of excavation hammer for core barrel work}

본 발명은 암반층에 대구경(1000mm이상)의 굴착작업을 할 때 사용하는 파일 드릴링 머신(Pile Drilling Machine)의 코어 배럴 작업용 굴착함마의 확공장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 회전체에 결합되는 가변함마비트를 축직각방향으로 회동될 수 있도록 하는 간단한 구성을 통해 지반에 삽입되는 케이싱 내면을 따라 코어 배럴 작업용 굴착함마를 쉽게 승강시킬 수 있도록 한 코어 배럴 작업용 굴착함마의 확공장치를 제공코자 하는 것이다.

일반적으로 건축 및 교량기초공사를 위해서 연약지반이나, 암반층 등에 강관 등으로 제작되는 파일을 설치하여 보강작업을 행하는 작업(R.C.D공법, 오거(auger)작업)을 하게 된다.

상기한 R.C.D공법이나 오거작업의 경우 대구경(1000mm이상)의 굴착작업을 행하는 공법이다.

대표적으로는 파일 드릴링 머신의 드릴 파이프 하단에 드럼 스테빌라이져(drum stabilizer)를 결합하고 그 하측으로 하부에 원주방향으로 수개의 비트를 결합한 비트 바디를 설치한 상태에서 비트 바디를 가압 상태에서 구동함으로 해서 암반층에 굴착공을 단번에 천공하는 방법이 있다.

또한 파일 드릴링 머신의 드릴 파이프 하단에 드럼 스테빌라이져(drum stabilizer)를 결합하고, 그 하측으로 파이프 형상의 비트 바디를 결합하며, 이 비트 바디의 하단에 수개의 비트를 설치하여 드럼 스테빌라이져가 회전할 때 비트 바디가 함께 회전되고, 비트가 암반층을 긁으면서 도넛형상의 홈을 형성하도록 하고, 일정깊이로 홈이 형성되어 코어 배럴이 형성되면 이를 제거하여 굴착공을 천공하는 방법이다.

상기 코어 배럴 방식의 경우 전기한 바와 같이 암반층 전체를 굴착하는 방법에 비해 굴착면적을 최소화 하면서도 대형 굴착공을 굴착할 수 있는 등의 장점이 있으나, 굴착 과정에서 암반층과 마찰되는 비트의 마모가 과도하여 비트 교체 비용이 많이 들고, 작업성이 매우 저조한 문제점이 있었다.

이와 같은 문제점을 해결코자 본 발명자는 파일 드릴링 머신의 배럴 작업용 굴착함마를 실용신안 출원하여 등록(20-0444654호(2009.05.27.) 한 바 있다.

상기한 등록고안의 경우 파일 드릴링 머신의 드럼 스테빌라이져(drum stabilizer)에 결합되는 플랜지가 상단에 구비된 회전체에 지반을 굴착하는 함마비트와, 분쇄물을 지상으로 배출하도록 흡입배출관을 형성한 코어 배럴 작업용 굴착함마에 있어서, 상기 회전체는 단면이 도넛과 같이 속이 빈 구성이 되도록 아래쪽이 개방된 원기둥 형상으로 구성하고, 상기 함마비트는 회전체에 아래쪽으로 개방된 2개 이상의 조립구멍에 결합하여 도넛 형상의 굴착공 천공으로 코어 배럴을 형성되도록 하며, 상기 함마비트들과 간섭되지 않게 회전체에 아래쪽에 굴착면과 접하도록 설치한 롤러비트를 포함하도록 한 것으로, 파일 드릴링 머신의 코어 배럴 작업용 굴착 함마를 사용할 경우 기존 1000mm이상의 대구경 굴착작업을 향하는 R.C.D공법에 비해 월등히 향상된 굴착능력을 제공할 수 있어 작업 공기를 대폭 단축할 수 있는 등의 기능성을 제공하게 된다.

그러나 상기한 종래의 배럴 작업용 굴착함마를 사용하는 경우 지반 상태에 따라 회전체와 함께 케이싱을 삽입하여 천공 과정에서 지반의 굴착공이 붕괴되는 등의 문제점을 해결해야 하는 작업이 필요할 경우 상기와 같은 작업 효율성이 우수한 파일 드릴링 머신의 배럴 작업용 굴착함마로 작업할 경우 작업이 불가능하였다.

KR 200444654 Y1 2009.05.27.

이에 본 발명자는 상기한 종래 코어 배럴 작업용 굴착함마로 암반층 등을 굴착하는 과정에서 케이싱을 함께 사용하지 못하는 문제점을 해결코자 본 발명을 연구 개발한 것으로서, 본 발명에서는 회전체에 설치되는 함마비트와 별개로 추가 설치한 개변함마비트의 상단을 중심으로 해서 축직각방향으로 호운동할 수 있게 구성함으로 해서 가변함마비트 선단의 비트바디가 케이싱 하단에서 회전체 바깥쪽으로 이동되게 구성하여 지반에 삽입되는 케이싱 내면을 따라 배럴 작업용 굴착함마를 쉽게 승강시킬 수 있도록 한 코어 배럴 작업용 굴착함마의 확공장치를 제공함에 발명의 기술적 과제를 두고 본 발명을 완성한 것이다.

과제 해결수단으로 본 발명에서는 상단에 파일 드릴링 머신의 드럼 스테빌라이져(drum stabilizer)에 결합되는 플랜지가 구비된 회전체를 단면이 도넛과 같이 설치부의 중앙으로 빈 공간이 형성되도록 아래쪽이 개방된 원기둥 형상으로 구성하고, 상기 설치부에는 지반을 굴착하는 2개 이상의 함마비트와, 분쇄물을 지상으로 배출하도록 흡입배출관을 형성한 파일 드릴링 머신의 코어 배럴 작업용 굴착함마에 있어서; 상기 설치부는 내측부재와 외측부재 사이에 설치공간이 형성되도록 구성하되, 내측부재와 외측부재 사이의 간격을 함마비트의 직경보다 큰 치수로 형성하고; 상기 내측부재와 외측부재 사이에는 가변함마비트를 더 설치하며; 가변함마비트의 상단에는 서로 대칭되는 지지핀을 축직각방향으로 돌출시켜 설치공간 상단에 내측부재와 외측부재에 지지되도록 회전체에 원주방향으로 형성된 안치홈에 안치하고; 가변함마비트의 하단에는 지지핀과 동일한 방향으로 브래킷을 형성하고; 브래킷에는 설치공간 내에 축직각방향으로 내측부재에 고정 설치된 실린더의 로드를 회전가능하게 고정핀으로 연결하였다.

또한 상기 가변함마비트가 회전체의 축방향으로 세워진 상태일 때 회전체의 내측 원주 쪽에서 외측 원주 쪽으로 점차 낮아지는 경사접지면을 비트바디에 형성하고, 상기 경사접지면에 수개의 비트를 결합하여 지면과 접할 수 있도록 하였다.

본 발명에서 제공하는 코어 배럴 작업용 굴착함마의 확공장치는, 함마비트와 별개로 더 설치되는 가변함마비트의 하단 비트바디가 회전체 바깥으로 노출되어 확공하여 회전체 바깥으로 케이싱을 함께 하강시킨 상태에서, 비트바디를 회전체의 내측으로 회동시켜 케이싱 내면을 따라 코어 배럴 작업용 굴착함마를 지상으로 인출 시킬 수 있는 것으로, 케이싱 작업이 동시에 이루어질 수 있어 특히 암반층과 붕괴성이 있는 토사층이 복합적으로 형성되는 지층 등에서도 코어 배럴 작업용 굴착함마의 운용이 안전하게 이루어질 수 있는 등의 기능성을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에서 제공하는 코어 배럴 작업용 굴착함마의 확공장치에 따른 바람직한 일 실시례를 보인 일부 파절상태 정면도
도 2는 도 1의 저면도
도 3은 본 발명에서의 가변함마비트 상단에 형성된 지지핀이 설치부의 안치홈에 결합되는 예를 보인 평단면도
도 4는 본 발명에서의 가변함마비트 하단에 형성된 브래킷과 실린더의 결합되는 예를 보인 평단면도
도 5는 본 발명의 작동 상태를 보인 단면도
도 6은 본 발명에 적용될 수 있는 비트바디의 다른 예를 보인 측면도

이하 본 발명에서 제공하는 코어 배럴 작업용 굴착함마의 확공장치에 따른 바람직한 실시례를 첨부 도면에 의거하여 설명한다.

도 1은 본 발명에서 제공하는 코어 배럴 작업용 굴착함마의 확공장치에 따른 바람직한 일 실시례를 보인 일부 파절상태 정면도를 도시한 것이고, 도 2는 도 1의 저면도, 도 3, 도 4는 본 발명에서의 가변함마비트 상단에 형성된 지지핀이 설치부의 안치홈에 결합되는 예를 보인 평단면도 및 가변함마비트 하단에 형성된 브래킷과 실린더의 결합되는 예를 평단면도를 도시한 것이며, 도 5는 본 발명의 작동 상태를 보인 단면도를 도시한 것이다.

본 발명에서 제공하는 코어 배럴 작업용 굴착함마(2)의 확공장치(1)는 도시된 바와 같이 파일 드릴링 머신의 드럼 스테빌라이져(drum stabilizer;100)에 의해 회전이 이루어지도록 회전체(3)의 상단에 플랜지(4)를 구비한다.

상기 회전체(3)는 단면이 도넛과 같이 형성되도록 플랜지(4)쪽이 막히고, 반대로 하부의 지면 쪽이 개방되도록 구성한 것으로, 이는 설치부(5)의 중앙으로 빈 공간(6)이 형성되도록 하측인 지면 쪽이 개방되는 원기둥 형상을 제공하게 구성한다.

상기 설치부(5)는 내측부재(5a)와 외측부재(5b) 및 내측부재(5a)와 외측부재(5b) 사이의 설치공간(7)에 위치하는 복수의 스페이스부재(5c)에 의해 이루어지며, 설치공간(7)은 회전체(3)의 축방향과 나란하도록 아래쪽이 개방된다. 설치공간(7)에는 분쇄물을 시상으로 배출하는 흡입배출관(8)을 형성하며, 또한 설치공간(7)에는 함마비트(9)의 함마본체(11)를 내입 상태로 설치하여, 축방향으로 승강 작동하는 비트바디(12)가 회전체(3) 하측에 노출될 수 있게 한다. 이때 비트바디(12)는 회전체(3)의 바깥원주 내에 위치될 수 있는 크기로 구성한다. 상기 비트바디(12)는 저면에서 볼 때 원형 또는 사각형이 적용될 수 있다.

상기와 같이 구성되는 코어 배럴 작업용 굴착함마(2)의 구성은 본 발명자가 실용신안 출원하여 등록(20-0444654호(2009.05.27.)에서 제공하는 공지된 기술이다.

본 발명은 상기와 같이 구성되는 코어 배럴 작업용 굴착함마(2)를 구성함에 있어서, 상기 설치공간(7)에 설치되는 함마비트(9)와 별개로 가변함마비트(10)를 더 설치하여 축직각방향으로 회동될 수 있도록 함으로 해서, 비트바디(12)를 회전체(3)의 외부로 노출시켜 확공이 이루어질 수 있도록 하여 케이싱(200) 운용이 동시에 이루어질 수 있도록 한 것이다.

이를 위해 본 발명에서는 설치공간(7)을 구성하는 내측부재(5a)와 외측부재(5b) 사이의 간격을 함마비트(9) 및 가변함마비트(10)의 직경보다 큰 치수로 형성하고, 가변함마비트(10)의 상단에는 서로 대칭되는 지지핀(13)을 축직각방향으로 돌출시켜 설치공간(7) 내의 스페이스부재(5c)에 회전체(3)의 원주방향으로 형성된 안치홈(14)에 안치하여 가변함마비트(10)가 회동될 수 있게 한다.

그리고 가변함마비트(10)의 하단에는 회전체(3)의 원주방향으로 브래킷(15)을 형성하고, 설치공간(7) 내에 축직각방향으로 설치된 실린더(16)의 로드(16a)를 브래킷(15)에 회전가능하게 고정핀(17)으로 결합한다.

이러한 구성은 가변함마비트(10)의 상단 지지핀(13)을 중심으로 해서 실린더(16)의 로드(16a) 행정거리 만큼 가변함마비트(10)가 축직각방향으로 회동되어 확공이 이루어질 수 있게 되는 것이다. 이때 지지핀(13)에는 부시(13a)를 결합하여 회동이 보다 자연스럽게 이루어질 수 있도록 하면서 지지핀(13)의 마모를 방지할 수 있다.

본 발명에서는 실린더(16)를 설치부(5)의 내측부재(5a)에 고정하여, 외측부재(5b) 쪽으로 로드(16a)가 인출될 수 있도록 설치되어 있으며, 경우에 따라서 실린더(16)를 설치부(5)의 외측부재(5b)에 고정하여, 내측부재(5a) 쪽으로 로드(16a)가 인출될 수 있도록 설치할 수도 있다.

한편 본 발명에서는 상기와 같이 가변함마비트(10)를 설치함에 있어, 확공을 위해 가변함마비트(10) 하단을 밀어 상부 지지핀(13)을 중심으로 가변함마비트(10)가 회동된 상태에서 비트바디(12)가 지면과 수평상태가 될 수 있도록 구성함이 바람직하다.

이를 위한 구성으로는 도 6과 같이 가변함마비트(10)가 회전체(3)의 축방향으로 세워진 상태일 때 회전체(3)의 내측 원주 쪽에서 외측 원주 쪽으로 점차 낮아지는 경사면을 갖도록 비트바디(12)에 경사접지면(12a)을 형성하고, 이에 수개의 비트(12b)를 결합하여 지면과 접할 수 있도록 한다.

이상과 같이 구성되는 본 발명의 코어 배럴 작업용 굴착함마(2)의 확공장치(1)를 이용하여 암반층 등에 케이싱(200)을 함께 입설하면서 천공작업을 행하고자 할 시에는 회전체(3) 외부에 케이싱(200)이 위치되도록 한 상태에서 파일 드릴링 머신의 드럼 스테빌라이져(100)를 이용하여 회전체(3)를 구동시킨다. 이때 가변함마비트(10)는 실린더(16)의 로드(16a)를 인출하여 가변함마비트(10)를 회전체(3)의 외측 원주 쪽으로 밀어서 비트바디(12)가 회전체(3) 외부에 위치하고 있는 케이싱(200)의 아래쪽에 위치하여 회전체(3) 보다 확공된 굴착공을 천공하게 되므로, 케이싱(200)이 회전체(3)와 함께 하강되는 것이다.

본 발명에서는 설치부(5)에 2개의 함마비트(9)와 2개의 가변함마비트(10)가 대칭으로 설치된 예가 도시되어 있다.

상기와 같이 굴착 작업 후 케이싱(200) 내에서 코어 배럴 작업용 굴착함마(2)를 인출코자 할 시에는 가변함마비트(10)를 밀고 있는 실린더(16)의 로드(16a)를 인입시킨다. 이때 회전체(3) 외부로 일부가 노출되어 케이싱(200) 하단에 위치하는 비트바디(12)가 회동되면서 회전체(3) 아래로 회동되므로 이 상태에서 코어 배럴 작업용 굴착함마(2)를 상향 이동시키면 케이싱(200)이 지반에 입설된 상태로 코어 배럴 작업용 굴착함마(2)를 지상으로 안전하게 인양할 수 있게 되는 것이다.

도면 중 미설명 부호 18은 회전체(3)의 하부에 설치되어 지면과 비트바디(12) 사이에 작업공간이 형성될 수 있도록 지지하는 지지롤러를 도시한 것이다.

본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시례에 관해 설명하고 있으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 보호 범위는 설명된 실시례에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 청구범위 뿐만 아니라 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

1:확공장치 2:코어 배럴 작업용 굴착함마
3:회전체 4:플랜지
5:설치부 6:공간
7:설치공간 8:흡입배출관
9:함마비트 10:가변함마비트
11:함마본체 12:비트바디
12a:경사접지면 12b:비트
13:지지핀 14:안치홈
15:브래킷 16:실린더
16a:로드
100:파일 드릴링 머신의 드럼 스테빌라이져(drum stabilizer)
200:케이싱

Claims (2)

1. 상단에 파일 드릴링 머신의 드럼 스테빌라이져(drum stabilizer;100))에 결합되는 플랜지(4)가 구비된 회전체(3)를 단면이 도넛과 같이 설치부(5)의 중앙으로 빈 공간(6)이 형성되도록 아래쪽이 개방된 원기둥 형상으로 구성하고, 상기 설치부(5)에는 지반을 굴착하는 2개 이상의 함마비트(9)와, 분쇄물을 지상으로 배출하도록 흡입배출관(8)을 형성한 파일 드릴링 머신의 코어 배럴 작업용 굴착함마(2)에 있어서;
   상기 설치부(5)는 내측부재(5a)와 외측부재(5b) 사이에 설치공간(7)이 형성되도록 구성하되, 내측부재(5a)와 외측부재(5b) 사이의 간격을 함마비트(9)의 직경보다 큰 치수로 형성하고;
   상기 내측부재(5a)와 외측부재(5b) 사이에는 가변함마비트(10)를 대칭으로 더 설치하며;
   가변함마비트(10)의 상단에는 서로 대칭되는 지지핀(13)을 축직각방향으로 돌출시켜 설치공간(7) 상단에 내측부재(5a)와 외측부재(5b)에 지지되도록 회전체(3)에 원주방향으로 형성된 안치홈(14)에 안치하고;
   가변함마비트(10)의 하단에는 지지핀(13)과 동일한 방향으로 브래킷(15)을 형성하고;
   브래킷(15)에는 설치공간(7) 내에 축직각방향으로 내측부재(5a)에 고정 설치된 실린더(16)의 로드(16a)를 회전가능하게 고정핀(17)으로 연결한 것을 특징으로 하는 코어 배럴 작업용 굴착함마의 확공장치.
   
2. 청구항 1에 있어서;
   상기 가변함마비트(10)가 회전체(3)의 축방향으로 세워진 상태일 때 회전체(3)의 내측 원주 쪽에서 외측 원주 쪽으로 점차 낮아지는 경사접지면(12a)을 비트바디(12)에 형성하고,
   상기 경사접지면(12a)에 수개의 비트(12b)를 결합하여 지면과 접할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 코어 배럴 작업용 굴착함마의 확공장치.

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