KR930006409B1

KR930006409B1 - 공압타격식 굴삭장치

Info

Publication number: KR930006409B1
Application number: KR1019860008318A
Authority: KR
Inventors: 히로유끼 하마무라; 히로유끼 가와사끼; 다로오 와다나베
Original assignee: 가부시끼가이샤 도네 보오링; 무라다 야쓰오
Priority date: 1985-10-04
Filing date: 1986-10-04
Publication date: 1993-07-14
Also published as: FR2599782A1; GB8623005D0; US4790391A; FR2599782B1; DE3633749C2; CA1260922A; IT1195188B; IT8667750A0; SE8604183L; GB2181473B; DE3633749A1; KR870004199A; SE8604183D0; GB2181473A; CN86106885A; CN1009847B; SE501282C2

Abstract

내용 없음.

Description

공압타격식 굴삭장치

제1도는 본 발명에 따른 공압타격식 굴삭공법 및 그 장치의 실시예의 시공도.

제2도는 본 발명에 따른 공압타격식 굴삭장치의 구조를 보인 단면도.

제3도는 제2도의 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 단면도.

제4도는 제2도의 Ⅳ-Ⅳ선에 따른 단면도.

제5도는 제2도의 Ⅴ-Ⅴ선에 따른 전면도.

제6도는 본 발명에 따른 공압타격식 굴삭장치의 제2실시예의 구조를 보이는 단면도.

제7도는 제6도의 Ⅶ-Ⅶ선에 따른 단면도.

제8도는 본 발명에 따른 공압타격식 굴삭장치의 제3실시예를 보이는 단면도.

제9도는 본 발명에 따른 공압타격식 굴삭장치의 제4실시예를 보이는 단면도.

제10도는 제9도의 Ⅸ-Ⅸ선을 따른 단면도.

제11도는 본 발명에 따른 공압타격식 굴삭장치의 구조를 나타내는 단면도.

제12도는 제11도의 공압타격식 굴삭장치의 저면도.

제13도는 본 발명에 따른 공압타격식 굴삭장치의 다른 시공도.

제14도는 본 발명에 따른 공압타격식 굴삭방법 및 그 장치에 사용되는 유닛 굴삭관(unit drilling pipe)의 단면도.

제15도는 본 발명에 따른 공압타격식 굴삭방법 및 그 장치에 사용되는 파워스위블(power swivel)장치의 주요부 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

24 : 급기관 25 : 급기통로

26 : 배기관 28 : 배수관

29 : 굴삭관 30 : 공압타격식 굴삭장치

32,34 : 공기해머드릴 36,37 : 케이싱

40,44 : 비트 50 : 배기통로

51,52,54 : 배수통로

본 발명은 압축공기에 의해 공기해머드릴(air hammer drill)의 피스톤을 상하 구동시켜 그 피스톤의 타격에너지로 드릴비트(bit)를 반복하여 타격진동시키는 공압타격식 굴삭공법 및 그 장치, 더 상세히는 흙탕물(muddy watter)중의 자갈층, 암반 등의 굴삭에 사용할 수 있는 공압타격식 굴삭공법 및 그 장치에 관한 것이다.

공기해머드릴은 비트를 선단부에 축방향으로 유동자재로 지지하는 원통형 케이싱(casing)과, 케이싱내에 축방향으로 유동자재로 지지되어 그 하단부로 비트를 타격하는 피스톤으로 구성된다. 피스톤의 상하에는 각각 압력실이 형성되고, 상하의 압력실은 외부로부터의 압축공기로 교대가 가압되어 피스톤을 연속적으로 상하 구동시킨다.

종래 피스톤의 작동에 이용된 압축공기는 비트의 선단부로부터 분출되어 비트의 끝날부(dege)를 세정시키고, 동시에 굴삭된 진흙등을 지상으로 불어내는데 사용되었다(소위 건식 보링법). 공기해머드릴은 압축공기를 사용하므로 높은 충격력을 얻을 수 있어서 암반의 굴삭에 통상 사용되고 있다.

그러나 수중에서 사용되는 경우 이와같은 종래의 공기해머드릴에서는 각종의 단점이 발생한다. 예를들어 흙탕물을 써서 굴삭하거나, 바다, 강, 댐등의 수중에서 굴삭하는 경우(소위 습식 보링법)수압이 비트의 선단부에 걸려 흙탕물등이 공기압력실로 역류하여 침수되어 타격드릴이 작동불능이 된다. 또 수압이 분출공기압에 달하지 않아도 작동공기압력은 이 수압에 의해 감압되어 피스톤의 타격에너지가 저하되므로 비트가 충분히 타격되지 않아 굴삭효율이 나빠지는 단점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래의 공기해머드릴장치의 단점을 개선하기 위한 것이다.

따라서 본 발명의 목적은 공기해머드릴의 작동에 사용된 배출공기를 굴삭관의 배기통로를 통해 지상으로 환원시키는 동시에 굴삭된 토사를 흙탕물과 함께 굴삭관의 배수통로를 통해 배출함으로써, 수중에서 굴삭하는 경우에도 공압타격식 굴삭장치의 굴삭효율이 저하되지 않으며 대구경 굴삭도 효율좋게 행할 수 있는 공압타격식 굴삭방법 및 그 장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 본 공기해머드릴이 지상의 공급원에서 공급되는 압축공기로 구동되고, 그 구동에 사용된 공기를 공기해머드릴의 배기통로와 연통되는 굴삭관의 배기통로를 통해 지상으로 배출시키며, 굴삭된 부스러기를 역순환 방식(reverse circulation system)으로 지상으로 배출하는 공압타격식 굴삭방법이다. 이 굴삭방법을 여기서 MACH 공법(Mud and Air Circulation Hammer)라고 칭한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또다른 특징은 지상으로부터의 압축공기에 의해 피스톤을 작동시켜 비트에 타격진동을 주어 굴삭하는 공기해머드릴을 케이시에 하나 또는 복수개를 병렬시켜 결속함과 동시에, 이 케이싱이 상기 공기해머드릴에 압축공기를 공급하기 위한 급기통로와, 상기 공기해머드릴의 피스톤작동에 사용된 배기공기의 배기공(air exhaust hole)과 연통되어 배기공기를 지상으로 배출하기 위해 드릴의 비트근방에 개구되어 비트에 의해 굴삭된 토사를 이송하여 지상으로 배출하기 위한 배수통로를 갖추고 있는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또다른 특징은 지상으로부터의 압축공기에 의해 피스톤을 작동시켜 피스톤 하단부로 비트에 타격진동을 가하여 굴삭하는 공압 타격식 굴삭장치로서, 상기 피스톤을 중공(hollow)으로 하여 상기 피스톤 하단부와 대향하는 피스톤 상부쪽에 상기 중공부와 연통되도록 배기공을 설치하고, 피스톤 작동에 사용된 배기공기가 직접 배기공으로부터 또는 피스톤 중공부를 통하여 배기공으로 부터 배출되며 공기해머드릴을 케이싱내에 하나 또는 복수개를 병렬결속함과 동시에, 이 케이싱이 굴삭관의 급기통로로부터 상기 공기해머드릴에 압력공기를 공급하기 위한 급기통로와 굴삭관의 배기통로와 상기 배기공을 연결하는 배기통로와, 상단이 굴삭관의 배수통로와 연결되고 하단이 비트근방에 개구되어 이 비트가 굴삭한 토사를 물과 함께 흡인하는 배수통로를 갖추고 있는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 배수통로의 하부에 굴삭되지 않는 부분을 남기지 않고, 배수통로의 흡입구(suction port)가 자갈등에 의해 막히지 않는 공압타격식 굴삭장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 지상으로부터의 압축공기에 의해 작동되는 공기해머드릴을 하나 또는 복수개를 병렬로 결속하고, 상기 공기해머드릴에 압축공기를 공급하는 급기통로와, 상기 공기해머드릴의 작동에 사용되는 배기공기를 지상으로 배출하는 배기통로로 형성된 공압타격식 굴삭장치에 있어서, 상기 공압타격식 굴삭장치의 비트와, 이 비트의 굴삭중심부에 비트로 굴삭된 부스러기를 흡입하는 흡입구가 형성된 배수통로로 구성되고, 상기 비트의 커터(cutter)의 일부를 상기 흡입구의 하방 대략 중심위치까지 연장하여 형성하는 것이다.

본 발명의 목적과 그에 따른 이점 및 특징들은 첨부된 도면을 참조한 다음 설명에서 명확히 드러날 것인데, 도면에서 동일한 참조부호들은 동일 또는 유사한 부분을 가리킨다.

이하의 상세한 설명은 첨부도면을 참조로 한 본 발명에 따른 공압타격식 굴삭방법 및 그 장치의 바람직한 실시예에 대한 것이다.

제1도는 본 발명에 다른 공압타격식 굴삭장치의 시공도이다. 도면에서 지지파일(support pile)(12)가 해저의 표토층(surface soil layer)(10)위에 설치되고 스테이지(stage)(14)가 지지파일(12)상에 설치된다. 또 표토층(10)의 붕괴를 막기 위한 케이싱 파이프(casion pipe)(62)가 암반(11)까지 설치된다. 상기 스테이지(14)상에는 베이스머신(base machine)(16)에 구비된 리이더(leader)(18)이 설치되며, 이 리이터(18)에는 로우프(rope)(20)를 통해 회전구동장치(rotary drive device)(22)와 스위블(swivl)장치(80)이 상하방향으로 유동이 자유롭게 설치되어 있다. 이 스위블장치에는 급기관(24), 배기관(26) 및 배수관(28)로 구성된 굴삭관(29)가 일체적으로 회동가능하게 지지되고, 이 굴삭관(29)의 하단에는 시일부재를 통해 본 발명에 따른 공압타격식 굴삭장치(30)이 볼트(bolt)고정 등으로 설치된다.

본 발명에 따른 공압타격식 굴삭장치(30)의 구조는 제2도 내지 제5도에 상세히 나타나 있는데, 제3도는 제2도의 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 단면도, 제4도는 제2도의 Ⅳ-Ⅳ선에 따른 단면도, 제5도는 제2도의 V-V선에 따른 단면도이다. 공압타격식 굴삭장치(30)는 복수개의 공개해머드릴, 예를 들어 공기해머드릴(32,34)를 가지며, 이들 공기해머드릴(32,34)는 상하의 케이싱(36,37)에 의해 병렬적으로 결속되어 있다. 공기해머드릴(32)의 하단부는 케이싱(37)의 하부에 시일부재(49)를 통해 고정되고, 또 비트(40)가 스플라인(spline)결합등으로 축방향으로 소정량만큼 유동가능하게 지지되고 이 비트(40)의 상방에는 압축공기에 의해 상하이동하는 피스톤(42)이 배치되어 있다. 이 피스톤(42)은 굴삭관(29)에 설치된 급기관(24)로부터 케이싱(36)에 설치된 급기통로(25)로 보내진 압축공기에 의해 상하이동하여 비트(40)를 타격한다. 한편 공기해머드릴(34)에도 하단부에 비트(44)가 구비되어 이 비트(44)도 도시되지 않은 피스톤에 의해 타격되게 된다. 비트(40)의 본체에는 축방향의 배기통로(46) 및 반경방향의 배기통로(48)가 형성되고, 이 배기통로(48)가 공압타격식 굴삭장치(30)의 중앙부에 배치된 배기통로(50)와 연통된다. 이 배기통로(50)은 도시되지 않은 다른쪽 드릴비트(44)에 형성된 배기통로와도 연통된다. 배기통로(50)는 제3도에 보인 것처럼 굴삭관(29)에 설치된 배기관(26)에 연통되어 지상으로 공기를 배출하도록 되어 있다.

한편 배수관(28)은 케이싱(36)에 설치된 배수통로(51)에 접속되고 도중에서 2부분으로 분기되어 배수통로(52,54)를 형성하며, 이 배수통로(52,54)의 개구부(52A,54A)는 도시된 것처럼 비트(40,44)의 근방에 위치된다. 이에 의해 비트(40,44)로 굴삭된 토사는 지상에 설치된 석션펌프(suction pump)(66)에 의해 배수통로(52,54)를 통해 배수관(28)로 보내어져 지상으로 회수되도록 한다.

비트(40,44)는 제5도에 보이는 것처럼 대략 부채꼴로 구성되고, 비트(40)에는 돌기부(40A)가 형성되며 비트(44)에는 이 돌기부(40A)가 맞물리는 오목부(44A)가 형성되어 이에 의해 비트(40,44)는 상호 맞물려 서로 이동을 규제하는 상태로 하강한다. 따라서 두 비트가 파쇄된 암석지역(cracked-rock zone)이나 불균일층을 굴삭할때도 한 비트만이 하강하여 굴삭불능이 될 염려가 없다.

또 배기관(26) 또는 급기관(24)과 배수관(28)의 사이에는 첵밸브(check valve)(60)가 설치되어, 이 첵밸브(60)에는 에어 리프트 방식(air lift system)으로 토사를 배출한다. 특히 제2도의 경우, 배기관(26)내의 압력이 소정 압력이상이 되면 이 첵밸브(60)가 개구되어 배기관(26)내의 공기의 일부가 배수관(28)내로 이송되어 배수관(28)로 토사가 흡입되도록 한다. 이 경우 배기압력을 조정하기 위해 배출라인(74)에 밸브등이 설치될 수 있다.

상술과 같이 구성된 공압타격식 굴삭장치(30)는 제1도의 케이싱 파이프(62)내에 배치되어 굴삭을 행한다. 배수관(28)은 리버스 라인(reverse line)(64)를 통해 석션펌프(66)과 연결되고 흡인된 토사는 분리되어 순환수는 다시 송수관(68)에 의해 케이싱 파이프(62)내에 공급된다. 또 급기관(24)는 공기 공급라인(70)을 통해 공기압축기(72)와 연결되어 압축공기가 공급되고, 배기관(26)은 공기배출라인(74)와 연결되어 피스톤 작동에 사용된 공기는 공기배출라인(74)로부터 배출된다. 이상의 토사배출방법은 물과 함께 토사를 흡인하는 워터 리버스(water reverse)(역순환)방식이다. 그러나 배수관(28)로부터 물을 굴삭부 바닥까지 송수하여 굴삭부스러기를 굴삭부벽과 굴삭관의 사이를 통해 배출하는 정순환(normal circulation)방식도 가능하다. 또 굴삭부내에 물이 없는 경우에는 송풍기나 콤프레서(compressor)를 사용하여 공기를 사용한 토사배출방법도 가능하다.

상술한 구성의 공압타격식 굴삭장치의 작용은 다음과 같다. 먼저, 급기관(24)으로부터 공급된 공기는 급기통로(25)로 보내어져 피스톤(42)를 상하 이동시켜 비트(40,44)를 타격하여 굴삭한다. 피스톤(42)을 작동시킨 압축공기는 배기통로(46,48)를 통해 배기관(50)으로 보내어지고, 이 배기공기는 배기관(26)을 통해 지상으로 배기된다. 또 굴삭된 토사는 배수통로(52,54)의 개구부(52A,54A)로부터 흡입되어 배수관(28)을 통해 지상으로 회수된다.

제6도는 본 발명의 다른 실시예의 구조를 나타낸 단면도, 제7도는 제6도의 Ⅶ-Ⅶ선에 따른 단면도이다. 제6도에 보인 실시예에서 제2도의 실시예와 동일하거나 유사한 부재는 동일 참조번호를 붙였으며 그 설명은 생략한다.

제2도의 실시예에서는 2개의 공기해머드릴(32,34)를 사용하였으나, 제6도의 실시예는 하나의 공기해머드릴(60)로 구성된다. 이 공기해머드릴(60)에서도 급기관(24)로부터 공급된 압축공기는 피스톤(62)를 상하이동시켜 비트(63)에 타격을 주고, 타격에 사용된 압축공기는 배기통로(64,66,68,50)를 통해 배기관(26)에 들어가 지상으로 배출된다. 또, 배수통로(52,54)의 개구부(52A,54A)는 비트(63)에 형성된 오목부(63A,63A)에 위치하여 비트(63)에 의해 굴삭된 토사를 배출한다.

상술한 본 발명의 공압타격식 굴삭방법 및 그 장치에 의하면, 공기해머드릴에 배수통로를 가지고 있으므로 역순환방식에 의해 대구경의 굴삭이 효율좋게 이뤄지고, 비트를 상하 이동시킨 압축공기를 케이싱내의 배기통로로 회수하므로 공기해머드릴의 타격능률을 떨어뜨리지 않으면서, 굴삭부의 수심에 좌우되지 않고 고심도의 수중에서도 능률적인 굴삭을 할 수가 있다.

제8도는 본 발명에 따른 공압타격식 굴삭장치의 제3실시예의 단면도를 나타낸다. 제8도에서 케이싱(110)은 적어도 두 공기해머드릴(120,130)을 배수통로(112)의 양측에 병렬하여 결속한다. 공기해머드릴(120)은 중공(hollow)인 피스톤(121) 및 비트(122)를 가지고 있을뿐 아니라 통로(123a-g), 피스톤 중공부(121a), 배기공(124), 제1압력실(125) 제2압력실(126)이 형성되어 있다.

상기 공기해머드릴(120)은 비트(122)를 스플라인결합등에 의해 축방향으로 소정량만큼 이동가능하게 지지하고, 공기해머드릴(120)의 외주부재와 비트(122)와의 사이에는 압축공기가 누설되지 않고 굴삭부의 물이 침입하지 않도록 시일부재(127)가 설치되어 있다. 또 상기 통로(123a)는 케이싱(110)의 급기통로(114b)와 연통되고 배기공(124)는 배기통로(116a)와 연통된다.

공기해머드릴(120,130)의 비트(122,132)는 각각 오목부(122a,132a)가 형성되어 있고 또 배수통로(112)의 하단개구부에 유동자재인 중공부재(118)가 설치되어 있다. 중공부재(118)의 외주에는 비트(122,132)의 오목부(122a,132a)에 맞물리는 볼록부(118a)가 형성되어 있다. 또 비트(122)는 배수통로(112)의 개구부중심을 향해 돌출되어 개구부의 하부를 절삭하는 코어 커터(core cutter)(112b)를 구비한다.

상기와 같이 구성된 공압타격식 굴삭장치는 먼저 굴삭관(29)의 급기관(24)으로부터 공급된 압축공기를 급기통로(114a,114b), 통로(123a,123b,123c,123d,123e)를 통해 제1압력실(125)에 공급한다. 이 제1압력실(125)이 고압이 되면 이 압력에 의해 피스톤(121)이 상방으로 올려진다.

피스톤(121)이 제1압력실(125)의 압력 및 피스톤(121)의 상방 관성력에 의해 상방으로 계속 이동하면 통로(123d,123e) 사이가 피스톤(121)의 하부에 의해 차단되어 제1압력실(125)에 압축공기가 공급되지 않게 되고, 한편 피스톤(121)의 상부에 의해 차단된 통로(123f,123g) 사이가 연통되어 제2압력실(126)에 압축공기가 환상통로(annular passage)(123c), 통로(123f,123g)를 통해 공급되게 된다. 또 제1압력실(125)는 피스톤중공부(121a)와 연동되도록 되어 피스톤작동에 사용된 제1압력실(125)내의 공기(배기통로)는 피스톤중공부(121a), 배기공(124), 배기통로(116a,116b)를 통하여 배기관(26)으로 배출된다.

피스톤중공부(121a)의 상부가 배기공(124)의 통체(tubular body)(124A)와 맞추어지면 제2압력실(126)의 배기통로가 차단되어 공급되는 압축공기에 의해 실내압력이 상승한다. 이 압력이 피스톤(121)의 상승력을 초과하면 피스톤(121)은 하방으로 하강한다.

피스톤(121)이 제2압력실(126)의 압력과 피스톤(121)의 하방관성력에 의해 하방으로 계속 이동하면, 통로(123f,123g) 사이가 피스톤(121)의 상부에 의해 차단되어 제2압력실(126)에 압축공기가 공급되지 않게 되고, 한편 피스톤(121)의 하부에 의해 차단된 통로(123d,123e) 사이가 연통되어 제1압력실(125)에 압축공기가 공급되게 된다. 또 제2압력실(126)은 배기공(124)와 연통되도록 되어 피스톤작동에 사용된 제2압력실(126)내의 배기공기는 배기공(124), 배기통로(116a,116b)를 통해 배기관(26)으로 배출된다.

이와같이 제1압력실(125) 및 제2압력실(126)의 압축공기의 공급 및 배기가 연속적으로 반복되어 피스톤(121)은 연속적으로 상하이동하여 하부의 비트(122)를 연속적으로 타격한다. 또 공기해머드릴(120)과 비트(122)의 결합부에는 시일(127)이 설치되어 있으므로 굴삭부의 물이 침입하는 것을 방지하고, 따라서 공기해머드릴(120)의 작동을 방해하지 않고, 해머의 타격력도 저하되지 않는다. 또 시일(127)의 배면쪽의 비트축쪽에는 압축공기가 작용하고 있으므로 수압과의 압력차가 작아져서 고심도에서도 시일(127)의 내구성이 높아진다. 또 공기해머드릴(130)은 그 비트(132)의 형상이 공기해머드릴(120)과 약간 다를뿐, 기타 구성이나 작용은 동일하므로 상세한 설명은 생략한다. 도면중에서 비트중심부에 중간까지 구멍이 형성되어 있으나, 본 발명에 따르면 배트로부터 배기공기가 배출되지 않으므로 비트축에는 구멍이 형성되어 있지 않아도 무방하다.

공기해머드릴(120,130)의 비트(122,132)가 타격되면 각 비트의 오목부(122a,132a)는 중공부재(118)의 볼록부(118a)와 맞물려지므로 각 비트는 각각 축방향의 이동이 규제되어 거의 함께 이동한다.

또 비트(122,132)에 의해 굴삭된 토사는 석션펌프등에 의해 물과 함께 중공부재(118), 배수통로(112)를 통해 흡입되어 배수관(28)을 통해 지상으로 회수된다.

본 실시예에서는, 소위 역순환공법에 의한 토사배출을 보이고 있으나, 본 장치에 의하면 지상으로부터의 펌프에 의해 배수통로(112)로부터 굴삭부바닥으로 송수하여 굴삭된 부스러기를 배출하는 정순환공법도 가능하다.

제9도는 본 발명에 다른 습식 공압타격식 굴삭장치의 제4실시예를 보이는 단면도로서, 하나의 공기해머드릴로 구성된 경우를 보인 것이다. 또 제10도는 제9도의 X-X선에 따른 단면도이다.

제9도에서 케이싱(150)은 그 중심부에 배수통로(152)를 가질 뿐 아니라 공기해머드릴(160)의 압축공기를 공급하는 급기통로(154a,154b) 및 공기해머드릴(160)로부터의 배기공기를 배출하는 배기통로(156a,156b)를 갖는다. 이 케이싱(150)은 제8도의 케이싱(10)과 같이 굴삭관(29)의 하단에 설치되어 공기해머드릴(160)을 지지한다.

공기해머드릴(160)은 중공인 피스톤(161) 및 중공인 비트(162)를 가질뿐 아니라 통로(163a-163g), 및 피스톤중공부(161a), 배기공(164), 배기공의 통체(164A), 제1압력실(165), 제2압력실(166)이 형성되어 있다. 이 공기해머드릴(160)은 비트(162)를 스플라인 결합등으로 축방향 소정량만큼 유동자재로 지지하고, 공기해머드릴(160)의 외주부재와 비트(162) 사이에는 시일부재(167)이 설치된다.

상기 케이싱(150)의 배수통로(152), 급기통로(154a,154b), 배기통로(156a,156b) 및 공기해머드릴(160)의 통로(163a-163g), 제1압력실(165), 제2압력실(166)은 각각 제8도의 케이싱(110)의 배수통로(112), 급기통로(114a,114b), 배기통로(116a,116b) 및 공기해머드릴(120)의 통로(123a-123g), 제1압력실(125), 제2압력실(126)과 동등한 것이므로 상세한 설명은 생략한다.

제8도의 장치와 다른 점은, 배수통로(152)가 공기해머드릴(160)의 중앙을 관통하여 설치되었으므로 피스톤중공부(161a) 및 배기공(164)의 통체(152)로 구성되는 환상통로(168) 및 배기공(152)가 제1압력실(165), 제2압력실(166)으로부터의 배기공기의 통로가 되는 점과, 비트(162)와 배수통로(152)와의 사이에 시일부재(170)가 설치되는 점이다. 또 비트(162)는 단일비트로서 제10도에 보인 것처럼 4개의 절삭날부(162a-162d)를 가지며, 이중 절삭날부(162a)는 배수통로(152)의 개구부중심을 향해 돌출되어 개구부 하방을 굴삭하기 위한 볼록부를 가진다.

상술한 본 발명에 따른 공압타격식 굴삭장치에 의하면, 배기구를 상부에 설치하여 비트축 측면에는 배기구가 없으므로 구조가 간단해짐과 동시에 시일(seal)해야 할 비트부분의 직경이 비교적 작아져도 충분한 강도를 얻을 수 있다. 따라서 수압에 의해 비트에 작용하는 배압(back pressure)이 작아져서 에너지손실을 줄일 수 있고, 시일부분에서의 압력차도 작아져서 시일성능(효과)이 향상되는 이점이 있다.

제11도는 본 발명에 따른 제5실시예의 단면도로서 3개의 공기해머드릴과 각 공기해머드릴에 각각 3개의 비트를 설치한 것을 보이며, 제12도는 제11도의 저면도이다.

제11도에 있어서 케이싱(210)은 그 중심부에 굴삭관(29)의 배수관(28)과 연통되는 배수통로(212)를 가지고 있을뿐 아니라, 3개의 공기해머드릴(214,216,218)(제12도)을 배수통로(212)의 주위에 결속하고 있다. 공기해머드릴(214)의 하단부는 케이싱(210)의 하부에 시일(220)을 설치하여 고정함과 동시에, 비트(222)를 스플라인 결합등으로 축방향소정량만큼 유동할 수 있게 지지하고, 이 비트(222)의 상방에는 압축공기에 의해 상하이동하는 피스톤(228)이 배치된다. 또 다른 공기해머드릴(216,218)도 도시는 안되었으나 공기해머드릴(214)과 같은 구성이다. 또 케이싱(210)은 굴삭관(29)의 급기관(24)와 연통되어 급기관(24)으로부터의 압축공기를 각 공기해머드릴에 공급하기 위한 급기통로(230)를 가질뿐 아니라 각 공기해머드릴의 피스톤작동에 사용된 배기공기를 비트내의 통로(232,234), 케이싱(210)에 부설된 환상통로(235,237), 3개의 배기통로(236,238,240)(제12도) 및 상부환상통로(239)를 통해 굴삭관(29)의 배기관(26)에 배출하기 위한 배출통로를 가진다.

각 비트(222,224,226)의 측면에는 오목부(222A,224A,226A)가 형성되고, 오목부(222A,224A,226A)에는 고리형의 간섭부재(242) 맞추어져 있어서, 배수통로(212)의 하방은 간섭부재(242)까지 연장된다. 간섭부재(242)는 배수통로(212)의 축방향으로 유동 자재여서 각 비트(222,224,226)사이에서 상호 간섭하여 축방향의 이동량을 서로 규제시킨다. 또 비트(222)는 배수통로(212)의 흡입구(244)의 하방의 중심을 향해 연장되어 흡입구(244)의 하방을 굴삭하기 위한 코어커터(222B)를 구비한다.

상기와 같이 구성된 공압타격식 굴삭장치는 먼저 급기관(24)으로부터 공급된 압축공기를 급기통로(230)를 통해 각 공기해머드릴(214,216,218)로 송출하여, 각 공기 해머드릴의 피스톤을 상하이동시켜 비트(222,224,226)를 타격하여 굴삭한다. 이때 비트(222)의 코어커터(222B)는 비트(222)와 함께 동작하여 배수통로(212)의 흡입구(244)의 하방을 굴삭한다. 이에 따라 흡입구(244) 하방의 중앙부에 굴삭되지 않은 부분이 없게 된다.

또 각 비트(222,224,226)의 오목부(222,224A,226A)는 간섭부재(242)의 돌기와 상호맞추어지므로 서로 축방향이동을 규제하여 거의 함께 이동한다. 또 굴삭된 토사는 석션펌프등에 의해 물과 함께 배수통로(212)를 거쳐 흡입되어 배수관(28)을 통해 지상으로 회수된다. 이 경우에 배수통로(12)의 하단의 흡입구(244)는 간섭부재(242)까지 연장되므로 흡입력이 높아져 큰 암석등도 흡입할 수가 있다.

또 피스톤을 작동시킨 압축공기는 비트내의 통로(232,234) 및 케이싱(210)에 병설된 환상통로(235,237), 3개의 배기통로(236,238,240) 및 상부환상통로(239)를 거쳐 합류하여 배기관(26)으로 송출하고 지상으로 배기된다.

상술한 바와같이 제12도에 보인 본 발명에 따른 공압타격식 굴삭장치에 의하면, 공압타격식 굴삭장치에 배기통로를 설치하고, 공기해머드릴의 비트의 일부를 배수통로의 흡입구의 하방중심을 향하여 연장 형성하여 배수통로의 하방의 토사를 비트의 코어 커터에 의해 굴삭하도록 하였으므로, 공기해머드릴이 결속된 중심부에 배수통로를 설치하여도 배수통로의 하방에 굴삭되지 않은 부분이 남지않고, 배수통로가 암석으로 막히지 않도록 효율적인 토사배출 및 굴삭이 가능하다.

제13도는 본 발명에 따른 공압타격식 굴삭장치의 다른 시공도이다. 제13도에 보인 것처럼 지상에 설치된 공기압축기(70), 공급라인(72), 스위블장치(80), 석션펌프(78) 및 리버스라인(76)은 제1도에 보인 것과 같이 구성되어 있다. 제13도에 보인 굴삭관(29)는 켈리 로드(kelly rod)(180)를 통해 스위블장치와 접속된다. 켈리로드(180)는 단면이 사각형으로 형성되고, 내부에는 도시되지 않은 급기통로, 배기통로 및 배수통로가 형성되어 있다. 켈리로드(180)는 지상이 로타리 테이블(rotary table)(182)에 의해 회전구동된다. 이 회전구동은 공압타격식 굴삭장치(30)를 굴삭관(29)를 통해 회전시킨다. 또 스위블장치(80)는 로우프(7)에 의해 크레인에 매달려 있다.

상술한 시공구성에 있어서도, 제1도에 보인 시공구성과 마찬가지로 고압타격식 굴삭장치(30)를 부착하여 토사를 효율적으로 굴삭할 수 있다.

제14도는 본 발명에 따른 공압타격식 굴삭공법 및 그 장치에서 사용되는 굴삭관(29)의 종단면도이다. 이 공압타격식 굴삭장치의 굴삭관(29)은 도시한 바와같이 소정길이의 배수관(28)와, 같은 길이로 형성된 급기관(24)와, 급기관(24)보다 큰 직경이며 배수관(28)과 같은 길이로 형성된 배기관(26)으로 구성되고, 그 상단부 및 하단부에 플랜지(flange)(282A,282B)가 연결되어 있다. 또 굴삭관(29)에는 상부 플랜지(282A)에 시일부재(284…)가 각각 설치되어 있다. 굴삭관(29)는 급기관(24) 및 배기관(26)의 상단부(24A,26A)가 배수관(28)의 상단부(28A)보다 상단으로 돌출형성되고, 플랜지(282A)가 상방의 굴삭관(29)의 하단플랜지(도시안됨)와 연결되어 있다. 한편 급기관(24) 및 배기관(26)의 하단부에 대응하는 하부플랜지(282B)에는 하방에 연결되는 굴삭관(29)의 급기관(14) 및 배기관(26)의 돌출된 상기 상단부(24A,26A)와 맞물리는 맞물림부(24B,26B)가 각각 형성되어 있다.

따라서 제14도에 보인 공압타격식 굴삭장치의 굴삭관(29)은 급기관(24) 및 배기관(26)의 상단부(24A,26A)가 배수관(28)의 상단부(28A)보다 상단으로 돌출되어 있으므로 굴삭관(29)를 분리하는 경우에 배수관(28)으로부터 흙탕물이 넘쳐 급기관(24), 배기관(26)으로 유입될 염려가 없다. 또 굴삭관은 배기관(26)이 급기관(24)보다도 직경이 크게 형성되어 있으므로 압축공기의 배출이 용이하여 공압타격식 굴삭장치(30)의 굴삭효율이 좋다.

제15도는 스위블장치(80)의 단면도로서, 회전구동장치(22)와 굴삭관(29)의 결합부분을 보인 것이다. 스위블장치(80)는 회전구동장치(22)의 구동관(23)에 설치된 회전체(82)와, 회전구동장치(22)에 고정되어 회전체(82)의 외주면을 회전자유로 지지하는 지지체(84)로 구성된다. 회전체(82)의 하단에는 굴삭관(29)이 시일부재(284)를 통해 연결된다. 상기 구조에 의해 굴삭관(29)을 구동관(23)으로 구동되는 회전체(82)에 의해 회전된다.

회전체(82)의 중앙부에는 배수통로(88)가 관통형성되고, 배수통로(88)의 하단은 배수관(28)에 연결되며, 상단은 구동관(23) 및 제1도에 보인 것처럼 리버스라인을 통해 석션펌프(66)와 연결된다. 또 회전구동장치(22)와 리버스라인(64)사이에는 배수용의 스위블기구(도시안됨)가 설치된다. 회전체(82)에는 급기통로(90)가 배수통로(88)의 외측에 형성되고, 급기통로(90)은 굴삭관(29)의 급기관(24)에 연결된다. 회전체(82)의 외주면의 일부에는 급기통로(90)의 급기구(air feed opening)(102)가 형성되어 있다. 또 회전체(82)의 급기통로(90)의 외측에는 배기통로(94)가 형성되고, 배기통로(94)는 굴삭관(26)에 연결된다. 회전체(82)의 외주면의 일부에는 배기통로(94)의 배기구(104)가 형성된다. 회전체(82)와 지지체(84)와의 회전미끄러짐 접촉면에는 시일부재(101)가 실시되어 기밀하게 밀봉한다. 급기구(102)는 제1도에 보인 공기공급라인(70)을 통해 공기압축기(72)와 연결되어 압축공기를 공급한다. 배기구(104)는 제1도에 보인 공기배출라인(74)와 연결되어 공압타격식 굴삭장치(30)의 피스톤작동에 사용된 공기가 이 공기배출라인으로 배출된다.

이상의 특정한 설명은 본 발명의 범위를 제한할 의도가 아니며 본 발명은 다음 첨부된 특허청구범위의 특징에 따르는 모든 변용과 유사물을 포함한다.

Claims

시일부재가 구비된 전방단부에 의해 중공비트를 축방향으로 유동가능하게 지지하는 실린더부재와, 상기 실린더부재내에서 축방향으로 지지되고 그 하단부에 의해 상기 비트를 타격하기 위한 중공중앙부를 가진 피스톤과, 상기 피스톤의 수직운동에 따라 상기 피스톤의 상부와 하부에 구비된 압력실과 교대로 연통하는 급기통로와, 상기 피스톤의 수직운동에 사용된 공기를 배출하기 위해 상기 피스톤의 수직운동에 따라 상기 피스톤의 상부와 하부에 구비된 상기 압력실과 교대로 연통하는 배기통로와, 상기 비트에 의해 굴삭된 토사를 물과 함께 배출하기 위해 상기 비트에 근접한 위치에 개구되며 상기 중공피스톤을 통해 뻗으며, 시일을 통해 상기 비트의 중앙부에 의해 지지되는 배수통로를 포함하는 공기해머드릴 ; 상기 공기해머드릴의 급기통로, 배기통로 및 배수통로와 각각 연결된 급기관, 배기관 및 배출관을 그안에 평행하게 구비한 굴삭관 ; 상기 굴삭관을 회전가능하게 지지하며 상기 굴삭관을 구성하는 관들과 연통되는 통로를 구비한 스위블장치 ; 상기 굴삭관의 대향단에 형성된 접속플랜지 ; 및 상기 플랜지의 어느하나의 표면에 구비된 시일부재로 구성되는 것을 특징으로 하는 공압타격식 굴삭장치.
제1항에 있어서, 상기 비트의 커터부는 상기 배수통로의 개구부의 대략 중심위치까지 하향하여 뻗는 것을 특징으로 하는 공압타격식 굴삭장치.
시일부재가 구비된 전방단부에 의해 중공비트를 축방향으로 유동가능하게 지지하는 실린더부재와, 상기 실린더부재내에서 축방향으로 지지되고 그 하단부에 의해 상기 비트를 타격하기 위한 중공중앙부를 가진 피스톤과, 상기 피스톤의 수직운동에 따라 상기 피스톤의 상부와 하부에 구비된 압력실과 교대로 연통하는 급기통로와, 상기 피스톤의 수직운동에 사용된 공기를 배출하기 위해 상기 피스톤의 수직운동에 따라 상기 피스톤의 상부와 하부에 구비된 상기 압력실과 교대로 연통하는 배기통로와, 상기 비트에 의해 굴삭된 토사를 물과 함께 배출하기 위해 상기 비트에 근접한 위치에 개구되며 상기 중공피스톤을 통해 뻗으며, 시일을 통해 상기 비트의 중앙부에 의해 지지되는 배수통로를 포함하는 공기해머드릴 ; 상기 공기해머드릴의 급기통로, 배기통로 및 배수통로와 각각 연결된 급기관, 배기관 및 배출관을 그안에 평행하게 구비한 굴삭관 ; 및 상기 굴삭관을 회전가능하게 지지하며, 상기 굴삭관을 구성하는 관들과 연통되는 통로를 구비한 스위블장치로 구성되며, 상기 스위블장치는 그 일단에서 회전구동장치에 연결되고 타단에서 상기 굴삭관에 연결된 회전부재와, 상기 회전부재의 외주를 회전가능하게 지지하는 지지부재를 포함하며, 상기 회전부재는 그 중심부에 상기 굴삭관의 배관과 연통되는 관통공이 형성되고, 상기 굴삭관의 급기관과 연통되는 하나 또는 복수개의 유체통로가 상기 회전부재의 관통공의 외주상에 형성되며, 상기 회전부재의 유체통로는 상기 지지부재에 구비된 하나 또는 복수개의 유체통로와 연통하는 것을 특징으로 하는 공압타격식 굴삭관.
각각 시일부재를 가진 전방단부에 의해 비트를 축방향으로 유동가능하게 지지하는 복수개의 실린더부재와, 그 하단부에 의해 상기 비트를 타격하도록 상기 실린더부재내에 축방향으로 유동가능하게 지지된 피스톤과, 상기 복수개의 실린더부재를 평행하게 결속하는 케이싱과, 상기 피스톤의 수직운동에 따라 상기 복수개의 실린더부재의 상기 피스톤의 상하부에 구비된 압력실과 교대로 연통하는 급기통로와, 상기 피스톤의 수직운동에 사용된 공기를 배출하기 위해 상기 피스톤의 수직운동에 따라 상기 피스톤의 상하부에 구비된 압력실과 교대로 연통하는 배기통로, 및 상기 비트에 의해 굴삭된 토사를 물과 함께 배출하기 위해 상기 케이싱에 형성되고 상기 비트에 근접한 위치에 개구된 배수통로를 포함하는 다중공기해머드릴 ; 시일부재를 통해서 상기 다중공기해머드릴의 급기통로, 배기통로 및 배수통로와 연통하는 급기관, 배기관 및 배출관을 평행하게 구비한 굴삭관 ; 상기 굴삭관을 구성하는 관들과 연통하는 통로를 가진 스위블장치 ; 상기 굴삭관의 대향단부에 형성된 접속플랜지 ; 및 상기 플랜지의 어느하나의 표면에 구비된 시일부재로 구성되는 것을 특징으로 하는 공압타격식 굴삭장치.
제4항에 있어서, 상기 복수개의 실린더부재는 그 중심부에 위치된 배수통로에 의해 평행하게 병렬결속되는 것을 특징으로 하는 공급타격식 굴삭장치.
제4항에 있어서, 상기 배트의 커터부는 대략 상기 배수통로의 개구부의 중심부까지 하향하여 뻗는 것을 특징으로 하는 공압타격식 굴삭장치.
케이싱에 대해 서로 평행하게 연결되며 상승 및 하강가능하며, 상하부 압력실에 교대로 공급된 압축공기에 의해 상하이동하는 피스톤에 의해 타격되는 비트를 각각 구비한 복수개의 공기해머드릴 ; 상기 피스톤을 상하이동시키기 위해 상기 공기해머드릴속으로 상기 압축공기를 공급하는 급기통로 ; 상기 피스톤의 작동을 위해 상요된 공기를 지상으로 배출하기 위해 상기 급기통로와 연통된 배기통로 ; 상기 비트에 의해 굴삭된 토사를 수집하기 위해 상기 비트에 근접한 개구부를 가진 배출통로 ; 및 상기 비트들과 맞물려서 상기 비트들을 동기적으로 상하이동시키기 위해 상기 비트들 사이에 구비되고, 상기 비트의 일측에 형성된 돌출부와, 상기 비트의 타측에 형성되고 상기 돌출부를 수용하는 오목부로 이루어진 맞물림수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 공압타격식 굴삭장치.
케이싱에 대해 서로 평행하게 연결되며 상승 및 하강가능하며, 상하부 압력실에 교대로 공급된 압축공기에 의해 상하이동하는 피스톤에 의해 타격되는 비트를 각각 구비한 복수개의 공기해머드릴 ; 상기 피스톤을 상하이동시키기 위해 상기 공기해머드릴속으로 상기 압축공기를 공급하는 급기통로 ; 상기 피스톤의 작동을 위해 사용된 공기를 지상으로 배출하기 위해 상기 급기통로와 연통된 배기통로 ; 상기 비트에 의해 굴삭된 토사를 수집하기 위해 상기 비트에 근접한 개구부를 가진 배출통로; 및 상기 비트들과 맞물려서 상기 비트들을 동기적으로 상하이동시키기 위해 상기 비트들 사이에 구비되고, 상기 비트들 사이에 형성된 공간속으로 결합된 중공부재로 이루어진 맞물림수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 공압타격식 굴삭장치.
각각 시일부재를 가진 전방단부에 의해 비트를 축방향으로 유동가능하게 지지하는 복수개의 실린더부재와, 그 하단부에 의해 상기 비트를 타격하도록 상기 실린더부재내에 축방향으로 유동가능하게 지지된 피스톤과, 상기 복수개의 실린더부재를 평행하게 결속하는 케이싱과, 상기 피스톤의 수직운동에 따라 상기 복수개의 실린더 부재의 상기 피스톤의 상하부에 구비된 압력실과 교대로 연통하는 급기통로와, 상기 피스톤의 수직운동에 사용된 공기를 배출하기 위해 상기 피스톤의 수직운동에 따라 상기 피스톤의 상하부에 구비된 압력실과 교대로 연통하는 배기통로, 및 상기 비트에 의해 굴삭된 토사를 물과 함께 배출하기 위해 상기 케이싱에 형성되고 상기 비트에 근접한 위치에 개구된 배수통로를 포함하는 다공공기해머드릴, 시일부재를 통해서 상기 다중공기해머드릴의 급기통로, 배기통로 및 배수통로와 연통하는 급기관, 배기관 및 배출관을 평행하게 구비한 굴삭관 ; 상기 굴삭관을 구성하는 관들과 연통하는 통로를 가진 스위블장치로 구성되며, 상기 스위블장치는 회전을 위해 그 일단에서 회전구동장치에 연결되고 타단에서 상기 굴삭관에 연결된 회전부재와, 상기 회전부재의 외주를 회전가능하게 지지하는 지지부재를 포함하며, 상기 회전부재는 상기 굴삭관의 배수관과 연통하는 관통공을 그 중심부에 구비하고, 상기 굴삭관의 급기관과 연통하는 하나이상의 유체통로가 상기 회전부재의 관통공의 외주상에 형성되며, 상기 회전부재의 유체통로는 상기 지지부재에 구비된 하나이상의 유체통로와 연통하는 것을 특징으로 하는 공압타격식 굴삭장치.