드릴로드 부착슬라임 제거장치 및 제거방법

드릴로드 부착슬라임 제거장치 및 제거방법{APPARATUS AND METHOD FOR REMOVING SLIME STUCK ON DRILL RODS}

본 발명은 건설 기초공사용 말뚝이나 사면공사용 앵커, 소형 터널을 위한 수평천공 등의 지반천공 작업에 있어서 지반 천공 중 드릴로드에 부착된 굴착슬라임을 매우 간편하고 신속하게 제거할 수 있는 장치와 제거방법에 관한 것이다.

일반적으로 드릴을 이용한 지반천공 작업시 천공작업 진행에 따라 드릴로드 외경부나 스크류 상에 슬라임이 자연스럽게 부착되어 지는데, 천공 심도가 깊어질수록 스크류에 부착된 슬라임과 천공홀 또는 천공홀 공벽유지용 케이싱 벽면과의 마찰이 심해진다. 그에 따라 드릴의 굴진속도가 느려지고 회전력이 저하될 뿐만 아니라 천공 장비에 무리가 가며 천공효율이 떨어지는 문제가 있었다.

특히 지반에 진흙층이 있게 되면 이러한 현상이 더욱 심화되고, 하나의 천공홀에 대한 천공작업을 마치고 다음 홀 천공작업 시에도 드릴로드에 슬라임을 잔뜩 묻힌 채로 천공작업을 할 수 밖에 없었다.

진흙이 붙어있는 등으로 인해서 천공효율이 떨어지게 되면 드릴로드를 다시 들어올리고 드릴로드의 정회전 및 역회전을 반복하거나 드릴로드를 좌우로 흔드는 등 부착슬라임을 억지로 털어내기도 하지만 털기효과가 크지 않고 오히려 천공장비에 무리를 주는 경우가 자주 발생한다.

따라서 본 발명의 목적은 지반 천공작업 중 드릴로드에 부착된 슬라임을 신속하게 제거하여 굴착 슬라임과 천공홀 벽면의 마찰을 최소화함으로써 천공장비의 회전력 감소와 굴진저항을 최소화 하여 천공 심도에 관계없이 일정한 천공속도를 유지하며 천공효율 개선에 따라 작업시간과 유류대를 절감할 수 있도록 하는 드릴로드 부착슬라임 제거장치 및 제거방법을 제공함에 있다.

상기한 목적에 따른 본 발명은, 천공작업 중 드릴로드에 부착된 굴착슬라임을 제거하기 위한 부착슬라임 제거구를 천공장비에 의해 운용되는 드릴로드의 지상부 위치에 장치하되, 상기 부착슬라임 제거구는 하나 이상의 유체 압력발사부로 구성함을 특징으로 하는 드릴로드 부착슬라임 제거장치이다.

또 본 발명의 다른 견지로서, 천공작업 중 드릴로드에 부착된 굴착슬라임을 제거하기 위한 부착슬라임 제거구를 천공장비에 의해 운용되는 드릴로드의 지상부 위치에 장치하되, 상기 부착슬라임 제거구는 다수의 분사출구를 갖는 하나 이상의 유체 압력발사부로 구성함을 특징으로 하는 드릴로드 부착슬라임 제거장치이다.

여기서 상기의 유체 압력발사부는 유체공급라인과 분사출구 사이에 유체압실을 가짐을 특징으로 한다.

또 상기 부착슬라임 제거구는 드릴로드의 둘레에서 탈리슬라임의 비산을 방지하면서 탈리방향을 유도하는 탈리슬라임 유도부를 더 구비하되, 상기 탈리슬라임 유도부는 상기 유체 압력발사부와 별개로 독립 구성하거나 상기 유체 압력발사부에서 연장 연결되게 구성함을 특징으로 한다.

상기 부착슬라임 제거구가 갖는 다수의 분사출구는 각기 분사방향 조절이 가능한 노즐에 형성된다.

본 발명의 부착슬라임 제거구에서, 상기 유체 압력 발사부로 공급되는 유체는 천공 중 슬라임처리를 위한 유체와 외부에서 별도로 공급되는 유체 중의 하나 이상을 사용함을 특징으로 한다.

상기에서 언급된 탈리슬라임 유도부는 하방이 개방된 탈리슬라임 유도 통체와, 탈리슬라임을 원하는 방향으로 유도하는 탈리슬라임 유도덕트와, 유체 압력발사부의 반대편에 위치하여 탈리슬라임의 비산을 막아주며 탈리슬라임이 쌓이는 장소를 결정하는 탈리슬라임 막음판 중 하나로 구성한다.

본 발명의 부착슬라임 제거구의 구성에 있어, 비산먼지 발생 방지와 드릴로드 외주부와 부착슬라임 간의 부착력 감소를 위해 유체압력 발사부나 드릴로드 외주부로 물을 공급하는 물공급부를 더 구비할 수도 있다.

본 발명의 부착슬라임 제거구를 구성함에 있어, 유체 압력발사부의 분사출구에서 발생하는 소음 및 부착슬라임 제거도중 발생하는 소음 저감을 위해 소음감쇄부를 더 구비하며,

상기 소음감쇄부는 분사출구부에 부착하는 소음기와, 연질의 표면을 가지는 탈리슬라임 막음판과, 방음판 중에서 구성하거나, 부착슬라임 제거중 발생하는 소음의 파장을 분석하여 그 파장을 상쇄시키는 반대 파장을 발생시키는 능동소음제어기로 소음감쇄부를 구성할 수도 있다.

또한 본 발명의 부착슬라임 제거구는 드릴로드의 안정성 확보 및 수직도 유지를 위한 밴드, 리더, 케이싱용 오거드라이버, 케이싱의 상단 중 하나에 설치되게 구성함을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 드릴로드 부착슬라임 제거방법의 제1 견지로서, 유체 압력발사부로 구성되는 부착슬라임제거구를 지상부의 드릴로드 주변에 위치시키고, 작업자의 드릴로드 부착슬라임 제거 조작에 의거하여 지반천공 중에 사용하는 슬라임처리용 유체가 상기 유체 압력발사부에서 분사되게 하여서 드릴로드에 부착된 굴착슬라임을 제거하는 것이다.

그리고, 본 발명에 따른 드릴로드 부착슬라임 제거방법의 제2 견지로서, 유체 압력발사부로 구성되는 부착슬라임제거구를 지상부의 드릴로드 주변에 위치시키고, 작업자의 드릴로드 부착슬라임 제거 조작에 의거하여 외부에서 공급되는 고압유체가 상기 유체 압력발사부에서 분사되게 하여서 드릴로드에 부착된 굴착슬라임을 제거하는 것이다.

본 발명은 드릴로드 부착슬라임 제거장치에 의해 지반 천공작업 중 드릴로드에 부착된 슬라임을 적어도 다음 홀 천공작업 착수 전까지 신속하게 제거할 수 있도록 하며 천공작업 중 드릴로드와 천공홀 벽면 간의 마찰이 최소화 되어 천공 심도에 관계없이 일정한 천공속도를 유지하며 천공효율 개선에 따라 작업시간과 유류대를 절감할 수 있다. 또한, 물과 같은 액체를 포함한 본 발명의 유체 압력발사기를 사용하면 천공 현장에서 비산먼지 등에 의한 환경 악영향을 방지할 수 있으며 슬라임을 사후 처리가 용이한 곳으로 모을 수도 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 드릴로드 부착슬라임 제거장치의 설치 상태도,
도 2는 도 1의 부착슬라임 제거구의 사시 구성도,
도 3은 도 1의 평단면도,
도 4는 도 3의 AA선 단면도,
도 5 내지 도 9는 본 발명의 부착슬라임 제거구를 설치한 다양한 예시도,

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명의 부착슬라임 제거구(10)는 천공장비에 의해 운용되는 드릴로드(2) 자체나 그 주변(드릴해머, 드릴비트 등)에 원하지 않게 부착되는 부착슬라임을 제거하기 위한 것이며, 드릴로드(2)가 외부로 노출될 수 있는 지상부 위치에 설치된다. 지반 천공에 이용되는 드릴로드(2)의 형태는 크게 튜브라형(tubular type)이나 스크류형(screw type)으로 구분된다.

본 발명의 부착슬라임 제거구(10)는 천공장비에 탑재될 수도 있고 천공장비와는 별도로 독립된 형태로도 설치될 수 있다.

부착슬라임 제거구(10)가 설치될 수 있는 장비의 구체적인 일 예로는, 드릴로드(2)의 안정성 확보 및 수직도 유지를 위한 밴드, 리더(leader), 케이싱용 오거드라이버, 천공중 공벽 무너짐을 방지하기 위해 삽입하는 케이싱의 상단부 등이 될 수 있으며, 도 1에서는 부착슬라임 제거구(10)가 리더(6)에 설치된 예시를 보여주고 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 드릴로드 부착슬라임 제거장치의 설치 상태도이고 도 3은 도 1의 평단면도로서, 본 발명의 부착슬라임 제거구(10)가 지지브라켓(12)을 매개로 천공장비 부속품중 하나인 리더(6)에 장착되어 있다. 리더(6)는 드릴로드(2)의 안정성 확보 및 수직도 유지를 위해 설치되는 장비이다.

도 2는 도 1의 부착슬라임 제거구(10)의 사시 구성도로서, 지지브라켓(12)의 일단부에는 유체에 압력을 가하여 분사출구를 통해 드릴로드(2)측으로 분사하는 하나 이상의 유체 압력발사부(14)를 구비한다. 도 2에는 두개의 유체 압력발사부(14)를 구비한 일예를 보여주고 있다.

본 발명의 실시예에 따른 유체 압력발사부(14)에서 이용하는 부착슬라임 제거용 유체는 지반천공 중에 사용하는 통상 10~30kgf/㎠의 슬라임처리용 공압유체나 외부에서 제공되는 별도의 공기압축기에서 제공되며 4kgf/㎠ 이상의 토출압력을 갖는 별도의 공압유체가 될 수 있으며, 탈리효율이나 먼지방지 등의 목적으로 공압유체와 물 등과 같은 종류 다른 유체가 혼입될 수도 있다.

별도의 공기압축기에서 공압유체가 제공시에는 유체 압력발사부(14)에서의 토출량은 4.0㎥/min 이상이 되어야 한다.

유체 압력발사부(14)의 구체 구성을 도 3의 AA선 단면도를 도시한 도 4와 함께 참조하여 설명하면, 본체케이스 내부에 유체압실(26)을 갖는다.

유체압실(26)에는 가압유체를 공급하는 부착슬라임 제거용 유체라인(21)이 연결되고, 본체케이스 전면부 노즐 설치공에는 다수의 노즐(16)이 분사방향 조절이 가능하게 설치되는 것이 바람직하며, 그에 따라 각 노즐(16)에는 분사방향 조절이 가능한 분사출구가 형성된다.

분사출구의 변형 예로는 유체 압력발사부(14)의 본체케이스 전면부에 분사출구용으로 다수의 구멍을 바로 뚫어서 형성하되 일방향 분사나 확산분사가 가능하게 형성하는 것이다.

노즐(16)을 구성함에 있어 도 4에서와 같이 구형으로 형성하면 분사방향 조절이 용이해지며, 분사방향 결정된 노즐(16)을 고정하는 고정구(18)를 구비하되, 그 고정구(18)를 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 접시머리볼트와 같은 고정용 볼트로 구성할 수 있다. 이 경우에는 노즐(16)의 재질을 강철보다는 동과 같이 강철보다 강도가 상대적으로 낮은 무른 재질을 사용하면 고정구(18) 역할의 고정용 볼트로 노즐(16)을 고정하는데 유리하다.

또 노즐(16)을 사용함에 있어 개방 노즐과 완전막힘 노즐을 병행 사용하게 되면 작업자가 원하는 유체압 조절과 유체분사 면적의 조절이 어느 정도 가능해진다.

유체 압력발사부(14)의 본체케이스가 갖는 유체압실(26)에는 부착슬라임 제거용 유체라인(21)이 연결된다.

부착슬라임 제거용 유체라인(21)은 도 1, 도 3 및 도 4에 도시된 일예와 같이 공기압이나 액체압과 같은 유체압을 발생시키는 유체압공급라인(20)과 물과 같은 액체를 공급하는 액체공급라인(22)으로 구성될 수 있으며, 액체공급라인(22)은 선택사항이 될 수도 있다.

상기 유체압공급라인(20)의 유체는 지반 천공중에 사용하는 슬라임처리용 고압유체(공기압 유체)가 바람직하며, 별도로 공급되는 4kgf/㎠ 이상의 토출압력을 갖는 고압유체가 될 수도 있다.

액체공급라인(22)을 통해 들어온 물 등의 액체와 유체압공급라인(20)을 통해 들어온 유체압에 의해서 유체 압력발사부(14)의 유체압실(26)에는 가속된 액상 고압유체 흐름이 형성되며, 그 흐름은 유체압실(26)에서 분기된 다수 노즐(16)측으로 형성되며 그 결과 노즐(16)의 분사출구를 통해서 외부로 부착슬라임 제거용 유체가 고압분사되는 것이다.

본 발명에서 지반천공시 이용되는 슬라임처리용 고압유체(공압)를 부착슬라임 제거용 유체압으로 활용하고자 할 경우에는 슬라임처리용 유체를 수송하는 본 유체통로에서 분기시킨 분기라인을 상기 유체압공급라인(20)와 연결하며, 유체압공급라인(20)에는 작업자의 버튼조작에 의해서 자동 개폐제어되는 밸브를 장착한다. 그러면 작업자의 버튼조작에 의거해서 지반 천공중에 사용하는 슬라임처리용 고압유체(공압)가 유체압공급라인(20)에 공급되며 액체공급라인(22)으로부터 공급된 물 등의 액체와 함께 유체압실(26)에 고속 유입되고 유체 압력발사부(14)에서 분사된다.

유체압에 물과 같은 액체가 포함되어서 유체 압력발사부(14)에서 분사되면 드릴로드(2)와 그의 부착슬라임 간의 부착력을 와해시키는데 도움을 줌과 동시에 슬라임탈리시의 먼지 발생을 최소화하는데에도 도움을 준다.

또 본 발명에서는 필요에 따라서는 물공급부를 구성하는 액체공급라인(22)을 유체 압력발사부(14)의 유체압실(26)에 연결하지 않고 드릴비트(2)의 외표면에 물과 같은 유체를 붓거나 뿌리거나 분사할 수 있도록 물공급부로서 별도 형성할 수 있음을 이해하여야 한다.

상기와 같은 본 발명의 부착슬라임 제거구(10)를 이용함에 있어, 하나의 천공홀에 대한 천공작업 중에 드릴로드(2)를 지상으로 일부나 전부를 들어올리거나 들어올린 드릴로드(2)를 내릴 때에 부착슬라임 제거구(10)를 작동시키면 드릴로드(2)의 부착슬라임을 적절하게 제거할 수 있고, 해당 홀의 천공작업 완료 후 다음 천공홀 작업에 착수하기 전 기간에도 드릴로드(2)의 부착 슬라임을 시기적절하게 제거할 수 있다.

본 발명의 드릴로드 슬라임제거장치는 드릴로드(2)에 부착된 슬라임을 제거하는 도중에 탈리된 슬라임이 비산하게 되는 것을 방지하는 수단도 강구한다.

이를 위해 본 발명의 부착슬라임 제거구(10)는 드릴로드(2)로부터 탈리되는 슬라임의 비산을 방지하면서 탈리방향을 유도하는 탈리슬라임 유도부(24)를 더 구비한다.

본 발명에서 탈리슬라임 유도부(24)는 유체 압력발사부(14)와 별개로 독립되어서 구성하거나 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 지지브라켓(12)에 장착된 유체 압력발사부(14)에서 연장 연결되게 구성할 수 있다.

본 발명에 따른 탈리슬라임 유도부(24)의 형태는 도 1이나 도 3에서와 같이 유체 압력발사부(14)의 반대편에 위치하여 탈리슬라임의 비산을 막아주며 탈리슬라임이 쌓이는 장소를 결정하는 탈리슬라임 막음판으로 형성될 수 있고, 도 5나 도 6에 도시된 바와 같이 하방이 개방된 탈리슬라임 유도 통체로 형성될 수 있다. 또 도 8에서와 같이 탈리슬라임 유도부(24)가 탈리슬라임을 원하는 방향으로 유도하는 탈리슬라임 유도덕트 형태로도 형성될 수 있다.

한편 본 발명의 드릴로드 슬라임제거장치는 드릴로드(2)에 부착된 슬라임을 제거하는 도중에 발생하는 소음을 방지 내지 최소화하는 수단도 강구한다.

이를 위해 본 발명의 부착슬라임 제거구(10)는 유체 압력발사부(14)의 분사출구에서 발생하는 소음 및 부착슬라임 제거도중 발생하는 소음 저감을 위해 소음감쇄부를 더 구비한다.

본 발명에서의 소음감쇄부는 유체 압력발사부(14)의 분사출구에 부착하는 소음기로 구성하거나 탈리슬라임 유도부(14)를 형성하되 연질의 표면을 가지는 탈리슬라임 막음판이나 방음판 등으로 형성하여서 구성할 수 있다.

본 발명의 소음감쇄부의 다른 예로서, 부착슬라임 제거중 발생하는 소음의 파장을 분석하여 그 파장을 상쇄시키는 반대 파장을 발생시키는 능동소음제어기로 소음감쇄부를 구성할 수도 있다.

본 발명의 부착슬라임 제거구(10)는 드릴로드(2)의 안정성 확보 및 수직도 유지를 위해 도 1과 같이 리더(6)를 이용해서 유체 압력발사부(14)를 설치될 수 있지만, 도 8 및 도 9에서와 같이 케이싱용 오거드라이버의 하우징(30) 내부에 유체 압력발사부(14)를 설치하거나 상기 오거드라이버 하우징(30)의 하부에 통체형 탈리슬라임 유도부(24)를 장치하고 탈리슬라임 유도부(24)에 유체 압력발사부(14)를 설치할 수도 있다.

또한 도 6에서와 같이 부착슬라임 제거구(10)를 케이싱(32)의 상단에 설치하되, 케이싱(32)에 하방이 개방된 유도통체형 탈리슬라임 유도부(24)를 고정하고 그 유도통체형 탈리슬라임 유도부(24)에 부착슬라임 제거구(10)의 유체 압력발사부(14)가 장치되게 할 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 드릴로드 부착 슬라임 제거장치는 하기와 같은 방법들로 드릴로드(2)에 부착된 탈리슬라임을 제거할 수 있다.

첫번째 방법은, 유체 압력발사부(14)로 구성되는 부착슬라임제거구(10)를 지상부의 드릴로드(2)의 주변에 위치시키고, 조작버튼 등을 이용한 작업자의 드릴로드 부착슬라임 제거 조작에 의거하여 지반천공 중에 사용하는 슬라임처리용 유체가 유체 압력발사부(14)에서 분사되게 하여서 드릴로드(2)에 부착된 굴착슬라임을 제거하는 것이다. 지반천공 중에 사용되는 통상의 슬라임처리용 유체는 공기압 유체로서 10~30kgf/㎠의 아주 높은 압력을 갖는 것이다. 상기 첫번째 방법에서 이용된 슬라임처리용 유체에는 물이 혼입될 수도 있다.

두번째 방법은, 유체 압력발사부(14)로 구성되는 부착슬라임제거구(10)를 지상부의 드릴로드(2)의 주변에 위치시키고, 조작버튼 등을 이용한 작업자의 드릴로드 부착슬라임 제거 조작에 의거하여 외부에서 공급되는 4kgf/㎠ 이상의 토출압력을 갖는 고압유체가 유체 압력발사부(14)에서 분사되게 하여서 드릴로드(2)나 그 주변(드릴해머나 드릴비트 등)에 부착된 굴착슬라임을 제거하는 것이다.

상기 두번째 방법에서 이용된 슬라임처리용 유체에서도 물이 혼입될 수 있다.

상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위 및 그 특허청구범위와 균등한 것에 의해 정해져야 한다.

본 발명은 건설공사나 지열개발 및 자원개발을 위한 지반 천공작업에 있어서 드릴로드에 부착된 굴착슬라임을 매우 간편하고 신속하게 제거하여 천공장비의 천공효율을 향상시키고 유류대를 절감하는 데 이용될 수 있다.

(2)-- 드릴로드 (4)-- 스크류
(6)-- 리더 (10)-- 부착슬라임 제거구
(12)-- 지지브라켓 (14)-- 유체 압력발사부
(16)-- 노즐 (18)-- 고정구
(20)-- 유체압 공급라인 (21)-- 부착슬라임 제거용 유체라인
(22)-- 액체공급라인 (24)-- 탈리슬라임 유도부
(30)-- 케이싱 오거 드라이버의 하우징
(32)-- 케이싱