코어배럴 작업용 굴착함마의 함마 비트

코어배럴 작업용 굴착함마의 함마 비트{Hammer bit of excavation hammer for core barrel work}

본 고안은 암반층에 대구경(1000mm이상)의 굴착작업을 할 때 함마비트에 의해 도넛형의 굴착공을 형성할 수 있도록 파일 드릴링 머신(Pile Drilling Machine)에 장착하여 사용하는 코어 배럴 작업용 굴착함마의 함마 비트에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 비트가 조립되는 비트바디의 구성을 적극적으로 개량하여 굴착 능력을 향상시킴으로 해서 작업효율성을 개선할 수 있게 한 것이다.

일반적으로 건축 및 교량기초공사를 위해서 연약지반이나, 암반층 등에 강관 등으로 제작되는 파일을 설치하여 보강작업을 행하는 작업(RCD공법)을 하게 된다.

상기한 RCD공법의 경우 대구경(1000mm이상)의 굴착작업을 행하는 공법이다.

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

또한 파일 드릴링 머신의 드릴 파이프 상단에 드럼 스테빌라이져(drum stabilizer)를 결합하고, 드릴 파이프 하측으로 파이프 형상의 비트바디를 결합하며, 이 비트바디의 하단에 수개의 비트를 설치하여 드럼 스테빌라이져가 회전할 때 비트바디가 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 해결하기 위한 방법으로 본 발명자가 권리권자인 파일 드릴링머신의 코어배럴 작업용 굴착함마가 등록(KR 200444654 Y1 2009.05.20.)한 바 있다.

상기한 선등록 구성은 파일 드릴링 머신의 드럼 스테빌라이져(drum stabilizer)에 결합되며 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 함마 비트는 회전체에 아래쪽으로 개방된 2개 이상의 조립구멍에 결합하여 도넛 형상의 굴착공 천공으로 코어 배럴을 형성되도록 구성으로 이루어진다.

상기한 선행기술의 경우 기존 1000mm이상의 대구경 굴착작업을 행하는 RCD공법에 비해 월등히 향상된 굴착능력을 제공할 수 있어 작업 공기를 대폭 단축할 수 있는 효과를 제공하고 있다. 그러나 천공을 담당하고 있는 함마 비트 및 비트바디가 원기둥 형상으로, 그 구성은 도 1에 도시된 바와 같다. 즉 코어 배럴 작업용 굴착함마(1)는 회전체(4)의 가장자리 측에 원주방향으로 설치되는 적어도 2대 이상의 함마 비트(5)를 설치하고, 또한 상기 도넛형인 회전체(4)의 바닥에는 상기 함마 비트(5)와 간섭되지 않도록 복수의 롤러비트(6)를 설치하며, 분쇄물을 지상으로 배출하도록 흡입배출관(7)을 형성한 구성으로 이루어져 있다.

이와 같은 구성은 굴착시 굴착 중심을 기준으로 비트바디(52)의 안쪽(A)과 바깥쪽(C)에 위치하는 비트(53)의 개수보다 중간부분(B)의 비트(53) 개수가 많게 형성되는 형상으로 천공시 안쪽(A)과 바깥쪽(C) 비트(53)의 마모가 심하게 발생하게 잦은 교체작업이 필요하게 되며, 또 파쇄력 저하로 작업능률이 저하되는 등의 문제점이 있었던 것으로, 업계에서는 이를 해결할 수 있는 신규한 구성의 함마 비트(5)가 요구되고 있는 실정이었다.

이에 본 고안자는 상기한 종래 문제점을 일소코자 본 고안을 안출한 것으로서, 본 고안에서는 비트가 조립되는 비트바디의 구성을 적극적으로 개량하여 굴착 능력을 향상시킴으로 해서 작업효율성을 개선할 수 있도록 함에 고안의 기술적 과제를 두고 본 고안을 완성한 것이다.

과제 해결수단으로 본 고안에서는 단면이 도넛 형상인 회전체에 결합되는 굴착함마의 비트바디는 아랫변과 윗변이 호형인 사다리꼴로 구성하여 단면적을 넓게 하되, 비트바디의 아랫변은 회전체의 외경과 동일한 지름으로 윗변은 회전체의 내경과 동일한 지름으로 구성하여 윗변과 아랫변 쪽으로 복수의 비트가 결합될 수 있도록 하였다.

본 고안에서 제공하는 파일 드릴링 머신의 코어 배럴 작업용 굴착함마를 사용할 경우 기존 1000mm이상의 대구경 굴착작업을 행하는 RCD공법에 비해 월등히 향상된 굴착능력을 제공할 수 있어 작업 공기를 대폭 단축할 수 있는 것이다.

또한 선등록 한 굴착함마의 원형 비트바디 보다 넓은 단면적을 제공할 수 있으며, 특히 굴착량이 많은 비트바디의 외측 가장자리를 따라 많은 수의 비트를 결합할 수 있은 바, 안정된 굴착이 가능함은 물론이고 비트의 마모에 따른 교환주기를 늦출 수 있는 등의 효과를 기대할 수 있는 것이다.

도 1은 종래 굴착함마의 비트바디의 구성을 보이기 위한 저면도
도 2는 본 고안에서 제공하는 굴착함마가 조립된 예의 바람직한 일 실시예를 보인 정면도
도 3은 본 고안의 저면도

이하에서 본 고안에서 제공하는 코어배럴 작업용 굴착함마의 함마 비트 실시례를 첨부 도면에 의거하여 설명한다.

도 2는 본 고안에서 제공하는 굴착함마가 조립된 예의 바람직한 일 실시예를 보인 정면도를 도시한 것이고, 도 3은 본 고안의 저면도를 도시한 것이다.

본 고안에서 제공하는 코어 배럴 작업용 굴착함마(1)는 도시된 바와 같이 파일 드릴링 머신의 드럼 스테빌라이져(drum stabilizer;2)에 결합하여 사용하는 장비로서, 상기 드럼 스테빌라이져(2)와 결합되는 플랜지(3)가 상단에 구비된 회전체(4)와, 이 회전체(4)의 가장자리 측에 원주방향으로 설치되는 적어도 2대 이상의 함마 비트(5)와, 상기 도넛형인 회전체(4)의 바닥에는 상기 함마 비트(5)와 간섭되지 않도록 복수의 롤러비트(6)와, 분쇄물을 지상으로 배출하도록 흡입배출관(7)을 포함하는 구성이다.

상기 회전체(4)는 아래쪽이 개방되는 원기둥 형상이고 단면이 도넛과 같이 속이 빈 구성이며, 회전체(4)에는 아래쪽으로 개방된 2개 이상의 조립구멍(4a)을 형성하고, 이들 조립구멍(4a)에 함마 비트(5)를 결합한다.

상기 함마 비트(5)는 회전체(4)에 결합되는 함마 본체(51)와, 함마 본체(51)에 승강되게 결합한 비트바디(52)와, 비트바디(52)의 하단에 지면과 접하도록 조립한 수개의 비트(53)를 포함하는 구성으로 이루어진다.

이와 같은 구성은 본 고안자가 소유하고 있는 파일 드릴링머신의 코어배럴 작업용 굴착함마(1)(KR 200444654 Y1 2009.05.20.)의 구성과 동일하다.

본 발명에서는 상기와 같은 구성에 있어서, 함마 비트(5)의 구성 중 비트바디(52)의 구성을 적극적으로 개량하여 넓은 굴착 단면적을 제공하여 많은 수의 비트(53)를 조립할 수 있게 한 것이다.

본 고안에서의 비트바디(52)는 도 3에 도시된 바와 같이 아랫변(52a)과 윗변(52b)이 호형인 사다리꼴로 구성하여 단면적을 넓게 구성한다.

상기 비트바디(52)의 아랫변(52a)은 회전체(4)의 외경과 동일한 지름 또는 조금 큰 지름을 가지며, 윗변(52b)은 회전체(4)의 내경과 동일한 지름 또는 조금 작은 지름으로 구성하여 아랫변(52a)과 윗변(52b) 쪽으로 복수의 비트(53)가 결합될 수 있도록 한다.

본 발명에서는 회전체(4)의 바깥쪽에 해당하는 아랫변(52a) 쪽으로 5개의 비트(53)가 배열되며, 회전체(4)의 안쪽에 해당하는 윗변(52b) 쪽으로 3개의 비트(53)가 배열되며, 또한 이들 중간에는 1열에 4개씩 2열로 비트(53)를 결합한다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 함마 비트(5)를 사용할 경우 비트바디(52)가 넓은 단면적을 제공하므로 종래 원형 구성에 비해 많은 수의 비트(53)를 결합할 수 있으며, 특히 회전체(4)의 바깥쪽에 해당하는 아랫변(52a) 쪽으로 5개의 비트(53)가 집중되어 있으므로 굴착 성능 향상과 함께 비트(53)의 편마모를 예방하여 비트(53) 교환주기를 연장할 수 있게 되는 것이다.

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

1:(코어 배럴 작업용) 굴착함마 2:드럼 스테빌라이져(drum stabilizer)
3:플랜지 4:회전체
4a:조립구멍 5:함마 비트
51:함마 본체 52:비트바디
52a:아랫변 52b:윗변
53:비트 6:롤러비트
7:흡입배출관