토양시료 채취기구

토양시료 채취기구{Soil sampling mechanism}

본 발명은 토양시료 채취기구에 관한 것으로, 더욱 바람직하게는 모래, 점토, 자갈 등의 퇴적물의 단면을 조사하기 위한 시료를 시추작업으로 채취할 때, 시추공 측벽의 퇴적물 붕괴를 막아 깊은 곳까지 연속적으로 시료를 채취할 수 있고, 토양시료를 채취하기 위한 샘플관을 상부 일측면은 절단하고, 상기 일측면과 대향하는 하부 타측면은 샘플관 두께의 1/2만 절결되게 하여 토양시료 채취 후 샘플관을 간단하게 분할되게 함으로서, 인양된 시료의 절개 단면을 정확하게 관찰할 수 있으며, 토양시료 채취시 샘플관이 상부로 이동되지 않도록 함과 고정링으로 고정함과 동시에 토양시료를 지상으로 인양할 때 코어캐처에 의해 하부로 흘러내리지 않도록 차단할 수 있도록 하기 위한 것이다.

일반적으로 퇴적층에 시추공을 형성하면서 퇴적층의 시료를 채취하는 공정은 모든 토목공사 등의 설계에 필요한 최적조건을 결정하기 위하여 반드시 수행되어야 하는 것으로, 이러한 지층 시추조사는 지층의 물리 화학적 특성과 구조 등 다양한 자료를 얻기 위해서 시료채취 공정이 필수적으로 수행되어 왔다.

이 같은 시료채취 공정은, 동력수단과 연결된 상태에서 타격 또는 회전력을 전달받은 관 형상의 채취기가 지층 내부로 관입(貫入)해 가면서 채취기 내부에 관입된 깊이만큼의 지층이 채워지게 되는데, 이때 채취기를 지상으로 뽑아내어 시료의 지층을 외부에서 확인하는 것이다.

국내 공개번호 실용신안 1998-0059576호에 의하면, 원통형 외부관(1)과, 외부관 하단부에 결합하여 관입 저항을 부담하는 비트(2)와, 선단이 비트(2)의 상단 면에 걸리도록 외부관 내부에 삽입되는 투명 플라스틱재질의 원통형 바렐(3)과, 외부관의 상단에 결합하여 바렐을 움직이지 않도록 고정하는 캡(4)으로 구성되어 내부의 바렐만 교체하여 줌으로서 연속적인 시추와 시료채취가 이루어지도록 하고 있다.

상기 종래 기술에 따르면, 가벼워 운반과 취급이 간편하고 저렴한 플라스틱소재의 바렐을 사용함으로써 비용절감과 운반 및 취급의 용이성을 확보하고, 투명바렐을 사용함으로써 채취된 시료의 파악 및 시료 보존을 용이하게 함과 아울러 바렐만 교체하여 연속적인 시추가 가능하여 시추작업을 매우 간편하게 수행할 수 있다.

그러나 이와 같은 종래기술은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 외부관(1)의 내부에 원통형 바렐(3)이 일체로 고정된 상태이므로 연속적으로 깊은 지층의 시료를 채취하기가 곤란하고, 바렐(3)의 내부의 코어(시료)를 빼내기 위해서는 바렐(3)의 외부를 두드려 주면서 털어내야 하는 등 시료를 꺼내는 작업이 매우 어려웠다.

또한, 외부관(1)으로부터 원통형 바렐(3)을 분리할 때 코어(시료)가 흐트러지거나, 외부관(1)을 지상으로 인양할 때 원통형 바랠(3) 내에 충전된 시료가 하부로 흘러 정확한 퇴적물의 지층을 확인할 수 없는 문제점이 있었다.

그리하여 국내 등록특허 10-0848876호의 토양시료 채취기가 개시되었다. 그러나 상기 채취기는 토양시료가 채취된 샘플관을 채취기에서 인출할 때, 인출하는 도구가 없어 인출에 많은 어려움이 있었던 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로, 토양시료를 채취하기 위한 샘플관을 채취기에 삽입하기 전에 미리 샘플관 절단기를 이용하여 샘플관의 상부 일측면은 절단하고, 상기 일측면과 대향하는 하부 타측면은 샘플관 두께의 1/2만 절결하여 삽입한 후, 샘플관으로 토양시료를 채취하여 수장한 후에는 간단하게 샘플관을 원주형으로 분할하여 토양시료의 단면을 정확하게 관찰할 수 있도록 함을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 토양시료 채취기를 이용하여 샘플관에 토양시료를 채취한 후에 샘플관을 채취기에서 간단하게 인출할 수 있도록 함을 목적으로 한다.

즉, 원형의 샘플관을 압착할 수 있게 샘플관의 지름에 맞추어진 원형의 압지구로 샘플관을 압지한 후, 손잡이를 이용하여 토양시료 채취기에서 간단하게 인출할 수 있도록 한 것이다.

그뿐만 아니라 토양시료 채취기에 삽입된 샘플관의 상부에 고정링을 장착하여 샘플관으로 토양시료 채취시 샘플관이 상부로 상승되지 않고 고정된 상태에서 토양시료를 채취할 수 있도록 함을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 갖는 본 발명의 구성을 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 도 2에 나타내는 바와 같이, 동력수단에 연결되어 타격 또는 회전력에 의해 지층 내부로 관입해 가면서 시료를 채취하는 토양시료 채취기에 있어서,

지층에 관입 또는 인양되되, 내부에는 채취된 토양시료가 하부로 흘러내리는 것을 방지하는 코어캐처(70)를 단턱(12)에 장착하고 있는 비트굴착관(10)과,

상기 비트굴착관(10)의 선단부에는 비트(11)를 장착하고 후단부에는 나사식으로 연결하여 형성된 샘플러관(20)과,

상기 샘플러관(20)과 나사식으로 연결된 케이싱 파이프(30)와,

상기 비트굴착관(10)에 삽입된 코어캐처(70)의 상부측에 형성되고 샘플러관(20)과 케이싱 파이프(30)의 내부에 삽입된 토양시료 수장용 샘플관(40)과,

상기 샘플관(40)의 상부측에 형성됨과 동시에 케이싱 파이프(30)의 저면에 걸리게 형성하여 샘플관(40)이 케이싱 파이프(30)의 상부측으로 상승되는 것을 방지하기 위한 고정링(50)과,

상기 샘플관(40)을 인출하기 위해 샘플관(40)의 외주면을 압지하는 압지구(60)를 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 샘플관(40)은 샘플관 절단기에 의해 샘플관(40)의 상부 일측면(41)은 절단되고, 상기 일측면(41)과 대향하는 하부 타측면(42)은 샘플관(40) 두께의 1/2을 절결하여 토양시료 채취 후, 샘플관(40)을 1/2로 간단하게 분할할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 압지구(60)는 샘플관(40)을 압지할 수 있게 힌지(61)를 중심으로 서로 대향하여 각각 원호형으로 형성된 호형압지부재(62)와, 상기 호형압지부재(62)를 연결하고 있는 작동간(64)과, 상기 작동간(64)의 후방에 각각 형성된 손잡이부(63)를 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 압지구(60)의 내측면에는 샘플관(40) 압지시 미끄러지는 것을 방지하기 위하여 다수개의 요부(62a)와 철부(62b)로 구성한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 고정링(50)은 외주면의 링표면(51)을 따라 내측으로 갈수록 두께가 두꺼워지게 경사면(52)을 형성하여 샘플관(40)이 링표면(51)에 밀착하여 고정되도록 구성한 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명은 토양시료를 채취하기 위한 샘플관의 하부 비트굴착관의 내부에 코어캐처가 형성되어 있기 때문에, 샘플관에 토양시료 채취 후, 토양시료가 하부로 흘러내리지 않는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 상기 케이싱 파이프의 내부에 삽입된 샘플관의 상부측에 고정링을 형성하여 지반에 샘플관 관입시 또는 토양시료 채취시 샘플관이 상부로 상승되는 것을 방지하기 때문에, 정확하게 토양의 단면을 채취할 수 있는 효과가 있다.

그뿐만 아니라 본 발명의 샘플관은 상부 일측면은 절단되고, 상기 일측면과 대향하는 하부 타측면은 샘플관 두께의 1/2만 절결되어 있기 때문에, 토양시료 채취후, 샘플관을 간단하게 분할하여 토양시료의 단면을 관찰할 수 있는 효과가 있다.

그리고 본 발명은 토양시료 채취기인 케이싱 파이프의 내부에 삽입된 샘플관을 압지구를 이용하여 간단하게 케이싱 파이프에서 인출할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 토양 채취기를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 토양채취기의 단면을 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 코어캐처를 나타낸 측면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 샘플관을 분할 한 상태의 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 고정링을 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 압지구를 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 토양시료 채취기구를 분리하여 나타낸 분리사시도이다.

이하, 본 발명에 따른 토양시료 채취기구에 대한 바람직한 실시 예에 대하여 첨부된 도면들을 참조로 하여 상세히 설명한다.

본 발명은 도 2 내지 도 6에 나타내는 바와 같이, 토양시료를 채취하기 위한 구성으로 크게 나누어 보면, 지반을 비트(11)로 굴착하여 케이싱 파이프(30)를 지반에 관입하기 위한 비트굴착관(10)과, 상기 비트굴착관(10)과 연결된 샘플러관(20)과, 상기 샘플러관(20)과 연결된 케이싱 파이프(30)와, 상기 비트굴착관(10)의 내부에 삽입되어 채취된 토양시료가 하부로 흘러내리는 것을 방지하기 위한 코어캐처(70)와, 상기 코어캐처(70)의 상부에 장착하되 샘플러관(20) 및 케이싱 파이프(30)에 삽입되어 토양시료를 채취하기 위한 샘플관(40)과, 상기 샘플관(40)을 케이싱 파이프(30)에서 인출하기 위한 압지구(60)를 포함하여 구성한 것이다.

상기 구성에 대하여 도면을 통해 보다 구체적으로 설명하면, 본 발명에 따른 케이싱 파이프(30)는 도 2 및 도 7에 나타내는 바와 같이, 수직 길이를 갖는 원통 형상으로, 상부에는 상·하부에 각각 나사가 형성된 원통 형상으로 구성된다.

따라서 케이싱 파이프(30)를 다수개 나사식으로 연결하여 지반 깊이 관입할 수 있도록 구성할 수 있는 것이다. 이때 케이싱 파이프(30)의 상부측에서 나사식으로 연결되는 케이싱 파이프(30)의 두께가 내측으로 돌출되게 형성하여 후술하는 고정링(50)이 연결되는 케이싱 파이프(30)의 저면에 걸려서 고정되도록 구성한다.

그리고 상기 케이싱 파이프(30)와 연결되는 샘플러관(20)은 도 2 및 도 7에 나타내는 바와 같이, 케이싱 파이프(30)의 하부에 케이싱 파이프(30)와 나사식으로 연결하여 구성한다. 이때 샘플러관(20)은 후술하는 토양시료를 채취하기 위한 샘플관(40)이 내부에 삽입되게 구성한다.

또한, 도 2에 나타내는 바와 같이, 샘플러관(20)의 하부에는 지반을 굴착하기 위한 비트굴착관(10)이 나사식으로 연결하여 구성된다. 상기 비트굴착관(10)의 저면에는 다수개의 비트(11)가 장착되어 지반을 굴착할 수 있도록 구성한다.

그리고 상기 비트굴착관(10)의 내부에는 단턱(12)을 형성하여 후술하는 코어캐처(70)가 안착되도록 구성한다.

상기 코어캐처(70)는 후술하는 샘플관(40)의 하부와 비트굴착관(10)의 내부에 장착되는 링 형상의 캐처몸체(71)가 구비되고, 상기 캐처몸체(71)의 원주를 이루는 상측 단부로부터 캐처몸체(71)의 상부 중앙으로 다수개의 절결판(72)이 연결된 반구 형상의 망체(73)가 구비된다.

상기 캐처몸체(71)의 상측면은 샘플관(40)의 하부면에 걸린 상태가 되고, 캐처몸체(71)의 하부면은 단턱(12)에 걸려 고정된 상태가 된다.

이와 같은 상기 망체(73)는, 상기 비트굴착관(10)의 하부로부터 상기 샘플관(40)의 내부로 시료가 들어갈 때, 상기 반구 형상의 망체(73) 상부가 벌어지고, 상기 코어캐처(70)가 삽입된 케이싱 파이프(30), 샘플러관(20), 비트굴착관(10)을 상부로 인양할 때, 반구 형상으로 복귀되며 시료의 무게에 의해 하부로 가압 되어 망체(73)의 간격이 좁아지는 구조를 갖는다.

더욱 상세히 설명하면, 망체(73)는 다수의 얇은 금속을 절결한 절결판(72)들의 단부를 상기 캐처몸체(71)의 상부 원주를 따라 균일한 간격으로 고정한 것으로, 캐처몸체(71)의 중앙 상부로 절결판(72)들의 단부가 곡선으로 뻗어 서로 만나 반구 형상을 이루어 마치 통발처럼 되어 있다.

다시 말해, 상기 망체(73)는 비트굴착관(10)의 하부를 통해 시료가 샘플관(40)의 내로 진입되어 충전될 때, 상기 망체(73)를 이루는 절결판(72)들이 상부로 기립하면서 망체(73)가 벌어져 시료를 용이하게 통과할 수 있게 하고, 케이싱 파이프(30), 샘플러관(20), 비트굴착관(10)을 지상으로 인양할 때 망체(73)의 금속 절결판(72)들이 반구 형상으로 복귀되며 인양되는 시료의 무게에 의해 망체(73)의 절결판(72) 간격이 더욱 좁아져 시료가 망체(73)의 하부로 흘러내리지 않게 된다.

그리고 샘플관(40)은 토양시료를 채취하여 수장할 수 있는 것으로, 투명 또는 반투명인 합성수지 재질로 제작하는 것이 바람직하나 다른 재질과 색상을 사용할 수도 있다.

또한, 토양시료 채취 후 샘플관(40)의 내부에 수장된 토양시료의 단면을 흐트러짐 없이 용이하게 관찰할 수 있도록 하기 위하여, 샘플관 절단기를 이용하여 샘플관(40)의 상부 일측면(41)은 절단하고, 상기 일측면(41)과 대응하는 하부 타측면(42)은 샘플관(40) 두께의 1/2만 절결하여 샘플관(40)을 1/2로 간단하게 분할 수 있도록 구성한다.

게다가 상기 샘플관(40)이 토양 시료 채취시 케이싱 파이프(30)의 상부로 이동되는 것을 방지하기 위하여 고정링(50)이 샘플관(40)의 상부에 고정되게 장착되어 있다.

즉, 케이싱 파이프(30)와 케이싱 파이프(30)가 서로 나사식으로 연결하여 결합되면, 상부측의 케이싱 파이프(30)의 저면에 고정링(50)이 걸려 고정되게 되므로 샘플관(40)은 고정링(50)에 의해 상부로 이동하지 못하고 고정된 상태에서 토양시료의 단면을 정확하게 채취할 수 있게 되는 것이다.

또한, 상기 고정링(50)은 샘플관(40)을 고정하면서 유동되지 못하도록 외주면에는 링표면(51)을 형성하고, 링표면(51)의 내측으로 갈수록 경사면(52)을 형성하여, 고정링(50)의 외주면 두께보다 내주면의 두께를 더 두껍게 하였기 때문에, 링표면(51)에 밀착된 샘플관(40)은 경사면(52)에 걸려 유동이 되지 않고 고정이 되는 것이다.

그리고 상기 토양시료 채취 후 케이싱 파이프(30)의 내부에 삽입된 샘플관(40)을 인출할 때, 사용하는 압지구(60)는 힌지(61)를 중심으로 회전이 가능하게 형성하되 전방에는 샘플관(40)의 원주 지름에 맞추어 이루어진 호형압지부재(62)를 각각 형성하고, 호형압지부재(62)의 후방에는 각각 손잡이부(63)를 형성하여 손잡이부(63)를 눌러서 호형압지부재(62)로 샘플관(40)을 압지하여 인출할 수 있도록 구성한다. 이때 호형압지부재(62)와 손잡이부(63)는 작동간(64)에 의해 연결된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 작동상태에 대한 실시 예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1에 나타내는 바와 같이 토양시료 채취기(100)를 굴착할 지층에 관입시킨다. 이때 타격 및 회전력을 가해 비트굴착관(10)의 저면에 다수 형성된 비트(11)에 의해 지층을 굴착하여 비트굴착관(10)과 연결된 샘플러관(20) 및 케이싱 파이프(30)가 지층에 관입이 된다. 이때 지층에 깊이 관입 될수록 케이싱 파이프(30)는 서로 나사식으로 연결하여 관입하면 되는 것이다.

또한, 비트굴착관(10)이 지층을 굴착하면서 비트굴착관(10)의 내부로 토양시료가 유도되고, 유도된 토양시료는 코어캐처(70)를 구성하고 있는 절결판(72)의 벌어진 망체(73)를 통과하여 샘플관(40)에 수장된다. 그리고 샘플관(40)으로 토양시료가 수장된 후에는 코어캐처(70)의 망체(73)를 이루는 절결판(72)은 원래의 위치로 복귀하여 다시 반구 형상으로 이루게 된다.

이후, 케이싱 파이프(30)를 지상으로 인양하면, 망체(73)의 상부가 닫힌 상태에서 토양시료의 무게에 의해 금속으로 이루어진 절결판(72)들이 이루는 반구가 납작해지면서 절결판(72)들이 서로 겹치게 되어 간격이 더욱 좁아지게 된다. 이에 따라 토양시료가 망체(73)의 하부로 흘러내리지 않는 상태로 케이싱 파이프(30)를 인양할 수 있다.

이와 같이 케이싱 파이프(30)를 인양한 후에는 케이싱 파이프(30)와 결합된 샘플러관(20)을 나사식으로 분리한 후, 샘플관(40)을 케이싱 파이프(30)에서 인출하여 샘플관(40)에 수장된 토양시료의 단면을 관찰하면 된다.

이때 토양시료가 수장된 샘플관(40)은 케이싱 파이프(30)에서 인출하기가 쉽지 않기 때문에, 본 발명에서는 샘플관(40)을 인출하기 위한 압지구(60)를 이용하여 인출한다.

즉, 도 7에 나타내는 바와 같이, 압지구(60)의 전방에 형성된 호형압지부재(62)를 손잡이부(63)로 벌려서 샘플관(40)의 외주면에 밀착한 후, 손잡이부(63)를 눌러 호형압지부재(62)를 샘플관(40)에 강하게 압지하여 손잡이부(63)를 잡고 샘플관(40)을 케이싱 파이프(30)에서 인출하게 되면 간단하게 인출이 이루어진다.

그리고 나서 토양시료가 충전된 샘플관(40) 자체를 그대로 보관 및 운반하거나 샘플관(40)을 1/2의 원주로 분할하여 토양시료를 꺼낸 후 현장에서 시료의 단면을 바로 확인할 수 있다.

결과적으로, 본 발명의 토양시료 채취기(100)는, 시추시 시추공 측벽의 퇴적물 붕괴를 막아 깊은 곳까지 연속적으로 시료를 채취할 수 있고, 분할되는 샘플관(40)을 사용하여 인양된 시료의 절개 면을 정확하게 관찰할 수 있으며, 채취된 시료를 지상으로 인양할 때 하부로 흘러내리지 않도록 차단할 수 있다.

그뿐만 아니라 압지구(60)를 이용하여 토양시료를 수장하고 있는 샘플관(40)을 케이싱 파이프(30)에서 간단하게 인출하여 샘플관(40) 내부의 토양시료 단면을 용이하게 관찰할 수 있는 것이다.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명이 비록 한정된 실시 예에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다 할 것이다.

10. 비트굴착관 11. 비트
12. 단턱 20. 샘플러관
30. 케이싱 파이프 40. 샘플관
41. 일측면 42. 타측면
50. 고정링 51. 링표면
52. 경사면 60. 압지구
61. 힌지 62. 호형압지부재
62a. 요부 62b. 철부
63. 손잡이부 70. 코어캐처
71. 코처몸체 72. 절결판
73. 망체