굴착용 공압해머의 구조와 그 구동시스템(A ground drilling hammer and the driving system of the hammer)

(19)대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(51) 。Int. Cl.
E21B 10/38 (2006.01)
E21B 10/36 (2006.01)
E21B 4/06 (2006.01)
E21B 4/14 (2006.01)
(45) 공고일자
(11) 등록번호
(24) 등록일자
2006년11월10일
10-0642073
2006년10월27일
(21) 출원번호 10-2004-0102256 (65) 공개번호 10-2006-0063158
(22) 출원일자 2004년12월07일 (43) 공개일자 2006년06월12일
(73) 특허권자 임병덕
전북 전주시 완산구 효자동2가 100-1 (43/8) 더샾 효자아파트 106-1803
(72) 발명자 임병덕
전북 전주시 완산구 효자동2가 100-1 (43/8) 더샾 효자아파트 106-
1803
(74) 대리인 특허법인아주
심사관 : 홍성철
(54) 굴착용 공압해머의 구조와 그 구동시스템
요약
본 발명은 공압의 흐름을 개선시키기 위한 공급 구조를 중앙공급식으로 혁신함에 따라 중앙의 공압이 동심원상에 배치된
공압통로를 통해 분산되도록 하고, 공압은 피스톤을 승강시키기 위해 챔버 내에 공급되도록 하되 이 챔버는 피스톤과 케이
싱이 이루는 공간에 의해 다수개가 형성되도록 하며, 역학적으로 산출된 피스톤의 길이는 장비내로 유입되는 역수(逆水)가
장비의 기능저하를 가져오지 않을 정도의 제작되며, 체크밸브의 잦은 파손을 방지하는 기술이 적용된 굴착용 해머비트의
시스템에 관한 것이다.
상기한 구성원리가 적용된 본 발명은 공압이 공급되는 케이싱 내에서 피스톤이 왕복이동 하도록 설치되며, 굴착작업은 이
피스톤에 의해 타격을 받은 버튼 비트가 회전과 굴착에 의한 굴착작업이 이루어지도록 구성되고, 상기 케이싱상부에는 백
헤드가 압축공기 공급용 중공과 체크밸브수납용 중공이 형성된 채 나사결합되며, 상기 체크밸브의 하단에는 가이드가 코
일스프링을 매개로 결합되면서 그 축부가 피스톤의 중공내로 입출되는 구조를 이루고, 상기 케이싱의 하단 내경부에는 부
싱과 척 이 일체로 형성된채 설치되어서, 피스톤과 버튼비트가 승강할때 유격에 의한 흔들림을 방지시킴은 물론 공압에 의
한 피스톤 승강으로 굴착작업을 비약적으로 향상시키고 장비의 유지보수가 용이하며, 지하수등의 역류에 의한 장비고장원
인을 제거한 특징의 구조를 갖는 것이다.
대표도
도 1
색인어
등록특허 10-0642073
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공압, 굴착해머, 버튼비트, 피스톤, 체크밸브,
명세서
도면의 간단한 설명
도1은 본발명의 전체 조립구성도,
도2는 본 발명의 분해사시도,
도3(a)는 백헤드(Back Head,400)의 구성정면도, (b)는 (a)의 우측면도, (c)는 (b)의 S-S'선 단면도,
도4(a)는 피스톤(200)의 구성정면도, (b)는 (a)의 우측면도, (c)는 (b)의 S-S'선 단면도,
도5(a)는 가이드(600)의 구성정면도, (b)는 (a)의 우측면도, (c)는 (b)의 S-S'선 단면도,
도6은 체크밸브(500)의 구성단면도,
도7은 종래 체크밸브의 구성단면도,
도8은 척의 구성도면으로 (a) 정면도, (b)는 (a)도면의 우측면도,(c)는 (b)도면의 S-S'선 단면도,(d)는 (a)도면의 A-A'선
단면도,
도9의 (a) 내지 (d)는 본발명의 작동 설명도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100-케이싱 102-나사산
110-부싱부 120-척(Chuck)
122-가이드홈 124-공압홈
130- 스톱링 140-비트 리테이너 링 설치 홈
170- O-링 180- 비트 리테이너 링
200-피스톤 202-상단면
210-중공 220-공압챔버
222-공압구 230-공압공급로
232-입구 234-출구
250-승압챔버 300-버튼 비트(Button Bit)
310-이동제한 원통홈 320-배출구
330-제한단 340-가이드홈
400- 백헤드(Back Head) 402-핀홀
등록특허 10-0642073
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404,406-공기통로 408-나사산
410-중공 412-입구
414-출구 420-내공
422-중공 430-내주연부
440-시트부
450-O-링 500-체크밸브
510- 플러그 520- 내공
530- 코일스프링 540-중공
542-안착부 544-시트부
546-스커트 548-경사면
550-지지대 552-경사면
554-보강띠 560-탄성고무
600-가이드 602-스토퍼 홀
610-축부 612-중공
614-외경홈 620-엔빌부
622-외주연부 630-체크밸브 수납부
632-수납홀 640-스토퍼 홈
650-스토퍼
발명의 상세한 설명
발명의 목적
발명이 속하는 기술 및 그 분야의 종래기술
본 발명은 굴착용 공압해머와 그 구동시스템에 관한 것으로, 특히 구동용 공압을 중앙 분산식으로 공급되도록 백헤드
(Back Head)의 동심원상 둘레로 일정간격의 공기 통로를 형성시키고, 굴착시의 지하수등이 장치내로 유입되는 역수(逆
水)현상을 예방하기위하여 피스톤의 길이를 공압해머의 조건에 맞도록 소정의 길이로 연장하며, 피스톤의 축을 따라 케이
싱과 접촉되는 외부 접촉부를 상중하의 삼지점으로 설계 하여서 승강 작동시의 유동이 없도록 함과 동시에 이들 접촉부와
케이싱간의 공간이 공압 챔버를 이루도록 하며, 상기 백헤드에 탄지되어 공압을 선택적으로 차단하는 체크밸브를 개선시
켜서 공압의 원활한 공급과 체크밸브파손율을 현저하게 낮추었으며, 이에 따라 피스톤의 이중타격력부여와 피스톤의 승강
운동시 마찰저항을 비약적으로 줄여서 작업효율증대와 장비의 유지보수소요비용을 절감시키도록 한 굴착용 공압해머와
그 구동 시스템에 관한 것이다.
종래의 굴착용 공압해머는 유럽 특허 EP-B1-0 336 010호나 미국 특허 제 4,015,670호와 같은 구멍낙하식 해머용 피스
톤이 공지되어 있으나, 피스톤구조가 너무 복잡하여 유지보수관리가 매우 어렵고 고장이 잦아 작업효율이 떨어지며, 피스
톤 하단면이 드릴비트에 타격될때 공압공급부가 차단되는 등의 문제가 있었다.
등록특허 10-0642073
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이보다 개량된 것으로, 국내의 공개특허 특2001-52919호(2001.6.25)가 있으나, 공압공급이 중앙통로의 개구와 출구만
을 통해 공급되므로 피스톤의 승강을 위한 공압의 역할이 효율적이지 못하며, 주로 부품의 저항과 밀도의 산술적 비율을
적용시킨 것이어서 실제 작업시 지하수나 슬러지등의 역류를 방지 시킬수 있는 기능은 없었다. 또한, 공압을 선택적으로
차단하는 체크밸브가 쉽게 마모되거나 잦은 타격으로 피로강도를 초과하여 파손되므로 장비의 유지보수관리가 용이하지
않은등의 문제가 잔존하고 있었다.
특히, 공압의 일방향 공급을 위한 체크밸브는 송이버섯과 유사한 형상으로 가이드에 탄지되지만 체크밸브가 여닫히면서
그 헤드의 실링부재가 공압공급부의 시트면에 접촉되어질때의 충격으로 쉽게 파손되어져서 장비의 보수를 위해 작업이 자
주중단되는 폐단이 있었다.
발명이 이루고자 하는 기술적 과제
이에 본 발명은 공압의 공급방식을 새롭게 설계하여 공압을 이용한 피스톤의 승강동작이 효율적으로 이루어지도록 하였으
며, 피스톤의 길이를 역학적으로 산출하여 장비내로 유입되는 역수(逆水)에 의한 장비의 기능저하내지는 장비의 파손을 방
지하였고, 이와 더불어 피스톤축을 따라 서로 다른 길이의 직경을 갖는 축으로 형성시켜서 유동을 방지하도록 함과 동시에
마찰력은 최소화 시키도록 하였으며, 피스톤의 단면을 증대시켜서 여기에 가해지는 타격력을 증대시켜서 굴착효율을 높인
것이다.
또한, 체크밸브의 탄성고무가 쉽게 파손되는 단점을 보완하고 공압의 흐름 구조를 개선시켜서 피스톤의 승강운동이 원활
하도록 해주므로서 작업효율 증대와 시간적, 경제적 굴착작업의 환경을 개선시킨 것이다.
이를 위한 본발명의 구성원리는 공압의 흐름을 개선시키기 위한 공급 구조를 중앙공급식으로 혁신함에 따라 중앙의 공압
이 동심원상에 배치된 공압통로를 통해 분산되도록 하고, 공압은 피스톤을 승강시키기 위해 챔버내에 공급되도록 하되, 이
챔버는 피스톤과 케이싱이 이루는 공간에 의해 다수개가 형성되도록 하며, 역학적으로 산출된 피스톤의 길이는 장비내의
역수유입을 막도록 하여 본 발명의 기술적 목적을 달성 시키고 있다.
이러한 구성원리가 적용된 본 발명은 공압이 공급되는 케이싱 내에서 피스톤이 왕복이동 하면서 공압챔버를 형성시켜 굴
착작업을 위한 피스톤의 승강구동에 용이하도록 하고 굴착작업은 이 피스톤에 의해 타격을 받은 버튼 비트가 회전과 굴착
에 의한 굴착작업이 이루어지도록 구성하며, 상기 케이싱상부에는 백헤드가 압축공기 공급용 중공과 체크밸브수납용 중공
을 갖추면서 나사결합시키고, 상기 체크밸브의 하단에는 가이드가 코일스프링을 매개로 결합되면서 그 축부가 피스톤의
중공내로 입출되는 구조를 이루도록 하며, 상기 케이싱의 하단 내경부에는 부싱과 척 이 설치되어서 피스톤과 버튼비트가
승강할때 유격에 의한 흔들림 방지와 공압밀폐기능을 갖는 시스템이 되도록 한것이다.
따라서, 공압공급구조의 개선으로 피스톤의 이중타격력부여와 피스톤의 승강 운동시 마찰저항이 줄어서 작업효율이 증대
되며 장비의 유지보수소요비용이 절감되는 효과를 얻게 되는 바, 이하 첨부도면을 본 발명의 1실시예로 하여 보다 상세히
설명하면 다음과 같다.
발명의 구성 및 작용
본 발명은 케이싱 내에서 피스톤이 상하로 왕복 이동하며 버튼 비트를 타격함에 따라 굴착작업이 이루어지는 굴착용 공압
해머에 관한 것으로, 외형을 구성하는 케이싱 상부에 나사결합되고, 중심축을 관통하는 중공과 그 주변부에 연통된 공기통
로가 동심원상에 일정간격을 두고 형성된 구조를 갖추되, 공기통로는 상단에 형성된 입구와 하단이 개방된 공기통로와, 하
단이 막힌 채 출구를 통해 중공으로 연통되는 공기통로가 번갈아 배열된 백헤드(Back Head)와; 상기 백헤드의 중공 내부
에 결합되고, 하기 피스톤의 중공으로 입출되는 축부와, 중심부를 구성하는 엔빌부, 하기 체크밸브를 수납하는 수납부로
구성되며, 상기 엔빌부에는 스토퍼 홈과 외주연부가 형성되고, 축부의 외경에는 다수의 외경홈이 형성된 가이드와; 상기
가이드의 수납부에 코일 스프링으로 탄력지지 되는 체크밸브와; 상기 케이싱 내부에 승강 되도록 장착되며, 내부에는 중심
축을 관통하는 중공과 측면으로 입구와 출구가 형성된 공압 공급로가 형성되어 있고, 외부에는 기준직경(R)을 중심으로 부
분적으로 직경이 확대된 4개의 외경부(R1=R2,R3,R4)가 각각 형성된 피스톤과; 상기 피스톤을 가이드 하며, 이탈을 방지
하고, 내경에는 가이드 홈이 형성된 척과; 상기 척 내의 가이드 홈과 슬라이딩 가능하도록 결합되는 가이드 홈을 갖추며,
제한 단에 의해 이동제한 원통홈의 길이 만큼만 승강 길이가 정해지는 버튼 비트와; 상기 백헤드와 나사결합되며, 내면에
는 내경이 확대된 3개의 내경부 (C1,C2,C3)를 갖는 케이싱과; 상기 피스톤의 외경부와 케이싱의 내경부 사이에 형성된 공
간으로서, 압축공기를 유입하여 상기 피스톤을 승강 또는 하강시키는 공압챔버; 로 이루어진다.
등록특허 10-0642073
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본 발명을 구성하는 각 부품별 구조도는 도2 이하를 보면 더욱 상세히 알 수 있다.
첨부도면 도2는 본 발명의 분해구성도로, 상부로 부터 차례로 백 헤드(400)와 O-링(450), 플러그(510)가 끼워지는 체크
밸브(500), 이 체크밸브(500)의 내공(520)에 설치되는 코일스프링(530)및 가이드(600)가 스토퍼홀(602)에 끼워지는 스
토퍼(650)와 더불어 케이싱(100)의 상부상에 결합되어지며, 케이싱(100)의 하단으로 부터 조립결합되는 부품은 피스톤
(200)과 스톱링(130), O-링(170), 비트 리테이너 링(180), 분리된 비트 리테이너 링(180)이 설치되는 비트 리테이너 설치
홈(140)을 갖추고서 부싱부(110)가 일체로 형성되어 구성되는 척(120),그리고 상기 피스톤(200)의 충격으로 굴착작업을
하게 되는 버튼 비트(300)로 이루어진다.
도면중 미설명 부호 340은 가이드홈이다.
도3(a)내지 도3 (c)는 백헤드(400)에 대한 구성도면으로 도3(a)는 정면도, 도3(b)는 도3(a)의 우측면도, 도3(c)는 도3(b)
의 S-S' 선 단면도 이다.
백헤드(400)의 상단부는 압축공기가 공급되는 기존의 회전가능한 드릴 파이프 스트링(도시되어 있지 않음)과 결합되어 사
용 가능하도록 원추형을 구성하지만 내부가 비어 있는 원통형이며, 도3(c)와 같이 중공(420)에 연통한 공기통로(404)는
그 하단(도면에서 우측)이 막힌 구조이며, 다른 공기통로(406)는 입구(412)를 통해 후술하는 케이싱(100)과 피스톤(200)
이 구성하는 공압챔버(220)와 연통되도록 그 하단이 개방되어 있다.
따라서, 상기한 공기통로(406)는 도3(b)와 같이 일정간격을 두고 동심원상에 형성되어지지만, 하단이 개방된 공기통로
(406)와 하단이 막혀서 출구(414)를 통해 중공(422)으로 연통된 공기통로(404) 번갈아 가며 하나씩 배열형성된 구성을
갖는다.
또한, 백헤드(400)에는 도3(c)과 같이 핀홀(402)과 공기통로(404,406)가 형성되고, 선단 외형은 원추형을 구성하며, 중앙
부 외경둘레에는 나사산(408)이 형성되어서 케이싱(100)선단내부에 형성된 나사산(102)과 나사결합에 의해 상호결합되
는 구조를 갖는다(도1참조).
도4(a)는 피스톤(200)의 정면도이고, 도4(b)는 그 우측면도, 도4(c)는 피스톤(200)의 내부구조를 보인 도4(b)의 S-S'선단
면도로,
도 4 (a) 와 같이 케이싱(100)내부에 승강가능하게 설치되는 피스톤(200)은 좌측이 백헤드(400)와 접촉되는 부분이며, 우
측부분이 버튼비트(300)와 접촉하는 부분으로, 몸체자체가 일정한 기준직경(R)을 구성하면서 중심을 관통하는 중공(210)
이 형성되어 있지만, 피스톤(200)의 기준 직경(R)보다는 그 직경길이가 긴 외경부(R1=R2,R3,R4)가 각각 길이를 달리하
며 형성되어 있어서 케이싱(100)내의 내경길이를 달리하는 내경부(C1,C2,C3, 도1 참조)과의 접촉에서는 물론, 백헤드
(400)의 중공(422)과 부싱부(110) 및 케이싱(100)과의 접촉면에서 마찰저항을 최소화 시키면서 효과적인 밀폐기능을 갖
도록 설계되어 있다.
도5(a)내지 도5(c)는 가이드(600)의 구조도면으로, 전체가 조립되었을 때 피스톤(200)의 중공(210)으로 입출되는 축부
(610)와 중심부를 구성하는 엔빌부(620)및 상단의 체크밸브 수납부(630)로 구성되며, 스토퍼 홈(640)은 스토퍼(650)가
끼워져 백헤드(400)와 결합되도록 하는 기능을 부여하고, 도5 (c)와 같이 축부(610)의 중공(612)과 체크밸브 수납부(630)
의 수납홀(632)은 연통되어있으며, 특히 축부(610)의 외경에는 다수의 외경홈(614)이 형성되어서 피스톤(200)의 중공
(210)내에 입출될 때에 밀폐기능의 최대화와 마찰력의 최소화를 동시에 꾀하는 구조를 이루고 있다.
또한, 엔빌부(620)의 확장 외주연부(622)는 백헤드(400)의 내주연부(430)와 요철결합처럼 맞닿는 구조를 이룬다.
도6은 본발명의 체크밸브(500)구성단면도이며, 도7은 종래 체크밸브의 구성단면도이다.
도6에서와 같이 본 발명의 체크밸브(500)는 내공(520)과 중공(540)이 형성된 안착부(542)와 탄성고무(560)가 씌워지는
시트부(544)로 구성되며, 특히 시트부(544)는 스커트(546)의 상단부가 밑에서 위로 중심축을 향해 경사진 경사면(548)을
가지며, 이 스커트(546)의 직경보다 짧은 직경의 지지대(550)가 스커트(546)와 일정간격을 두고 수평으로 형성되어서 레
일형태의 단면구조를 구성하게 된다.
등록특허 10-0642073
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또한, 상기 지지대(550)상에 씌워져 결합되는 탄성고무(560)는 스커트(546)의 경사면(548)과 수평의 경사각을 갖는 경사
면(552)을 갖춘 외형을 이루면서 그 하단 둘레는 보강띠(554)부분이 형성되어서 탄성고무(560)의 경사면(552)과 시트부
(544)의 경사면(548)이 일치되는 경사면보다 일정간극(r)만큼 돌출되어진다.
따라서, 도7과 같은 종래의 체크밸브(500)에 비하여 체크밸브의 기능상 그 탄성고무(560)부분이 백헤드(400)의 시트부
(440, 도 3 (c) 참조)에 빈번하게 접촉되면서 압축과 충격을 받더라도 탄성력을 잃고 파손되거나 신축력이 없어지는 현상
이 줄어들어서 작업이 빨라짐은 물론, 소음의 감소와 유지보수로 인한 장비의 고장이 없어지는 효과를 얻게 된다.
도8은 척(120)의 구성도면으로, 척(120)은 부싱부(110)와 일체로 형성되며,비트 리테이너 링 설치홈(140)과 공압홈(124)
이 형성된채 내경에는 상기한 버튼비트(300)의 가이드 홈(340)과 요철결합방식으로 슬라이딩 가능하도록 가이드홈(122)
이 형성된 구조를 보이고 있다.
상기한 구성의 각요소들은 도2의 위치대로 조립되어서 도1과 같이 완성된 굴착용 공압해머를 구성하게 된다.
다음으로, 상기한 구성의 본발명을 제9도를 참고하여 작동과정을 설명한다.
본 발명의 굴착용 공압해머가 회전하면서 타격하여 굴착하는 과정은 종래와 다를 바 없다. 따라서, 굴착용 공압해머의 회
전력은 공지의 방식으로 회전되어 얻어지므로 설명은 생략하며, 본 발명과 관련하여 굴착용 공압해머의 타격력은 백헤드
(400)의 중공(410)을 통해 공압이 공급되면서 피스톤(200)을 하강시켜 버튼비트(300)를 타격하므로서 얻어지는 과정을
공압흐름과 더불어 설명한다.
도9 (d)에서와 같이 조립되어진 굴착용 공압해머는 무부하 상태에서 그자중에 의해 피스톤(200)과 버튼비트(300)는 하강
하여 공압(많은 점들로 표시되어 있음)은 중공(210)을 통해 배출되는 상태가 되며, 굴착을 위한 공압해머가 하강하여 굴착
면에 닿게 되고 회전및 공압이 제공되면서 도9(a)에서와 같이 버튼비트(300)는 케이싱(100)내로 들어가게 되며, 외부에서
압축기에 의해 공급되는 압축공기는 백헤드(400)의 중공(410)과 내공(420)을 거쳐 공기통로(404)로 공급되므로, 압축공
기는 이 공기통로(404)의 출구(414)와 연통되는 피스톤(200)의 입구(232)를 통해 출구(234)로 보내진다.
피스톤(200)의 계속적인 상승은 케이싱(100)과 피스톤(200)하단의 밀폐로 만들어 지는 승압챔버(250)에 공압을 가하여
공간을 팽창시키므로 피스톤(200)은 가속상승하며, 이 상승력은 그 출구(234)가 막혀서 승압챔버(250)에 공압제공이 중
단될때 까지 계속된다(도4 및 도9(c)참조).
이러한 피스톤의 상승 과정중에 공압챔버(220)내의 공기는 도9(c)의 화살표를 따라 백헤드의 공기통로(406)를 통해 중공
(422)과 피스톤의 중공(210)을 거쳐 버튼비트(300)의 배출구(320)로 배출되어서, 피스톤(200)의 상승 방지, 즉 피스톤
(200)이 상승할때 공압챔버(220)내의 공기가 압축되어져서 피스톤(200)이 상승하는 것을 억제시키는 압축효과는 발생하
지 않게 된다.
피스톤(200)은 더욱 상승하여 도9(c)와 같이 그 중공(210)내로 가이드(600)의 축부(610)가 끼워지면서 공압챔버(220)내
의 공압유출을 위한 통로는 막히게 되며, 피스톤(200) 외경부(R1, R2)가 백헤드(400)의 중공(422) 을 구성하는 내벽면을
따라 상승하게 되다가, 다른 외경부(R, R2와 R3 사이의 직경이 작은 부분, 도4 (a) 참조)가 공기통로(404)의 출구(414)에
다달으면 공압은 그 틈새, 즉 피스톤(200)의 직경이 다른 외경부(R2와 R)의 차이에 의해 생긴 공압구(222)를 통해 고압의
공기가 하강을 위한 공압챔버(220)내로 유입되므로 이 공압챔버(220)의 공간이 빠르게 팽창하면서 그 힘으로 피스톤
(200)을 강하게 하강시키게 되며, 동시에 공압챔버(220)의 압축공기도 피스톤(200)의 상단면(202)에 압력을 가하여 피스
톤(200)의 하강력을 돕는 이중타격력을 부여하게 된다.
피스톤(200)이 하강할때 피스톤하단부와 버튼비트(300) 상부사이의 케이싱(100)과 이루는 공간상에 남아있던 압축공기
는 도9(c)의 화살표와 같이 배출구(320)를 통해 배출되어서 피스톤(200)의 하강을 저지하는 압축력을 갖지 못하게 되며,
피스톤(200)의 하단은 버튼비트(300)의 상단면을 타격하여 도9(d)와 같이 버튼비트(300)의 하단면이 흙이나 바위등을 굴
착하게 된다.
버튼비트(300)는 그 가이드홈(340)부분(도 2참조)이 부싱부(110)가 일체로 형성된 척(120)내에서 가이드 홈(122)을 따
라 승강하지만, 이동제한 원통홈(310)이 그 제한단( 330)에 의해 마감되므로 이동제한 비트 리테이너 링(180)에 의해 원
통홈(310)의 길이로 승강길이가 제한된다.
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상기한 동작이 연속적으로 이루어지므로서 압축공기에 의해 피스톤이 승강되므로 피스톤 승강을 위한 힘의 소모가 줄어들
게 되고, 피스톤 하강시에는 공기압이 피스톤의 상단면 뿐만 아니라 챔버로 구성되는 측면부에도 작용하게 되어 이중의 타
격력을 부여하므로 굴착효율을 극대화 시킬 수 있는 효과를 얻게 된다.
한편, 상기한 연속 굴착작업중에 지하수등이 케이싱(100)내로 유입되는 이른바 역수(逆水)현상이 발생되어서 슬러지
(Sludge)등과 함께 피스톤의 마찰면과 챔버등을 막게 되는바, 이를 방지 하기 위하여 피스톤(200)의 길이(L)는 기준직경
(R) 에 대해 L/R = 5.7배 이상, 가장 긴 외경부(R3)에 대해 L/R3= 3.2 배 이상의 비율로 제작하는 것이 요구된다.
특히, 피스톤(200)은 기준직경(R)과 직경길이를 달리하는 외경부(R1=R2,R3,R4)가 형성되어 있어서 이들 외경부가 백헤
드(400)의 중공(422) 벽면과 케이싱(100)의 내벽면에 유동가능하도록 접촉되어 있으므로 피스톤 승강동작중의 좌우 흔들
림을 막아주어서 피스톤(200)의 유격없는 상하 직선운동에 조력하게 된다.
이는 공기흐름의 동선(Air flow)을 효율적으로 개선시킨것이어서 굴착작업의 효율, 즉 피스톤의 왕복속도를 증대시켜서
작업효율을 개선시키는 효과를 갖게 된다.
상기한 구성은 본발명의 구조를 예시한 것으로, 이러한 구조가 적용되는 구조적 시스템(원리)은 다음과 같다.
즉, 본 발명은 백헤드(400)의 중공(410)을 통해 공압을 공급하는 방식은 종래와 동일하지만, 상기한 공압을 체크밸브를 거
쳐 중공내로 공급하는 단계; 중공내의 공압이 중앙분산식으로 형성된 승강챔버에 선택적으로 공급되는 단계; 피스톤축과
직경을 달리하는 외경부가 피스톤의 승강에 따라 케이싱과 이루는 공간이 공압챔버를 구성하도록 하는 단계; 상기 공압챔
버로 공급되는 공압의 팽창으로 피스톤을 승강시키는 단계; 를 거쳐 피스톤 승강에 의한 버튼비트의 타격에 의해 굴착작업
이 이루어 지는 시스템이다.
또한, 이러한 시스템은 피스톤 승강을 위하여 피스톤 하강용 공압챔버는 공기통로와 항상 개통된 구조로 형성시키는 단계;
피스톤 상승용 공압챔버는 공기통로와 선택적으로 개통되는 구조로 형성시키는 단계를 포함하도록 하며, 이를 위해서 피
스톤 하강용 공압챔버와 연통되는 공기통로와 피스톤 상승용 공압챔버와 선택적으로 연통되는 공기통로는 백헤드의 동심
원상에서 교호하여 배열형성시키는 단계; 피스톤의 하강용 공압공급시스템은 공압챔버에서 뿐만 아니라 피스톤의 상단면
에서도 작용하도록 구성시키는 단계; 가 더 포함된다.
상기한 바와 같이, 본발명은 중앙분산식으로 공압공기를 공급할 수 있도록 백헤드의 공압공기 통로가 동심원상에 일정간
격으로 배열형성되며, 피스톤과 케이싱 및 백헤드가 구성하는 공압챔버에 공압이 공급되면서 피스톤이 승강되어지는 특징
을 가지며, 이러한 공압공급원리에 의해 작동되도록 구성된 본 발명의 하드웨어는 매우 간단한 부품으로 구성된 특징을 갖
는 것으로 예컨대, 척과 부싱을 일체로 결합시킨 부싱부를 갖춘 척을 개발한 것은 비약적인 기술의 개발노력으로 얻어진
것이다.
따라서, 부품수의 감소뿐만 아니라 구조의 간편성으로 인한 작업효율의 증대와 무엇보다도 작업중 장비보수를 위한 시간
의 소비가 절감되어서 장비유지보수와 관리에 획기적인 경제적 이득을 얻을 수 가 있다.
한편, 상기한 구성과 작동의 본 발명이 상기한 실시예로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술범위에 속하는 기술적 사상
은 약간의 변형이 있다 해도 본발명의 권리 범위에 속하게 된다. 예를 들면, 체크밸브의 탄성고무는 그 재질이 고무로만 한
정되지는 않으며, 우레탄이나 혹은 금속재질로도 대신 할 수도 있으며, 척과 부싱이 분리형성되더라도 본발명의 범위에 속
하게 된다.
발명의 효과
상기한 바와 같이 본발명은 굴착작업을 위한 공압의 공급이 백헤드의 중공을 거쳐 백헤드의 내경외곽으로 일정하게 형성
시킨 공기통로를 거쳐 공급되도록 하고, 공급되는 공압은 챔버에서 팽창되어 피스톤을 승강 시키도록 함은 물론, 이러한
동작원리가 간단하면서도 견고하되 굴착작업의 효율을 크게 증대 시켜서 유지보수의 용이함을 제공하여서 작업의 경제성
과 시간을 절약할 수 있는 효과를 얻을 수 있게 된다.
(57) 청구의 범위
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청구항 1.
외형을 구성하는 케이싱 상부에 나사결합되고, 중심축을 관통하는 중공과 그 주변부에 연통된 공기통로가 동심원상에 일
정간격을 두고 형성된 구조를 갖추되, 공기통로는 상단에 형성된 입구와 하단이 개방된 공기통로와, 하단이 막힌 채 출구
를 통해 중공으로 연통되는 공기통로가 번갈아 배열된 백헤드(Back Head);
상기 백헤드의 중공 내부에 결합되고, 하기 피스톤의 중공으로 입출되는 축부와, 중심부를 구성하는 엔빌부, 하기 체크밸
브를 수납하는 수납부로 구성되며, 상기 엔빌부에는 스토퍼 홈과 외주연부가 형성되고, 축부의 외경에는 다수의 외경홈이
형성된 가이드;
상기 가이드의 수납부에 코일 스프링으로 탄력지지 되는 체크밸브;
상기 케이싱 내부에 승강 되도록 장착되며, 내부에는 중심축을 관통하는 중공과 측면으로 입구와 출구가 형성된 공압 공급
로가 형성되어 있고, 외부에는 기준직경(R)을 중심으로 부분적으로 직경이 확대된 4개의 외경부(R1=R2,R3,R4)가 각각
형성된 피스톤;
상기 피스톤을 가이드 하며, 이탈을 방지하고, 내경에는 가이드 홈이 형성된 척;
상기 척 내의 가이드 홈과 슬라이딩 가능하도록 결합되는 가이드 홈을 갖추며, 제한 단에 의해 이동제한 원통홈의 길이 만
큼만 승강 길이가 정해지는 버튼 비트;
상기 백헤드와 나사결합되며, 내면에는 내경이 확대된 3개의 내경부 (C1,C2,C3)를 갖는 케이싱;
상기 피스톤의 외경부와 케이싱의 내경부 사이에 형성된 공간으로서, 압축공기를 유입하여 상기 피스톤을 승강 또는 하강
시키는 공압챔버;
로 이루어지는 것을 특징으로 하는 굴착용 공압해머의 구조.
청구항 2.
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청구항 3.
삭제
청구항 4.
삭제
청구항 5.
제1항에 있어서, 체크밸브는 내공과 중공이 형성된 안착부와 탄성고무가 씌워지는 시트부로 구성되며, 상기 시트부는 스
커트의 상단부가 밑에서 위로 중심축을 향해 경사진 경사면을 가지며, 상기 탄성고무는 스커트의 경사면과 수평의 경사각
을 갖는 경사면을 갖춘 외형을 이루면서 그 하단 둘레는 보강띠 부분이 형성되어서 탄성고무의 수평면과 시트부의 경사면
이 일치되는 경사면보다 일정간극(r) 만큼 돌출되어진 것을 특징으로 하는 굴착용 공압해머의 구조.
청구항 6.
제1항에 있어서, 피스톤의 길이(L)는 기준직경(R)에 대해 L/R = 5.7배 이상, 가장 긴 외경부(R3)에 대해 L/R3 = 3.2 배 이
상의 비율로 제작되어 역수(逆水)의 유입으로 인한 작동불량 현상을 방지시킨 것을 특징으로 하는 굴착용 공압해머의 구
조.
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청구항 7.
제1항에 있어서, 척은 비트 리테이너 링 설치홈을 갖춘 채 부싱부와 일체로 형성되어지는 것을 특징으로 하는 굴착용 공압
해머의 구조.
청구항 8.
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청구항 9.
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청구항 10.
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도면
도면1
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