KR101275629B1 - 지하수 개발용 시추기의 시추로드 회전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지하수 개발용 시추기의 시추로드 회전장치에 관한 것으로, 시추로드 회전축이 회전가능하게 설치된 기어박스와, 상기 기어박스의 상면 좌,우 양측에 고정 설치되어 기어박스의 내부에서 회전하도록 설치되는 저속회전축 및 고속회전축을 회전시키기 위한 저속유압모터 및 고속유압모터와, 상기 저속회전축에 형성되는 스플라인과, 상기 시추로드 회전축에 축착되는 회전기어와, 상기 회전기어의 양측에 치합되도록 상기 저속회전축에 형성된 스플라인에 상,하 슬라이드 이동가능하게 축설되는 저속구동기어 및 상기 고속회전축에 축설되는 고속구동기어와, 상기 저속구동기어를 회전기어에 접탈시키기 위한 유압클러치 및 상기 저속유압모터와 고속유압모터 및 유압클러치를 작동시키기 위한 유압회로를 포함하여 구성되는 시추기의 시추로드 회전장치에 있어서,
상기 유압회로는,
상기 저속유압모터에 오일을 공급하기 위한 저압측 정역밸브본체를 작동시켜서 오일이 정방향 작동밸브를 통해 저속유압모터로 공급되도록 할 때에는 저압측 정방향라인으로 공급되는 오일이 저속유압모터의 정방향 입출구 및 제1 바이패스라인으로 동시 공급되도록 하며,
상기 제1 바이패스라인으로 공급되는 오일은 제1 체크밸브를 개방시키고 고압측 정방향라인을 통해 고속유압모터의 정방향 입출구로 공급되도록 하고,
상기 저속유압모터의 역방향 입출구로 배출되는 오일은 저압측 역방향라인을 통해 회수됨과 동시 상기 역방향 입출구로 배출 회수되는 오일의 일부는 제1 연장라인을 통해 유압클러치의 소경축 작동실로 공급되도록 하며,
상기 유압클러치의 소경축 작동실로 공급되는 오일이 피스톤헤드를 대경축 작동실로 밀어냄에 따라 소경축 작동실로 몰입되는 상태로 하강작동되는 소경축이 저속구동기어를 회전기어에 치합시키도록 구성하는 한편,
상기 저속유압모터에 오일을 공급하기 위한 저압측 정역밸브본체를 작동시켜서 오일이 역방향 작동밸브를 통해 저속유압모터로 공급되도록 할 때에는 저압측 역방향라인으로 공급되는 오일이 저속유압모터의 역방향 입출구 및 제2 바이패스라인으로 동시 공급되도록 하며,
상기 제2 바이패스라인으로 공급되는 오일은 제2 체크밸브를 개방시키고 고압측 역방향라인을 통해 고속유압모터의 역방향 입출구로 공급되도록 하고,
상기 저속유압모터의 역방향 입출구로 공급되는 오일의 일부는 제1 연장라인을 통해 유압클러치의 소경축 작동실로 공급되어 피스톤헤드를 대경축 작동실측으로 밀어내어 소경축이 소경축 작동실로 몰입되는 하강작동으로 저속구동기어를 회전기어에 치합시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 발명이다.

Description

지하수 개발용 시추기의 시추로드 회전장치{Drill rod rotation device of drill machine}

본 발명은 지하수 개발용 시추기의 시추로드 회전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 시추로드를 저속유압모터의 회전출력으로 회전작동시킬 때에는 저속유압모터의 저속회전축에 상,하 이동이 가능하게 설치된 저속회전기어가 자동으로 시추로드 회전축에 설치된 회전기어에 치합됨과 동시에 고속유압모터도 함께 회전작동하도록 구성하므로써 저속유압모터의 회전출력이 시추로드에 그대로 전달되도록 하였으며, 또한 시추로드를 고속유압모터의 회전출력으로 회전작동시킬 때에는 상기한 저속회전기어가 시추로드 회전축에 설치된 회전기어에서 자동으로 이완되도록 하므로써 고속유압모터의 회전출력이 저속유압모터의 저속회전축에 전달되지 않도록 하므로써 저속모유압모터를 보호할 수 있도록 하는 지하수 개발용 시추기의 시추로드 회전장치에 관한 것이다.

일반적으로 지하수 개발용 시추기에 있어 시추공을 천공하는 시추로드를 회전 및 타격하는 장치는 회전장치부의 기어박스 상면 중심부에 타격작동을 수행하는 타격장치부가 장착되어 있고, 상기 타격장치부 양쪽에는 저속유압모터 한쌍을 장착하는 구조로 되어 있다.

종래 기술은 한쌍의 저속유압모터를 동시에 구동시키는 방법으로 시추로드를 강하게 회전시키거나 또는 어느 한쪽의 저속유압모터만을 구동시키는 방법으로 시추로드를 회전시키면서 시추공을 천공하게 된다.

그러나 상기와 같이 한쌍의 저속유압모터로 시추로드를 회전시키도록 구성된 시추기는 시추로드를 저속으로 회전시키면서 시추공을 천공하기 때문에 시추공 천공작업을 효율적으로 진행되지 못하는 문제점이 있으며, 이를 해결하기 위해 타격장치부의 양쪽에 고속유압모터와 저속유압모터를 함께 장착한 다음, 상기 고속유압모터의 회전축에 축설된 고속구동기어 및 상기 저속유압모터의 회전축에 축설된 저속구동기어 각각을 시추로드에 설치되어 있는 회전기어 양쪽에 치합시키는 구조로서, 상기 시추로드를 고속 또는 저속으로 선택하여 회전시킬 수 있도록 하는 방법이 제안된 바 있으나, 이와 같이 시추로드에 설치된 회전기어에 고속구동기어와 저속구동기어를 동시에 치합시킨 구조로 상기 시추로드를 고속 또는 저속으로 회전시키게 될 때에는 저속구동기어를 저속으로 회전시키는 저속유압모터가 고장을 일으키게 되는 문제점이 발생하게 된다.

왜냐하면, 고속유압모터는 저속유압모터의 저속회전출력으로 회전시키게 되더라도 고장이 발생하지 않지만, 저속유압모터는 고속유압모터의 고속회전출력으로 회전시키게 될 때에는 고장이 발생하기 때문이다.

따라서 상기와 같이 고속 및 저속 유압모터가 동시 설치되는 시추기에는 저속유압모터의 회전축에 축설되는 저속구동기어를 시추로드에 장착된 회전기어에 치합 및 이완시킬 수 있도록 하는 장치가 제안되었으나, 이는 시추로드에 축착된 회전기어와 고속유압모터의 회전축 및 저속유압모터의 회전축 각각에 축착되는 고속 및 저속 구동기어가 장설되는 기어박스에 상기 저속구동기어를 선택적으로 회전기어에 치합 및 이완시키기 위한 클러치장치를 설치하여야 하기 때문에 상기 기어박스의 내,외부 구성이 복잡해지고 또 시추기의 제작비가 비싸지는 등의 문제가 발생하게 된다.

그래서 본 발명의 출원인은 실용신안등록 20-0160424호 및 20-0160425호의 지하수 개발용 시추기의 회전기어 접탈장치(이하 선행기술)를 제안한 바 있다.

상기 선행기술은 기어박스의 일측에 장착된 작동레바 또는 기어박스의 상면에 장착된 유압실린더 각각을 작동시키는 방법으로 저속유압모터의 회전축에 축설된 저속구동기어를 시추로드에 설치된 회전기어에 치합 또는 이완시킬 수 있도록 하였으나, 이는 작업자가 작동레바를 수동으로 직접 작동시키거나 또는 유압실린더의 조절레바를 직접 조작하여야 하는 불편이 있었으며, 특히 시추로드를 저속유압모터의 회전출력으로 회전작동시키고자 할 때에는 상기 시추로드에 축착된 회전기어의 양쪽에 저속유압모터의 회전축에 설치된 저속구동기어 및 고속유압모터의 회전축에 설치된 고속구동기어가 함께 치합되어 있으므로 상기 저속유압모터의 회전출력으로 고속유압모터의 회전축도 강제로 회전시켜야 하기 때문에, 이로 인해 저속유압모터의 회전출력이 손실되는 현상이 나타나 시추로드를 보다 강한 회전출력으로 회전시키지 못하게 된다는 것이 문제점으로 지적되고 있다.

한국 실용신안등록 20-0160424

한국 실용신안등록 20-0160425

본 발명은 상기와 같은 종래 기술에서 나타나는 제반 문제를 해결하기 위하여 제안된 것으로, 저속유압모터를 구동시켜서 시추로드를 회전시킬 때에는 고속유압모터도 함께 구동하도록 함과 동시에 저속유압모터의 회전축에 슬라이드 이동이 가능하게 축설된 저속구동기어가 시추로드 회전축에 축착된 회전기어에 치합되도록 하는 한편, 고속유압모터를 구동시켜서 시추로드를 회전시킬 때에는 저속유압모터의 회전축에 축설되어 있는 저속구동기어가 시추로드 회전축에서 이완되도록 유압회로를 개선하는 수단으로 지하수 개발의 시추작업을 보다 효율적으로 진행할 수 있도록 하는데 목적을 두고 발명한 것이다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 구현하기 위한 수단으로서,

시추로드 회전축이 회전가능하게 설치된 기어박스와, 상기 기어박스의 상면 좌,우 양측에 고정 설치되어 기어박스의 내부에서 회전하도록 설치되는 저속회전축 및 고속회전축을 회전시키기 위한 저속유압모터 및 고속유압모터와, 상기 저속회전축에 형성되는 스플라인과, 상기 시추로드 회전축에 축착되는 회전기어와, 상기 회전기어의 양측에 치합되도록 상기 저속회전축에 형성된 스플라인에 상,하 슬라이드 이동가능하게 축설되는 저속구동기어 및 상기 고속회전축에 축설되는 고속구동기어와, 상기 저속구동기어를 회전기어에 접탈시키기 위한 유압클러치 및 상기 저속유압모터와 고속유압모터 및 유압클러치를 작동시키기 위한 유압회로를 포함하여 구성되는 시추기의 시추로드 회전장치에 있어서,

상기 유압회로는,

상기 저속유압모터에 오일을 공급하기 위한 저압측 정역밸브본체를 작동시켜서 오일이 정방향 작동밸브를 통해 저속유압모터로 공급되도록 할 때에는 저압측 정방향라인으로 공급되는 오일이 저속유압모터의 정방향 입출구 및 제1 바이패스라인으로 동시 공급되도록 하며,

상기 제1 바이패스라인으로 공급되는 오일은 제1 체크밸브를 개방시키고 고압측 정방향라인을 통해 고속유압모터의 정방향 입출구로 공급되도록 하고,

상기 저속유압모터의 역방향 입출구로 배출되는 오일은 저압측 역방향라인을 통해 회수됨과 동시 상기 역방향 입출구로 배출 회수되는 오일의 일부는 제1 연장라인을 통해 유압클러치의 소경축 작동실로 공급되도록 하며,

상기 유압클러치의 소경축 작동실로 공급되는 오일이 피스톤헤드를 대경축 작동실로 밀어냄에 따라 소경축 작동실로 몰입되는 상태로 하강작동되는 소경축이 저속구동기어를 회전기어에 치합시키도록 구성하는 한편,

상기 저속유압모터에 오일을 공급하기 위한 저압측 정역밸브본체를 작동시켜서 오일이 역방향 작동밸브를 통해 저속유압모터로 공급되도록 할 때에는 저압측 역방향라인으로 공급되는 오일이 저속유압모터의 역방향 입출구 및 제2 바이패스라인으로 동시 공급되도록 하며,

상기 제2 바이패스라인으로 공급되는 오일은 제2 체크밸브를 개방시키고 고압측 역방향라인을 통해 고속유압모터의 역방향 입출구로 공급되도록 하고,

상기 저속유압모터의 역방향 입출구로 공급되는 오일의 일부는 제1 연장라인을 통해 유압클러치의 소경축 작동실로 공급되어 피스톤헤드를 대경축 작동실측으로 밀어내어 소경축이 소경축 작동실로 몰입되는 하강작동으로 저속구동기어를 회전기어에 치합시키도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유압회로는,

상기 고속유압모터에 오일을 공급하기 위한 고압측 정역밸브본체를 작동시켜서 오일이 정방향 작동밸브를 통해 고속유압모터로 공급되도록 할 때에는 고압측 정방향라인으로 공급되는 오일이 고속유압모터의 정방향 입출구만으로 공급되며, 상기 고속유압모터의 역방향 출입구로 회수될 때에는 오일의 일부가 유압클러치의 대경축 작동실로 공급되어 피스톤헤드를 소경축 작동실측으로 밀어내 소경축이 상승작동하여 회전기어에 치합되어 있는 저속구동기어를 회전기어에서 이완시키도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유압클러치는 피스톤헤드를 기준하여 소경축 작동실측으로 돌출된 소경축의 직경이 대경축 작동실측으로 돌출되는 대경축의 직경보다 작은 직경으로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 저속유압모터를 구동시켜서 시추로드를 회전시킬 때에는 고속유압모터도 함께 구동함과 동시에 저속구동기어가 시추로드 회전축의 회전기어에 치합되므로써 저속유압모터의 회전출력이 고속유압모터를 강제로 구동시키는데 손실되는 현상이 나타나지 아니하고 오히려 고속유압모터의 회전출력에 의해 증강되므로 시추로드를 보다 증강된 회전출력으로 회전시킬 수 있도록 하는 효과가 있으며, 또한 저속유압모터를 구동시킬 때에는 유압클러치가 자동으로 작동되어 저속구동기어를 회전기어에 치합시키게 되는 한편, 고속유압모터를 구동시킬 때에는 유압클러치가 자동으로 작동하여 저속구동기어를 회전기어에서 이완시키게 되므로써 고속유압모터의 회전출력이 저속유압모터에 전달되지 않도록 하여 저속유압모터를 안전하게 보호할 수 있도록 하는 효과가 있는 것이다.

도 1 및 도 2는 본 발명을 설명하기 위한 시추로드 회전장치의 저속구동기어의 작동상태를 나타낸 단면도
도 3은 본 발명의 시추로드 회전장치의 유압회로도
도 4는 본 발명의 시추로드 회전장치의 저속유압모터를 구동시킬 때의 유압회로도
도 5는 본 발명의 시추로드 회전장치의 고속유압모터를 구동시킬 때의 유압회로도

본 발명에 의한 지하수 개발용 시추로드 회전장치에 대한 실시예를 첨부한 도면에 따라서 상세히 설명하면 다음과 같다.

도면부호 1은 시추로드를 나타내는 것으로, 상기 시추로드(1)는 시추로드 회전장치(2)의 기어박스(21)에 에 회전가능하게 축설된 시추로드 회전축(3)의 하단에 다단으로 조립 연결되어 회전하면서 지층을 천공하도록 구성되어 있다.

상기 기어박스(21)의 상면에는 시추로드 회전축(3)의 상단에 연결되도록 스위벨(4)이 장착되어 있으며, 상기 스위벨(4)은 외부로부터 공급되는 냉각수를 시추로드 회전축(3)의 내부 중공부를 통해 최하단측 시추로드의 하단에 연결되어 지층을 천공하는 천공비트로 공급하여 지층 천공시 마찰열에 의해 가열되는 상기 천공비트를 냉각시키게 된다.

상기 기어박스(21)의 상면 좌,우측에는 저속유압모터(5)와 고속유압모터(6)가 장착되어 있으며, 상기 저속유압모터(5)의 저속회전축(51) 및 고속유압모터(6)의 고속회전축(61) 각각은 기어박스(21)의 내부에 회전가능하게 지지되어 있다.

상기 저속회전축(51) 및 고속회전축(61) 각각에는 저속구동기어(52) 및 고속구동기어(62)가 설치되어 있으며, 상기 저속구동기어(52) 및 고속구동기어(62) 각각은 시추로드 회전축(3)에 축착되어 있는 회전기어(31)의 좌,우 양측에 치합되도록 구성되어 있다.

상기 고속회전축(61)의 고속구동기어(62)는 회전기어(31)에 항시 치합된 상태로 설치되어 있는 반면에, 상기 저속회전축(51)에 설치되어 있는 저속구동기어(52)의 경우는 회전기어(31)에 선택적으로 치합되거나 또는 이완될 수 있도록 구성되어 있는바, 이를 위해 상기 저속회전축(51)에는 저속유압모터(5)의 회전출력이 저속구동기어(52)에 전달되도록 하는 스플라인(53)이 형성되어 있다.

따라서 상기 저속구동기어(52)는 스플라인(53)을 따라 상,하로 이동하면서 회전기어(31)에 치합되거나 또는 이완되는 것이다.

또한 상기 기어박스(21)에는 저속구동기어(52)를 상,하로 이동시켜서 회전기어(31)에 치합 또는 이완시키기 위한 유압클러치(7)가 장착되어 있다.

본 발명의 특징은, 상기 저속유압모터(5) 및 고속유압모터(6)를 구동시키기 위한 유입회로를 개선하여 저속유압모터(5)를 구동시킬 때에는 고속유압모터(6)도 함께 구동하도록 하는 한편, 상기 저속유압모터(5)를 구동시켰던 오일(유압)이 유압클러치(7)를 작동시켜 저속구동기어(52)가 회전기어(31)에 치합되도록 구성한 것에 있으며, 또한 상기 고속유압모터(6)를 구동시킬 때에는 고속유압모터(6)만 구동하도록 고속유압모터(6)를 구동시켰던 오일(유압)이 유압클러치(7)를 작동시켜 저속구동기어(52)가 회전기어(31)에서 이완되도록 구성한 것에 있다.

이를 위해, 상기 유압클러치(7)는 피스톤헤드(70)를 기준하여 소경축 작동실(7a)과 대경축 작동실(7b)로 구분 형성되어 있으며, 상기 소경축 작동실(7a)에는 작은 직경으로 된 소경축(71)이 형성되어 있고, 상기 대경축 작동실(7b)에는 소경축(71)의 직경보다 큰 직경으로 된 대경축(72)이 형성되어 있다. 따라서 상기 소경축 작동실(7a)의 내부 단면적이 대경축 작동실(7b)의 내부 단면적보다 큰 상태가 된다.

또한 상기 저속유압모터(5) 및 고속유압모터(6)를 정,역 방향으로 구동시키기 위한 저압측 정역밸브본체(8) 및 고압측 정역밸브본체(9)가 구비되어 있으며, 상기 저압측 정역밸브본체(8)에는 정방향 작동밸브(8a)와 역방향 작동밸브(8b)가 함께 구성되어 있으며, 또 고압축 정열밸브본체(9)에도 정방향 작동밸브(9a)와 역방향 작동밸브(9b)가 함께 구성되어 있다.

상기 저압측 정역밸브본체(8)에는 저압측 정방향라인(81)과 저압측 역방향라인(82)이 각각 연결되어 있는데, 상기 저압측 정방향라인(81)은 저속유압모터(5)의 정방향 입출구(5a)에 연결되어 저속유압모터(5)를 정방향으로 구동시키도록 구성되어 있으며, 상기 저압측 역방향라인(82)은 저속유압모터(5)의 역방향 입출구(5b)에 연결되어 저속유압모터(5)를 역방향으로 구동시킬 수 있도록 구성되어 있다.

상기 저압측 정방향라인(81) 및 저압측 역방향라인(82) 각각에서 분기된 제1 및 제2 바이패스라인(83)(84) 각각은 고압측 정역밸브본체(9)의 고압측 정방향라인(91) 및 저압측 역방향라인(92)에 각각 연결되어 있다.

또한 상기 제1 및 제2 바이패스라인(83)(84) 각각에는 제1 및 제2 체크밸브(85)(86)가 장설되어 있으며, 상기 제1 바이패스라인(83)과 제2 체크밸브(86)에는 제1 연결라인(87)이 연결되어 있고, 상기 제1 바이패스라인(84)과 제1 체크밸브(85)에는 제2 연결라인(88)이 연결되어 있다.

상기 고압측 정역밸브본체(9)에는 고압측 정방향라인(91)과 고압측 역방향라인(92)이 각각 연결되어 있는데, 상기 고압측 정방향라인(91)은 고속유압모터(6)의 정방향 입출구(6a)에 연결되어 고속유압모터(6)를 정방향으로 구동시킬 수 있도록 구성되어 있으며, 상기 고압측 역방향라인(92)은 고속유압모터(6)의 역방향 입출구(6b)에 연결되어 고속유압모터(6)를 역방향으로 구동시킬 수 있도록 구성되어 있다.

상기 고압측 정방향라인(91)에는 제1 바이패스라인(83)이 연결되어 있으며, 상기 고압측 역방향라인(82)에는 제2 바이패스라인(84)이 연결되어 있다.

한편, 상기 저속유압모터(5)를 역방향으로 구동시킬 수 있도록 역방향 입출구(5b)에 연결된 저압측 역방향라인(82)에서 연장된 제1 연장라인(89)는 상기 유압클러치(7)의 소경축 작동실(7a)에 연결되어 있으며, 상기 고속유압모터(6)를 역방향으로 구동시킬 수 있도록 역방향 입출구(6b)에 연결된 고압측 역방향라인(92)에서 연장되는 제2 연장라인(93)은 상기 유압클러치(7)의 대경축 작동실(7b)에 연결되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명한다.

상기 시추로드(1)를 정,역 방향으로 회전작동시키기 위한 유압회로는 도 3의 도시와 같이 구성되어 있으며, 도 3에 도시된 유압회로는 저압측 정역밸브본체(8) 및 고압측 정역밸브본체(9)가 중립으로 작동된 상태를 나타내고 있는바, 이때에는 저속유압모터(5) 및 고속유압모터(6)에 유압이 공급되지 아니하는 상태이므로 시추로드 회전장치(2)는 작동이 정지된 상태이다.

따라서 작업자는 시추로드(1)를 정방향 또는 역방향으로 저속 및 고속으로 회전작동시키고자 할 때에는 상기 저압측 정역밸브본체(8) 및 고압측 정역밸브본체(9) 각각에 설치되어 있는 수동레바를 선택 조작하여 시추로드 회전장치(2)를 작동시키게 된다.

먼저, 저속유압모터(5)를 정방향으로 구동시킬 때의 작용에 대해 설명한다.

도 4의 도시는 저압측 정역밸브본체(8)의 정방향 작동밸브(8a)를 저압측 정방향라인(81)과 저압측 역방향라인(82)에 연결되도록 작동시킨 상태이다.

이때에는 오일펌프에서 펌핑된 오일이 저압측 정방향라인(81)으로 공급되며, 상기 저압측 정방향라인(81)으로 공급된 오일은 저속유압모터(5)의 정방향 입출구(5a)로 공급됨과 동시에 제1 바이패스라인(83)으로도 공급된다.

따라서 상기 저속유압모터(5)의 정방향 입출구(5a)로 공급된 오일은 저속유압모터를 정방향으로 구동시키게 되며, 또한 상기 저압측 정방향라인(81)에서 분기된 제1 바이패스라인(83)으로 공급되는 오일은 제1 체크밸브(85)를 개방시키고 고압측 정역밸브본체(9)의 고압측 정방향라인(91)을 통해 고속유압모터(6)의 정방향 입출구(6a)로 공급되어 상기 고압유압모터(6)를 정방향으로 구동시키게 된다.

상기와 같이 저압측 정역밸브본체(5)를 조작하여 정방향 작동밸브(8a)가 저압측 정방향라인(81)과 저압측 역방향라인(82)에 연결되게 하면 오일펌프에서 펌핑된 오일이 저압측 정방향라인(81)으로 공급되면서 저속유압모터(5) 및 고속유압모터(6) 각각의 정방향 입출구(5a)(6a)로 공급되므로 상기 저속 및 고속 유압모터(5)(6)는 정방향으로 구동하는 상태가 된다.

한편, 상기 제1 바이패스라인(83)으로 공급되는 오일이 제1 체크밸브(85)로 공급되기 전에 제1 바이패스라인(83)에서 분기된 제1 연결라인(87)을 통해 제2 체크밸브(86)측으로 일부 공급되므로, 이에 따라 상기 제2 체크밸브(86)가 개방되는 것이며, 이렇게 개방된 제2 체크밸브(86)는 저압측 정방향라인(81)으로 오일이 공급되는 동안에는 개방된 상태를 계속 유지하게 된다.

상기와 같이 저압측 정방향라인(81)으로 공급되는 오일이 저속유압모터(5)와 고속유압모터(6)를 정방향으로 구동시키게 되며, 상기 저속유압모터(5)를 구동시킨 오일의 대부분은 저압측 역방향라인(82)을 통해 오일탱크(100)로 회수되는 한편, 오일의 일부는 저압측 역방향라인(82)에서 분기된 제1 연장라인(89)을 통해 유압클러치(7)의 소경축 작동실(7a)로 유입되면서 피스톤헤드(70)를 대경축 작동실(7b)측으로 밀어내게 되며, 이에 따라 상기 유압클러치(7)의 소경축(71)은 소경축 작동실(7a) 내부로 몰입되는 상태로 하강작동되어 저속구동기어(52)를 회전기어(31)에 치합시키게 된다.(도 1 참조)

따라서 상기 저속유압모터(5)를 구동시킬 때에는 저속유압모터의 회전출력이 저속구동기어(52)를 통해 시추로드 회전축(3)에 축착된 회전기어(31)에 전달됨과 동시에 상기 고속유압모터(6)의 회전출력도 고속구동기어(62)를 통해 회전기어(31)에 전달되는 것이며, 이와 같이 상기 회전기어(31)는 저속유압모터(5)와 고속유압모터(6)의 회전출력을 동시에 전달받아 시추로드 회전축(3)을 회전시키게 되므로 시추로드(1)는 보다 강력한 회전출력으로 회전하면서 지층을 천공하게 하게 되는 것이다.

한편, 상기 유압클러치(7)의 소경축(71)이 몰입작동됨에 따라 대경축 작동실(7b)에서 제2 연장라인(93)으로 회수되는 오일은 상기 고속유압모터(6)를 정방향으로 구동시킨 후 역방향 입출구(6b)를 통해 고압측 역방향라인(92)으로 회수되는 오일과 함께 오일탱크(100)로 회수된 후 오일펌프의 펌핑작동에 의해 지속적으로 시추로드 회전장치(2)를 작동시키는데 공급되므로 상기 저속유압모터(5) 및 고속유압모터(6)를 구동시키는 오일의 회수작동은 원활하게 이루어지는 것이다.

그리고, 상기 저압측 정역밸브본체(8)의 역방향 작동밸브(8b)를 통해 오일을 공급할 때에는 오일펌프에서 공급되는 오일이 저압측 역방향라인(82)을 통해 저속유압모터(5) 및 고속유압모터(6))로 각각 공급되는데, 이때 상기 역방향 공급라인(82)으로 공급되는 오일은 상기 저속유압모터(5) 및 고속유압모터(6)의 역방향 입출구(5b)(6b)로 공급되므로 저속유압모터(5) 및 고속유압모터(6) 각각은 역방향으로 구동되는 것이며, 이때에도 유압클러치(7)의 소경축(71)이 몰입작동으로 하강작동되어 저속구동기어(52)를 회전기어(31)에 치합시킨 상태가 된다. 따라서 상기 회전기어(31)는 역방향으로 구동하는 저속유압모터(5) 및 고속유압모터(6)의 회전출력을 동시에 전달받아 시추로드 회전축(2)을 회전시키게 되므로 시추로드(1)는 강력한 회전출력으로 회전하면서 지층을 천공하게 되는 것이다.

다음, 고속유압모터(6)를 정방향으로 구동시킬 때의 작용에 대해 설명한다.

도 5의 도시는 고압측 정역밸브본체(9)의 정방향 작동밸브(9a)를 고압측 정방향라인(91)과 고압측 역방향라인(82)에 연결되도록 작동시킨 상태이다.

이때에는 오일펌프에서 펌핑된 오일이 고압측 정방향라인(91)으로 공급되며, 상기 고압측 정방향라인(91)으로 공급되는 오일은 고속유압모터(6)의 정방향 입출구(6a)로 공급되어 고속유압모터(6)를 정방향으로 구동시키는 반면, 저속유압모터(5)측으로는 오일이 공급되지 않는다.

따라서 상기 고압측 정방향 정역밸브본체(9)를 조작하여 고압측 정방향라인(91)을 통해 고속유압모터(6)의 정방향 입출구(6a)로 오일이 공급될 때에는 상기 고속유압모터(6)만 구동하게 되는 것이며, 이때 상기 고속유압모터(6)를 정방향으로 구동시키고 역방향 입출구(6b)를 통해 고압측 역방향라인(92)으로 회수되는 오일의 일부는 제2 연장라인(93)을 통해 유압클러치(7)의 대경축 작동실(7b)로 공급된다. 상기 대경축 작동실(7b)로 공급된 오일이 피스톤헤드(7)를 소경축 작동실(7a)쪽으로 밀어내게 되며, 이에 따라 대경축(72)은 대경축 작동실(7b) 내부로 몰입작동되는 한편, 소경축(71)은 소경축 작동실(7a)에서 출현작동되면서 저속감속기어(52)를 회전기어(31)에서 이완시키게 된다.(도 2 참조)

상기와 같이 고속유압모터(6)를 구동시킬 때에는 저속감속기어(52)가 회전기어(31)에서 이완되므로 저속유압모터(5)는 구동되지 않게 된다. 따라서 상기 고속유압모터(6)가 구동될 때에는 고속유압모터(6)의 회전출력만 회전기어(31)에 전달되므로 결국 상기 고속유압모터(6)를 구동시켜서 시추작업을 진행하고자 할 때에는 고속유압모터(6)의 회전출력만으로 시추로드(1)를 고속으로 회전시키면서 지층을 천공하게 되는 것이다.

그리고 상기 고압측 정역밸브본체(9)를 조작하여 오일펌프에서 펌핑 공급되는 오일이 역방향 작동밸브(9b)를 통해 고압측 역방향라인(92)으로 공급될 때에는 상기 고속유압모터(6)가 역방향으로 구동하게 되며, 이때에도 유압클러치(7)의 소경축(71)이 소경축 작동실(7a)에서 출현작동되어 저속감속기어(52)를 회전기어(31)에서 이완시키게 된다.

한편, 본 발명의 실시예에서의 유압회로는 저속유압모터(5) 및 고속유압모터(6)와 저압측 정역밸브본체(8) 및 고압측 정역밸브본체(9)의 연결구성에 대해서만 설명하였으나, 상기 저속유압모터(5) 및 고속유압모터(6)의 회전속도를 가속시키기 위하여 도 3에서 가상선으로 도시한 부분과 같이 유압가속회로(200)를 추가로 구성하는 수단으로 저속유압모터(5)와 고속유압모터(6) 각각의 회전속도를 가속 구동시킬 수 있다는 것을 미리 밝혀두며, 상기한 유압가속회로는 종래 기술에서 사용되고 있는 구성이므로 그에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

1 : 시추로드 2 : 시추로드 회전장치
21 : 기어박스 3 : 시추로드 회전축
31 : 회전기어 4 : 스위벨
5 : 저속유압모터 5a,6a : 정방향 입출구
5b,6b : 역방향 입출구 51 : 저속회전축
52 : 저속구동기어 53 : 스플라인
6 : 고속유압모터 61 : 고속회전축
62 : 고속구동기어 7 : 유압클러치
7a : 소경축 작동실 7b : 대경축 작동실
71 : 소경축 72 : 대경축
8 : 저압측 정역밸브본체 81 : 저압측 정방향라인
82 : 저압측 역방향라인 83 : 제1 바이패스라인
84 : 제2 바이패스라인 85 : 제 체크밸브
86 : 제2 체크밸브 87 : 제1 연결라인
88 : 제2 연결라인 89 : 제1 연장라인
9 : 고압측 정역밸브본체 91 : 고압측 정방향라인
92 : 고압측 역방향라인 93 : 제2 연장라인
100 : 오일탱크

Claims (3)

1. 시추로드 회전축이 회전가능하게 설치된 기어박스와, 상기 기어박스의 상면 좌,우 양측에 고정 설치되어 기어박스의 내부에서 회전하도록 설치되는 저속회전축 및 고속회전축을 회전시키기 위한 저속유압모터 및 고속유압모터와, 상기 저속회전축에 형성되는 스플라인과, 상기 시추로드 회전축에 축착되는 회전기어와, 상기 회전기어의 양측에 치합되도록 상기 저속회전축에 형성된 스플라인에 상,하 슬라이드 이동가능하게 축설되는 저속구동기어 및 상기 고속회전축에 축설되는 고속구동기어와, 상기 저속구동기어를 회전기어에 접탈시키기 위한 유압클러치 및 상기 저속유압모터와 고속유압모터 및 유압클러치를 작동시키기 위한 유압회로를 포함하여 구성되는 시추기의 시추로드 회전장치에 있어서,
   상기 유압회로는,
   상기 저속유압모터에 오일을 공급하기 위한 저압측 정역밸브본체를 작동시켜서 오일이 정방향 작동밸브를 통해 저속유압모터로 공급되도록 할 때에는 저압측 정방향라인으로 공급되는 오일이 저속유압모터의 정방향 입출구 및 제1 바이패스라인으로 동시 공급되도록 하며,
   상기 제1 바이패스라인으로 공급되는 오일은 제1 체크밸브를 개방시키고 고압측 정방향라인을 통해 고속유압모터의 정방향 입출구로 공급되도록 하고,
   상기 저속유압모터의 역방향 입출구로 배출되는 오일은 저압측 역방향라인을 통해 회수됨과 동시 상기 역방향 입출구로 배출 회수되는 오일의 일부는 제1 연장라인을 통해 유압클러치의 소경축 작동실로 공급되도록 하며,
   상기 유압클러치의 소경축 작동실로 공급되는 오일이 피스톤헤드를 대경축 작동실로 밀어냄에 따라 소경축 작동실로 몰입되는 상태로 하강작동되는 소경축이 저속구동기어를 회전기어에 치합시키도록 구성하는 한편,
   상기 저속유압모터에 오일을 공급하기 위한 저압측 정역밸브본체를 작동시켜서 오일이 역방향 작동밸브를 통해 저속유압모터로 공급되도록 할 때에는 저압측 역방향라인으로 공급되는 오일이 저속유압모터의 역방향 입출구 및 제2 바이패스라인으로 동시 공급되도록 하며,
   상기 제2 바이패스라인으로 공급되는 오일은 제2 체크밸브를 개방시키고 고압측 역방향라인을 통해 고속유압모터의 역방향 입출구로 공급되도록 하고,
   상기 저속유압모터의 역방향 입출구로 공급되는 오일의 일부는 제1 연장라인을 통해 유압클러치의 소경축 작동실로 공급되어 피스톤헤드를 대경축 작동실측으로 밀어내어 소경축이 소경축 작동실로 몰입되는 하강작동으로 저속구동기어를 회전기어에 치합시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 지하수 개발용 시추기의 시추로드 회전장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 유압회로는,
   상기 고속유압모터에 오일을 공급하기 위한 고압측 정역밸브본체를 작동시켜서 오일이 정방향 작동밸브를 통해 고속유압모터로 공급되도록 할 때에는 고압측 정방향라인으로 공급되는 오일이 고속유압모터의 정방향 입출구만으로 공급되며, 상기 고속유압모터의 역방향 출입구로 회수될 때에는 오일의 일부가 유압클러치의 대경축 작동실로 공급되어 피스톤헤드를 소경축 작동실측으로 밀어내 소경축이 상승작동하여 회전기어에 치합되어 있는 저속구동기어를 회전기어에서 이완시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 지하수 개발용 시추기의 시추로드 회전장치.
   
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 유압클러치는 피스톤헤드를 기준하여 소경축 작동실측으로 돌출된 소경축의 직경이 대경축 작동실측으로 돌출되는 대경축의 직경보다 작은 직경으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 지하수 개발용 시추기의 시추로드 회전장치.
   

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