KR101882380B1 - 워터해머 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 워터해머장치는 단부에 천공작업을 수행하는 비트유닛이 설치된 해머본체와, 상기 해머본체에 슬라이딩 가능하게 설치되며 길이 방향으로 작동유체배출부를 가진 피스톤과, 상기 해머본체부와 피스톤의 사이에 설치되어 피스톤의 상부를 지지하며 해머본체와 연결된 로드를 통하여 공급되는 물에 의해 상기 피스톤을 승강시키는 구동유닛과, 상기 비트유닛과 구동유닛 사이의 해머본체와 피스톤의 사이에 설치되어 피스톤을 가이드하며, 피스톤에 의한 비트의 타격 시 피스톤과 비트 사이의 물의 도피공간을 형성하고, 도피공간으로 유입된 물로부터 기포를 분리하여 도피공간의 상부측에 저장되도록 하는 작동유체도피부를 구비한다.

Description

워터해머 장치{water hammer apparatus}

본 발명은 지반을 천공하기 위한 워터해머장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 고압으로 펌핑되는 작동유체인 물에 의해 구동되며, 심공의 천공 시 타격력의 저하가 방지된 워터 해머장치에 관한 것이다.

일반적으로 해머장치는 상호 연결되어 천공기계의 헤드부에 장착된 로드에 연결되어 건물 기초공사, 콘트리트 파일시공, 석유시추, 가스시추, 터널천공, 지하 열원개발, 지하수 개발 등을 위해 지반의 천공에 이용된다.

이러한 해머장치는 작동유체에 따라 공압을 이용한 에어해머와 고압의 물을 이용한 워터해머 등이 있다. 에어해머는 공압을 이용하여 피스톤을 작동시켜 지반의 천공을 위한 타격력을 제공하는 것으로, 상대적으로 깊은 홀을 청공하기 어렵다. 그리고 워터해머의 경우, 비압축성 유체인 물을 작동유체로 사용하게 되므로 타격력을 크게 할 수 있는 장점과 공급된 유체의 배출 시 천공과정에서 발생되는 토양 및 암석조각을 동시에 배출할 수 있는 장점이 있다.

이러한 워터해머장치가 대한민국 특허등록 제 876450호에 게시되어 있다. 게시된 워터해머장치는 중공부를 가지는 메인본체와, 상기 메인본체와 결합되는 피스톤 하우징과, 상기 메인본체의 하단부에 설치되며 천공을 위한 비트를 구비한 비트유니트와, 상기 피스톤 하우징에 슬라이딩 가능하게 설치되며, 상기 비트를 타격하기 위한 것으로, 물이 배출되는 중공부를 가지는 피스톤과, 상기 피스톤과 하우징의 외주면 사이에 설치되어 피스톤을 수압공급수단에 의해 공급되는 물의 압력을 이용하여 승강시키기 위한 밸브부재를 구비한 해머수단과; 상기 메인본체에 삽입되어 상기 피스톤 하우징과 결합되며 밸브 설치공간을 구획하고, 물이 배출되는 피스톤의 중공부와 연통되는 공기 배출구가 형성된 슬리이브부재를 구비한다.

그리고 대한민국 특허등록 제 1337976호에는 물로 구동되는 해머의 수격방지장치가 게시되어 있다. 대한민국 특허 등록 제 1300243호에는 물로 구동되는 해머가 게시되어 있다.

상기 게시된 물을 이용한 해머는 상대적으로 타격력을 크게 할 수 있으나 천공 깊이가 깊어짐에 따라 내부압력이 높아지게 되므로 해머를 구동시키고 토출되는 토출수의 저항이 커지게 된다. 특히 피스톤과 비트 사이의 물에 의한 간섭으로 피스톤에 의한 비트의 타격력이 상대적으로 약화되는 문제점이 있다.

이러한 점을 감안하여 본 발명인은 대한 민국 등록특허 제 0624233호에 개시된 어큐물레이터와 이를 이용한 천공기와, 대한민국 등록 특허 제 0599322호에 개시된 천공기의 드라이브 로드를 개발한 바 있다.

대한민국 특허등록 제 876450호 2)대한민국 특허등록 제 0876450호 3)대한민국 특허등록 제 1337976호 4)대한민국 특허 등록 제 1300243호

본 발명의 해결하고자 하는 기술적 과제는 지반의 천공 깊이가 깊어짐에 따라 천공된 홀 내부의 수압 상승으로 인한 피스톤에 의해 비트의 타격력이 저하되는 것을 방지할 수 있는 워터해머 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 해결하고자 하는 기술적 과제는 워터 해머장치를 구동시키기 위한 작동유체인 물로부터 기포를 분리하여 해머장치 내에 저장함으로써 해머장치의 피스톤의 구동에 따른 토출수의 맥동을 줄일 수 있는 워터 해머장치를 제공함에 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 워터 해머장치는 단부에 천공작업을 수행하는 비트유닛이 설치된 해머본체와,

상기 해머본체에 슬라이딩 가능하게 설치되며 길이 방향으로 작동유체배출부를 가진 피스톤과, 상기 해머본체부와 피스톤의 사이에 설치되어 피스톤의 상부를 지지하며 해머본체와 연결된 로드를 통하여 공급되는 물에 의해 상기 피스톤을 승강시키는 구동유닛과,

상기 비트유닛과 구동유닛 사이의 해머본체와 피스톤의 사이에 설치되어 피스톤을 가이드하며, 피스톤에 의한 비트의 타격 시 피스톤과 비트 사이의 물을 도피시키기 위한 도피공간을 형성하고, 도피공간으로 유입된 물로부터 기포를 분리하여 도피공간의 상부측에 저장되도록 하는 작동유체도피부를 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 작동유체도피부는 해머본체의 내부의 내주면에 양단부가 고정되어 피스톤의 하부와 비트의 상부를 지지하며, 해머본체의 내주면과의 사이에 피스톤과 비트의 타격 시 피스톤과 비트 사이의 작동유체인 물이 도피하는 도피공간을 형성하고, 피스톤과 비트의 사이의 물이 유입 및 유출되는 작동유체도피공이 형성된 서브하우징을 구비한다.

상기 작동유체도피부는 상기 피스톤과 비트의 타격부와와 인접되는 서브하우징과 해머본체의 사이에 피스톤에 의한 비트의 타격 시 도피된 물로부터 기포를 분리하여 상기 도피공간의 상부에 저장되도록 하는 기수분리부를 구비한다.

상기 서브하우징은 상단부가 해머본체의 내주면에 밀착고정되는 고정부와, 상기 고정부로부터 하부로 연장되어 피스톤의 하부를 가이드하며 해머본체의 내주면과의 사이에 도피공간을 형성하는 피스톤가이드부와, 상기 피스톤가이드부로부터연장되어 비트의 타격을 위한 피스톤의 승강 시 피스톤과 비트 사이의 작동유가 도난공간으로 유입 및 유출되도록 하는 작동유체도피공들이 형성된 비트가이드부와, 상기 비트가이드부로부터 연장되어 비트의 외주면을 가이드하며 해머본체의 내주면과 비트의 외주면 사이를 차단하는 차단부를 구비한다.

상기 비트와 피스톤의 단부 주위의 비트가이드부의 내면에는 상기 작동유체도피공 연통되는 작동유 유동공간부가 형성된다.

상기 기수분리부는 상기 비트가이드부와 인접되는 피스톤가이드부의 외주면과 상기 해머본체의 내주면 사이에 설치되며 다수개의 기체통과공이 형성된 구획부재를 구비한다.

본 발명의 워터 해머장치는 해머본체의 내부에 작동유체도피부를 형성함으로써 구동유닛에 의해 승강되는 피스톤에 의해 비트의 타격 시 비트와 피스톤의 단부 사이의 작동유체인 물이 도피공간으로 유입 및 유출시킬 수 있다. 또한 도피공간으로 유입된 물로부터 기포를 분리하여 도피공간의 상부측에 공기를 저장 할 수 있다. 이 작동유체도피부는 피스톤의 상승 및 하강 시 피스톤과 비트 사이의 물에 의해 간섭이 발생됨으로써 피스톤에 의한 비트의 타격력과 피스톤의 상승력이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 워터해머장치의 단면도,
도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 워터햄머장치의 작동상태를 나타내 보인 단면도,

본 발명에 따른 지하수개발, 지열발전 등을 위해 지반의 천공이 가능한 워터해머장치의 일 실시예를 도 1 내지 도 4에 나타내 보였다.

본 발명에 따른 워터해머(10)는 천공장치의 헤드부에 의해 승강 및 회전하며 상호 연결된 로드들의 단부와 결합되어 지반을 천공하기 위한 것으로, 상부측에 로드와 결합되는 결합부(21)를 가지며 하부측에 천공작업을 수행하는 비트유닛(30)이 설치된 해머본체(20)를 구비한다. 그리고 상기 해머본체(20)의 내부에 슬라이딩 가능하게 설치되며 길이 방향으로 작동유체배출부(41)을 가진 피스톤(40)을 구비하며, 상기 해머본체(20)의 내주면과 피스톤(40) 상부측의 외주면 사이에 설치되어 피스톤(40)의 상부를 지지하며 해머본체(20)와 연결된 로드(미도시)를 통하여 공급되는 물에 의해 상기 피스톤(40)을 승강시키는 구동유닛(50)을 구비한다. 상기 해머본체(20)의 하단부에 설치되는 비트유닛(30)과 구동유닛(50)사이의 해머본체(20)의 내면과 피스톤(40)의 외면 사이에 설치되어 피스톤을 가이드하며, 피스톤(40)에 의한 비트유닛(30)의 비트 타격 시 피스톤(40)과 비트 사이의 물의 피난공간을 형성하고, 피난공간으로 유입된 물로부터 기포를 분리되어 저장되는 작동유체도피부(100)을 구비한다.

그리고 워터해머장치(10)와 연결되는 로드를 통하여 공급되는 작동유체는 다수의 기포가 포함될 수 있다. 즉, 작동유체는 펌프에 의해 물에 기포(공기)를 편승시킨 후 펌프를 이용하여 고압으로 펌핑함으로써 기포가 포함될 수 있다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 워터해머장치를 구성 요소별로 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

상기 워터해머장치(10)의 해머본체(20)는 내부에 중공부(22)가지는 관상의 구조를 가지며, 상단부측에 로드와의 결합을 위한 결합부(21)가 형성된다. 상기 결합부(21)는 해머본체(20)의 단부측 내주면에 나사부가 형성되어 이루어질 수 있다.

그리고 상기 해머본체(20)의 중공부(22)에는 승강가능하게 설치되는 피스톤(40)이 설치되는데, 이 피스톤(40)은 상술한 바와 같이 상기 작동유체도피부(100)을 이루는 서브하우징(110)과, 해머본체(20)의 내주면과 피스톤(40)의 상부측에 설치되는 구동유닛(50)에 의해 지지된다. 그리고 상기 피스톤(40)은 상기와 같이 길이 방향으로 관통하는 작동유체배출통로(41)를 구비한다.

상기 해머본체(20)의 하부측에 설치되는 비트유닛(30)는 해머본체(20)의 단부에 컬러부재(31)가 설치되고, 상기 컬러부재(31)에는 타격부(32)를 가진 비트(33)가 스플라인 결합되어 승강가능하게 설치되고 해머본체(20)에 대해 회전이 고정된다. 그리고 상기 비트(33)과 컬러부재(31)에는 비트(33)의 승강에 따른 행정거리를 한정하기 위한 행정거리제한유닛(35)을 구비한다. 행정거리제한유닛(35)는 상기 비트(33)의 외주면에 소정길이(비트의 행정거리에 해당하는 길이)의 가이드홈(36)이 형성되고, 상기 컬러부재(31)에는 내측단부가 상기 비트가이드홈(36)과 결합되는 비트로커(37)가 설치된다. 상기 비트로커(37)는 비트(33)의 승강 시 비트가이드홈(36)을 따라 비트(33)를 가이드하여 비트의 승강에 따른 행정거리를 한정하게 된다. 상기 비트(33)의 중앙부에는 상기 피스톤(40)의 작동유체배출부(41)와 연통되는 배출통로(34)가 형성된다.

상기 구동유닛(50)은 로드를 통하여 공급되는 작동유체인 물을 이용하여 피스톤(40)을 승강시키기 위한 것으로, 상기 해머본체(20)의 중공부(22)에 결합되는 원통형의 피스톤 하우징(51)이 설치되고, 상기 피스톤 하우징(31) 내에는 상기 피스톤(40)이 비트(33)을 타격할 수 있도록 슬라이딩 가능하게 설치된다.

상기 피스톤(40)은 서브하우징(110)에 슬라이딩 시 가이드되는 가이드부(42)와, 상기 가이드부(42)로부터 점차적으로 단차져 피스톤 하우징(31)의 내주면 사이에 후술하는 밸브부재(70)가 설치되는 밸브설치공간부(60)를 구획할 수 있도록 하는 가압부(44)와 단차부(43)를 구비하는데, 상기 가압부(44)에는 후술하는 밸브부재(70)의 제 1차단부(71)과 접촉되는 가이드디스크부(44a)가 형성된다. 그리고 상기 피스톤(42)의 단차부(43)에는 상기 작동유체배출부(41)와 연통되는 제1연통공(45)이 형성된다. 여기에서 상기 피스톤(40)의 가아드부(42)의 직경(D1)이 가압부(44)의 직경(D2)보다 크게 형성되고, 상기 제1연통공(45) 형성부위의 단차부(43)의 직경(D3)은 상기 직경(D2) 보다 작게 형성된다.

상기 피스톤 하우징(51)의 상부측에는 해머본체(20)에 삽입되어 지지되며 상기 단차부(43)가 삽입되어 가이드되는 수용부(53)을 구비한 슬리이브부재(52)가 설치된다.

상기 슬리이브부재(52)는 해머본체(20)의 상단부에는 작동유체배출부(41)와 연통되는 중공(54a)을 가지는 제1접속관(53)과 결합되는데, 상기 제1접속관(54)의 외주면과 해머본체(20)의 내주면 사이에는 다수개의 작동유체가 흐르는 다수개의 제1관통공(54b)이 형성된 플랜지부(54c)가 형성된다.

한편, 피스톤 하우징(51)과 슬리이브부재(52)의 내측에는 상기 피스톤(40)에 의해 구획되는 밸브설치공간부(60)가 형성되는데, 이 밸브설치공간부(60)에는 상기 피스톤하우징(51)과 피스톤(40) 및 슬리이브부재(52)에 의해 슬라이딩 가능하게 설치되어 밸브설치공간부(60)를 제 1,2,3공간부(61)(62)(63)으로 구획하며(도 3참조), 구획된 공간부측으로 측으로 공급되는 물의 압력에 의해 패스톤(40)을 승강시킬 수 있도록 제어하는 밸브부재(70)가 설치된다.

이 밸브부재(70)는 도 1 및 도 2에 나타내 보인 바와 같이 상기 가압부(44)의 외주면과 피스톤하우징(51)의 내주면 사이에 소정의 폭으로 설치되어 제1공간부(61)를 구획하는 제1차단부(51)와, 상기 제1차단부(71)로부터 연장되어 상기 제1연통공(45)과 연결되는 제2공간부(62)를 형성하는 연장부(72)와 상기 연장부(72)의 단부로부터 연장되어 피스톤(40)의 단부측에 슬라이딩되며 상기 피스톤(40)과 슬리이브부재(52)의 내주면과 더블어 제3공간부(63)를 구획하는 제2차단부(73)를 구비한다. 상기 밸브부재(70)의 연장부(72)측에는 상기 제2공간부(62)로부터 상기 슬리이드부재(52)의 측으로 형성되어 수압이 가하여지는 상대적인 단면적을 줄이는 관통부(74)가 형성된다. 또한 상기 밸브부재(70)의 연장부에는 피스톤(40)의 차단부(43)의 직경(D2)보다 실질적으로 동일한 직경을 가지는 삽입부(75)가 형성된다. 삽입부(75)의 상부측 연장부(72)의 내면은 차단부(44)의 직경보다 큰 직경 D4를갖도록 형성되어 제 1차단부(71)의 단면적과 제 3공간부(63)에 노출되는 제2차단부(72)의 단면적 차이가 발생될 있도록 한다.

여기에서 상기 피스톤(40)의 가압부(44)에 형성된 가이드디스크부(44a)와 제1차단부(71)에 의해 형성되는 피스톤(40)의 길이의 직각 방향으로의 단면적은 상기 피스톤(40)의 단차부(43)의 외주면과 슬리이브부재(52) 및 밸브부재(70)의 제2차단부(73)에 의해 구획된 제 3공간부에 노출된 단차부(43)의 단면적보다 넓게 형성된다. 그리고 상기 가이드디스크부(44a)와 접촉되는 제1차단부(71)는 밸브부재(70)가 상승되어도 상기 가이드디스크부(44a)와 접촉상태가 분리되지 않는 길이를 가지며, 피스톤(32)의 상승 시 분리되어 제1공간부(61)에 공급되어 피스톤(42)을 상승시킨 물이 제2공간부(62)와 제1연통공(45) 및 피스톤(40)의 작동유체배출부(41)를 통하여 배출될 수 있는 길이를 가진다.

여기에서 상기 피스톤(32)의 초기 상승 즉, 제1단차부(71)와 가압부(44)의 가이드디스크부(44a)가 분리되는 시점에서 상기 제1연통공(45)과 제2공간부(62)는 연결되고 피스톤(40)이 더욱 상승함에 따라 피스톤(40)의 가압부(42)의 직경 D2를 갖는 부위가 삽입부(75)와 결합됨으로서 제1연통공(45)과 제2공간부(62)의 연결이 차단된다.

그리고 상기 제1공간부(61)와 상기 제3공간부(63)에는 밸브부재(70)와 피스톤(40)를 승강시키기 위해 작동유체인 물 즉, 소정의 압력을 가진 물을 공급하기 위한 작동유체공급부(80)가 구비된다.

그리고 작동유체공급부(80)는 상기 슬리이브부재(52)와 해머본체(20)의 외주면의 사이에 제 1수압통로(81)가 형성되고, 상기 제1수압통로(81)과 연통되며, 해머본체(20)의 내주면과 피스톤하우징(51)의 외주면사이에 형성되는 제2수압통로(82)가 형성된다. 그리고 상기 슬리이브부재(52)에는 제1수압통로(81)와 상기 제3공간부(63)와 연통될 수 있도록 제2연통공(83)이 형성되고, 상기 피스톤하우징(51)에는 상기 제 1공간부(61)에 작동유를 공급하기 위한 제 2수압통로(82)와 연통되는 제 3연통공(84)이 형성된다. 상술한 본 발명의 워터해머장치의 구동유닛은 본 발명인이 발명하여 등록 받은 대한민국 특허 등록 제 0562954호에 게시되어 있다.

상기 워터해머장치의 작동유체도피부(100)은 피스톤(40)이 비트(33)의 타격시 비트(33)과 피스톤(40) 단부 사이의 작동유체인 물을 도피 시키고, 피스톤의 상승 시 이들의 사이에 작동유체를 공급하는 구조를 가진다.

이러한 작동유체도피부(100)은 해머본체(20)의 내부면에 설치되어 피스톤(40)의 하부와 비트(33)의 상부를 지지하며, 해머본체의 내주면과의 사이에 피스톤과 비트(33)의 타격 시 피스톤(40)과 비트(33) 사이의 작동유체인 물이 도피시키는 도피공간(101)을 형성하는 서브하우징(110)과, 상기 피스톤(40)과 비트(33)의 인접되는 서브하우징(110)과 해머본체(20)의 내주면 사이에 피스톤(40)에 의한 비트(33)의 타격 시 도피된 물로부터 기포를 분리하여 상기 도피공간의 상부에 저장되도록 하는 기수분리부(120)을 구비한다.

상기 서브하우징(110)은 상단부가 해머본체(20)의 내주면에 밀착 고정되어 도피공간(101)의 상단부측을 서부하우징과 해머본체(20)에 의해 차단되도록 하는 고정부(111)와, 상기 고정부(111)로부터 하부로 연장되어 피스톤(40)의 하부를 가이드하며 해머본체(20)의 내주면과의 사이에 도피공간(101)을 형성하는 피스톤가이드부(112)와, 상기 피스톤가이드부(112)로부터 연장되어 비트의 외주면을 가이드하며 상기 도피공간(101)의 하부측을 밀폐하여 구획할 수 있도록 비트(33)와 외주면과 해머본체(20)의 내주면 사이를 차단하는 차단부(113)을 구비한다.

그리고 상기 비트(33)의 타격을 위한 피스톤(40)의 승강 시 피스톤(40)과 비트(33) 사이의 작동유체가 도피공간(101)으로 유입 및 유출되도록 하는 작동유체도피공(114)가 형성된 비트가이드부(115)를 구비한다. 여기에서 상기 차단부(113)과 작동유체도피공(114)가 형성된 비트가이드부(115)는 별도의 부재로 제작되어 서브하우징(110)과 결합되어 이루어질 수 있다. 또한 상기 비트(33)와 피스톤(40)의 단부 주위의 비트가이드부(115)의 내면에는 작동유체도피공(114)과 연통되는 작동유체유동공간부(116)가 형성될 수 있다.

그리고 상기 피스톤(40)의 승강 시 상기 작동유체도피공(114)을 통하여 도피공간(101)으로 유입된 작동유체인 물로부터 기포를 분리하여 도피공간(101)의 상부측에 저장될 수 있도록 하는 기수분리부(120)는 상기 비트가이드부(115)와 인접되는 피스톤가이드부(112)의 외주면과 상기 해머본체(20)의 내주면 사이에 설치되며 다수개의 기체통과공(121)이 형성된 구획부재(122)를 포함한다. 상기 기수분리부(120)는 작동유체도피공(114)이 형성된 비트가이드부(115)와 인접된 고정부(111) 측에 형성함이 바람직하다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 천공기의 천공에 따른 작용을 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저 천공작업을 수행하기 위해서는 상호 연결되는 천공기의 드라이브 로드(미도시)와 연결된 상태에서 로드를 통하여 공급되는 고압의 작동유체인 물은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 작동유체 공급부(80)의 제1수압통(81)와 제 2수압통로(82)로 유입된다.

이와 같이 유입된 작동유체는 슬라이브부재(52)에 형성된 제 2연통공(83)과 피스톤하우징(51)에 형성된 제 3연통공(84)을 통하여 각각 제 1공간부(61)와 제3공간부(63)에 공급된다.

따라서 피스톤(40)의 길이 방향으로 제1차단부(71)의 압력을 받는 단면적이 제 2차단부(73)의 압력을 받는 단면적 보다 넓으므로 이 단면적 차이에 의해 밸브부재(70)의 제 1,2차단부(71)(73)에 압력차가 발생된다. 이 압력의 차이로 밸브부재(50)는 상승하게 된다. 이때에 상기 제1차단부(71)는 피스톤(40)의 가압부(44)의 가이드디스크부(44a)를 벗어나지 않게 되므로 상기 제1공간부(61)에 작용하는 압력은 유출되지 않는다.

그리고 상기 제1공간부(61)에 작용하는 압력중 피스톤(40)의 가압부(44)에 작용하는 압력 즉, 가이드디스크부(44a)의 하면에 작용하는 압력에 의해 피스톤(40)이 상승하게 된다.

도 3에 도시된 바와 같이 상기와 같이 피스톤(40)이 소정의 높이로 상승되면, 상기 제1차단부(71)로부터 상기 가압부(44)의 가이드디스크부(44a)의 외주면이 분리되고, 상기 제1공간부(61)에 압력을 제공하는 일부의 제 2공간부(62)내의 물은 상기 가압부(44) 및 가이드디스크부(44a)와 제1차단부(71) 사이에 발생되는 갭과 제2공간부(62)와 피스톤(40)에 형성된 제1연통공(45)을 통하여 작동유체배출부(41)로 배출된다.

그리고 상기 피스톤(40)이 더욱 상승하게 되면, 단차부(43)에 형성된 제1연통공(45)은 직경 D2를 가진 가압부(44)의 단부측이 슬라이드부재(52)와 피스톤하우징(51)에 지지된 밸브부재(70)의 삽입부(72)와 결합됨으로써 차단된다.(도 3 및 4 참조)

따라서 상기 제1,3공간부(61)(63) 내의 압력은 동일하고, 제 3공간부에 노출된 밸브부재(70)의 제2차단부(73)의 단면적에 작용하는 압력과 제1차단부(71)에 작용하는 작용하는 압력의 차이에 의해 밸브부재(70)가 하강하게 된다. 즉, 제 3공강부(63)에 노출되는 상기 제2차단부(73)의 단면적이 제2공간부(62)에 노출된 제 1차단부(71)의 면단면적보다 상대적으로 넓은 단면적을 가지게 되므로 밸브부재(70)는 하강하게 된다.

따라서 상기 제 1,2공간부(61)(62)는 연통된 하나의 밀폐공간이 형성된다. 이 상태에서 상기 피스톤(40)은 차단부(44)의 가이드디스크부(44a)를 경계로 하여 가이드디스크부(44a)를 포함하는 차단부(44)의 단면적이 제 3공간부에 노출된 단차부(43)의 단면적 보다 크게 형성되어 있으므로 가압부(32c)에 작용하는 압력이 상대적으로 커져 피스톤(40)이 하강됨으로써 비트(21)를 타격하게 된다.

한편, 상술한 바와 같이 작동되는 과정에서 해머장치에 의해 천공되는 홀의 내부와 상기 작동유체배출부(41)의 내부에는 작동유체인 물이 채워지게 되는데, 상기 해머장치에는 작동유체도피부(100)가 형성되어 있으므로 피스톤(40)과 비트(33)의 사이에 위치되는 물에 해 피스톤(40)이 간섭되어 타격력과 상승력이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

이를 더욱 상세하게 설명하면, 구동유닛(50)의 작동으로 상기 피스톤(40)이 비트(33)를 타격하기 위해 하강하게 되면, 피스톤(40)의 단부와 비트(33)의 사이의 작동유체인 물은 상기 작동유체도피공(114)를 통하여 도피공간(101)로 유입되어 피스톤(40)이 하강하는 저항을 줄이게 된다.

상기 도피공간(101)으로 도피된 작동유체인 물에는 기포가 포함되어 있으므로 이 기포는 상승하여 도피공간(101)을 구획하는 구획판(122)에 형성된 기체통과공(121)을 통하여 상승하게 되고, 도피공간(101)의 상부측에 저장되어 압축된다. 그리고 피스톤(40)이 비트(33)을 타격하고 상승하게 되면, 도 4에 도시된바와 같이 상기 도피공간(101)의 상부측에 저장된 압축공기가 도피공간(101)의 하부측에 위치된 작동유체상기 작동유체도피공(114)을 통하여 피스톤(40)과 비트(33)의 사이로 공급하게 유입되고, 이 유입된 물은 피스톤(40)을 상승시키는 압력으로 작용하여 피스톤(40)의 상승이 원활하게 이루어지게 된다.

특히, 상기 도피공간에 공급되는 기포는 지중에 천공하는 천공깊이가 깊어짐에 따라 지속적으로 드라이브 로드들을 연결하여야 하는데, 이 때에 드라이브 로드의 빈공간에 포함된 공기가 물의 유입 시 물과 같이 편승하여 이동 후 분리됨으로써 높아지게 된다. 상기 도피공간에 저장된 공기의 압력을 높이기 위하여 상술한 바와 같이 해머장치의 작동을 위한 작동유체에 공기를 편승시켜 고압으로 펌핑할 수도 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안에 따른 워터햄머장치는 피스톤에 의한 비트의 타격력 및 피스톤을 상승력을 향상시킬 있으며, 워터해머장치의 구동에 따른 작동유체의 맥동을 줄일 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (6)

1. 단부에 천공작업을 수행하는 비트유닛이 설치된 해머본체와,
   상기 해머본체에 슬라이딩 가능하게 설치되며 길이 방향으로 작동유체배출부를 가진 피스톤과, 상기 해머본체와 피스톤의 사이에 설치되어 피스톤의 상부를 지지하며 해머본체와 연결된 로드를 통하여 공급되는 물에 의해 상기 피스톤을 승강시키는 구동유닛과,
   상기 비트유닛과 구동유닛 사이의 해머본체와 피스톤의 사이에 설치되어 피스톤을 가이드하며, 피스톤에 의한 비트의 타격 시 피스톤과 비트 사이의 물의 도피공간을 형성하고, 도피공간으로 유입된 물로부터 기포를 분리하여 도피공간의 상부측에 저장되도록 하는 작동유체도피부를 구비하며,
   상기 작동유체도피부는 해머본체의 내주면에 양단부가 고정되어 피스톤의 하부와 비트의 상부를 지지하며, 해머본체의 내주면과의 사이에 피스톤과 비트의 타격 시 피스톤과 비트 사이의 작동유체인 물이 도피하는 도피공간을 형성하고, 피스톤과 비트의 사이의 물이 유입 및 유출되는 작동유체도피공이 형성된 서브하우징을 구비한 것을 특징으로 하는 워터해머장치.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 작동유체도피부는 상기 피스톤과 비트의 타격부와와 인접되는 서브하우징과 해머본체의 사이에 피스톤에 의한 비트의 타격 시 도피된 물로부터 기포를 분리하여 상기 도피공간의 상부에 저장되도록 하는 기수분리부를 구비한 것을 특징으로 하는 워터해머장치.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 서브하우징은 상단부가 해머본체의 내주면에 밀착고정되는 고정부와, 상기 고정부로부터 하부로 연장되어 피스톤의 하부를 가이드하며 해머본체의 내주면과의 사이에 도피공간을 형성하는 피스톤가이드부와, 상기 피스톤가이드부로부터연장되어 비트의 타격을 위한 피스톤의 승강 시 피스톤과 비트 사이의 작동유가 도난공간으로 유입 및 유출되도록 하는 작동유체도피공들이 형성된 비트가이드부와, 상기 비트가이드부로부터 연장되어 비트의 외주면을 가이드하며 해머본체의 내주면과 비트의 외주면 사이를 차단하는 차단부를 구비한 것을 특징으로 하는 워터해머장치.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 비트와 피스톤의 단부 주위의 비트가이드부의 내면에는 상기 작동유체도피공 연통되는 작동유 유동공간부가 형성된 것을 특징으로 하는 워터해머장치.
6. 제 3항에 있어서,
   상기 기수분리부는 비트가이드부와 인접되는 피스톤가이드부의 외주면과 상기 해머본체의 내주면 사이에 설치되며 다수개의 기체통과공이 형성된 구획부재를 구비한 것을 특징으로 하는 워터해머장치.
   

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