KR102317709B1 - 항타기의 소음 저감장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소음의 발생부위인 램하우징과 파일 사이에 이중관 구조의 소음저감장치를 설치하여 타격시 발생한 소음을 차단할 수 있도록 하고, 여기에 이중관의 상, 하부를 패킹으로 기밀 처리하여 소음의 외부 유출을 효과적으로 저감시켰으며, 특히, 내, 외부관 사이에 진공챔버를 형성하여 상기 진공챔버를 진공상태로 유지시켜 소음의 외부 전달을 최소화하여 효과적인 소음 저감효과를 구현할 수 있는 항타기의 소음저감장치를 제공한다.

Description

항타기의 소음 저감장치{Noise Reduction Device for Driving}

본 발명은 항타기의 소음 저감장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 램하우징과 파일의 사이에 이중관 구조의 소음 저감장치를 설치하여 램이 파일을 타격하는 과정에서 발새하는 소음을 저감시키도록 한 항타기의 소음 저감장치에 관한 것이다.

일반적으로 항타기는 파일을 타격, 진동 또는 회전 압입 등의 방법으로 지중에 박을 수 있도록 하는 장치를 말한다.

상기 항타기는 굴삭기, 크레인 등과 같은 중장비 본체의 리더측에 승강 가능하게 설치되며, 리더는 중장비 본체 측에 백스테이에 의해 지지된다.

항타기는 크게 램하우징, 상기 램하우징 내에 설치되며 자중에 의해 낙하하여 파일을 타격하는 램, 상기 램을 상승시키는 유압실린더, 상기 램과 파일 사이에 위치하며 램과 파일의 직접적인 접촉을 방지시키는 드라이브 캡, 상기 드라이브 캡의 상면에 설치되는 타격판을 포함한다.

그러나 이러한 항타기는 램이 파일을 타격하는 과정에서 발생한 타격음은 소음공해를 유발하는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 대한민국 특허청 공개특허공보 제 10-2004-0052901 호에는 크레인에 항타장치가 장착된 유압항타기에 있어서, 유압항타기 내부의 소음을 저감시키는 항타기 외부에 장착된 방음재를 삽입한 금속 및 비금속재질 실린더형 및 그 외 형태의 소음저감장치와 항타기 하부와 파일 선단부 접촉부분 소음을 저감하는 흡음천으로 구성되는 유압항타기 소음저감장치가 개발된 바 있다.

그러나 선행기술은 항타기의 램하우징 전체를 실린더로 감싸는 구조로서, 장치의 부피가 커질 수 밖에 없을 뿐만 아니라, 설치 및 분리시에도 많은 불편함이 있다.

또한 소음저감장치는 완전한 기밀성을 보장하지 못해 타격시 여전히 소음이 외부로 퍼져나가 효과적인 소음 저감 효과를 기대할 수 없다.

문헌 1: 대한민국 특허청 공개특허공보 제 10-2004-0052901 호

본 발명의 목적은 소음의 발생부위인 램하우징과 파일 사이에 이중관 구조의 소음 저감장치를 설치하여 타격시 발생한 소음을 차단하도록 한 항타기 소음저감장치를 제공한다.

또한 이중관의 상, 하부를 패킹으로 기밀 처리하여 소음의 외부 유출을 차단한 항타기 소음저감장치를 제공한다.

또한 내, 외부관 사이에 챔버를 형성하여 타격시 발생한 소음을 저감시킬 수 있는 항타기 소음저감장치를 제공한다.

또한 챔버를 진공상태로 유지시켜 소음의 외부 전달을 최소화한 항타기의 소음저감장치를 제공한다.

또한 내부관의 외면 및 외부관의 내면에 흡음부재를 설치한 항타기의 소음저감장치를 제공한다.

또한 흡음부재의 내면은 요철 형태로 엠보싱부를 형성한 항타기의 소음저감장치를 제공한다.

위의 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은 항타기의 램하우징 아래에 설치되어 램이 파일을 타격하는 과정에서 발생하는 소음을 저감하는 항타기 소음저감장치에 있어서, 원통의 형태로 상, 하단에는 상, 하부외측플랜지가 각각 연장 형성되고 내부에는 파일의 선단을 수용할 수 있는 공간이 형성된 내부관, 상기 내부관의 외경에 부착되며 소음을 흡수하는 제 1흡음관, 상기 내부관의 외경에 진공챔버를 사이에 두고 끼워지는 외부관, 상기 외부관의 상단에 내측으로 절곡 형성되며 상기 내부관의 상부 외측 플랜지 위에 포개어진 상태에서 상기 램하우징의 하단에 형성되어 있는 플랜지에 볼트 결합되는 상부 내측 플랜지, 상기 외부관의 내면에 상, 하로 일정간격 떨어진 상태로 돌출 형성되며 상기 내부관의 외경에 부착되어 있는 상기 제 1흡음관을 눌러주는 누름테, 상기 외부관의 내면에 상기 누름테의 사이 사이에 위치한 상태로 부착되며 소음을 흡수하는 제 2흡음관, 상기 램하우징의 플랜지와 상기 외부관의 상부 내측 플랜지 사이에 끼워지며기밀 처리하는 상부패킹부재, 상기 외부관의 하단 외곽면에 밀착된 상태로 볼트 체결되는 링부, 상기 링부의 하단에 내측으로 밴딩 형성되며 내부관의 하단에 밀착되는 내측절곡부, 상기 내측절곡부의 끝단에 수직으로 직각되게 상향 밴딩 형성되는 수직상향절곡부, 상기 수직상향절곡부의 중앙에 형성되며 파일을 통과시키는 구멍으로 구성하여 상기 내부관과 상기 파일 사이 공간을 기밀 처리하는 하부패킹부재, 상기 외부관의 외면에 형성되어 있는 체결구멍에 나사식으로 체결되며 그 선단은 상기 진공챔버와 연결하여 통하게 되는 연결관, 상기 연결관에 설치되며 상기 연결관을 개방 및 폐쇄시키는 밸브, 상기 연결관의 끝단에 설치되며 외부에서 인가된 동력으로 구동하며 진공챔버의 공기를 강제 흡입시키는 진공펌프로 구성하여, 상기 진공챔버에 진공을 걸어 소음을 저감시키는 진공수단으로 이루어진 항타기 소음저감장치를 제공한다.

본 발명은 소음의 발생부위인 램하우징과 파일 사이에 이중관 구조의 소음저감장치를 설치하여 타격시 발생한 소음을 차단할 수 있도록 하고, 여기에 이중관의 상, 하부를 패킹으로 기밀 처리하여 소음의 외부 유출을 효과적으로 저감시켰으며, 특히, 내, 외부관 사이에 진공챔버를 형성하여 상기 진공챔버를 진공상태로 유지시켜 소음의 외부 전달을 최소화하여 효과저인 소음 저감효과를 구현할 수 있는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명인 항타기의 소음 저감장치의 전체 구성을 도시한 도면.
도 2는 소음저감장치의 구성을 입체적으로 도시한 도면.
도 3은 도 2의 분해단면도.
도 4는 도 3의 결합단면도.

첨부된 도 1은 본 발명인 항타기의 소음 저감장치의 전체 구성을 도시한 도면이다.

도 1에서 도시하고 있는 바와 같이, 항타기는 굴삭기, 크레인 등과 같은 중장비 본체(1)의 리더(2)측에 승강 가능하게 설치되며, 리더(2)는 중장비 본체 측에 크레인붐 등에 의해 지지된다.

항타기는 램하우징(10), 상기 램하우징(10) 내에 설치되며 자중에 의해 낙하하여 파일(16)을 타격하는 램(12), 상기 램(12)을 상승시키는 유압실린더(14), 상기 램(12)과 파일(16) 사이에 위치하며 램(12)과 파일(16)의 직접적인 접촉을 방지시키는 드라이브 캡(18), 상기 드라이브 캡(18)의 상면에 설치되는 타격판(19)으로 구성된다.

이러한 구조의 항타기는 유압실린더(14)의 구동으로 승강한 램(12)이 자유낙하여 타격판(19)을 타격하면 램하우징(10) 아래의 파일(16)은 지반에 서서히 박히게 된다.

항타기의 램하우징(10) 아래에는 본 발명인 소음저감장치(20)가 설치된다.

소음저감장치(20)는 램(12)이 파일(16)을 타격할 때 발생한 소음이 외부로 퍼져나가는 것을 저감시키는 장치이다.

도 2는 소음저감장치의 구성을 입체적으로 도시한 도면이고, 도 3은 도 3은 도 2의 분해단면도이고 도 4는 도 3의 결합단면도이다.

도 2 내지 도 4에서 도시하고 있는 바와 같이, 소음저감장치(20)는 크게 내부관(30), 외부관(40), 상, 하부패킹부재(80, 90) 및 진공수단(70)으로 구성된다.

내부관(30)은 원통의 형태로 그 상, 하단에는 상, 하부외측플랜지(34, 36)가 각각 연장 형성되고 내부에는 램(12)이 타격할 수 있도록 드라이브캡(18) 및 타격판(19) 그리고 파일(16)의 선단을 수용할 수 있는 공간이 형성된다.

내부관(30)의 외면에는 제 1흡음관(38)이 끼워진다. 상기 제 1흡음관(38)은 램(12)이 파일(16)을 타격할 때, 발생한 타격음이 내부관(30)을 통과할 때, 이를 흡수하는 역할을 수행한다. 제1 흡음관(38)은 표면에 미세기공들이 형성되어 있는 다공질 흡음재를 사용하며, 이러한 다공질 흡음재는 기공 속의 공기가 음파에 의해 진동하고 이때 생긴 마찰 때문에 소리에너지가 열에너지로 바뀌어 흡수되도록 한다.

상기 제 1흡음관(38)의 내면에는 도 4에서와 같이 요철 형태로 엠보싱부(38a)를 더 마련할 수 있다. 상기 엠보싱부(38a)는 소리의 난반사를 유도하여 소음의 외부 유출을 더욱효과적으로 차단하게 된다.

상기 외부관(40)은 제 1흡음관(38)이 끼워져 있는 상기 내부관(30)의 외경에 진공챔버(60)를 사이에 두고 끼워지는 관이다. 상기 외부관(40)은 원통의 형태로 중앙에는 내부관(30) 및 제 1흡음관(38)을 수용할 수 있는 공간(42)이 마련되며 그 상단에는 내측 방향으로 상부 내측 플랜지(44)가 일체 절곡 형성된다.

상기 외부관(40)의 상부 내측 플랜지(44)는 상기 내부관(30)의 상부 외측 플랜지(34)의 위에 포개어진다.

상기 외부관(40)의 상부 내측 플랜지(44)에도 볼트 구멍이 형성되며, 상기 볼트 구멍으로 볼트(200)가 통과하며 램하우징(10)의 플랜지(11), 내부관(30)의 상부 외측 플랜지(34) 및 외부관(40)의 상부 내측플랜지(44)는 서로 밀착된 상태에서 상기 볼트(200)에 의해 체결 고정된다.

상기 외부관(40)의 내면에는 다수개의 누름테(46)들이 상, 하로 일정간격 떨어진 상태로 돌출 형성된다. 상기 누름테(46)는 상기 내부관(30)의 외면에 끼워져 있는 제 1흡음관(38)을 가압하여 진공챔버(60)에 진공을 걸어줄 때, 제 1흡음관(38)이 팽창하지 않도록 눌러준다.

또한 상기 외부관(40)의 내면에는 상기 누름테(46)의 사이 사이로 제 2흡음관(48)이 끼워진 상태로 접착 구성된다.

상기 제 2흡음관(48)은 제 1흡음관(38)과 동일한 재질, 즉, 표면에 미세기공들이 형성되어 있는 다공질 흡음재를 사용하며, 이러한 다공질 흡음재는 기공 속의 공기가 음파에 의해 진동하고 이때 생긴 마찰 때문에 소리에너지가 열에너지로 바뀌어 흡수되도록 한다.

상기 상부패킹부재(80)는 램하우징(10)의 플랜지(11)와 외부관(40)의 상부내측플랜지(44) 사이 틈새를 기밀 처리하는 부재로서, 중앙으로는 램(12)이 통과할 수 있도록 구멍(82)이 형성되고 그 주위면에는 볼트가 통과하기 위한 볼트 통과구멍이 형성된다. 상부패킹부재(80)의 외곽면은 걸림테(84)가 마련되며, 상기 걸림테(84)는 상부패킹부재(80)의 상, 하면에 각각 접촉되어 지는 램하우징(10)의 플랜지(11)와 외부관(40)의 상부 외면이 이탈하지 않도록 걸림 고정시킴과 더불어 틈새를 더욱 기밀 처리하게 된다.

이러한 상부패킹부재(80)는 다양한 재질로 제작할 수 있으나, 램하우징(10)의 플랜지(11)와 외부관(40)의 상부내측플랜지(44)를 볼트(200) 체결할 때, 탄력적으로 압축될 수 있도록 탄성력을 가지는 고무재질로 제작함이 바람직할 것이다.

상기 하부패킹부재(90)는 내부관(30)과 파일(16) 사이 공간을 기밀 처리하여 소음의 외부 유출을 저감하는 부재이다.

상기 하부패킹부재(90)는 외부관(40)의 하단 외곽면에 밀착된 상태로 볼트(300) 체결되는 링부(92), 상기 링부(92)의 하단에 내측으로 밴딩 형성되며 내부관(30)의 하부외측플랜지(36)의 하면에 밀착되는 내측절곡부(94), 상기 내측절곡부(94)의 끝단에 다시 수직으로 직각되게 상향 밴딩 형성되는 수직상향절곡부(96) 및 상기 수직상향절곡부(96)의 중앙에 형성되며 파일(16)을 통과시키는 구멍(98)으로 구성된다.

상기 링부(92), 내측절곡부(94), 수직상향절곡부(96) 및 구멍(98)으로 이루어진 하부패킹부재(90)는 고무 재질을 이용하여 사출 방식으로 일체 성형함이 바람직하다.

상기 하부패킹부재(90)의 링부(92)가 외부관(40)의 하단 외곽면에 밀착된 상태로 볼트(300) 체결되면 내측절곡부(94)는 내부관(30)의 하부외측플랜지(36)에 밀착되어 지고, 또한 수직상향절곡부(96)는 구멍(98)을 통과하는 파일(16)의 외면에 탄력적으로 면 접촉하게 된다. 이를 통해 파일(16)과 내부관(30) 사이 공간은 하부패킹부재(90)에 의해 기밀 처리되어 소음의 외부 유출을 최대한 저감시키게 된다. 이때 파일(16)이 구멍을 통과하면 수직상향절곡부(96)는 외측으로 탄력적으로 벌어지게 된다.

상기 하부패킹부재(90)의 기밀성을 높이기 위해서는 상기 수직상향절곡부(96)의 길이를 길게 성형할 수록 유리한 데, 이는 수직상향절곡부(96)와 파일(16)간의 접촉면적을 넓혀 소음의 유출을 최대한 저지할 수 있기 때문이다. 본 발명에서는 하부패킹부재(90)를 성형할 때, 수직상향절곡부(96)의 길이를 대략 100mm로 성형하였을 때, 조립에 불편함이 없으면서도 최적의 소음 저감능력을 발휘하는 것을 확인하였다.

상기 외부관(40)과 내부관(30)의 사이에는 진공챔버(60)가 더 형성된다. 상기 진공챔버(60)는 이중관 구조의 내, 외부관(30, 40) 사이에 형성되며 타격음의 외부 유출을 방지한다. 즉, 타격시 발생한 소음은 제 1흡음관(38)에 완전히 흡음되지 못하고 진공챔버(60)로 유입되는 데, 이때 상기 진공챔버(60)를 진공상태로 만들어버리면 소리의 전달 매개체인 공기가 줄어들어 소음의 전달이 원활히 이루어지지 않아 소음 저감 효과를 구현할 수 있다.

상기 진공수단(70)은 상기 진공챔버(60)에 존재하는 공기를 외부로 빼내 진공챔버(60)에 진공상태가 되도록 하여 소음의 전달이 원활히 이루어지지 않아 소음저감 효과를 구현할 수 있도록 할 목적으로 제공되는 장치다.

상기 진공수단(70)은 상기 외부관(40)의 외면에 형성되어 있는 체결구멍(50)에 나사식으로 체결되며 그 선단은 상기 진공챔버(60)와 연결하여 통하게 되는 연결관(72), 상기 연결관(72)에 설치되며 상기 연결관(72)을 개방 및 폐쇄시키는 밸브(74) 및 상기 연결관(72)의 끝단에 설치되며 외부에서 인가된 동력으로 구동하며 진공챔버(60)의 공기를 강제 흡입시키는 진공펌프(76)로 이루어진다.

이러한 구조의 진공수단(70)은 밸브(74)를 동작시켜 연결관(72)을 개방한 다음, 진공펌프(76)를 구동시키면 진공챔버(60)에 존재하는 공기는 연결관(72)으로 강제 흡입되어 외부로 배출되어져 진공챔버(60)에 진공이 걸려지도록 하며, 이를 통해 파일(16) 타격시 발생한 소음은 진공챔버(60)의 진공상태를 통해 외부로의 전달이 이루어지지 못해 소음 저감 효과를 구현할 수 있다.

이와 같이 구성된 항타기의 소음 저감장치를 조립하기 하는 과정은 먼저 내부관(30)의 외경에 제 1흡음관(38)을 부착시킨 다음, 상기 내부관(30)의 외경에 외부관(40)을 씌워주면 상기 외부관(40)의 상부 내측 플랜지(44)는 상기 내부관(30)의 상부 외측 플랜지(34) 위에 올려진 상태가 된다. 이때 외부관(40)의 내면에 형성된 누름테(36)는 제 1흡음관(38)을 눌러주는 상태가 되고, 상기 외부관(40)의 내면에는 다시 별도의 제 2흡음관(48)을 부착 구성한다.

이어서, 외부관(40)의 하단 외곽면에 하부패킹부재(90)의 링부(92)를 밀착시킨 상태에서 볼트(300)를 체결하면, 볼트(300)는 링부(92)와 외부관(40) 그리고 내부관(30)에 체결되며 하부패킹부재(90)와 외부관(40) 및 내부관(30)을 서로 결합고정시킨다.

다음, 상기 외부관(40)의 상부 내측 플랜지(44) 위에 상부패킹부재(80)를 올려놓은 상태에서 상기 외부관(40)을 램하우징(10)의 플랜지(11) 아래에 위치시킨 상태에서 볼트(200) 체결하도록 한다. 상기 볼트(200)는 램하우징(10)의 플랜지(11)와, 상부패킹부재(80) 그리고 외부관(40)의 상부내측플랜지(44) 및 내부관(30)의 상부외측플랜지(34)를 순차적으로 관통한 상태로 체결되며 내, 외부관(30, 40)을 포함하는 소음저감장치(20)는 램하우징(10)에 조립 완료된다.

다음, 진공수단(70)을 조립하여 상기 내, 외부관(30, 40) 사이에 형성된 진공챔버(60)에 공기를 외부로 빼내도록 한다. 즉, 외부관(30)의 체결구멍(50)에 연결관(72)을 체결시켜 진공챔버(60)에 연결한 다음, 밸브(74)를 동작시켜 연결관(72)을 개방한 후, 진공펌프(76)를 구동시키면 진공챔버(60)에 존재하는 공기는 연결관으로 강제 흡입되어 외부로 배출되어져, 진공챔버(60)에 진공이 걸려지도록 하며, 이를 통해 파일(16) 타격시 발생한 소음은 진공챔버(60)의 진공상태를 통해 외부로의 전달이 이루어지지 못해 소음 저감 효과를 구현할 수 있다.

상기와 같이 램하우징(10)에 조립된 소음저감장치(20)는 유압실린더(14)의 구동으로 승강한 램(12)이 자유낙하하여 타격판(19)을 타격하면 램하우징(10) 아래의 파일(16)은 지반에 서서히 박히게 되는 데. 이때 타격과정에서 발생한 소음은 본 발명의 소음저감장치(20)에 의해 외부로 빠져나가는 것을 최소화할 수 있어 뛰어난 소음저감효과를 구현할 수 있다.

10: 램하우징 11: 플랜지
16: 파일 20: 소음저감장치
30: 내부관 34: 상부내측플랜지
38: 제 1흡음관 40: 외부관
44: 상부외측플랜지 46: 누름테
48: 제 2흡음관 60: 진공챔버
70: 진공수단 72: 연결관
76: 펌프 80: 상부패킹부재
90: 하부패킹부재

Claims (1)

1. 항타기의 램하우징(10) 아래에 설치되어 램(12)이 파일(16)을 타격하는 과정에서 발생하는 소음을 저감하는 항타기 소음저감장치에 있어서,
   원통의 형태로 상, 하단에는 상, 하부외측플랜지(34, 36)가 각각 연장 형성되고 내부에는 파일(16)의 선단을 수용할 수 있는 공간(32)이 형성된 내부관(30);
   상기 내부관(30)의 외경에 부착되며 소음을 흡수하는 제 1흡음관(38);
   상기 내부관(30)의 외경에 진공챔버(60)를 사이에 두고 끼워지는 외부관(40);
   상기 외부관(40)의 상단에 내측으로 절곡 형성되며 상기 내부관(30)의 상부 외측 플랜지(34) 위에 포개어진 상태에서 상기 램하우징(10)의 하단에 형성되어 있는 플랜지(11)에 볼트(200) 결합되는 상부 내측 플랜지(44);
   상기 외부관(40)의 내면에 상, 하로 일정간격 떨어진 상태로 돌출 형성되며 상기 내부관(30)의 외경에 부착되어 있는 상기 제 1흡음관(38)을 눌러주는 누름테(46);
   상기 외부관(40)의 내면에 상기 누름테(46)의 사이 사이에 위치한 상태로 부착되며 소음을 흡수하는 제 2흡음관(48);
   상기 램하우징(10)의 플랜지(11)와 상기 외부관(40)의 상부 내측 플랜지(44) 사이에 끼워지며 기밀 처리하는 상부패킹부재(80);
   상기 내부관(30)과 상기 파일(16) 사이 공간을 기밀 처리하는 하부패킹부재(90);
   상기 외부관(40)의 외면에 형성되어 있는 체결구멍(50)에 나사식으로 체결되며 그 선단은 상기 진공챔버(60)와 연결하여 통하게 되는 연결관(72);
   상기 연결관(72)에 설치되며 상기 연결관(72)을 개방 및 폐쇄시키는 밸브(74);
   상기 연결관(72)의 끝단에 설치되며 외부에서 인가된 동력으로 구동하며 진공챔버(60)의 공기를 강제 흡입시키는 진공펌프(76)로 구성하여, 상기 진공챔버(60)에 진공을 걸어 소음을 저감시키는 진공수단(70)으로 이루어지며;
   상기 하부패킹부재(90)는;
   상기 외부관(40)의 하단 외곽면에 밀착된 상태로 볼트(300) 체결되는 링부(92);
   상기 링부(92)의 하단에 내측으로 밴딩 형성되며 내부관(30)의 하단에 밀착되는 내측절곡부(94);
   상기 내측절곡부(94)의 끝단에 수직으로 직각되게 상향 밴딩 형성되는 수직상향절곡부(96) 및;
   상기 수직상향절곡부(96)의 중앙에 형성되며 파일(16)을 통과시키는 구멍(98)으로 구성됨을 특징으로 하는 항타기의 소음저감장치.

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