KR102404692B1 - 확장형 굴착 해머 - Google Patents

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KR102404692B1
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hydraulic cylinder
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양승일
권오봉
최성우
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(주)이엔피엔지니어링
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Abstract

본 발명은 유압실린더의 유압라인에 유압스토퍼를 연결하여 실린더 배럴 내부의 유압류 유출을 방지할 수 있도록 함으로써, 굴착 해머 회수시 유압라인 훼손 여부와 상관없이 에어 해머의 축소 상태를 유지함과 동시에 에어 해머의 후진을 원활하게 진행할 수 있는 확장형 굴착 해머에 대한 것이다.
본 발명은 굴착기의 롯드 하단에 결합되는 해머 본체; 상기 해머 본체의 상부 내측에 설치되는 것으로 유압라인에 의해 공급되는 유압류에 의해 피스톤 롯드가 수직 방향으로 전진 또는 후진하여 길이가 신축되는 유압실린더; 상기 해머 본체의 내부에서 상기 유압실린더의 하단에 결합되는 것으로 유압실린더의 신축에 따라 승하강하는 승하강블록; 상기 해머 본체의 축에 대해 경사지게 배치되는 것으로 상단은 상기 승하강블록의 하부에 힌지 결합되고, 하단은 해머 본체의 하부로 돌출되어 승하강블록의 승하강에 따라 해머 본체의 외경 내측으로 축소되거나 외경 외측으로 확장되는 적어도 하나 이상의 에어 해머; 상기 해머 본체의 내부에서 승하강블록의 하부에 구비되는 것으로 상기 에어 해머의 하부가 관통되어 에어 해머의 확장을 가이드하는 가이드공이 형성된 지지블록; 및 상기 유압실린더의 축소 상태에서 유압류 미공급시 축소 상태를 유지하기 위해 상기 유압실린더의 유압라인에 연결되는 유압스토퍼; 로 구성된다.

Description

확장형 굴착 해머{Expandable excavation hammer}
본 발명은 유압실린더의 유압라인에 유압스토퍼를 연결하여 실린더 배럴 내부의 유압류 유출을 방지할 수 있도록 함으로써, 굴착 해머 회수시 유압라인 훼손 여부와 상관없이 에어 해머의 축소 상태를 유지함과 동시에 에어 해머의 후진을 원활하게 진행할 수 있는 확장형 굴착 해머에 대한 것이다.
각종 구조물 시공시, 지하 공사에는 굴착 공사, 말뚝 시공 등을 포함하는 기초 공사가 수반된다. 이중 건축물의 기초나 교량 교각의 기초 등을 위하여 상부 구조물의 하중을 말뚝에 의해 지지하는 말뚝 기초에서는 주로 현장타설콘크리트 말뚝, 기성콘크리트 말뚝, 강관 말뚝 등의 지지 말뚝을 사용한다.
이러한 말뚝 시공을 위해서는 지반을 천공하여 천공홀을 형성해야 한다. 그런데 통상 말뚝 기초에서는 지반 조건이나 요구되는 지지 말뚝의 직경 등에 따라 천공홀 시공법을 달리하는 것이 일반적이다. 그리고 천공홀의 천공 공법에 따라 공기 및 공사비 편차가 크다.
특히, 역타 공법은 1층 바닥으로부터 점차 지하층 구축을 위한 공사를 진행하면서 지상 공사를 병행해 나가는 공법으로, 공기 단축이 가능한 이점 등으로 인하여 최근 도심지 공사에서 각광을 받고 있다. 이러한 역타 공법에서는 지하 구조물의 하중을 지지하는 지하 기둥 시공이 큰 비중을 차지하며, 기둥 시공을 위한 굴착 비용과 속도에 따라 전체 공사에 미치는 영향이 상당하다.
역타 공법에서 지하 기둥은 지하 공사시 시공 하중을 지지할 뿐 아니라 지상 공사 병행시 지상 공사의 시공 하중까지도 지지한다. 이에 충분한 지지력을 발휘하도록 지하 기둥을 시공하여야 한다.
역타 공법에서 지중에 시공되는 이러한 기둥, 즉 말뚝들은 선단 지지력과 주면 마찰력에 의해 상부 구조물을 지지한다. 말뚝의 충분한 지지력 확보를 위해서는 선단 지지력을 증대시키는 것이 중요하며, 말뚝 선단부의 확장을 통해 충분한 선단 지지력을 확보하는 것이 유리하다.
그러나 말뚝 선단부만을 확장하여 시공한다 하더라도 지반 굴착은 상부에서부터 하부까지 일정한 지름으로 진행되어야 한다. 그러므로 말뚝 형성을 위한 천공홀 굴착시에는 말뚝 선단부 구경을 기준으로 천공홀을 굴착할 수 밖에 없다.
이에 해머 본체에 장착된 복수의 에어 해머를 외측으로 확장되도록 구성하여, 풍화함, 연암, 경암 등 지반 종류에 상관없이 신속한 속도로 천공홀 하부를 확공할 수 있는 기술이 개발되었다(등록특허 제10-0990201호).
이러한 확장형 굴착 해머는 전진유압라인에 유압을 공급하여 내부의 유압실린더를 신장시킴으로써, 에어 해머들이 외측으로 하향 경사지게 확장된 상태로 천공홀을 확공한다. 그리고 확공 완료 후에는 후진유압라인에 의해 유압을 공급하여 유압실린더를 축소함으로써, 에어 해머들이 내측으로 오므려진 상태로 천공홀에서 지상으로 인양한다.
그런데 상기 등록기술은 해머 본체 외부에서 유압을 공급하는 유압라인이 외력에 의해 파손 또는 절단되는 경우, 에어 해머의 자중에 의해 유압실린더가 축소된 상태를 유지하지 못하여 에어 해머들이 하향 외측으로 확장된 상태로 유지된다. 이에 지상으로 인양하기 어려운 경우가 발생한다.
또한, 확장형 굴착 해머는 고압컴프레서를 이용하여 천공 작업을 진행한다. 그러나 고압의 압축 공기가 에어 해머의 하부로 뿜어져 나오면서 해머 본체 하부의 볼마운트 주변 공간을 통해 지하수와 혼합된 잔재물이 해머 본체 내부로 유입되고, 볼마운트 및 볼마운트 지지블록 사이에 잔재물이 쌓여 굴착 해머 회수시 에어 해머가 원활하게 상승하지 못하는 문제가 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 굴착 해머 회수시 유압 공급 라인의 훼손 여부와 상관없이 에어 해머의 축소 상태를 유지할 수 있는 확장형 굴착 해머를 제공하고자 한다.
본 발명은 굴착 해머 회수시 에어 해머의 후진이 원활하게 이루어질 수 있는 확장형 굴착 해머를 제공하고자 한다.
바람직한 실시예에 따른 본 발명은 굴착기의 롯드 하단에 결합되는 해머 본체; 상기 해머 본체의 상부 내측에 설치되는 것으로 유압라인에 의해 공급되는 유압류에 의해 피스톤 롯드가 수직 방향으로 전진 또는 후진하여 길이가 신축되는 유압실린더; 상기 해머 본체의 내부에서 상기 유압실린더의 하단에 결합되는 것으로 유압실린더의 신축에 따라 승하강하는 승하강블록; 상기 해머 본체의 축에 대해 경사지게 배치되는 것으로 상단은 상기 승하강블록의 하부에 힌지 결합되고, 하단은 해머 본체의 하부로 돌출되어 승하강블록의 승하강에 따라 해머 본체의 외경 내측으로 축소되거나 외경 외측으로 확장되는 적어도 하나 이상의 에어 해머; 상기 해머 본체의 내부에서 승하강블록의 하부에 구비되는 것으로 상기 에어 해머의 하부가 관통되어 에어 해머의 확장을 가이드하는 가이드공이 형성된 지지블록; 및 상기 유압실린더의 축소 상태에서 유압류 미공급시 축소 상태를 유지하기 위해 상기 유압실린더의 유압라인에 연결되는 것으로, 피스톤 롯드를 후진시키는 후진유압라인의 중간에 구비되어 후진유압라인에서 공급되는 후진유압류가 유압실린더로 유입되는 것을 허용하도록 개방되고, 후진유압류가 유압실린더에서 유출되는 것은 제한하도록 폐쇄되는 한편, 피스톤 롯드를 전진시키는 전진유압라인에서 분기된 분기유압라인과 연결되어, 전진유압류가 유압실린더에 공급시 후진유압류가 유압실린더에서 배출되는 것을 허용하도록 개방되는 유압스토퍼; 로 구성되는 것을 특징으로 하는 확장형 굴착 해머를 제공한다.
삭제
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 유압스토퍼는 후진유압류가 유입되는 제1포트와 유입된 후진유압류를 유압실린더로 공급하는 제2포트가 형성된 밸브하우징; 상기 밸브하우징의 내부에 구비되는 것으로, 상기 제2포트가 일측면에 연통되고, 상기 제1포트와 연통되는 유입공이 형성된 제1수용부; 및 상기 제1수용부의 내부에 수납되어 제2포트에서 유입되는 유압류의 유압에 의해 상기 유입공을 폐쇄하는 포핏 밸브; 로 구성되는 것을 특징으로 하는 확장형 굴착 해머를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 유압스토퍼에는 상기 밸브하우징의 내부에 구비되는 것으로, 일측면은 상기 분기유압라인이 연결되는 제3포트에 연통되고, 타측면은 제1수용부의 유입공 측으로 관통공이 형성된 제2수용부; 및 상기 제2수용부의 관통공을 관통하여 왕복 운동 가능하도록 제2수용부의 내부에 수납되는 것으로 일단에는 제2탄성부재의 가압에 의해 상기 제3포트를 폐쇄하는 헤드가 형성되고, 타단에는 유입공 측을 향하는 가압핀이 돌출 형성되어, 분기유압라인을 통해 제3포트로 유입되는 유압류의 유압에 의해 유입공 측으로 이동하여 가압핀이 포핏 밸브를 가압하도록 함으로써 유입공을 개방시키는 파일롯 피스톤; 이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 확장형 굴착 해머를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 가이드공 내에는 외주면이 곡면 형상이고, 중앙에 에어 해머가 관통되어 에어 해머의 슬라이딩 이동 및 회전을 가이드하는 볼마운트가 회전 가능하게 구비되며, 상기 가이드공의 내주면 또는 볼마운트의 외주면에는 해머 본체의 내부에 공급되는 고압 공기를 지지블록의 하부로 배출하는 배출홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 확장형 굴착 해머를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 유압스토퍼 후방의 후진유압라인에는 후진유압류 저장탱크가 구비되는 것을 특징으로 하는 확장형 굴착 해머를 제공한다.
본 발명에 따르면 유압실린더의 유압라인에 유압스토퍼를 연결함으로써, 유압실린더 축소 상태에서 실린더 배럴 내부의 유압류 유출을 방지하여 유압실린더의 축소 상태를 유지할 수 있는 확장형 굴착 해머를 제공할 수 있다.
이에 따라 굴착 해머 회수시 유압라인 훼손 여부와 상관없이 유압실린더가 후진되어 에어 해머가 축소된 상태, 즉 해머 본체의 외경이 축소된 상태를 유지하여 에어 해머의 후진을 원활하게 진행할 수 있다.
도 1은 본 발명 확장형 굴착 해머의 축소 상태를 도시하는 단면도.
도 2는 본 발명 확장형 굴착 해머의 확장 상태를 도시하는 단면도.
도 3의 (a) 및 (b)는 각각 확장형 굴착 해머의 축소 및 확장 상태를 도시하는 전면도.
도 4의 (a) 및 (b)는 각각 확장형 굴착 해머의 축소 및 확장 상태를 도시하는 저면도.
도 5는 확장형 굴착 해머에 의한 천공홀 확경 상태를 도시하는 단면도.
도 6은 유압라인 정상 상태에서 유압스토퍼의 작동 관계를 나타내는 단면도.
도 7은 유압라인 파손 상태에서 유압스토퍼의 작동 관계를 나타내는 단면도.
도 8은 유압스토퍼를 도시하는 단면도.
도 9는 유압스토퍼 개방시 작동 관계를 나타내는 단면도.
도 10은 유압스토퍼 폐쇄시 작동 관계를 나타내는 단면도.
도 11은 파일롯 피스톤에 의한 포핏 밸브의 강제 개방 상태를 도시하는 단면도.
도 12는 배출홀이 구비된 지지블록을 도시하는 단면도.
도 13은 배출홀로 배출되는 고압 공기의 흐름을 나타내는 도면.
도 14는 에어홈이 형성된 승하강블록을 도시하는 사시도.
도 15는 후진유압류 저장탱크가 구비된 확장형 굴착 해머를 도시하는 단면도.
이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명 확장형 굴착 해머의 축소 상태를 도시하는 단면도이고, 도 2는 본 발명 확장형 굴착 해머의 확장 상태를 도시하는 단면도이다. 그리고 도 3의 (a) 및 (b)는 각각 확장형 굴착 해머의 축소 및 확장 상태를 도시하는 전면도이고, 도 4의 (a) 및 (b)는 각각 확장형 굴착 해머의 축소 및 확장 상태를 도시하는 저면도이며, 도 5는 확장형 굴착 해머에 의한 천공홀 확경 상태를 도시하는 단면도이다.
도 1, 도 2 등에 도시된 바와 같이, 본 발명 확장형 굴착 해머는 굴착기의 롯드 하단에 결합되는 해머 본체(3); 상기 해머 본체(3)의 상부 내측에 설치되는 것으로 유압라인에 의해 공급되는 유압류에 의해 피스톤 롯드(42)가 수직 방향으로 전진 또는 후진하여 길이가 신축되는 유압실린더(4); 상기 해머 본체(3)의 내부에서 상기 유압실린더(4)의 하단에 결합되는 것으로 유압실린더(4)의 신축에 따라 승하강하는 승하강블록(5); 상기 해머 본체(3)의 축에 대해 경사지게 배치되는 것으로 상단은 상기 승하강블록(5)의 하부에 힌지 결합되고, 하단은 해머 본체(3)의 하부로 돌출되어 승하강블록(5)의 승하강에 따라 해머 본체(3)의 외경 내측으로 축소되거나 외경 외측으로 확장되는 적어도 하나 이상의 에어 해머(6); 상기 해머 본체(3)의 내부에서 승하강블록(5)의 하부에 구비되는 것으로 상기 에어 해머(6)의 하부가 관통되어 에어 해머(6)의 확장을 가이드하는 가이드공(71)이 형성된 지지블록(7); 및 상기 유압실린더(4)의 축소 상태에서 유압류 미공급시 축소 상태를 유지하기 위해 상기 유압실린더(4)의 유압라인에 연결되는 유압스토퍼(8); 로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 굴착 해머 회수시 유압공급라인의 훼손 여부와 상관없이 에어 해머(6)의 축소 상태를 유지할 수 있고, 에어 해머(6)의 후진이 원활하게 이루어질 수 있는 확장형 굴착 해머(2)를 제공하기 위한 것이다.
상기 확장형 굴착 해머(2)는 해머 본체(3), 유압실린더(4), 승하강블록(5), 에어 해머(6), 지지블록(7) 및 유압스토퍼(8)를 포함하여 구성된다.
상기 해머 본체(3)는 굴착기의 롯드(미도시) 하단에 결합된다.
상기 해머 본체(3)는 하부가 개방된 원통 형상으로 형성되고, 상부에는 롯드 연결을 위한 롯드 어댑터(31)가 돌출 형성된다.
상기 해머 본체(3)의 내부에는 고압의 압축 공기를 에어 해머(6)로 공급하기 위한 공기공급관(32)이 구비된다.
상기 유압실린더(4)는 해머 본체(3)의 상부 내측에 설치된다.
상기 유압실린더(4)는 유압라인에 의해 공급되는 유압류에 의해 길이가 신축되는 것으로, 실린더 배럴(41)과 피스톤 롯드(42)로 구성된다.
상기 피스톤 롯드(42)는 일단이 실린더 배럴(41)의 내부에 수용되어 수직 방향으로 전진 또는 후진하는 왕복 운동을 한다.
상기 유압실린더(4)는 신장과 축소가 모두 유압류에 의해 이루어지는 복동식으로 구성된다.
상기 유압라인은 피스톤 롯드(42)를 전진시켜 유압실린더(4)를 신장시키는 전진유압라인(43)과 피스톤 롯드(42)를 후진시켜 유압실린더(4)를 축소시키는 후진유압라인(44)을 포함하여 구성된다.
상기 승하강블록(5)은 해머 본체(3)의 내부에서 상기 유압실린더(4)의 하단에 결합된다.
상기 승하강블록(5)은 유압실린더(4)의 신축에 의해 해머 본체(3)의 내부에서 슬라이딩 이동하여 승하강된다.
도 1, 도 2에는 유압실린더(4)의 피스톤 롯드(42) 하단에 승하강블록(5)이 결합된 것으로 도시되었다. 상기 피스톤 롯드(42)가 상부에 위치한 경우, 승하강블록(5)은 유압실린더(4)의 실린더 배럴(41)에 결합될 수도 있다.
상기 에어 해머(6)는 승하강블록(5)의 하부에 적어도 하나 이상 결합된다.
상기 에어 해머(6)는 하단에 해머 비트(61)가 구비되며, 공기공급관(32)에서 공급된 압축 공기에 의해 지반(1)을 타격하여 굴착한다.
상기 에어 해머(6)는 해머 본체(3)의 축에 대해 하향 외측으로 경사지게 배치된다.
상기 에어 해머(6)의 상단은 승하강블록(5)의 하부에 회동 가능하게 핀 결합되고, 하단은 해머 본체(3)의 하부로 돌출된다.
상기 에어 해머(6)는 승하강블록(5)의 승하강에 따라 해머 본체(3)의 외경 내측으로 축소되거나 외경 외측으로 확장된다.
즉, 상기 유압실린더(4)의 후진시에는 승하강블록(5)의 상승에 따라 에어 해머(6)가 해머 본체(3)의 외경 내측에 구비된다(도 3의 (a), 도 4의 (a)).
반대로 상기 유압실린더(4)의 전진시에는 전진 거리만큼 승하강블록(5)이 하강하면서 에어 해머(6)가 해머 본체(3)의 외경 외측으로 경사지게 돌출된다(도 3의 (b), 도 4의 (b)). 이에 도 5에서와 같이, 천공홀(11)의 지름을 확장하여 선단에 확공부(12)를 형성 가능하다.
상기 유압실린더(4)는 작업자가 자유롭게 전진 또는 후진 거리 및 확장 속도를 조절할 수 있다. 그러므로 상기 유압실린더(4)의 전진 거리에 따라 천공 지름의 확장 폭을 다양하고 정확하게 조절할 수 있다.
상기 지지블록(7)은 해머 본체(3)의 내부에서 승하강블록(5)의 하부에 구비된다.
상기 지지블록(7)은 해머 본체(3)의 내부 하측에 구비되어 해머 본체(3)의 하부를 폐쇄하고, 에어 해머(6)의 확장을 위한 회전을 가이드한다.
이를 위해 상기 지지블록(7)에는 에어 해머(6)의 하부가 관통되는 가이드공(71)이 형성된다.
상기 가이드공(71)은 에어 해머(6)의 개수와 대응되는 개수로 형성 가능하다.
상기 승하강블록(5)과 지지블록(7)의 사이에는 가이드블록(9)이 구비될 수 있다. 상기 가이드블록(9)에는 승하강블록(5)의 승하강에 따라 회동하는 에어 해머(6)의 움직임을 수용하도록 다수 개의 슬로트홀(91)이 상하로 관통 형성될 수 있다.
상기 유압스토퍼(8)는 유압실린더(4)의 축소 상태에서 유압류 미공급시 축소 상태를 유지하기 위해 상기 유압실린더(4)의 유압라인에 연결된다.
상기 유압스토퍼(8)는 해머 본체(3)의 내부에 구비되는 것으로, 굴착 해머(2) 회수시 축소된 상태를 유지하도록 유압실린더(4)가 후진된 상태, 즉 축소 상태를 유지한다.
지반 천공 완료 후 유압실린더(4)를 구동하는 유압라인이 파손되는 경우, 유압류에 의해 에어 해머(6)를 축소하는 것이 불가능하다.
이 경우 상기 굴착 해머(2)를 하강하여 천공 지반 저면의 반력에 의해 에어 해머(6)가 해머 본체(3) 내부로 수납되게 한다. 이에 상기 에어 해머(6)가 상승하여 해머 본체(3)의 내부로 수납되면, 에어 해머(6)가 승하강블록(5)을 상부로 밀어올려 상승하게 된다. 그리고 유압실린더(4)의 피스톤 롯드(42)는 실린더 배럴(41) 내부로 후진한다.
상기 유압스토퍼(8)는 유압실린더(4)의 유압라인에 연결되어 실린더 배럴(41) 내부의 유압류가 유출되는 것을 방지함으로써 유압실린더(4)의 축소 상태를 유지한다.
따라서 유압라인이 파손되더라도 유압실린더(4)가 후진되어 에어 해머(6)가 축소된 상태, 다시 말하면 해머 본체(3)의 외경이 축소된 상태를 유지할 수 있으므로, 굴착 해머(2)를 원활하게 지상으로 회수할 수 있다.
상기 유압스토퍼(8)는 일방향으로만 유압류 흐름을 허용하는 유압체크밸브로 구성할 수 있다.
도 6은 유압라인 정상 상태에서 유압스토퍼의 작동 관계를 나타내는 단면도이고, 도 7은 유압라인 파손 상태에서 유압스토퍼의 작동 관계를 나타내는 단면도이다.
도 6, 도 7 등에 도시된 바와 같이, 상기 유압스토퍼(8)는 피스톤 롯드(42)를 후진시키는 후진유압라인(44)의 중간에 구비되어 후진유압라인(44)에서 공급되는 후진유압류가 유압실린더(4)로 유입되는 것을 허용하도록 개방되고, 후진유압류가 유압실린더(4)에서 유출되는 것은 제한하도록 폐쇄되는 한편, 피스톤 롯드(42)를 전진시키는 전진유압라인(43)에서 분기된 분기유압라인(45)과 연결되어, 전진유압류가 유압실린더(4)에 공급시 후진유압류가 유압실린더(4)에서 배출되는 것을 허용하도록 개방되게 구성할 수 있다.
상기 전진유압라인(43)과 후진유압라인(44)이 모두 정상 상태인 경우, 유압스토퍼(8)와 상관없이 전진유압류 또는 후진유압류가 유압실린더(4)에서 원활하게 공급 또는 배출되어야 한다.
도 6을 참고하여 유압라인 정상 상태에서 유압스토퍼(8)의 작동 관계를 설명한다. 도 6의 (a)는 후진유압라인(44)에 의한 피스톤 롯드(42)의 후진 상태를 나타내고, 도 6의 (b)는 전진유압라인(43)에 의한 피스톤 롯드(42)의 전진 상태를 나타낸다.
상기 전진유압라인(43)으로부터 전진유압류가 실린더 배럴(41)의 내부 일측에 공급되는 경우, 피스톤 롯드(42)가 전진하면서 실린더 배럴(41)의 내부 타측에 채워져 있던 후진유압류는 후진유압라인(44)을 통해 실린더 배럴(41) 외부로 배출되어야 한다(도 6의 (b)).
역으로 상기 유압실린더(4)의 축소를 위해 후진유압라인(44)을 통해 후진유압류가 실린더 배럴(41)에 공급되면, 실린더 배럴(41) 내부의 전진유압류는 전진유압라인(43)을 통해 배출되어야 한다(도 6의 (a)).
이를 위해 상기 유압스토퍼(8)를 피스톤 롯드(42)를 후진시키기 위한 후진유압라인(44)의 중간에 구비한다. 상기 유압스토퍼(8)는 후진유압류가 유압실린더(4)의 실린더 배럴(41) 내부로 유입되는 것만 허용하고, 실린더 배럴(41)에서 배출되는 것은 제한하는 유압체크밸브로 구성할 수 있다.
이 경우 유압라인 정상 상태에서는 후진유압류를 실린더 배럴(41) 내부로 공급하여 정상적으로 굴착 해머(2)를 축소할 수 있다.
도 7을 참고하여 유압라인 파손 상태에서 유압스토퍼(8)의 작동 관계를 설명한다. 도 7의 (a)는 천공 저면 지반(1) 반력에 의한 피스톤 롯드(42)의 강제 후진 상태를 나타내고, 도 7의 (b)는 유압스토퍼(8) 폐쇄에 의한 후진유압류 배출 제한 상태, 즉 피스톤 롯드(42)의 후진 상태가 유지되는 경우를 도시한다.
상기 유압라인이 해머 본체(3)의 외부에서 파손된 경우에는 천공 저면 지반 반력에 의해 에어 해머(6)를 해머 본체(3)의 내부로 수납되게 한다. 그러면 승하강블록(5)에 연결된 유압실린더(4)가 축소되면서 피스톤 롯드(42)가 실린더 배럴(41) 내부에서 후진한다. 이 경우 후진유압류 측에서 흡인력이 발생하여 후진유압라인(44) 내부에 잔존해 있던 후진유압류가 개방된 유압스토퍼(8)를 통과하여 실린더 배럴(41) 내부를 채운다(도 7의 (a)).
상기 유압스토퍼(8)는 역방향, 즉 후진유압류가 유압실린더(4)에서 배출될 경우 폐쇄된다. 그러므로 상기 피스톤 롯드(42)가 완전히 후진되면, 에어 해머(6)의 자중에 의해 승하강블록(5)이 하강하려는 힘이 작용하더라도 실린더 배럴(41) 내부에 채워진 후진유압류가 배출되지 않아 축소된 상태를 유지한다(도 7의 (b)).
다만, 상기 유압라인이 정상 상태인 경우, 굴착 해머(2)를 확장시키기 위해서는 전진유압라인(43)에 의해 전진유압류 공급시 실린더 배럴(41) 내부의 유압류가 외부로 배출되어야 한다.
이를 위해 상기 전진유압라인(43)에서 분기된 분기유압라인(45)을 유압스토퍼(8)에 연결하고, 상기 전진유압라인(43)으로 유압류 공급시 분기유압라인(45)에도 유압류 일부가 공급되게 할 수 있다. 이때, 상기 분기유압라인(45)을 통해 공급된 유압류에 의해 유압스토퍼(8)를 개방함으로써 후진유압류가 유압실린더(4)에서 배출될 수 있다.
즉, 정상적으로 전진유압라인(43)이 작동하는 경우에는 유압스토퍼(8)가 개방되어 후진유압라인(44) 역시 정상 작동하도록 하고, 전진유압라인(43)이나 후진유압라인(44)이 정상 작동하지 않는 경우에만 유압류의 일방향(배출 방향) 흐름에 대해 유압스토퍼(8)를 폐쇄하여 유압류가 유압실린더(4)로부터 배출되는 것을 방지하도록 할 수 있다.
도 8은 유압스토퍼를 도시하는 단면도이고, 도 9는 유압스토퍼 개방시 작동 관계를 나타내는 단면도이며, 도 10은 유압스토퍼 폐쇄시 작동 관계를 나타내는 단면도이다.
도 8 내지 도 10 등에 도시된 바와 같이, 상기 유압스토퍼(8)는 후진유압류가 유입되는 제1포트(811)와 유입된 후진유압류를 유압실린더(4)로 공급하는 제2포트(812)가 형성된 밸브하우징(81); 상기 밸브하우징(81)의 내부에 구비되는 것으로, 상기 제2포트(812)가 일측면에 연통되고, 상기 제1포트(811)와 연통되는 유입공(821)이 형성된 제1수용부(82); 및 상기 제1수용부(82)의 내부에 수납되어 제2포트(812)에서 유입되는 유압류의 유압에 의해 상기 유입공(821)을 폐쇄하는 포핏 밸브(83); 로 구성할 수 있다.
상기 유압스토퍼(8)는 밸브하우징(81), 제1수용부(82) 및 포핏 밸브(83)를 포함하여 구성 가능하다.
상기 밸브하우징(81)에는 후진유압라인(44)에 연결되어 후진유압류가 유입되는 제1포트(811)와 유입된 후진유압류를 유압실린더(4)로 공급하는 제2포트(812)가 구비된다.
상기 제1수용부(82)는 밸브하우징(81)의 내부에 구비된다.
상기 제1수용부(82)는 밸브하우징(81)의 제1포트(811)와 연통되는 유입공(821)이 형성되고, 일측면이 밸브하우징(81)의 제2포트(812)와 연통된다.
상기 포핏 밸브(83)는 제1수용부(82)의 내부에 수납된다.
상기 포핏 밸브(83)는 제2포트(812)에서 유입되는 유압류의 유압에 의해 상기 유입공(821)을 폐쇄한다.
상기 포핏 밸브(83)는 유입공(821)을 폐쇄하기 위해 단면이 확대된 헤드(831)와 상기 헤드(831)의 하단에 연장되는 가이드 롯드(832)로 구성할 수 있다.
상기 헤드(831)의 하부에는 내부에 상기 가이드 롯드(832)가 수용되는 제1탄성부재(84)가 구비될 수 있다.
상기 제1탄성부재(84)는 포핏 밸브(83)의 헤드(831) 하단을 가압하여 포핏 밸브(83)가 유입공(821)을 폐쇄한 상태를 유지할 수 있다.
경우에 따라 상기 포핏 밸브(83)는 구 형상의 헤드(831)로만 구성될 수도 있다.
상기 밸브하우징(81)의 제2포트(812)는 포핏 밸브(83)의 헤드(831)보다 하부 측에 위치시키는 것이 바람직하다. 이에 따라 상기 제2포트(812)를 통해 유압류가 유입되는 경우, 유압류에 의해 포핏 밸브(83)를 상승시켜 포핏 밸브(83)의 헤드(831)가 유입공(821)을 자연스럽게 폐쇄할 수 있다.
도 9는 유압스토퍼(8) 개방시, 후진유압라인(44)에 의해 유압실린더(4)로 후진유압류가 공급되는 상태가 도시된다.
상기 후진유압라인(44)에 의해 후진유압류가 공급되는 경우, 제1포트(811)를 통해 유입되는 유압류는 포핏 밸브(83)의 헤드(831)를 하부로 가압하여 유입공(821)을 개방하면서 제2포트(812)를 통해 유압실린더(4)로 공급된다.
도 10은 유압스토퍼(8) 폐쇄시, 상기 포핏 밸브(83)가 유입공(821)을 폐쇄하여 유압류의 배출이 제한되는 상태를 도시한다.
도 11은 파일롯 피스톤에 의한 포핏 밸브의 강제 개방 상태를 도시하는 단면도이다.
도 11 등에 도시된 바와 같이, 상기 유압스토퍼(8)에는 상기 밸브하우징(81)의 내부에 구비되는 것으로, 일측면은 상기 분기유압라인(45)이 연결되는 제3포트(813)에 연통되고, 타측면은 제1수용부(82)의 유입공(821) 측으로 관통공(851)이 형성된 제2수용부(85); 및 상기 제2수용부(85)의 관통공(851)을 관통하여 왕복 운동 가능하도록 제2수용부(85)의 내부에 수납되는 것으로 일단에는 제2탄성부재(87)의 가압에 의해 상기 제3포트(813)를 폐쇄하는 헤드(861)가 형성되고, 타단에는 유입공(821) 측을 향하는 가압핀(862)이 돌출 형성되어, 분기유압라인(45)을 통해 제3포트(813)로 유입되는 유압류의 유압에 의해 유입공(821) 측으로 이동하여 가압핀(862)이 포핏 밸브(83)를 가압하도록 함으로써 유입공(821)을 개방시키는 파일롯 피스톤(86); 이 더 구비될 수 있다.
유압라인이 정상 상태인 경우, 후진유압라인(44)에 구비된 유압스토퍼(8)가 폐쇄되지 않도록 하기 위해 유압스토퍼(8)에 제2수용부(85)를 형성하고 포핏 밸브(83)를 선택적으로 제어하는 파일롯 피스톤(86)을 제2수용부(85) 내에 구비할 수 있다.
상기 제2수용부(85)는 밸브하우징(81)의 내부에 구비된다.
상기 제2수용부(85)는 일측면이 상기 분기유압라인(45)이 연결되는 제3포트(813)에 연통되고, 타측면에는 제1수용부(82)의 유입공(821) 측으로 관통공(851)이 형성된다.
즉, 상기 제2수용부(85)의 일측면은 분기유압라인(45)이 연결되는 제3포트(813)에 연통되게 구성된다. 상기 제3포트(813)의 반대 측에는 제1수용부(82)의 유입공(821) 측으로 관통공(851)을 형성할 수 있다.
상기 파일롯 피스톤(86)은 제2수용부(85)의 내부에 수납되는 것으로, 제2수용부(85)의 관통공(851)을 관통하여 왕복 운동 가능하다.
상기 파일롯 피스톤(86)의 일부는 관통공(851)을 관통하여 관통공(851)을 폐쇄할 수 있다.
상기 파일롯 피스톤(86)의 일단에는 제2탄성부재(87)의 가압에 의해 상기 제3포트(813)를 폐쇄하는 헤드(861)가 형성될 수 있다.
상기 헤드(861)는 단면이 확대된 부분으로, 하부에 위치하는 제2탄성부재(87)에 의해 가압됨으로써 제3포트(813)를 폐쇄할 수 있다.
상기 파일롯 피스톤(86)의 타단에는 제2수용부(85)의 관통공(851) 외부로 돌출되어 유입공(821) 측을 향하는 가압핀(862)이 형성된다.
상기 가압핀(862)은 분기유압라인(45)을 통해 제3포트(813)로 유입되는 유압류의 유압에 의해 유입공(821) 측으로 이동하여 포핏 밸브(83)를 가압함으로써 유입공(821)을 개방시킨다.
상기 가압핀(862)이 포핏 밸브(83)를 가압하여 유입공(821) 내부에 진입한 경우에도 유입공(821)이 폐쇄되지 않도록 가압핀(862)은 유입공(821)보다 지름을 작게 형성함이 바람직하다.
상기 전진유압라인(43)에 의해 전진유압류가 유압실린더(4)에 공급되는 경우, 전진유압라인(43)에 공급되는 전진유압류의 일부가 분기유압라인(45)을 통해 제3포트(813)로 유입될 수 있다.
이때, 유입된 유압류의 유압에 의해 파일롯 피스톤(86)이 밀리고, 관통공(851)을 통해 파일롯 피스톤(86)이 외부 측으로 이동한다.
이에 따라 파일롯 피스톤(86) 단부의 가압핀(862)이 포핏 밸브(83)의 헤드(831)를 가압하여 포핏 밸브(83)를 제1수용부(82) 내부로 후퇴시키고, 유입공(821)이 개방될 수 있다(도 11).
상기 후진유압라인(44)에 의해 후진유압류가 유압실린더(4)에 공급되는 경우, 후진유압류의 유압에 의해 포핏 밸브(83)가 가압되어 유입공(821)이 개방된 상태로 유지된다. 그리고 실린더 배럴(41) 내에 잔존하는 유압류는 전진유압라인(43)을 통해 배출된다(도 9).
한편, 상기 전진유압라인(43)이 외부에서 파손된 경우에는 분기유압라인(45)에도 유압류가 공급되지 않는다. 그러므로 파일롯 피스톤(86)은 제2탄성부재(87)에 의해 제3포트(813)를 폐쇄한 상태로 유지되고, 가압핀(862)은 유입공(821) 또는 포핏 밸브(83)의 헤드(831)와 이격되게 위치하여 포핏 밸브(83)는 일방향 흐름만 제어하는 유압체크밸브의 역할을 수행한다(도 10).
상기 후진유압라인(44)만 파손된 경우, 전진유압라인(43)에 유압류만 공급하지 않으면 파일롯 피스톤(86)은 여전히 포핏 밸브(83)와 이격된 상태로 유지되어 포핏 밸브(83)가 유압체크밸브로 유효하게 작동된다.
도 12는 배출홀이 구비된 지지블록을 도시하는 단면도이고, 도 13은 배출홀로 배출되는 고압 공기의 흐름을 나타내는 도면이며, 도 14는 에어홈이 형성된 승하강블록을 도시하는 사시도이다.
도 12, 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 가이드공(71) 내에는 외주면이 곡면 형상이고, 중앙에 에어 해머(6)가 관통되어 에어 해머(6)의 슬라이딩 이동 및 회전을 가이드하는 볼마운트(70)가 회전 가능하게 구비되며, 상기 가이드공(71)의 내주면 또는 볼마운트(70)의 외주면에는 해머 본체(3)의 내부에 공급되는 고압 공기를 지지블록(7)의 하부로 배출하는 배출홀(711)이 형성될 수 있다.
상기 지지블록(7)의 각 가이드공(71)에는 에어 해머(6)의 회동을 원활하게 가이드하기 위해 에어 해머(6)가 관통되는 볼마운트(70)가 구비될 수 있다.
상기 볼마운트(70)는 외주면이 볼록한 곡면 형상이고, 가이드공(71)은 볼마운트(70)의 외주면과 대응되는 형상으로 오목한 곡면 형상으로 형성되어 볼마운트(70)가 가이드공(71) 내에서 자유롭게 회동 가능하도록 구성할 수 있다.
상기 에어 해머(6)는 볼마운트(70) 내부의 중공(701)을 통과하여 슬라이딩 가능하게 결합될 수 있다.
상기 에어 해머(6)에 의한 지반(1) 굴착시, 천공홀(11) 내 슬러리가 볼마운트(70)와 가이드공(71) 사이 공간을 통해 해머 본체(3) 내부로 유입되거나 볼마운트(70) 주변에 쌓여 볼마운트(70)의 회전 또는 에어 해머(6)의 승하강이 제대로 이루어지지 않을 수 있다.
이를 방지하기 위해 가이드공(71)의 내주면 또는 볼마운트(70)의 외주면에 고압 공기를 지지블록(7)의 하부로 배출하는 배출홀(711)을 형성할 수 있다.
그리고 상기 해머 본체(3)에는 고압의 압축 공기를 해머 본체(3) 내부로 분사하는 분사구(33)가 구비될 수 있다(도 13).
상기 분사구(33)를 통해 해머 본체(3) 내부로 분사된 고압의 압축 공기는 도 14에서와 같이 승하강블록(5)의 외측에 구비된 에어홈(52)을 통해 승하강블록(5)과 지지블록(7) 사이 공간으로 이동한 후, 최종적으로 배출홀(711)을 통해 지지블록(7)의 하부로 분사될 수 있다(도 13).
도 14에서 승하강블록(5)의 하부면에 구비된 장착홈(51)에는 에어 해머(6)의 상단이 삽입되어 핀 접합된다.
도 15는 후진유압류 저장탱크가 구비된 확장형 굴착 해머를 도시하는 단면도이다.
도 15에 도시된 바와 같이, 상기 유압스토퍼(8) 후방의 후진유압라인(44)에는 후진유압류 저장탱크(46)가 구비될 수 있다.
상기 유압라인 파손시 지반 반력에 의해 에어 해머(6)를 해머 본체(3) 내부로 밀어넣을 때, 실린더 배럴(41) 내부 흡인력에 의해 후진유압류가 실린더 배럴(41) 내부로 유입된다. 그런데 유압라인이 해머 본체(3) 외부에서 완전 파손된 경우, 파손부를 통해 외기가 유입되어 실린더 배럴(41) 내부에 공기가 채워질 수 있다. 이 경우 상기 실린더 배럴(41) 내부의 압력이 에어 해머(6)의 자중을 버티지 못해 에어 해머(6)가 하강될 수 있다.
따라서 유압라인 파손시에도 실린더 배럴(41)의 내부로 외기가 유입되지 않고 후진유압류만 유입될 수 있도록 유압스토퍼(8) 후방의 후진유압라인(44) 중간에는 후진유압류 저장탱크(46)를 구비할 수 있다.
상기 후진유압류 저장탱크(46)는 해머 본체(3)의 내부에 구비된다.
상기 후진유압류 저장탱크(46)는 실린더 배럴(41)의 내부 용적 이상의 용적을 갖도록 하여, 후진유압류 흡입시 후진유압류 저장탱크(46) 내의 후진유압류만으로 실린더 배럴(41) 내부가 채워지도록 구성할 수 있다.
1: 지반 11: 천공홀
12: 확공부 2: 확장형 굴착 해머
3: 해머 본체 31: 롯드 어댑터
32: 공기공급관 33: 분사구
4: 유압실린더 41: 실린더 배럴
42: 피스톤 롯드 43: 전진유압라인
44: 후진유압라인 45: 분기유압라인
46: 저장탱크 5: 승하강블록
51: 장착홈 52: 에어홈
6: 에어 해머 61: 해머 비트
7: 지지블록 70: 볼마운트
701: 중공 71: 가이드공
711: 배출홀 8: 유압스토퍼
81: 밸브하우징 811: 제1포트
812: 제2포트 813: 제3포트
82: 제1수용부 821: 유입공
83: 포핏 밸브 831: 헤드
832: 가이드 롯드 84: 제1탄성부재
85: 제2수용부 851: 관통공
86: 파일롯 피스톤 861: 헤드
862: 가압핀 87: 제2탄성부재
9: 가이드블록 91: 슬로트홀

Claims (6)

  1. 굴착기의 롯드 하단에 결합되는 해머 본체(3);
    상기 해머 본체(3)의 상부 내측에 설치되는 것으로 유압라인에 의해 공급되는 유압류에 의해 피스톤 롯드(42)가 수직 방향으로 전진 또는 후진하여 길이가 신축되는 유압실린더(4);
    상기 해머 본체(3)의 내부에서 상기 유압실린더(4)의 하단에 결합되는 것으로 유압실린더(4)의 신축에 따라 승하강하는 승하강블록(5);
    상기 해머 본체(3)의 축에 대해 경사지게 배치되는 것으로 상단은 상기 승하강블록(5)의 하부에 힌지 결합되고, 하단은 해머 본체(3)의 하부로 돌출되어 승하강블록(5)의 승하강에 따라 해머 본체(3)의 외경 내측으로 축소되거나 외경 외측으로 확장되는 적어도 하나 이상의 에어 해머(6);
    상기 해머 본체(3)의 내부에서 승하강블록(5)의 하부에 구비되는 것으로 상기 에어 해머(6)의 하부가 관통되어 에어 해머(6)의 확장을 가이드하는 가이드공(71)이 형성된 지지블록(7); 및
    상기 유압실린더(4)의 축소 상태에서 유압류 미공급시 축소 상태를 유지하기 위해 상기 유압실린더(4)의 유압라인에 연결되는 것으로, 피스톤 롯드(42)를 후진시키는 후진유압라인(44)의 중간에 구비되어 후진유압라인(44)에서 공급되는 후진유압류가 유압실린더(4)로 유입되는 것을 허용하도록 개방되고, 후진유압류가 유압실린더(4)에서 유출되는 것은 제한하도록 폐쇄되는 한편, 피스톤 롯드(42)를 전진시키는 전진유압라인(43)에서 분기된 분기유압라인(45)과 연결되어, 전진유압류가 유압실린더(4)에 공급시 후진유압류가 유압실린더(4)에서 배출되는 것을 허용하도록 개방되는 유압스토퍼(8); 로 구성되는 것을 특징으로 하는 확장형 굴착 해머.
  2. 삭제
  3. 제1항에서,
    상기 유압스토퍼(8)는 후진유압류가 유입되는 제1포트(811)와 유입된 후진유압류를 유압실린더(4)로 공급하는 제2포트(812)가 형성된 밸브하우징(81);
    상기 밸브하우징(81)의 내부에 구비되는 것으로, 상기 제2포트(812)가 일측면에 연통되고, 상기 제1포트(811)와 연통되는 유입공(821)이 형성된 제1수용부(82); 및
    상기 제1수용부(82)의 내부에 수납되어 제2포트(812)에서 유입되는 유압류의 유압에 의해 상기 유입공(821)을 폐쇄하는 포핏 밸브(83); 로 구성되는 것을 특징으로 하는 확장형 굴착 해머.
  4. 제3항에서,
    상기 유압스토퍼(8)에는 상기 밸브하우징(81)의 내부에 구비되는 것으로, 일측면은 상기 분기유압라인(45)이 연결되는 제3포트(813)에 연통되고, 타측면은 제1수용부(82)의 유입공(821) 측으로 관통공(851)이 형성된 제2수용부(85); 및 상기 제2수용부(85)의 관통공(851)을 관통하여 왕복 운동 가능하도록 제2수용부(85)의 내부에 수납되는 것으로 일단에는 제2탄성부재(87)의 가압에 의해 상기 제3포트(813)를 폐쇄하는 헤드(861)가 형성되고, 타단에는 유입공(821) 측을 향하는 가압핀(862)이 돌출 형성되어, 분기유압라인(45)을 통해 제3포트(813)로 유입되는 유압류의 유압에 의해 유입공(821) 측으로 이동하여 가압핀(862)이 포핏 밸브(83)를 가압하도록 함으로써 유입공(821)을 개방시키는 파일롯 피스톤(86); 이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 확장형 굴착 해머.
  5. 제1항에서,
    상기 가이드공(71) 내에는 외주면이 곡면 형상이고, 중앙에 에어 해머(6)가 관통되어 에어 해머(6)의 슬라이딩 이동 및 회전을 가이드하는 볼마운트(70)가 회전 가능하게 구비되며, 상기 가이드공(71)의 내주면 또는 볼마운트(70)의 외주면에는 해머 본체(3)의 내부에 공급되는 고압 공기를 지지블록(7)의 하부로 배출하는 배출홀(711)이 형성되는 것을 특징으로 하는 확장형 굴착 해머.
  6. 제1항에서,
    상기 유압스토퍼(8) 후방의 후진유압라인(44)에는 후진유압류 저장탱크(46)가 구비되는 것을 특징으로 하는 확장형 굴착 해머.
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