KR102667641B1 - 내구성이 우수한 터널 굴착 공사용 햄머 및 이를 이용한 터널 굴착 공법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 내구성이 우수한 터널 굴착 공사용 햄머 및 이를 이용한 터널 굴착 공법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 일단에 에어공급조인트가 체결되고, 타단에 비트부재가 체결된 중공의 케이싱과, 상기 케이싱의 내부에 배치되어, 상기 에어공급조인트에서 전달되는 에어를 제어하는 제어밸브와, 상기 케이싱의 내부에 배치되고 중공의 에어안내홀이 형성되며, 상기 에어공급조인트에서 전달되는 에어에 의해 이동됨과 아울러 상기 비트부재를 타격하는 피스톤을 포함하여 이루어진 터널 굴착 공사용 햄머로서, 상기 비트부재에는 상기 피스톤과 상기 비트부재 사이에 기밀을 유지시키도록 비트쵸크부가 마련된 것을 특징으로 하는 내구성이 우수한 터널 굴착 공사용 햄머 및 이를 이용한 터널 굴착 공법을 제공한다.
본 발명인 내구성이 우수한 터널 굴착 공사용 햄머 및 이를 이용한 터널 굴착 공법은 굴착용 햄머에 체결되어 충격에 따른 진동을 절단하는 비트부재에 안착홈과 비트쵸크유닛으로 이루어진 비트쵸크부를 마련하고, 안착홈에 비트쵸크유닛이 탈착가능하게 체결되도록 하며, 비트쵸크유닛의 파손을 방지할 수 있어 유지보수에 따른 비용과 시간을 절감할 수 있고, 비트쵸크유닛을 모노머캐스트 나일론 재질의 블럭을 이용해 원통형 형상을 갖도록 가공하여 형성되도록 하여 비트쵸크유닛의 수명을 연장하고 공사 중단을 방지함으로써 기존의 공기보다 대폭 단축시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명인 내구성이 우수한 터널 굴착 공사용 햄머 및 이를 이용한 터널 굴착 공법은 굴착용 햄머에 체결되어 충격에 따른 진동을 절단하는 비트부재에 안착홈과 비트쵸크유닛으로 이루어진 비트쵸크부를 마련하고, 안착홈에 비트쵸크유닛이 탈착가능하게 체결되도록 하며, 비트쵸크유닛의 파손을 방지할 수 있어 유지보수에 따른 비용과 시간을 절감할 수 있고, 비트쵸크유닛을 모노머캐스트 나일론 재질의 블럭을 이용해 원통형 형상을 갖도록 가공하여 형성되도록 하여 비트쵸크유닛의 수명을 연장하고 공사 중단을 방지함으로써 기존의 공기보다 대폭 단축시킬 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 내구성이 우수한 터널 굴착 공사용 햄머 및 이를 이용한 터널 굴착 공법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 굴착용 햄머에 체결되어 충격에 따른 진동을 절단하는 비트부재에 안착홈과 비트쵸크유닛으로 이루어진 비트쵸크부를 마련하고, 안착홈에 비트쵸크유닛이 탈착가능하게 체결되도록 하며, 비트쵸크유닛의 파손을 방지할 수 있어 유지보수에 따른 비용과 시간을 절감할 수 있고, 비트쵸크유닛을 모노머캐스트 나일론 재질의 블럭을 이용해 원통형 형상을 갖도록 가공하여 형성되도록 하여 비트쵸크유닛의 수명을 연장하고 공사 중단을 방지함으로써 기존의 공기보다 대폭 단축시킬 수 있는 터널 굴착 공사용 햄머 및 이를 이용한 터널 굴착 공법에 관한 것이다.
일반적으로, 햄머장치는 천공기계의 햄머결합장치 출력축에 연결하여 건물 기초공사나, 콘크리트 파일시공, 석유시추, 가스시추, 터널천공, 지열작업, 우물작업 및 지하수 개발과 같은 지반이나 암반 등에 구멍을 천공하는 각종 천공작업에 사용되는 것으로, 외부로부터 공급되는 압축공기의 작용에 의해 직선왕복 운동하는 피스톤의 타격에 따른 진동에 의한 햄머비트의 타격작용을 통해 지반 내의 암반을 파쇄하여 천공하도록 구성되어 있다.
상기한 종래 햄머장치의 경우 중공의 케이싱과; 상기 케이싱의 상단에 테이퍼나사 또는 다각 조인트(Joint)로 연결되면서 중앙에 압축공기의 유입구 및 공급유로가 상호 연통 형성된 탑서브와; 상기 탑서브 내의 공급유로에 설치되며, 탑서브 내부로 유입된 압축공기가 외부로 역류하는 것을 방지하는 첵밸브수단과; 상기 케이싱 내부에 슬라이드 가능하게 설치되며, 탑서브의 유입구를 통해 공급된 압축공기의 작용에 따라 케이싱 내부를 직선왕복운동하면서 햄머비트를 타격하는 피스톤과; 상기 케이싱 하단에 나사 체결되는 햄머비트를 포함하는 등 상기한 구성요소들은 국내공개특허 제10-2011-0073148호를 비롯해 선행적으로 국내 및 국외에 개시된 햄머장치 모두 역시 위와 동일한 구성요소로 이루어져 있으며, 상기와 같이 선행적으로 개시된 각 햄머장치의 경우 단지 피스톤 내에 형성된 공기이송홈을 통해 상기 피스톤의 하단과 상단으로 각각 압축공기를 이송시키면서 이와 대응되게 피스톤이 상하로 직선왕복운동을 이루는 등의 작동과정에서 단순적인 차이점을 갖는다고 할 수 있다.
종래의 햄머장치는 햄머비트의 상면에 풋밸브가 형성되어, 피스톤에 형성되는 에어공급통로의 하부에 체결되도록 함으로써, 풋밸브가 마련된 햄머비트와 피스톤 사이에 기밀이 유지되어, 압축공기의 압력에 의해 피스톤이 승강된다.
그러나, 종래의 풋밸브는 피스톤의 에어공급통로에 끼움되고 분리되는 과정을 반복적으로 수행하게 되는데, 이 과정에서 풋밸브와 피스톤이 마찰 또는 피스톤이 햄머비트에 충돌하는데 따른 충격에 의해 파손될 경우 교체, 수리해야 하는데, 풋밸브가 햄머비트에 일체로 형성되어 유지보수가 복잡하고 번거로운 문제점이 있으며, 햄머비트 전체를 교체해야 하므로 유지보수에 따른 비용이 과도하게 소요되는 문제점이 있었다.
특히, 상기 굴착장비는 굴착햄머를 앞단으로 해서 길이를 늘리기 위한 로드(rod)를 일정 간격으로 연결하여 시공하는데, 상기 굴착햄머는 선단 비트와 이를 타격하기 위한 피스톤 등으로 이루어져 있으며, 선단 비트와 피스톤을 결합할 때, 압축공기(에어)에 의해 피스톤이 수평 이동하도록 그 사이에 풋밸브(foot valve)를 구비해야 한다. 상기 풋밸브가 없을 경우 에어가 빠져 압력이 걸리지 않으므로 비트쵸크는 필수 장치이다. 일부 특허에서는 풋밸브가 생략된 구조도 제안된바 있으나, 실질적으로 상기 풋밸브가 없다면 햄머가 작동될 수 없다.
상기 풋밸브는 피스톤이 내려오는 부분과 간극이 머리카락 하나 정도 있을 정도로 미세한 간극만 있으므로 피스톤이 타격할 때 정확하게 맞는 것이 일반적이다. 특히, 수직 굴착장치의 경우는 풋밸브가 타격되는 경우는 거의 없다.
그러나, 수평 굴착의 경우 상하 무게중심으로 아래쪽으로 미치기 때문에 미세하게 쳐지는 현상이 발생할 수 있으며, 이 경우는 피스톤 헤드가 비트 상단을 타격할 때 그 사이에 있는 풋밸브가 미세하게 타격되는 경우가 발생한다.
이와 같이 풋밸브가 피스톤 헤드에 의해 타격되는 것은 수평 굴착 장비의 고질적인 문제이다.
이러한 문제를 방지하기 위해 기존에는 풋밸브에 있어서 고강도 PE(polyethylene) 제품을 사용하였다. PE 제품은 질기고 잘 안깨지는 장점은 있으나, 열에 약해 변형이 쉽게 발생하는 문제가 있다. 잦은 피스톤 운동에 의해 과열이 발생하면 변형이 되기 쉽다.
또한, 이러한 문제를 해결하기 위해 아세탈(Acetal)재질로 된 풋밸브를 사용하는 경우도 있었다. 이러한 아세탈은 열에 강한 특징이 있으나, 재질이 딱딱해 깨지는 문제가 발생하며, 특히 동절기 공사에서는 충부한 워밍업을 하지 않을 경우 깨지기 쉬운 문제점이 있다.
이와 같이, 풋밸브가 변형되거나 깨질 경우, 외부에서 전체 장비를 꺼내어 복수개의 로드를 순차적으로 분리하고, 최선단의 햄머를 꺼내서 부품을 일일이 분해한 후 깨지거나 변형된 풋밸브를 분리해내고 교체를 한 후, 다시 햄머를 조립하고 로드를 일일이 재조립해야 하므로, 작업 공기가 과도하게 지체되는 문제가 있어 개선의 필요성이 매우 큰 상황이었다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 굴착용 햄머에 체결되어 충격에 따른 진동을 절단하는 비트부재에 안착홈과 비트쵸크유닛으로 이루어진 비트쵸크부를 마련하고, 안착홈에 비트쵸크유닛이 탈착가능하게 체결되도록 하며, 비트쵸크유닛의 파손을 방지할 수 있어 유지보수에 따른 비용과 시간을 절감할 수 있고, 비트쵸크유닛을 모노머캐스트 나일론 재질의 블럭을 이용해 원통형 형상을 갖도록 가공하여 형성되도록 하여 비트쵸크유닛의 수명을 연장하고 공사 중단을 방지함으로써 기존의 공기보다 대폭 단축시킬 수 있는 터널 굴착 공사용 햄머 및 이를 이용한 터널 굴착 공법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명은
일단에 에어공급조인트가 체결되고, 타단에 비트부재가 체결된 중공의 케이싱과,
상기 케이싱의 내부에 배치되어, 상기 에어공급조인트에서 전달되는 에어를 제어하는 제어밸브와,
상기 케이싱의 내부에 배치되고 중공의 에어안내홀이 형성되며, 상기 에어공급조인트에서 전달되는 에어에 의해 이동됨과 아울러 상기 비트부재를 타격하는 피스톤을 포함하여 이루어진 터널 굴착 공사용 햄머로서,
상기 비트부재에는 상기 피스톤과 상기 비트부재 사이에 기밀을 유지시키도록 비트쵸크부가 마련된 것을 특징으로 하는 내구성이 우수한 터널 굴착 공사용 햄머를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서,
상기 비트쵸크부는 상기 비트부재의 상면에 형성되는 안착홈과,
상기 안착홈에 일단이 끼움되어 고정되고, 타단이 상기 피스톤의 단부에 형성되는 에어안내홀에 끼움되는 비트쵸크유닛으로 이루어져,
상기 비트쵸크유닛이 파손시 상기 안착홈에서 분리하여 교체할 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 비트쵸크유닛은 원형의 관 형상으로 형성된 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 비트쵸크유닛은 모노머캐스트 나일론 재질의 블럭을 이용해 원통형 형상을 갖도록 가공하여 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 모노머캐스트 나일론 재질의 블럭은 나일론용 모노머, 촉매, 중합개시제, 그라파이트 분말 및 강도증진제를 혼합하고, 상기 혼합된 혼합물을 몰드 내에 캐스팅하고, 가열 상태로 중합반응을 수행하여 블럭 형태로 제조된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 강도증진제는 이산화티타늄 20~35 중량%, 운모 1~15 중량%, 탄산칼슘 1~25 중량%, 규조토 1~10 중량%, 부틸산염 1~10 중량%, 디올 화합물 1~10 중량% 및 실리코네이트 성분 0.1~10 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서,
상기 비트부재에는,
상기 안착홈의 내면에 환형의 걸림홈이 더 형성되고,
상기 안착홈에 끼움되는 상기 비트쵸크유닛의 단부 외면에는 상기 걸림홈에 끼움되어,
상기 걸림홈에 끼움된 상기 비트쵸크유닛이 분리되는 것을 방지하도록 환형의 걸림돌부가 외측으로 돌출되게 일체로 더 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명은
터널 형성을 위해 햄머를 이용하여 굴착공을 형성시키기 위한 터널 굴착 공법으로서,
상기 햄머를 굴착공을 형성할 대상장소에 배치시키는 햄버 배치단계;
상기 햄머에 에어를 공급하여 햄머 내부의 피스톤을 이동시켜 비트부재를 타격시키도록 된 햄머 구동단계;
상기 햄머를 이동시켜 상기 굴착공을 형성시킬 대상면에 굴착하여 굴착공을 형성시키는 굴착공 형성단계;
상기 햄머를 이용하여 굴착하는 과정에서 발생되는 분쇄물을 외부로 배출시키는 분쇄물 배출단계;
상기 굴착공에서 상기 햄머를 분리하는 굴착공 햄머 분리단계; 및
상기 굴착공에 내면의 이물질의 외부로 배출시키는 잔여 분쇄물 배출 마감단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 내구성이 우수한 터널 굴착 공사용 햄머를 이용한 터널 굴착 공법을 제공한다.
본 발명인 내구성이 우수한 터널 굴착 공사용 햄머 및 이를 이용한 터널 굴착 공법은 굴착용 햄머에 체결되어 충격에 따른 진동을 절단하는 비트부재에 안착홈과 비트쵸크유닛으로 이루어진 비트쵸크부를 마련하고, 안착홈에 비트쵸크유닛이 탈착가능하게 체결되도록 하며, 비트쵸크유닛의 파손을 방지할 수 있어 유지보수에 따른 비용과 시간을 절감할 수 있고, 비트쵸크유닛을 모노머캐스트 나일론 재질의 블럭을 이용해 원통형 형상을 갖도록 가공하여 형성되도록 하여 비트쵸크유닛의 수명을 연장하고 공사 중단을 방지함으로써 기존의 공기보다 대폭 단축시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 내구성이 우수한 터널 굴착 공사용 햄머를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 내구성이 우수한 터널 굴착 공사용 햄머를 나타낸 작동상태도이다.
도 3은 본 발명에 따른 내구성이 우수한 터널 굴착 공사용 햄머를 나타낸 부분확대도이다.
도 4는 본 발명에 따른 내구성이 우수한 터널 굴착 공사용 햄머의 비트쵸크유닛을 나타낸 결합상태도이다.
도 5는 본 발명에 따른 내구성이 우수한 터널 굴착 공사용 햄머의 비트쵸크부를 나타낸 부분확대도이다.
도 6은 본 발명에 따른 내구성이 우수한 터널 굴착 공사용 햄머의 비트쵸크유닛을 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 내구성이 우수한 터널 굴착 공사용 햄머의 비트쵸크유닛의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 내구성이 우수한 터널 굴착 공사용 햄머를 나타낸 작동상태도이다.
도 3은 본 발명에 따른 내구성이 우수한 터널 굴착 공사용 햄머를 나타낸 부분확대도이다.
도 4는 본 발명에 따른 내구성이 우수한 터널 굴착 공사용 햄머의 비트쵸크유닛을 나타낸 결합상태도이다.
도 5는 본 발명에 따른 내구성이 우수한 터널 굴착 공사용 햄머의 비트쵸크부를 나타낸 부분확대도이다.
도 6은 본 발명에 따른 내구성이 우수한 터널 굴착 공사용 햄머의 비트쵸크유닛을 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 내구성이 우수한 터널 굴착 공사용 햄머의 비트쵸크유닛의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수 도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도 1은 본 발명에 따른 내구성이 우수한 터널 굴착 공사용 햄머를 나타낸 단면도이다. 도 2는 본 발명에 따른 내구성이 우수한 터널 굴착 공사용 햄머를 나타낸 작동상태도이다. 도 3은 본 발명에 따른 내구성이 우수한 터널 굴착 공사용 햄머를 나타낸 부분확대도이다. 도 4는 본 발명에 따른 내구성이 우수한 터널 굴착 공사용 햄머의 비트쵸크유닛을 나타낸 결합상태도이다. 도 5는 본 발명에 따른 내구성이 우수한 터널 굴착 공사용 햄머의 비트쵸크부를 나타낸 부분확대도이다. 도 6은 본 발명에 따른 내구성이 우수한 터널 굴착 공사용 햄머의 비트쵸크유닛을 나타낸 사시도이다. 도 7은 본 발명에 따른 내구성이 우수한 터널 굴착 공사용 햄머의 비트쵸크유닛의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
도면에 도시된 바와 같이 본 발명인 내구성이 우수한 터널 굴착 공사용 햄머(10)(이하에서는 설명의 편의상 '터널 굴착 공사용 햄머'라 명명함)는 주로 수평 방식으로 터널을 형성시키기 위해 굴착하는 햄머(10)로서, 이러한 햄머(10)는 일단에 에어공급조인트(21)가 체결되고, 타단에 비트부재(22)가 체결된 중공의 케이싱(20)과, 상기 케이싱(20)의 내부에 배치되어, 상기 에어공급조인트(21)에서 전달되는 에어를 제어하는 제어밸브(30)와, 상기 케이싱(20)의 내부에 배치되고 중공의 에어안내홀(41)이 형성되며, 상기 에어공급조인트(21)에서 전달되는 에어에 의해 이동됨과 아울러 상기 비트부재(22)를 타격하는 피스톤(40)을 포함하여 이루어진다.
이때, 도 1에서와 같이 피스톤(40)이 도면상 좌향으로 이동된 상태에서 상기 케이싱(20)의 에어공급조인트(21)로 에어가 공급되면 상기 에어공급조인트(21)와 상기 피스톤(40) 사이에 형성되는 에어충진공간(23)으로 에어가 공급됨과 아울러 상기 피스톤(40)과 상기 케이싱(20) 내면 사이의 공간을 따라 에어가 이동하면서 상기 피스톤(40)의 하부를 가압함과 아울러 상기 피스톤(40)의 에어안내홀(41)로 유입되는 에어의 압력에 의해 상기 피스톤(40)을 상향으로 이동시키게 되고, 상기 비트부재(22)와 상기 피스톤(40) 사이의 에어를 사이 비트부재(22)에 마련된 배출공을 통해 외부로 배출되며, 상향으로 이동된 피스톤(40)은 상기 피스톤(40)이 이동되면서 압축된 에어충진공간(23)의 압력 및 상기 에어충진공간(23)으로 유입되는 에어 의해 좌향으로 이동하여 상기 비트부재(22)를 타격함으로써, 그 충격이 굴착면에 전달되어 굴착되도록 한다. 상기한 햄머(10)는 에어공급에 의해 굴착면을 굴착하도록 이루어진 통상의 것으로서 보다 상세한 구성 및 작동설명은 생략한다.
상기 비트부재(22)에는 피스톤(40)과의 기밀을 유지하여, 에어공급에 의해 상기 비트부재(22)와 맞닿은 상기 피스톤(40)을 이동시키는 과정에서 외부로 에어가 유출되는 것을 방지하도록 비트쵸크부(50)가 마련되며, 비트쵸크부(50)는 본 발명의 주요한 기술적 요지이다.
상기 비트쵸크부(50)에 의해 피스톤(40)과 비트부재(22) 사이의 기밀이 유지되며, 공급되는 에어가 유출되는 것을 방지하게 된다.
상기 비트부재(22)에 마련되어 상기 피스톤(40)과 상기 비트부재(22) 사이에 기밀을 유지시키는 비트쵸크부(50)는 상기 비트부재(22)의 상면에 형성되는 안착홈(51)과, 상기 안착홈(51)에 일단이 끼움되어 고정되고, 타단이 상기 피스톤(40)의 단부에 형성되는 에어안내홀(41)에 끼움되는 비트쵸크유닛(52)으로 이루어져, 상기 비트쵸크유닛(52)이 파손시 상기 안착홈(51)에서 분리하여 교체할 수 있도록 구성된다.
즉, 상기 피스톤(40)이 상기 비트부재(22)를 타격하는 과정에서 상기 비트쵸크유닛(52)이 마찰되거나 충격이 전달되어 파손시, 상기 비트부재(22) 전체를 교체하지 않고 상기 안착홈(51)에서 상기 비트쵸크유닛(52)만 교체할 수 있어, 유지보수비용이 대폭절감되고 유지보수에 따른 시간도 절감할 수 있다.
상기 비트쵸크유닛(52)은 원형의 관 형상으로 형성되고, 상기 비트쵸크유닛(52)의 타단부가 끼움되어 기밀이 유지되도록 하는 피스톤(40)의 에어안내홀(41)은 원형의 홀구조로 형성되고, 상기 비트쵸크유닛(52)의 일단부가 끼움되는 상기 안착홈(51)은 원형의 홈구조로 형성된다.
상기 비트쵸크유닛(52)은 모노머캐스트 나일론 재질의 블럭을 이용해 원통형 형상을 갖도록 가공하여 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 사용되는 상기 모노머캐스트 나일론 재질의 블럭은 나일론용 모노머, 촉매, 중합개시제, 그라파이트 분말 및 강도증진제를 혼합하고, 상기 혼합된 혼합물을 몰드 내에 캐스팅하고, 가열 상태로 중합반응을 수행하여 블럭 형태로 제조된 것을 사용할 수 있다.
구체적으로는, 나일론용 모노머 100 중량부, 촉매 0.1~10 중량부, 중합개시제 0.1~5 중량부, 그래파이트 분말 1∼5중량부 및 강도증진제 0.1~5 중량부를 혼합하는 단계; 상기 혼합된 혼합물을 몰드 내에 캐스팅하는 단계; 약 500∼3000rpm으로 30∼120초 동안 교반하는 단계; 및 약 150∼220℃의 온도에서 중합반응을 수행하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 반응을 더욱 구체적으로 설명하면, 건조 질소기류 하에서 원료 모노머인 락탐계 모노머와 염기성촉매, 중합개시제의 혼합물에 그라파이트 분말과 강도증진제를 첨가하여 혼합한 다음, 이를 교반하고 중합반응을 수행함으로써 모노머캐스트 나일론 재질의 블럭을 제조할 수 있다.
본 발명에서 상기 나일론용 모노머로는 카프로락탐 또는 라우릴락탐을 사용할 수 있으며, 중합반응의 촉매로는 알카리금속 또는 알카리토금속등이 가능하며, 중합개시제로는 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 톨루엔 디이소시아네이트(TDI) 등을 사용할 수 있다.
본 발명에서 상기 그라파이트 분말은 잦은 피스톤에 의한 잦은 마찰시 대전방지를 목적으로 투입될 수 있으며, 상기 그라파이트 분말의 첨가량은 1∼5중량부, 바람직하게는 2∼3중량부로 첨가하는 것이 바람직하다.
이후, 상기 혼합물을 몰드 내에 캐스팅하고 일정 조건에서 교반하여 상기 그라파이트 분말과 강도증진제를 고르게 분산시킨 후 교반이 완료되면 약 150∼220℃에서 중합을 수행한다.
본 발명에서 상기 강도증진제는 비트쵸크유닛의 강도를 강화하여 타격 충격에 대한 저항성을 강화하기 위한 것이다.
본 발명에서 상기 강도증진제는 이산화티타늄 20~35 중량%, 운모 1~15 중량%, 탄산칼슘 1~25 중량%, 규조토 1~10 중량%, 부틸산염 1~10 중량%, 디올 화합물 1~10 중량% 및 실리코네이트 성분 0.1~10 중량%를 포함하는 것을 사용할 수 있으며, 상기 나일론용 모노머 100 중량부를 기준으로 약 0.1~5.0 중량부의 범위 내에서 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 이산화티타늄은 내후성 및 내구성을 향상시키는 작용을 한다.
본 발명에서 상기 운모는 내열성 및 내구성을 향상시키는 기능을 한다.
본 발명에서 상기 탄산칼슘은 내마모성 및 내구성을 향상시키는 기능을 한다.
본 발명에서 상기 규조토는 동절기 내구성을 향상시키는 기능을 한다.
본 발명에서 상기 부틸산염은 상기 나일론 모노머를 안정화시키는 역할을 하는 것으로서, 본 발명에서는 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올 디이소부티레이트를 사용할 수 있다.
본 발명에서 상기 디올 화합물은 액상 성분의 분산성을 향상시키는 역할을 하는 것으로서, 에틸렌글리콜 또는 프로필렌글리콜을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 실리코네이트 성분은 칼륨메틸실리코네이트를 사용할 수 있으며, 이는 표면 강도를 강화시키는 역할을 한다.
상기 모노머캐스트 나일론 재질의 블럭을 이용하여 형성되는 비트쵸크유닛은 재질이 매우 질겨 잘 깨지지 않고, 열에 대한 저항성도 강하여 잦은 마찰에도 쉽게 변형되거나 물러지지 않으며, 동절기에도 딱딱해지지 않아 워밍업을 할 필요없이 바로 사용할 수 있어 작업성이 대폭 개선될 수 있다.
상기 비트부재(22)에는, 상기 안착홈(51)의 내면에 환형의 걸림홈(511)이 더 형성되고, 상기 안착홈(51)에 끼움되는 상기 비트쵸크유닛(52)의 단부 외면에는 상기 걸림홈(511)에 끼움되어, 상기 걸림홈(511)에 끼움된 상기 비트쵸크유닛(52)이 상기 피스톤(40)과 마찰되어 상기 미스톤의 이동에 의해 빠지면서 분리되는 것을 방지하도록 환형의 걸림돌부(521)가 외측으로 돌출되게 일체로 더 형성될 수 있다.
즉, 상기 걸림홈(511)에 상기 걸림돌부(521)가 끼움되어, 걸림되도록 함으로써, 걸림홈(511)에서 상기 비트쵸쿄유닛이 빠지거나 분리되는 것을 방지하도록 할 수 있다.
여기서, 상기 비트쵸크유닛(52)의 외면에는 환형으로 돌출되게 억지끼움돌부(522)가 일체로 더 형성되어, 상기 억지끼움돌부(522)에 의해 상기 비트쵸크유닛(52)이 상기 안착홈(51)에 억지끼움되도록 함으로써, 외력에 의해 상기 비트쵸크유닛(52)이 회전되거나 이동 및 상기 안착홈(51)에서 분리되는 것을 방지하도록 할 수 있다.
또한, 상기 안착홈(51)에는 끼움된 상기 비트쵸크유닛을 탄성에 의해 가압하여 고정시킴과 아울러 지지하도록 고정형탄성지지수단이 더 마련될 수 있다.
상기 고정형탄성지지수단은, 상기 안착홈(51)의 내측면에 형성되는 작동홈과, 상기 작동홈에 일단이 끼움되고 나사체결되어 고정되는 탄성가압코일스프링과, 상기 작동홈에 끼움되고 상기 탄성가압코일스프링의 타단에 일면이 나사체결되어 고정되는 가압패널과, 상기 작동홈에 끼움되고 상기 가압패널의 타면에 부착되어 고정되는 탄성을 갖는 합성수지재로 이루어진 탄성가압지지패널과, 상기 비트쵸크유닛(52)의 일부가 인입되도록 상기 탄성가압지지패널의 전면부에 형성되는 인입홈으로 이루어져, 상기 탄성가압코일스프링과 상기 탄성가압지지패널의 탄성에 의해 상기 안착홈(51)에 관통되게 끼움된 상기 비트쵸크유닛(52)의 외측면을 가압함과 아울러 지지하여, 외력에 의해 이동되는 것을 방지하고, 외력이나 진동이 전달되는 것을 완충시키도록 할 수 있다.
또한, 상기 비트쵸크유닛(52)의 외면에는 숫나사부를 형성하고, 상기 안착홈(51)에는 상기 암나사부에 나사체결되도록 암나사부를 마련하여, 상기 비트쵸크유닛(52)이 상기 안착홈(51)에 나사체결되어 고정되도록 할 수도 있다.
또한, 상기 안착홈(51)의 내측저면에는 탄성을 갖는 합성수지재로 이루어진 가압탄성패널을 더 부착하여 고정시킴으로써, 상기 안착홈(51)에 체결되는 비트쵸크유닛(52)의 단부가 상기 가압탄성패널을 가압하여 상기 가압탄성패널의 탄성에 의해 비트쵸크유닛(52)이 가압되도록 함으로써, 상기 안착홈(51)에 나사 방식에 의해 체결된 상기 비트쵸크유닛(52)이 회력이나 진동에 의해 회전되는 것을 방지하고 충격이 전달되는 것을 완충시키도록 할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 터널 형성을 위해 햄머(10)를 이용하여 굴착공을 형성시키기 위한 터널 굴착 공법은 상기 햄머(10)를 굴착공을 형성할 산이나 지중의 대상장소에 배치시키는 햄머(10) 배치단계(S1)와, 상기 햄머(10)에 에어를 공급하여 햄머(10) 내부의 피스톤을 이동시켜 비트부재(22)를 타격시키도록 된 햄머(10) 구동단계(S2)와, 상기 햄머(10)를 이동시켜 상기 굴착공을 형성시킬 대상면에 상기 비트부재(22)를 밀착시켜 상기 대상면을 굴착하여 굴착공을 형성시키는 굴착공 형성단계(S3)를 거치게 된다.
이후, 상기 햄머(10)를 이용하여 굴착하는 과정에서 발생되는 흙이나 돌과 같은 분쇄물을 수레 또는 컨베이어를 이용하여 외부로 배출시키는 분쇄물 단계(S4)와, 상기 굴착공을 형성시킨 후 상기 굴착공에서 상기 햄머(10)를 분리하는 굴착공 햄머(10) 분리단계(S4)와, 상기 굴착공에 내면의 이물질이나 잔여분쇄물을 분리한 후 외부로 배출시키는 잔여 분쇄물 배출 마감단계(S5)를 거침으로써, 일련의 과정을 마치게 된다.
이상, 본 발명에 대해서 도면을 참조하여 상세히 설명하였으나, 그 과정에서 언급한 실시예는 예시적인 것일 뿐이며, 한정적인 것이 아님을 분명히 하고, 본 발명은 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상이나 분야를 벗어나지 않는 범위내에서, 균등하게 대처될 수 있는 정도의 구성요소 변경은 본 발명의 범위에 속한다 할 것이다.
10 : 햄머 20 : 케이싱
21 : 에어공급조인트 22 : 비트부재
23 : 에어충진공간 30 : 제어밸브
40 : 피스톤 41 : 에어안내홀
50 : 비트쵸크부 51 : 안착홈
511 : 걸림홈 52 : 비트쵸크유닛
521 : 걸림돌부 522 : 억지끼움돌부
S1 : 햄머 배치단계 S2 : 햄머 구동단계
S3 : 굴착공 형성단계 S4 : 분쇄물 배출단계
S5 : 굴착공 햄머 분리단계 S6 : 잔여 분쇄물 배출 마감단계
21 : 에어공급조인트 22 : 비트부재
23 : 에어충진공간 30 : 제어밸브
40 : 피스톤 41 : 에어안내홀
50 : 비트쵸크부 51 : 안착홈
511 : 걸림홈 52 : 비트쵸크유닛
521 : 걸림돌부 522 : 억지끼움돌부
S1 : 햄머 배치단계 S2 : 햄머 구동단계
S3 : 굴착공 형성단계 S4 : 분쇄물 배출단계
S5 : 굴착공 햄머 분리단계 S6 : 잔여 분쇄물 배출 마감단계
Claims (7)
- 일단에 에어공급조인트가 체결되고, 타단에 비트부재가 체결된 중공의 케이싱과,
상기 케이싱의 내부에 배치되어, 상기 에어공급조인트에서 전달되는 에어를 제어하는 제어밸브와,
상기 케이싱의 내부에 배치되고 중공의 에어안내홀이 형성되며, 상기 에어공급조인트에서 전달되는 에어에 의해 이동됨과 아울러 상기 비트부재를 타격하는 피스톤을 포함하여 이루어진 터널 굴착 공사용 햄머로서,
상기 비트부재에는 상기 피스톤과 상기 비트부재 사이에 기밀을 유지시키도록 비트쵸크부가 마련된 내구성이 우수한 터널 굴착 공사용 햄머에 있어서,
상기 비트쵸크부는 상기 비트부재의 상면에 형성되는 안착홈과,
상기 안착홈에 일단이 끼움되어 고정되고, 타단이 상기 피스톤의 단부에 형성되는 에어안내홀에 끼움되는 비트쵸크유닛으로 이루어져,
상기 비트쵸크유닛이 파손시 상기 안착홈에서 분리하여 교체할 수 있도록 되고,
상기 안착홈에는 끼움된 상기 비트쵸크유닛을 탄성에 의해 가압하여 고정시킴과 아울러 지지하도록 고정형탄성지지수단이 더 마련되며,
상기 고정형탄성지지수단은,
상기 안착홈의 내측면에 형성되는 작동홈과, 상기 작동홈에 일단이 끼움되고 나사체결되어 고정되는 탄성가압코일스프링과,
상기 작동홈에 끼움되고 상기 탄성가압코일스프링의 타단에 일면이 나사체결되어 고정되는 가압패널과,
상기 작동홈에 끼움되고 상기 가압패널의 타면에 부착되어 고정되는 탄성을 갖는 합성수지재로 이루어진 탄성가압지지패널과,
상기 비트쵸크유닛의 일부가 인입되도록 상기 탄성가압지지패널의 전면부에 형성되는 인입홈으로 이루어져,
상기 탄성가압코일스프링과 상기 탄성가압지지패널의 탄성에 의해 상기 안착홈에 관통되게 끼움된 상기 비트쵸크유닛의 외측면을 가압함과 아울러 지지하여, 외력에 의해 이동되는 것을 방지하고, 외력이나 진동이 전달되는 것을 완충시키도록 된 것을 특징으로 하는 내구성이 우수한 터널 굴착 공사용 햄머.
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 비트쵸크유닛은 모노머캐스트 나일론 재질의 블럭을 이용해 원통형 형상을 갖도록 가공하여 형성된 것을 특징으로 하는 내구성이 우수한 터널 굴착 공사용 햄머.
- 청구항 3에 있어서,
상기 모노머캐스트 나일론 재질의 블럭은 나일론용 모노머, 촉매, 중합개시제, 그라파이트 분말 및 강도증진제를 혼합하고, 상기 혼합된 혼합물을 몰드 내에 캐스팅하고, 가열 상태로 중합반응을 수행하여 블럭 형태로 제조된 것을 특징으로 하는 내구성이 우수한 터널 굴착 공사용 햄머.
- 청구항 4에 있어서,
상기 강도증진제는 이산화티타늄 20~35 중량%, 운모 1~15 중량%, 탄산칼슘 1~25 중량%, 규조토 1~10 중량%, 부틸산염 1~10 중량%, 디올 화합물 1~10 중량% 및 실리코네이트 성분 0.1~10 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 내구성이 우수한 터널 굴착 공사용 햄머.
- 청구항 1에 있어서,
상기 비트부재에는,
상기 안착홈의 내면에 환형의 걸림홈이 더 형성되고,
상기 안착홈에 끼움되는 상기 비트쵸크유닛의 단부 외면에는 상기 걸림홈에 끼움되어,
상기 걸림홈에 끼움된 상기 비트쵸크유닛이 분리되는 것을 방지하도록 환형의 걸림돌부가 외측으로 돌출되게 일체로 더 형성된 것을 특징으로 하는 내구성이 우수한 터널 굴착 공사용 햄머.
- 삭제
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| KR1020230001611A KR102667641B1 (ko) | 2023-01-05 | 2023-01-05 | 내구성이 우수한 터널 굴착 공사용 햄머 및 이를 이용한 터널 굴착 공법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230001611A KR102667641B1 (ko) | 2023-01-05 | 2023-01-05 | 내구성이 우수한 터널 굴착 공사용 햄머 및 이를 이용한 터널 굴착 공법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102667641B1 true KR102667641B1 (ko) | 2024-05-21 |
Family
ID=91320132
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020230001611A KR102667641B1 (ko) | 2023-01-05 | 2023-01-05 | 내구성이 우수한 터널 굴착 공사용 햄머 및 이를 이용한 터널 굴착 공법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102667641B1 (ko) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20000074965A (ko) * | 1999-05-27 | 2000-12-15 | 오재동 | 대전방지 기능을 갖는 모노머 캐스팅 나일론의 제조방법 |
| KR101178277B1 (ko) | 2009-12-22 | 2012-08-29 | (주)한진디엔비 | 천공장치용 에어햄머 |
| KR20160029854A (ko) * | 2013-07-12 | 2016-03-15 | 드릴록 뉴매틱 피티와이 엘티디 | 다운 홀 햄머 드릴용 다이나믹 밀봉 튜브 |
| KR102430671B1 (ko) * | 2022-01-24 | 2022-08-09 | (주)티에프시스템 | 무용제형 수성 유·무기 복합 바닥재 조성물 및 이를 이용한 건축물 실내외 바닥 시공 공법 |
-
2023
- 2023-01-05 KR KR1020230001611A patent/KR102667641B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20000074965A (ko) * | 1999-05-27 | 2000-12-15 | 오재동 | 대전방지 기능을 갖는 모노머 캐스팅 나일론의 제조방법 |
| KR101178277B1 (ko) | 2009-12-22 | 2012-08-29 | (주)한진디엔비 | 천공장치용 에어햄머 |
| KR20160029854A (ko) * | 2013-07-12 | 2016-03-15 | 드릴록 뉴매틱 피티와이 엘티디 | 다운 홀 햄머 드릴용 다이나믹 밀봉 튜브 |
| KR102430671B1 (ko) * | 2022-01-24 | 2022-08-09 | (주)티에프시스템 | 무용제형 수성 유·무기 복합 바닥재 조성물 및 이를 이용한 건축물 실내외 바닥 시공 공법 |
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