KR200298155Y1 - 굴착용 해머비트 타격장치 - Google Patents

Abstract

본 고안의 굴착용 해머비트 타격장치에 관한 것으로, 백헤드와, 첵밸브와, 슬리브관과, 피스톤과, 에어분배자를 구비하는 굴착용 해머비트 타격장치에 있어서, 에어분배자는 유입통공 하부에서 내측에 통공을 갖고 하부 양측에 작동공을 갖으며 외주연 양측에 지지날개를 갖고 하부로 길게 연장된 작동관과, 작동관 상단에서 슬리브관의 내측면으로 돌출되어 밀착 고정되는 플랜지를 구비하고; 피스톤은 중심에 형성된 유통공과, 에어분배자의 작동관이 삽입되어 슬리브관 내에서 피스톤의 해머비트 타격후 상승시 작동관의 작동공 연장선상 일측에 형성된 상승공과, 피스톤의 하강시 작동관의 작동공의 연장선상에 형성된 회귀요부와, 회귀요부 일측에는 피스톤 상단으로 연장되어 피스톤의 하강시보다 큰 압력을 생성시키는 하강장공과, 상승공과 연결되게 일측면에 상하방향으로 형성된 토출유도장공과, 그 중심측에는 밀폐턱을 구비하며; 슬리브관은 피스톤의 해머비트 충격시 피스톤의 밀폐턱이 위치되어 토출유도장공이 개방되는 상승요부를 내측면에 형성시키는 특징을 갖는다.

Description

굴착용 해머비트 타격장치{hammer bit hitting apparatus for digging}

본 고안은 굴착용 해머비트 타격장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기계에 무리를 주지 않으면서 전면적의 동일한 압력으로 원활히 타격할 수 있어 피스톤 타격력의 부분 집중으로 인한 해머비트 손상의 우려가 전혀 없는 굴착용 해머비트 타격장치에 관한 것이다.

일반적으로, 시추(試錐, boring)는 지층의 구조나 성상을 알기 위하여 지각(地殼) 속에 지름이 작은 구멍을 뚫는 일로서, 지각 내부의 여러 지식을 얻기 위하여, 또는 석유 ·천연가스, 온천 ·지하수 등을 채취하기 위하여 이루어진다.

사용 목적에 따라 규모도 여러 가지가 있는데 길이는 수m ~ 수천m, 지름은 수mm ~ 수십cm에 이르는 것이 있다. 오늘날은 수직갱도로 사용할 목적으로 지름수m에 이르는 대규모의 시추도 실시된다.

굴착 방법에 따라 분류하면, 비트에 충격을 주어 암석을 파쇄하여 천공하는 충격식과, 철관(파이프) 끝에 다이아몬드 ·초경합금을 끼워 넣은 비트를 암석면에 대하여 누르면서 회전시켜 구멍을 뚫는 회전식이 있다. 세계적으로 가장 깊은 시추구멍은 미국의 유전지대에서 천공된 8,000m에 달하는 것이다.

이러한 대규모의 것에서 사용하는 철관의 길이가 길어지므로 어떤 일정한 길이의 철관을 차례로 연결시켜 길이를 연장시킨다. 그러나 비트의 교환이나 ‘케이싱 파이프’라고 하는 철관을 굴착한 구멍 속에 삽입할 때, 여러 가지 조사를 위하여 철관(로드라고도 하는데, 이하 '스틸관'이라고 한다.)을 들어올릴 필요가 많아진다.

이를 위하여 커다란 권양탑이 설치되어야 하고, 그 주위에는 동력 설비 또는 굴착된 물질을 제거하고 공벽의 붕괴를 방지할 목적에 사용되는 굴착 이수(泥水) 설비 등이 배치되어야 한다. 유전지대에서 볼 수 있는 권양탑의 풍경은 시추가 이루어지고 있음을 나타낸다.

지하의 광상(鑛床)을 상대로 하는 광산에서도 시추는 중요한 작업이다. 광산에서는 배수구멍이나 통기용 구멍으로, 광석이나 폐석을 통과시키는 통로로서, 또는 전선용 케이블을 통과시키기 위한 목적으로 사용되는 경우도 있다. 지질 ·광상의 탐사나 선진시추라고 하여 갱도를 굴진하기에 앞서서 예비적인 조사를 위하여 시추를 행하는 것이 보통이다.

광산용 시추는 석유착정용 시추와 같이 대규모는 아니지만, 발달된 것이 많이 개발되어 갱외나 갱내에서 어떤 방향, 어떤 각도 또한 어떤 깊이로도 자유롭게 구멍을 천공할 수가 있다. 회전식 시추에서는 암석을 ‘코어’라고 하는 가는 봉상(棒狀)의 암심(岩心)으로 뽑아낼 수 있기 때문에, 암질 ·품위 ·광상의 성상 등의 탑사에는 좋은 결과를 얻을 수 있다.

충격식에서는 천공 중에 구멍 속에서 나오는 암분(岩粉)을 조사하여 암질 ·품위를 판단할 수 있다. 이 ‘코어’를 채취하는 시추를 암심시추(코어보링)라 하고, 암분을 채취하는 시추를 분니시추(슬러지보링)라고 한다. 시추는 구멍 속에 여러 가지 조사용 측정기구 ·실험용 장치 등을 삽입시킬 수 있기 때문에 지각 내부의 구조나 상황을 조사하기 위한 구멍으로도 사용된다. 그 밖에는 발전소의 댐공사나 건물의 기초조사 등의 용도로도 사용된다.

이런 시추에 사용되는 굴착용 해머비트는 그 용도나 지층(지질)의 조건에 따라서 각기 다른 규격 및 구조상의 해머비트를 사용하게 되는 바, 그 종류는 직접굴착방식용 해머비트와 간접굴착방식용 해머비트로 대별된다.

직접굴착방식용 해머비트는 지층의 상태가 양호하거나 깊이 굴착하지 않는 방식에 사용되는 것으로, 스틸관을 사용하지 않고 해머드릴에 장착된 비트하우징이 회전하면서 지층을 굴착하는 것이다.

간접굴착방식용 해머비트는 굴착공에 스틸관을 매립하면서 굴착을 실시하는 방식에 사용되는 것으로, 헤머드릴에 장착된 비트하우징과 비트가 스틸관 지름보다 넓은 구멍을 뚫게 한 후 그 스틸관을 통하여 꺼내지는 것이다.

이런 간접굴착방식의 해머드릴은 땅속 깊이 들어갈수록 압력이 크게 증가되면서 많은 에너지에 의한 부하가 해머비트를 방해하여 굴착작업을 힘들게 한다.

이런 해머비트의 가격은 그 제품의 종류와 규격에 따라 매우 큰 차이가 있으나 간접방식의 굴착용 해머비트라면 비트 하나에 적어도 500만원 이상 2내지 3천만원 하는 고가의 제품이어서 한 개의 시추공을 굴착할 때마다 노심초사 조심스럽게 굴착작업을 실시하게 되는 것이다. 만약 작업 중 비트의 파손문제가 발생되기라도 하게되면 그 영향은 직접 공사비에 연관되는 문제가 발생하게 된다.

이런 종래의 굴착기의 굴착방식은 굴착기 내부의 해머비트 타격시 해머비트의 전면적을 동일한 압력으로 타격하지 못하기 때문에 작동시 일측으로 집중되는 굴착기 피스톤의 타격력에 의해 순간적으로 해머비트가 손상될 우려가 많은 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기계에 무리를 주지 않으면서 전면적의 동일한 압력으로 원활히 타격할 수 있어 피스톤 타격력의 부분 집중으로 인한 해머비트 손상의 우려가 전혀 없는 굴착용 해머비트 타격장치를 제공함에 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 중심에 일정압력의 공압이 유입되는 유입공이 형성된 백헤드와, 백헤드 유입공의 하단에 위치되어 유입된 공압이 백헤드의 유입공으로 다시 유출되는 것을 방지하는 첵밸브와, 긴관체로 상단 내측에는 백헤드의 하단부가 밀폐되게 결합되고 하단 내측에는 척에 의해 고정된 해머비트가 슬라이딩 가능하게 결합되는 슬리브관과, 슬리브관 내측의 해머비트 상측에 위치되어 슬리브관 내에서 상하왕복운동하며 해머비트를 하부로 내려치는 피스톤과, 슬리브관 내측의 피스톤과 백헤드 사이에 위치되어 백헤드의 유입공으로 유입된 공압을 분배하여 피스톤을 상하왕복운동시켜 해머비트에 충격을 가하는 에어분배자를 구비하는 굴착용 해머비트 타격장치에 있어서;

에어분배자는 상단에 첵밸브가 안착되는 원통형상의 밸브요부와, 그 하부에서 좌우방향으로 형성된 유입통공과, 그 하부에서 내측에 통공을 갖고 하부 양측에 작동공을 갖으며 외주연 양측에 지지날개를 갖고 하부로 길게 연장된 작동관과, 작동관 상단에서 슬리브관의 내측면으로 돌출되어 밀착 고정되는 플랜지를 구비하고;

피스톤은 중심에 형성된 유통공과, 에어분배자의 작동관이 삽입되어 슬리브관 내에서 피스톤의 해머비트 타격후 상승시 작동관의 작동공 연장선상 일측에 형성된 상승공과, 피스톤의 하강시 작동관의 작동공의 연장선상에 형성된 회귀요부와, 회귀요부 일측에는 피스톤 상단으로 연장되어 피스톤의 하강시보다 큰 압력을 생성시키는 하강장공과, 그 하단의 유통공 지름은 작동관의 외주연과 밀착되고 피스톤 외주연은 슬리브관 내측과 동일하게 형성시키되, 하부는 보다 작게 형성시키고 상승공과 연결되게 일측면에 상하방향으로 형성된 토출유도장공과, 그 중심측에는 슬리브관 내면과 밀착되게 형성된 밀폐턱을 구비하며;

슬리브관은 피스톤의 해머비트 충격시 피스톤의 밀폐턱이 위치되어 토출유도장공이 개방되는 상승요부를 내측면에 형성시키는 특징을 갖는다.

도 1은 본 고안 실시예의 상승전 모습을 보인 측단면도,

도 2는 본 고안 실시예의 하강전 모습을 보인 측단면도,

도 3은 본 고안 실시예의 무부하시 모습을 보인 측단면도,

도 4a는 본 고안 실시예인 에어분배자의 모습을 보인 확대 측단면도,

도 4b는 도 4a의 측면도,

도 4c는 본 고안 실시예인 에어분재자의 가이드날개 모습을 보인 저면도,

도 5a는 본 고안 실시예인 피스톤의 모습을 보인 측단면도,

도 5b는 도 5a의 정면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 에어분배자 11 : 작동관

12 : 통공 13 : 작동공

14 : 가이드날개 15 : 플랜지

16 : 유입통공 17 : 밸브요부

20 : 피스톤 21 : 유통공

22 : 상승공 23 : 회귀요부

24 : 하강장공 25 : 토출유도장공

26 : 밀폐턱 60 : 슬러브관

62 : 상승요부 70 : 해머비트

72 : 토출공 74 : 척

80 : 첵밸브 90 : 백헤드

92 : 유입공

이하, 본 고안을 첨부된 도면에 의해 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안 실시예의 상승전 모습을 보인 측단면도이고, 도 2는 본 고안 실시예의 하강전 모습을 보인 측단면도이며, 도 3은 본 고안 실시예의 무부하시 모습을 보인 측단면도이고, 도 4a는 본 고안 실시예인 에어분배자의 모습을 보인 확대 측단면도이며, 도 4b는 도 4a의 측면도이고, 도 4c는 본 고안 실시예인 에어분재자의 가이드날개 모습을 보인 저면도이며, 도 5a는 본 고안 실시예인 피스톤의 모습을 보인 측단면도이고, 도 5b는 도 5a의 정면도이다.

본 고안의 굴착용 해머비트 타격장치는 중심에 유입공(92)이 형성된 백헤드(90)와, 백헤드(90) 유입공(92)의 하단에 위치되어 유입된 공압이 백헤드(90)의 유입공(92)으로 다시 유출되는 것을 방지하는 첵밸브(80)와, 상단 내측에는 백헤드(90)의 하단부가 밀폐되게 결합되고 하단 내측에는 척(74)에 의해 고정된 해머비트(70)가 슬라이딩 가능하게 결합되는 슬리브관(60)과, 슬리브관(60) 내측의 해머비트(70) 상측에 위치되어 에어분배자(10)에 의해 공압의 분배로 슬리브관(60) 내에서 상하왕복운동하며 해머비트(70)를 보다 강하고 빠르게 하부로 타격하는 피스톤(20)과, 슬리브관(60) 내측의 피스톤(20)과 백헤드(90) 사이에 위치되어 공압을 적절하게 분배하여 피스톤(20)을 상하왕복운동시켜 해머비트(70)를 타격시키는 에어분배자(10)로 구성된다.

에어분배자(10)는 금속재질로, 슬리브관(60)의 내측에 위치되어 공압을 적절하게 유도하여 피스톤(20)을 상하방향으로 왕복시켜 해머비트(70)를 타격토록 유도시키는 것인 바, 상단에는 첵밸브(80)가 안착되는 원통형상의 밸브요부(17)가 형성되고, 그 하부에는 좌우방향으로 형성된 유입통공(16)이 형성된다.

유입통공(16) 하부에는 중심에 통공(12)이 형성되고 슬리브관(60)의 내측면으로 돌출되어 밀착 고정되는 플랜지(30)를 갖으며, 그 하단 양측에는 작동공(13)을 갖고 하단이 밀폐된 작동관(11)이 길게 형성된다.

작동관(11)은 외주연 양측에 돌출되게 형성되어 외주연은 사각기둥으로 형성시키는 가이드날개(14)에 의해 후술되는 피스톤(20)의 유통공(21)내에서 좌우방향으로는 회동되지 못하고 상하방향으로만 유동된다. 이는 후술되는 피스톤(20)의 상단부 일측에만 상승공(22)이 형성되어 작동공(13)을 일치시키기 위한 설계적 배려이다.

작동관(11) 내부의 통공(12)에 충진된 공압은 하부의 작동공(13)을 통해서 작동관(11)외부로 방출된다.

피스톤(20)은 금속재질로, 에어분배자(10)의 공압 분배에 의해 슬리브관(60)내에서 상하방향으로 왕복운동하면서 하측에 위치한 해머비트(70)의 상단을 강하고 빠르게 타격시키는 것이다.

즉, 중심에는 상하방향으로 형성되어 에어분배자(10)의 작동관(11)이 삽입되는 유통공(21)이 형성되고, 슬리브관(60)내에서 피스톤(20)의 해머비트(70) 타격후 상승시 작동관(11)의 작동공(13)의 연장선상 일측에 상승공(22)이 형성된다.

피스톤(20)의 하강시 작동관(11)의 하단이 위치되는 피스톤(20)의 내측에는 회귀요부(23)가 형성되고 그 일측에는 피스톤(20) 상단으로 하강장공(24)이 형성되며 작동관(11) 하단은 유통공(21)상의 회귀요부(23) 중간부위에 위치된다.

피스톤(20)의 외주연은 슬리브관(60) 내측과 동일하게 형성시키되 하부는 보다 작게 형성시키고 상승공(22)과 연결되게 일측면에 상하방향으로 토출유도장공(25)이 형성되며 그 중심측에는 밀폐턱(26)이 돌출되게 형성되어 슬리브관(60) 내면과 밀착되어 밀폐된다.

슬리브관(60)은 피스톤(20)의 해머비트(70) 충격시 피스톤(20)의 밀폐턱(26)이 위치되어 토출유도장공(25)을 개방시키는 상승요부(62)가 내측면에 형성된다.

이러한 본 고안의 작동상태를 도면에 의해 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1과 같이 일정한 압력을 갖는 공기압이 백헤드(90)의 유입공(92)을 통해 공급되면, 공압은 백헤드(90)와 첵밸브(80)사이의 공간을 거쳐 에어분배자(10)의 유입통공(16)을 통해 플랜지(30)와 작동관(11)의 통공(12)을 통과한다.

통공(12)을 거친 공압은 작동관(11) 하부의 작동공(13)을 통해 피스톤(20)의 상승공(22)으로 유입되고, 상승공(12)의 공압은 피스톤(20)과 슬리브관(60) 사이의 토출유도장공(25)과, 슬리브관(60)의 상승요부(62)를 거쳐, 피스톤(20) 하부와 슬리브관(60) 사이의 공간으로 유입되어 충진된다.

이렇게 피스톤(20) 하부와 슬리브관(60) 사이의 공간에 충진된 공압은 슬리브관(60) 내에서 피스톤(20)을 상측으로 밀게 올리게 되어 피스톤(20)은 슬리브관(60) 내에서 상승된다.

이때, 피스톤(20) 상부와 슬리브관(60) 사이에 위치된 잔류공기는 에어분배자(10) 작동관(11)과 피스톤(20)사이의 회귀요부(23)에서 상측으로 형성된 하강장공(24)을 통해서 피스톤(20) 유통공(21)으로 유입되고, 유입된 공기압은 피스톤(50)의 유통공(51)을 통해 해머비트(70)의 토출공(72)으로 토출된다.

도 2와 같이, 슬리브관(60)내에서 상승된 피스톤(20)은 에어분배자(10)의 유입통공(16)과 통공(12)을 통해 유입된 공압이, 작동관(11)의 하부의 작동공(13)을 거쳐 피스톤(20)의 회귀요부(23)내에 충진되면, 공기압은 하강장공(24)을 통해 에어분배자(10)와 피스톤(20) 상단 사이의 슬리브관(60) 공간에 충진된다.

에어분배자(10)와 피스톤(20) 사이에 충진되어 일정한 압력을 갖는 공압은 피스톤(20)을 슬리브관(60) 내부에서 하측으로 빠르고 강하게 하강시키게 된다.

이때, 피스톤(20) 하부와 슬리브관(60) 사이에 존재하는 잔류공기는 해머비트(70)의 토출공(72)을 통해 외부로 토출된다.

이렇게 도 1과 도 2와 같이, 본 고안의 에어분배자(10)와 피스톤(20)이 장착된 굴착기는, 공압의 에어분배자(10) 유입으로 인해 피스톤(20)을 계속해서 상하방향으로 반복되게 승하강시키게 되고, 피스톤(20) 하부의 해머비트(70)는 굴착작업을 계속 진행하게 된다.

도 3과 같이, 작업자가 굴착기를 약간 들게 되면, 해머비트(70)와 피스톤(20)은 슬리브관(60) 내에서 하강하게 된다.

이때, 에어분배자(10)에 유입된 공압은, 작동관(11)의 작동공(13)을 거쳐 에어분배자(10)의 외부로 방출되고, 방출된 공압은 피스톤(20)의 하강장공(24)을 통해 에어분배자(10) 하단과 피스톤(20) 상단 사이의 슬리브관(60) 사이에 공압이 충진된다.

에어분배자(10) 하단과 피스톤(20) 상단 사이에 충진된 공압은, 피스톤(20)을 슬리브관(60)내측에서 하부로 하강시키고, 다시 작동관(11)과 피스톤(20)사이의 하강장공(24)을 통해, 피스톤(20)의 유통공(21)으로 유입되며 유입된 공압은 해머비트(70)의 토출공(72)을 통해 외부로 토출된다. .

이와 같이, 본 고안은 기계에 무리를 주지 않으면서 전면적의 동일한 압력으로 강하고 빠르게 원활히 타격할 수 있어 피스톤 타격력의 부분 집중으로 인한 해머비트 손상의 우려가 전혀 없는 효과가 있다.

본 고안은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

Claims (1)

1. 중심에 일정압력의 공압이 유입되는 유입공(92)이 형성된 백헤드(90)와, 백헤드(90) 유입공(92)의 하단에 위치되어 유입된 공압이 백헤드(90)의 유입공(92)으로 다시 유출되는 것을 방지하는 첵밸브(80)와, 긴관체로 상단 내측에는 백헤드(90)의 하단부가 밀폐되게 결합되고 하단 내측에는 척(74)에 의해 고정된 해머비트(70)가 슬라이딩 가능하게 결합되는 슬리브관(60)과, 슬리브관(60) 내측의 해머비트(70) 상측에 위치되어 슬리브관(60) 내에서 상하왕복운동하며 해머비트(70)를 하부로 타격하는 피스톤과, 슬리브관(60) 내측의 피스톤과 백헤드(90) 사이에 위치되어 백헤드(90)의 유입공(92)으로 유입된 공압을 분배하여 피스톤을 상하왕복운동시켜 해머비트(70)를 타격시키는 에어분배자를 구비하는 굴착용 해머비트 타격장치에 있어서;

   에어분배자(10)는 상단에는 첵밸브(80)가 안착되는 원통형상의 밸브요부(17)와, 그 하부에서 좌우방향으로 형성된 유입통공(16)과, 그 하부에서 내측에 통공(12)을 갖고 하부 양측에 작동공(13)을 갖으며 외주연 양측에 지지날개(14)를 갖고 하부로 길게 연장된 작동관(11)과, 작동관(11) 상단에서 슬리브관(60)의 내측면으로 돌출되어 밀착 고정되는 플랜지(15)를 구비하고;

   피스톤(20)은 중심에 형성된 유통공(21)과, 에어분배자(10)의 작동관(11)이 삽입되어 슬리브관(60)내에서 피스톤(20)의 해머비트(70) 타격후 상승시 작동관(11)의 작동공(13) 연장선상 일측에 형성된 상승공(22)과, 피스톤(20)의 하강시 작동관(11)의 작동공(13)의 연장선상에 형성된 회귀요부(23)와, 회귀요부(23) 일측에는 피스톤(20) 상단으로 연장되어 피스톤(20)의 하강시보다 큰 압력을 생성시키는 하강장공(24)과, 그 하단의 유통공(21) 지름은 작동관(11)의 외주연과 밀착되고 피스톤(20) 외주연은 슬리브관(60) 내측과 동일하게 형성시키되, 하부는 보다 작게 형성시키고 상승공(52)과 연결되게 일측면에 상하방향으로 형성된 토출유도장공(25)과, 그 중심측에는 슬리브관(60) 내면과 밀착되게 형성된 밀폐턱(26)을 구비하며;

   슬리브관(60)은 피스톤(20)의 해머비트(70) 충격시 피스톤(20)의 밀폐턱(26)이 위치되어 토출유도장공(25)이 개방되는 상승요부(62)를 내측면에 형성시킴을 특징으로 하는 굴착용 해머비트 타격장치.