KR20050008719A - 해머링 발생 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 바디(1)를 포함하는 해머링 장치에 관한 것인데, 해머링 장치는 상기 바디(1)로부터 작동 머신, 예컨대 스트로크-전달 피이스(5)에 연결될 수 있으며, 이러한 스트로크-전달 피이스(5)는 상기 바디 내에 고정되며, 해머링 질량체(2)를 이동시키는 스트로크를 실행하고, 지면으로 해머링하거나 또는 지면으로부터 잡아당겨지도록 파일(7)에 상기 스트로크를 전달한다. 이로써, 피이스(5)와 파일(7) 사이에 클램프(6)가 적용되며, 이러한 클램프(6)에 의해 파일(7)의 표면이 파지된다. 상기 해머링 장치는 실린더(8)를 이동시키는 질량체(2)를 포함하는데, 이러한 실린더(8)에 의해, 질량체의 후방-운동이 실행될 수 있고 상기 실린더의 피스톤(16)의 1차 측면(20) 상에 유체 압력이 가해지며, 또한 상기 실린더(8)에 의해, 질량체의 해머링 운동이 실행되고 상기 1차 측면(20)에 가해진 유체 압력에 의해 원하는 압력으로 실린더(8)의 2차 측면 상에 가스를 압축시킨다. 이로써, 해머링 운동에 의해, 실린더의 1차 측면으로부터 유체 압력을 배출시키는 것이 실행된다.

Description

해머링 발생 장치 {A DEVICE PRODUCING HAMMERING}

공지된 다른 유형의 장치들 가운데, 미국특허 제 5,765,651호에는 지면 안으로 파일을 인도하고 또한 지면으로부터 파일을 잡아 당기는 장치가 개시되어 있으며, 이러한 파일에는 수압 또는 수증기 압에 의해 상방 및 하방 타격 운동이 제공된다. 지면 안으로 인도되는 파이프는 질량체의 중심 구멍을 통해 이동하도록 위치한다. 후방 운동 및 타격 운동이 모든 방향으로 질량체에 발생되기 위해, 질량체와 함께 실린더가 연결되어 있다. 질량체의 타격면은 환형 형상의 상대 부재와 부합되며, 이러한 상대 부재는 파이프 둘레로 유지되도록 웨지형(wedge-shaped)을 가지며, 이로써 스트로크가 파이프에 전달된다.

미국특허 제 5,765,651호의 단점은, 파이프의 머리가 파지되어 질량체의 운동을 조종하지 않고 파이프가 질량체의 내부에 있다면, 충격면의 용량이 작고, 크기가 작으며, 적절한 제어가 부족하다는 점이다. 실린더 안으로의 물 또는 증기가 운동하는 동안 항상 밸브를 통과하게 해야 하므로, 모든 방향으로의 유사 운동을 갖는 운동 실린더 장치는 질량체에 조용한 저속을 제공한다. 따라서, 증기가 밸브를 통해 실린더로 인도되므로, 가압 증기의 사용은 운동을 보다 빠르게 하지 못하게 하며, 운동의 이전 방향으로 인해 제 1 단계에서 압력이 낮다. 또한, 유사 질량체의 전후방 운동으로 인해 진동이 강하다. 후방 운동의 속도는 스트로크 운동의 속도만큼 빠르다. 이러한 후방 운동은 스트로크없이 정지되어야 하며, 이것은 장치에서 불편한 진동을 야기한다. 후방 운동이 밸브에 의해 여전히 보다 낮다면, 타격 빈도가 적당히 유지된다.

본 발명은 바디를 포함하며, 이러한 바디로부터 작동 머신, 예컨대 바디 내에 고정된 스트로크-전달 피이스(stroke-transmitting piece)에 연결될 수 있는 해머링 장치에 관한 것이며, 스트로크-전달 피이스는, 질량체(mass)를 이동 및 해머링(hammering)하고 지면 안으로 해머링하거나 지면으로부터 위로 잡아 당겨지는 파일(pile) 등에 스트로크를 전달하거나, 또는 해머링 장치에 연결된 툴에 스트로크를 전달하는 스트로크를 받게 되어, 스트로크-전달 피이스 및 파일 또는 툴 사이에 클램핑이 적용되며, 클램핑에 의해 파일 또는 툴이 파지된다.

도 1은 지면 안으로 파일을 해머링하는 장치의 일측면에서의 횡단면도이다.

도 2는 지면으로부터 위로 파일을 해머링하는 장치의 일측면에서의 횡단면도이다.

도 3은 피스톤의 함수로서 실린더 2차 측면 상에서의 압력의 증가를 나타내는 도면이다.

도 4는 피스톤 내부로 이동하는 2차 질량체를 나타내는 도면이다.

상술한 단점을 제거하기 위해, 새로운 해머링 장치는 이동식 질량체를 사용하며, 이러한 이동식 질량체는 지면 안으로 파일을 해머링하고 지면으로부터 파일을 위로 잡아 당기는데 상당히 적합하며, 분쇄형 해머로서 상기 질량체에 툴을 부착할 수 있게 하고, 이들 툴과 함께 작동한다. 이러한 해머링 빈도(hammering frequency)에 관해, 해머링 장치는 빠르고 그 스트로크 에너지는 조절가능하다. 본 발명에 따른 해머링 장치에 있어서, 상기 해머링 장치는 운동 실린더를 이동하는 질량체를 포함하며, 이러한 질량체에 의해, 실린더의 1차 측면 상의 실린더 피스톤 상에 유체 압력이 작용하게 하여 질량체의 후방 운동이 실행될 수 있고, 또한이러한 실린더에 의해, 1차 측면에 가해지는 유체 압력에 의한 원하는 압력으로 실린더의 2차 측면 상에 가스를 압축시켜서 질량체 충격 운동이 실행될 수 있어서, 실린더의 1차 측면으로부터 액체 압력을 배출시킬 때 타격 운동이 발생될 수 있다는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 해머링 장치의 장점은, 해머링 에너지가 원하는 값으로 용이하게 조절되다는 것이다. 이러한 조절은 심지어 원격 제어에 의해서도 가능하다. 질량체의 가속은 최적으로 실시된다. 타격 운동을 야기하는 실린더 안으로 인도되는 매체가 전혀 없어서, 운동이 빨라지고, 실린더 내부에서 고압 가스의 팽창만이 후방 운동 동안 발생된다. 1차 측면 액체 압력의 힘에 의해, 가스 공간을 보다 작은 크기로 압축시키고 그 압력을 증가시키도록 실린더 피스톤이 강제될 때, 해머링 장치의 적절하지 않은 진동이 감소될 수 있다. 압축의 최종 단계에서, 밸브 제어에 의해 피스톤 운동을 용이하게 보다 느리게 할 수 있고, 후방 운동의 최종 단계에서의 이로 인한 느린 운동은 후방 운동을 위해 소비된 시간을 길게 하지 않는다. 파일 대신에 클램핑 수단에 용이하게 부착가능한 해머링 툴이 존재한다.

이하에, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

도 1은 굴착기의 붐 헤드에 고정된 해머링 장치(hammering deivce)를 도시하는데, 장치 내에 포함되는 고정 부품(12)이 고정됨으로써 조립이 이루어진다. 이러한 해머링 장치는 바디(1)를 포함하며, 감쇠/가요성 요소(3)에 의해 바디(1) 내부에 해머 기어가 배열된다. 해머링 머신은 질량체(2), 및 이러한 질량체(2)를 이동시키는 실린더(8)를 구비한다. 실린더의 외부측 단부는 바디 커넥션 비임(21)에 고정되며, 타단부는 질량체(2)에 고정된다. 질량체(2)의 타단부에는, 상대 피이스(5)의 타격면(striking surface; 19)을 해머링하는 타격면(18)이 존재한다. 상대 피이스(5)는 그 자체로 공지된 방식으로 웨지 원리(wedge principle)에 의해 작동하는 클램핑 장치(6)를 구비하며, 이러한 클램핑 장치는 파일(7) 둘레를 단단히 조인다. 클램핑 장치(6)는, 예컨대, 수압 장치에 의해 개방되고 단단히 조여질 수 있어서, 파일 내의 파지(grip)의 변화, 분리 및 고정이 캐빈으로부터 용이하게 실행될 수 있다.

질량체(2)의 전후방 운동의 제어를 위해, 바디 커넥션 비임(21)과 상대 피이스(5) 사이에 조종 파이프(steering pipe; 9)가 위치한다. 실린더의 1차 측면(20)으로는, 스트로크 후에 질량체를 위로 상승시키기 위해 라인(14)을 따라 매체가 전달된다. 실린더의 2차 측면 상에는 가스 충전물이 존재하며, 이후, 이러한 가스 충전물에 대항해서 압축 유체가 피스톤을 밀어 낸다. 예컨대, 가스 충전물은 질소이며, 피스톤이 이동하는 거리(s)에 따라 고압으로 압축된다. 제어 유닛(17)에 의해, 예컨대, 후방 운동 동안 1차 측면의 압력이 얼마까지 형성되는가를 미리 결정할 수 있어서, 실린더의 2차 측면에서조차 일정한 압력이 형성된다. 2차 측면으로부터도 압력이 측정되고, 이러한 측정된 정보가 제어 유닛(17)에 전송될 수 있다. 밸브 장치(13)로부터 라인(14)을 따라 1차 측면으로 압축 유체가 전달된다. 제어 유닛(17)은 라인(14)의 내에서 개방되도록 밸브(13)의 변화를 조종하고, 질량체는 아래 방향로 타격하기 시작한다. 이 경우, 압력 라인(14)의 제어에 의해, 또는 2차 측면으로부터 측정된 압력에 의해 제어 유닛(17)에 대한 원격 제어에 의해 스트로크 길이가 조정된다. 예컨대, 실린더(8) 내의 고정 지점에 영구 자석(11)이 존재하고 바디(1) 내부에 근접 스위치(10)가 존재해서, 이들에 의해 형성된 위치 검출기에 의해, 질량체의 후방 운동의 위치가 검출될 수 있다. 제어 유닛(17)에 의해, 질량체가 타격을 위해 얼마나 먼 거리(거리(s))만큼 돌아올 것인가를 선택할 수 있다. 실린더의 2차 측면까지 해머링함으로써 발생되는 압력은 복귀 이동 길이에 근거하여 결정된다. 도 3에 따르면, 2차 측면 상의 압력(P)은 거리가 보다 길어짐에 따라 증가한다. 2차 측면 상의 기존의 충진물(예컨대 질소)의 압력은 Pe이다. 원하는 해머링 에너지가 수용되어, 압축 유체에 의해 질량체가 얼마나 멀리 전달될 것인가를 형성한다. 또는 그렇지 않으면, 어느 정도의 압력값까지는, 질량체의 후방 운동이 정지하기 전에 1차 측면으로 공급되는 압력이 발생될 수 있게 한다. 1차 측면(20)으로부터의 스트로크를 발생시키기 위해, 압축 유체를 위한 입구가 개방되고, 여기서, 2차 측면 가스에 의해 압력이 갑자기 피스톤(16)을 밀어낸후 피스톤 로드도 외부로 밀어내는 한편, 질량체(2)는 동일한 거리를 이동한다. 충격 에너지는 E이다.

여기서, A는 피스톤 단면적이다.

(1차 측면의 대향 압력은 상기 식에서 알려지지 않는다)

예압(Pe)이 알려져 있는 경우, 도 3의 함수를 사용하여 상기 식으로부터 계산하여 타격 에너지를 얻을 수 있으며, 이러한 함수에 의해, 거리(s)를 알아 냈고, 후방 운동이 S로서 조정된다.

제어 중심(17)에 의해 질량체(2)의 위치가 관찰되며 검출기(10, 11)에 의해 그리고 라인(14) 내의 압력 검출기에 의해 조종되고, 이것은 스트로크 운동의 문제가 없는 경우 1차 측면(20)으로 공급되는 압력이며 1차 측면 압력과 동일하다. 1차 측면보다 우세한 압력을 라인(14)으로부터 체크할 수 있다.

가장 단순한 스트로크 길이 조절(=해머링 에너지)은 바디(1)의 표면 상에서 검출기(10)를 이동시킴으로써 실시된다. 검출기(10)가 자석(11)에 도달하면, 밸브가 장치(13)에서 방향이 변화한다. 그러나, 위치 검출 장치를 사용하는 것이 보다 유리한데, 여기에서 검출기는 이동하지 않는다. 이러한 검출 및 관찰 장치는, 검출기(10)에 의하여, 검출기(10)에 관한 부재(11)의 거리가 의문시 되는 전체 스트로크 거리에 대해 유닛(17)에 나타내어 질 수 있다는 것으로 선택된다. 공지된 그 자체의 인덕션 검출기, 근접 스위치 또는 다른 위치 표시 검출 장치가 사용될 수있다.

대안으로, 1차 측면 또는 2차 측면의 유체 압력이 검출되고 설정 압력에 도달하면, 제어 유닛(17)은 밸브에 충격을 주어, 스트로크를 위한 유동의 방향을 변화시킨다. 압력 밸브는 원격 제어에 의해 캐빈으로부터 대부분 적합하게 설정되어, 각각의 상황에 대해 스트로크의 크기를 선택하는 것이 용이하다.

도 2는 예컨대 굴착기 부움 내에 대안의 방법의, 즉 180°회전된 해머링 장치를 도시하며, 여기서, 파일은 지면으로부터 위로 해머링된다. 하나의 클램핑 피이스 및 클램핑 성분 장치(6)를 가지고 관리할 수 있다. 굴착기 부움에 의해, 연속적으로 적절한 힘을 갖는 부움에 의해 위로 장치를 상승시킴으로써 파일 내의 예압을 유지시킬 수 있다. 마찬가지로, 아래로의 예압은 지면 안으로 파일을 해머링할 때 유지된다. 예압 힘은 감쇠 러버(damping rubbers; 3, 4)를 거쳐 전달되며, 러버의 누설을 방지하기 위해 그 크기가 제한되어야 한다.

스트로크의 강화가 요구된다면, 질량체(2) 내부에 이동식 질량체(17)를 배열시킬 수 있으며, 이를 위해, 이러한 이동식 질량체(17)에 의해 요구되는 체적보다 큰 이동을 위한 공간이 요구된다. 예컨대, 이동식 질량체(17)는 거리(d)를 가지며, 이러한 거리를 이동한 후, 그 공간의 단부에 대항하여 충돌한다. 이러한 충돌은 질량체(2) 상대 부재(5)와의 충돌에 관해 다소 지체되어 실시된다. 이중 스트로크는 질량체의 스트로크 효과를 강화시킨다. 질량체(17)는 고체 형태, 액체 또는 무거운 중량의 알갱이일 수 있다. 이중 스트로크는 상방 및 하방 모두로 해머링되는 장치에 의해 실시된다.

도 1 및 도 2에서, 실린더(8)는 질량체 외부에 위치하며, 이들 실린더(8)는 또한 질량체(2)의 단부에 고정된 타단부로부터 조향 파이프(9)에 보다 근접할 수도 있다. 이후, 바디(1)가 예컨대 파이프라면, 해머링 장치는 그 직경에 관해 보다 명확히 작아지게 된다. 실제로, 구조적 높이는 아주 작아진다.

Claims (9)

1. 바디(1)를 포함하며 상기 바디(1)로부터 작동 머신, 예컨대 상기 바디(1) 내에 고정된 스트로크-전달 피이스(5)에 연결될 수 있는 해머링 장치로서,

   상기 바디(1) 내에 고정된 상기 스트로크-전달 피이스(5)가, 질량체(2)를 이동 및 해머링하고, 지면 안으로 해머링되거나 또는 지면으로부터 위로 잡아 당겨지는 파일(7) 등에 상기 스트로크를 전달하거나 또는 상기 해머링 장치에 연결된 툴에 상기 스트로크를 전달하는 스트로크를 받게 되고, 상기 피이스(5)와 상기 파일(7) 또는 툴 사이에 클램핑(6)이 적용되며, 상기 클램핑(6)에 의해 상기 파일(7) 또는 툴이 파지되고, 상기 스트로크 전달 피이스(5) 및 해머링 질량체(2)가 환형 형상을 가지며, 해머링되는 파일(7)이 상기 환형 형상 부재들을 통해 이동하도록 배열되어 있는, 해머링 장치에 있어서,

   상기 해머링 장치는 복수의 실린더(8)를 이동시키는 환형 질량체(2)를 포함하며, 1차 측면(20) 상에서 상기 복수의 실린더의 피스톤(6) 상에 유체 압력을 작용하게 하여 상기 실린더(8)에 의해 환형 질량체의 후방 운동이 실행되고, 상기 실린더에 의해, 1차 측면(20)에 작용되는 유체 압력에 의한 원하는 압력으로 상기 복수의 실린더(8)의 2차 측면 상에 가스를 압축하여 상기 질량체(2)의 해머링 운동이 실행될 수 있어서, 상기 복수의 실린더의 1차 측면(20)으로부터 상기 유체 압력을 배출시켜서 해머링 운동이 실행되는 것을 특징으로 하는,

   해머링 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 복수의 실린더(8)는 타단부로부터 질량체(2)에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는,

   해머링 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 질량체(2)의 해머링 에너지는 상기 질량체(2)의 후방 운동의 길이에 의해 조절될 수 있는 것을 특징으로 하는,

   해머링 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 질량체(2)의 해머링 에너지는 상기 실린더(8)의 2차 측면의 압력(p)을 조정함으로써 조절될 수 있는 것을 특징으로 하는,

   해머링 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 질량체(2)에 대한 추가의 질량체(17)는 질량체(2)에 관하여 이동하도록 배열되고, 피이스(5) 상에서의 질량체(2)의 해머링 충격은 거리(d)로 인해 질량체(2)의 스트로크에 관해 지체되어 실시되는 것을 특징으로 하는,

   해머링 장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 해머링 장치는 지면 안으로 파일을 해머링하기 위해 그리고 지면 외부로 파일을 잡아당기기 위해 이들 모두를 위해 180°만큼 회전될 수 있는 것을 특징으로 하는,

   해머링 장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 해머링 장치는 제어 유닛(17)을 구비하며, 상기 제어 유닛(17)에 의해 상기 질량체(2)의 해머링 에너지가 원격 제어에 의해 조절될 수 있는 것을 특징으로 하는,

   해머링 장치.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 해머링 장치는, 질량체(2)의 중심 구멍을 통해 연장하며 질량체(2)를 조종하는 파이프(9)를 구비하는 것을 특징으로 하는,

   해머링 장치.
9. 제 1 항에 있어서,

   해머링 방향으로의 파이프(5) 내의 예압은 상기 작동 머신 등에 의해 배열될 수 있는 것을 특징으로 하는,

   해머링 장치.