KR20100109586A - 굴착용 공압 해머 - Google Patents

Abstract

상승 및 하강작용에 의한 충격에 강하고 가공이 용이하며 쉽게 설계할 수 있는 피스톤을 구비한 굴착용 공압 해머를 제공한다. 그 해머는 굴착기에 연결되는 백헤드의 일측에 결합되어 고정되는 케이스의 내부에 설치되어 승강작용을 하면서 외벽의 그루브가 형성되어 케이스에 밀착되면서 공기통로를 형성하는 피스톤을 포함한다. 또한 피스톤의 중심부에 위치하면서 공기통로에 백헤드를 통하여 유입되는 공기압을 피스톤에 전달하는 슬리브창이 형성된 이너슬리브 및 백헤드의 반대편인 케이스의 타측에 위치하여 피스톤의 승강작용에 의해 타격력을 제공받는 비트를 포함한다.

굴착, 공압 해머, 공기통로, 피스톤, 외벽

Description

굴착용 공압 해머{Air hammer for digging}

본 발명은 지반을 굴착하기 위한 공압 해머에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공압에 의해 동작하는 피스톤의 구조를 개선한 공압 해머에 관한 것이다.

토목공사나 건설공사 등의 기초공사시에는 지반에 세워지는 구조물이 견고하게 위치할 수 있도록 지반의 침하를 방지하는 작업이 이루어지는데, 이러한 작업을 위해 일반적으로 지반이나 암석에 빔이나 말뚝을 박기 위한 굴착작업이나 천공작업이 이루어진다.

견고한 지반이나 암석 등에 구멍을 뚫기 위해서는 강한 회전력과 추진력을 가지는 해머가 이를 지지하는 장비에 연결되어 사용되는데, 근래에는 고압의 압축공기를 이용하는 공압 해머가 주로 사용된다. 공압 해머는 지반 굴착기로부터 회전력과 고압의 공기(air)를 공급받아 전체적으로 회전하는 동시에 지반을 타격하여 토사층 및 암반층을 굴착하는 기능을 수행한다.

도 1a는 종래의 공압 해머(100)를 나타내는 단면도이고, 도 1b는 도 1a의 피스톤(40)을 설명하기 위한 평면도이다.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 종래의 공압 해머(100)는 크게 지반 굴착기의 회전축(도시되지 않음)과 연결되는 백헤드(back head; 10), 백헤드(10)의 일측에 결합되어 고정되는 케이스(50), 백헤드(10)의 반대편인 케이스(50)의 타측에 결합되어 고정되는 비트 고정링(60), 비트 고정링(60)의 내부에 위치하여 바닥면에 형성된 굴착볼(72)을 통해 직접 지반을 파내는 비트(70), 케이스(50)의 내부에 설치된 상태에서 승강작용에 의해 비트(70)를 타격하는 피스톤(40) 및 피스톤(40)과 백헤드(10) 사이에 설치되어 백헤드(10)로부터 유입되는 공기압을 피스톤(40)에 제공하여 피스톤(40)에 승강작용을 유도하는 이너슬리브(inner sleeve; 30)를 포함한다.

이때, 이너슬리브(30)는 백헤드(10)로부터 유입되는 공기압을 비트 방향으로 유도하기 위한 가이드(20)에 의해 고정된다. 또한 이너슬리브(30)의 하부에는 피스톤(40)과의 공기압을 교환하기 위한 슬리브창(32)이 형성되어 있다.

피스톤(40)의 상부에는 슬리브창(32)으로부터 공급된 공기가 흐르는 공기통로(42)가 통상 4~8개 정도가 형성되어 있다. 하지만, 공기통로(42)는 피스톤(40)의 상승 및 하강작용을 거치면서 피로 등의 충격으로 인하여 쉽게 파손된다. 특히, 공기통로(42)와 케이스(50) 사이의 부분이 충격에 취약하다.

종래의 공압 해머(100)는 피스톤(40)이 충격에 약해 쉽게 손상되어 이를 자주 갈아 끼워야 하므로, 경제적인 손실이 크고 작업능률이 떨어진다. 또한, 종래의 공기통로(42)는 피스톤(40)의 내부에 정밀하게 구멍을 뚫어야 하므로 가공이 어렵고 가공시간이 많이 소요된다. 나아가, 피스톤(40)이 충격에 견딜 수 있는 내구성과 공기압을 원활하게 전달하기 위하여, 공기통로(42)의 위치 및 크기를 최적화하 는 설계에도 어려움이 있다.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상승 및 하강작용에 의한 충격에 강하고 가공이 용이하며 쉽게 설계할 수 있는 피스톤을 구비한 굴착용 공압 해머를 제공하는 데 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 공압 해머는 굴착기에 연결되는 백헤드와, 상기 백헤드의 일측에 결합되어 고정되는 케이스와, 상기 케이스의 내부에 설치되어 승강작용을 하면서, 외벽의 그루브가 형성되어 상기 케이스에 밀착되면서 공기통로를 형성하는 피스톤을 포함한다. 또한 상기 피스톤의 중심부에 위치하면서 상기 공기통로에 상기 백헤드를 통하여 유입되는 공기압을 상기 피스톤에 전달하는 슬리브창이 형성된 이너슬리브 및 상기 백헤드의 반대편인 상기 케이스의 타측에 위치하여 상기 피스톤의 승강작용에 의해 타격력을 제공받는 비트를 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 공기통로는 원 또는 타원형의 일부의 형태를 가진 그루브에 의해 이루어질 수 있으며, 상기 공기통로는 상기 피스톤의 외벽을 따라서 4~8개가 형성될 수 있다. 상기 공기통로와 상기 슬리브창 사이에는 공기의 흐름을 유도하는 유로가 형성될 수 있다. 나아가, 상기 공압 해머는 다수개가 설치되어 하나의 멀티 해머를 이룰 수 있다.

지반을 굴착하기 위한 본 발명의 공압 해머는 외벽의 그루브가 형성되어 상기 케이스에 밀착되면서 공기통로를 형성하는 피스톤을 사용함으로써, 상승 및 하강작용에 의한 충격에 강하고 가공이 용이하며 쉽게 설계할 수 있는 피스톤을 제공할 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다음에서 설명되는 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예들은 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다.

이하에서는 상승 및 하강작용에 의한 충격에 강하고 가공이 용이하며 설계가 쉬운 공압 해머를 피스톤을 중심으로 설명할 것이다. 즉, 피스톤의 구조를 구체적으로 살펴봄으로써, 그 구조가 가져오는 장점이 상세하게 부각될 것이다. 나아가, 본 발명의 공압 해머를 다수개 채용하는 멀티 해머에 대하여도 살펴보기로 한다.

도 2a는 본 발명의 실시예에 의한 공압 해머(200)를 나타내는 단면도이고, 도 2b는 도 2a의 피스톤(80)을 설명하기 위한 평면도이다. 여기서, 제시된 공압 해머(200)는 하나의 예에 해당하는 것이므로, 본 발명의 범주 내에서 다양한 형태의 공압 해머에 적용될 수 있을 것이다.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명의 공압 해머(200)는 통상의 지반 굴착 기에 연결되면서 그 외면에 스크루가 형성된 회전축(도시하지 않음)의 하단에 연결되는 백헤드(back head; 10), 백헤드(10)의 일측에 결합되어 고정되는 케이스(50), 백헤드(10)의 반대편인 케이스(50)의 타측에 결합되어 고정되는 비트 고정링(60)을 포함한다.

또한 비트 고정링(60)의 내부에 위치하여 바닥면에 형성된 굴착볼(72)을 통해 직접 지반을 파내기 위한 비트(70), 케이스(50)의 내부에 설치된 상태에서 승강작용에 의해 비트(70)를 타격하는 피스톤(80) 및 피스톤(80)과 백헤드(10) 사이에 설치되어 백헤드(10)로부터 유입되는 공기압을 피스톤(80)에 제공하여 피스톤(80)에 승강작용을 유도하는 이너슬리브(inner sleeve; 30)를 포함한다. 이너슬리브(30)는 피스톤(80)의 중심부의 공간에 피스톤(80)과 밀착되도록 배치된다.

이때, 이너슬리브(30)는 백헤드(10)로부터 유입되는 공기압을 적절한 방향으로 유도하기 위한 가이드(20)에 의해 고정된다. 도면에서는 이너슬리브(30)와 가이드(20)가 서로 결합되어 일체화된 경우를 표현하였으나, 경우에 따라 이너슬리브(30)와 가이드(20)는 서로 분리될 수도 있다. 또한 이너슬리브(30)의 하부에는 피스톤(80)과의 공기압을 교환하기 위한 슬리브창(32)이 형성되어 있다. 피스톤(80)의 상부에는 슬리브창(32)으로부터 공급된 공기가 흐르도록 케이스(50)와 피스톤(80)의 외벽에 의해 형성된 공기통로(82)가 제공된다. 공기통로(82)는 통상적으로 피스톤(80)에 4~8개 정도가 형성된다.

슬리브창(32)을 통하여 유입되는 공기는 공기통로(82)를 거쳐 피스톤(80)과 이너슬리브(30) 사이의 공간(a)을 팽창 또는 수축시키면서 피스톤(80)의 상승 및 하강운동을 유도한다. 구체적으로, 슬리브창(32), 공기통로(82) 및 슬리브창(32)과 공기통로(82) 사이의 유로(84)를 통하여 공기가 유동하여 상기 공간(a)의 크기를 조절한다. 여기서는, 공기통로(82)에 의한 경우 이외에 피스톤(80)의 승강운동을 제어하는 다른 부분에 대한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 실시예에 의한 공기통로(82)는 피스톤(80)의 외벽에 그루브(groove)를 형성하여 피스톤(80)의 외벽을 케이스(50)에 밀착시킴으로써 얻어진다. 즉, 본 발명의 공기통로(82)는 피스톤(80)의 내부에 위치하지 않고 피스톤(80)의 외벽에 형성된 것이 종래의 피스톤(도 1a의 40)과 다른 점이다. 이에 따라, 본 발명의 피스톤(80)은 종래에 문제가 되는 케이스와 공기통로 사이의 취약한 부분을 제거할 수 있다. 공기통로(82)를 피스톤(80)의 외벽과 케이스(50)에 의해 형성함으로써, 공기통로(82)에 흐르는 공기의 압력이 피스톤(80)과 케이스(50)에 분산되어 피스톤(80)이 충격에 견디는 힘을 크게 할 수 있다.

공기통로(82)의 단면은 원 또는 타원형의 일부의 형상을 가질 수 있으며, 필요한 경우 상기 형상 이외에도 다양한 형태가 가능하다. 공기통로(82)의 크기는 본 발명의 공압 해머(200)의 크기, 사용용도, 공기통로의 개수 및 피스톤의 승강작용에 요구되는 공기압 등에 따라 달리할 수 있다. 원 또는 타원의 일부의 형태를 가진 그루브를 공기통로(82)로 이용함으로써, 종래의 피스톤(도 1a의 40)에 비해 피스톤(80)의 단면적을 크게 할 수 있다. 피스톤(80)의 단면적이 상대적으로 커지므로, 공기압에 의한 충격을 종래의 경우에 비해 많이 흡수할 수 있다.

본 발명의 공기통로(82)를 종래와는 달리 피스톤(80)의 외벽의 일부에 그루 브를 만들면 되므로 가공이 용이하며, 가공하는 시간이 적게 소요된다. 또한, 공기통로(82)의 위치가 피스톤(80)의 외벽에 한정되므로, 공기통로(82)를 설계가 상대적으로 쉽다. 예를 들어, 본 발명의 공기통로(82)의 위치는 피스톤(80) 외벽을 따라 결정하면 되므로 위치결정이 용이하다. 이에 반해, 종래의 공기통로는 피스톤(40) 내부에 위치하므로 최소한 2차원적인 좌표에 따라 결정해야 하는 번거로움이 있다.

나아가, 본 발명의 공기통로(82)를 채용한 피스톤은 종래의 경우와는 달리 공기의 흐름이 외벽을 따라 직하하므로, 와류되는 현상이 일어나지 않는다. 따라서 본 발명의 공기통로(82)는 공기의 흐름이 원활하므로 천공속도가 상대적으로 빠르다.

도 3은 본 발명의 공압 해머(200)를 다수개 채용한 멀티 해머의 구성을 개략적으로 나타낸 일부 단면도이다. 채용된 공압 해머(200)의 수는 멀티 해머가 사용되는 용도에 따라 달리할 수 있다. 이때, 공압 해머(200)는 도 2a를 참조하여 설명한 것과 동일하다.

도 3에 의하면, 멀티 해머는 해머 몸체(400)와, 해머 몸체(400)의 상단에 구비된 조인트(300)와, 해머 몸체(400) 내부에 일정한 간격으로 배치되는 공압 해머(200) 및 해머 몸체(400)의 끝부분에 고정되어 공압 해머(200)의 비트의 둘레를 잡아주는 가이드부재를 포함하는 고정프레임(500)을 포함한다.

조인트(300)는 해머 몸체(400)의 상단에 고정되어 통상의 지반 굴착기에 구비된 회전축(도시하지 않음)과 공기 공급수단(도시하지 않음)으로부터 제공되는 회 전력과 공기를 해머 몸체(400)에 공급한다. 따라서 해머 몸체(400)는 조인트(300)로부터 회전력과 타격력을 부여받아 굴착 및 굴진 동작을 수행하게 된다. 해머 몸체(400) 내에는 일정한 간격으로 공압 해머(200)가 설치되는 데, 다수개의 공압 해머(200)는 조인트(300)에서 전달된 공기를 공급받고, 공급받은 공기에 의해 연속적으로 승강운동을 한다.

해머 몸체(400)의 하단에는 공압 해머(200)에 설치된 다수개의 비트(70)가 배치되고 비트(70)는 공압 해머(200)의 상승 또는 하강 시에 타격력을 전달받아 지반 방향으로 굴착력을 가한다.

이상, 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다. 예를 들면, 본 발명의 이너슬리브는 슬리브창이 형성된 부분을 포함하여 일체형으로 설명하였으나, 경우에 따라 슬리브창이 형성된 부분을 분리하여 제작할 수도 있다.

도 1a는 종래의 공압 해머를 나타내는 단면도이고, 도 1b는 도 1a의 피스톤을 설명하기 위한 평면도이다.

도 2a는 본 발명에 의한 공압 해머를 나타내는 단면도이고, 도 2b는 도 2a의 피스톤을 설명하기 위한 평면도이다.

도 3은 본 발명의 공압 해머를 다수개 채용한 멀티 해머의 구성을 개략적으로 나타낸 일부 단면도이다.

*주요부분에 대한 부호의 설명*

10; 백헤드 20; 가이드

30; 이너슬리브 32; 슬리브창

50; 케이스 60; 비트 고정링

70; 비트 80; 피스톤

82; 공기통로

Claims (5)

1. 굴착기에 연결되는 백헤드;

   상기 백헤드의 일측에 결합되어 고정되는 케이스;

   상기 케이스의 내부에 설치되어 승강작용을 하면서, 외벽의 그루브가 형성되어 상기 케이스에 밀착되면서 공기통로를 형성하는 피스톤;

   상기 피스톤의 중심부에 위치하면서 상기 공기통로에 상기 백헤드를 통하여 유입되는 공기압을 상기 피스톤에 전달하는 슬리브창이 형성된 이너슬리브; 및

   상기 백헤드의 반대편인 상기 케이스의 타측에 위치하여 상기 피스톤의 승강작용에 의해 타격력을 제공받는 비트를 포함하는 굴착용 공압 해머.
2. 제1항에 있어서, 상기 공기통로는 원 또는 타원형의 일부의 형태를 가진 그루브에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 굴착용 공압 해머.
3. 제1항에 있어서, 상기 공기통로는 상기 피스톤의 외벽을 따라서 4~8개가 형성된 것을 특징으로 하는 굴착용 공압 해머.
4. 제1항에 있어서, 상기 공기통로와 상기 슬리브창 사이에는 공기의 흐름을 유도하는 유로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 굴착용 해머.
5. 제1항에 있어서, 상기 공압 해머는 다수개가 설치되어 하나의 멀티 해머를 이루는 것을 특징으로 하는 굴착용 공압 해머.

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