KR20120125192A - 어큐뮬레이터와 이를 이용한 천공기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수평 또는 수직 방향으로의 심공을 천공할 때, 천공된 홀을 통하여 배출되는 유체의 맥동압 및 워터 햄머의 충격력을 향상시킬 수 있는 어큐뮬레이터와 이를 이용한 천공기에 관한 것이다.
본 발명의 어큐뮬레이터는 천공을 위한 햄머유니트의 비트와 근접되는 측에 설치되는 것으로, 중공부를 가지는 관상의 본체와, 상기 본체의 상부에 설치되며 물의 유입구가 형성된 제1 결합부재와, 상기 본체의 하단부에 설치되어 물이 유출되는 유출구를 가지며 제2 결합부재와, 상기 본체의 중공부에 위치하며 상하단부가 본체의 내부에 지지되고 중공부에 가해지는 수압에 의해 신축가능한 압력 완충유닛을 구비한다.

Description

어큐뮬레이터와 이를 이용한 천공기 {accumulator and boring machine utilizing the same}

본 발명은 천공기에 관한 것으로, 더 상세하게는 수평 또는 수직 방향으로의 심공을 천공할 때, 천공된 홀을 통하여 배출되는 유체의 맥동압 및 워터 햄머의 충격력을 향상시킬 수 있는 어큐뮬레이터와 이를 이용한 천공기에 관한 것이다.

일반적으로 시추작업, 토질검사, 지하수 개발 등을 위하여 지상으로부터 지하로 뚫리는 심공을 천공하기 위한 천공기는 비트를 회전시키는 방법과, 비트 또는 볼 커터를 회전시킴과 아울러 이에 압력을 주는 방법(R.C.D 공법)등이 있다.

대한민국 등록 특허 제10-0372049호에는 천공기의 일예가 개시되어 있다. 개시된 천공기는 상호 수직하게 연결되는 드라이브 로드들과, 상기 드라이브 로드들 중 최단부의 드라이브 로드에 연결되는 비트 및 이 비트에 충격을 가하기 위해 유압유에 의해 작동되는 햄머 구비한 굴삭유니트를 구비한다.

이러한 천공기는 상기 드라이브 로드에 별도의 유압라인을 형성하여 햄머를 작동시킴과 아울러 굴삭 유니트를 회전시킨다. 그리고 상기 드라이브 로드를 통하여 펌프에 의해 펌핑된 유체 즉, 물을 굴삭 유니트 측으로 공급함으로써 굴삭 된 토사가 물과 혼합되어 천공된 홀의 내주면과 로드의 외주면을 통하여 배출된다.

이 과정에서 심공을 뚫는 경우 비트에는 상대적으로 높은 압력의 물이 공그도어야 하므로 이 유체 즉, 물을 펌핑하기 위한 펌프는 플랜저 또는 피스톤 등을 이용한 왕복식 펌프가 이용된다. 이러한 왕복식 펌프에 의한 물은 맥동압이 필연적으로 발생된다. 또한 이와 같이 공급되는 유체에 의해 작동되는 굴삭유니트는 비트를 주기적으로 타격하는 구조를 가지고 있으므로 배출되는 물 또한 맥동압이 발생된다. 이러한 유체의 맥동압은 깊은 홀의 천공시 유체를 지속적으로 유체의 공급을 어렵게하여 전공유니트의 작동 및 유체의 배출을 어렵게 하는 문제점이 있다. 등록 실용신안 20-0258972호에는 피스톤에 의해 비트의 타격력을 높인 천공기가 개시되어 있다. 개시된 천공기는 피스톤의 상승시 압축되는 스프링을 설치하고 이 스프링의 압축력에 의해 피스톤의 하강시 비트에 가하여지는 타격력을 높일 수 있는 구조를 가진다.

그러나 이러한 스프링에 의한 타격력은 천공 깊이가 깊어짐에 따라 지하수의 수압이 높아지므로 스프링의 탄성력에 의한 타격력 또한 감소된다.

한편, 상기와 같이 작동되는 천공기에 있어서, 타격력을 제공하고 배출되는 물은 천공된 홀의 내주면과 드라이브 로드들의 외주면 사이를 통하여 토사와 함께 배출되는데, 이때에 발생된 맥동압은 순간적으로 물에 흐름에 다른 관성력을 높일 수 없으므로 물의 배출이 원활하게 이루어지지 않게 된다. 그리고 배출되는 물의 맥동압의 발생은 상기 펌프와 전공을 위한 장치에 상대적으로 큰 충격을 지속적으로 주게 되므로 장치의 손상이 상대적으로 크다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 내부를 통하여 공급되는 물에 맥동압이 가해지는 것을 근본적으로 방지할 수 있으며, 워터 햄머의 충격력을 높일 수 있는 어큐뮬레이터와 이를 이용한 천공기를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 어큐뮬레이터는 천공을 위한 햄머유니트의 비트와 근접되는 측에 설치되는 것으로, 중공부를 가지는 관상의 본체와, 상기 본체의 상부에 설치되며 물의 유입구가 형성된 제1 결합부재와, 상기 본체의 하단부에 설치되어 물이 유출되는 유출구를 가지며 제2 결합부재와, 상기 본체의 중공부에 위치하며 상하단부가 본체의 내부에 지지되고 중공부에 가해지는 수압에 의해 신축가능한 압력 완충유닛을 구비하여 된 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 압력 완충유닛은 본체의 상하부에 각각 설치되는 것으로, 햄머유니트에 공급되는 물의 통로가 형성되는 상하부 브라켓과, 상기 상하부 브라켓에 지지되고 탄성력을 가지며 가스가 충진된 플랙시블한 탄성튜브와, 상기 브라켓에 지지된 탄성튜브에 가스를 공급하기 위한 체크밸브를 가지는 가스 공급노즐을 구비한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 천공기는 구동부를 가지는 본체와, 이 본체에 의해 지지되는 리드와, 상기 리드에 의해 가이드 되는 헤드와, 상기 헤드에 의해 승강 및 회전되며 상호 연결되는 드라이브 로드들과, 상호 연결된 드라이브 로드들의 단부에 설치되어 천공작업을 수행하는 햄머유니트와, 상기 드라이브 로드와 햄머유니트의 사이에 설치되어 천공된 홀 내부의 유체에 작용하는 맥동압을 흡수하고, 햄머유니트의 충격력을 높이기 위한 어큐뮬레이터를 구비하며, 상기 어큐뮬레이터는 상기 햄머유니트의 비트와 근접되는 측에 설치되는 것으로, 중공부를 가지는 관상의 본체와, 상기 본체의 상부에 설치되며 물의 유입구가 형성된 제1 결합부재와, 상기 본체의 하단부에 설치되며 물이 유출되는 유출구를 가지는 제2 결합부재와, 상기 본체의 중공부에 위치되며 상하단부가 본체의 내부에 지지되며 중공부에 가해지는 수압에 의해 신축가능한 압력 완충유닛을 구비하여 된 것을 그 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 어쿠뮬레이터와 이를 이용한 천공기는 어큐뮬레이터에 가해지는 맥동압을 흡수하고, 햄머유니트 즉, 워터햄머의 천공 효율을 높일 수 있으며, 수평 및 경사 천공작업을 가능하게 한다.

도 1은 본 발명에 따른 천공기의 측면도,
도 2는 본 발명에 따른 어큐뮬레이터의 제1 실시예를 도시한 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 어큐뮬레이터의 제2 실시예를 도시한 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 천공기(1)는 엔진 등 구동장치가 마련된 본체(2)와, 이 본체(2)에 설치되는 리드(3)와, 상기 리드(3)에 의해 가이드되며 구동장치에 의해 하강 및 회전하는 헤드부(4)와, 이 헤드부(4)에 상호 연결되는 드라이브 로드(20)들과, 상호 연결된 드라이브 로드(20)들의 단부에 설치되어 천공작업을 수행하는 비트(11)를 가지는 햄머유니트(10)를 구비한다.

그리고 상기 햄머유니트(10)로부터 토출된 후 전공된 홀을 통하여 지상으로 배출되는 유체의 맥동압을 흡수하여 햄머유니트(10)에 의한 타격력을 높이기 위한 어큐뮬레이터(the second accumulator; 40)를 구비한다. 이 어큐뮬레이터(40)는 햄머유니트(10)와 드라이브 로드(20)들의 사이에 설치되어 상기 드라이브 로드(20)의 역할을 하면서 드라이브 로드(20)들을 통하여 햄머유니트(10)에 공급되는 유체의 맥동압을 흡수하고 햄머유니트(10) 즉, 워터 햄머의 타격력을 높일 수 있다. 바람직하게는 햄머유니트(10)와 인접되는 측에 설치함이 바람직하다.

도면을 참조하면, 어큐뮬레이터(40)는 중공부(41)를 가지는 관상의 본체(42)와, 상기 본체(42)의 상부에 설치되며 물의 유입구(43)가 형성된 제1 결합부재(44)와, 상기 본체(42)의 하단부에 설치되어 물이 유출되는 유출구(45)를 가지는 제2 결합부재(46)를 구비한다.

그리고 상기 본체(42)의 상부측과 하부측에는 각각 상부 브라켓(47)과 하부 브라켓(48)이 설치된다. 상기 상하부 브라켓(47)(48)의 가장자리에는 햄머유니트(10)를 구동시키는 물의 공급을 위한 관통공(47a)(48a)이 형성된다. 본 실시예에서는 상기 상하부 브라켓(47)(48) 모두에 관통공(47a)(48a)이 형성되어 있으나, 상하부 브라켓(47)(48) 중 어느 일측에만 관통공(47a)(48a)이 형성될 수도 있다.

그리고 상기 본체(42)의 중공부(41)에는 상기 상하부 브라켓(47)(48)에 양단부가 지지되는 압력 완충유닛(70)이 설치된다. 상기 압력 완충유닛(70)은 햄머유니트(10)의 작동 시 맥동압을 줄이고 충격력을 높일 수 있는 것으로, 플랙시블한 탄성튜브(71)로 이루어진다. 상기 탄성튜브(71)의 내부에는 고압의 질소 가스가 충진되고 상기 탄성튜브(71)의 일측 단부에는 질소 가스의 주입을 위한 주입노즐(72)가 설치되는데, 이 주입노즐(72)에는 체크밸브가 설치된다.

어큐뮬레이터(40)는 도 3에 도시된 것처럼 본체(42)가 이중관 형태로 형성될 수도 있으나, 본 실시예의 경우에도 본체(420의 중공부(41)에 압력 완충유닛(70)으로서 탄성튜브(72)가 설치된다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 어큐뮬레이터(40)와 이를 이용한 천공기의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저 천공작업을 수행하기 위해서는 천공기의 드라이브 로드(20)들을 결합함과 아울러 어큐뮬레이터(40) 및 비트(11)를 가지는 햄머유니트(10)들을 결합한다. 이 상태에서 헤드부(4)에 지지된 드라이브 로드(3)를 하강시킴과 아울러 드라이브 로드(3)를 통하여 펌프에 의해 펌핑 된 고압의 물을 단부에 위치되는 햄머유니트(10)에 공급한다.

이와 같이 공급된 물을 통해서 비트(11)를 가지는 햄머유니트(10)를 구동시켜 비트를 타격하게 됨으로써 지반을 천공하게 된다. 이 과정에서 햄머유니트(10)와 인접하게 설치되는 어큐뮬레이터(40)는 탄성튜브(71)의 내부에 질소 가스가 고압으로 충전되어 있으므로 햄머유니트(10)의 피스톤 상승 시 연결로드 및 본체(42)의 중공부(41)에 충전된 물이 압축되면서 탄성튜브(71)가 압축된다. 그리고 피스톤 하강 시에 압축된 탄성튜브(71)가 팽창하면서 피스톤의 하강력으로 작용하여 타격력을 높일 수 있게 된다.

상기와 같이 저장된 공기는 지중의 깊이가 깊어지고, 수압이 높아짐에 따라 압축정도가 커지게 되는데, 압축정도가 커짐에 따라 피스톤의 하강시 공기의 압축력에 따른 타격력을 높일 수 있다.

이러한 어큐뮬레이터(40)의 작용은 수평천공, 수직천공 및 상향천공, 경사천공에 관계없이 햄머유니트(10)의 작동에 따른 맥동을 줄이고 햄머유니트(10)의 피스톤 작용력을 높일 수 있으므로 햄머유니트(10)의 천공효율을 높일 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (3)

1. 천공을 위한 햄머유니트의 비트와 근접되는 측에 설치되는 것으로, 중공부를 가지는 관상의 본체와, 상기 본체의 상부에 설치되며 물의 유입구가 형성된 제1 결합부재와, 상기 본체의 하단부에 설치되며 물이 유출되는 유출구를 가지는 제2 결합부재와, 상기 본체의 중공부에 위치하며 상하단부가 각각 본체의 내부에 지지되고 중공부에 가해지는 수압에 의해 신축가능한 압력 완충유닛을 구비하여 된 것을 특징으로 하는 천공기의 어큐뮬레이터.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 압력 완충유닛은 본체의 상하부에 각각 설치되는 것으로, 햄머유니트에 공급되는 물의 통로가 형성되는 상하부 브라켓과, 상기 상하부 브라켓에 지지되고 탄성력을 가지며 가스가 충진된 플랙시블한 탄성튜브와, 상기 브라켓에 지지된 탄성튜브에 가스를 공급하기 위한 체크밸브를 가지는 가스 공급노즐을 구비하여 된 것을 특징으로 하는 천공기의 어큐뮬레이터.
3. 구동부를 가지는 본체와, 이 본체에 의해 지지되는 리드와, 상기 리드에 의해 가이드 되는 헤드와, 상기 헤드에 의해 승강 및 회전되며 상호 연결되는 드라이브 로드들과, 상호 연결된 드라이브 로드들의 단부에 설치되어 천공작업을 수행하는 햄머유니트와, 상기 드라이브 로드와 햄머유니트의 사이에 설치되어 천공된 홀 내부의 유체에 작용되는 맥동압을 흡수하고, 햄머유니트의 충격력을 높이기 위한 어큐뮬레이터를 구비하며, 상기 어큐뮬레이터는 천공을 위한 햄머유니트의 비트와 근접되는 측에 설치되는 것으로, 중공부를 가지는 관상의 본체와, 상기 본체의 상부에 설치되며 물의 유입구가 형성된 제1 결합부재와, 상기 본체의 하단부에 설치되어 물이 유출되는 유출구를 가지는 제2 결합부재와, 상기 본체의 중공부에 위치하고 상하단부가 각각 본체의 내부에 지지되며 중공부에 가해지는 수압에 의해 신축가능한 압력 완충유닛을 구비하여 된 것을 특징으로 어큐뮬레이터를 이용한 천공기.

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