KR20220040100A

KR20220040100A - 코어배럴 함마시스템용 에어 절환장치

Info

Publication number: KR20220040100A
Application number: KR1020200122895A
Authority: KR
Inventors: 송채연; 송채희; 송무진; 송태일
Original assignee: 송채연; 송채희; 송무진
Priority date: 2020-09-23
Filing date: 2020-09-23
Publication date: 2022-03-30
Also published as: WO2022065770A1; KR102467330B1

Abstract

본 발명은 파일 드릴링 머신(Pile Drilling Machine)에 결합하여 암반층에 대구경(800mm이상)의 굴착작업을 할 때 사용하는 코어배럴 함마시스템에 적용하는 코어배럴 함마시스템용 에어 절환장치에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 절환부의 상하측으로 상,하부베어링결합부가 형성되고, 상부베어링결합부의 상측으로 스플라인축이 형성되며, 그 상측으로 회전로드와 결합되는 다각형축부가 형성되며, 절환부에 축직각으로 형성한 에어구멍으로 에어가 공급되도록 중심에 에어공급공이 형성되고, 절환부의 에어구멍과 어긋나게 형성된 압력배출유로와 연결되도록 스플라인축 하측에 축각각으로 형성한 압력배출밸브를 갖는 구동축과; 상기 구동축의 하부베어링결합부에 조립한 베어링이 결합되며 코어배럴 함마시스템의 회전체와 결합되는 플랜지가 하측으로 구비되며 내측으로 베어링이 결합되고, 코어배럴 함마시스템의 에어함마로 에어를 공급하는 함마용 에어관과 연결되는 함마용 유로 및 코어절단수단으로 에어를 공급하는 절단수단용 제1,2에어관과 연결되는 절단수단용 제1,2유로가 형성된 하부하우징과; 상기 절환부를 감싸도록 하부하우징의 상측으로 결합되며 하부하우징에 구비된 함마용 유로와 절단수단용 제1,2유로에 에어를 공급 및 배출하도록, 함마용 에어구멍 및 코어절단용 제1,2에어구멍을 형성한 절환링과; 상기 절환링의 상측으로 결합되며 내측으로 구동축의 상부베어링결합부에 조립한 베어링이 결합되는 상부하우징과; 상기 스플라인축에 결합되며 외측으로 돌출된 걸림쇠가 상부하우징에 형성된 절환공간에 내입되어 절환링 내에서 절환부가 일정 각도로 회전하여 절환부에 형성한 에어구멍을 함마용 에어구멍 또는 코어절단용 제1,2에어구멍 중 어느 하나에 선택적으로 연결함과 아울러 절환부의 압력배출유로를 코어절단용 제1,2에어구멍 중 어느 하나에 선택적으로 연결하는 절환구동체를 포함하는 구성으로 이루어진 것이다.

Description

코어배럴 함마시스템용 에어 절환장치{Air Converter for Core-Barrel Hammer System}

본 발명은 파일 드릴링 머신(Pile Drilling Machine)에 결합하여 암반층에 대구경(800mm이상)의 굴착작업을 할 때 사용하는 코어배럴 함마시스템에 적용하는 코어배럴 함마시스템용 에어 절환장치에 관한 것이다.

일반적으로 건축 및 교량기초공사를 위해서 연약지반이나, 암반층 등에 강관 등으로 제작되는 파일을 설치하여 보강작업을 행하는 작업(R.C.D공법, P.R.D공법)을 하게 된다. R.C.D공법이나 P.R.D공법의 경우 대구경(800mm이상)의 굴착작업을 행하는 공법이다.

대표적으로는, P.R.D공법으로 파일 드릴링 머신의 드릴 파이프 상단에 회전용 기어박스를 결합하고, 드릴파이프 하측으로 하부에 원주방향으로 한개의 비트를 결합한 함마를 설치한 상태에서 함마를 가압 상태에서 구동함으로 해서 공압에 의한 퍼커션으로 암반층에 굴착공을 단번에 천공하는 방법이 있다.

또한 R.C.D공법은 파일 드릴링 머신의 드릴 파이프 상단에 회전용 기어박스를 결합하고, 드릴 파이프 하측으로 파이프 형상의 비트바디를 결합하며, 이 비트바디의 하단에 수개의 비트를 설치하여 회전용 기어박스가 회전할 때 비트바디가 함께 회전되고, 암반층에 일정 깊이로 홈이 형성되도록 굴착공을 천공하는 방법이다.

기존의 R.C.D공법이나 P.R.D공법의 경우 암반층 전체를 굴착해야 함으로 작업시간과 비용 및 기타 부대시설의 유지 관리에 많은 어려움이 있었다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위한 방법으로 대한민국 등록실용신안공보(Y1) 20-0444654호(2009.05.20.)의 파일 드릴링머신의 코어배럴 작업용 굴착함마가 게시된바 있다.

상기한 선등록 구성은 파일 드릴링 머신의 회전용 기어박스에 결합되며 플랜지가 상단에 구비된 회전체에 지반을 굴착하는 함마비트와, 분쇄물을 지상으로 배출하도록 흡입배출관을 형성한 코어 배럴 작업용 굴착함마에 있어서, 상기 회전체는 단면이 도넛과 같이 속이 빈 구성이 되도록 아래쪽이 개방된 원기둥 형상으로 구성하고, 상기 함마 비트는 회전체에 아래쪽으로 개방된 2개 이상의 조립구멍에 결합하여 도넛 형상의 굴착공 천공으로 코어 배럴을 형성되도록 구성한 것으로, 기존 800mm이상의 대구경 굴착작업을 향하는 P.R.D공법이나 R.C.D공법에 비해 월등히 향상된 굴착능력을 제공할 수 있어 작업 공기 및 비용 등을 대폭 단축할 수 있는 효과를 제공하고 있다.

그러나 천공을 담당하고 있는 함마 비트 및 비트바디가 원기둥 형상으로, 그 구성은 회전체의 가장자리 측에 원주방향으로 설치되는 적어도 2대 이상의 함마비트를 설치하고, 또한 상기 도넛형인 회전체의 바닥에는 상기 함마비트와 간섭되지 않도록 복수의 롤러비트를 설치하며, 분쇄물을 지상으로 배출하도록 흡입배출관을 형성한 구성으로 이루어져 있다. 이와 같은 구성은 굴착시 굴착 중심을 기준으로 비트바디의 안쪽과 바깥쪽에 위치하는 비트의 개수보다 중간부분의 비트 개수가 많게 형성되는 형상이어서, 파쇄력 저하로 작업능률이 저하되는 등의 문제점이 있었던 것으로, 업계에서는 이를 해결할 수 있는 신규한 구성의 함마비트가 요구되고 있는 실정이었다.

이러한 문제점을 해결코자 대한민국 공개실용신안공보(U)20-2013-0000940호(2014.08.14.)의 코어배럴 작업용 굴착함마의 함마비트가 제안되고 있으며, 그 구성은 굴착함마의 비트바디는 아랫변과 윗변이 호형인 사다리꼴로 구성하여 단면적을 넓게 구성한 것으로, 함마비트의 바닥에 파쇄를 위해 형성한 비트가 균일하게 마모되어 함마비트의 사용수명을 대폭 연장할 수 있는 등의 효과를 기대할 수 있었다.

그러나 상기한 선행기술들의 굴착 후 회전체의 중심에 생성되는 암반 코어를 처리하기 위해 회전체를 지상으로 인양한 상태에서 암반 코어의 근원부를 별도의 절단장비로 절단한 상태에서 지상으로 인양 후 다시 굴착 작업이 이루어지는 것으로, 암반 코어 절단 및 배출에 많은 시간이 소요되는 등의 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 수단으로 대한민국 등록특허공보(B1)10-1508740호(2015.04.07.)의 코어 분리기능을 갖는 코어배럴 작업용 굴착함마가 제공되고 있으며, 그 구성은 상단에 파일 드릴링 머신의 회전용 기어박스에 상단이 결합되는 회전로드의 하단과 조립식으로 결합된 회전체를, 단면이 도넛과 같이 설치부의 중앙으로 코어 형성공간이 형성되도록 아래쪽이 개방된 원기둥 형상으로 구성하고, 상기 설치부에는 지반을 굴착하는 2개 이상의 함마비트와, 분쇄물을 지상으로 배출하도록 흡입배출관을 배관한 코어 배럴 작업용 굴착함마에 있어서; 상기 설치부의 하단에 축직각방향으로 설치한 절단용 유압실린더와, 절단용 유압실린더의 로드에 결합되어 로드가 인출될 때 코어 형성공간 쪽으로 노출되어 암반 코어에 압입되는 절단커터로 구성된 2개소 이상의 코어절단수단과; 상기 설치부의 상단에 축직각방향으로 설치한 가압용 유압실린더와, 가압용 유압실린더의 회전로드에 결합되어 로드가 인출될 때 굴착공의 벽면 또는 굴착공을 따라 압입되는 케이스의 벽면에 밀착되는 가압구로 구성된 가압수단을 포함하도록 구성하되; 상기 회전로드는 상부에 에어와 유압이 동시에 공급되는 스위벨을 설치하고, 평단면으로 볼 때 중앙에 콘크리트 타설용 홀을 형성하고, 콘크리트 타설용 홀 주변에 방사상으로 2개의 오일홀과 2개의 에어홀을 형성하여 상기 회전체의 설치부에 설치되어 있는 함마비트 및 절단용 유압실린더와 가압용 유압실린더에 에어와 오일을 제공할 수 있도록 한 구성으로 이루어진다.

상기한 선행기술의 경우 암반층에 대구경의 굴착 작업을 행하면 도넛 형상의 굴착을 통해 설치부 중앙으로 코어를 형성한 상태에서 설치부의 하단과 상단에 마련되는 코어절단수단과 가압수단을 이용하여 코어를 절단하여 지상으로 배출토록 한 것으로, 굴착 작업시간을 대폭 줄일 수 있으므로 기초공사에 따른 비용을 획기적으로 줄일 수 있는 효과를 제공하게 된다.

그러나 상기한 코어배럴 작업용 굴착함마의 경우 스위벨을 통해서 에어와 유압을 동시에 공급하여 작동시키는 구성으로, 에어 및 유압장비와 라인을 함께 운용해야 하므로 장비의 유지 관리성이 저하되고, 현장에 공압을 제공하기 위한 공기압축기와 유압을 제공하기 위한 유압유닛을 함께 비치 운용해야 하는 등의 불편이 있었다.

또한 암질에 따른 기존의 코어 절단 방법은 작업시간과 효율성 저하로 인해 따른 문제점 개선이 요구되고 있었다.

KR 200444654 Y1 2009.05.20. KR 2020130000940 U 2014.08.14. KR 101508740 B1 2015.04.07.

이에 본 발명자는 에어함마를 통한 굴착과 함께 코어절단수단에 의한 절단 작업이 회전로드의 회전방향에 따라 절환 공급되는 에어에 의해 이루어질 수 있도록 본 발명을 연구 개발한 것이다.

즉, 본 발명에서는 파일 드릴링 머신(Pile Drilling Machine)에 결합하여 암반층에 대구경(800mm이상)의 굴착작업을 할 때 사용하는 코어배럴 함마시스템을 제공함에 있어, 회전로드와 코어배럴 함마시스템 사이에 에어 절환장치를 설치하여 회전로드가 정방향으로 구동될 때 에어함마에 에어를 공급되게 하고, 회전로드가 역방향으로 구동될 때 코어절단수단에 에어를 공급되게 구성하여 작업 효율성을 개선함과 아울러 에어를 효율적으로 제공할 수 있는 코어배럴 함마시스템용 에어 절환장치를 제공함에 발명의 기술적 과제를 두고 본 발명을 완성한 것이다.

또한 본 발명에서는 회전로드와 코어배럴 함마시스템 사이에 에어 절환장치를 설치하여 회전로드가 정방향으로 구동될 때 제1에어함마에 에어를 공급되게 하고, 회전로드가 역방향으로 구동될 때 제2에어함마에 에어를 공급되게 하며, 제2에어함마 작동위치에서 회전로드를 상측으로 조금 들어 올린 후 정방향으로 구동할 때 코어절단수단에 에어를 공급되게 구성하여 작업 효율성을 개선함과 아울러 에어를 효율적으로 제공할 수 있는 코어배럴 함마시스템용 에어 절환장치를 제공함에 발명의 기술적 과제를 두고 본 발명을 완성한 것이다.

즉, 본 발명은 공급되는 에어를 절환수단을 통해 에어함마와 코어절단수단 또는 제1,2에어함마와 코어절단수단으로 선택 공급할 수 있도록 한 것에 기술적 과제를 두고 본 발명을 완성한 것이다.

과제 해결 수단으로 본 발명에서는,

첫째 절환부의 상하측으로 상,하부베어링결합부가 형성되고, 상부베어링결합부의 상측으로 스플라인축이 형성되며, 그 상측으로 회전로드와 결합되는 다각형축부가 형성되며, 절환부에 축직각으로 형성한 에어구멍으로 에어가 공급되도록 중심에 에어공급공이 형성되고, 절환부의 에어구멍과 어긋나게 형성된 압력배출유로와 연결되도록 스플라인축 하측에 축각각으로 형성한 압력배출밸브를 갖는 구동축과; 상기 구동축의 하부베어링결합부에 조립한 베어링이 결합되며 코어배럴 함마시스템의 회전체와 결합되는 플랜지가 하측으로 구비되며 내측으로 베어링이 결합되고, 코어배럴 함마시스템의 에어함마로 에어를 공급하는 함마용 에어관과 연결되는 함마용 유로 및 코어절단수단으로 에어를 공급하는 절단수단용 제1,2에어관과 연결되는 절단수단용 제1,2유로가 형성된 하부하우징과; 상기 절환부를 감싸도록 하부하우징의 상측으로 결합되며 하부하우징에 구비된 함마용 유로와 절단수단용 제1,2유로에 에어를 공급 및 배출하도록, 함마용 에어구멍 및 코어절단용 제1,2에어구멍을 형성한 절환링과; 상기 절환링의 상측으로 결합되며 내측으로 구동축의 상부베어링결합부에 조립한 베어링이 결합되는 상부하우징과; 상기 스플라인축에 결합되며 외측으로 돌출된 걸림쇠가 상부하우징에 형성된 절환공간에 내입되어 절환링 내에서 절환부가 일정 각도로 회전하여 절환부에 형성한 에어구멍을 함마용 에어구멍 또는 코어절단용 제1,2에어구멍 중 어느 하나에 선택적으로 연결함과 아울러 절환부의 압력배출유로를 코어절단용 제1,2에어구멍 중 어느 하나에 선택적으로 연결하는 절환구동체를 포함하는 구성으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

둘째 또한 본 발명에서는 절환부의 상하측으로 상,하부베어링결합부가 형성되고, 상부베어링결합부의 상측으로 스플라인축이 형성되며, 그 상측으로 회전로드와 결합되는 다각형축부가 형성되며, 절환부에 축직각으로 형성한 에어구멍으로 에어가 공급되도록 중심에 에어공급공을 형성한 구동축과; 상기 구동축의 하부베어링결합부에 조립한 베어링이 결합되며 코어배럴 함마시스템의 회전체와 결합되는 플랜지가 하측으로 구비되며 내측으로 베어링이 결합된 하부하우징과; 상기 절환부에 위치하도록 하부하우징의 상측으로 결합되며, 상기 에어구멍과 연결되는 환형유로가 내측으로 형성되며, 환형유로와 직각으로 형성된 밸브공급유로를 형성한 절환링과; 상기 절환링의 외주연에 설치되어 밸브공급유로를 통해 에어를 공급받아 코어배럴 함마시스템의 에어함마와 연결된 함마용 에어관과 코어절단수단과 연결된 절단수단용 제1,2에어관으로 에어를 선택적으로 공급하는 절환밸브와; 상기 절환링의 상측으로 결합되며 내측으로 구동축의 상부베어링결합부에 조립한 베어링이 결합되는 상부하우징과; 상기 스플라인축에 결합되며 외측으로 돌출된 걸림쇠가 상부하우징에 형성된 절환공간에 내입되어 절환링 내에서 절환부가 일정 각도로 회전하며, 절환밸브는 절환수단에 의해 작동되어 에어함마와 연결된 함마용 에어관과 코어절단수단과 연결된 절단수단용 제1,2에어관으로 에어를 선택 공급할 수 있도록 하는 절환구동체를 포함하는 구성으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

셋째 상기 절환수단은 걸림쇠의 하단이 절환밸브에 직각으로 배치된 제1레버와 제2레버를 회동시키도록 구성한 것을 특징으로 한다.

넷째 또한 본 발명에서는 절환부의 상하측으로 상,하부베어링결합부가 형성되고, 상부베어링결합부의 상측으로 회전로드와 결합되는 다각형축부가 형성되며, 절환부에 축직각으로 형성한 에어구멍으로 에어가 공급되도록 중심에 에어공급공이 형성되고, 절환부의 에어구멍과 어긋나게 형성된 압력배출유로와 연결되도록 다각형축부 하측에 축각각으로 형성한 압력배출밸브를 갖는 구동축과;

상기 구동축의 하부베어링결합부에 승강 가능하게 조립한 베어링이 결합되며 코어배럴 함마시스템의 회전체와 결합되는 플랜지가 하측으로 구비되며 내측으로 베어링이 결합되고, 코어배럴 함마시스템의 가장자리측 제1에어함마로 에어를 공급하는 제1함마용 에어관 및 중심측 제2에어함마로 에어를 공급하는 제2함마용 에어관과 연결되는 함마용 제1.2유로 및 코어배럴 함마시스템의 코어절단수단으로 에어를 공급하는 절단수단용 제1,2에어관과 연결되는 절단수단용 제1,2유로가 형성된 하부하우징과; 상기 절환부를 감싸도록 하부하우징의 상측으로 결합되며 하부하우징에 구비된 함마용 제1,2유로와 절단수단용 제1,2유로에 에어를 공급 및 배출하도록, 함마용 제1,2에어구멍 및 코어절단용 제1,2에어구멍을 형성한 절환링과; 상기 절환링의 상측으로 결합되며 내측으로 구동축의 상부베어링결합부에 승강 가능하게 조립한 베어링이 결합되는 상부하우징과; 상기 절환부에 형성한 키이 및 절환링에 형성한 키이안내홈의 조합에 의해 절환링 내에서 절환부가 일정 각도로 회전하여 절환부에 형성한 에어구멍을 함마용 제1,2에어구멍에 연결하거나 절환링 내에서 상측으로 들어 올려 에어구멍을 코어절단용 제1,2에어구멍과 연결함과 아울러 절환부의 압력배출유로를 코어절단용 제1,2에어구멍 중 어느 하나에 선택적으로 연결하는 절환구동부를 포함하는 구성으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

다섯째 또한 본 발명에서는 절환부의 상하측으로 상,하부베어링결합부가 형성되고, 상부베어링결합부의 상측으로 회전로드와 결합되는 다각형축부가 형성되며, 절환부에 축직각으로 형성한 에어구멍으로 에어가 공급되도록 중심에 에어공급공을 형성한 구동축과; 상기 구동축의 하부베어링결합부에 조립한 베어링이 결합되며 코어배럴 함마시스템의 회전체와 결합되는 플랜지가 하측으로 구비되며 내측으로 베어링이 결합된 하부하우징과; 상기 절환부에 위치하도록 하부하우징의 상측으로 결합되며, 상기 에어구멍과 연결되는 제1,2환형유로가 내측에 상하로 형성되며, 제1,2환형유로와 직각으로 형성된 제1,2밸브공급유로를 형성한 절환링과; 상기 절환링의 상측으로 결합되며 내측으로 구동축의 상부베어링결합부에 승강 가능하게 조립한 베어링이 결합되는 상부하우징과; 상기 절환링의 외주연에 설치되어 제1밸브공급유로를 통해 에어를 공급받아 코어배럴 함마시스템의 가장자리측 제1에어함마로 에어를 공급하는 제1함마용 에어관 및 중심측 제2에어함마로 에어를 공급하도록 절환수단으로 제어하는 제1절환밸브와; 상기 절환링의 외주연에 설치되어 제2밸브공급유로를 통해 에어를 공급받아 코어배럴 함마시스템의 코어절단수단으로 에어를 공급하도록 절단수단용 제1,2에어관으로 에어를 공급하도록 절환수단으로 제어하는 제2절환밸브와; 상기 절환부에 형성한 키이 및 절환링에 형성한 키이안내홈의 조합에 의해 절환링 내에서 절환부가 일정 각도로 회전하여 절환부에 형성한 에어구멍을 함마용 제1,2에어구멍에 연결하거나 절환링 내에서 상측으로 들어 올려 에어구멍을 코어절단용 제1,2에어구멍에 연결함과 아울러 절환부의 압력배출유로를 코어절단용 제1,2에어구멍 중 어느 하나에 선택적으로 연결하는 절환구동부를 포함하는 구성으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

여섯째 상기 절환부에는 외향으로 돌출된 키이가 조립되도록 절환링에 형성한 키이안내홈은, 절환부에 형성한 에어구멍이 함마용 제1,2에어구멍과 연결되는 위치에 해당하도록 형성한 제1안내홈과; 에어구멍과 압력배출유로가 코어절단용 제1,2에어구멍과 선택적으로 연결되는 위치에 해당하는 제2안내홈 및 구동축을 들어올리거나 내릴 때 키이를 제1,2안내홈으로 이동시키는 수직안내홈을 포함하는 구성으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

일곱째 상기 절환수단은 전기, 공압, 유압 중 하나에 의해 작동하는 제어기에 의해 이루어지도록 한 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 제공하는 코어배럴 함마시스템용 에어 절환장치를 사용하는 경우 하기와 같은 효과가 있다.

-회전로드를 정회전 및 역회전 하는 간단한 방법으로 코어배럴 함마시스템의 에어함마 또는 코어절단수단으로 공급하는 에어를 간편하게 절환할 수 있다.

-구성이 간단하여 저렴한 비용으로 제작이 가능하며, 기계적인 회전에 의해 절환이 이루어지므로 고장 유려가 적다.

-제2실시례 또는 제4실시례와 같이 절환밸브를 적용하는 경우 에어 공급에 따른 고장시 외부에 노출되어 있는 절환밸브를 점검하여 보수하면 되므로 유지 관리의 편리성을 제공할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명에서 제공하는 코어배럴 함마시스템용 에어 절환장치를 코어배럴 함마시스템에 적용한 예를 보인 개략적인 정면도
도 2는 본 발명에서 제공하는 코어배럴 함마시스템용 에어 절환장치의 제1실시례를 보인 사시도
도 3은 본 발명 제1실시례의 분해 사시도
도 4은 본 발명 제1실시례의 정단면도
도 5는 본 발명 제1실시례의 절환부에 절환링이 결합된 상태 평단면도로 에어함마 쪽으로 에어를 공급하기 위한 상태도
도 6은 본 발명 제1실시례의 절환부에 절환링이 결합된 상태 평단면도로 코어절단수단 쪽으로 에어를 공급하기 위한 상태도
도 7은 본 발명에서 제공하는 코어배럴 함마시스템용 에어 절환장치의 제2실시례를 보인 분해 사시도
도 8은 본 발명 제2실시례의 정단면도
도 9는 본 발명 제2실시례의 절환부에 절환링이 결합된 상태 평단면도로 에어함마 쪽으로 에어를 공급하기 위한 상태도
도 10은 본 발명 제2실시례의 절환부에 절환링이 결합된 상태 평단면도로 코어절단수단 쪽으로 에어를 공급하기 위한 상태도
도 11은 본 발명 제2실시례에서의 절환밸브 작동에 따른 에어 이동상태를 보인 개략도
도 12는 본 발명에서 제공하는 코어배럴 함마시스템용 에어 절환장치의 제3실시례를 보인 분해 사시도
도 13은 본 발명 제3실시례의 정단면도
도 14는 본 발명 제3실시례의 절환부에 절환링이 결합된 상태 평단면도로 제1에어함마 쪽으로 에어를 공급하기 위한 상태도
도 15는 본 발명 제3실시례의 절환부에 절환링이 결합된 상태 평단면도로 제2에어함마 쪽으로 에어를 공급하기 위한 상태도
도 16은 본 발명 제3실시례의 절환부에 절환링이 결합된 상태 평단면도로 코어절단수단 쪽으로 에어를 공급하기 위한 상태도
도 17은 본 발명 제3실시례에서의 에어 이동상태를 보인 개략도
도 18은 본 발명에서 제공하는 코어배럴 함마시스템용 에어 절환장치의 제4실시례를 보인 분해 사시도
도 19는 본 발명 제4실시례의 정단면도
도 20은 본 발명 제4실시례의 절환부에 절환링이 결합된 상태 평단면도로 제1에어함마 쪽으로 에어를 공급하기 위한 상태도
도 21은 본 발명 제4실시례의 절환부에 절환링이 결합된 상태 평단면도로 제2에어함마 쪽으로 에어를 공급하기 위한 상태도
도 22는 본 발명 제4실시례의 절환부에 절환링이 결합된 상태 평단면도로 코어절단수단 쪽으로 에어를 공급하기 위한 상태도
도 23은 본 발명 제4실시례에서의 에어 이동상태를 보인 개략도

이하 본 발명에서 제공하는 코어배럴 함마시스템용 에어 절환장치의 바람직한 실시례들을 첨부 도면에 의거하여 설명한다.

도 1은 본 발명에서 제공하는 코어배럴 함마시스템용 에어 절환장치를 코어배럴 함마시스템에 적용한 예를 보인 개략적인 정면도를 도시한 것이다.

일반적으로 사용되고 있는 코어배럴 함마시스템(100)은 도시된 바와 같이 파일 드릴링 머신의 회전기어박스에 의해 회전하는 회전로드(120)에 결합하여 사용하는 장비이다.

즉, 회전기어박스의 하측으로 회전로드(120)를 결합하고, 이 회전로드(120)의 하측으로 회전체(130)를 결합한다.

이때 회전체(130)는 속이 비어 있으며, 하측으로 개구된 코어성형공간(131)이 형성되는 평단면이 도넛형상인 원기둥 형상으로 이루어지며, 회전체(130)에는 복수의 에어함마(132)와, 에어함마(132)에 의해 파쇄된 슬라임을 배출하는 슬라임배출관이 설치되며, 회전체(130)의 하단에는 코어성형공간(131) 쪽으로 복동실린더를 포함하는 코어절단수단(133)을 구비하고 있다.

본 발명에서 제공하는 코어배럴 함마시스템용 에어 절환장치(1)는 상기와 같이 구성되는 코어배럴 함마시스템(100)과 회전로드(120) 사이에 설치되어 회전로드(120) 상단에 설치되어 있는 스위벨(도시되지 않음)을 통해서 공급되는 에어를, 회전로드(120)의 회전방향에 따라 코어배럴 함마시스템(100)의 에어함마(132) 또는 코어절단수단(133)으로 공급할 수 있도록 한 것이다.

제1실시례

도 2, 도 3은 본 발명에서 제공하는 코어배럴 함마시스템용 에어 절환장치의 제1실시례를 보인 사시도 및 분해 사시도를 도시한 것이고, 도 4는 본 발명 제1실시례의 정단면도, 도 5, 도 6은 본 발명 제1실시례의 절환부에 절환링이 결합된 상태 평단면도로 에어함마 쪽으로 에어를 공급하기 위한 상태도 및 코어절단수단 쪽으로 에어를 공급하기 위한 상태도를 도시한 것이다.

본 발명에서 제공하는 코어배럴 함마시스템용 에어 절환장치(1)의 제1실시례는, 상기에서 언급한 바와 같이 회전로드(120)의 하부와 코어배럴 함마시스템(100)의 상부에 상하단을 결합하여 사용하는 것으로, 구동축(2)과, 하부하우징(3)과, 절환링(4)과, 상부하우징(5)과, 절환구동체(6)로 대분된다.

구동축(2)은 절환부(21)를 중심으로 상측과 하측에 각각 상부베어링결합부(22)와 하부베어링결합부(23)를 형성하며, 상부베어링결합부(22)의 상측으로는 스플라인축(24)을 형성하고, 그 상측으로 다각형축부(25)를 형성하여 회전로드(120)에 결합되도록 한다.

상기 구동축(2)의 중심에는 회전로드(120)의 중심의 에어공급관(121)과 연결되는 에어공급공(26)이 절환부(21)의 내부에 위치하도록 형성되며, 에어공급공(26)의 하단에는 절환부(21)에 위치하도록 축각각으로 에어구멍(26a)을 형성한다.

절환부(21)에는 에어구멍(26a)과 동심상에 에어구멍(26a)과 어긋나도록 압력배출유로(27)(27')를 형성하며, 스플라인축(24) 하측의 상부베어링결합부(22)에는 상기 압력배출유로(27)(27')와 연결된 압력배출밸브(28)(28')를 설치한다. 또한 상기 에어구멍(26a)과 압력배출유로(27)(27')를 절환부(21)의 중간 높이에 형성하고, 그 상하측으로 씰결합부(21a)를 두고 후술할 절환링(4)을 결합시 씰(12)을 결합하여 면접촉 상태에 있는 절환부(21)와 절환링(4) 사이에서 에어가 누수되는 것을 방지할 수 있도록 한다.

하부하우징(3)은 구동축(2)에 형성한 하부베어링결합부(23)에 내륜이 조립되는 베어링(7)이 외륜을 결합하는 베어링결합홈(31)이 형성되며, 외부 하측으로는 플랜지(32)를 형성하여 코어배럴 함마시스템(100)의 회전체(130)에 구비되는 플랜지(134)와 상호 결합될 수 있도록 한다.

그리고 하부하우징(3)에는 축방향으로 코어배럴 함마시스템(100)의 에어함마(132)로 에어를 공급하는 함마용 에어관(135)과 연결되는 함마용 유로(33)와 함께 코어절단수단(133)으로 에어를 공급하는 절단수단용 제1,2에어관(136)(137)과 연결되는 절단수단용 제1,2유로(34)(35)를 형성한다.

절환링(4)은 상기 하부하우징(3)의 상측에 적층 상태로 위치되어 절환부(21)를 감싸는 구성부재이다. 또한 상기 하부하우징(3)에 형성된 함마용 유로(33)와 연결되는 함마용 에어구멍(41) 및 절단수단용 제1,2유로(34)(35)와 연결되는 코어절단용 제1,2에어구멍(42)(43)을 형성한다. 이때 함마용 에어구멍(41) 및 코어절단용 제1,2에어구멍(42)(43)은, 절환부(21)에 형성된 에어구멍(26a)과 압력배출유로(27)(27')에 각각 연결되는 수평부와 함마용 유로(33) 및 절단수단용 제1,2유로(34)(35)와 연결되는 수직부가 직각으로 형성되어 있다.

상부하우징(5)은 절환링(4)의 상측으로 결합되며, 구동축(2)의 상부베어링결합부(22)에 내륜이 조립되는 베어링(7)의 외륜을 결합할 수 있도록 베어링결합홈(51)을 형성한다.

한편 상기 하부하우징(3)과 절환링(4) 및 상부하우징(5)은 적층 상태에서 볼트/너트로 이루어진 고정수단(8)에 의해 일체로 고정된다.

절환구동체(6)는 구동축(2)의 스플라인축(24)에 결합되어 구동축(2)의 회전력을 제공받아 함께 구동될 수 있도록 한다.

절환구동체(6)의 바깥쪽에는 하향으로 돌출된 걸림쇠(61)가 형성되며, 이 걸림쇠(61)는 상부하우징(5)에 형성된 절환공간(52) 내에서 일정구간 회동된 후 동력을 전달할 수 있게 구성한다.

상기 절환공간(52)은 절환부(21)에 형성한 에어구멍(26a)을 함마용 에어구멍(41) 또는 코어절단용 제1,2에어구멍(42)(43) 중 어느 하나에 선택적으로 연결함과 아울러 절환부(21)의 압력배출유로(27)(27')를 코어절단용 제1,2에어구멍(42)(43) 중 어느 하나에 선택적으로 연결할 수 있는 각도에 의해 결정되는 것으로, 개략 90도에서 180도 범위 내에서 제공될 수 있도록 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 제1실시례에 의하면 구동축(2)이 시계방향으로 회전할 때 회전체(130)에 설치되어 있는 에어함마(132)에 에어를 공급하여 굴착이 이루어질 수 있도록 하며, 이때 도 5에 도시된 바와 같이 에어구멍(26a)와 함마용 에어구멍(41)이 연결되어 에어함마(132)로 에어를 공급하며, 압력배출유로(27)는 코어절단용 제1에어구멍(42)과 연결된 상태가 되고, 압력배출유로(27')를 코어절단용 제2에어구멍(43)은 어긋난 상태가 되어 코어절단수단(133)이 미작동되게 된다.

도 5와 같이 굴착 작업을 행하다가 구동축(2)을 반시계방향으로 회전시키면 상부하우징(5)에 형성된 절환공간(52)에서 절환구동체(6)의 걸림쇠(61)가 일정구간 회동 후 동력을 전달하며, 이때 도 6에 도시된 바와 같이 에어구멍(26a)은 코어절단용 제2에어구멍(43)과 연결되고 압력배출유로(27')는 코어절단용 제1에어구멍(42)과 연결되어 코어절단수단(133)이 작동되게 한다. 이 상태에서 절단 작업하여 코어를 분리 한 상태에서 절단된 코어를 지상으로 인양 후 구동축(2)을 시계방향으로 회전시키면 먼저 에어구멍(26a)이 코어절단용 제1에어구멍(42)과 연결된 상태가 되고, 압력배출유로(27)가 코어절단용 제2에어구멍(43)와 연결된 상태가 되어 코어절단수단(133)이 미작동되게 복귀되는 작동이 이루어져 코어가 배출된 후 도 5와 같이 에어구멍(26a)와 함마용 에어구멍(41)이 연결되어 에어함마(132)로 에어를 공급하여 굴착작업이 이루어지게 되는 것이다.

제2실시례

도 7은 본 발명에서 제공하는 코어배럴 함마시스템용 에어 절환장치의 제2실시례를 보인 분해 사시도를 도시한 것이고, 도 8은 본 발명 제2실시례의 정단면도, 도 9, 10은 본 발명 제2실시례의 절환부에 절환링이 결합된 상태 평단면도로 에어함마 쪽으로 에어를 공급하기 위한 상태도 및 코어절단수단 쪽으로 에어를 공급하기 위한 상태도, 도 11은 본 발명 제2실시례에서의 절환밸브 작동에 따른 에어 이동상태를 보인 개략도를 도시한 것이다.

본 발명에서 제공하는 코어배럴 함마시스템용 에어 절환장치(1)의 제2실시례는 회전로드(120)의 하부와 코어배럴 함마시스템(100)의 상부에 상하단을 결합하여 사용하는 것으로, 구동축(2)과, 하부하우징(3)과, 절환링(4)과, 절환밸브(9)와, 상부하우징(5)과, 절환구동체(6)로 대분된다.

상기 구동축(2)의 중심에는 회전로드(120)의 중심의 에어공급관(121)과 연결되는 에어공급공(26)이 절환부(21)의 내부에 위치하도록 형성되며, 에어공급공(26)의 하단에는 절환부(21)에 위치하도록 축각각으로 에어구멍(26a)을 형성한다. 또한 상기 에어구멍(26a)은 절환부(21)의 중간 높이에 형성하고, 그 상하측으로 씰결합부(21a)를 두고 후술할 절환링(4)을 결합시 씰(12)을 결합하여 면접촉 상태에 있는 절환부(21)와 절환링(4) 사이에서 에어가 누수되는 것을 방지할 수 있도록 한다.

하부하우징(3)은 구동축(2)에 형성한 하부베어링결합부(23)에 내륜이 조립되는 베어링(7)의 외륜을 결합하는 베어링결합홈(31)이 형성되며, 외부 하측으로는 플랜지(32)를 형성하여 코어배럴 함마시스템(100)의 회전체(130)에 구비되는 플랜지(134)와 상호 결합될 수 있도록 한다.

절환링(4)은 상기 하부하우징(3)의 상측에 적층 상태로 위치되어 절환부(21)를 감싸는 구성부재이다.

상기 구동축(2)의 절환부(21)에 형성한 에어구멍(26a)과 연결되는 환형유로(44)가 내측으로 형성되며, 환형유로(44)와 직각으로 형성된 밸브공급유로(45)를 형성한 구성으로 제공된다.

절환밸브(9)는 절환수단(10)에 의해 제어되는 것으로, 상기 밸브공급유로(45)를 통해 유입되는 에어를 코어배럴 함마시스템(100)의 에어함마(132)와 연결된 함마용 에어관(135)과 코어절단수단(133)과 연결된 절단수단용 제1,2에어관(136)(137)으로 공급 제어하는 기능성을 제공한다. 절환수단(10)은 조작레버(91)와 조작레버(91)를 회동시키는 후술할 절환구동체(6)에 구비된 걸림쇠(61)로 구성될 수 있다. 이때 조작레버는 제1레버(91a)와 제2레버(91b)를 직각으로 배치한 구성으로 이루어질 수 있다.

절환밸브(9)의 바람직한 예로는 5포트 구성의 밸브를 적용하여 밸브공급유로(45)에 에어가 유입되는 제1포트를 연결하고, 함마용 에어관(135)과 제2포트를 연결하며, 코어절단 위치로 코어절단수단(133)을 인출시키는 절단수단용 제1에어관(136)과 제3포트를 연결하고, 코어절단수단(133)을 인입시키는 절단수단용 제2에어관(137)과 제4포트를 연결하며, 제5포트에는 압력배출밸브(28)를 설치한다.

제2포트 내지 제4포트와 연결되는 함마용 에어관(135)과 절단수단용 제1에어관(136)과 절단수단용 제2에어관(137)은 별도로 도시하지는 않았지만 제1실시례와 같이 하부하우징(3)을 이용하여 연결하거나 별도의 외부 노출형 배관을 이용하여 연결할 수 있음은 당연하다.

상기 절환밸브(9)에는 조작레버(91)의 제1레버(91a)와 제2레버(91b)를 직각으로 배치되게 설치되며, 도 9와 같이 조작레버(91)의 제1레버(91a)가 왼쪽으로 회동될 때 밸브공급유로(45)와 연결된 제1포트가 제2포터와 연결되어 에어함마(132)를 구동시킴과 아울러 제2포터로 에어를 공급하고 제4포터와 제5포터를 연결하여 에어를 압력배출밸브(28)으로 배출함으로해서 코어절단수단(133)을 미작동상태가 되도록 인입시키며, 도 10과 같이 조작레버(91)의 제2레버(91b)를 오른쪽으로 회동될 때 제2포터를 폐쇄한 상태에서 제3포트를 밸브공급유로(45)와 연결하고 제3포트와 제5포트를 연결하여 에어가 압력배출밸브(28)를 통해 외부로 배출될 수 있도록 하여 절단수단을 인출시켜 절단작업이 이루어질 수 있도록 한다.

상부하우징(5)은 절환링(4)의 상측으로 결합되며, 구동축(2)의 상부베어링결합부(22)에 내륜이 조립되는 베어링(7)이 외륜을 결합하는 베어링결합홈(51)을 형성한다.

상기 절환공간(52)은 절환링(4)에 설치되어 있는 절환밸브(9)의 조작레버(91)를 회동시키는 작동이 이루어질 수 있도록 하면 되는 것으로, 개략 90도에서 180도 범위 내에서 제공될 수 있도록 한다.

제3실시례

도 12는 본 발명에서 제공하는 코어배럴 함마시스템용 에어 절환장치의 제3실시례를 보인 분해 사시도를 도시한 것이고, 도 13은 본 발명 제3실시례의 정단면도, 도 14 내지 도 16은 본 발명 제3실시례의 절환부에 절환링이 결합된 상태 평단면도로 제1에어함마 쪽으로 에어를 공급하기 위한 상태도와 제2에어함마 쪽으로 에어를 공급하기 위한 상태도와 코어절단수단 쪽으로 에어를 공급하기 위한 상태도를 도시한 것이고, 도 17은 본 발명 제3실시례에서의 에어 이동상태를 보인 개략도를 도시한 것이다.

본 발명에서 제공하는 코어배럴 함마시스템용 에어 절환장치(1)의 제3실시례는 상기에서 언급한 바와 같이 회전로드(120)의 하부와 코어배럴 함마시스템(100)의 상부에 상하단을 결합하여 사용하는 것으로, 구동축(2)과, 하부하우징(3)과, 절환링(4)과, 하부하우징(3)으로 대분된다.

구동축(2)은 절환부(21)를 중심으로 상측과 하측에 각각 상부베어링결합부(22)와 하부베어링결합부(23)를 형성하며, 상부베어링결합부(22)의 상측으로는 다각형축부(25)를 형성하여 회전로드(120)에 결합되도록 한다.

절환부(21)에는 에어구멍(26a)과 동심상에 에어구멍(26a)과 어긋나도록 압력배출유로(27)(27')를 형성하며, 다각형축 하측의 상부베어링결합부(22)에는 상기 압력배출유로(27)(27')와 연결된 압력배출밸브(28)(28')를 설치한다. 또한 상기 에어구멍(26a)과 압력배출유로(27)(27')를 절환부(21)의 중간 높이에 형성하고, 그 상하측으로 씰결합부(21a)를 두고 후술할 절환링(4)을 결합시 씰(12)을 결합하여 면접촉 상태에 있는 절환부(21)와 절환링(4) 사이에서 에어가 누수되는 것을 방지할 수 있도록 한다.

그리고 하부하우징(3)에는 축방향으로 코어배럴 함마시스템(100)의 가장자리측 제1에어함마(132-1)로 에어를 공급하는 제1함마용 에어관(135-1) 및 중심측 제2에어함마(132-2)로 에어를 공급하는 제2함마용 에어관(135-2)과 연결되는 함마용 제1,2유로(36)(37)와 함께 코어배럴 함마시스템(100)의 코어절단수단(133)으로 에어를 공급하는 절단수단용 제1,2에어관(136)(137)과 연결되는 절단수단용 제1,2유로(34)(35)가 형성한다.

절환링(4)은 상기 하부하우징(3)의 상측에 적층 상태로 위치되어 절환부(21)를 감싸는 구성부재이다. 또한 상기 하부하우징(3)에 형성된 함마용 제1,2유로(36)(37)와 절단수단용 제1,2유로(34)(35)에 연결되는 함마용 제1,2에어구멍(46)(47)과 코어절단용 제1,2에어구멍(42)(43)을 형성한다. 이때 함마용 에어구멍(41) 및 코어절단용 제1,2에어구멍(42)(43)은, 절환부(21)에 형성된 에어구멍(26a)과 압력배출유로(27)(27')와 연결되도록 축직각으로 형성한 수평부가 함마용 유로(33) 및 절단수단용 제1,2유로(34)(35)와 연결되도록 축방향으로 형성한 수직부와 직각으로 절곡되게 형성되어 있다.

상부하우징(5)은 절환링(4)의 상측으로 결합되며, 구동축(2)의 상부베어링결합부(22)에 내륜이 조립되는 베어링(7)의 외륜을 결합하는 베어링결합홈(51)을 형성한다.

상기 절환부(21)와 절환링(4)에는 절환구동부(11)가 형성되며, 절환구동부(11)는 절환부(21)에 형성한 키이(29)와 절환링(4)에 형성한 키이안내홈(48)의 조합에 의해 이루어진다. 상기 절환링(4)에 형성한 키이안내홈(48)은 구동축(2)에 절환링(4)을 조립한 상태에서 키이(29)가 내입되는 입구로 사용되는 홈을 막음처리토록 함이 바람직하다.

상기 절환구동부(11)는 회전로드(120)의 동력을 코어배럴 함마시스템(100)으로 전달하는 기본 기능을 제공한다. 또한 절환링(4) 내에서 절환부(21)가 일정 각도로 회전하여 절환부(21)에 형성한 에어구멍(26a)을 함마용 제1,2에어구멍(46)(47)에 연결하거나 절환링(4) 내에서 상측으로 들어 올려 에어구멍(26a)을 코어절단용 제1,2에어구멍(42)(43)에 연결함과 아울러 절환부(21)의 압력배출유로(27)를 코어절단용 제1,2에어구멍(42)(43) 중 어느 하나에 선택적으로 연결하는 기능을 제공한다.

절환구동부(11)의 바람직한 예로, 절환부(21)에는 외향으로 돌출된 키이(29)가 조립되는 절환링(4)에 형성한 키이안내홈(48)은 절환부(21)에 형성한 에어구멍(26a)이 함마용 제1,2에어구멍(46)(47)과 연결되는 위치에 해당하도록 제1안내홈(48a)을 형성하고, 에어구멍(26a)과 압력배출유로(27)(27')가 코어절단용 제1,2에어구멍(42)(43)과 선택적으로 연결되는 위치에 해당하도록 제2안내홈(48b)을 형성하며, 구동축(2)을 들어올리거나 내릴 때 키이(29)를 제1,2안내홈(48a)(48b)으로 이동시키도록 제1,2안내홈(48a)(48b)의 일측단을 상호 연결하는 수직안내홈(48c)을 포함하는 구성으로 이루어진 진다.

상기 제1,2안내홈(48a)(48b)과 수직안내홈(48c)은 다양한 형태로 배치될 수 있다. 도시된 바에 의하면 "

" 형상으로 구동되어 있으나 사각형, 크랭크형 등 다양한 형상으로 제공될 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 제3실시례에 의하면, 도 15, 17에 도시된 바와 같이 키이(29)가 키이안내홈(48)의 제1안내홈(48a)에 위치한 상태에서 구동축(2)을 시계방향으로 회전하면 에어구멍(26a)이 전환링(4)에 형성된 함마용 제1에어구멍(46)과 연결되어 회전체(130)의 가장자리쪽으로 설치되어 있는 제1에어함마(132-1)을 작동시키게 된다. 이때 회전체(130)에 설치되어 있는 제2에어함마(132-2)는 구체적으로 도시하고 있지는 않지만 코어성형공간(131)의 중앙 상부에 위치한다.

제1에어함마(132-1)을 이용하여 1차 굴착을 행한 다음, 구동축(2)을 반시계방향으로 회전하면 에어구멍(26a)이 전환링(4)에 형성된 함마용 제2에어구멍(47)과 연결되어 코어성형공간(131)의 중앙 상부에 설치되어 있는 제2에어함마(132-2)을 작동시켜 제1에어함마(132-1)의 굴착에 의해 형성된 코어의 중심을 재차 굴착하게 된다.

상기에서와 같이 제1,2에어함마(132-1)(132-2)를 이용하여 굴착이 이루어진 상태에서 구동축(2)을 상향으로 들어올리면 키이(29)가 수직안내홈(48c)를 따라 이동하여 제2안내홈(48b)에 위치된다. 이때 코어절단수단(133)은 인입된 상태로, 에어구멍(26a)은 절단수단용 제1유로(34)와 연결되어 있는 코어절단용 제1에어구멍(42)과 연결되고, 절단수단용 제2유로(35)와 연결되어 있는 코어절단용 제2에어구멍(43)은 압력배출유로(27)과 연결되어 코어절단수단(133)이 미작동되게 복귀된 상태를 유지하게 된다.

이 상태에서 구동축(2)을 시계방향으로 회전시키면 키이(29)가 제2안내홈(48b)을 따라 회동하는데, 이때 에어구멍(26a)은 절단수단용 제2유로(35)와 연결되어 있는 코어절단용 제2에어구멍(43)과 연결되고, 절단수단용 제1유로(34)와 연결되어 있는 코어절단용 제1에어구멍(42)은 압력배출유로(27')과 연결되어 코어절단수단(133)이 작동되게 인출되어 코어를 절단하며, 코어의 절단이 이루어진 상태에서 코어를 지상으로 인양 후 구동축(2)을 반시계방향으로 회전시키면 상기에서와 같이 코어절단수단(133)이 미작동 상태로 복귀되며, 이 상태에서 구동축(2)을 눌러 하향 이동시켜 키이(29)가 제1안내홈(48a)에 위치되게 한 상태에서 시계방향으로 구동시켜 굴착하면 되는 것이다.

한편 키이(29)가 수직안내홈(48c)를 따라 이동하는 위치의 함마용 제2에어구멍(47)과 코어절단용 제2에어구멍(43) 사이에는 코어절단용 제1에어구멍(42)과 연결되는 구멍(도시되지 않음)을 추가 설치할 수 있다. 이는 텔레코픽형 회전로드(120)와 같은 장비 사용시 부가될 수 있으며, 상기 실시례와는 반대방향으로 코어절단수단(133)을 작동되게 구성될 수 있다. 즉, 수직안내홈(48c)를 따라 상승한 상태에서 코어절단수단(133)이 작동상태로 인출되고, 반시계방향으로 작동 후 지상으로 인양한 상태에서 시계방향으로 회전시 코어절단수단(133)가 미작동상태로 인입되며, 굴착위치로 하강시키기 위해 수직안내홈(48c)에 위치할 때 코어절단수단(133)이 작동상태로 인출되었다가 하강할 때 코어절단수단(133)가 미작동상태로 인입되게 구성할 수 있다.

제4실시례

도 18은 본 발명에서 제공하는 코어배럴 함마시스템용 에어 절환장치의 제4실시례를 보인 분해 사시도를 도시한 것이고, 도 19는 본 발명 제4실시례의 정단면도, 도 20 내지 도 22는 본 발명 제4실시례의 절환부에 절환링이 결합된 상태 평단면도로 제1에어함마 쪽으로 에어를 공급하기 위한 상태도와, 제2에어함마 쪽으로 에어를 공급하기 위한 상태도와, 코어절단수단 쪽으로 에어를 공급하기 위한 상태도를 도시한 것이고, 도 23은 본 발명 제4실시례에서의 에어 이동상태를 보인 개략도를 도시한 것이다.

본 발명에서 제공하는 코어배럴 함마시스템용 에어 절환장치(1)의 제4실시례는 회전로드(120)의 하부와 코어배럴 함마시스템(100)의 상부에 상하단을 결합하여 사용하는 것으로, 구동축(2)과, 하부하우징(3)과, 절환링(4)과, 절환밸브(9)와, 상부하우징(5)로 대분된다.

상기 구동축(2)의 절환부(21)에 형성한 에어구멍(26a)과 연결되는 제1,2환형유로(44-1)(44-2)가 내측으로 형성되며, 제1,2환형유로(44-1)(44-2)와 직각으로 형성된 제1,2밸브공급유로(45-1)(45-2)를 형성한 구성으로 제공된다. 이때 에어구멍(26a)과 연결되는 제1환형유로(44-1)를 하측에 형성하고 에어구멍(26a)과 연결되는 제2환형유로(44-2)를 상측에 형성하며, 이들 제1,2환형유로(44-1)(44-2)와 직각으로 제1,2밸브공급유로(45-1)(45-2)를 형성한다.

절환링(4)의 바깥쪽에는 절환링(4)에 형성한 제1,2밸브공급유로(45-1)(45-2)와 연결되도록 절환수단(10)으로 제어하는 제1,2절환밸브(9-1)(9-2)를 설치한다.

제1절환밸브(9-1)는 제1밸브공급유로(45-1)를 통해 에어를 공급받아 코어배럴 함마시스템(100)의 가장자리측 제1에어함마(132-1)로 에어를 공급하는 제1함마용 에어관(135-1) 및 중심측 제2에어함마(132-2)로 에어를 공급하는 제2함마용 에어관(135-2)에 에어를 제공하는 기능성을 제공한다.

제2절환밸브(9-2)는 제2밸브공급유로(45-2)를 통해 에어를 공급받아 코어배럴 함마시스템(100)의 코어절단수단(133)으로 에어를 공급하는 절단수단용 제1,2에어관(136)(137)으로 에어를 공급하는 기능성을 제공한다.

상기 제1,2절환밸브(9-1)(9-2)는 절환수단(10)에 의해 제어되는 것으로, 절환수단(10)은 전기, 공압, 유압 중 하나에 의해 작동하는 제어기(9a)에 의한 구성으로 제공될 수 있으며, 필요에 따라 도 2와 같이 작동레버(91)을 설치하고, 절환구동체(6)에 구비된 걸림쇄(61)에 의해 작동이 이루어질 수 있도록 구성할 수도 있다.

제1절환밸브(9-1)는 3포트 구성의 밸브를 적용함이 바람직하며, 제2절환밸브(9-2)는 4포트 구성의 밸브를 적용함이 바람직하다.

제1절환밸브(9-1)는 제1밸브공급유로(45-1)에 에어가 유입되는 제1포트를 연결하고, 제1함마용 에어관(135-1)과 제2포트를 연결하며, 제2함마용 에어관(135-2)에 제3포트를 연결되게 하여 제1포트와 제2포트를 연결하거나 제1포트와 제3포트를 연결되게 한다.

제2절환밸브(9-2)는 제2밸브공급유로(45-2)에 에어가 유입되는 제1포트를 연결하고, 제1절단수단용 제1에어관(136)과 제2포트를 연결하며, 절단수단용 제2에어관(137)에 제3포트를 연결되게 하며 제4포트에는 압력배출밸브(28)를 설치한 것으로, 제1포트와 제2포트가 연결될 때 제3포트와 제4포트를 연결하고 제1포트와 제3포트가 연결될 때 제2포트와 제4포트가 연결되도록 한다.

또한 절환부(21)와 절환링(4)에는 절환구동부(11)가 형성되며, 절환구동부(11)는 절환부(21)에 형성한 키이(29)와 절환링(4)에 형성한 키이안내홈(48)의 조합에 의해 이루어진다.

상기 절환구동부(11)는 회전로드(120)의 동력을 코어배럴 함마시스템(100)으로 전달하는 기본 기능을 제공한다. 또한 절환링(4) 내에서 절환부(21)가 일정 각도로 회전하여 절환부(21)에 형성한 에어구멍(26a)을 함마용 제1,2에어구멍(46)(47)에 연결하거나 절환링(4) 내에서 상측으로 들어 올려 에어구멍(26a)을 코어절단용 제1,2에어구멍(42)(43)을 연결하는 기능을 제공한다.

절환구동부(11)의 바람직한 예로, 절환부(21)에는 외향으로 돌출된 키이(29)가 조립되는 절환링(4)에 형성한 키이안내홈(48)은 절환부(21)에 형성한 에어구멍(26a)이 제1환형유로(44-1) 위치에 해당하도록 제1안내홈(48a)을 형성하고, 에어구멍(26a)과 제2환형유로(44-2) 위치에 해당하도록 제2안내홈(48b)을 형성하며, 구동축(2)을 들어올리거나 내릴 때 키이(29)를 제1,2안내홈(48a)(48b)으로 이동시키도록 제1,2안내홈(48a)(48b)의 일측단을 상호 연결하는 수직안내홈(48c)을 포함하는 구성으로 이루어진 진다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에서 제공하는 코어배럴 함마시스템용 에어 절환장치(1)는 파일 드릴링 머신(Pile Drilling Machine)에 결합하여 암반층에 대구경(800mm이상)의 굴착작업을 할 때 사용될 수 있는 것으로, 회전로드(120)가 정방향으로 구동될 때 에어함마(132)에 에어를 공급되게 하고, 회전로드(120)가 역방향으로 구동될 때 코어절단수단(133)에 에어를 공급되게 구성하여 작업 효율성을 개선함과 아울러 에어를 효율적으로 제공할 수 있으며, 회전로드(120)가 정방향으로 구동될 때 에어함마(132)에 에어를 공급되게 하고, 회전로드(120)가 역방향으로 구동될 때 제1에어함마(132-1)에 에어를 공급되게 하며, 제1에어함마(132-1) 작동위치에서 회전로드(120)를 상측으로 조금 들어 올린 후 정방향으로 구동할 때 코어절단수단(133)에 에어를 공급되게 할 수 있는 것으로, 작업 효율성을 개선함과 아울러 에어를 효율적으로 제공할 수 있는 것이다.

한편 키이(29)가 수직안내홈(48c)를 따라 이동하는 위치에 제2밸브공급유로(45-2)을 절곡하여 연장 형성하고, 연장된 부분에 제2밸브공급유로를 형성하여 제3절환밸브(도시되지 않음)와 연결하고, 제2절환밸브의 제2포트와 연결되는 제1절단수단용 제1에어관을 제2포트에 연결하며, 제2절환밸브의 제3포트와 연결되는 절단수단용 제2에어관에 제3포트를 연결하며 제4포트에는 압력배출밸브설치하여 키이(29)가 수직안내홈(48c)를 따라 상승할 때 코어절단수단(133)이 절단위치로 인출되고, 하강할 때 코어절단수단(133)이 미절단위치로 인입될 수 있도록 구성할 수도 있으며, 이는 이는 텔레코픽형 회전로드(120)와 같은 장비 사용시 부가될 수 있다.(도시되지 않음)

본 발명 제3실시례 및 제4실시례에서의 회전체(130)에 구비된 제2에어함마(132-2)는 제1에어함마(132-1)이 작동할 때 코어성형공간(131) 상측에 위치하며, 제1에어함마(132-1)의 굴착에 의해 코어가 형성된 상태에서 제2에어함마(132-2)가 하강하여 코어의 중심을 재차 굴착하여 코어가 도넛 형상이 되게 한다.

또한 제2 실시례 및 4실시례에 적용되는 절환밸브(9)와, 제1,2절환밸브(9-1)(9-2)은 하부하우징(3)을 통하지 않고 회전체(130) 쪽으로 관체(별도로 도시되지 않음)을 연결하여 에어를 에어함마(132), 제1,2에어함마(132-1)(132-2), 코어절단수단(133)에 공급할 수 있음은 당연하다.

본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시례에 관해 설명하고 있으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 보호 범위는 설명된 실시례에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 청구범위 뿐만 아니라 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

1:코어배럴 함마시스템용 에어 절환장치 2:구동축
21:절환부 21a:씰결합부 22:상부베어링결합부
23:하부베어링결합부 24:스플라인축 25:다각형축부
26:에어공급공 26a:에어구멍 27,27':압력배출유로
2828':압력배출밸브 29:키이 3:하부하우징
31,51:베어링결합홈 32:플랜지 33:함마용 유로
34:절단수단용 제1유로 35:절단수단용 제2유로 36:함마용 제1유로
37:함마용 제2유로 4:절환링41:함마용 에어구멍
42:코어절단용 제1에어구멍 43:코어절단용 제2에어구멍
44:환형유로 44-1:제1환형유로 44-2:제2환형유로
45:밸브공급유로 45-1:제1밸브공급유로 45-2:제2밸브공급유로
46:함마용 제1에어구멍 47:함마용 제2에어구멍 48:키이안내홈
48a:제1안내홈 48b:제2안내홈 48c:수직안내홈
5:상부하우징 52:절환공간 6:절환구동체
61:걸림쇠 7:베어링 8:고정수단
9:절환밸브 9-1:제1절환밸브 9-2:제2절환밸브
10:절환수단 11:절환구동부 12:씰
100:코어배럴 함마시스템
120:회전로드 121:에어공급관 130:회전체
131:코어성형공간 132:에어함마 132-1:제1에어함마
132-2:제2에어함마 133:코어절단수단 134:플랜지
135:함마용 에어관 135-1:제1함마용 에어관 135-2:제2함마용 에어관
136:절단수단용 제1에어관 137:절단수단용 제2에어관

Claims

절환부(21)의 상하측으로 상,하부베어링결합부(22)(23)가 형성되고, 상부베어링결합부(22)의 상측으로 스플라인축(24)이 형성되며, 그 상측으로 회전로드(120)와 결합되는 다각형축부(25)가 형성되며, 절환부(21)에 축직각으로 형성한 에어구멍(26a)으로 에어가 공급되도록 중심에 에어공급공(26)이 형성되고, 절환부(21)의 에어구멍(26a)과 어긋나게 형성된 압력배출유로(27)(27')와 연결되도록 스플라인축(24) 하측에 축각각으로 형성한 압력배출밸브(28)(28')를 갖는 구동축(2)과;
상기 구동축(2)의 하부베어링결합부(23)에 조립한 베어링(7)이 결합되며 코어배럴 함마시스템(100)의 회전체(130)와 결합되는 플랜지(32)가 하측으로 구비되고, 코어배럴 함마시스템(100)의 에어함마(132)로 에어를 공급하는 함마용 에어관(135)과 연결되는 함마용 유로(33) 및 코어절단수단(133)으로 에어를 공급하는 절단수단용 제1,2에어관(136)(137)과 연결되는 절단수단용 제1,2유로(34)(35)가 형성된 하부하우징(3)과;
상기 절환부(21)를 감싸도록 하부하우징(3)의 상측으로 결합되며 하부하우징(3)에 구비된 함마용 유로(33)와 절단수단용 제1,2유로(34)(35)에 에어를 공급 및 배출하도록, 함마용 에어구멍(41) 및 코어절단용 제1,2에어구멍(42)(43)을 형성한 절환링(4)과;
상기 절환링(4)의 상측으로 결합되며 내측으로 구동축(2)의 상부베어링결합부(22)에 조립한 베어링(7)이 결합되는 상부하우징(5)과;
상기 스플라인축(24)에 결합되며 외측으로 돌출된 걸림쇠(61)가 상부하우징(5)에 형성된 절환공간(52)에 내입되어 절환링(4) 내에서 절환부(21)가 일정 각도로 회전하여 절환부(21)에 형성한 에어구멍(26a)을 함마용 에어구멍(41) 또는 코어절단용 제1,2에어구멍(42)(43) 중 어느 하나에 선택적으로 연결함과 아울러 절환부(21)의 압력배출유로(27)(27')를 코어절단용 제1,2에어구멍(42)(43) 중 어느 하나에 선택적으로 연결하는 절환구동체(6)를 포함하는 구성으로 이루어진 것을 특징으로 하는 코어배럴 함마시스템용 에어 절환장치.
절환부(21)의 상하측으로 상,하부베어링결합부(22)(23)가 형성되고, 상부베어링결합부(22)의 상측으로 스플라인축(24)이 형성되며, 그 상측으로 회전로드(120)와 결합되는 다각형축부(25)가 형성되며, 절환부(21)에 축직각으로 형성한 에어구멍(26a)으로 에어가 공급되도록 중심에 에어공급공(26)을 형성한 구동축(2)과;
상기 구동축(2)의 하부베어링결합부(23)에 조립한 베어링(7)이 결합되며 코어배럴 함마시스템(100)의 회전체(130)와 결합되는 플랜지(32)가 하측으로 구비된 하부하우징(3)과;
상기 절환부(21)에 위치하도록 하부하우징(3)의 상측으로 결합되며, 상기 에어구멍(26a)과 연결되는 환형유로(44)가 내측으로 형성되며, 환형유로(44)와 직각으로 밸브공급유로(45)를 형성한 절환링(4)과;
상기 절환링(4)의 외주연에 설치되어 밸브공급유로(45)를 통해 에어를 공급받아 코어배럴 함마시스템(100)의 에어함마(132)와 연결된 함마용 에어관(135)과 코어절단수단(133)과 연결된 절단수단용 제1,2에어관(136)(137)으로 에어를 선택적으로 공급하는 절환밸브(9)와;
상기 절환링(4)의 상측으로 결합되며 내측으로 구동축(2)의 상부베어링결합부(22)에 조립한 베어링(7)이 결합되는 상부하우징(5)과;
상기 스플라인축(24)에 결합되며 외측으로 돌출된 걸림쇠(61)가 상부하우징(5)에 형성된 절환공간(52)에 내입되어 절환링(4) 내에서 절환부(21)가 일정 각도로 회전하며, 절환밸브(9)는 절환수단(10)에 의해 작동되어 에어함마(132)와 연결된 함마용 에어관(135)과 코어절단수단(133)과 연결된 절단수단용 제1,2에어관(136)(137)으로 에어를 선택 공급할 수 있도록 하는 절환구동체(6)를 포함하는 구성으로 이루어진 것을 특징으로 하는 코어배럴 함마시스템용 에어 절환장치.
청구항 2에 있어서;
상기 절환수단(10)은 걸림쇠(61)의 하단이 절환밸브(9)의 직각으로 배치된 제1레버(91a)와 제2레버(91b)를 회동시키도록 구성한 것을 특징으로 하는 코어배럴 함마시스템용 에어 절환장치.
절환부(21)의 상하측으로 상,하부베어링결합부(22)(23)가 형성되고, 상부베어링결합부(22)의 상측으로 회전로드(120)와 결합되는 다각형축부(25)가 형성되며, 절환부(21)에 축직각으로 형성한 에어구멍(26a)으로 에어가 공급되도록 중심에 에어공급공(26)이 형성되고, 절환부(21)의 에어구멍(26a)과 어긋나게 형성된 압력배출유로(27)(27')와 연결되도록 다각형축부(25) 하측에 축각각으로 형성한 압력배출밸브(28)(28')를 갖는 구동축(2)과;
상기 구동축(2)의 하부베어링결합부(23)에 승강 가능하게 조립한 베어링(7)이 결합되며 코어배럴 함마시스템(100)의 회전체(130)와 결합되는 플랜지(32)가 하측으로 구비되며, 코어배럴 함마시스템(100)의 가장자리측 제1에어함마(132-1)로 에어를 공급하는 제1함마용 에어관(135-1) 및 중심측 제2에어함마(132-2)로 에어를 공급하는 제2함마용 에어관(135-2)과 연결되는 함마용 제1.2유로 및 코어배럴 함마시스템(100)의 코어절단수단(133)으로 에어를 공급하는 절단수단용 제1,2에어관(136)(137)과 연결되는 절단수단용 제1,2유로(34)(35)가 형성된 하부하우징(3)과;
상기 절환부(21)를 감싸도록 하부하우징(3)의 상측으로 결합되며 하부하우징(3)에 구비된 함마용 제1,2유로(36)(37)와 절단수단용 제1,2유로(34)(35)에 에어를 공급 및 배출하도록, 함마용 제1,2에어구멍(46)(47) 및 코어절단용 제1,2에어구멍(42)(43)을 형성한 절환링(4)과;
상기 절환링(4)의 상측으로 결합되며 내측으로 구동축(2)의 상부베어링결합부(22)에 승강 가능하게 조립한 베어링(7)이 결합되는 상부하우징(5)과;
상기 절환부(21)에 형성한 키이(29) 및 절환링(4)에 형성한 키이안내홈(48)의 조합에 의해 절환링(4) 내에서 절환부(21)가 일정 각도로 회전하여 절환부(21)에 형성한 에어구멍(26a)을 함마용 제1,2에어구멍(46)(47)에 연결하거나 절환링(4) 내에서 상측으로 들어 올려 에어구멍(26a)을 코어절단용 제1,2에어구멍(42)(43)을 연결함과 아울러 절환부(21)의 압력배출유로(27)(27')를 코어절단용 제1,2에어구멍(42)(43) 중 어느 하나에 선택적으로 연결하는 절환구동부(11)를 포함하는 구성으로 이루어진 것을 특징으로 하는 코어배럴 함마시스템용 에어 절환장치.
절환부(21)의 상하측으로 상,하부베어링결합부(22)(23)가 형성되고, 상부베어링결합부(22)의 상측으로 회전로드(120)와 결합되는 다각형축부(25)가 형성되며, 절환부(21)에 축직각으로 형성한 에어구멍(26a)으로 에어가 공급되도록 중심에 에어공급공(26)을 형성한 구동축(2)과;
상기 구동축(2)의 하부베어링결합부(23)에 조립한 베어링(7)이 결합되며 코어배럴 함마시스템(100)과 결합되는 플랜지(32)가 하측으로 구비된 하부하우징(3)과;
상기 절환부(21)에 위치하도록 하부하우징(3)의 상측으로 결합되며, 상기 에어구멍(26a)과 연결되는 제1,2환형유로(44-1)(44-2)가 내측에 상하로 형성되며, 제1,2환형유로(44-1)(44-2)와 직각으로 형성된 제1,2밸브공급유로(45-1)(45-2)를 형성한 절환링(4)과;
상기 절환링(4)의 상측으로 결합되며 내측으로 구동축(2)의 상부베어링결합부(22)에 승강 가능하게 조립한 베어링(7)이 결합되는 상부하우징(5)과;
상기 절환링(4)의 외주연에 설치되어 제1밸브공급유로(45-1)를 통해 에어를 공급받아 코어배럴 함마시스템(100)의 가장자리측 제1에어함마(132-1)로 에어를 공급하는 제1함마용 에어관(135-1) 및 중심측 제2에어함마(132-2)로 에어를 공급하도록 절환수단(10)으로 제어하는 제1절환밸브(9-1)와;
상기 절환링(4)의 외주연에 설치되어 제2밸브공급유로(45-2)를 통해 에어를 공급받아 코어배럴 함마시스템(100)의 코어절단수단(133)으로 에어를 공급하는 절단수단용 제1,2에어관(136)(137)으로 에어를 공급하도록 절환수단(10)으로 제어하는 제2절환밸브(9-2)와;
상기 절환부(21)에 형성한 키이(29) 및 절환링(4)에 형성한 키이안내홈(48)의 조합에 의해 절환링(4) 내에서 절환부(21)가 일정 각도로 회전하여 절환부(21)에 형성한 에어구멍(26a)을 함마용 제1,2에어구멍(46)(47)에 연결하거나 절환링(4) 내에서 상측으로 들어 올려 에어구멍(26a)을 코어절단용 제1,2에어구멍(42)(43)을 연결함과 아울러 절환부(21)의 압력배출유로(27)를 코어절단용 제1,2에어구멍(42)(43) 중 어느 하나에 선택적으로 연결하는 절환구동부(11)를 포함하는 구성으로 이루어진 것을 특징으로 하는 코어배럴 함마시스템용 에어 절환장치.
청구항 4 또는 청구항 5에 있어서;
상기 절환부(21)에는 외향으로 돌출된 키이(29)가 조립되는 절환링(4)에 형성한 키이안내홈(48)은 절환부(21)에 형성한 에어구멍(26a)이 함마용 제1,2에어구멍(46)(47)과 연결되는 위치에 해당하도록 형성한 제1안내홈(48a)과;
에어구멍(26a)과 압력배출유로(27)(27')가 코어절단용 제1,2에어구멍(42)(43)과 선택적으로 연결되는 위치에 해당하는 제2안내홈(48b) 및 구동축(2)을 들어올리거나 내릴 때 키이(29)를 제1,2안내홈(48a)(48b)으로 이동시키는 수직안내홈(48c)을 포함하는 구성으로 이루어진 것을 특징으로 하는 코어배럴 함마시스템용 에어 절환장치.
청구항 2 또는 청구항 5에 있어서;
상기 절환수단(10)은 전기, 공압, 유압 중 하나에 의해 작동하는 제어기에 의해 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 코어배럴 함마시스템용 에어 절환장치.