타격식 파이프 인발장치{STRIKING TYPE'S PIPE-DRAWING APPARATUS}
지하수와 관련하여 폐공이라 함은 현재 또는 미래에 이용할 계획이 없고 오염방지를 위한 별도의 조치 없이 방치되어 있는 지층을 굴착한 모든 홀이나 우물 등을 말한다. 즉, 지하수를 개발, 이용할 목적으로 착정한 우물, 조사용 시추공 중 당초의 목적을 상실한 지하굴착공 전부가 폐공으로 간주된다. 이러한 폐공은 오염원으로 작용하거나, 지표 오염원의 유입 창구로 작용하거나 유입된 오염원을 지하심부까지 이동시키는 이동 통로로 작용하는 등 지하수 오염에 심각한 영향을 미친다. 이와 같은 폐공을 처리하는 방법으로 일시적인 폐공 처리, 되메움을 통한 원상 복구, 폐공을 관측정으로 활용하는 방법 등이 있으며, 여기서 원상복구 방법은 파이프를 인발하여 공 내부가 자연적으로 함몰되게 하거나, 공 내부가 함몰되지 않으면 주변토양으로 되메움하는 방식을 이용한다. 본 발명은 이처럼 폐공을 원상복구 하기 위해 파이프를 인발하는 인발 장치에 관한 것이다.
파이프 인발장치와 관련된 기술 중 지하에 매몰된 빔을 인출하기 위한 "쐐기형 클램프를 구비한 빔 인출기"(한국 등록실용신안공보 제20-0408256호)가 출원되었다. 위와 같은 기술은 클램핑실린더와 승강실린더를 이용하여 빔을 끌어당겨 인출하도록 된 기술이다. 또다른 관련 기술로 지하에 매설된 지하수용 파이프를 인발하도록 된 "지하수 폐공처리용 파이프 인발장치"(한국 등록특허공보 제10-0733146호)가 출원되기도 하였다. 위와 같은 기술은 파이프 내경에 삽입된 후 팽창되는 압착식 연결수단을 이용하여 파이프를 인출하도록 한 기술이다. 위와 같은 기술들은 모두 실린더를 이용하여 파이프를 끌어당기는 종류의 기술들이다. 그러나, 이처럼 지중에 매설된 파이프를 끌어당기는 기술은 파이프의 이음매 부분과 같이 돌출된 부분에 하측으로 응력이 강하게 작용하여 파이프를 끌어올리기가 쉽지 않은 문제점이 있었다. 또, "쐐기형 클램프를 구비함 빔 인출기"와 같은 기술은 클램핑실린더의 구동에 의해 작동하는 바 1 ~ 1.5 m 단위로 반복 작업을 해야 하는 바 작업 공정이 복잡한 문제점이 있었다. 또한, "지하수 폐공처리용 파이프 인발장치"는 파이프의 내측면에 밀착되는 기술이나, 파이프 내측면은 수분등이 묻어 있어 밀착면에서 미끄러짐이 발생되기 쉬어 파이프를 잘 고정한 채 끌어올리지 못하게 되는 문제점도 있었다.
본 발명의 타격식 파이프 인발장치는 위와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 종래의 끌어올리는 방식이 아니라 아래에서 위를 향해 타격하는 방식을 적용하여 지중의 장애물이나, 파이프의 이음매 등과 같은 파이프의 돌출물이 있어도 손쉽게 파이프를 인발할 수 있게 하려는 것이다. 또, 한 번의 실린더 로드의 이동만큼 파이프가 인발된 후 다시 실린더 로드가 원위치 되는 종래 방식과 달리 지속적인 타격만큼 파이프가 인발되므로 연속적인 인발 공정을 갖게 하여 인발 공정을 단순화하고 인발 속도를 더 빠르게 하려는 것이다.
본 발명의 타격식 인발장치는 위와 같은 과제를 해결하기 위해, 상부에 상부케이스가 형성되어 있고, 하부에 하부케이스가 형성되어 있으며, 상부케이스와 하부케이스의 내부에 로드설치공간이 형성되어 있으며, 로드설치공간 하부에 피스톤이 설치되어 있고, 로드설치공간 상부에 로드가 설치되어 있으며, 피스톤 하부 공간의 유압 또는 공압에 따라 피스톤이 상하로 이동하도록 되어 있고, 피스톤이 상부로 이동할 때 로드가 상부케이스를 타격하도록 되어 있으며, 상하로 이동하는 이동부재가 설치된 상하이동장치와 연결되어 로드의 타격에 따라 상하로 이동할 수 있도록 되어 있는 이동케이스와; 이동케이스의 상부케이스와 회동 가능하도록 연결 되어 있으며, 상부케이스와 함께 상하로 이동할 수 있도록 되어 있는 다수 개의 암과; 각 암의 끝단에 설치되어 파이프를 고정하도록 된 파이프고정부재;로 구성된다. 이때, 상부케이스에 암설치브라켓 연결되어 설치되며, 다수 개의 암은 암설치브라켓에 회동 가능하도록 설치되어 있는 것을 특징으로 한다. 또, 일측이 암설치브라켓에 연결되어 있고, 타측이 각 암의 일측에 연결되어 있는 암회동실린더가 더 구비되어 암회동실린더의 작동에 따라 암을 회전시키도록 된 것을 특징으로 한다. 또한, 파이프고정부재는 암으로부터 회전 가능하도록 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의해, 종래의 끌어올리는 방식이 아니라 아래에서 위를 향해 타격하는 방식을 적용하여 지중의 장애물이나, 파이프의 이음매 등과 같은 파이프의 돌출물이 있어도 손쉽게 파이프를 인발할 수 있게 된다. 또, 한 번의 실린더 로드의 이동만큼 파이프가 인발된 후 다시 실린더 로드가 원위치 되는 종래 방식과 달리 지속적인 타격만큼 파이프가 인발되므로 연속적인 인발 공정을 갖게 하여 인발 공정이 단순해지고, 인발 속도가 빨라진다.
이하 본 발명의 타격식 파이프 인발장치에 대해 첨부된 도 1 내지 도 7을 통해 상세히 설명하기로 한다. 도 1에서 보는 바와 같이 본 발명의 타격식 파이프 인발장치는, 크게 이동케이스(100)와 다수 개의 암(200), 파이프고정부재(300)로 구성된다. 본 발명은 도 1, 도 6, 도 7과 같이 이동케이스(100)의 하부케이스(102)가 상하이동장치(500)와 연결된 채 설치되어 내장된 피스톤(120)과 로드(130)의 작동에 따라 상부케이스(101)가 상부로 이동하게 되어 파이프고정부재(300)가 고정하고 있는 파이프(600)를 인발하도록 되어 있다. 이러한 구성은 단순히 실린더를 이용하여 파이프(600)를 끌어올리는 방식이 아니며, 로드(130)의 타격에 따라 파이프(600)에 충격을 가해 파이프(600)를 인발하도록 된 것이다. 본 발명의 구성요소인 이동케이스(100)는 도 1에서 보는 바와 같이 상부에 상부케이스(101)가 형성되어 있고, 하부에 하부케이스(102)가 형성되어 있으며, 상부케이스(101)와 하부케이스(102)의 내부에 로드설치공간(110)이 형성되어 있으며, 로드설치공간(110) 하부에 피스톤(120)이 설치되어 있고, 피스톤(120)의 상부에 로드(130)가 설치되어 있다. 또한, 하부케이스(102)의 하단에는 피스톤(120)의 하부로 유체 또는 공기가 공급되도록 공급관이 연결되어 있으며, 주입공간(110a)이 형성되어 있다. 또한, 도면에서 보는 바와 같이 상부케이스(101) 상부 내벽면에 상부걸림턱(101a)이 형성되어 있다. 상부걸림턱(101a)은 로드(130)의 이동량을 결정할 수 있을 만큼에 해당되는 위치에 형성되어 있는 것이 바람직하다. 즉, 도 2 내지 도 4에서 보는 바와 같이 피스톤(120)의 타격 및 중력에 의해 로드(130)가 상하로 이동할 때 그 이동량에 해당하는 만큼의 위치에 상부걸림턱(101a)을 형성하고, 로드(130)의 상단부에는 확장부(130)를 형성하여 확장부(130)가 상부걸림턱(101a)에 걸리도록 구성함으로써 로드(130)의 이동량 및 이에 따른 상부케이스(101)의 이동 거리를 결정할 수 있게 된다. 또한, 하부케이스(102)의 내벽면에는 타격실(110b)을 형성하여 로드(130)와 피스톤(120)의 타격이 타격실(110b)에 해당되는 위치에서 이루어지도록 할 수도 있다. 이러한 하부케이스(102)는 주입공간(110a)으로 유체가 공급되면 피스톤(120)이 상승하게 되면서 피스톤(120)이 로드(130)를 타격하게 되고, 피스톤(120)에 의해 타격된 로드(130)가 상승하여 상부케이스(101)를 타격하여 상부케이스(101)를 상부로 이동시키게 된다. 이때, 상부케이스(101)가 상하로 이동하면서 상하이동장치(500)와 연결된 하부케이스(102)를 이동시키기 위한 구성은 다양하게 구성할 수 있다. 도 6에서 보는 바와 같이 테이블(510)에 고정된 다수 개의 스프로켓(520)에 체인(530)이 연결되어 있으며, 체인구동실린더장치(540)가 일측은 테이블(510)에 고정되어 있고, 타측은 체인(530)에 연결된 채 설치되어 있어 체인(530)이 상하로 이동 가능하도록 구성할 수 있다. 여기서, 테이블(510)은 하부가 지면과 접촉하여 테이블(510)에 설치된 각 구성요소를 지면으로부터 지지하도록 되어 있으며, 금속 또는 합성수지재를 이용하여 박스형 구조, 가구형 구조, 기둥 구조 등 다양한 형태로 형성할 수 있다. 한편, 스프로켓(520)과 체인(530)의 설치 구조는 다양한 형태로 형성할 수 있는바 도 6과 도 7의 예를 들어 설명하면 다음과 같다. 도 7과 같은 구조는 두 개의 스프로켓(520)을 각각 테이블(510)의 상부와 하부에 고정 설치하고 두 스프로켓(520)에 연결되어 이동하는 체인(530)을 설치한 구조이다. 즉, 체인(530)은 상부 스프로켓(520)을 따라 회전하여 하부로 이동한 후 다시 하부의 스프로켓(520)을 따라 회전한 후 상부로 이동하여 순환하도록 된 구조이다. 스프로켓(520)에 연결된 체인(530)의 회전을 위해 도면에서 보는 바와 같이 테이블(510) 일측에 실린더와 로드로 구성된 체인구동실린더장치(540)가 설치되어 있고, 로드가 체인(530)과 연겨되어 있어 실린더장치의 로드 이동에 따라 체인(530)이 이동하도록 되어 있다. 또, 도 6과 같은 구조는 상부와 하부에 각각 스프로켓(520)을 테이블(510)에 고정 설치하되 그 사이에 두 개의 소형 스프로켓(520)으로 구성된 스프로켓내설 체(521)를 설치하였다. 이때, 상부와 하부의 스프로켓(520)과 두 개의 소형 스프로켓(520)을 따라 이동하는 체인(530)의 구동 형태를 살펴보면, 체인(530)의 상단은 테이블(510)의 일측에 고정된 채 스프로켓내설체(521)의 소형 스프로켓(520)과 상부 스프로켓(520)을 거쳐 하부 스프로켓(520)과 스프로켓내설체(521)의 소형 스프로켓(520)을 거친 다음 테이블(510)의 타측에 고정되어 있다. 또한, 스프로켓내설체(521)는 실린더와 로드로 구성된 체인구동실린더장치(540)의 로드가 연결되어 있어 로드의 작동에 따라 상하로 이동하도록 구성되어 있다. 위와 같은 상하이동장치(500)의 구성 예는 단지 하나의 실시예에 불과한 것으로 상하로 체인(530) 또는 레일이 이동하도록 구성하는 등 다양하게 구성할 수 있는 것이다. 한편, 하부케이스(102)와 상하이동장치(500) 간의 고정은 케이스고정브라켓(400)을 이용하면 된다. 구체적으로 케이스고정브라켓(400)은 상하이동장치(500)의 체인(530)에 일측이 고정되어 체인(530)을 따라 상하로 이동하도록 되어 있으며, 하부케이스(102)와 타측이 고정되어 하부케이스(102)가 체인(530)을 따라 이동할 수 있도록 하는 것이다. 이러한 케이스고정브라켓(400)의 구성은 반드시 브라켓으로 구성해야 하는 것은 아니며 단순한 플레이트 형으로 구성한 후 하부케이스(102)와 체인(530)에 연 결되도록 구성하는 것도 가능하다 할 것이다. 본 발명의 구성요소인 다수 개의 암(200)은 상술한 상부케이스(101)의 하부에 회동 가능하도록 설치되어 있다. 도면에서는 단순하게 두 개로 이루어진 한 쌍의 암(200)을 회동 가능하도록 설치하였다. 이때, 도면에서 보는 바와 같이 암(200)의 설치를 위해 상부케이스(101)의 하부에 암설치브라켓(140)을 설치하고, 암(200)은 이 암설치브라켓(140)에 회동 가능하도록 설치할 수도 있다. 암설치브라켓(140)은 이동케이스(100)의 형태에 따라 다양한 형태가 가능하며 도면에서와 같이 상부케이스(101)가 짧게 형성되어 있는 경우 양 측에 브라켓연결부재(141)를 설치하여 브라켓연결부재(141)를 이용하여 암설치브라켓(140)을 하부케이스(102)의 하부로 일정 거리 떨어 뜨려 상부케이스(101)가 이동하는 이동량에 따라 하부케이스(102) 저면에 파이프나 암설치브라켓(140) 등이 걸리지 않도록 하는 것이 좋다. 또한, 도시하지는 않았으나 브라켓연결부재(141)의 이동, 또는 상부케이스(101)의 이동을 가이드하는 가이드장치를 추가로 설치할 수도 있다. 암(200)이 상부케이스(101) 또는 암설치브라켓(140)에 회동 가능하도록 설치하기 위해 암설치브라켓(140)이나 상부케이스(101)의 하단에는 각각 힌지를 설치하고, 회전핀(210)을 이용하여 암(200)을 연결하면 된다. 이밖에도 각종 회전 결합 방식을 채택하여 암(200)을 회동 가능하도록 설치할 수 있다. 한편, 암(200)을 회동가능하게 함에 있어서 단지 자유 회전이 가능하다면 파이프(600)를 고정하기 힘들다. 즉, 지속적으로 파이프(600) 측으로 힘을 가해야 하며 다수 개의 암(200)은 중앙의 파이프(600) 측을 향해 지속적으로 누르는 힘을 가해줘야 한다. 이를 위해 일측이 암설치브라켓(140)에 연결되어 있고, 타측이 각 암(200)의 일측에 연결되어 있는 암회동실린더(220)를 구비하여 암회동실린더(220)의 작동에 따라 암(200)을 회전시켜 파이프(600)로부터 암(200)을 분리하거나 파이프(600)를 고정시키도록 할 수 있다. 본 발명의 구성요소인 파이프고정부재(300)는 도면에서 보는 바와 같이 각 암(200)의 끝단에 회전 가능하도록 결합되어 있으며, 내측 표면에 돌기(320)가 형성되어 파이프(600)를 고정하기 쉽게 되어 있다. 이때, 암(200)과는 고정부재측회전핀(310)을 통한 핀결합을 통해 회전 가능하도록 구성하며, 이와 같이 회전 가능하도록 결합하는 것은 파이프(600)의 표면이나 경사도, 또는 원형 파이프(600)가 아닌 다양한 표면 경사를 갖는 심재를 인발시킬 때도 사용할 수 있게 하기 위함이며, 암(200)이 암설치브라켓(140)과 연결된 지점을 축으로 회전함에도 불구하고 파이프(600)와 밀착될 수 있도록 하기 위함이다. 한편, 이상과 같이 구성된 본 발명의 타격식 파이프 인발장치는 유압공급장치와, 유압공급장치와 연결된 제어장치를 별도로 구비하여 제어장치를 조정함으로써 각 실린더에 공급되는 유압 또는 공압을 조정함으로써 전체 인발장치를 조정할 수 있다. 또, 각 실린더장치를 전기적으로 제어할 수 있도록 전원을 공급받아 작동하는 컨트롤장치를 구비한 후 컨트롤장치의 조종을 통해 전체 인발장치를 작동시킬 수도 있다. 그러나 위와 같은 구동방법보다 바람직한 방법으로 본 발명의 인발장치를 상하이동장치(500)와 하나의 세트로 준비한 후 상하이동장치(500)를 굴착기와 연결하고, 굴착기로부터 유압을 공급받아 작동하도록 한 후 굴착기에 설치된 레버를 통해 작동하게 되면 이동 작업이 편리하면 별도의 유압공급장치를 제공할 필요가 없게 된다. 이와 같이 구성된 본 발명의 타격식 파이프 인발장치의 작동 상태를 도 2 내지 도 4를 통해 설명하면 다음과 같다. 도 2는 본 발명의 인발장치의 이동케이스(100)의 로드설치공간(110) 하부의 피스톤(120)이 상부로 이동하여 로드(130)를 타격하는 상태를 도시하였다. 이때, 피스톤(120)의 이동은 이미 설명한 바와 같이 주입공간(110a)으로 유입되는 유압 또는 공압에 의해 작동되는 것이다. 도 3은 도 2에서 피스톤(120)에 의해 타격된 로드(130)가 피스톤(120)의 충격량을 전달받아 상부로 이동하여 로드설치공간(110) 상단에 이르른 상태를 나타낸 것이다. 도 4는 도 3에서 로드(130)가 로드설치공간(110) 상단 즉, 상부케이스(101) 내부 상벽을 타격함에 따라 상부케이스(101)와, 상부케이스(101)와 연결된 파이프고정부재(300) 및 파이프고정부재(300)가 고정하고 있는 파이프(600)가 충격에 의해 함께 상승하게 된다. 피스톤(120)에 가해진 유압이 줄어들면 중력에 의해 상부케이스(101)와 파이프는 자유낙하하게 되는데, 이러한 과정을 거치면서 하부케이스(102)와 연결된 상하이동장치를 서서히 가동시켜 파이프를 인발시키면 된다. 한편, 본 발명의 타격식 파이프 인발장치의 이동케이스의 구조는 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 피스톤에 의해 로드가 상부케이스(101)를 타격하면서 파이프를 인발시키도록 하는 모든 구성이 포함된다 할 것이다.
본 발명의 타격식 파이프 인발장치는 비단 폐공의 파이프 만을 인발할 수 있는 것은 아니며 각종 강재 파일, 강재 구조부재, 합성수지 부재 등 지중에 매설된 각종 구조물을 인발할 때 사용 가능하다 할 것이다.
도 1은 본 발명의 타격식 파이프 인발장치를 나타낸 부분절단 사시도. 도 2는 본 발명의 타격식 파이프 인발장치의 피스톤이 로드를 타격하는 상태를 나타낸 부분절단 사시도. 도 3은 본 발명의 타격식 파이프 인발장치의 피스톤이 로드를 타격함에 따라 로드가 이동하는 상태를 나타낸 부분절단 사시도. 도 4는 본 발명의 로드가 이동케이스 내측 상부 벽면을 타격함에 따라 이동케이스가 이동하는 상태를 나타낸 부분절단 사시도. 도 5는 본 발명의 타격식 파이프 인발장치의 또다른 예를 나타낸 사시도. 도 6은 본 발명의 타격식 파이프 인발장치와 상하이동장치의 설치 예를 나타낸 단면 개략도. 도 7은 본 발명의 타격식 파이프 인발장치와 상하이동장치의 또다른 설치 예를 나타낸 단면 개략도. <도면의 주요 부호에 대한 상세한 설명> 100 : 이동케이스 101 : 상부케이스 102 : 하부케이스 101a : 상부걸림턱 100a : 상부걸림턱 110 : 로드설치공간 110a : 주입공간 110b : 타격실 120 : 피스톤 130 : 로드 131 : 확장부 140 : 암설치브라켓 141 : 브라켓연결부재 200 : 암 210 : 회전핀 220 : 암회동실린더 300 : 파이프고정부재 310 : 고정부재측회전핀 320 : 돌기 400 : 케이스고정브라켓 500 : 상하이동장치 510 : 테이블 520 : 스프로켓 521 : 스프로켓내설체 530 : 체인 540 : 체인구동실린더장치 600 : 파이프 |
