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提供了一种钻孔装置的水锤，包括：具有中空部分的管状主体；连接于所述主体的上端并具有水压供应通道的插口；与所述主体连接的柱形活塞罩壳；可滑动地安装在所述活塞罩壳中的活塞，其用于撞击安装在所述主体的下部的钻头单元的钻头，所述活塞具有通过其排放水的中空部分、在其外周表面上突起的环形增压部分以及连接到所述中空部分的第一连通孔；滑动部件，其安装在所述主体内以待与所述活塞罩壳连接，并限定出阀安装空间以及建立在所述活塞被提升时容纳所述活塞的空间部分；阀部件，其将所述述阀安装空间定义成沿着所述活塞的长度的第一和第三空间部分，所述第一和第二空间部分具有相互不同的横截面积，所述阀部件在所述第一和第三空间部分之间形成第二空间部分，所述阀部件被连接到所述活塞的中空部分并在所述活塞被提升时被连接到所述第一空间部分；以及水压供应单元，用于将传递到所述插口的所述水压供应通道的高压水提供到所述第一和第三空间部分。

1.  一种钻孔装置的水锤，包括：
具有中空部分的管状主体；
连接于所述主体的上端并具有水压供应通道的插口；
与所述主体连接的柱形活塞罩壳；
可滑动地安装在所述活塞罩壳中的活塞，其用于撞击安装在所述主体的下部的钻头单元的钻头，所述活塞具有通过其排放水的中空部分、在其外周表面上突起的环形增压部分以及连接到所述中空部分的第一连通孔；
滑动部件，其安装在所述主体内以待与所述活塞罩壳连接，并限定出阀安装空间以及建立在所述活塞被提升时容纳所述活塞的空间部分；
阀部件，其将所述述阀安装空间定义成沿着所述活塞的长度的第一和第三空间部分，所述第一和第二空间部分具有相互不同的横截面积，所述阀部件在所述第一和第三空间部分之间形成第二空间部分，所述阀部件被连接到所述活塞的中空部分并在所述活塞被提升时被连接到所述第一空间部分；以及
水压供应单元，用于将传递到所述插口的所述水压供应通道的高压水提供到所述第一和第三空间部分。

2.  如权利要求1所述的水锤，其中，所述阀部件包括：
第一遮挡部分，其安装于所述增压部分的外周表面和所述活塞罩壳的内表面之间；
延伸部分，所述延伸部分从所述第一遮挡部分延伸出并形成有通道，当所述第一遮挡部分和所述增压部分相互分开时，所述第一和第二空间部分通过所述通道相互连接；以及
第二遮挡部分，其从所述延伸部分延伸出，然后可滑动地连接到所述滑动部件的端部以形成所述第三空间部分。

3.  如权利要求2所述的水锤，其中，所述阀部件包括至少一个通孔，所述通孔从所述第二空间部分延伸至所述滑动部件的端部以减少其上施加有水压的横截面积。

4.  如权利要求1所述的水锤，其中，所述水压供应单元包括：用于将具有预定压力的水供应到所述插口的水压供应通道的泵；在所述滑动部件的外周表面和所述主体的至少之一上形成的第一水压通道；在所述滑动部件中形成的连接至所述第三空间部分的第二连通孔；在所述滑动部件的外表面和所述主体的内周表面的至少之一上形成的将要连接到所述第一水压通道的第二水压通道，以及被形成为连接所述第二水压通道与所述第一空间部分的第三连通孔。

5.  如权利要求1所述的水锤，其中，所述插口还包括用于防止水通过所述水压供应通道逆流的止回阀单元。

6.  一种水锤，包括：
具有中空部分的管状主体；
连接于所述主体的上端并具有水压供应通道的插口；
与所述主体连接的柱形活塞罩壳；
可滑动地安装在所述活塞罩壳中的活塞，其具有通过其排放水的中空部分、在其外周表面上突起的环形增压部分以及连接到所述中空部分的第一连通孔；
滑动部件，其安装在所述主体内以待与所述活塞罩壳连接，并限定出阀安装空间以及建立在所述活塞被提升时容纳所述活塞的空间部分；
阀部件，其可滑动地安装在所述阀安装空间内，并将所述阀安装空间限定成第一空间部分和第二空间部分，沿着所述活塞的长度的所述第一空间部分的横截面积大于沿着所述第一空间部分的第二空间部分的横截面积，所述阀部件在所述第一和第三空间部分之间定出第二空间部分，并被连接到所述活塞的中空部分；以及
水压供应单元，其用于将加压的水供应到所述第一和第二空间部分，以首先利用所述第一空间部分的横截面积和所述第二空间部分的横截面积之间的差异提升所述阀部件，其次提升所述活塞，从而使用来提升所述罩壳的水以当所述活塞提升时使所述第一和第二空间部分相互流通的方式被排放到所述活塞的中空部分，并将水压供应到所述第三空间以使得所述阀部件下降。

7.  如权利要求6所述的水锤，其中，所述阀部件包括：
第一遮挡部分，其安装于所述增压部分的外周表面和所述柱形部件的内表面之间；延伸部分，其从所述第一遮挡部分延伸出并形成有通道，当所述第一遮挡部分和所述增压部分相互分开时，所述第一和第二空间部分通过所述通道相互连接；以及第二遮挡部分，其从所述延伸部分伸出以可滑动地连接到所述滑动部件的端部从而形成所述第三空间部分。

8.  如权利要求6所述的水锤，其中，所述阀部件包括至少一个通孔，所述通孔从所述第二空间部分延伸至所述滑动部件的端部，以减少其上施加有水压的横截面积。

9.  如权利要求6所述的水锤，其中，所述水压供应单元包括：用于将具有预定压力的水供应到所述插口的水压供应通道的泵；在所述滑动部件的外周表面和所述主体的至少之一上形成的第一水压通道；在所述滑动部件中形成的连接至所述第三空间部分的第二连通孔；在所述滑动部件的外表面和所述主体的内周表面的至少之一上形成以将要连接到所述第一水压通道的第二水压通道，以及被形成为连接所述第二水压通道与所述第一空间部分的第三连通孔。

10.  如权利要求6所述的水锤，其中，所述活塞的增压部分在其相对的端部具有不同的直径。

11.  如权利要求9所述的水锤，还包括连接到所述插口以供应高压水的驱动杆。

12.  如权利要求11所述的水锤，其中，所述驱动杆包括：
具有中空部分的管状主体；
第一连接部件，其安装在所述主体的上部并具有入口；
第二连接部件，其被安装在所述主体的下部并具有出口；以及
内管，所述内管具有被固定以与所述第一连接部件的入口连接的上端，所述内管朝向所述第二连接部件延伸以纵向地分割所述主体的中空部分从而形成空气存储部分，并且所述内管至少具有一个用于径向地排放水以将水与空气隔离的排放孔，所述排放孔在所述内管的端部形成。

13.  如权利要求12所述的水锤，其中，所述内管的端部被连接到所述第二连接部件的出口，遮挡板被安装在所述内管的邻近于所述第二连接部件的一侧，以使得通过所述内管引入的水通过所述排放孔排放，并且用于将经所述排放孔排放的水引导到所述出口的至少一个进孔被安装于设置在所述遮挡板的下部的内管处。

14.  如权利要求12所述的水锤，其中，所述内管的端部具有遮挡部件，其用于使水通过所述排放孔排放，并且被安装于所述主体的内表面的至少一个肋条支撑。

15.  如权利要求12所述的水锤，其中，所述驱动杆包括：具有中空部分的管状主体，以及用于将从所述主体的所述中空部分导出的水与空气隔离的蓄力单元。

水锤
技术领域
本发明涉及一种钻孔装置，尤其涉及一种在高压水的直接驱动下能够像钻探操作那样在地上钻出相对较深的孔的装置的驱动杆和采用所述驱动杆的水锤。
背景技术
用于在地面打孔的钻孔装置通常基于简单地使钻头(bit)往复运动(振动法)的技术以及不仅可使钻头或球形铣刀(cutter)往复运动而且还可向其加压的技术(反向往复钻孔法：RCD)等。根据这种振动法，在具有直径为800毫米到3000毫米的标准外壳(casing)被液压卡盘夹住的状态下，通过使可转动地安装的汽缸(cylinder)以左右方向振动来执行钻孔。根据RCD的方法，利用在其端部安装有旋转钻头或球形铣刀的驱动杆通过使钻头或球形铣刀旋转而地上钻孔。该振动法能够应付软质地面的情况，也就是，钻孔工作通过诸如土壤的软质地面被适当地进行。然而，对于硬质钻孔操作，通过使大体积的锤落下以将地面之下的岩石砸碎是必要的，这就需要附加的装备，例如打桩机。
同时，在RCD方法(从钻孔能力的观点来看，其与振动法相比是先进的方法)中，使用振动器或旋转器首先将土壤层挖走，软岩石层和硬岩石层都通过转动在其端部连接有专门设计的钻头的钻杆(drill rod)被挖走，吸气装置通过钻杆的管使水和裂开的岩石流动，接着将岩石提升到地表面上。该RCD的方法基本上在大直径的现场浇铸和用于基础工程的自顶向下的(top-down)方法中使用。
韩国第10-0372049号公开中披露了一种使用起重设备的钻孔装置。其所公开的钻孔装置包括驱动杆(drive rod)、工具罩壳、压碎机、钻头、壳和气压挖掘装置。驱动杆沿着水压和空气通道将产生的水压和空气从液力驱动单元传输到挖掘的位置。工具罩壳被安装到驱动杆的端部并容纳各种设备。设置在工具罩壳的内部的上端的压碎机具有活塞以在升高的过程中受到水压冲击。垂直可移动地连接到上述工具罩壳的下端的钻头执行钻孔操作，以使得压碎机冲击活塞。壳被嵌入到上述工具罩壳以形成从地表面到挖掘位置处的通道。气压挖掘装置被连接到通道和空气孔以允许工具罩壳与钻头连通，这样从工具罩壳的外面提供的气压通过钻头底部被排放。
在上述的钻孔装置中，压碎机的活塞被液力驱动单元驱动。这样，随着所钻的孔的深度增加，上述配置变得复杂，并且对其进行驱动的附加设备变得笨重。具体地，由于钻头利用气压挖掘土壤，因此，随着孔变得较深时，很难平稳地开凿土壤。此外，在空气被用作活塞压碎机的气动执行机构时，要消耗大量的空气，这就导致了操作成本相当大的增加。
在上述的钻孔装置中，各个驱动杆中安装有锤，并且水压线和高压线被单独形成以操作该锤的活塞并旋转挖掘单元。后端头部(back head)的气腔被设置在由通过驱动杆供应的水压操作的活塞的上端。在后端头部的气腔内注入氮气。在活塞通过注入的氮气下降时，施加在目标上的冲击增加。
如上所述，在后端头部的气腔被设置在活塞的上端时，该气腔的气压应当相对地增加以抵抗随着钻孔深度的增加而愈加变大的地面压力。如果后端头部的气腔压力不足够高，则钻头的冲击力就会不符合需要地减少。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种具有简化结构的钻孔装置的驱动杆，其通过操作水锤以利用水的压力直接冲击钻头。
本发明的另一个目的在于提供这样一种钻孔装置的驱动杆，其能够通过利用施加在由阀选择性限定的内表面上的压力的差异来操作活塞，以降低用来驱动其的大量水的消耗，并能够无需专门的改进就应用到现有的钻孔设备，本发明还提供一种连接到该驱动杆的水锤。
本发明的另一个目的在于提供一种能够在地面上钻出相对较深的孔的钻孔装置的驱动杆和与其相连接的水锤。
本发明的另一个目的在于提供这样一种钻孔装置的驱动杆，其能够通过给活塞的气动力增加压缩力来增加钻头的冲击力，以利用水的压力降低活塞。
本发明的另一个目的在于提供这样一种钻孔装置的驱动杆，其能够通过将空气与水隔离以防止活塞由于水和空气的混合物作为锤的气动执行机构而产生的不正常的工作，并能够使用简化的结构增加锤的冲击力。
根据本发明的一个方面，它提供了一种钻孔装置的水锤，包括：具有中空部分的管状主体；连接于所述主体的上端并具有水压供应通道的插口(socket)；与所述主体连接的柱形活塞罩壳；可滑动地安装在所述活塞罩壳中的活塞，其用于撞击安装在所述主体的底下部安装的钻头单元的钻头，所述活塞具有通过其将水排放的中空部分、在其外周表面上突起的环形增压部分(pressurizing portion)以及连接到所述中空部分的第一连通孔；滑动部件，其安装在所述主体内以待与所述活塞罩壳连接，并限定出阀安装空间和建立在所述活塞被提升时容纳所述活塞的空间部分；阀部件，其将所述述阀安装空间定义成沿着所述活塞的长度的第一和第三空间部分，所述第一和第二空间部分具有相互不同的横截面积，所述阀部件在所述第一和第三空间部分之间形成第二空间部分，所述阀部件被连接到所述活塞的中空部分并在所述活塞被提升时被连接到所述第一空间部分；以及水压供应单元，用于将被传递到所述插口的所述水压供应通道的高压水提供到所述第一和第二空间部分。
根据本发明的另一个方面，它提供了一种水锤，包括：具有中空部分的管状主体；连接于所述主体的上端并具有水压供应通道的插口；与所述主体连接的柱形活塞罩壳；可滑动地安装在所述活塞罩壳中的活塞，其具有通过其排放水的中空部分、在其外周表面上突起的环形增压部分以及连接到所述中空部分的第一连通孔；滑动部件，其安装在所述主体内以待与所述活塞罩壳连接，并限定出阀安装空间以及建立在所述活塞被提升时容纳所述活塞的空间部分；阀部件，其可滑动地安装在所述阀安装空间内，并将所述阀安装空间定义成第一空间部分和第二空间部分，所述第一空间部分沿着所述活塞的长度的横截面积大于第二空间部分沿着所述第一空间部分的横截面积，所述阀部件在所述第一和第二空间部分之间定出第三空间部分，并被连接到所述活塞的中空部分；以及水压供应单元，其用于将加压的水供应到所述第一和第二空间部分，以首先利用所述第一空间部分的横截面积和所述第二空间部分的横截面积之间的差异提升所述阀部件，其次提升所述活塞，从而使用来提升所述罩壳的水以当所述活塞提升时使所述第一和第二空间部分相互连通的方式被排放到所述活塞的中空部分，并将水压供应到所述第三空间以使得所述阀部件下降。
根据本发明，所述阀部件包括：第一遮挡部分(shield portion)，其安装于所述增压部分的外周表面和所述柱形部件的内表面之间；延伸部分，其从所述第一遮挡部分延伸出并形成有通道，当所述第一遮挡部分和所述增压部分相互分开时，所述第一和第二空间部分通过所述通道相互连接；以及第二遮挡部分，其从所述延伸部分伸出以可滑动地连接到所述滑动部件的端部从而形成所述第三空间部分。此外，所述水压供应单元包括：用于将具有预定压力的水供应到所述插口的水压供应通道的泵；在所述滑动部件的外周表面和所述主体的至少之一上形成的第一水压通道；在所述滑动部件中形成的连接至所述第三空间部分的第二连通孔；在所述滑动部件的外表面和所述主体的内周表面的至少之一上形成以待连接到所述第一水压通道的第二水压通道，以及被形成为连接所述第二水压通道与所述第一空间部分的第三连通孔。
根据本发明的驱动杆包括：具有中空部分的管状主体；第一连接部件，其安装在所述主体的上部并具有入口；第二连接部件，其被安装在所述主体的下部并具有出口；以及内管，所述内管具有被固定以与所述第一连接部件的入口连接的上端，所述内管朝向所述第二连接部件延伸以纵向地分割所述主体的中空部分从而形成空气存储部分，并且所述内管至少具有一个用于径向地排放水以将水与空气隔离的排放孔，所述排放孔在所述内管的端部形成。
所述内管的端部被连接到所述第二连接部件的出口，遮挡板被安装在所述内管的邻近于所述第二连接部件的一侧，以使得通过所述内管引入的水经由所述排放孔排放，并且用于将经所述排放孔排放的水引导到所述出口的至少一个进孔被安装于设置在所述遮挡板的下部的内管处。
附图简要说明
第1图是根据本发明的钻孔装置的示意的侧视图；
第2图是根据本发明的水锤的局部立体图；
第3图的截面图示出了驱动杆和水锤的安装状态；
第4图是根据本发明的一个实施方案的驱动杆的局部立体图；
第5图是驱动杆的截面图；
第6图是根据本发明的另一实施方案的驱动杆的局部立体图；以及
第7到第12图是表示根据本发明的水锤的操作状态的截面图。
实现本发明的最佳方式
如第1图所示，根据本发明的水锤10配置为可撞击由导引装置(lead)2引导且安装在驱动杆100(其在导引装置2相对于机体1垂直竖立的状态下可通过驱动装置降低和旋转)的端部的钻头(bit)21。
第2图和第3图表示根据本发明的一个实施方案的水锤10。
参照附图，水锤10包括具有中空部分11a的管状主体11、连接到主体11的末端的插口(socket)12(其具有水压供应通道12a且连接到驱动杆100以用于供应高压水)、安装在主体11的下部且具有钻头21(该钻头能够可滑动地纵向移动预定的长度以对岩石和土层进行钻孔)的钻头单元20以及安装在主体11中位于插口12和钻头单元20之间的水锤单元30。
现在从结构上对上述的水锤10进行更详细的描述。
主体11是管形的，其优选地与驱动杆100具体相同的直径。插口12以螺纹接合或销接合的方式与主体11接合，其在上部具有将与驱动杆100接合的锥形接合部分12b，水压供应通道12a纵向地形成。插口12进一步包括用于阻止经过水压供应通道12a的水逆流的止回阀单元13。
止回阀单元13包括与插口12整体地形成以使得水压供应通道12a的出口扩展地开放的板(sheet)部分13a、与板部分13a接触且连接到板部分13a的止回阀部件13b以及连接到插口12的弹性部件13e(其被具有多个通孔13c的支撑部件13d所支撑，并且弹性地将止回阀部件13b偏压向板部分13a)。止回阀单元13不局限于本示例性实施方案描述的内容，也可以使用能够阻止通过水压供应通道12a的水逆流的任何结构作为止回阀单元13。
同时，连接到插口12的驱动杆100包括多个互连的驱动杆100。如第3图到6所示，每个驱动杆单元110包括用于增加水锤10的活塞的撞击力的蓄力装置(accumulator)，现在对其进行详细描述。
驱动杆单元110包括具有纵向形成的中空部分111的管状主体112、固定地安装在主体112的上部且具有入口113a的第一连接部件113、安装在主体112的下部且具有出口114a的第二连接部件114以及具有固定连接于第一连接部件113的上端并将主体112的内中空部分纵向分割以形成空气存储部分120和水供应通道的内管130。
第一连接部件113连接到管状主体112的上端以待与其它驱动杆单元接合，其包括固定地连接到主体112的第一基底113b和从第一基底113b延伸的锥形接合部分113c。锥形接合部分113c具有多个形成在其外表面上用于螺纹接合的螺纹。
第二连接部件114连接到管状主体112的下端，其包括连接到主体112下端的第二基底114b以及形成于其中心的出口114a。
第一和第二连接部件113和114不局限于上面的实施例，它们可具有用于将驱动杆单元互连而安装在主体112的相对侧以与相邻的驱动杆单元连接的任何形式。
同时，配置在主体112的中空部分111中的内管130的直径比中空部分111的直径稍小，其上端与第一连接部件113的入口113a连接以对中空部分111进行分割，从而定出空气存储部分120。这里，第一连接部件113与内管130通过焊接而相互连接，使得存储在空气存储部分120中的空气不会通过入口113a或者主体112与第一连接部件113的连接部排放，也就是说，必须保持与外界隔离的密封。内管130的下端部处进一步设有用于将空气与通过内管130供应的水隔离开以将其存储在空气存储部分120中的隔离单元135。如第4图和第5图所示，隔离单元135包括用于遮挡水使得通过内管130流动的水位于内管130的端部的遮挡(shield)部件136，以及形成于内管130与遮挡部件136邻近的上部的排放孔137，其用于使得通过内管130流动的水以对应于空气存储部分120的径向方向被排放，也就是在内管130的外周表面和主体112的内周表面之间被排放以存储在空气存储部分120中。这样，从内管130的排放孔137排放的水通过第二连接部件114的出口被排放。内管130的下端部被安装在内管130的外周表面和主体112的内表面之间的肋条(rib)139支撑。
如第6图所示，内管130的端部也可被第二连接部件114的出口114a支撑。在这种情况下，多个进孔138形成于内管130中位于遮挡部件136的下方，使得从排放孔137排放的水流经第一连接部件114的入口114a。这样，应该具有充足的排放孔137和进孔138以免受到水流的干扰。
水锤10与具有用于增加撞击力的蓄力装置的驱动杆单元110连接，其被使用具有通过插口12的水压供应通道12a供应的预定压力的水提升活塞而驱动，其在第2图和第7图到第12图中进行描述。
参照附图，水锤单元30包括连接到主体11的中空部分11a的柱形活塞罩壳31，以及可滑动地安装在活塞罩壳31中以撞击钻头21的活塞32。活塞32包括当活塞在活塞罩壳31中可滑动地移动时进行引导的引导部分32a以及在引导部分32a与活塞罩壳31的内表面之间形成为逐渐分阶以形成将要安装阀部件50的阀安装空间部分60的阶梯(stepped)部分32b。直径比引导部分32a的直径大的增压部分32c形成于梯状部分32b中接近于引导部分32a处。中空部分32d在活塞32中纵向形成，梯状部分32b具有连接到中空部分32d的第一连通孔32e。如第7图所示，从增压部分32c处看，活塞32的梯状部分32b被形成为使引导部分32a的直径D1比梯状部分32b的直径D2大，第一连通孔32e的直径比直径D2小。
同时，与活塞32的梯状部分32b对应的活塞罩壳31的内表面具有相对大的直径以形成阀安装空间部分60。活塞罩壳31的端部连接到插入活塞罩壳31和插口12之间的主体11中的滑动部件40。这里，连接到活塞罩壳31的滑动部件40的端部41的内周表面具有较小的直径D4使得其具有相对较小的横截面积。滑动部件40具有容纳部分42，用以在活塞32提升时容纳活塞32的端部。
可滑动地移入活塞罩壳31和活塞32中的阀部件50安装在由活塞罩壳31、活塞32和滑动部件40定出的阀安装空间部分60中，从而通过施加到阀安装空间部分60的水的压力提升活塞32。如第1图和第2图所示，阀部件50包括第一遮挡部分51，其安装在增压部分32e的外周表面和活塞罩壳31的内周表面之间以便具有预定的宽度来定出第一空间部分61；延伸部分52，其从第一遮挡部分51延伸以连接到第一连通孔32e从而形成第二空间部分62；以及第二遮挡部分53，其从延伸部分52的端部延伸以可滑动地连接到活塞32的端部从而形成与活塞32和滑动部件40的端部41协同工作的第三空间部分63。
阀部件50包括从第二空间部分62向滑动部件的端部41延伸的通孔54以减小其上施加水压的横截面积。这里，通过增压部分32c从活塞32的外周表面和第一遮挡部分51突出而形成的沿着活塞32的长度的横截面积比形成于梯状部分32b的外周表面与滑动部件40的端部41的内周表面之间的横截面积相对较大。另外，与增压部分32c接触的第一遮挡部分51具有的长度使得即使在阀部件50被提升时其与增压部分32c的接触状态也不会消除。当这种接触状态因为活塞32的提升而被消除时，施加到第一空间部分61以提升活塞32的水优选地通过第二空间部分62、第一连通孔32e和活塞32的中空部分32d排放。虽然没有示出，但是第三空间部分63和滑动部件40的容纳部分42可互连。这里，在活塞32的初始提升阶段，也就是当第一梯状部分51和增压部分32c相互分离时，第一连通孔32e和第二空间部分62相互连接。随着活塞32被进一步提升，活塞32具有直径D2的部分与延伸部分52连接，且第一连通孔32e与第二空间部分62之间的接触状态可被避免。
为了提升阀部件50和活塞32，在第一空间部分61和第三空间部分63中设有用于提供具有预定压力的水(也就是水压)的水压供应单元70。水压供应单元70包括用于向插口12的水压供应通道12a提供水压的泵(未示出)、形成于滑动部件40的外周表面和主体11的至少之一上的第一水压通道71以及形成于主体11中以将第一水压通道71与第三空间部分63连接的第二连通孔72。另外，第二水压通道74被形成在滑动部件的外表面和主体的内周表面的至少之一上，以便与第一水压通道71连接，并且第三连通孔75被形成在活塞罩壳内以连接第二水压通道74与第三空间部分63。
在水压供应单元中，如果第二空间部分63和滑动部件40的容纳部分42相互连接，则不必形成第二连通孔72。
钻头单元20安装在主体11的下端以执行钻孔操作。钻头单元20包括插入主体11中的套环(collar)部件22、具有带有被套环部件21可滑动地支撑的端部的卡钩部分(hooking part)21a的钻头21、插入主体11中且阻止钻头21的卡钩部分21a与主体11分离的钻头锁扣装置23，以及固定到主体11且齿条连接到钻头21的前部锁定装置24。相对于主体11转动的钻头21被前部锁定装置24固定。卡钩部分21a和钻头锁扣装置23阻止钻头21纵向偏移。钻头单元20不局限于上述的实施方案的内容，也可使用被可滑动地纵向支撑和以旋转方向固定的任何类型的钻头单元。
现在参照第2图和第7图到第12图描述上述钻孔装置的水锤的操作。
首先，为了执行钻孔操作，水锤10(具体地，插口12的锥形接合部分12b)连接到钻孔装置的驱动杆100的端部。在这种状态下，驱动杆100被降低，高压水使用驱动杆100的泵施加到水压供应通道12a。通过水压供应通道12a供应的水压缩被止回阀单元13的弹簧13e弹性支撑的止回阀部件13b并随后提供到主体11的中空部分11a。然后，水通过水压供应单元70(具体地，第一水压通道71、第二水压通道74、第二连通孔72和第三连通孔75)施加到第一空间部分61和第三空间部分63。
因为第一遮挡部分51的横截面积比沿着活塞32的长度的第二遮挡部分53的横截面积大，所以第一和第二遮挡部分51和53的横截面积的差产生了施加到阀部件50的压力的差，从而提升阀部件50，如第9图所示。这里，第一遮挡部分51与活塞32的增压部分32c没有分离。因此施加到第一空间部分61的压力不会施加到外面。一些施加到第一空间部分61的压力被施加到增压部分32c的侧表面，也就是活塞32的纵向侧，从而提升活塞32，如第10图所示。
如果活塞32以上述方式被提升预定的高度，那么第一遮挡部分51与增压部分32c的外周表面分离，并且向第一空间部分61施加压力的水将通过增压部分32c与第一遮挡部分51之间的间隙排放到第二空间部分62，以及通过形成于活塞32中的第一连通孔32e排放到中空部分32d(参见第10图)。
这时，第一和第二空间部分61和62相互连通以从而降低水压。为了减小阀部件50与第二遮挡部分53之间的相对横截面积差，施加到阀部件50的压力被施加到具有通孔54的延伸部分52，如第8图所示。因为第二遮挡部分53的横截面积比阀部件50的横截面积大，所以阀部件50被降低。在这一过程中，第一连通孔32e在端部32b具有直径D2的部分处与延伸部分52接合然后被阻隔。
第一和第二空间部分61和62以这样的方式相互连接以建立密封的空间。在这种状态下，如第11图和第12图所示，从增压部分32c处看，活塞32的引导部分32a的直径D1比梯状部分32b的直径大。因此，施加到梯状部分32b的增压部分32c的压力变得相对较大，从而使活塞32下降并最终撞击钻头21。
当活塞32被降低时，增压部分32c的外周表面与阀部件50的第一遮挡部分51接触以分割第一空间部分61。然后，通过向第一空间部分61的被分隔的部分施加压力而重复上述过程，从而使得活塞32能够不断地撞击钻头21。
在活塞32降低的过程中，存储在驱动杆单元110的空气存储部分120中的空气随着用于驱动锤单元30的水压的增加以及被钻的孔深度的增加而被压缩。因此，压缩力与基于活塞32的下降的弹力相加，从而进一步增加了活塞32的撞击力。
当被钻的孔的深度增加时，需要进一步将单个的驱动杆110连接到驱动杆。在这种情况下，存储在驱动杆100中的空气与水一起被引导和降低。然后，引导至接近于水锤的驱动杆单元100的内管130的空气通过排放孔137被排放到主体112和内管130之间以产生比重(specific weight)差，从而将空气与水隔离。被隔离的空气被提升然后存储在空气存储部分120中。
由此存储的空气在被钻的孔的深度增加且水压增加时被压缩到更大的程度。由于空气压缩程度的增加，被压缩的空气在活塞32被降低以执行钻探操作时进一步增加了活塞32的加压力(pressurizing force)。
因此，活塞32的撞击力可通过使用水压加速活塞的提升而进一步增加。
如上所述，根据本发明，施加到钻孔装置的驱动杆的水可向被水驱动的锤的活塞施加加速的驱动力，从而增加钻头的撞击力。另外，与现有技术不同，由于不必提供单独的充气单元以向水压锤提供例如氮气的气体，因此避免了在被钻的孔的深度增加时充注加压气体的必要性。
工业应用性
如上所述，在根据本发明的钻孔装置的水锤中，阀单元和活塞可通过利用驱动杆泵送的高压水而被直接提升，从而与水压由导向压力(pilot pressure)控制的传统结构相比简化了水锤的结构。
另外，因为压力直接施加到阀部件和活塞，所以机器失灵的可能性很小，从而增加了操作可靠性并使得钻孔装置可不考虑被钻的孔的深度。此时，可通过向水锤的活塞传递加速驱动力以提高钻头的撞击力。水锤的活塞能够通过供应到驱动杆的水和空气而被驱动。另外，与现有技术不同，由于没有必要提供单独的充气单元，因此避免了在被钻的孔的深度增加时充注加压气体的必要性。