KR100196197B1 - 굴진기 - Google Patents

Abstract

종래 곤란하였던 점성토에 있어서, 효과를 발휘할 수 있는 굴진기를 제공하기 위하여, 소정위치에 설치한 격벽에 의하여 삭토실과 기내실로 분할되고 또한 삭토실의 내주면을 후방으로부터 전방을 향하여 지름을 확대시켜서 형성한 본체와, 상기 격벽을 관통하여 삭토실로부터 기내실에 걸쳐서 배설됨과 동시에 상기 격벽에 설치한 축받이에 의하여 한쪽지지들보 형상으로 지지되고, 앞끝단과 상기 격벽에 대응하는 부분을 동일축심상에 배치함과 동시에, 상기 본체의 삭토실과 대응하는 부분에 편심부를 형상한 크랭크축과, 상기 크랭크축의 앞끝단에 고착되고 또한 로울러비트를 회전가능하게 장착함과 동시에, 굴삭된 토사 및 조약돌을 삭토실로 거둬들이 취입구멍을 가지는 커터디스크와, 상기 크랭키축의 편심부에 회전가능하게 부착되고, 외주면을 후방으로부터 전방을 향하여 지름을 축소시켜서 형성한 콘로우터와, 상기 본체의 기내실에 배치되고 상기 크랭크축을 구동하는 구동부재와, 상기 삭토실에 거둬들여지고 파쇄된 굴삭토사를 니수(泥水)와 혼합시켜서 배출하는 배출수단으로 구성된다. 따라서 암반층을 커터디스크에 부착한 로울러비트에 의하여 굴삭할 수 있고, 조약돌층을 굴삭할 때는 콘로우터에 의하여 파쇄함과 동시에, 파쇄된 조약돌을 니수와 혼합시켜서 배출할 수 있다.

Description

굴진기

제1도는 굴진기의 단면도.

제2도는 굴진기의 정면도.

제3도는 굴진기의 배면도.

제4도는 콘로우터의 기능을 설명하는 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

A : 굴진기 1 : 실드본체

2 : 테일실드 3 : 커터디스크

3a : 보스부 3b : 커터디스크 회전반

3c : 아암 3d : 취입구멍

3e : 슬립링 3f : 스프링

4 : 잭 5 : 로드

7 : 격벽 (隔璧) 7a,7b : 플레이트

7c : 방 8 : 삭토실(削土室)

8a : 파쇄실(破碎室) 8b : 니수실(泥水室)

8c : 파쇄실(8a)의 내주면(內週面)

9 : 기내실(機內室) 10 : 격자(格子)

11 : 케이싱부재 11a : 키홈

11b : 유통구멍 12 : 슬리브

12a : 플랜지 12b : 키

12c : 슬립링 12d : 유통구멍

13 : 플랜지부재 13a : 몸통부

14 : 유압실 15 : 유압계

16 : 접속부재 17a,17b : 축받이

18 : 크랭크축 18a : 편심부(偏心部)

18b : 끼워맞춤부 18c : 부착부

18d : 키 19a,19b : 축받이

20 : 콘로우터 20a : 외주면

20b : 슬립링 20c : 스프링

20d : 슬립링 21 : 슬리트

22 : 돌기 23 : 로울러비트

23a : 로울러 23d : 비트

24 : 로울러커터 25 : 스크레이퍼

26 : 브래키트 27 : 감속기

27a : 모우터 27b : 전도기구

27c : 스플라인축 28 : 지지벽

29 : 송니관 30 : 배니관

31a∼31c : 밀러 32 : 인디케이터

33 : 텔레비카메라 34 : 레이저빔

35 : 막장

본 발명은 암반으로부터 거력층(巨礫層), 점성토(粘性土)에 이르는 모든 토질에 대응할 수 있고, 특히 종래 곤란하였던 점성토에 있어서 효과를 발휘할 수 있는 굴진기에 관한 것이다.

종래부터, 지산을 굴삭하여 흄관등의 관을 연속시킨 관로를 부설하는 공법으로서 세미실드공법이라고 불리는 공법이 채용되고 있다. 그러나, 암반으로부터 거력층, 점성토에 이르는 모든 지반에 대응하는 굴진기에는 조약돌 파쇄장치를 내장한 것이 없고, 앞면 디스크커터에 작은 구멍을 뚫고, 조약돌이 크기를 제한하면서 굴삭하는 것이 주였다. 이 때문에 작은 조약돌까지 로울러비트로 파쇄하지 않으면 안되고, 추진효과가 나쁘고, 또 점성토의 경우에는 작은 구멍의 폐색이 심하고 굴진불능으로 되는 일이 가끔 있었다.

상기 공법을 실시하기 위하여, 본건 출원인은 이미 일본국 특개소60-242295호 공보에 개시된 실드추진장치 및 특공평 3-34560 호 공보에 개시된 실드추진 방법을 개발하고 있다. 상기 실드추진장치는, 실드보체의 전부에 후방을 향하게 하여서 점차로 구경이 작아지는 콘면을 형성함과 동시에 이 콘면의 후방에 격벽을 설치하고, 또한, 한 끝단이 격벽에 설치한 축받이에 다른 끝단이 실드본체의 앞끝단에 설치된 축받이에 회전가능하게 지지된 축을 설치하고, 상기 실드본체에 형성된 콘면에 둘러싸인 공간내에 배치된 압밀 헤드(콘로우터)를 상기 축에 편심회전 가능하게 부착하여 구성한 것이다. 또 상기 축의 앞끝단에는 보스가 고정되고, 이 보스부터 방사형상으로 뻗는 스포크에 비트 혹은 칩이 설치되어 있다.

상기 실드추진장치에서는, 지산이 점성토층, 토사층으로 구성되는 것을 상정하고 있고, 이 지산을 비트 혹은 칩에 의하여 굴삭하고 있다.

굴삭된 토사는 스포트 사이로부터 실드본체의 전부에 설치한 콘면내로 걷우어들여지고, 편심회전하는 콘로우터와 콘면과의 협동에 의하여 압밀된다. 그리고 실드추진장치의 추진에 따라서 상대적으로 후방으로 밀려나서 청수 혹은 니수와 혼합하고, 실드본체에 배치된 파이프를 통하여 외부로 배출된다.

그러나, 굴하여야 할 지산의 토질은 흙이나 모래등의 단일층은 일은 적고, 이들 층에 입도가 다 조약돌이 포함되는 일이 많다. 상기 실드추진장치에 있어서, 콘면에 걷어들여진 입도가 큰 조약돌은, 실드본체의 축심에 대하여 편심회전하는 콘로우터에 의하여 콘면과의 사이에 끼이고, 또한, 콘로우터의 편심회전에 의하여 타격되어서 파쇄된다.

조약돌은 파쇄하는 경우, 콘로우터의 회전수는 큰 것이 바람직하다. 이 때문에, 상기 실드추진장치에서는, 크랭크축과 콘로우터를 유성기어 기구를 통하여 구동하는 것으로 콘로우터의 편심회전수를 상승시키고, 혹은 콘로우터를 단독의 구동모우터와 접속함으로써 커터의 회전수에 관계없이 콘로우터의 편심회전수를 상승시키도록 구성하고 있다.

상기 실드추진방법은, 실드본체를 추진시킬 때에 콘로우터에 작용하는 축력을 검출하고, 이 검출치가 소정의 값을 넘었을 때, 시일드본체의 추진속도를 내리고, 동시에 또는 독립하여 콘로우터의 편심회전속도를 울리는 것이다. 이 시일드 추진방법에 의하면, 콘로우터에 작용하는 출력을 관리하는 것으로, 효율좋게 또한 안정성이 풍부한 지산의 굴삭을 행할 수 있다.

상기 실드굴삭장치에 의하면 굴삭토사 속에 함유된 조약돌을 파쇄하면서 외부에 배출하여 지산을 굴삭할 수 있다. 그러나, 이 실드추진장치라도 전혀 문제가 없는 것은 아니다. 즉, 상기 실드추진장치에서는, 커터를 비트 혹은 칩에 의하여 구성하고 있기 때문에, 지산을 효율좋게 굴삭하기 위해서는 커터의 회전수를 낮게 억제하는 것이 필요하게 된다. 이 때문에, 콘면과 콘로우터와의 협동에 의한 조약돌에 대한 파쇄효율이 저하하게 되고, 따라서, 콘로우터의 회전수를 확보하기 위하여 유성기어 기구나 단독의 구동모우터를 설치하지 않으면 안되고, 구조가 복잡해진다고 하는 문제가 있다.

본 발명의 목적은, 암반으로부터 거력층, 점성토에 이르는 모든 토질에 대응할 수 있고, 특히 종래 곤란하였던 점성토에 있어서 효과를 발휘할 수 있는 굴진기를 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 관계된 굴진기는, 소정위치에 설치한 격벽에 의하여 삭토실과 기내실로 분할되고 또한 삭토실의 내주면을 후방으로부터 전방을 향하여 지름을 확대시켜서 형성한 본체와, 상기 격벽을 관통하여 삭토실로부터 기내실에 걸쳐서 배설됨과 동시에 상기 격벽에 설치한 축받이에 의하여 한쪽지지들보형상으로 지지되고 또한 앞끝단과 상기 격벽에 대응하는 부분을 동일축심상에 배치함과 동시에 상기 본체의 삭토실과 대응하는 부분에 편심부를 형상한 크랭크축과, 상기 크랭크축의 앞끝단에 고착되고 또한 로울러비트를 회전가능하게 장착함과 동시에 굴삭된 토사 및 조약돌을 삭토실로 거둬들이는 취입구멍을 가지는 커터디스크와, 상기 크랭키축의 편심부에 회전가능하게 부착되고 또한 외주면을 후방으로부터 전방을 향하여 지름을 축소시켜서 형성한 콘로우터와, 상기 본체의 기실내에 배치되고 상기 크랭크축을 구동하는 구동부재와, 상기 삭토실에 거둬들여지고 파쇄된 굴삭토사를 니수와 혼합시켜서 배출하는 배출수단과를 가지고 구성되는 것이다.

상기 굴진기에 의하면, 암반층을 커터디스크에 부착한 로울러비트에 의하여 굴삭할 수 있고, 또한 조약돌층을 굴삭할 때는 삭토실로 거둬들여진 조약돌을 크랭크축의 편심부에 부착된 콘로우터에 의하여 파쇄함과 동시에, 파쇄된 조약돌을 니수와 혼합시켜서 배출할 수 있다.

즉, 로울러비트를 부착한 커터디스크의 회전수는, 일반적으로 칩을 부착한 커터의 회전수와 비교하여 5배∼10배정도인 것이 바람직하다. 또 후방으로부터 전방을 향하여 지름을 확대시켜서 형성한 삭토실의 내주면에 대하여 외주면을 후방으로부터 전방을 향하여 지름을 축소시켜서 형성한 콘로우터를 편심운동시켜서 조약돌을 파쇄할 경우, 콘로우터의 회전수를 증대시키는 거스로 조약돌에 대한 파쇄효과를 향상시킬 수 있다.

따라서, 앞끝단과 격벽에 대응하는 부분을 동일 축심상에 배치하고 또한 본체의 삭토실과 대응하는 부분에 편심부를 형성한 크랭크축을 설치하고, 이 크랭크축의 앞끝단에 로울러비트를 부착한 커터디스크를 고착함과 동시에 편심에 콘로우터를 회전가능하게 부착함으로써, 커터디스크의 회전수와 콘로우터의 편심회전수를 동일 회전수로 하는 것이 가능해진다. 즉, 로울러비트를 가장 효율적으로 가동시키기 위하여 커터디스크의 회전수를 종래의 비트 혹은 칩을 부착한 커터의 회저수보다도 상승시키면, 커터디스크의 회전에 따라서 콘로우터의 회전수도 상승시킬 수 있다. 또 로울러비트를 부착한 커터디스크는 본체의 축심과 동일 축심상에서 회전하기 때문에, 로울러비트에 편하중에 작용하는 일이 없고, 암반에 대한 굴삭을 효율좋게 행할 수 있다.

이 때문에, 암반층을 효율좋게 굴삭함과 동시에 콘로우터에 의한 조약돌 파쇄효율을 상승시킬 수 있다.

[실시예]

이하 상기 굴진기의 1 실시예에 대하여 도면을 사용하여 설명한다.

제1도는 굴진기의 단면도, 제2도는 굴진기의 정면도, 제3도는 굴진기의 배면도, 제4도는 콘로우터의 기능을 설명하는 단면도이다.

도면에 도시한 굴진기(A)는, 하수도관로등의 관로를 부설할 때에 사용되는 세미실드공법을 실시하기 위한 굴진기이다. 그리고 굴진기(A)의 선단에 설치한 커터디스크를 구동하면서, 도시하지 않은 입갱에 설치된 원압장치에 의하여 추진력을 부여하는 것으로 지산을 굴삭하고, 또한 굴삭된 조약돌을 분쇄하여 갱 밖으로 배출할 수 있도록 구성되어 있다. 또 굴진기(A)의 추진에 따라서, 이 굴진기(A)의 후단에 흄관을 접속하는 것으로, 소정의 관로를 부설할 수 있도록 구성되어 있다.

도면에 있어서, 굴진기(A)는 실드본에(1)와 테일실드(2)에 의하여 구성되어 있다. 실드본체(1)의 선단에는 후술하는 로울러비트(23) 및 로울러커터(24)를 부착한 커터디스(3)가 호지가능하게 부착되어 있다.

실드본체(1)와 테일실드(2)와는 유압실린더를 이루어진 2개의 재크(4)와 로드(제3도 참조)에 의하여 굴곡가능하게 접속되어 있다.

재크(4) 및 로드(5)는 원주방향으로 120도 간격으로 설치되어 있고, 2개의 재크(4)에 각각 독립하여 압유를 공급하는 것으로 실드본체(1)와 테일실드(2)와의 굴곡각도를 소망하는 값으로 설정하는 것이 가능하다. 따라서, 지산을 굴삭하고 있을 때에는, 테일실드(2)에 대한 실드본체(1)의 각도를 변경하고 굴진기(1)의 추진방향으로 제어하는 것이 가능하다.

실드본체(1)의 소정위치에는 격벽(7)이 설치되어 있고, 이 격벽(7)의 전방측(제1도의 죄측, 이하 같음)에 삭토실(8)이 형성되고, 또한 후방측(제1도 우측, 이하 같음)에 기내실(9)이 형성되어 있다. 삭토실(8)은, 격벽(7)의 전방측 소정위치에 설치한 링형상의 격자(10)에 의하여 이 격자(10)의 전방측의 파쇄실(8a)고, 격자(10)와 격벽(7)사이의 니수실(8b)로 분할되어 있다. 또 기내실(9)은 후술하는 구동부재가 되는 감속기(27), 유압계(15)를 포함한 계기류, 굴진기(A)의 추진방향을 확인하기 위하여 배설된 레이저빔(34)을 굴절하는 밀러(31a)∼(31c)등을 수용하는 기계실로서 구성되어 있다.

파쇄실(8a)에 대응하는 실드본체(1)의 내주면(파쇄실(8a)의 내주면 (8c)은, 전방으로부터 후방을 향하여 지름이 축소하는 원추형, 특히 원추대형상으로 형성되어 있다.

격벽(7)은 2개의 플레이트(7a),(7b)에 의하여 구성되며, 이들 플레이트(7a),(7b)를 소정거리 이격시켜서 배침함과 동시에 실드본체(1)의 내주벽에 용접하는 것으로 삭토실(8)과 기내실(9)과의 수밀성을 유지하고 있다. 또 플레이트(7a),(7b)사이에 형성된 방(7c)은 크랭크축(18)을 회전가능하게 지지하는 축받이(17a),(17b),(19a), (19b)를 윤활하는 윤활유의 유실로서 구성되어 있다.

격벽(7)의 중심에 실드본체(1)의 축심과 일치시켜서 원통형의 케이싱부재(11)가 고착되어 있다. 케이싱부재(11)의 후방측 끝단면으로부터 소정의 길이에 걸쳐서 키홈(11a)이 형성되어 있으며, 또 방(7c)과 대응하는 위치에 윤활유를 유통시키는 여러 개의 유통구멍(11b)이 형성되어 있다.

케이싱부재(11)에 슬리브(12)가 수용되어 있다. 이 슬리브(12)는 케이싱부재(11)의 길이보다도 길게 형성되어 있다. 그리고 케이싱부재(11)의 길이와 대응하는 위치에 플랜지(12a)가 형성되고, 이 플랜지(12a)보다도 전방측으로서 케이싱부재(11)에 형성한 키홈(11a)과 대응하는 위치에 이 키홈(11a)의 길이보다도 짧은 키(12b)가 고착되어 있다.

따라서, 슬리브(12)는 케이싱부재(14)에 대하여 축방향으로 미끄럼운동 가능하게 또한 회전불능하게 수용되고, 슬리브(12)가 전방으로 미끄럼운동하였을 때, 이 미끄럼운동은 플랜지(12a)가 케이싱부재(11)의 후방측 끝단면과 맞닿아서 규제된다.

슬리브(12)의 전방측 끝단면에는 슬립링(12c)이 고착되고, 또한 케이싱부재(11)에 형성된 유통구멍(11b)과 대응하는 위치에는 윤활유를 유통시키는 여러 개의 유통구멍(12d)이 형성되어 있다.

케이싱부재(11)은 후방측 끝단면에 슬리브(12)의 플랜지 (12a)의 길이보다도 긴 몸통부(13a)를 가지는 플랜지부재(13)가 부착되어 있다. 이에 의하여, 플랜지부재(13)의 내부와 슬리브(12)의 플랜지(12a)와의 사이에 유압실(14)이 형성되어 있다.

또 플랜지부재(13)의 유압실(14)과 대응하는 위치에는, 이 유압실(14)과 액압계가 되는 테일실드(2)에 설치한 유압계(15)를 접속하는 호스등의 접속부재(16)의 한 끝단이 고정되어 있다.

유압실(14), 접속부재(16)에는 작동유체가 되는 작동유가 충전되어 있고, 슬리브(12)에 이 슬리브(12)를 후방측에 미끄럼운동시키는 힘이 작용하였을 때, 이 힘이 유압실(14), 접속부재(16)에 충전된 작동유를 통하여 유압계(15)에 표시된다.

슬리브(12)에는 레이디얼하중 및 슬러스트하중을 지지할 수 있는 여러개의 축받이(17a),(17b)가 설치되어 있고, 이들 축받이(17a),(17b)를 통하여 크랭크축(18)이 회전가능하게 끼워맞춤되어 있다. 크랭크(18)의 파쇄실(8a)과 대응하는 위치에는 미리 설정된 편심량을 가진 편심부(18a)가 형성되어 있다.

또 크랭크축(18)의 후방측 끝단부에는 구동기구(27)의 스플라인축(27c)과끼워맞춤하는 끼워맞춤부(18b)가 형성되어 있고, 또한 전방측 끝단부에는 커터디스크(3)의 보스부(3a)와 끼워맞춤하는 부착부(18c)가 형성되어 있다.

크랭크축(18)의 편심부(18a)에는 레이디얼 하중 및 슬러스트하중을 지지할 수 있는 여러 개의 축받이(19a),(19b)를 통하여 콘로우터(20)가 부착되어 있다. 따라서, 콘로우터(20)는 크랭크축(18)의 편심부(18a)를 중심으로 하여서 회전가능하게, 또한 실드본체(1)의 축심을 중심으로 하여서 편심회전가능하게 구성되어 있다.

콘로우터(20)는, 외주면(20a)이 후방측으로부터 전방측을 향하여 지름이 축소하는 원추형, 특히 원추대 형상으로 형성되어 있다.

이 콘로우터(20)의 뒤쪽 끝단부의 지름은 파쇄실(8a)의 뒤쪽끝단부의 지름보다도 작게 형성되어 있고, 콘로우터(20)의 뒤쪽 끝단면과 파쇄실(8a)의 뒤쪽 끝단면과의 사이에 굴삭토사를 링형상 격자(10)를 지나서 니수실(8b)로 도입하는 슬리트(21)가 형성되어 있다.

콘로우터(20)의 앞쪽 끝단부에는 슬립링(20b)이 고차되고, 또한 뒤쪽 끝단부에는, 스프링(20c)에 의하여 후방측에 힘이 부가된 슬립링(20d)이 부착되어 있다. 상기 슬립링(20d)은 슬리브(12)의 앞쪽 끝단부에 고착한 슬립링(12c)과 면접촉하여 오일실의 기능을 가지는 것이다. 또 이들 슬립링(20d), (12c)의 내경은 크랭크축(18)의 외경보다도 큰 칫수를 가지고 있다. 따라서, 슬리브(12)와 크랭크축(18)과의 사이에 구성된 공간 및 크랭크축(18)과 콘로우터(20)와의, 사이에 형성된 공간기 접속되고, 이들 공간은 축받이(17a),(17b),(19a),(19b)를 오일배스 방식으로 윤활하는 유실로서 구성된다.

상술한 바와같이 파쇄실(8a)의 내주면(8c)은 전방으로부터 후방을 향하여 지름이 축소하는 원추형으로 형성되어 있다. 따라서, 파쇄실(8a)은 도면에 도시한 바와같이 전방측으로부터 후방측을 향하여 단면적이 작아지는 깔때기 형상으로 형성되어 있다. 파쇄실(8a)의 내주면(8c) 및 콘로우터(20)의 외주면(20a)에는 다수의 돌기(22)가 돌출설치되어 있다. 이 돌기(22)는 파쇄실(8a)로 거둬들여진 조약돌을 슬리트(21)을 통과할 수 있는 크기로 파쇄하기 위한 것이다.

즉, 크랭크축(18)이 회전하면, 이 회전에 따라서 콘로우터(20)는 크랭크축(18)의 축심, 즉 실드본체(1)의 축심을 중심으로하여 편심운동한다. 이 때문에, 콘로우터(20)의 외주면(20a)과 파쇄실(8a)과 대응하는 실드본체(1)의 내주면과의 거리는 콘로우터(20)의 편심량에 따라서 변화한다. 따라서, 굴진기(A)의 추진에 따라서, 파쇄실(8a)내를 후방측으로 이동한 조약돌은 콘로우터(20) 및 돌기(22)에 의한 타격을 받고 파쇄된다. 조약돌에 대한 타격에 따라서, 콘로우터(20)는 크랭크축(18)의 편심부(18a)를 중심으로 하여서 회전한다. 그리고 파쇄된 조약돌은 굴진기(A)의 추진에 따라서 상대적으로 후방측으로 진행하고, 슬리트(21)로 부터 니수실(8b)로 도입된다.

크랭크축(18)의 부착부(18c)에는 커터디스크(3)의 보스부(3a)가 키(18d)를 통하여 부착되어 있다. 커터디스크(3)는 제1도 및 제2도에 도시한 바와같이, 보스(3a), 실드본체(1)의 외경과대략 같은 지름을 가진 커터디스크 회전반(3b), 보스(3a)와 커터디스크 회전반(3b)를 접속하는 아암(3c)에 의하여 구성되어 있다. 커터디스크 회전반(3b)에는 굴삭된 토사를 거둬들이기 위하여 여러 개의 취입구멍(3d)이 셩성되어 있다.

보스(3a)에는 콘로우터(20)의 앞쪽 끝단부에 고착된 슬립링(20b)과 면접촉하는 슬립링(3e)이 설치되어 있다. 이 슬립링(3e)은 스프링(3f)에 의하여 후방측에 힘이 부가되어서 슬립링(20b)과 눌러접하고, 콘로우터(20)의 내부에 형성된 유실을 시일하는 기능을 가지고 있다.

커터디스크 회전반(3b)의 바깥 표면에는 로울러비트(23) 및 로울러커터(24), 스크레이퍼(25)가 가각 붙이고 떼기가 가능하게 부착되어 있다. 로울러비트(23) 및 로울러커터(24)는 커터디스크 회전반(3b)에 고착한 브래키트(26)에 회전가능하게 부착되어 있다. 또 스크레이퍼(25)는 커터디스크 회전반(3b)의 표면에 고정되어 있다.

로울러비트(23)는 주로 경암을 대상으로 하여서 파쇄 혹은 할쇄하는 것이고, 로울러(23a)에 초경합금으로된 여러 개의 비트(23b)가 묻혀져 있다. 로울러커터(24)는 주로 중 정도의 딱딱함을 가지는 바위를 대상으로 하여서 파쇄 혹은 할쇄하는 것이고, 디스크 형상의 로울러에 초경합금으로된 여러 개의 비트를 묻어서 형성된 것, 혹은 초경합금으로 된 디스크형상의 로울러에 의하여 형성되어 있다.

상기한 바와같이, 로울러 비트(23), 로울러커터(24)를 각각 커터디스크 회전반(3b)에 부착하여서 커터디스크(3)를 구성함으로써, 암반층 혹은 거력층이라도, 이 암반층 혹은 거력층을 안정적으로 굴삭하는 것이 가능하다.

커터디스크(3) 및 콘로우터(20)를 구동하는 감속기(27)는 모우터(27a)와 감속기구 및 변속기구로 이루어지는 전도기구(27b)에 의하여 구성되어 있다. 전도기구(27b)에는 스플라인 축(27c)이 설치되어 있고, 이 스플라인축(27c)을 크랭크축(18)의 끼워 맞춤부(18b)에 끼워맞추는 것으로, 모우터(27a)의 구동력을 크랭크축(18)을 통하여 커터디스크(3) 및 콘로우터(20)에 전달하고 있다. 감속기(27)는 실드본체(1)에 설치한 지지벽(28)에 고정되어서 기내실(9)로부터 테일실드(2)의 내부에 걸쳐서 배치되어 있다.

파쇄실(8a)로부터 슬리트(21)를 통하여 니수실(8b)에 도입된 파쇄실 조약돌 및 굴삭토사는 배출수단에 의하여 굴진기(A)로부터 갱 밖으로 배출된다. 이 배출수단을 제1도 및 제3도에 도시한 바와같이, 격벽(7)을 관통하여 니수실(8b)로 개구하는 송니관(29)와 배니관(30)에 의하여 구성되어 있다. 송니관(29)은 도시하지 않은 장치에 의하여 액비중이 조정된 니수를 니수실(8b)로 공급하는 것이고, 또 배니관(30)은 니수실(8b)에 있는 니수와 굴삭토사의 혼합유체를 굴진기(A)의 갱 밖으로 배출하는 것이다.

실드본체(1)의 기내실(9)에 설치한 지지벽(28)으로서 축심으로 부터 이격한 위치에 밀러(31a)가 고착되어 있다. 또 테일실(2)의 뒤쪽 끝단부의 근방에는 이 테일실드(2)의 축심에 대하여 45도 경사시킨 1쌍의 밀러(31b),(31c)가 각각 배설되어 있다. 밀러(31a)와 (31c)와의 사이에는 인디케이터(32)가 설치되어 있고, 이 인디케이터(32)와 대향하는 위치에 이 인디케이터(32) 및 이 주변에 배치된 유압계(15)를 포함하는 계기류를 촬영하는 텔레비카메라(33)가 배치되어 있다.

상기 구성에 있어서, 도시하지 않은 입갱에 배치한 레이저 발진기로부터 테일실드(2)의 축심과 일치시켜서 레이저빔(34)을 조사하면, 이 레이저빔(34)은 밀러(31c),(31b)에 의하여 굴절되고, 인디케이터(32)를 투과하여 밀러(31a)에 조사된다. 그리고 밀러(31a)로부터 반사된 레이저빔(34)은 재차 인디케이터(32)에 조사한다. 레이저빔(34)이 조사된 인디케이터(32)를 텔레비카메라(33)에 의하여 촬영하여 도시하지 않은 모니터에 영사하고, 굴지기(A)의 추진에 따른 인디케이터(32)위의 레이저스포트의 위치를 보고 아는 것으로, 굴진기(A)가 레이저빔(34)을 따라 추진되고 있는가의 여부를 확인하는 것이 가능하다. 그리고 인디케이터(32)위의 레이저스포트가 초기의 상태로부터 변위하였을 때, 잭크(4)에 압유를 공급하여 테일실드(2)에 대하여 실드본체(1)를 굴곡시키는 것으로, 굴진기(A)의 추진방향으로 제어하는 것이 가능하다.

다음에 상기와 같이 구성된 굴진기(A)의 작동에 대하여 설명한다. 굴진기(A)를 발진입갱으로부터 예정부설선을 따라 추진을 개시한다. 이 추진은 커터디스크(3)를 구동하면서 테일실드(2)의 뒤쪽 끝단면을 도시하지 않은 원압장치에 의하여 밀어내는 것으로 행하여진다. 그리고 굴진기(A)의 추진이 종료하면, 굴진기(A)의 뒤끝단에 흄관등의 관을 접속하여 이 관의 뒤끝단을 원압장치에 의하여 밀어내고, 이 조작을 연속하여 행하는 것으로 관로를 부설하는 것이 가능하다.

굴진기(A)의 추진과정에 있어서, 송니관(29)로부터 소정의 압력을 가진 니스가 니수실(8b)에 공급된다. 이 니수는 파쇄실(8a)로부터 커터디스크 회전반(3b)의 취입구멍(3d)을 통하여 막장(35)에 작용하고, 이 막장(35)의 붕괴를 방지한다. 또 커터디스크(3)는 감속기(27)에 의하여 회전구동되어서 막장(35)을 굴삭한다. 이때, 커터디스크 회전반(3b)에 부착한 로울러 비트(23), 로울러커터(24)는 막장(35)을 각각의 기능에 따라서 압괴한다. 즉, 막장(35)을 구성하는 토질에 경암으로 이루어진 암반층인 경우에는 주로 로울러비트(23)가 이 층을 파쇄하고, 또 막장(35)이 연질의 암반층인 경우에는 주로 로울러커터(24)가 이 층을 파쇄한다.

굴삭된 조약돌은 커터디스크 회전반(3b)에 형성된 취입구멍(3d)을 지나서 파쇄실(8a)에 거둬들여지고, 제4도에 도시한 바와같이, 이 조약돌은 굴진기(A)의 추진에 따라서 후방측으로 이동하고, 이 조약돌의 지름의 콘로우터(20)의 외주면(20a)과 파쇄실(8a)의 내주면(8c)과의 거리와 대략 같아진 위치에서 이동이 저지된다. 그리고 크랭크축(18)의 축심(실드본체(1)의 축심)을 중심으로 하여 편심회전하는 콘로우터(20)의 외주면(20a)에 형성한 돌기(22)가 조약돌을 타격하고, 이 충격에 의하여 조약돌은 파쇄된다. 이 파쇄는 조약돌이 슬리트(21)를 통과할 수 있는 지름으로 되기까지 단속적으로 행하여진다. 또 콘로우터(20)가 조약돌을 타격하였을 때, 이 타격에 따라서 콘로우터(20)는 크랭크축(18)의 편심부(18a)를 중심으로 회전한다.

상기 추진과정에 있어서, 커터디스크(3)의 회전수는 종래의 비트 혹은 칩을 부착한 커터의 회전수보다도 5배∼10배의 속도로 유지된다. 즉, 크랭크축(18)은 종래의 굴삭기보다도 빠른 속도로 회전한다. 이 때문에, 콘로우터(20)의 편심운동도 고속화하고, 파쇄실(8a)에 거둬드려진 조약돌에 대한 파쇄효과를 증대시키는 것이 가능하게 된다. 또 파쇄실(8a)에 거둬들여진 점성토는 고속편심운동하는 콘로우터(20)에 의하여 신속하게 압밀된다. 이 때문에, 압밀된 점성토의 니수실(8b)에 대한 밀어내기가 원만하게 행하여지고, 밀어내기 효과를 증대시키는 것이 가능하게 된다.

이와같이, 콘로우터(20)를 고속편심운동시킴으로써, 종래의 굴진기에는 기대하는 것이 곤란하였던 조약돌에 대한 파쇄효과, 점성토에 대한 밀어내기 효과를 향상시키는 것이 가능하게 된다.

상기 추진과정에서, 굴진기(A)에는 입갱에 배치한 원압장치에 의하여 추력이 부여되고, 이 추력은 테일실드(2), 실드본체(1)를 통하여 막장(35)을 절삭하는 로울러비트(23), 로울러커터(24)에 전달된다. 예컨대, 막장(35)이 절삭저항이 높은 층일 경우, 로울러비트(23), 로울러커터(24)에는 큰 힘이 작용하고, 이들 로울러비트(25), 로울러커터(24)를 파괴하는 일이 있고, 또 굴진기(A)의 추진 혹은 막장(35)에 대한 절삭을 저해하는 일이 있다.

본 실시예에서는, 압반층으로부터 거력층, 사력층, 점성토, 연약토의 모든 지산을 굴삭하는 것을 상정하고 있다. 따라서, 막장(35)을 굴삭함에 즈음하여, 로울러비트(23) 혹은 로울러 커터(24)에 작용하는 추력은 커터디스크 회전반(3b), 크랭크축(18)을 통하여 슬리브(12)에 전달하고, 유압실(14)에 충전된 작동유가 힘을 미친다. 이 결과 작동유가 작용하는 힘이 유압계(15)에 표시된다. 즉, 유압계(15)에는 로울러비트(23) 혹은 로울러커터(24)에 작용하는 힘이 표시된다. 또 콘로울러(20)에 작용하는 삭토압은 커터디스크(3)의 구멍부를 가압하고, 간접적으로 막장토압을 계측하는 것이 가능하다. 따라서, 유압계(15)에는 암반굴삭시의 눈금과 토압의 눈금이 새겨져 있다. 이 때문에, 오퍼레이터가 모니터의 영상을 통하여 유압계(15)를 감시하고, 지시치가 일정한 값을 초과하였을 때, 굴진기(A)를 추진하는 속도를 감소시키고, 혹은 커터디스크(3)의 회전수를 상승시키도록 제어하는 것으로, 항상 로울러비트(23), 로울러커터(24)에 작용하는 힘을 관리하는 것이 가능하다.

이상 상세히 설명한 바와같이 본 발명에 관계된 굴진기에서는, 축의 앞끝단에 로울러비트를 부착한 커터디스크를 고착함과 동시에, 축의 편심부에 콘로우터를 회전가능하게 부착하였으므로, 굴삭할 지산이 암반층일경우, 이 층을 가장 효율좋게 굴삭하도록 커터디스크를 고속회전시키는 것으로 안정된 굴삭을 행할 수 있고, 또한 조약돌층을 굴삭할 때는 삭토실에 거둬들여진 조약돌을 편심운동하는 콘로우터에 의하여 효율좋게 파쇄할 수 있다. 또한, 점성토의 밀어내기를 용이하게 함과동시에 조약돌과 혼합파쇄된 토사를 니수와 혼합시켜서 갱 밖으로 배출할 수 있다.

또 로울러 비트에 작용하는 추력을 작동유를 통하여 액압계에 표시할 수 있다. 이 때문에, 액압계의 표시를 보고 앎과 동시에 이 표시치를 관리하는 것으로, 로울러비트에 작용하는 힘을 제어하여 효율좋게 굴삭함과 동시에 굴삭토압에 의하여 간접적으로 토압을 계측할 수 있기 때문에 붕괴성이 높은 연약지반이나 조약돌층의 토압관리를 할 수 있고, 붕괴를 방지할 수 있고, 또한 로울러비트의 파손을 방지할 수 있는 등의 특징을 가지는 것이다.

Claims (1)

1. 소정위치에 설치한 격벽(7)에 의하여 삭토실(8)과 기내실(9)로 분리되고, 삭토실(8)의 내주면을 후방으로부터 전방을 향하여 지름을 확대시켜서 형성한 본체(1)와, 상기 격벽(7)을 관통하여 삭토실(8)로부터 기내실(9)에 걸쳐서 배설됨과 동시에, 상기 격벽(7)에 설치한 축받이(17a),(17b)에 의하여 한쪽 지지들보형상으로 지지되고, 앞끝단과 상기격벽(7)에 대응하는 부분을 동일 축심상에 배치함과 동시에, 상기 본체(1)의 삭토실(8)과 대응하는 부분에 편심부를 형성한 크랭크축(18)과, 상기 크랭크축(18)의 앞끝단에 고착되고 또한 로울러비트(23)를 회전가능하게 장착함과 동시에 굴삭된 토사 및 조약돌을 삭토실(8)로 거둬들이는 취입구멍(3d)을 가지는 커터디스크(3)와, 상기 크랭크축(18)의 편심부에 회전가능하게 부착되고 외주면을 후방으로부터 전방을 향하여 지름을 축소시켜서 형성한 콘로우터(20)와, 상기 본체(1)의 기내실(9)에 배치되고 상기 크랭크축(18)을 구동하는 구동부재와, 상기 삭토실(8)에 거둬들여지고 파쇄된 굴삭토사를 니수와 혼합시켜서 배출하는 배출수단을 가지는 것을 특징으로 하는 굴진기.