KR100584161B1 - 견인식흡입호퍼준설기용드래그헤드와이드래그헤드를이용한준설방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 견인식 흡입호퍼준설기용 드래그헤드와 이 드래그헤드를 이용한 준설방법에 관한 것으로, 수평축(6)을 중심으로 회전하는 바이저(2)를 갖추고서 흡입파이프(1)에 연결되는 구조로 이루어지되, 상기 바이저(2)에는 드래그헤드의 운동방향에 대해 수직으로 연장되어 모래를 파쇄하는 일련의 치상돌기(10)와, 상기 치상돌기(10)의 드래그헤드의 운동방향에 대한 전방에서 치상돌기와 평행한 선을 따라 배열되어 고압으로 물을 분사하기 위한 일련의 전방분사파이프(9)가 형성되어 있는 견인식 흡입호퍼준설기의 드래그헤드에 있어서, 상기 치상돌기(10)의 드래그헤드의 운동방향에 대한 후방에는 1개 이상의 후방분사파이프(12)들이 구비되는 것을 특징으로 한다.

Description

견인식 흡입호퍼준설기용 드래그헤드와 이 드래그헤드를 이용한 준설방법

본 발명은 수평축을 중심으로 회전하는 바이저(visor)를 갖추고서 본질적으로 흡입파이프에 연결된 구조로 이루어진 견인식 흡입호퍼준설기용 드래그헤드에 관한 것으로, 특히 상기 바이저에는 모래를 파쇄하기 위한 일련의 치상돌기들이 형성되어 있고, 이 치상돌기들은 드래그헤드의 운동방향에 대하여 수직방향으로 연장된 치상돌기형 비임에 장착되는 한편, 드래그헤드의 운동방향에 대한 상기 치상돌기의 전방에서 상기 치상돌기형 비임과 평행한 선을 따라 배열되어 고압으로 물을 분사하는 일련의 분사파이프가 설치되어 이루어진 견인식 흡입호퍼 준설기용 드래그헤드와 이를 이용한 준설방법에 관한 것이다.

일반적으로, 견인식 흡입호퍼준설기는 흡입파이프에 연결된 구조로 이루어져 준설작업동안 바닥측면에서 개방되고 지면위로 끌려지도록 되어 있다.

상기 드래그헤드 자체는 2부분으로 이루어져 있는바, 준설선의 흡입파이프에 직접 연결된 캡과, 수평축에 의해 캡에 선회되도록 연결된 바이저로 이루어진다. 이 바이저에는 일련의 치상돌기가 수평비임에 장착되어 지면을 파쇄하게 되는데, 상기와 같은 비임은 치상돌기형 비임으로 알려져 있다.

또한, 상기 캡의 바닥측면에는 바이저와 연결된 높이에서 일련의 마모말단부재가 장착되어 있는데, 이들 마모말단부재에는 말단플레이트가 형성되어 있으면서 많은 노즐이 구비되어 있다.

준설작업동안, 드래그헤드는 지면 위로 이동되고, 이러한 방식으로, 상기 캡은 말단플레이트에 의해 바닥 위에 안착하게 된다. 그리고 상기 바이저가 캡으로부터 독립적으로 이동할 수 있기 때문에, 캡은 측벽 또는 후방벽 또는 이들 모두와 바닥 위에 안착하게 된다. 바닥의 경도에 따라, 상기 벽들은 바닥에 더 많이 또는 더 적게 침투하게 되며, 흡입파이프 선단의 준설펌프의 흡입작용에 의해서 최종적으로 드래그헤드는 저압을 형성하게 되는데, 이는 무엇보다도 이 드래그헤드의 밀폐범위에 의존한다. 이를 통하여, 필연적으로 공급되어져야 하는 외부로부터의 물과 함께 많은 양의 모래가 흡입되게 되고, 이러한 방식으로 모래는 물의 침식작용에 의해 준설된다.

모래생산은 다음과 같은 2가지 요소에 의하여 증가되어진다.

a) 치상돌기 : 바이저에 형성된 치상돌기에 의해 헤드가 통과하면서 바닥의 층이 벗겨지게 되고, 이어 이러한 방식으로 파쇄된 지면이 흡입된다.

b) 분출수 : 마모말단부재에는 1개 이상의 노즐이 장착되고, 이를 통해 종래에는 약 10bar의 압력으로 물이 공급되었다. 이로써 여분의 모래를 흡입할 수 있게 되는데, 이것은 다음과 같은 이유 때문이다.

즉, 준설될 모래는 퇴적된 모래입자(grain)들로 이루어져 있고, 그들 자체의 무게에 의해 서로 위에서 압력을 가하고 있는데, 이 압력은 모래입자들 사이의 접촉점들로 되어 있는 상호간의 지지점에 의해 모래입자들 사이에 전달된다.

모래입자들이 어떠한 방식으로 정적상태를 유지하도록 되어 있는 것, 즉 모래입자들이 어떠한 평형상태로 굳어져 있도록 유지하는 것은 바로 이 압력에 의해서이다.

이러한 모래를 흡입하고자 한다면, 상기와 같은 모래입자들의 평형상태가 깨어져야 하고, 이는 고압으로 공급되는 물의 분출수를 이용함으로써 이루어질 수 있고, 이로 인해 모래입자들 사이의 상호압력이 제거된다. 이로써, 서로에 대해 모래입자들을 유지하는 힘은 제거되고, 모래입자들이 운동하기 시작한 후, 이 모래입자들은 또 다른 평형상태에 도달하고자 하며, 이 같은 성질은 소위 모래의 유동화라고 일컬어진다. 이어 이 모래들은 흡입되기만 하면 되는데, 이는 드래그헤드에 형성된 저압에 의해 이루어진다.

일반적으로, 분출수는 모래를 흐트러뜨리는 하는 역할을 하며, 준설펌프의 흡입력으로 상기 흐트러진 모래를 운송하게 된다.

이와 같은 견인식호퍼는 이미 알려져 있는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 드래그헤드를 변형 및 개선하여 높은 효율을 가지며, 종래의 다른 것들보다도 흡입공급된 혼합물의 모래 농도를 더 증가시킬 수 있도록 된 드래그헤드를 제공함과 더불어, 절단두께로부터 독립적으로 수극(water gap)을 조절할 수 있는 수단을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따르면, 드래그헤드의 운동방향에 대한 치상돌기의 후방에는 1개 이상의 분사파이프가 구비되어 있다.

또한 본 발명에 따르면, 상기 분사파이프들은 바이저, 특히 상기 치상돌기 안으로 향하는 제 1분사파이프와, 수직하게 아래쪽으로 향하는 제 2분사파이프로 분할된다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하되, 이 설명은 단지 실시예이며, 여기에 본 발명이 제한되지는 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 드래그헤드의 개략적인 측면도이며, 도 2는 본 발명에 따른 드래그헤드를 확대하여 나타낸 확대사시도, 도 3은 종래의 드래그헤드의 작업깊이를 나타내는 개략적인 측면도 및, 도 4는 도 3의 대응도로서 본 발명에 따른 드래그헤드의 가능한 작업깊이를 나타내는 측면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 견인식 흡입호퍼준설기용 드래그헤드는 화살표(P)방향으로 바닥 위를 이동하는 한편, 측벽(3)과 후방벽(3 ') 및, 원호형상부(5)가 형성된 상판(4)을 갖춘 바이저(2)에 설치된 흡입파이프(1)의 선단에 장착되되, 상기 원호형상부(5)는 상기 바이저(2)가 축(6)을 중심으로 회전하게 되면 상기 흡입파이프에 장착된 고정부에 속하는 밀폐스트립(7)과 긴밀한 접촉을 유지한다. 준설작업동안, 실제로 바이저내에는 저압상태가 유지되고, 실제로 이는 준설된 슬러리의 모래입자를 증가시키기 위한 본 발명의 분명한 목적에 해당하는 것이다.

한편, 물을 고압으로 분사하는 다수의 전방분사파이프(9)는 말단플레이트(8)를 관통하게 되는데, 현재까지는 전방에 설치된 전방분사파이프(9)를 갖춘 말단플레이트(8)가 이용되어 왔다. 바닥 위로 드래그헤드가 준설작업을 하는 동안, 분출수는 모래를 흐트러뜨리고, 이어서 이 흐트러진 모래는 즉시 흡입된다. 이와 동시에, 전방분사파이프(9) 후방에 설치된 치상돌기(10)가 모래를 파쇄하게 되는 바, 참고로, 본 발명의 설명에서 "전방" 과 "후방" 이라는 용어는 드래그헤드의 운동 방향에 대한 것이다. 한편, 상기 치상돌기는 지금까지 현존하는 드래그헤드에도 설치되어 있다.

또한, 상기 치상돌기(10) 후방에도 뒤쪽에서 바이저를 폐쇄하는 워터밸브(11)의 높이에 일련의 후방분사파이프들이 설치되어 있는바, 이 후방분사파이프들은 치상돌기 쪽으로 향하는 제 1분사파이프(12)와, 수직하게 아래쪽으로 향하는 제 2분사파이프(12')로 분할설치되어 있다. 상기 제 1분사파이프(12)를 통해 분사된 분출수는 바이저 안쪽으로 향하는 한편, 제 2분사파이프(12')는 더 양호하게, 즉 후방벽(3 ')의 높이에서 더 깊게 모래바닥을 유동화시키기 위한 목적을 갖는다.

상기와 같은 제 1,2분사파이프(12, 12 ')들을 장착함으로써 다음과 같은 이점들이 얻어진다.

a) 치상돌기(10)와 전방분사파이프(9)에 의해 흐트러진 채로 아직 흡입되지 않은 모래가 더 유동화되고, 그에 따라 더 양호하게 흡입될 수 있게 된다.

b) 한편으로는 전방분사파이프(9)에 의해, 다른 한편에서는 제 1,2분사파이프(12, 12 ')에 의해 여러 단계에서 파쇄되므로, 모래가 교란되어 흡입되어지는 깊이가 증가하게 된다. 이는 도 3과 도 4에 도시된 작업깊이를 비교하여 보면 확인될 수 있다.

c) 수극(水隙)을 통과하는 효율이 증대된다. 종래에는 모래와 물의 혼합물만이 침식작용에 의해 수극을 통과하였으나, 여기에서는 침식과, 수극 전방에서의 즉각적인 분사파이프의 작용 결과로서 모래가 유동화되어 혼합물의 농도가 증대된다.

상기와 같은 이점들은 치상돌기(10) 바로 후방에서 후방분사파이프(12, 12 ')가 작동한 직접적인 결과에 따른 것이다.

상이한 제 1,2분사파이프(12, 12 ')들은 이동될 수 있는 워터밸브(11)와 직접적으로 연결되며, 이는 바이저의 후방벽(3 ')에 평행하게 진행하는 평면에서 일어나는 병진이동에 따른 것이다. 상기 워터밸브(11)는 워터체임버(13)의 형상으로 형성되어 있고, 유압작동의 경우에 있어서, 이는 견인식 흡입호퍼준설기의 준설선의 브리지로부터 수행된다. 높이방향으로 조절가능한 워터밸브를 설치함으로써 새로운 드래그헤드의 효율을 증대시킬 수 있는데, 이는 수극이 토양상태의 함수로서 최적으로 조절될 수 있고, 전체적으로 바이저에 의한 바닥의 침투로부터 독립적이기 때문이다.

또한, 견인식 흡입호퍼준설기의 효율은 바이저의 측벽(3)의 바닥에 하나 이상의 측방향의 나이프형상의 마모스트립(14)이 형성됨으로써도 증대되는데, 이 마모스트립들은 요구되는 밀폐상태를 해제하도록 모래속으로 침투하기에 충분히 얇게 형성되어, 흡입된 혼합물의 모래/물 비율을 더 최적화시키도록 되어 있다.

또한, 바이저의 상대적으로 비생산적인 측면을 따라 공급수가 공급되지 않기 위해서는 드래그헤드가 이 곳에서 잘 밀폐되어야 하고, 바이저의 측벽들은 바닥에 잘 관통되도록 해야 한다.

그리고 상기 얇은 벽으로 형성된 마모스트립(14)들을 설치함으로써, 상기 바이저는 측방으로 완전하게 밀폐되어, 필요한 운반수가 수극과 교란된 토양을 통과하여 후방에서 전체적으로 흡입되어지는데, 이러한 새로운 배치는 본 발명의 두 번째 중요한 특성을 형성한다.

그리고 본 발명에 따른 드래그헤드의 다른 개선점은 드래그헤드의 뒤쪽에서 바이저를 기준으로 선회하는 발판(15)에 나타나 있는 바, 그 유용한 표면, 즉 베이스(15')는 바닥에서 단단히 고정되게 지지할 수 있도록 충분히 크게 형성된다. 평판(17; 도2에 도시됨)에 의해 상호연결된 발판(15)들의 깊이를 조정함으로써 바이저의 침투와 이에 따른 치상돌기의 토양 속으로의 침투가 조정되며, 이로써 치상돌기가 절단두께를 조정할 수 있는데, 이는 수극과는 독립적이다. 또, 가능한 실시예에서 확장된 베이스(15')를 갖춘 발판(15)은 힌지점(18)을 중심으로 회전가능하게 장착되어 있으며, 이러한 회전은 발판(15)에 대한 힌지점(18)과 바이저에 대한 힌지점(19)을 갖춘 유압실린더(16)의 작용에 의해 이루어진다. 그리고, 상기 바이저 자체는 다른 유압실린더(20)의 작용에 의해 승강되며, 이 유압실린더(20)는 흡입파이프(1)에 대하여 고정되게 장착됨과 더불어, 바이저의 구조에 속하는 고정부에 연결된 힌지부(21)에 선회하도록 연결되어 바이저의 후방벽(3')을 승강시킨다.

한편, 도 2에는 워터밸브(11)를 조절하는 유압실린더(22)중 하나가 도시되어 있는데, 분출수의 작동압력을 10bar에서 20bar로 증가시킴으로써, 이 분출수는 더 분명히 향상된 침투를 할 것으로 예상되며, 이는 본 발명의 또 다른 특징을 이룬다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 상기와 같이 종래 기술의 여러 가지 다른 개선점들을 조합함으로써, 개선된 드래그헤드는 그 효율이 현저하게 증대될 것으로 예상된다.

한편, 본 발명은 앞에서 설명된 실시예들에 국한되지 아니하며, 본 발명의 청구범위를 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변경 및 실시가 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 드래그헤드의 개략적인 측면도,

도 2는 본 발명에 따른 드래그헤드를 확대하여 나타낸 확대사시도,

도 3은 종래의 드래그헤드의 작업깊이를 나타내는 개략적인 측면도,

도 4는 도 3의 대응도로서 본 발명에 따른 드래그헤드의 가능한 작업깊이를 나타내는 측면도이다.

1 - 흡입파이프 2 - 바이저

3 - 측벽 3' - 후방벽

4 - 상판 5 - 원호형상부

6 - 수평축 9 - 전방분사파이프

10 - 치상돌기 11 - 워터밸브

12 - 후방분사파이프 13 - 워터체임버

14 - 말단플레이트 15 - 발판

15' - 베이스 16, 20, 22 - 유압실린더

Claims (8)

1. 수평축(6)을 중심으로 회전하는 바이저(2)를 갖추고서 흡입파이프(1)에 연결되는 구조로 이루어지되, 상기 바이저(2)에는 드래그헤드의 운동방향에 대해 수직방향으로 연장된 선을 따라 배열되어 모래바닥을 파쇄하는 일련의 치상돌기(10)와, 이 치상돌기(10)의 선에 평행한 선을 따라 배열되어 고압으로 물을 분사하는 일련의 전방분사파이프(9)가 구비된 견인식 흡입호퍼준설기의 드래그헤드에 있어서,

   상기 치상돌기(10)의 선에 평행하게 그리고 그 후방에, 하나 이상의 일련의 후방분사파이프(12)들이 구비되는 것을 특징으로 하는 견인식 흡입호퍼준설기용 드래그헤드.
2. 제 1항에 있어서, 상기 후방분사파이프(12)는 워터체임버(13) 형상으로, 바이저의 후방벽(3')에 평행한 평면에서 이동하는 워터밸브(11)에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 견인식 흡입호퍼준설기용 드래그헤드.
3. 제1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 후방 분사파이프(12)는 바이저 안으로 향하는 제 1분사파이프(12)와, 수직하게 아래로 향하는 제 2분사파이프(12 ')로 분할설치되는 것을 특징으로 하는 견인식 흡입호퍼준설기용 드래그헤드.
4. 제 1항에 있어서, 상기 바이저(2)는 상기 흡입파이프(1)와 함께 조절가능한 발판(15)을 구비하되, 이 발판의 베이스(15 ')는 바닥 위에서 확실하게 지지할 수 있도록 충분히 크게 형성되어 있는 한편, 상기 바이저는 그 측벽(3)의 바닥에 나이프형상의 마모스트립(14)을 구비하되, 이 마모스트립(14)은 바닥을 관통하여 원하는 측방향의 밀폐를 이루도록 얇게 형성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 견인식 흡입호퍼준설기용 드래그헤드.
5. 제 1항 또는 제2항에 있어서, 상기 분사파이프에서의 분사압이 20 bar로 증가되어 준설하도록 된 것을 특징으로 하는 견인식 흡입호퍼준설기용 드래그헤드.
6. 제3항에 있어서, 상기 바이저의 안쪽으로 향하게 된 상기 후방분사파이프(12)는 상기 치상돌기(10)를 향하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 견인식 흡입호퍼준설기용 드래그헤드.
7. 제l항에 있어서, 상기 바이저의 안쪽으로 향하게 된 상기 후방분사파이프(12)는 상기 바이저의 후방벽의 높이에 장착된 것을 특징으로 하는 견인식 흡입호퍼준설기용 드래그헤드.
8. 제1항에 있어서, 상기 후방분사파이프(12, 12' )들은 상기 치상돌기(10)의 바로 후방에 장착된 것을 특징으로 하는 견인식 흡입호퍼준설기용 드래그헤드.