KR100604259B1 - 지반개량장치의 스위벨 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지반개량장치의 스위벨에 관한 것으로, 이중관 구조로 형성되는 내부 회전체와 외부 고정체로 이루어지며, 상기 내부 회전체의 회전작동을 허용할 수 잇도록 그 내부에 삽입 설치되는 시멘트풀 공급관이 외부로부터 공급되는 시멘트풀을 굴착로드로 공급시킬 수 있도록 구성된 스위벨에 있어서,

상기 시멘트풀 공급관의 상단에 형성된 연결부와 시멘트풀 공급라인을 연결시키기 위해 상기 연결부에 나사조립되는 엘보우연결구와; 상기 엘보우연결구의 상단을 관통하여 시멘트풀 공급관의 내부 중심으로 삽입되어 조립플랜지의 하측으로 돌출되는 길이를 가지며, 또한 상기 시멘트풀 공급관 내부에는 시멘트풀이 흐를 수 있는 공간이 형성되도록 시멘트풀 공급관의 내경보다 작은 외경을 가진 채 시멘트풀 공급관 내부에 설치되는 유체공급관과; 상기 엘보우연결구의 상방으로 노출된 상기 유체공급관의 상단에 외부로부터 공급되는 유체의 공급을 제어하기 위하여 장착되는 체크밸브;를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 발명이다.

지반개량장치, 스위벨, 유체공급관, 체크밸브, 엘보우연결구

Description

지반개량장치의 스위벨{Swivel device of auger machine}

도 1은 본 발명을 설명하기 위하여 스위벨 일부를 단면한 반단면도.

도 2는 종래 기술의 스위벨 반단면도.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 싱글 스위벨 1 : 내부 회전체

11 : 연장부 12 : 조립플랜지

2 : 외부 고정체 3a,3b : 상,하부 베어링

4a,4b : 상,하부 플랜지 5 : 시멘트풀 공급관

51 : 커버플랜지 52 : 연결부

6 : 패킹부재 7 : 시멘트풀 공급라인

8 : 엘보우연결구 81 : 관열결구

9 : 유체공급관 91 : 체크밸브

92 : 유체공급라인

본 발명은 연약지반을 개량하거나 지중에 물막이 연속벽을 구축하는 지반굴 착공법에서 굴착된 지하층에 시멘트풀을 공급하기 위한 지반개량장치의 스위벨(Swivel)에 관한 것이다.

연약지반을 개량하는 연약지반개량공법이나 지중에 물막이 연속벽을 구축하는 지중 물막이 연속벽 구축공법 또는 지중에 제자리 파일을 구축하는 파일구축공법 등에서는 지반을 굴착하는 오거장치(Auger machine)와 회전장치(Rotator)를 이용하여 복수개의 굴착로드와 오거헤드 또는 해머드릴을 1축, 2축, 3축으로 연결조립하여 지반을 굴착한 다음 굴착된 지하층에 시멘트풀을 공급하거나 또는 시멘트풀과 함께 약품(고화제, 급결제 등)을 공급하여 연약지층에 시멘트풀을 그라우팅(groutting)시켜주는 방법으로 연약지층을 개량하거나 지하층에 물막이 연속벽을 구축하고 있다.

종래 기술에서 연약지반개량공법 및 지중 연속벽 구축공법 등에서 굴착된 지층에 시멘트풀을 공급하는 장치로서는 싱글 스위벨(Single swivel)이 사용되고 있다.

상기한 종래 기술의 싱글 스위벨(100)은 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 단면이 원형으로 형성된 채 내,외측에 위치하도록 조립되는 내부 회전체(1)와 외부 고정체(2)가 상,하부 베어링(3a)(3b)으로 지지되는 구조로서 상기 내부 회전체(1)가 회전할 때 외부 고정체(2)는 회전하지 않도록 구성되어 있다.

상기 내부 회전체(1)의 하부(11)는 외부 외통체(2)에서 노출된 상태로 하향 돌출되어 도시하지 않은 굴착로드 등에 연결되는 조립플랜지(12)가 형성되어 있으며, 상기 외부 고정체(2)의 상,하단에는 내부 회전체(1)의 회전작동을 허용하는 상 태로 상,하부 플랜지(4a)(4b)가 고정 부착되어 있다.

상기 상,하부 플랜지(4a)(4b) 각각의 내측에는 상,하부 베어링(3a)(3b)에 윤활작용을 하는 그리스 등의 윤활유의 누출을 방지하기 위한 오일시일(41)(42)가 개재되어 있다.

상기 내부 회전체(1)의 내측에는 시멘트풀의 공급을 안내하는 시멘트풀 공급관(5)이 삽입 설치되는데, 상기 시멘트풀 공급관(5)은 내부 회전체(1)의 회전작동을 허용할 수 있는 구조로 설치되어 있으며, 상기 내부 회전체(1)와 시멘트풀 공급관(5) 사이에는 내부회전체(1)의 회전작동은 허용하면서 시멘트풀의 누출을 차단하기 위한 패킹부재(6)가 개재되어 있으며, 상기한 패킹부재(6)는 단면이 "∧"형으로 된 채 상,하측에 다수 적층된 상,하측 패킹(61)(62)과 그 사이에 위치하고 있는 중간측 패킹(63)으로 구성되어 있다.

상기 시멘트풀 공급관(5)의 상단측에는 상부 플랜지(4a)의 상면을 커버하면서 상부 플랜지(4a) 및 외부 고정체(2)의 상단에 볼트로 고정 부착되는 커버플랜지(51)와 이 커버플랜지의 상측으로 돌출 연장되어 외부로부터 시멘트풀을 공급하는 시멘트풀 공급라인(7)과 연결되는 연결부(52)가 형성되어 있으며, 상기 시멘트풀 공급관(5)의 하단은 내부 회전체(1)의 하부(11) 내부까지 연장되어 있다.

상기한 싱글 스위벨(100)은 내부 회전체(1)의 조립플랜지(12)는 굴착로드(도시 없음)에 연결조립되고, 외부 고정체(2)의 하단에 조립된 하부 플랜지(4b)는 오거장치 또는 회전장치(도시 없음)에 조립하는 구조로서 설치되므로서 굴착로드가 회전작동함에 따라 내부 회전체(1)가 회전하게 되더라도 외부 고정체(2) 및 시멘트 풀 공급관(5)은 고정 설치된 상태를 그대로 유지하게 되며, 상기 시멘트풀 공급관(5)으로 유입되는 시멘트풀은 조립플랜지(12)에 형성된 연결공(13)으로 배출되어 굴착로드를 통해서 지하층으로 배출되는 것이다.

그러나 상기와 같이 구성된 종래 기술의 싱글 스위벨(100)은 내부 회전체(1)의 중심부에 설치된 시멘트풀 공급관(5)이 단순히 시멘트풀 한가지만을 공급할 수 있는 구조로 구성되어 있기 때문에 시멘트풀 공급관(5)으로 공급되는 시멘트풀을 지하층에 효율적으로 그라우팅시키기 위해 종래 기술에서는 압축공기를 배출시키는 별도의 스위벨을 설치하고 있다. 그 일례로서, 국내 공개특허 제2003-8525호의 발명 및 국내 등록실용신안 제20-314982호의 고안에는 굴착로드에 등각도상으로 형성된 각 굴착날개에 시멘트풀과 압축공기가 따로따로 배출되게 하거나 또는 각 굴착날개에 각기 하나씩 형성된 노즐공을 통하여 시멘트풀과 압축공기가 함께 배출되게 하기 위해서는 시멘트풀을 공급하기 위한 싱글 스위벨(100)과 압축공기를 공급하기 위한 멀티 스위벨을 동시에 설치하여야 하는 것은 물론이고 굴착로드의 내부에 시멘트풀 안내관 및 압축공기 안내관을 따로따로 설치해야 하여야 하는데, 이와 같이 한대의 지반굴착장치에 시멘트풀을 공급하기 위한 싱글 스위벨(100)과 압축공기를 공급하기 위한 멀티 스위벨을 따로따로 장착하여야 하고, 또한 굴착로드 내부에 시멘트풀 안내관과 압축공기 안내관을 따로따로 배설하여야 하기 때문에 지반굴착장치의 구조가 복잡해지고 생산가가 비싸지게 될 뿐 아니라 현장에서의 굴착로드 조립작업도 힘들고 어려지게 된다는 것이 문제점이 지적되어 왔다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술에서 나타나는 제반 사항을 감안하여 제안된 것으로, 기존의 싱글 스위벨을 이용하여 시멘트풀과 공압 또는 약품을 동시에 공급할 수 있도록 구조를 개선하므로서 지반굴착장치의 원가절감을 이룰 수 있고 또한 굴착로드의 내부구조도 단순화시킬 수 있어 작업현장에서 굴착로드의 조립설치작업을 신속하게 수행할 수 있게 하는 개선된 스위벨을 제공하는데 목적을 두고 발명한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 수단은,

이중관 구조로 형성되는 내부 회전체 및 외부 고정체와, 상기 내부 회전체가 회전가능하도록 상기 외부 고정체의 내측 상,하단에 개재되는 상,하부 베어링과, 상기 외부 고정체의 상,하단에 고정 부착되는 상,하부 플랜지와, 상기 내부 회전체의 하단에서 연장되어 하부 플렌지 밑으로 돌출되는 하부에 형성되어 굴착로드에 연결시키기 위하여 형성된 조립플랜지와, 상기 내부 회전체의 회전작동을 허용하면서 그 내부에 삽입 설치되는 시멘트풀 공급관과, 상기 시멘트풀 공급관의 상측에 일체로 형성된 채 상부 플랜지의 상부에 고정 부착되는 커버플랜지와, 상기 시멘트풀 공급관의 상단에 일체로 형성된 채 커버플랜지의 상향으로 돌출 연장되어 시멘트풀 공급라인으로부터 시멘트풀을 공급받는 연결부로 구성된 스위벨에 있어서,

상기 시멘트풀 공급관의 상단에 형성된 연결부와 시멘트풀 공급라인을 연결시키기 위해 상기 연결부에 나사조립되는 엘보우연결구와;

상기 엘보우연결구의 상단을 관통하여 시멘트풀 공급관의 내부 중심으로 삽입되어 조립플랜지의 하측으로 돌출되는 길이를 가지며, 또한 상기 시멘트풀 공급 관 내부에는 시멘트풀이 흐를 수 있는 공간이 형성되도록 시멘트풀 공급관의 내경보다 작은 외경을 가진 채 시멘트풀 공급관 내부에 설치되는 유체공급관과;

상기 엘보우연결구의 상방으로 노출된 상기 유체공급관의 상단에 외부로부터 공급되는 유체의 공급을 제어하기 위하여 장착되는 체크밸브;

를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 실시예를 첨부한 도면에 따라서 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명을 설명하기 위하여 스위벨의 절반만 단면하여 나타낸 반단면도로서, 본 발명의 각 구성요소에 있어 도 2에 도시된 종래 기술과 비교하여 같은 부분에 대하여서는 편의상 동일 명칭 및 동일 부호를 사용하여 설명한다.

본 발명은 도 2의 종래 기술과 마찬가지로 싱글 스위벨(100)은 내부 회전체(1) 및 외부 고정체(2)와, 이들 상,하측 사이에는 상,하부 베어링(3a)(3b)이 개재되어 내부 회전체(1)가 회전작동이 가능하게 설치되어 있으며, 상기 외부 고정체(2)의 상,하단에는 상,하부 플랜지(4a)(4b)가 부착되는데, 상부 플랜지(4a)는 내부 회전체(1) 내부에 삽입 설치된 시멘트풀 공급관(5)의 상측에 일체로 형성된 커버플랜지(51)와 함께 체결볼트(도시 생략)에 의하여 외부 고정체(2)의 상단에 고정 부착되며, 하부 플랜지(4b)의 경우는 외부 고정체(2)의 하단에 체결볼트로 고정 부착되어 있다.

상기 내부 회전체(1)의 하단에는 하부 플랜지(4b)를 관통하여 하향으로 돌출되는 하부(11)와 연결공(13)이 형성된 조립 플랜지(12)가 일체로 형성되어 있으며, 상기 내부 회전체(1)와 이의 내측에 삽입 설치되는 시멘트풀 공급관(5) 사이에는 내부 회전체(1)의 회전작동을 허용하면서 시멘트풀의 누출을 방지하기 위한 패킹부재(6)가 개재되어 있으며, 또 상,하부 베어링(3a)(3b)와 상,하부 플랜지(4a)(4b) 각각의 사이에는 윤활유의 누출을 차단하는 오일시일(41)(42)이 장착되어 있다.

본 발명의 특징은, 상기 시멘트풀 공급관(5)의 상측에 일체로 형성된 채 커버플랜지(51)의 상방으로 돌출 형성된 연결부(52)와 시멘트풀 공급라인(7)을 연결시켜주기 위한 엘보우연결구(8)와, 이 엘보우연결구(8)의 상단을 관통하여 시멘트풀 공급관(5)의 내부 중심으로 삽입 설치되는 유체공급관(9)을 형성하는 구조로서, 싱글 스위벨(100)을 이용하여 시멘트풀과 압축공기를 동시에 공급할 수 있도록 하는 것에 있다.

이를 위해, 상기 엘보우연결구(8)의 일단은 시멘트풀 공급관(5)의 연장부(52)에 형성된 수나사에 나사조립되며, 그 타단에는 양단에 수나사가 형성된 관연결구(81)의 일단이 나사조립되며, 상기 관연결구(81)의 타단에는 시멘트풀 공급라인(7)이 나사조립으로 연결된다.

상기 유체공급관(9)의 상단은 엘보우연결구(8)의 상면을 관통하여 상방으로 돌출된 상태에서 체크밸브(91)가 연결되어 있으며, 상기 체크밸브(91)에는 외부로부터 공급되는 압축공기를 공급하기 위한 유체공급라인(92)이 연결되어 있고, 상기 유체공급관(9)의 하단은 시멘트풀 공급관(5)의 중심을 관통하여 조립플랜지(12) 밑으로 돌출되어 있다.

상기 유체공급관(9)의 외경은 시멘트풀 공급관(5)의 내경보다 훨씬 작은 직 경으로 형성되어 시멘트풀 공급관(5)과 유체공급관(9) 사이에 시멘트풀이 원활하게 흐를 수 있는 공간(S)을 형성시키고 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하기로 한다.

본 발명의 싱글 스위벨(100)은 종래 기술과 마찬가지로 오가장치(Auger machine 또는 Auger drive unit)의 내부에 장착되거나 또는 그 저부에 설치되는 로테이터(Rotator)의 상부에 장착되는데, 오가장치에 굴착로드가 1축으로 설치될 때에는 1대의 스위벨이 오가장치의 내부에 장착되며, 굴착로드가 2축 및 3축으로 설치될 때에는 1대의 스위벨은 오가장치 내부에, 그외의 스위벨은 로테이터에 장착된다.

상기 싱글 스위벨(100)의 내부 회전체(1)는 그 하측에 형성된 연장부(11)와 일체로 형성된 조립플랜지(12)에 의하여 지반을 굴착하는 1축이나 2축 또는 3축상으로 설치되는 굴착로드(도시 없음)에 연결되는 상태로 설치되어 회전작동을 하는 한편, 외부 고정체(2)는 그 하단에 조립되는 하부 플랜지(4b)에 의하여 오가장치 및 로테이터에 고정된 상태로 설치된다.

상기에서 내부 회전체(1)와 일체로 형성된 조립플랜지(12)에 연결되는 각 굴착로드의 내부에는 조립플랜지(12)에 형성된 연결공(13)과 연결되는 시멘트풀 공급파이프(도시 생략)이 배관되며, 또한 상기한 시멘트풀 공급파이프 내부에는 유체공급관(9)에 연결되는 유체공급용 호스 또는 파이프(도시 없음)가 배관된다.

상기와 같이 오가장치 및 로테이터에 설치된 스위벨은 굴착로드를 지반에 삽입시키면서 굴착할 때에는 체크밸브(91)을 개방시키고 유체공급라인(92)을 통하여 외부에서 발생된 압축공기를 공급하게 되면 압축공기는 시멘트풀 공급관(5)을 관통하는 유체공급관(9)을 통해 굴착로드로 공급되어 종래 기술과 같이 굴착되고 있는 토사에 배출되는 것이며, 굴착작동을 완료한 후 굴착로드를 상향으로 인발하면서 시멘트풀과 압축공기를 동시에 공급하게 되는데, 이때 시멘트풀 공급라인(7)으로 공급되는 시멘트풀은 엘보우연결구(8)을 통해 시멘트풀 공급관(5)으로 유입되며, 이와 동시에 유체공급라인(92)으로 공급되는 압축공기는 개방된 체크밸브(91)를 통해 유체공급관(9)으로 유입되는 것이며, 이와 같이 시멘트풀 공급관(5) 및 유체공급관(9)으로 동시 유입되는 시멘트풀과 압축공기는 굴착로드의 내부에 이중관 구조로 배관된 시멘트풀 공급파이프 및 유체공급용 호스를 통해 최하단측 굴착로드로 공급된 다음 각 굴착날개에 형성된 노즐을 통해서 시멘트풀과 압축공기가 함께 배출되는 것이며, 이렇게 압축공기와 함께 배출되는 시멘트풀은 압축공기 압력을 동반한 상태이므로 시멘트풀만으로 배출되는 압력에 비하여 더 강한 압력으로 배출되므로서 시멘트풀이 토사층에 고르게 침투 분포되는 그라우팅작용의 향상을 가져다 줄 수 있게 되는 것이다.

상기와 같은 본 발명은 싱글 스위벨의 내부 회전체 내부에는 시멘트풀을 공급하기 위한 시멘트풀 공급관과 압축공기를 공급하기 위한 유체공급관을 이중관 구조로 구성하는 수단으로서 1대의 싱글 스위벨을 이용하여 시멘트풀과 압축공기 2종류의 유체를 동시에 공급할 수 있으므로 종래 기술과 같이 시멘트풀을 공급하기 위한 싱글 스위벨과 압축공기를 공급하기 위한 멀티 스위벨 등 2대의 스위벨을 장착 하는 것에 비하여 지반굴착장치의 스위벨 장착구조를 간소화시킬 수 있으므로 원가절감에 이룰 수 있으며, 또한 굴착로드의 내부에도 시멘트풀 공급파이프 속에 유체공급용 파이프를 삽입시킨 이중관 구조로 설치할 수 있으므로 굴착로드의 제작작업이 간단하고 원가절감을 가져다 줄 수 있어 지반굴착장치의 생산업체에서는 생산원가절감을 달성할 수 있게 하는 효과를 나타내며, 지반굴착시공의 경우에는 시멘트풀과 압축공기를 동시에 공급 배출시키는 방법으로 압축공기가 시멘트풀을 강하게 배출시킬 수 있어 시멘트풀을 굴착공에 있는 토사층에 고르게 혼합 및 분포시킬 수 있음은 물론이고 굴착공 주위의 토사층에도 시멘트풀을 고르게 침투시킬 수 있게 되어 연약지반을 견고한 지반으로 개량할 수 있게 하는 효과를 나타낼 수 있는 것이다.

Claims (1)

1. 이중관 구조로 형성되는 내부 회전체 및 외부 고정체와, 상기 내부 회전체가 회전가능하도록 상기 외부 고정체의 내측 상,하단에 개재되는 상,하부 베어링과, 상기 외부 고정체의 상,하단에 고정 부착되는 상,하부 플랜지와, 상기 내부 회전체의 하단에서 연장되어 하부 플렌지 밑으로 돌출되는 하부에 형성되어 굴착로드에 연결시키기 위하여 형성된 조립플랜지와, 상기 내부 회전체의 회전작동을 허용하면서 그 내부에 삽입 설치되는 시멘트풀 공급관과, 상기 시멘트풀 공급관의 상측에 일체로 형성된 채 상부 플랜지의 상부에 고정 부착되는 커버플랜지와, 상기 시멘트풀 공급관의 상단에 일체로 형성된 채 커버플랜지의 상향으로 돌출 연장되어 시멘트풀 공급라인으로부터 시멘트풀을 공급받는 연결부로 구성된 스위벨에 있어서,

   상기 시멘트풀 공급관의 상단에 형성된 연결부와 시멘트풀 공급라인을 연결시키기 위해 상기 연결부에 나사조립되는 엘보우연결구와;

   상기 엘보우연결구의 상단을 관통하여 시멘트풀 공급관의 내부 중심으로 삽입되어 조립플랜지의 하측으로 돌출되는 길이를 가지며, 또한 상기 시멘트풀 공급관 내부에는 시멘트풀이 흐를 수 있는 공간이 형성되도록 시멘트풀 공급관의 내경보다 작은 외경을 가진 채 시멘트풀 공급관 내부에 설치되는 유체공급관과;

   상기 엘보우연결구의 상방으로 노출된 상기 유체공급관의 상단에 외부로부터 공급되는 유체의 공급을 제어하기 위하여 장착되는 체크밸브;

   를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 지반개량장치의 스위벨.

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