KR100991297B1 - 지하 매설관 내 자주식 전단면 굴착장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지하 매설관 내부의 굳은 퇴적물, 모르타르, 돌출 가지관, 나무뿌리 및 매설관 연결부의 어긋난 단차 부분 등의 지장물을 제거할 수 있는 굴착장치에 관한 것으로서, 특히, 굴착장치의 전,후방몸체가 연결부재 및 탄성스프링을 통해 분리,결합되고 종횡으로 굴절 및 복원 가능하게 연결되어 매설관 내부의 굴착시 매설관의 굴절부위를 따라 굴착장치가 유연하게 굴절 이동되면서 굴착작업을 수행할 수 있도록 하여 작업성 및 효율성을 한층 업그레이드시킨 지하 매설관 내 자주식 전단면 굴착장치에 관한 것이다.

이를 위한 본 발명의 지하 매설관 내 자주식 전단면 굴착장치는, 외부 지원차량으로부터 전기가 공급되는 후방몸체와; 상기 후방몸체의 전방에 소정거리 이격 배치되는 전방몸체와; 상기 전방몸체 및 후방몸체에 각각 회전가능하게 설치되는 바퀴와; 상기 후방몸체의 바퀴를 구동시킬 수 있도록 상기 후방몸체 내에 설치되는 구동모터와; 상기 전방몸체의 전방에 회전가능하게 설치되는 굴착헤드와; 상기 전방몸체에 설치되어 상기 굴착헤드를 회전시키는 굴착헤드 회전모터와; 상기 후방몸체를 매설관 내에 지지할 수 있도록 설치되는 지지수단과; 상기 전방몸체의 후방측에 설치되는 수평플레이트와; 상기 후방몸체의 상면에 좌우 회전가능하게 설치되는 연결플레이트와; 상기 연결플레이트와 상기 수평플레이트를 회전가능하게 연결하는 수직연결부재를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

굴착장치, 매설관, 가지관, 퇴적물, 모르타르,

Description

지하 매설관 내 자주식 전단면 굴착장치{Apparatus for excavating sediment in closed conduit}

본 발명은 지하 매설관 내 자주식 전단면 굴착장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지하 매설관 내부의 굳은 퇴적물, 모르타르, 돌출 가지관, 나무뿌리 및 매설관 연결부 내의 어긋난 단차 부위를 동시에 효과적으로 굴착 제거할 수 있고, 곡선형 매설관이나 연결부위가 단차진 매설관에서도 굴착장치가 단차부분을 제거하면서 유연하게 굴절 이동되면서 굴착작업을 수행할 수 있도록 하여 시공성과 경제성을 한층 업그레이드시킬 수 있도록 한 지하 매설관 내 자주식 전단면 굴착장치에 관한 것이다.

일반적으로 하수관이나 상수관 등과 같이 지중 매설관 내부에는 시간의 경과에 따라 퇴적물이 축적되는데 이러한 퇴적물은 관내의 흐름을 불량하게 하기 때문에 주기적으로 제거되어야 한다.

이러한 매설관 내 축적된 퇴적물을 제거하기 위하여, 종래에는 매설관 내 퇴적물의 종류에 따라 세정장치나 굴착장치 등을 교체 투입하여 퇴적물을 제거하는 시도가 있었다.

여기서, 세정장치는 관내에 쌓여있는 슬러지를 고압수를 이용하여 세정하는 것으로서 주로 무른 퇴적물을 제거하기 위한 것이고, 굴착장치는 관내에 부착되어 있는 콘크리트 퇴적물이나 나무뿌리, 잘못 설치된 콘크리트 지관 및 모르타르 등과 같이 단단한 지장물을 굴착, 분쇄, 준설하는 장치이다.

한편, 굴착장치는 굴착하고자 하는 매설관 내 지장물의 경도에 따라 이동형 굴착장치와 고정형 굴착장치가 선택적으로 사용되어야 한다. 예를 들어, 이동형 굴착장치는 굴착장치 자체가 전방으로 이동하면서 매설관 내부의 비교적 무른 지장물을 굴착하기 위한 것으로서 빠른 속도로 이동하면서 굴착할 수 있다. 반면에 고정형 굴착장치는 지지수단을 이용하여 굴착장치를 매설관 내에 고정시킨 상태에서 굴착헤드 만을 전방으로 이동시켜 콘크리트 지관이나 모르타르 등과 같이 단단한 지장물을 굴착 분쇄하기 위한 것이므로 굴착속도가 매우 늦다.

그런데 지하 매설관에는 슬러지 등과 같이 무른 퇴적물과, 나무뿌리나 콘크리트 퇴적물, 지관 및 모르타르 등과 같은 매우 단단한 지장물이 혼재되어 있는 상태이고, 탐색 카메라를 투입하여 탐색하여도 그 위치를 정확히 알기 어렵다. 따라서 세정장치나 이동형 굴착장치를 사용하는 경우, 매설관 내에서 콘크리트 지관이나 모르타르 등과 같이 매우 단단한 지장물을 만나게 되면 더 이상 전진이 어렵게 되고, 경우에 따라서는 굴착헤드에 과부하가 걸려서 손상되는 문제가 있었다.

따라서, 이러한 경우에는 세정장치나 이동형 굴착장치를 철수시키고 다시 고정형 굴착장치를 교체 투입하여야 하기 때문에 작업공정이 복잡하고 작업시간이 길 어지는 문제점이 있었다.

아울러, 종래의 이동형 또는 고정형 굴착장치는 그 굴착헤드의 직경이 매설관경에 비해 훨씬 작기 때문에, 매설관 내부의 일측에 돌출되어 있는 지장물을 제거하기 위해서는 지원차량에서 굴착장치를 원격 조정하여 굴착헤드가 지장물을 굴착할 수 있도록 조정하여야 하기 때문에 굴착장치의 구조가 복잡해지고 작업시간이 길어지는 문제점이 있다.

또한, 종래의 이동형 또는 고정형 굴착장치는 굴착헤드를 포함한 몸체가 일체형으로서 매설관 내의 직선 주행만을 허용하도록 고안되어 있었기 때문에, 매설관 내의 굴곡이나 곡선부분 및 매설관의 연결부가 어긋나 단차진 부분 등에서는 시공상의 어려움이 있었고, 시공된 품질도 현저하게 떨어지는 문제가 있었다.

이에 따라, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 매설관 내부의 퇴적물과 지장물의 종류에 무관하게 자주식으로 매설관 내부의 전단면 굴착 및 세정 작업이 가능하고, 고압수 세정, 이동 굴착 및 준설이 하나의 장치에서 모두 이루어질 수 있도록 함으로써, 퇴적물 또는 지장물의 종류나 상태에 따라 굴착장치를 교체 투입할 필요가 없는 지하 매설관 내 자주식 전단면 굴착장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 매설관의 내경과 유사한 직경을 갖는 굴착헤드를 설치하여 1차로 막대형 컷터가, 2차로 원형 컷터가 동시에 매설관 내부를 회전하면서 퇴적물을 분쇄시키고, 또한 한 번의 주행작업으로 매설관 내의 모든 퇴적물과 지장물을 전단면으로 제거할 수 있는 지하 매설관 내 자주식 전단면 굴착장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 굴착장치의 전,후방몸체를 분리 및 결합 가능하게 게 형성하여 좁은 맨홀 및 집수정에 투입이 가능하고, 매설관이 곡선으로 연결된 부분도 자유로운 굴착 이동이 가능해지도록 함으로써, 매설관 내의 굴곡 형태에 관계없이 퇴적물 및 지장물의 제거작업을 효과적으로 수행할 수 있는 지하 매설관 내 자주식 전단면 굴착장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 지하 매설관 내 자주식 전단면 굴착 장치는, 외부 지원차량으로부터 전기가 공급되는 후방몸체와; 상기 후방몸체의 전방에 소정거리 이격 배치되는 전방몸체와; 상기 전방몸체 및 후방몸체에 각각 회전가능하게 설치되는 바퀴와; 상기 후방몸체의 바퀴를 구동시킬 수 있도록 상기 후방몸체 내에 설치되는 구동모터와; 상기 전방몸체의 전방에 회전가능하게 설치되는 굴착헤드와; 상기 전방몸체에 설치되어 상기 굴착헤드를 회전시키는 굴착헤드 회전모터와; 상기 후방몸체를 매설관 내에 지지할 수 있도록 설치되는 지지수단과; 상기 전방몸체의 후방측에 설치되는 수평플레이트와; 상기 후방몸체의 상면에 좌우 회전가능하게 설치되는 연결플레이트와; 상기 연결플레이트와 상기 수평플레이트를 회전가능하게 연결하는 수직연결부재를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 전방몸체의 후방측 하부에 결합되는 슬라이드 플레이트와, 일측에 상기 수평플레이트가 결합되어 상기 슬라이드 플레이트의 상면에 수직으로 고정되는 수직플레이트와, 상기 슬라이드 플레이트가 안착될 수 있도록 상기 후방몸체의 전면 하부에 고정되는 슬라이드 베이스와, 상기 후방몸체의 전면 좌우에 결합되는 한 쌍의 제1수직판과, 상기 제1수직판 사이에 배치될 수 있도록 상기 수직플레이트 및 슬라이드 플레이트에 수직하게 세워져 결합되는 제2수직판과, 상기 제1수직판과 제2수직판을 수평으로 관통하여 결합되는 수평연결부재와, 상기 수평연결부재에 끼워져 상기 제1수직판과 제2수직판 사이에 탄성 지지되는 제1탄성스프링을 더 포함하여 구성될 수 있다.

아울러, 본 발명은 상기 수직연결부재에 끼워져 상기 연결플레이트와 수평플레이트 사이에 탄성 지지되는 제2탄성스프링을 더 포함하여 구성될 수 있다.

한편, 상기 지지수단은, 상기 후방몸체의 상부에 설치되는 지지실린더와, 매설관 내에 지지될 수 있도록 상기 지지실린더의 피스톤축 단부에 회전가능하게 결합되는 지지바퀴를 포함하여 구성된다.

그리고, 본 발명에는 내부에 상기 지지실린더가 고정되는 지지실린더 수납부와, 상기 지지실린더 수납부를 상기 후방몸체의 상면에 회전가능하게 결합하는 회전축이 더 설치되되, 상기 연결플레이트는 상기 지지실린더 수납부의 전방측에 고정되어 상기 회전축을 중심으로 연동하여 회전되도록 구성할 수 있다.

이와 함께 본 발명은, 상기 지지실린더 수납부의 좌우 측면에 돌출 결합되는 가이드축과, 상기 후방몸체의 좌우에 결합되며 내측에 상기 가이드축을 가이드하기 위한 가이드홈이 형성된 가이드판과, 상기 가이드축에 끼워져 상기 지지실린더 수납부의 좌우 측면과 상기 가이드판 사이에 탄성 지지되는 제3탄성스프링이 더 설치될 수 있다.

한편, 본 발명의 굴착헤드는 외면에 복수의 컷터가 배열된 막대 형태를 갖는 복수의 컷터부가 상기 굴착헤드의 선단부 중심으로부터 방사상으로 형성되고, 상기 컷터부의 일 측면에는 상기 컷터가 끼워지는 복수의 홈이 형성되되, 상기 컷터를 상기 홈에 끼운 상태에서 막대 형태의 고정바를 상기 컷터부 일측면에 맞대어 볼트를 통해 착탈가능하도록 결합시켜 구성할 수 있다.

여기서, 상기 굴착헤드의 선단부 중앙에는 외부 지원차량의 모니터와 연결되는 카메라가 설치될 수 있다.

그리고, 상기 컷터부의 외곽 단부에는 상기 굴착헤드를 지지 및 안내 역할을 하는 안내롤러가 설치될 수 있다.

상술한 구성을 갖은 본 발명의 지하 매설관 내 자주식 전단면 굴착장치에 따르면, 굴착장치의 전,후방몸체가 연결부재 및 탄성스프링을 통해 종횡으로 굴절 및 직선형으로 탄성 복원 가능하게 연결되기 때문에, 곡선형 또는 연결부위가 단차진 형태의 매설관 내부도 굴착기의 전,후방몸체가 유연하게 굴절 이동되면서 굴착작업을 수행할 수 있는 효과가 있다. 아울러, 기존 굴착장치에서 제거가 어려웠었던 매설관 내의 굳은 모르타르 및 매설관 연결부의 어긋난 단차 부분도 굴착헤드를 통해 전단면으로 동시에 제거할 수 있도록 되어 있기 때문에 시공성과 경제성 면에서 한층 우수한 효과를 기대할 수 있다.

특히, 상기 연결부재의 설치 부분에 탄성스프링을 개재시켜 구성함으로써, 전,후방몸체가 종횡으로 굴절되어도 상기 탄성스프링의 복원력에 의해 일직선의 원상태로 자동 복귀되기 때문에 굴착기의 유연한 주행이 가능해지는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 굴착장치의 전,후방몸체가 분리 및 결합가능하게 구성되기 때문에, 지상에서 전,후방몸체를 분리한 후 맨홀 하부에서 결합하여 매설관 내에 손쉽게 투입시킬 수 있고, 따라서, 소형 맨홀이나 집수정 등에서도 굴착장치의 투입이 가능한 장점이 있다.

또한, 후방몸체의 상부에 지지 실린더 및 지지 바퀴를 설치하여 필요 시 굴착기의 후방몸체를 매설관 내의 한 위치에 고정 지지되도록 함으로써, 굴착과정에 서 굴착장치의 진동에 따른 전도현상을 방지할 수 있고, 바퀴의 접지력과 전,후진 구동력을 증가시켜 주어, 매설관 내의 전단면 굴착작업을 한층 효과적으로 수행할 수 있다.

또한, 후방몸체의 전방측 하부에 슬라이드 베이스를 설치하고, 상기 슬라이드 베이스로부터 소정거리 이격된 상부에 한 쌍의 제1수직판을 설치하여, 전방몸체의 슬라이드 플레이트가 상기 슬라이드 베이스와 제1수직판 사이의 공간으로 삽입된 상태에서 상기 슬라이드 베이스 위에 안착되도록 구성함으로써, 전방몸체가 상,하부로 굴절되는 과정에서 슬라이드 플레이트가 상부로 과도하게 치솟게 되어 분리되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 매설관의 관경과 유사한 굴착헤드를 적용하여 굴착시키기 때문에 매설관 내부의 돌출흄관(가지관), 연결부 단차, 매설관 내부 나무뿌리, 기름띠 등을 전단면으로 동시에 굴착, 분쇄가 용이하고, 분쇄된 슬러지를 고압수와 함께 맨홀 하부까지 이동시켜 용이하게 흡입 준설할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 굴착헤드의 전방에 장착된 카메라를 통해 매설관 내의 퇴적물 및 지장물의 상태를 확인하면서 굴착작업을 수행할 수 있고, 한 대의 굴착기를 이용하여 매설관 내부의 카메라 조사, 굴착, 분쇄 및 세정 작업을 동시에 완료할 수 있는 우수한 효과가 있다.

또한, 본 발명은 차량 엔진에 P.T.O(소형기어) 장치를 설치하고, 소형 차량의 자체 엔진과, 구동용 소형 전기모터만으로도 굴착, 세정, 준설 작업을 효율적으로 수행할 수 있고, 4M 이내의 협소한 골목에서도 본 발명의 굴착장치를 이용하여 굴착, 세정 및 준설작업을 효과적으로 수행할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

이하, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 지하 매설관 내 자주식 전단면 굴착장치의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

참고로, 이하에서 개진되는 본 발명의 실시예는 본 출원인이 선출원한 선행기술인 특허출원 제10-2004-36051호와 실용신안출원 제20-2004-16822호의 개량 기술임을 밝혀둔다.

도 1은 본 발명에 따른 매설관 내 자주식 전단면 굴착장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 전방몸체 후방측 구조를 보여주는 사시도이다. 또한, 도 3은 도 1의 측단면도이고, 도 4는 도 1의 평면도이며, 도 5는 본 발명의 굴착장치가 매설관 내에 투입된 모습을 보인 도 1의 정면도이다. 또한, 도 6은 회전축을 중심으로 지지실린더 수납부 및 연결플레이트가 수평회동되는 모습을 보여주는 작동상태도이고, 도 7은 본 발명에 따른 굴착헤드의 상세도이며, 도 8은 본 발명의 굴착장치를 이용하여 매설관 내부를 굴착하는 모습을 보여주는 개략도이다.

도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 매설관 내 자주식 전단면 굴착장치(10)는, 외부 지원차량으로부터 전기가 공급되는 후방몸체(31)와, 상기 후방몸체(31)의 전방에 소정거리 이격 배치되며 상기 후방몸체(31)에 대해 좌우회전 가능하게 결합되는 전방몸체(51)와, 상기 전방몸체(51) 및 후방몸체(31)에 각각 회전가 능하게 설치되는 바퀴(160)(21)와, 상기 전방몸체(51)의 전방에 회전가능하게 설치되는 굴착헤드(71)와, 상기 후방몸체(31)를 매설관 내에 지지할 수 있도록 설치되는 지지수단을 포함하여 구성된다.

상기 후방몸체(31)는 전,후방에 각각 한 쌍의 바퀴(21)가 설치되고, 내부에는 상기 전,후방 바퀴(21)를 구동시킬 수 있도록 외부 지원차량의 전원장치와 연결된 구동모터(27)와, 상기 구동모터(27)의 회전력을 일정 회전 비율로 감속시키기 위한 감속기(28)가 설치되어 있다.

구체적으로, 상기 구동모터(27)의 회전축은 체인(41)에 의해 감속기(28)와 연결되고, 상기 감속기(28)는 체인(43)에 의해 후방측 바퀴(21)의 회전축(56)과 연결되며, 상기 후방측 바퀴(21)의 회전축(56)은 전방측 바퀴(21)의 회전축(57)과 체인(29)에 의해 연결되어, 상기 구동모터(27)의 회전력이 감속기(28)를 거치면서 일정 회전비로 감속된 상태에서 후방측 바퀴(21)의 회전축(56)에 전달되고, 상기 후방측 바퀴(21)의 회전축(56)과 연결된 전방측 바퀴(21)의 회전축(57)이 회전되면서 전,후방측 바퀴(160)(21)의 4륜 구동을 통하여 후방몸체(31)의 전,후진 작용이 이루어지도록 되어 있다.

이와 같이, 전,후 바퀴(160)(21)가 동시에 동력이 전달되어 4륜 구동 역할을 하면서 전,후진함으로써 바퀴의 구동력이 증가됨과 아울러 굴착장치가 매설관의 연결부 이음새 부분을 통과할 경우 전,후 바퀴(160)(21)의 슬립 현상을 감소시켜줄 수 있다.

또한, 상기 전,후 바퀴(160)(21)는 매설관의 내주면 곡률과 유사한 외면 곡 률을 가짐으로써, 굴착장치의 진퇴운동시 상기 전,후 바퀴(160)(21)의 외면이 상기 매설관의 중간 아래부분 내주면과 접촉되며 전,후진하게 되고, 굴착장치(10)의 높이 중심과 굴착헤드(71)의 중심축이 매설관의 중심부에 위치하여, 상기 굴착헤드(71)의 중심부가 매설관의 중심부를 따라 전,후진하며 굴착할 수 있도록 하고 있다.

이때, 상기 전,후 바퀴(160)(21)는 매설관의 관경에 따라 바퀴 크기를 자유롭게 교환하여 사용할 수 있다.

그리고, 본 발명의 굴착장치는 구동 속도 감속용으로 별도 설치된 후방몸체(31) 내부의 감속기(28)와 외부 지원차량(300) 내에 설치된 전기모터(또는 유압모터) 스피드 컨트롤러(인버터) 등으로 굴착장치의 구동 속도 조절이 가능하도록 되어 있다.

이때, 상기 후방몸체(31)에 전기로 작동되는 구동모터(27) 이 외의 공압 또는 유압으로 작동되는 구동수단이 채용될 경우, 외부 지원차량으로부터 상기 구동수단을 작동시키기 위한 공압 또는 유압이 제공될 수 있다.

한편, 상기 후방몸체(31)의 상면에는 상판(12)이 볼트를 통해 결합되고, 상기 상판(12) 위에는 상기 후방몸체(31)를 매설관 내에 지지할 수 있도록 지지수단이 설치된다.

이와 같이, 후방몸체(31)는 상판(12)이 분리가능하게 결합되는바, 상기 상판(12)과 후방몸체(31) 사이에는 소정의 밀폐수단을 통해 실링이 이루어져, 완전한 방수가 이루어지도록 되어 있다.

상기 지지수단으로는 외부 지원차량으로부터 공급되는 공압 또는 유압을 통해 내부의 피스톤축을 상하방향으로 진퇴시키는 지지실린더(45)와, 상기 피스톤축의 상단부에 결합되는 지지판(54)과, 상기 지지판(54)의 상면에 브래킷(55)을 통해 회전가능하게 결합되는 지지바퀴(42)를 포함하여 구성된다.

상기 지지바퀴(42)는 상기 지지판(54)과 함께 수평방향으로의 회전이 가능하고, 매설관(1)의 상측 내주면에 접촉 지지된 상태에서 구름작용을 통해 상기 후방몸체(31)의 진퇴운동을 가이드하도록 되어 있다.

따라서, 본 발명의 굴착장치는 후방몸체(31) 상부에 설치된 지지바퀴(42)를 지지실린더(45)의 피스톤축 압력으로 매설관 내의 상부면에 밀착시키기 때문에 후방몸체(31)를 하향으로 지지하는 효과가 발생하여 바퀴(160)(21)의 구동력을 증가시키고 슬립현상을 감소시켜 줌으로써 매설관 내의 자주식 전단면 굴착이 가능해진다.

상기 지지실린더(45)는 후방몸체(31) 위에 설치되는 지지실린더 수납부(40) 내부에 고정된다.

즉, 상기 후방몸체(31)의 상판(12) 위에는 지지실린더 수납부(40)가 안착되는바, 상기 지지실린더 수납부(40)는 내부 바닥면에 설치된 회전축(52)을 통해 좌우방향(수평방향)으로의 회전이 가능하게 설치되어 있다.

그리고, 상기 지지실린더 수납부(40)의 전방측으로는 연결플레이트(60)가 결합되어 상기 지지실린더 수납부(40)와 함께 회전축(52)을 중심으로 좌우 회전이 가능한 구조로 되어 있다.

이때, 상기 연결플레이트(60)의 전방 부분은 상기 후방몸체(31)의 전방측으로 일정거리 돌출된 구조를 갖는다.

한편, 상기 전방몸체(51)의 좌우에는 한 쌍의 바퀴(160)가 구비되고, 일측에는 전방의 굴착헤드(71)를 회전시키기 위한 굴착헤드 회전모터(53)가 설치된다.

여기서 본 발명의 굴착장치에 있어서, 전,후 바퀴(160)(21)를 구동하는 구동모터(27)와, 굴착헤드(71)를 회전시키는 굴착헤드 회전모터(53)는 각각 별도로 작동되는데, 매설관 내의 퇴적물 종류나 퇴적량에 따라 상기 구동모터(27) 및 굴착헤드 회전모터(53)의 회전속도를 각각 별도로 조절하여 사용할 수 있도록 되어 있다.

상기 굴착헤드 회전모터(53)는 기어박스(62)와 연결되고, 상기 기어박스(62)의 전방측 중앙에는 굴착헤드(71)가 회전가능하게 결합된 구조를 갖는다.

상기 기어박스(62)는 굴착헤드 회전모터(53)의 회전축이 내부의 기어를 통해 중공회전축(154)과 치합을 이루며 굴착헤드(71)를 회전시켜 주도록 되어 있다.

그리고, 상기 중공회전축(154)의 내부에는 고정파이프(155)가 설치된다.

상기 굴착헤드 회전모터(53)로는 유압을 구동원으로 하는 유압모터가 적용된다.

이때, 상기 유압모터 대신 공압을 구동원으로 하는 공압모터가 적용될 수도 있다.

여기서, 본 발명의 굴착장치(10)는 이동수단으로서 전방몸체(51) 및 후방몸체(31)에 각각 바퀴(160)(21)를 설치하여 구성하고 있지만, 상기 전방몸체(51)에 바퀴를 설치하고 후방몸체(31)에 무한궤도를 설치하여 구성할 수도 있다.

이와 같이, 후방몸체(31)의 이동수단으로서 무한궤도가 설치될 경우, 상기 무한궤도의 구성으로, 스프로킷과 프론트 아이들러, 상기 스프로킷과 프론트 아이들러를 결합시켜 고정하는 프레임, 그리고 상기 스프로킷과 프론트 아이들러를 감싸고 돌아가는 트랙, 및 나란하게 설치된 두 개의 스프로킷의 구동축상에 그 구동축을 구동시키기 위한 구동모터를 설치하여 구성할 수 있다.

상기 기어박스(62)의 후방측 하부에는 슬라이드 플레이트(16)가 설치되고, 상기 슬라이드 플레이트(16)의 상면에 수직하도록 수직플레이트(63)가 고정된다.

그리고, 상기 수직플레이트(63)의 상부에는 상기 후방몸체(31)의 연결플레이트(60)와 연결되는 수평플레이트(61)가 결합된다.

이때, 상기 수평플레이트(61)는 상기 슬라이드 플레이트(16)와 평행을 이루도록 결합된다.

그리고 상기 수평플레이트(61)는 연결플레이트(60)와 결합시 상기 연결플레이트(60)의 저면부로부터 소정거리 이격된 하부에 배치되는데, 이러한 수평플레이트(61)와 연결플레이트(60)는 상부로부터 결합되는 수직연결부재(168)를 통해 서로 좌우 회전이 가능하도록 결합된다.

이때, 상기 수평플레이트(61)와 연결플레이트(60)에는 상기 수직연결부재(168)가 관통 삽입될 수 있는 삽입공이 형성된다.

한편, 후방몸체의 전방측 하부에는 상기 전방몸체(51)의 슬라이드 플레이트(16)가 안착되는 슬라이드 베이스(14)가 결합되어 있다.

그리고, 상기 후방몸체(31)의 전면부 좌우에는 한 쌍의 제1수직판(18)이 결 합되어 있다.

아울러, 상기 전방몸체(51)의 슬라이드 플레이트(16) 상면에는 상기 전방몸체(51)와 후방몸체(31)의 결합시 상기 제1수직판(18) 사이에 위치하게 되는 제2수직판(64)이 결합된다.

이때, 상기 제2수직판(64)은 수평플레이트(61)의 반대편에서 그 2개의 변이 상기 수직플레이트(63) 및 슬라이드 플레이트(16)와 맞대어 수직하게 세워져 고정되는 구조를 이루게 된다. 따라서, 상기 제2수직판(64)은 수직플레이트(63) 및 수평플레이트(61)의 고정 강성을 높이도록 한다.

그리고, 상기 제1수직판(18)과 제2수직판(64)을 수평으로 관통하여 볼트 형태의 수평연결부재(171)가 결합된다.

또한, 상기 제1수직판(18)과 제2수직판(64)의 사이에는 제1탄성스프링(172)이 개재된다. 이때, 수평연결부재(171)는 상기 제1수직판(18)과 제2수직판(64)의 사이에 개재된 제1탄성스프링(172)을 관통하여 결합된다.

따라서, 전방몸체(51)가 수직연결부재(168)를 중심으로 좌우로 굴절이 이루어져도 상기 제1,2수직판(18)(64) 사이에 지지된 제1탄성스프링(172)의 탄성에 의해 원상태로 탄성 복귀되기 때문에 항상 직선 형태로 똑바르게 유지될 수 있다.

아울러, 상기 연결플레이트(60)와 수평플레이트(61) 사이에는 수직연결부재(168)에 끼워져 상기 연결플레이트(60)와 수평플레이트(61) 사이에 탄성 지지되는 제2탄성스프링(170)이 더 설치된다.

이와 같은 제2탄성스프링(170)은 상기 연결플레이트(60)와 수평플레이트(61) 의 연결부위에서 발생하는 상하방향의 진동을 효과적으로 흡수하게 된다.

이와 같이, 본 발명의 굴착장치는 연결플레이트(60)와 수평플레이트(61)를 회전가능하게 연결하는 수직연결부재(168)를 중심으로 전방몸체(51)가 좌우로 회전 가능해지는 한편, 상기 연결플레이트(60)가 후방몸체(31) 상부의 회전축(52)을 중심으로 좌우로 회전 가능해지기 때문에 후방몸체(31)에 대한 전방몸체(51)의 좌우 굴절작용이 한층 자연스럽게 수행되는 효과를 얻을 수 있다.

한편, 상기 후방몸체(31)에는 상기 연결플레이트(60)의 좌우 회전을 일정 각도로 제한하도록 하는 별도의 각도제한수단이 마련된다.

즉, 상기 각도제한수단의 하나의 형태로는, 후방몸체(31) 상부에 안착된 지지실린더 수납부(40)의 좌우 측면에는 가이드축(48)이 외부로 돌출된 형태로 결합되고, 상기 후방몸체(31)의 좌우 측면에는 상기 가이드축(48)이 삽입되는 장공 형태의 가이드홈(67)이 형성된 가이드판(47)이 결합된다.

따라서, 상기 연결플레이트(60)와 함께 지지실린더 수납부(40)가 좌우 회전시 상기 가이드축(48)이 상기 가이드홈(67) 내부 공간에서 가이드되기 때문에 회전이 일정 각도로 제한되게 된다.

이때, 상기 가이드축(48)에는 제3탄성스프링(49)이 끼워져 상기 지지실린더 수납부(40)의 좌우 측면과 상기 가이드판(47) 사이에 탄성 지지됨으로써, 상기 지지실린더 수납부(40)의 좌우 회전이 이루어지는 경우 상기 제3탄성스프링(49)의 탄성에 의해 원위치로 탄성 복귀가 이루어질 수 있도록 하고 있다.

한편, 전방몸체(51)에 장착되는 굴착헤드(71)는 횡단면 형상이 원뿔 형태를 이루고, 전방에서 바라본 모습이 바퀴살처럼 방사상으로 뻗은 형태를 이루고 있는바, 상기 굴착헤드(71)에 의한 굴착과정에서 분쇄되는 퇴적물 슬러지는 상기 굴착헤드(71)의 방사상 몸체 사이의 공간부를 통해 후방으로 배출시키도록 되어 있다.

또한, 상기 굴착헤드(71)의 직경은 매설관의 내경과 거의 같은 크기로 형성되며, 상기 굴착헤드(71)의 전방 경사면에 복수의 컷터(74)가 일렬로 배열된 막대 형태의 컷터부(72)가 볼트를 통해 결합된 구조를 이루고 있다.

즉, 막대형 컷터부(72)에 복수의 컷터(74)를 부착할 수 있도록 일정 간격으로 복수의 홈을 형성하고, 상기 홈에 컷터(74)를 끼운 상태에서 상기 컷터(74)가 이탈되지 않도록 막대 형태의 고정바(75)로 맞대어 볼트 체결하게 되며, 이렇게 체결된 막대형 컷터부(72) 자체를 굴착헤드(71) 몸체에 볼트 체결하도록 되어 있다. 이때, 상기 컷터(74)로는 다이아몬드나 초경합금이 적용될 수 있다.

이렇게 구성하게 되면, 컷터(74)가 마모되거나 파손될 경우 상기 볼트를 풀어 고정바(75)를 분리한 후 마모된 컷터(74)를 용이하게 교체 사용할 수 있다.

이러한 구성의 굴착헤드(71)는 기어박스(62)의 중앙에 설치된 중공회전축(154) 선단에 나사결합되는데, 이렇게 굴착헤드(71)가 나사결합된 중공회전축(154)과 이 내부에 설치되는 고정파이프(155) 사이에는 외부에서 공급되는 고압수(경우에 따라 고압의 에어도 가능)가 통과될 수 있는 고압수 통로(65)가 형성되고, 굴착헤드(71)의 전면 중앙부에는 굴착시 굴착헤드(71)의 전방측으로 고압수를 분사할 수 있도록 상기 고압수 통로(65)와 연통된 다수의 노즐(79)이 설치되어 있다. 아울러, 전방몸체(51)의 후방측에는 상기 고압수 통로(65)로 고압수를 주입하 기 위한 주수구(50)가 설치되어 있다. 이에 따라, 굴착헤드(71)에 의한 매설관 내부의 굴착시 고압수 통로(65)를 따라 공급되는 고압수를 선단부의 노즐(79)을 통해 퇴적물 전면에 살수하여 퇴적물을 용이하게 분쇄시킬 수 있다.

또한, 경우에 따라서는 상기 고압수 통로(65)를 통해 세정수를 주입하여 매설관 내부(1)에 부착된 기름띠 등을 세척할 수 있고, 상기 세정수에 의한 세척과정과 동시에 굴착헤드(71)의 회전시 상기 굴착헤드(71)의 외주면에 설치된 브러쉬가 고속으로 회전되어 이물질을 용이하게 제거할 수 있게 된다.

이와 함께, 중공회전축(154) 내부의 고정파이프(155) 선단에 지상에서 모니터를 통해 매설관(1) 내부의 상황을 용이하게 파악할 수 있도록 조사용 카메라(89)를 설치하여, 지상에서 모니터를 통해 매설관 내부의 굴착상황을 확인할 수 있다.

이때, 상기 굴착헤드(71)에 있어서 상기 카메라(89)가 설치된 전방측에는 투명커버가 결합되어 굴착과정에서 생성되는 파편 등의 이물질이나 분사되는 고압수로부터 카메라(89)를 보호하게 된다. 아울러, 상기 카메라(89)가 설치되는 굴착헤드(71)의 선단부 중앙에는 외면에 굴착을 위한 복수의 컷터(74)가 구비된 캡(66)을 착탈가능하게 결합시킬 수 있다.

또한, 상기 굴착헤드(71)의 최외곽 외주면에는 상기 굴착헤드(71)의 회전에 따른 굴착시 매설관 내주면을 따라 지지 및 안내 역할을 하는 안내롤러(162) 및 이물질 제거를 용이하게 하도록 세정용 브러쉬(5)가 더 설치될 수 있다. 이때, 상기 안내롤러(162)는 무동력으로 구름작용을 하게 되며, 상기 굴착헤드(71) 및 전방몸체(51)의 무게중심을 유지하도록 함과 동시에 매설관 내부의 손상을 방지하는 기능 도 함께 담당하게 된다.

상기한 구성을 갖는 본 발명의 굴착장치는 매설관 내부의 굴착작업시 매설관 내부의 퇴적물 종류와 그 퇴적량에 따라 굴착헤드(71)의 회전속도와 굴착장치의 전진속도를 적절히 조절하면서 굴착작업을 수행하게 되는데, 굴착헤드(71)의 회전시 1,2차컷트가 동시에 회전하므로서 매설관 내부의 퇴적물을 전단면으로 완전히 분쇄할 수 있고, 굴착과정에서 고압수를 분사하여 관 내부를 세정하는 동시에 분쇄된 분쇄물을 맨홀 하부까지 이동시켜 흡입 준설할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 굴착장치는 후방몸체(31)와 전방몸체(51)가 수직연결부재(168)를 통해 연결되어 좌우방향으로 회전이 가능해짐과 동시에 상하방향으로의 이동이 가능해지게 되어, 직선 및 곡선형 매설관, 또는 매설관 연결부위가 어긋난 단차 부분도 원뿔형 굴착헤드를 이용하여 굴착기가 전진하면서 단차를 제거할 수 있고, 굴착기가 매설관의 종횡방향 굴절부분을 따라 굴착기의 전방몸체(51)와 후방몸체(31)가 유연하게 굴절 이동되면서 굴착작업을 수행할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 굴착기의 전,후방몸체(51)(31)의 연결부 좌우방향의 탄성을 부여하는 탄성스프링을 설치하였기 때문에 굴착기가 굴절 후 직선부에는 탄성 스프링의 복원력에 의하여 매설관의 종 방향으로 자동 복원되어 굴착기의 전,후진 이동이 용이하다.

또한, 본 발명의 굴착장치는 후방몸체(31)의 상부에 지지 실린더(45) 및 지지 바퀴(42)를 설치하여 후방몸체(31)가 매설관(1) 내의 상,하부를 지지되도록 함 으로써, 굴착시 굴착장치의 진동에 따른 전도를 방지하고, 바퀴(21)(160)의 접지력과 전,후진 구동력을 증가시켜 주어, 매설관 내의 전단면 굴착작업을 효과적으로 수행할 수 있는 장점이 있다.

또한, 후방몸체(31)의 전방측 하부에 슬라이드 베이스(14)를 설치하고, 상기 슬라이드 베이스(14)로부터 소정거리 이격된 상부에 한 쌍의 제1수직판(18)을 설치하여, 전방몸체(51)의 슬라이드 플레이트(16)가 상기 슬라이드 베이스(14)와 제1수직판(18) 사이의 공간으로 삽입된 상태에서 상기 슬라이드 베이스(14) 위에 안착되도록 구성함으로써, 전방몸체(51)가 상,하부로 굴절되는 과정에서 전방몸체(51)의 슬라이드 플레이트(16)가 상부로 과도하게 치솟게 되는 것을 방지할 수 있다.

그리고, 수평연결부재(171)에 의해 서로 연결되는 제1수직판(18)과 제2수직판(64) 사이에 제1탄성스프링(172)를 개재시킴으로써, 전방몸체(51) 및 후방몸체(31)가 좌우로 굴절되어도 상기 제1탄성스프링(172)에 의한 좌우방향의 탄성 복원력에 의해 상기 전,후방몸체(51)(31)가 항상 직선상태로 똑바르게 유지될 수 있는 장점이 있다.

아울러, 수직연결부재(168)에 의해 서로 연결되는 연결플레이트(60)와 수평플레이트(61) 사이에 제2탄성스프링(170)을 개재시킴으로써, 전방몸체(51) 및 후방몸체(31)가 상하로 굴절되어도 상기 제2탄성스프링(170)에 의한 상하방향의 탄성 복원력에 의해 상기 전,후방몸체(51)(31) 및 굴착헤드(71)의 중심축의 항상 수평을 유지하도록 해주는 효과를 얻을 수 있다.

한편, 본 발명의 굴착장치를 구동함에 있어, 차량 엔진에 P.T.O(소형기어) 장치를 설치함으로써, 소형 차량의 자체 엔진과, 구동용 전기모터(D/C 밧데리 모터)만으로도 굴착, 세정, 준설 작업을 효율적으로 수행할 수 있고, 협소한 골목에서도 본 발명의 굴착장치를 이용하여 굴착, 세정 및 준설작업을 효과적으로 수행할 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 굴착장치로 한층 능률적인 굴착작업을 수행할 수 있도록 하기 위하여, 전술된 굴착장치의 자주식 주행공법과, 매설관의 전,후방 상부에 위치한 각 맨홀에 전동 윈치를 설치하고 굴착장치의 전,후방에 와이어를 연결하여 상기 전동 윈치로 와이어를 감아 굴착장치를 견인하는 견인공법을 함께 병행하여 매설관의 전단면 굴착작업을 수행할 수 있다. 또는, 상기 후방 맨홀 하부에 별도의 유압 실린더를 고정 설치하고, 굴착기의 후면에 일정길이를 갖는 연결파이프를 설치하여, 상기 연결파이프와 상기 유압 실린더 전면에 장착된 실린더 로드를 서로 연결한 후, 굴착기의 굴착작업시 실린더 로드의 전후 왕복운동을 통해 굴착기를 매설관 내부로 압입하여 추진하는 압입 추진 공법을 병행하여 굴착작업을 수행할 수 있다. 이때, 상기 실린더 로드가 1회 왕복 운동할 때마다 상기 실린더 로드와 연결파이프 사이에 실린더 로드 길이에 해당하는 별도의 연결파이프를 추가 연결시켜서 굴착기의 지속적인 전진작용이 가능하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 매설관 내 자주식 전단면 굴착장치의 사시도.

도 2는 도 1의 전방몸체 후방측 구조를 보여주는 사시도.

도 3은 도 1의 측단면도.

도 4는 도 1의 평면도.

도 5는 본 발명의 굴착장치가 매설관 내에 투입된 모습을 보인 도 1의 정면도.

도 6은 회전축을 중심으로 지지실린더 수납부 및 연결플레이트가 수평회동되는 모습을 보여주는 작동상태도.

도 7은 본 발명에 따른 굴착헤드의 상세도.

도 8은 본 발명의 굴착장치를 이용하여 매설관 내부를 굴착하는 모습을 보여주는 개략도.

*****도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*****

1 : 매설관 10 : 굴착장치

14 : 슬라이드 베이스 16 : 슬라이드 플레이트

18,64 : 제1,2수직판 27 : 구동 모터

28 : 감속기 31 : 후방몸체

42 : 지지바퀴 45 : 지지 실린더

47 : 가이드판 48 : 가이드축

51 : 전방몸체 52 : 회전축

53 : 회전모터 60 : 연결플레이트

61 : 수평플레이트 62 : 기어박스

65 : 고압수 통로 71 : 굴착 헤드

72 : 컷터부 75 : 고정바

74 : 컷터 79 : 노즐

89 : 카메라 155 : 고정파이프

160,21 : 바퀴 162 : 안내 롤러

168 : 수직연결부재 172,170,49 : 제1,2,3탄성스프링

171 : 수평연결부재 300 : 외부 지원차량

Claims (9)

1. 외부 지원차량으로부터 전기가 공급되는 후방몸체와;

   상기 후방몸체의 전방에 소정거리 이격 배치되는 전방몸체와;

   상기 전방몸체 및 후방몸체에 각각 회전가능하게 설치되는 바퀴와;

   상기 후방몸체의 바퀴를 구동시킬 수 있도록 상기 후방몸체 내에 설치되는 구동모터와;

   상기 전방몸체의 전방에 회전가능하게 설치되는 굴착헤드와;

   상기 전방몸체에 설치되어 상기 굴착헤드를 회전시키는 굴착헤드 회전모터와;

   상기 후방몸체를 매설관 내에 지지할 수 있도록 설치되는 지지수단과;

   상기 전방몸체의 후방측에 설치되는 수평플레이트와;

   상기 후방몸체의 상면에 좌우 회전가능하게 설치되는 연결플레이트와;

   상기 연결플레이트와 상기 수평플레이트를 회전가능하게 연결하는 수직연결부재를 포함하여 구성되며,

   상기 전방몸체의 후방측 하부에 결합되는 슬라이드 플레이트와;

   일측에 상기 수평플레이트가 결합되어 상기 슬라이드 플레이트의 상면에 수직으로 고정되는 수직플레이트와;

   상기 슬라이드 플레이트가 안착될 수 있도록 상기 후방몸체의 전면 하부에 고정되는 슬라이드 베이스와;

   상기 후방몸체의 전면 좌우에 결합되는 한 쌍의 제1수직판과;

   상기 제1수직판 사이에 배치될 수 있도록 상기 수직플레이트 및 슬라이드 플레이트에 수직하게 세워져 결합되는 제2수직판과;

   상기 제1수직판과 제2수직판을 수평으로 관통하여 결합되는 수평연결부재와;

   상기 수평연결부재에 끼워져 상기 제1수직판과 제2수직판 사이에 탄성 지지되는 제1탄성스프링을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 지하 매설관 내 자주식 전단면 굴착장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 수직연결부재에 끼워져 상기 연결플레이트와 수평플레이트 사이에 탄성 지지되는 제2탄성스프링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지하 매설관 내 자주식 전단면 굴착장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 지지수단은,

   상기 후방몸체의 상부에 설치되는 지지실린더와;

   매설관 내에 지지될 수 있도록 상기 지지실린더의 피스톤축 단부에 회전가능하게 결합되는 지지바퀴를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 지하 매설관 내 자주식 전단면 굴착장치.
5. 제4항에 있어서,

   내부에 상기 지지실린더가 고정되는 지지실린더 수납부와;

   상기 지지실린더 수납부를 상기 후방몸체의 상면에 회전가능하게 결합하는 회전축이 더 설치되되,

   상기 연결플레이트는 상기 지지실린더 수납부의 전방측에 고정되어 상기 회전축을 중심으로 연동하여 회전되도록 구성한 것을 특징으로 하는 지하 매설관 내 자주식 전단면 굴착장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 지지실린더 수납부의 좌우 측면에 돌출 결합되는 가이드축과;

   상기 후방몸체의 좌우에 결합되며 내측에 상기 가이드축을 가이드하기 위한 가이드홈이 형성된 가이드판과;

   상기 가이드축에 끼워져 상기 지지실린더 수납부의 좌우 측면과 상기 가이드판 사이에 탄성 지지되는 제3탄성스프링이 더 설치된 것을 특징으로 하는 지하 매 설관 내 자주식 전단면 굴착장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 굴착헤드는 외면에 복수의 컷터가 배열된 막대 형태를 갖는 복수의 컷터부가 상기 굴착헤드의 선단부 중심으로부터 방사상으로 형성되고, 상기 컷터부의 일 측면에는 상기 컷터가 끼워지는 복수의 홈이 형성되되, 상기 컷터를 상기 홈에 끼운 상태에서 막대 형태의 고정바를 상기 컷터부 일측면에 맞대어 볼트를 통해 착탈가능하도록 결합시킨 것을 특징으로 하는 지하 매설관 내 자주식 전단면 굴착장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 굴착헤드의 선단부 중앙에는 외부 지원차량의 모니터와 연결되는 카메라가 설치된 것을 특징으로 하는 지하 매설관 내 자주식 전단면 굴착장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 컷터부의 외곽 단부에는 상기 굴착헤드를 지지 및 안내 역할을 하는 안내롤러가 설치된 것을 특징으로 하는 지하 매설관 내 자주식 전단면 굴착장치.

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