KR101028218B1 - 그라우팅을 위한 회전 주입관 및 분사추진 회전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 간단한 구조에 의해 단순히 주입재를 주입하는 것만으로 또는 고압수나 압축공기 등과 같은 유체를 주입하는 것만으로 주입관을 효과적으로 회전시킬 수 있도록 하여 주입관을 회전시키기 위한 별도의 장비 없이도 주입관을 이용하여 지중의 확경이나 주입재의 회전 주입이 효과적으로 이루어질 수 있도록 할 수 있어 그라우팅 작업에 대한 비용 절감은 물론 대구경에서 소구경까지 다양한 크기의 천공홀에 대해 선택적으로 그라우팅 작업을 할 수 있어 그라우팅 작업의 대상을 확장시킬 수 있고 별도의 운용 인력 없이도 간단하게 작업이 이루어질 수 있도록 할 수 있는 그라우팅을 위한 회전 주입관 및 분사추진 회전장치을 제공하기 위한 것이다. 이를 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 주입관은, 그라우팅을 위한 주입재 주입을 위한 주입관몸체; 상기 주입관몸체의 내부에 고정되는 적어도 하나의 내부관; 및 상기 주입관몸체 또는 상기 내부관을 유동하는 작동유체가 상기 주입관몸체 외부로 소정 각도 경사진 방향으로 분사되도록 함으로써 분사추진력을 발생시켜 상기 주입관몸체를 회전시키는 분사추진수단을 포함한다.

Description

그라우팅을 위한 회전 주입관 및 분사추진 회전장치{JET-PROPELLED ROTATIONAL TUBE FOR GROUTING AND JET-PROPELLED ROTATIONAL DEVICE FOR THE SAME}

본 발명은 그라우팅을 위한 회전 주입관 및 분사추진 회전장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 연약지반의 지반 개량을 위한 지반의 천공, 확경 및 주입재 주입 등의 작업을 수행하는 그라우팅을 위한 회전 주입관 및 분사추진 회전장치에 관한 것이다.

일반적으로 연약지반에 대해 그 공학적인 성질을 개선하여 전단강도를 증대시키고 부등침하를 방지하며, 액상화 및 투수성의 감소 및 주변지반의 안전성을 유지하기 위하여 약액과 몰탈 등을 주입하여 그라우팅하는 공법에 대해 널리 이용되고 있다.

일반적인 그라우팅 공정은 주입관을 이용하여 지반을 천공하고 천공된 지반에 대해 확경을 하면서 주입재를 지중으로 주입함으로써 이루어지게 된다.

주입관을 통해 천공수 등을 공급하며 지반을 천공한 뒤 천공된 지중으로 주입관을 삽입하고 주입관을 회전시키면서 주입관을 통해 고압수와 같은 유체를 주입시키고 주입관의 측면으로 고압수를 분사하는 분사노즐을 통해 지중을 확경한다.

그리고 지중을 확경하면서 상기 주입관을 통해 주입재를 지중으로 주입시키면서 그라우팅 공정이 이루어지게 된다. 이때 주입관을 회전시키면서 확경 및 주입재 주입이 이루어지도록 함으로써 매우 효과적인 그라우팅 작업이 이루어질 수 있게 된다.

종래에는 주입관을 회전시키기 위해 크레인과 같은 고가의 장비를 동원하여 크레인을 조작함으로써 주입관을 회전시킬 수 있었고, 크레인을 사용하지 않더라도 주입관을 회전시키기 위해서는 복잡하고 비싼 별도의 기어장치나 유압장치 등을 사용할 수밖에 없었다.

그러나 주입관을 회전시키기 위한 기어장치나 유압장치와 같은 별도의 장치를 사용할 경우 그라우팅 작업에 있어 비용의 증가는 물론 이를 운용하는 작업 인력이 별도로 대기하고 있어야 하며, 특히 주입관을 직접 회전시키는 경우 지중의 깊이가 매우 깊은 경우 그 깊이에 대응되는 길이의 긴 주입관을 사용하여야 하므로 이와 같이 긴 주입관을 회전시키기 위해서는 대형 장비를 별도로 필요로 하게 되는 문제점이 있었다.

또한 주입관을 회전시키기 위한 별도의 장비를 장착하는 경우 그라우팅 장비의 크기가 커질 수밖에 없기 때문에 소구경으로 천공하여 그라우팅 작업을 수행해야 하는 경우에는 적용할 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 간단한 구조에 의해 단순히 주입재를 주입하는 것만으로 또는 고압수나 압축공기 등과 같은 유체를 주입하는 것만으로 주입관을 효과적으로 회전시킬 수 있도록 하여 주입관을 회전시키기 위한 별도의 장비 없이도 주입관을 이용하여 지중의 확경이나 주입재의 회전 주입이 효과적으로 이루어질 수 있도록 할 수 있으며, 종래의 주입관이라고 하더라도 이에 간단하게 결합시켜 지중의 확경이나 주입재의 회전 주입을 효과적으로 수행할 수 있도록 할 수 있어 그라우팅 작업에 대한 비용 절감은 물론 대구경에서 소구경까지 다양한 크기의 천공홀에 대해 선택적으로 그라우팅 작업을 할 수 있어 그라우팅 작업의 대상을 확장시킬 수 있고 별도의 운용 인력 없이도 간단하게 작업이 이루어질 수 있도록 할 수 있는 그라우팅을 위한 회전 주입관 및 분사추진 회전장치을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 회전 주입관은, 그라우팅을 위한 주입재 주입을 위한 주입관몸체; 상기 주입관몸체의 내부에 고정되는 적어도 하나의 내부관; 및 상기 주입관몸체 또는 상기 내부관을 유동하는 작동유체가 상기 주입관몸체 외부로 소정 각도 경사진 방향으로 분사되도록 함으로써 분사추진력을 발생시켜 상기 주입관몸체를 회전시키는 분사추진수단을 포함한다.

한편, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 회전 주입관은, 그라우팅을 위한 주입재 주입을 위한 주입관몸체; 상기 주입관몸체의 내부에 고정되는 적어도 하나의 내부관; 상기 주입관몸체 또는 상기 내부관을 유동하는 작동유체가 상기 주입관몸체 외부로 분사되도록 함으로써 지중을 확경하도록 하는 확경노즐부; 및 상기 확경노즐부와 소정 거리 떨어져서 구비되며, 상기 작동유체가 상기 주입관몸체 외부로 소정 각도 경사진 방향으로 분사되도록 함으로써 분사추진력을 발생시켜 상기 주입관몸체를 회전시키는 분사추진수단을 포함한다.

또한 바람직하게는, 상기 분사추진수단은, 상기 내부관에 형성되는 내부분사홀과 상기 주입관몸체에 형성되는 외부분사홀을 연통시키는 분사관과, 상기 외부분사홀에 결합되어 상기 분사관을 통해 유동하는 작동유체의 분사방향을 변경시켜 분사추진력을 발생시키는 분사추진부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 분사추진수단은, 상기 내부관에 소정 각도 경사지게 형성되는 내부 임펠러홀과 상기 주입관몸체에 소정 각도 경사지게 형성되는 외부 임펠러홀을 연통시키는 나선분사관을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 분사추진부재는, 상기 외부분사홀에 결합되어 상기 분사관을 통해 유동하는 작동유체의 유동방향을 변경시키는 분사추진관과, 상기 분사추진관의 단부에 결합되어 상기 작동유체가 분사되도록 하는 분사추진노즐을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 내부관은 복수개 구비되어 상기 회전 주입관은 3중관 및 다중관 중 어느 하나로서 구성되며, 상기 분사추진수단은, 일 내부관에 형성되는 내부분사홀과 상기 주입관몸체에 형성되는 외부분사홀을 연통시키며 다른 내부관에 형성되는 내부분사홀을 관통하는 제1 분사관과, 상기 다른 내부관의 내부분사홀과 상기 외부분사홀을 연통시키는 제2 분사관과, 상기 외부분사홀에 결합되어 상기 제1 분사관을 통해 유동하는 제1 작동유체 및 상기 제2 분사관을 통해 유동하는 제2 작동유체의 분사방향을 각각 변경시켜 분사추진력을 발생시키는 분사추진부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 분사추진부재는, 상기 제1 분사관과 연통되어 상기 제1 작동유체의 유동방향이 변경되도록 하는 제1유로 및 상기 제2 분사관과 연통되어 상기 제2 작동유체의 유동방향이 변경되도록 하는 제2유로를 각각 형성하는 분사추진관과, 상기 분사추진관의 단부에 결합되어 상기 제1 작동유체 및 상기 제2 작동유체가 각각 분사되도록 하는 분사추진노즐을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 내부관은 복수개 구비되어 상기 회전 주입관은 3중관 및 다중관 중 어느 하나로서 구성되며, 상기 분사추진수단은, 일 내부관에 소정 각도 경사지게 형성되는 내부 임펠러홀과 상기 주입관몸체에 소정 각도 경사지게 형성되는 외부 임펠러홀을 연통시키며 다른 내부관에 소정 각도 경사지게 형성되는 내부 임펠러홀을 관통하는 제1 나선분사관과, 상기 다른 내부관의 내부 임펠러홀과 상기 외부 임펠러홀을 연통시키는 제2 나선분사관을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 내부관은 복수개 구비되어 상기 회전 주입관은 3중관 및 다중관 중 어느 하나로서 구성되며, 상기 분사추진수단은, 상기 각각의 내부관과 상기 주입관몸체의 외부를 연통시켜 상기 각각의 내부관을 유동하는 유체가 상기 주입관몸체 외부로 분사되도록 하는 복수개의 분사관과, 상기 복수개의 분사관 각각의 단부에 결합되어 상기 각각의 분사관을 유동하는 유체의 외부로의 분사 방향을 소정 각도 변경시킴으로써 분사추진력을 발생시키는 복수개의 분사추진부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 주입재가 상기 주입관몸체의 측면방향으로 소정 각도 경사지게 토출되도록 함으로써 상기 주입관몸체가 회전되도록 하는 추진력을 발생시키는 토출추진수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 토출추진수단은, 상기 주입관몸체의 측면에 형성되는 측면토출홀에 결합되어 상기 측면토출홀을 통해 토출되는 주입재의 토출방향을 변경시켜 상기 주입관몸체가 회전되도록 하는 추진력을 발생시키는 토출추진부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 토출추진수단은, 상기 주입관몸체의 측면에 소정 각도 경사지게 형성되는 경사토출홀을 통해 토출되는 주입재를 안내하여 상기 주입관몸체가 회전되도록 하는 추진력을 발생시키는 경사토출관을 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 회전 주입관은, 그라우팅을 위한 주입재 주입을 위한 주입관몸체; 상기 주입관몸체의 내부에 고정되는 적어도 하나의 내부관; 상기 주입관몸체 또는 상기 내부관을 유동하는 작동유체가 상기 주입관몸체 외부로 분사되도록 함으로써 지중을 확경하도록 하는 확경노즐부; 및 상기 주입재가 상기 주입관몸체의 측면방향으로 소정 각도 경사지게 토출되도록 함으로써 상기 주입관몸체가 회전되도록 하는 추진력을 발생시키는 토출추진수단을 포함한다.

한편, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 회전 주입관은, 그라우팅을 위한 주입재 주입을 위한 주입관몸체; 상기 주입관몸체의 내부에 고정되어 확경용 유체가 유동하는 유로를 형성하는 적어도 하나의 내부관; 상기 내부관의 내부 또는 외부에 고정되어 분사추진을 위한 작동유체가 유동하는 유로를 형성하는 작동유체관; 상기 내부관을 유동하는 상기 확경용 유체가 상기 주입관몸체 외부로 분사되도록 함으로써 지중을 확경하도록 하는 확경노즐부; 및 상기 작동유체관을 유동하는 상기 작동유체가 상기 주입관몸체 외부로 소정 각도 경사진 방향으로 분사되도록 함으로써 분사추진력을 발생시켜 상기 주입관몸체를 회전시키는 분사추진수단을 포함한다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 분사추진 회전장치는, 주입관에 착탈 가능하도록 결합되는 분사추진 회전장치에 있어서, 상기 주입관에 착탈 가능하도록 결합되는 결합몸체; 상기 결합몸체에 회전 가능하도록 지지되어 구비되며 상기 주입관과 연통되어 주입재가 유동하는 회전관; 상기 주입관 내부의 적어도 하나의 내부관과 대응되어 서로 연통되도록 구비되며 상기 회전관 내부에 구비되는 적어도 하나의 내부연결관; 및 상기 내부관으로부터 상기 내부연결관을 따라 유동하는 작동유체가 상기 회전관 외부로 소정 각도 경사진 방향으로 분사되도록 함으로써 분사추진력을 발생시켜 상기 회전관을 회전시키는 분사추진수단을 포함한다.

또한 바람직하게는, 상기 회전관에 구비되어 상기 회전관이 회전하는 것을 지지하는 회전지지부와, 상기 결합몸체에 구비되어 상기 회전지지부를 지지하여 상기 회전관의 회전을 가이드하는 회전안내부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 회전지지부는, 상기 회전관에 회전 가능하도록 구비되는 롤러를 포함하여, 상가 회전관이 회전함에 따라 상기 롤러가 상기 회전안내부를 따라 회전함으로써 상기 회전관의 회전이 가이드되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 회전지지부는, 상기 회전관에 구비되는 슬라이드지지체를 포함하여, 상기 회전관이 회전함에 따라 상기 슬라이드지지체가 상기 회전안내부를 따라 슬라이딩함으로써 상기 회전관의 회전이 가이드되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 분사추진수단은, 상기 내부연결관에 형성되는 내부분사홀과 상기 회전관에 형성되는 외부분사홀을 연통시키는 분사관과, 상기 외부분사홀에 결합되어 상기 분사관을 통해 유동하는 작동유체의 분사방향을 변경시켜 분사추진력을 발생시키는 분사추진부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 분사추진수단은, 상기 내부연결관에 소정 각도 경사지게 형성되는 내부 임펠러홀과 상기 회전관에 소정 각도 경사지게 형성되는 외부 임펠러홀을 연통시키는 나선분사관을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 주입관으로부터 상기 회전관을 따라 유동하는 주입재가 상기 회전관의 측면방향으로 소정 각도 경사지게 토출되도록 함으로써 상기 회전관이 회전되도록 하는 추진력을 발생시키는 토출추진수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 분사추진 회전장치는, 주입관에 착탈 가능하도록 결합되는 분사추진 회전장치에 있어서, 상기 주입관에 착탈 가능하도록 결합되는 결합몸체; 상기 결합몸체에 회전 가능하도록 지지되어 구비되며 상기 주입관과 연통되어 주입재가 유동하는 회전관; 및 상기 주입관으로부터 상기 회전관을 따라 유동하는 주입재가 상기 회전관 외부로 소정 각도 경사진 방향으로 토출되도록 함으로써 상기 회전관을 회전시키는 추진력을 발생시키는 토출추진수단을 포함한다.

한편, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 분사추진 회전장치는, 주입관에 착탈 가능하도록 결합되는 분사추진 회전장치에 있어서, 상기 주입관에 착탈 가능하도록 결합되는 결합몸체와, 상기 결합몸체에 회전 가능하도록 지지되어 구비되며 상기 주입관과 연통되어 주입재가 유동하는 회전관과, 상기 회전관에 결합되는 결합연결부재를 포함하는 회전연결장치; 및 상기 결합연결부재에 착탈 가능하도록 결합되어 상기 주입관으로부터 상기 회전관을 통해 유동하는 주입재를 지중으로 주입시키며, 상기 주입관으로부터 상기 회전관을 통해 유동하는 작동유체의 분사에 의한 분사추진력을 발생시켜 상기 회전관을 회전시키는 선단장치를 포함한다.

또한 바람직하게는, 상기 선단장치는, 상기 결합연결부재에 결합되어 상기 주입관으로부터 상기 회전관을 통해 유동하는 주입재를 지중으로 주입시키는 선단관과, 상기 주입관 내부의 내부관과 연결되는 상기 결함몸체 내부의 연결내부관과 연결되어 상기 작동유체가 유동하는 선단내부관과, 상기 선단내부관을 유동하는 작동유체가 상기 선단관 외부로 소정 각도 경사진 방향으로 분사되도록 함으로써 분사추진력을 발생시켜 상기 선단관을 회전시킴으로써 상기 회전관을 회전시키는 분사추진수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 선단장치는, 상기 주입관으로부터 상기 회전관을 통해 상기 선단관따라 유동하는 주입재가 상기 선단관의 측면방향으로 소정 각도 경사지게 토출되도록 함으로써 상기 선단관이 회전되도록 하는 추진력을 발생시키는 토출추진수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 그라우팅을 위한 회전 주입관 및 분사추진 회전장치는 간단한 구조에 의해 단순히 주입재를 주입하는 것만으로 또는 고압수나 압축공기 등과 같은 유체를 주입하는 것만으로 주입관을 효과적으로 회전시킬 수 있도록 하여 주입관을 회전시키기 위한 별도의 장비 없이도 주입관을 이용하여 지중의 확경이나 주입재의 회전 주입이 효과적으로 이루어질 수 있도록 할 수 있으며, 종래의 주입관이라고 하더라도 이에 간단하게 결합시켜 지중의 확경이나 주입재의 회전 주입을 효과적으로 수행할 수 있도록 할 수 있어 그라우팅 작업에 대한 비용 절감은 물론 대구경에서 소구경까지 다양한 크기의 천공홀에 대해 선택적으로 그라우팅 작업을 할 수 있어 그라우팅 작업의 대상을 확장시킬 수 있고 별도의 운용 인력 없이도 간단하게 작업이 이루어질 수 있도록 할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 주입관의 측단면을 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 I-I 단면을 부분 분해도로서 나타낸 것이며, 도 3은 도 2에 도시된 회전 주입관의 분사추진에 의한 회전 원리를 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 회전 주입관의 단면을 나타낸 것이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 회전 주입관이 3중관에 적용된 경우에 대해 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 회전 주입관의 단면을 나타낸 것이고, 도 9는 도 8의 III-III 단면을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 회전 주입관의 단면을 나타낸 것이고, 도 11은 도 10에 도시된 실시예에 따른 회전 주입관과 다양한 기능을 수행하는 여러 가지 구성요소가 결합된 회전 주입관 장치에 관하여 나타낸 것이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 회전 주입관의 측단면을 나타낸 것이고, 도 13은 도 12의 IV-IV 단면 및 V-V 단면을 오버랩시켜 도시한 것이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 분사추진 회전장치에 관하여 나타낸 도면이고, 도 15는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 분사추진 회전장치에 관하여 나타낸 도면이다.
도 16은 도 15에 도시된 회전연결장치(700)에 관한 다른 예에 관하여 나타낸 도면이다.

본 발명에 따른 회전 주입관 및 분사추진 회전장치에 관한 실시예를 도면을 참조하여 좀 더 구체적으로 설명한다.

먼저 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 주입관에 관하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 주입관의 측단면을 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 I-I 단면을 부분 분해도로서 나타낸 것이며, 도 3은 도 2에 도시된 회전 주입관의 분사추진에 의한 회전 원리를 설명하는 도면이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 주입관은 주입관몸체(100), 내부관(110) 및 분사추진수단을 포함하여 구성된다.

상기 주입관몸체(100)는 그라우팅을 위한 주입재 주입이 이루어지도록 하는 관으로서 그 내부는 중공되어 있고 그 중공된 내부를 통해 그라우팅을 위한 주입재가 지중으로 유동할 수 있도록 하는 주입유로(102)를 형성한다.

즉 주입재는 주입관몸체(100)의 유입부(101)를 통해 유입되어 주입유로(102)를 따라 유동하다가 토출부(103)를 통해 토출됨으로써 그라우팅이 수행된다.

여기서 상기 주입재는 소정의 시멘트와 골재 등을 섞은 몰탈(Mortar)이나 각종 약액 등을 포함할 수 있다.

상기 내부관(110)은 상기 주입관몸체(100)의 중공된 내부에 고정구(120)에 의해 고정되어 소정의 작동유체, 예컨대 고압수(High-Pressured Water)나 압축공기(Compressed Air) 등이 유동하는 유체유로(112)를 형성하는 부분이다.

상기 내부관(110)은 하단에 막음부재(113)가 구비되어 막혀 있고 그 측면에 구비되는 분사관(130)과 분사추진부재(140)를 포함하는 분사추진수단을 통해 측면방향으로 작동유체를 분사하도록 하는 구조를 갖는다. 도면번호 111은 작동유체가 내부관(110)으로 유입되는 유입구를 나타낸다.

상기한 바와 같은 구성의 회전 주입관의 분사추진수단에 관한 좀 더 구체적인 구성은 I-I 단면을 나타내고 있는 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 내부관(110)의 측면에는 그 둘레를 따라 내부분사홀(115)이 형성되고, 주입관몸체(100)의 측면에는 그 둘레를 따라 외부분사홀(105)이 형성되며, 상기 내부분사홀(115)과 외부분사홀(105)을 서로 연통시키도록 연결되는 분사관(130)이 구비될 수 있다.

그리고 상기 외부분사홀(105)에는 분사추진부재(140)가 결합된다. 바람직하게는 도 2에 도시된 바와 같이 외부분사홀(105)과 분사추진부재(140)의 결합부(142)가 나사결합을 하도록 구비될 수 있으나 이에 한정되지 않고 외부분사홀(105)에 분사추진부재(140)가 억지끼움되도록 하는 등의 여러 가지 결합 내지는 조립구조가 가능하다.

상기 분사추진부재(140)는 분사관(130)을 통해 유동하는 작동유체가 소정 각도로 경사진 방향으로 분사되도록 유도하도록 구성되는 분사추진관(141)을 포함하는데, 도 2에 도시된 바와 같이 굴곡되어 형성될 수도 있고 꺾인 관의 형태로 형성될 수도 있다.

상기 분사추진관(141)의 단부에는 분사추진노즐홀(144)이 형성되는 분사추진노즐(143)이 결합되도록 함이 바람직하다.

따라서 내부관(110)의 유체유로(112)를 유동하는 작동유체는 내부분사홀(115), 분사관(130), 외부분사홀(105)을 차례대로 통과하면서 분사추진관(141)으로 유동하고 분사추진관(141)에서 작동유체는 방향이 변경되면서 분사추진노즐(143)을 통해 외부로 분사가 됨으로써 분사에 따른 반력으로서 추진력이 발생되고 그 추진력, 즉 분사추진력은 도 3에 도시된 바와 같이 주입관몸체(100)를 회전시킨다.

상기 분사추진관(141)은 주입관몸체(100)를 회전시키고자 하는 방향의 반대방향 쪽으로 소정 각도 경사지게 작동유체가 분사되도록 형성됨이 바람직하다.

따라서 주입관몸체(100)가 회전하면서 상기 분사추진부재(140)를 통해 분사되는 작동유체는 천공된 지중을 확경하는데 사용될 수 있다.

한편, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 회전 주입관의 단면을 나타낸 것으로, 도 4에 도시된 실시예에서 분사추진수단은, 내부관(110)의 측면에 그 둘레를 따라 형성되는 내부 임펠러홀(116)과 주입관몸체(100)의 측면에 그 둘레를 따라 형성되는 외부 임펠러홀(106)을 서로 연통시키는 나선분사관(132)을 포함하도록 구성할 수 있다.

상기 내부 임펠러홀(116)과 외부 임펠러홀(106)은 단면이 소정 각도 경사지도록 형성되는데, 마치 회전하는 임펠러의 형상과 유사하게 형성된다.

그리고 상기 나선분사관(132)은 상기 내부 임펠러홀(116)과 외부 임펠러홀(106)을 서로 연통시키도록 굴곡되어 나선 형상으로 형성되는 관이다.

따라서 작동유체가 내부 임펠러홀(116), 나선분사관(132) 및 외부 임펠러홀(106)을 통해 외부로 분사되면 작동유체가 분사되는 방향과 반대쪽 방향으로 추진력이 발생하여 주입관몸체(100)가 회전될 수 있다.

상기한 도 1 내지 도 4에 각각 도시된 실시예는 2중관의 경우를 예로서 나타낸 것인데, 본 발명에 따른 회전 주입관은 2중관에만 적용되는 것이 아니라 3중관과 나아가 다중관에도 적용이 가능하다.

여기서 3중관은 두 개의 서로 다른 직경의 내부관이 구비되되 작은 직경의 내부관이 큰 직경의 내부관 내부에 구비되도록 형성되는 관을 의미하며, 다중관은 4개 이상의 서로 다른 직경의 내부관이 상기한 방식으로 구비되도록 형성되는 관을 의미한다.

도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 회전 주입관이 3중관에 적용된 경우에 대해 나타낸 것이다.

도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 회전 주입관은 주입관몸체(200), 제1 내부관(210), 제2 내부관(220) 및 분사추진수단을 포함한다.

상기 주입관몸체(200)는 그라우팅을 위한 주입재가 유동하는 주입유로(202)를 형성하는 관으로서 상단의 유입부(201), 하단의 토출부(203)를 각각 형성한다.

상기 제1 내부관(210)은 이보다 더 큰 직경의 제2 내부관(220) 내부에 고정되어 구비되며, 상기 제2 내부관(220)은 주입관몸체(100)에 고정되어 구비된다.

상기 제1 내부관(210)을 유동하는 유체를 제1 작동유체라고 하고 제2 내부관(220)을 유동하는 유체를 제2 작동유체라고 정의하면, 예컨대 상기 제1 작동유체는 고압수를, 상기 제2 작동유체는 압축공기를 각각 선택할 수 있다.

제1 내부관(210)과 제2 내부관(220)은 각각 그 하단이 막힘부재(213, 223)에 의해 각각 막혀 있는 구조이며, 측면 쪽으로 각각의 유체를 분사하는 제1 분사관(230)과 제2 분사관(240)을 통해 측면 쪽으로 유체를 분사하는 구조이다.

상기 제1 분사관(230)은 제1 내부관(210)과 연결되고 상기 제2 분사관(240)은 제2 내부관(220)과 연결되며, 제1 분사관(230)을 통해 분사되는 고압수와 제2 분사관(240)을 통해 분사되는 압축공기에 의해 천공된 지중에 대한 확경이 이루어질 수 있다.

이때 상기 제1 분사관(230) 및 제2 분사관(240)을 통해 분사되는 작동유체의 분사 방향을 변경시킴으로써 주입관몸체(200)가 회전할 수 있는 분사추진력을 발생시키도록 하는 것이 분사추진수단으로서의 분사추진부재(250)이다.

도 6은 도 5의 II-II 단면을 나타낸 도면으로서 도 6을 참조하여 상기한 분사추진수단에 관하여 좀 더 구체적으로 설명한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 분사추진수단은, 제1 내부관(210)의 측면에 그 둘레를 따라 형성되는 제1 내부분사홀(215)과 주입관몸체(200)의 측면에 그 둘레를 따라 형성되는 외부분사홀(205)을 연통시키는 제1 분사관(230)과, 제2 내부관(220)의 측면에 그 둘레를 따라 형성되는 제2 내부분사홀(225)과 외부분사홀(205)을 연통시키는 제2 분사관(240)과, 상기 외부분사홀(205)에 결합되어 각 분사관(230, 240)을 통해 분사되는 각각의 유체의 분사방향이 소정 각도 경사진 방향으로 분사되도록 유도하는 분사추진부재(250)를 포함하여 구성됨이 바람직하다.

여기서 제1 분사관(230)은 제2 내부분사홀(225) 및 제2 분사관(240)을 관통하여 외부분사홀(205)로 연결되는 구성이며, 상기 분사추진부재(250)는 외부분사홀(205)에 착탈 가능하도록 결합되도록 구성됨이 바람직하다.

상기 분사추진부재(250)는 제2 분사관(240)과 연통되어 제2 작동유체가 유동하는 유로를 형성하는 제1 유로부(251a)와, 제1 분사관(230)과 연통되어 제1 작동유체가 유동하는 유로를 형성하는 제2 유로부(251b)를 포함하도록 구성됨이 바람직하다.

상기 제1 유로부(251a)와 제2 유로부(251b)는 각각 제2 작동유체와 제1 작동유체가 분사되는 방향이 전환되도록 도 6에 도시된 바와 같이 굴곡되어 형성되거나 꺾인 형상으로 형성될 수도 있다.

상기 제1 유로부(251a)를 통과하는 제2 작동유체는 제1 분사추진노즐(253)을 통해 외부로 분사되고, 제2 유로부(251b)를 통과하는 제1 작동유체는 제2 분사추진노즐(254)을 통해 외부로 분사되며, 상기한 바와 같이 제1 작동유체 및 제2 작동유체가 경사진 방향으로 분사됨으로써 그 반대방향으로 분사추진력이 발생하며, 이와 같은 분사추진력은 주입관몸체(200)를 회전시킨다.

한편, 도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 분사추진수단에 관하여 나타낸 도면으로서, 도 7에 도시된 실시예에서 분사추진수단은, 제1 내부관(210)의 측면에 그 둘레를 따라 형성되는 제1 내부 임펠러홀(216)과 주입관몸체(100)의 측면에 그 둘레를 따라 외부 임펠러홀(206)을 서로 연통시키는 제1 나선분사관(232)과, 제2 내부관(220)의 측면에 그 둘레를 따라 형성되는 제2 내부 임펠러홀(226)과 상기 외부 임펠러홀(206)을 서로 연통시키는 제2 나선분사관(242)을 포함하도록 구성할 수 있다.

상기 제1 나선분사관(241)은 상기 제2 내부 임펠러홀(226) 및 제2 나선분사관(242)을 각각 관통하여 상기 외부 임펠러홀(206)로 연결되도록 구성됨이 바람직하다.

상기 제1 내부 임펠러홀(216) 및 제2 내부 임펠러홀(226), 그리고 외부 임펠러홀(206)은 단면이 소정 각도 경사지도록 형성되는데, 마치 회전하는 임펠러의 형상과 유사하게 형성된다.

그리고 상기 제1 나선분사관(232)은 상기 제1 내부 임펠러홀(216)과 외부 임펠러홀(206)을 서로 연통시키고, 상기 제2 나선분사관(242)은 상기 제2 내부 임펠러홀(226)과 외부 임펠러홀(206)을 서로 연통시키도록 굴곡되어 나선 형상으로 형성되는 관이다.

따라서 제1 작동유체가 제1 내부 임펠러홀(216), 제1 나선분사관(232) 및 외부 임펠러홀(206)을 통해 외부로 분사되고, 제2 작동유체가 제2 내부 임펠러홀(226), 제2 나선분사관(242) 및 외부 임펠러홀(206)을 통해 외부로 분사되면 제1 작동유체 및 제2 작동유체가 분사되는 방향과 반대쪽 방향으로 추진력이 발생하여 주입관몸체(200)가 회전될 수 있다.

상기한 도 1 내지 도 4에 도시된 실시예들은 2중관 형태의 회전 주입관이 작동유체를 분사시킴으로써 회전을 위한 분사추진과 주변 지층의 확경이 동시에 이루어질 수 있도록 한 구성을 나타내고 있고, 상기한 도 5 내지 도 7에 도시된 실시예들은 3중관 형태의 회전 주입관이 제1 작동유체 및 제2 작동유체를 분사시킴으로써 회전을 위한 분사추진과 주변 지층의 확경이 동시에 이루어질 수 있도록 한 구성을 나타내고 있는데, 본 발명은 도 8에 도시된 바와 같이 회전 주입관이 주변 지층의 확경을 위한 확경노즐부와 회전 주입관의 회전을 위한 분사추진수단을 각각 별개로 구비하는 경우도 포함한다.

즉 도 8에 도시된 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 회전 주입관은 주입관몸체(200), 내부관(210, 220), 확경노즐부(230, 240), 그리고 분사추진수단(260, 270)을 포함하여 구성될 수 있다.

여기서 먼저 도 8을 참조하여 회전 주입관을 포함하는 주입장치의 전체적인 구성에 관하여 개략적으로 설명한다.

본 발명에 따른 회전 주입관을 사용하는 방식에는 여러 가지 방법이 있을 수 있다. 즉 지중의 깊이에 대응되는 길이의 회전 주입관을 지상으로부터 지하까지 천공홀을 통해 삽입하여 상기 회전 주입관을 전체적으로 회전시키도록 하는 경우도 있고, 도 8에 도시된 바와 같이 지중의 깊이에 관계없이 일정한 길이의 회전 주입관을 스위블 장치(300)와 연결하고 상기 스위블 장치(300)에는 주입재 및 각종 작동유체를 공급하는 공급호스(311, 312, 313)를 연결시켜 사용할 수 있다.

회전 주입관만 사용하는 경우에는 회전 주입관의 길이에 맞게 그라우팅을 할 수밖에 없는 제한이 있고, 그라우팅을 지중의 더 깊은 곳까지 하기 위해서는 그에 맞는 회전 주입관을 별도로 마련해야 한다.

그런데, 회전 주입관을 스위블 장치(300)에 연결하여 사용하는 경우에는 지중의 깊이가 깊어진다고 해도 회전 주입관의 길이를 더 긴 것을 사용할 필요가 없고 단지 공급호스(311, 312, 313)의 길이만 길게 하면 되기 때문에 그라우팅 하는 지중의 깊이를 자유롭게 조절하면서 작업을 할 수 있는 장점이 있다.

그리고 긴 회전 주입관을 회전시키기 위해서는 분사추진을 위한 부하가 많이 걸리지만 회전 주입관을 스위블 장치(300)에 연결하여 사용하는 경우에는 지중의 깊이가 깊어진다고 해도 분사추진을 위한 부하가 크게 증가하지 않기 때문에 간편하게 깊은 곳까지 그라우팅 작업을 수행할 수 있는 장점이 있다.

상기 스위블 장치(300)의 상부에는 공급호스(311, 312, 313)가 연결되고 그 하부에는 회전 주입관이 연결되어 결합되는데, 회전 주입관이 회전할 때 상기 스위블 장치(300)는 회전하지 않고 단지 회전 주입관이 회전하는 것을 가이드하며 각각의 공급호스(311, 312, 313)를 통해 공급되는 주입재 또는 유체가 회전 주입관의 대응되는 유로로 연결될 수 있도록 안내하는 역할을 한다.

한편, 도 9는 도 8의 III-III 단면을 나타낸 도면으로서, 도 8 및 도 9를 참조하여 본 실시예에 따른 회전 주입관에 관하여 구체적으로 설명한다. 여기서 도 8 및 도 9에 도시된 실시예는 3중관에 의한 회전 주입관으로서 주입관몸체(200)와 내부관(210, 220) 등에 관한 사항은 도 5 및 도 6에 도시된 실시예와 실질적으로 동일하기 때문에 이에 대한 설명은 생략하도록 하며 차이가 나는 부분에 관하여 집중적으로 설명하기로 한다.

상기 확경노즐부(230, 240)는 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 제1 내부관(210)의 측면 일직선 방향으로 형성되는 제1 분사관(230)과 제2 내부관(220)의 측면 일직선 방향으로 형성되는 제2 분사관(240)을 포함하여 구성된다.

따라서 제1 내부관(210)을 유동하는 제1 작동유체는 제1 분사관(230)을 통해 외부로 분사되고, 제2 내부관(220)을 유동하는 제2 작동유체는 제2 분사관(240)을 통해 외부로 분사되면서 주변 지층을 깎아내면서 범위를 확장시킨다(즉 확경한다).

이때 회전 주입관은 제1 내부관(210)과 연결되는 제1 분사추진부재(260) 및 제2 내부관(220)과 연결되는 제2 분사추진부재(270)에 의해 회전될 수 있다.

상기 제1 분사추진부재(260)는 제1 내부관(210)을 유동하는 제1 작동유체가 제1 내부분사홀(217)을 통해 분사되면서 소정 각도 경사진 방향으로 분사방향을 변경시키는 제1 방향변경부(261)를 통과하여 제1 분사노즐부(263)를 통해 외부로 분사되도록 함으로써 그 분사추진력으로 회전 주입관이 회전되도록 한다.

또한 상기 제2 분사추진부재(270)는 제2 내부관(220)을 유동하는 제2 작동유체가 제2 내부분사홀(227)을 통해 분사되면서 소정 각도 경사진 방향으로 분사방향을 변경시키는 제2 방향변경부(271)를 통과하여 제2 분사노즐부(273)을 통해 외부로 분사되도록 함으로써 그 분사추진력으로 회전 주입관이 회전되도록 한다.

상기한 바와 같은 확경노즐부와 분사추진수단이 서로 별개로 구비되는 경우는 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 3중관에 의한 회전 주입관 뿐만 아니라 2중관에 의한 회전 주입관과 나아가 4중관, 5중관 등의 다중관에 의한 회전 주입관에 대해서도 동일하게 적용 가능하다.

한편, 도 10에 도시된 본 발명의 또 다른 일 실시예에 관하여 설명한다. 도 10에 도시된 실시예도 회전 주입관에 확경노즐부와 분사추진수단이 각각 별도로 구비되는 경우인데, 도 8 및 도 9에 도시된 실시예는 확경을 위한 제1 작동유체와 제2 작동유체가 분사추진에도 이용되는 경우였으나 도 10에 도시된 실시예는 확경을 위한 작동유체는 확경을 하는데만 사용되고 분사추진만을 위한 별도의 분사추진용 유체관(220)과 분사추진부재(270)를 통해 분사추진용 유체가 사용되는 경우이다.

즉 분사추진용 유체관(220)은 분사추진부재(270)까지만 연결되고 확경노즐부(230)까지 연결되지 않는다.

동일한 유체가 분사추진에 사용되면서 동시에 확경노즐부에도 사용되는 경우 유체의 압력이 부족할 수 있고, 유체의 압력을 더 높이기 힘든 상황이라면, 도 10에 도시된 바와 같이 확경노즐부에 사용되는 작동유체와 회전 주입관의 회전을 위한 분사추진을 위해 사용되는 분사추진용 유체를 각각 별도로 사용되도록 함이 바람직하다.

한편, 도 11은 도 10에 도시된 실시예에 따른 회전 주입관과 다양한 기능을 수행하는 여러 가지 구성요소가 결합된 회전 주입관 장치에 관하여 나타내고 있다.

도 11에 도시된 본 발명에 따른 회전 주입관이 구비된 회전 주입관 장치는 주입관몸체(200)의 상단부 쪽에 구비되는 상부 윙비트장치(400)와, 상기 상부 윙비트장치(400)를 구동시키기 위한 구동장치(500) 등을 포함하여 구성된다.

상부 윙비트장치(400)는 구동장치(500)에 의해 회전하면서 천공홀 내부의 토사 등을 파쇄하거나 천공홀 내부의 경로를 정리하는 기능을 수행하는 구성요소이다.

즉 회전 주입관 장치는 지반에 대해 천공을 수행하면서 아래로 내려가다가 목표 지점까지 천공이 된 후에는 다시 천천히 올라오면서 확경 및 주입재 주입을 하면서 그라우팅을 수행한다.

이때 천공 후 올라오는 과정에서 천공홀 내부의 주변 토사 등이 천공홀로 유입되어 회전 주입관 장치의 올라오는 경로를 막거나 방해하게 되는 경우가 있다.

이와 같은 경우에는 상기 상부 윙비트장치(400)를 구동장치(500)가 회전시킴에 따라 상기 상부 윙비트장치(400)의 윙(410) 및 윙팁(420)이 회전하면서 주변 토사를 파쇄하거나 정리를 함으로써 회전 주입관 장치의 올라오는 경로를 뚫어줄 수 있다.

상기 상부 윙비트장치(400)는 측면에 형성된 치차부(431, 432)를 구동장치(500)의 기어(511, 512)가 각각 회전시킴으로써 회전하게 된다.

상기 구동장치(500)의 각 기어(511, 512)는 보호박스에 의해 보호되며, 각각의 기어(511, 512)는 회전력 또는 동력을 전달하는 케이블(521, 522)과 연결되어 상기 기어(511, 512)가 회전하기 위한 구동력을 전달받는다.

한편, 도 11에 도시된 바와 같이 회전 주입관의 분사추진수단(260, 270)은 소정 크기의 보호 케이싱(280)에 의해 둘러싸여 보호되도록 구성됨이 바람직하다.

회전 주입관 장치가 지반의 천공된 홀 내부에서 작업을 하기 때문에 주변의 토사 등의 영향이 분사추진수단(260, 270)에 미칠 수 있어 주변 토사가 분사홀을 막거나 상기 분사추진수단(260, 270)의 분사추진을 방해하는 경우가 있을 수 있다.

따라서 상기 보호 케이싱(280)으로 분사추진수단(260, 270)을 덮어 주변 토사 등에 의해 방해를 받지 않도록 함이 바람직하다.

이때 상기 보호 케이싱(280)은 주입관몸체(200)에 결합되어 상기 주입관몸체(200)의 회전과 함께 회전되도록 구성될 수도 있고, 도 11에 도시된 바와 같이 보호 케이싱(280)이 스위블 장치(300)에 고정되어 주입관몸체(200)가 회전해도 함께 회전하지 않고 그대로 고정되어 있도록 구성될 수도 있다.

상기 보호 케이싱(280)에는 관통홀(281)이 복수개 형성되어 분사추진수단(260, 270)을 통해 분사되는 유체가 상기 관통홀(281)을 통해 외부로 배출될 수 있도록 함이 바람직하다.

그리고 도 11에 도시된 바와 같이 보호 케이싱(280) 내부에 역회전 방지캠(C)을 설치하고 주입관몸체(200)의 둘레에 소정 간격으로 역회전 방지턱(B)이 구비되도록 함으로써 회전 주입관이 반대 방향으로 회전되는 경우를 방지하도록 하는 것도 가능하다.

한편, 주입관몸체(200)에 하부 윙비트(290)가 고정되어 설치되도록 함으로써 회전 주입관 장치가 천공홀 아래로 내려갈 때 주변 토사 등을 파쇄하거나 방해물을 제거할 수 있게 하는 것이 바람직하다.

하부 윙비트(290)는 주입관몸체(200)에 고정되는 윙부재(291)와 상기 윙부재(291)에 마련되는 팁(292)을 포함하여 구성되는데, 상기한 상부 윙비트장치(400)와 달리 별도의 회전 구동장치 없이 주입관몸체(200)가 회전함에 따라 함께 회전하도록 구성함이 바람직하다.

따라서 상부 윙비트장치(400)는 회전 주입관 장치가 올라갈 때 주변 토사를 정리하고 방해물을 제거하는 역할을 하고, 상기 하부 윙비트(290)는 회전 주입관 장치가 내려갈 때 주변 토사를 정리하고 방해물을 제거하는 역할을 한다.

한편, 도 12 및 도 13을 참조하여 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 회전 주입관에 관하여 설명한다.

여기서 도 12는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 회전 주입관의 측단면을 나타낸 것이고, 도 13은 도 12의 IV-IV 단면 및 V-V 단면을 오버랩시켜 도시한 것이다.

도 12 및 도 13에 도시된 실시예에 따른 회전 주입관은 그라우팅을 위한 주입재(예컨대 몰탈 등)가 주입관몸체(100)의 측면방향으로 소정 각도 경사지게 토출되도록 함으로써 상기 주입관몸체(100)가 회전되도록 하는 추진력을 발생시키는 토출추진수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

그라우팅을 위한 주입재의 토출은 주입관몸체(100) 하단의 토출부(103)를 통해 토출되어 주입될 수 있는데, 본 실시예에서는 토출되는 주입재의 엄청난 유량을 주입재의 토출과 함께 주입관몸체(100)를 회전시키는 추진력을 발생시킬 수 있도록 하는 토출추진수단을 더 구비한 것이다.

따라서 토출부(103)는 마개(172)로 막고 주입관몸체(100) 측면 쪽에 측면토출홀(108)을 형성시키고 상기 측면토출홀(108)을 통해 토출되는 주입재의 토출방향이 일 방향으로 변경되도록 하는 토출추진부재(160)가 구비되도록 함으로써 분사추진과 유사한 추진력이 발생되도록 하여 주입관몸체(100)를 회전시키도록 한 것이다.

이때 주입관몸체(100)의 하단에는 주입재의 토출방향을 가이드하기 위한 토출가이드부(171)가 구비되도록 함이 바람직하다.

상기 토출추진부재(160)는 주입재의 토출방향이 소정 각도 경사진 방향으로 토출되도록 유도하기 위해 굴곡된 유로 또는 꺾인 유로를 형성하는 토출추진관(161)과 상기 토출추진관(161)의 단부에 형성되는 토출추진홀(162)을 포함하여 구성될 수 있다.

이때 상기 토출추진홀(162)은 단면적이 점점 좁아지도록 하여 토출되는 주입재의 토출 속도가 상승하도록 구성될 수도 있다.

상기한 토출추진수단은 앞서 설명한 분사추진수단(도 1 내지 도 11에 도시된 모든 실시예에 따른 분사추진수단)과 함께 구비될 수 있으며, 분사추진수단 없이 단독으로 구비될 수도 있으며 확경노즐부와 함께 구비될 수도 있다.

도 12 및 도 13에서는 도 1 및 도 2에 도시된 분사추진수단에 관하여 도시하고 있는데 이에 한정되지 않고 앞서 설명한 모든 분사추진수단이 적용될 수 있다.

한편, 도 14 내지 도 16을 참조하여 본 발명에 따른 분사추진 회전장치에 관한 다양한 실시예에 관하여 구체적으로 설명한다.

본 발명에 따른 분사추진 회전장치는 주입관에 간단하게 결합시킬 수도 있고 분리시킬 수도 있도록 구성되어 주입관은 그대로 고정된 상태로 분사추진 회전장치만 회전하면서 주입재와 각종 작동유체의 회전 주입 및 확경 등이 가능하도록 하는 기능을 하는 특징이 있다.

이와 같은 분사추진 회전장치는 도 14에 도시된 바와 같이 주입관(10)에 결합되어 연결되는 수단과, 회전을 위한 분사추진수단 및 토출추진수단 중 적어도 하나를 구비하는 일체화된 회전장치(600)로서 구비될 수도 있고, 도 15에 도시된 바와 같이 주입관(10)에 결합되어 연결되는 회전연결장치(700)와 상기 회전연결장치(700)에 결합되어 연결되며 분사추진수단 및 토출추진수단 중 적어도 하나를 구비하는 선단장치(800)가 별도로 구비될 수도 있다.

먼저 도 14에 도시된 실시예를 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 분사추진 회전장치(600)는 주입관(10)에 착탈 가능하도록 결합되는 결합몸체(610)와, 상기 결합몸체(610)에 회전 가능하도록 지지되어 구비되며 상기 주입관(10)과 연통되어 주입재가 유동할 수 있는 유로를 형성하는 회전관(100)과, 상기 주입관(10) 내부의 내부관(12)과 대응되어 서로 연통되도록 구비되며 상기 회전관(100) 내부에 구비되는 내부연결관(110)을 포함하며, 분사추진 회전장치(600)가 회전되도록 분사추진력을 발생시키는 분사추진수단과 토출추진수단 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서 본 실시예에 따른 분사추진 회전장치는 도 1 내지 도 11에서 설명한 모든 형태의 분사추진수단이 적용될 수 있으며, 이와 함께 또는 단독으로 도 12 및 도 13에서 설명한 모든 형태의 토출추진수단도 적용될 수 있다.

분사추진수단 및 토출추진수단에 관하여는 이미 구체적으로 설명한 바 있으므로 본 실시예에서는 분사추진수단 및 토출추진수단에 관한 설명은 생략하기로 한다.

상기 회전관(100)은 결합몸체(610)에 대해 회전 가능하도록 결합되어 지지되며 분사추진수단 및/또는 토출추진수단이 발생시키는 추진력에 의해 상기 회전관(100)이 회전하는 것을 상기 결합몸체(610)가 가이드하도록 구성된다.

즉 상기 회전관(100)에 구비되는 회전지지부와, 상기 결합몸체(610)에 구비되어 상기 회전지지부를 지지하면서 회전관(100)의 회전을 안내하는 회전안내부(601, 602)가 구비되도록 함이 바람직한데, 도 14에 도시된 실시예에서는 상기 회전지지부로서 롤러(620)가 구비되는 경우를 나타내고 있다.

즉 회전관(100)에 회전 가능하도록 고정되는 롤러(620)가 회전안내부(601, 602)를 따라 회전함으로써 상기 회전관(100)의 회전이 가이드되도록 구성될 수 있다. 이때 회전안내부(601)를 고정시키기 위한 고정지지부재(603)가 도 14에 도시된 바와 같이 더 구비될 수 있다.

상기 결합몸체(610)는 회전안내부(601, 602)가 구비될 수 있도록 단턱부(612)를 구비함이 바람직하며, 상기 롤러(620)는 회전관(100)의 길이에 따라 도 14에 도시된 바와 같이 여러 위치에 구비될 수 있는데 결합몸체(610)가 커버할 수 없는 위치에 구비되는 롤러(620)는 별도의 보조결합몸체(630)를 더 구비함으로써 지지할 수 있다.

즉 보조결합몸체(630)를 상기 결합몸체(610)의 일단에 결합시키고 상기 보조결합몸체(630)에 형성되는 단턱부(632)에 의해 회전안내부(601, 602)가 지지되도록 하며 상기 회전안내부(601, 602)가 아래쪽에 위치한 롤러(620)를 지지하도록 구성될 수 있다.

상기 결합몸체(610)의 상단에는 몸체결합부(611)가 형성되어 주입관(10)의 하단에 형성된 주입관 결합부(13)와 결합하며, 주입관(10)의 내부관(12)은 내부연결관(110)의 상단에 형성되는 내부관 결합부(110a)를 통해 결합되어 서로 연결됨이 바람직하다.

따라서 주입관(10)의 내부관(12)을 통해 유동하는 작동유체는 내부연결관(110)으로 유동하면서 상기 내부연결관(110)과 연결되는 분사추진수단(130, 140)을 통해 분사되면서 분사추진력을 발생시켜 회전관(100)을 회전시키고, 이때 롤러(620)가 회전하면서 회전관(100)의 회전을 가이드한다.

그리고 주입관(10)을 통해 유동하는 주입재는 회전관(100)으로 유동하면서 토출추진수단(160)을 통해 토출되면서 측면 토출에 따른 추진력을 발생시켜 회전관(100)을 회전시킬 수 있다.

한편, 도 15를 참조하여 주입관(10)에 결합되어 연결되는 회전연결장치(700)와 상기 회전연결장치(700)에 결합되어 연결되며 분사추진수단 및 토출추진수단 중 적어도 하나를 구비하는 선단장치(800)가 별도로 구비되는 타입의 분사추진 회전장치에 관하여 설명한다.

도 15에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 분사추진 회전장치는 회전연결장치(700)와 선단장치(800)가 각각 별도로 구비되어 서로 선택적으로 결합되도록 구비된다.

상기 회전연결장치(700)는 주입관(10)에 착탈 가능하도록 결합되는 결합몸체(730)와, 상기 결합몸체(730)에 회전 가능하도록 지지되어 구비되며 상기 주입관(10)과 연통되어 주입재가 유동하는 회전관(710)과, 상기 회전관(710)에 결합되는 결합연결부재(750)를 포함하도록 구성된다.

그리고 상기 선단장치는 결합연결부재(750)에 결합되어 주입관(10)으로부터 회전관(710)을 통해 유동하는 주입재를 지중으로 주입시키는 선단관(800)과, 상기 주입관(10) 내부의 내부관(12)과 연결되는 결함몸체(730) 내부의 연결내부관(720)과 연결되어 작동유체가 유동하는 선단내부관(810)을 포함하며, 선단장치가 회전할 수 있도록 분사추진력을 발생시키는 분사추진수단과 토출추진수단 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서 본 실시예에 따른 분사추진 회전장치는 도 1 내지 도 11에서 설명한 모든 형태의 분사추진수단이 적용될 수 있으며, 이와 함께 또는 단독으로 도 12 및 도 13에서 설명한 모든 형태의 토출추진수단도 적용될 수 있다.

분사추진수단 및 토출추진수단에 관하여는 이미 구체적으로 설명한 바 있으므로 본 실시예에서는 분사추진수단 및 토출추진수단에 관한 설명은 생략하기로 한다.

본 실시예에서는 선단장치가 분사추진수단 및/또는 토출추진수단이 발생시키는 추진력에 의해 회전하고 상기 선단장치와 결합되어 연결되는 회전관(710)이 같이 회전하면서 이를 결합몸체(730)가 지지하도록 하는 구성이다.

즉 상기 회전관(710)에 구비되는 회전지지부(롤러(620))와, 상기 결합몸체(730)에 구비되어 상기 롤러(620)를 지지하면서 회전관(710)의 회전을 안내하는 회전안내부(601, 602)가 구비되도록 함이 바람직하며 회전안내부(601)를 고정하기 위한 고정지지부재(703)가 별도로 구비될 수 있다.

상기 결합몸체(730)는 회전안내부(601, 602)가 구비될 수 있도록 단턱부(732)를 구비함이 바람직하며, 상기 롤러(620)는 회전관(710)의 길이에 따라 도 15에 도시된 바와 같이 여러 위치에 구비될 수 있는데 결합몸체(730)가 커버할 수 없는 위치에 구비되는 롤러(620)는 별도의 보조결합몸체(740)를 더 구비함으로써 지지할 수 있다.

상기 결합몸체(730)의 상단에는 몸체결합부(731)가 형성되어 주입관(10)의 하단에 형성된 주입관 결합부(13)와 결합하며, 주입관(10)의 내부관(12)은 내부연결관(720)의 상단에 형성되는 내부관 결합부(720a)를 통해 결합되어 서로 연결됨이 바람직하다.

따라서 주입관(10)의 내부관(12)을 통해 유동하는 작동유체는 내부연결관(720)으로 유동하면서 상기 내부연결관(720)과 연결되는 선단장치로 진입하고 상기 선단장치의 분사추진수단(840)에 의해 분사추진력이 발생될 수 있다.

그리고 주입관(10)을 통해 유동하는 주입재는 회전관(710)으로 유동하면서 선단장치의 토출추진수단(160)을 통해 토출되면서 측면 토출에 따른 추진력을 발생시킬 수 있다.

이와 같이 도 14 및 도 15에 각각 도시된 실시예에 따른 분사추진 회전장치는 주입관 전체를 회전시키지 않고 분사추진 회전장치를 간단하게 주입관에 결합시켜 사용할 수 있기 때문에 매우 간편하고 효율적인 회전 주입 및 확경이 이루어질 수 있도록 할 수 있는 특장점이 있다.

한편, 도 16은 도 15에 도시된 회전연결장치(700)에 관한 다른 예에 관하여 나타낸 도면으로서, 도 15에 도시된 회전연결장치(700)는 회전관(710)의 지지 및 회전 안내를 위한 회전지지부로서 롤러(620, 도 15 참조)가 사용된 경우에 관한 것이었는데, 본 실시예에서는 롤러 대신 회전관(710)에 구비되는 슬라이드지지체(622)가 구비되는 경우에 관한 것이다.

슬라이드지지체(622)는 놋쇠 등 슬라이딩이 잘 이루어질 수 있도록 하는 금속 재질이나 기타 각종 수지 및 세라믹 재질 등을 이용하여 제조될 수 있으며, 회전관(710)에 간단하게 결합만 시킴으로써 사용할 수 있고 구조를 단순하게 할 수 있는 특장점이 있다.

즉 슬라이드지지체(622)가 회전안내부(여기서 별도의 회전안내를 위한 부재를 삽입하지 않고 결합몸체(730)와 결합되어 지지하는 결합몸체지지부(736)에 의해 회전안내가 이루어지도록 함이 바람직하다)를 따라 슬라이딩함으로써 회전관(710)이 회전하는 것을 가이드하도록 구성된다.

상기와 같은 슬라이드지지체(622)는 도 14에 도시된 일체형의 분사추진 회전장치에도 롤러를 대신하여 적용될 수 있다.

100, 200:주입관몸체, 102:주입유로
110:내부관, 112:유체유로
130:분사관, 140, 250:분사추진부재
132:나선분사관, 210:제1내부관
220:제2내부관, 230:제1분사관
240:제2분사관, 300:스위블장치

Claims (25)

1. 그라우팅을 위한 주입재 주입을 위한 주입관몸체;
   상기 주입관몸체의 내부에 고정되는 적어도 하나의 내부관;
   상기 주입관몸체 또는 상기 내부관을 유동하는 작동유체가 상기 주입관몸체 외부로 소정 각도 경사진 방향으로 분사되도록 함으로써 분사추진력을 발생시켜 상기 주입관몸체를 회전시키는 분사추진수단; 및
   상기 주입재가 상기 주입관몸체의 측면방향으로 소정 각도 경사지게 토출되도록 함으로써 상기 주입관몸체가 회전되도록 하는 추진력을 발생시키는 토출추진수단;
   을 포함하는 회전 주입관.
2. 그라우팅을 위한 주입재 주입을 위한 주입관몸체;
   상기 주입관몸체의 내부에 고정되는 적어도 하나의 내부관;
   상기 주입관몸체 또는 상기 내부관을 유동하는 작동유체가 상기 주입관몸체 외부로 분사되도록 함으로써 지중을 확경하도록 하는 확경노즐부;
   상기 확경노즐부와 소정 거리 떨어져서 구비되며, 상기 작동유체가 상기 주입관몸체 외부로 소정 각도 경사진 방향으로 분사되도록 함으로써 분사추진력을 발생시켜 상기 주입관몸체를 회전시키는 분사추진수단; 및
   상기 주입재가 상기 주입관몸체의 측면방향으로 소정 각도 경사지게 토출되도록 함으로써 상기 주입관몸체가 회전되도록 하는 추진력을 발생시키는 토출추진수단;
   을 포함하는 회전 주입관.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 분사추진수단은,
   상기 내부관에 형성되는 내부분사홀과 상기 주입관몸체에 형성되는 외부분사홀을 연통시키는 분사관과,
   상기 외부분사홀에 결합되어 상기 분사관을 통해 유동하는 작동유체의 분사방향을 변경시켜 분사추진력을 발생시키는 분사추진부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 주입관.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 분사추진수단은,
   상기 내부관에 소정 각도 경사지게 형성되는 내부 임펠러홀과 상기 주입관몸체에 소정 각도 경사지게 형성되는 외부 임펠러홀을 연통시키는 나선분사관을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 주입관.
5. 제3항에 있어서, 상기 분사추진부재는,
   상기 외부분사홀에 결합되어 상기 분사관을 통해 유동하는 작동유체의 유동방향을 변경시키는 분사추진관과,
   상기 분사추진관의 단부에 결합되어 상기 작동유체가 분사되도록 하는 분사추진노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 주입관.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 내부관은 복수개 구비되어 상기 회전 주입관은 3중관 및 다중관 중 어느 하나로서 구성되며,
   상기 분사추진수단은,
   일 내부관에 형성되는 내부분사홀과 상기 주입관몸체에 형성되는 외부분사홀을 연통시키며 다른 내부관에 형성되는 내부분사홀을 관통하는 제1 분사관과,
   상기 다른 내부관의 내부분사홀과 상기 외부분사홀을 연통시키는 제2 분사관과,
   상기 외부분사홀에 결합되어 상기 제1 분사관을 통해 유동하는 제1 작동유체 및 상기 제2 분사관을 통해 유동하는 제2 작동유체의 분사방향을 각각 변경시켜 분사추진력을 발생시키는 분사추진부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 주입관.
7. 제6항에 있어서, 상기 분사추진부재는,
   상기 제1 분사관과 연통되어 상기 제1 작동유체의 유동방향이 변경되도록 하는 제1유로 및 상기 제2 분사관과 연통되어 상기 제2 작동유체의 유동방향이 변경되도록 하는 제2유로를 각각 형성하는 분사추진관과,
   상기 분사추진관의 단부에 결합되어 상기 제1 작동유체 및 상기 제2 작동유체가 각각 분사되도록 하는 분사추진노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 주입관.
8. 3중관 및 다중관 중 어느 하나로서 구성되는 회전 주입관에 있어서,
   그라우팅을 위한 주입재 주입을 위한 주입관몸체;
   상기 주입관몸체의 내부에 고정되어 구비되는 복수개의 내부관; 및
   상기 주입관몸체 또는 상기 내부관을 유동하는 작동유체가 상기 주입관몸체 외부로 소정 각도 경사진 방향으로 분사되도록 함으로써 분사추진력을 발생시켜 상기 주입관몸체를 회전시키며, 일 내부관에 소정 각도 경사지게 형성되는 내부 임펠러홀과 상기 주입관몸체에 소정 각도 경사지게 형성되는 외부 임펠러홀을 연통시키며 다른 내부관에 소정 각도 경사지게 형성되는 내부 임펠러홀을 관통하는 제1 나선분사관과, 상기 다른 내부관의 내부 임펠러홀과 상기 외부 임펠러홀을 연통시키는 제2 나선분사관을 포함하는 분사추진수단;
   을 포함하는 회전 주입관.
9. 3중관 및 다중관 중 어느 하나로서 구성되는 회전 주입관에 있어서,
   그라우팅을 위한 주입재 주입을 위한 주입관몸체;
   상기 주입관몸체의 내부에 고정되어 구비되는 복수개의 내부관; 및
   상기 주입관몸체 또는 상기 내부관을 유동하는 작동유체가 상기 주입관몸체 외부로 소정 각도 경사진 방향으로 분사되도록 함으로써 분사추진력을 발생시켜 상기 주입관몸체를 회전시키며, 상기 각각의 내부관과 상기 주입관몸체의 외부를 연통시켜 상기 각각의 내부관을 유동하는 유체가 상기 주입관몸체 외부로 분사되도록 하는 복수개의 분사관과, 상기 복수개의 분사관 각각의 단부에 결합되어 상기 각각의 분사관을 유동하는 유체의 외부로의 분사 방향을 소정 각도 변경시킴으로써 분사추진력을 발생시키는 복수개의 분사추진부재를 포함하는 분사추진수단;
   을 포함하는 회전 주입관.
10. 삭제
11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 토출추진수단은,
    상기 주입관몸체의 측면에 형성되는 측면토출홀에 결합되어 상기 측면토출홀을 통해 토출되는 주입재의 토출방향을 변경시켜 상기 주입관몸체가 회전되도록 하는 추진력을 발생시키는 토출추진부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 주입관.
12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 토출추진수단은,
    상기 주입관몸체의 측면에 소정 각도 경사지게 형성되는 경사토출홀을 통해 토출되는 주입재를 안내하여 상기 주입관몸체가 회전되도록 하는 추진력을 발생시키는 경사토출관을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 주입관.
13. 삭제
14. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 내부관의 내부 또는 외부에 고정되어 분사추진을 위한 작동유체가 유동하는 유로를 형성하는 작동유체관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 주입관.
15. 주입관에 착탈 가능하도록 결합되는 분사추진 회전장치에 있어서,
    상기 주입관에 착탈 가능하도록 결합되는 결합몸체;
    상기 결합몸체에 회전 가능하도록 지지되어 구비되며 상기 주입관과 연통되어 주입재가 유동하는 회전관;
    상기 주입관 내부의 적어도 하나의 내부관과 대응되어 서로 연통되도록 구비되며 상기 회전관 내부에 구비되는 적어도 하나의 내부연결관;
    상기 내부관으로부터 상기 내부연결관을 따라 유동하는 작동유체가 상기 회전관 외부로 소정 각도 경사진 방향으로 분사되도록 함으로써 분사추진력을 발생시켜 상기 회전관을 회전시키는 분사추진수단;
    상기 회전관에 구비되어 상기 회전관이 회전하는 것을 지지하는 회전지지부; 및
    상기 결합몸체에 구비되어 상기 회전지지부를 지지하여 상기 회전관의 회전을 가이드하는 회전안내부;
    를 포함하는 분사추진 회전장치.
16. 삭제
17. 제15항에 있어서, 상기 회전지지부는,
    상기 회전관에 회전 가능하도록 구비되는 롤러를 포함하여,
    상가 회전관이 회전함에 따라 상기 롤러가 상기 회전안내부를 따라 회전함으로써 상기 회전관의 회전이 가이드되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 분사추진 회전장치.
18. 제15항에 있어서, 상기 회전지지부는,
    상기 회전관에 구비되는 슬라이드지지체를 포함하여,
    상기 회전관이 회전함에 따라 상기 슬라이드지지체가 상기 회전안내부를 따라 슬라이딩함으로써 상기 회전관의 회전이 가이드되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 분사추진 회전장치.
19. 제15항에 있어서, 상기 분사추진수단은,
    상기 내부연결관에 형성되는 내부분사홀과 상기 회전관에 형성되는 외부분사홀을 연통시키는 분사관과,
    상기 외부분사홀에 결합되어 상기 분사관을 통해 유동하는 작동유체의 분사방향을 변경시켜 분사추진력을 발생시키는 분사추진부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 분사추진 회전장치.
20. 제15항에 있어서, 상기 분사추진수단은,
    상기 내부연결관에 소정 각도 경사지게 형성되는 내부 임펠러홀과 상기 회전관에 소정 각도 경사지게 형성되는 외부 임펠러홀을 연통시키는 나선분사관을 포함하는 것을 특징으로 하는 분사추진 회전장치.
21. 제15항에 있어서,
    상기 주입관으로부터 상기 회전관을 따라 유동하는 주입재가 상기 회전관의 측면방향으로 소정 각도 경사지게 토출되도록 함으로써 상기 회전관이 회전되도록 하는 추진력을 발생시키는 토출추진수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분사추진 회전장치.
22. 삭제
23. 주입관에 착탈 가능하도록 결합되는 분사추진 회전장치에 있어서,
    상기 주입관에 착탈 가능하도록 결합되는 결합몸체와, 상기 결합몸체에 회전 가능하도록 지지되어 구비되며 상기 주입관과 연통되어 주입재가 유동하는 회전관과, 상기 회전관에 결합되는 결합연결부재를 포함하는 회전연결장치; 및
    상기 결합연결부재에 착탈 가능하도록 결합되어 상기 주입관으로부터 상기 회전관을 통해 유동하는 주입재를 지중으로 주입시키는 선단관과, 상기 주입관 내부의 내부관과 연결되는 상기 결함몸체 내부의 연결내부관과 연결되어 상기 작동유체가 유동하는 선단내부관과, 상기 선단내부관을 유동하는 작동유체가 상기 선단관 외부로 소정 각도 경사진 방향으로 분사되도록 함으로써 분사추진력을 발생시켜 상기 선단관을 회전시킴으로써 상기 회전관을 회전시키는 분사추진수단을 포함하는 선단장치;
    를 포함하는 분사추진 회전장치.
24. 삭제
25. 제23항에 있어서, 상기 선단장치는,
    상기 주입관으로부터 상기 회전관을 통해 상기 선단관따라 유동하는 주입재가 상기 선단관의 측면방향으로 소정 각도 경사지게 토출되도록 함으로써 상기 선단관이 회전되도록 하는 추진력을 발생시키는 토출추진수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분사추진 회전장치.

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