KR101187747B1 - 지반굴착장치 - Google Patents

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KR101187747B1
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
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    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D3/00Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
    • E02D3/12Consolidating by placing solidifying or pore-filling substances in the soil

Abstract

본 발명은 지반굴착장치에 관한 것으로, 모터와 상기 모터의 회전속도를 감속시키는 유성기어감속기가 일체로 연결 조립되어 있는 오거 드라이브 유닛과, 상기 오거 드라이브 유닛의 유성기어감속기 하단으로 돌출하는 감속출력축을 회전가능하게 지지하도록 상기 유성기어감속기의 하단에 연결 조립되는 기어박스와, 상기 기어박스의 내부에 회전가능하도록 유성기어감속기의 감속출력축에 축착되는 구동기어와, 상기 감속출력축에 대하여 일정간격으로 이격 설치된 채 상기 기어박스에 회전가능하게 설치되는 메인축과, 상기 구동기어에 치합되도록 메인축에 축착되는 연동기어와, 상기 기어박스의 상방에 위치하도록 메인축의 상단에 연결 설치되어 시멘트풀을 공급하기 위한 시멘트풀 공급용 스위벨과, 상기 메인축의 하단에 부착된 암조인트에 연결 설치되는 굴착로드로 구성되는 지반굴착장치에 있어서,
상기 기어박스의 상면과 시멘트풀 공급용 스위벨 사이에 개재되는 상태로 설치되어 시멘트풀을 공급하는 상기 시멘트풀 공급용 스위벨과는 별도로 공압을 공급하기 위한 공압 공급용 스위벨을 더 포함하고 있되, 상기 공압 공급용 스위벨은 기어박스의 상면보다 높게 돌출되는 메인축의 상단을 회전가능하게 감싸도록 설치되는 구조로 형성되어 있으며,
상기 메인축의 중심부에는 시멘트풀 공급용 스위벨의 시멘트풀 주입통로와 연결되도록 삽입 설치되는 시멘트풀 공급관보다 큰 직경을 갖는 공압통로가 형성되어 있으며,
상기 메인축의 상단에는 공압 공급용 스위벨의 공압주입구와 연결되는 환형통로 및 상기 환형통로와 공압통로를 연결시키는 연결통로가 형성되어 있으며,
상기 시멘트풀 공급관의 상단은 공압 공급용 스위벨의 덮개에 연결되어 있으며, 상기 시멘트풀 공급관의 하단은 메인축의 하단에 연결되는 암조인트의 중심에 형성된 중심공에 연결되는 구조로 형성되어 있으며,
상기 메인축의 하단에는 공압통로를 나팔관 모양으로 확장시켜주는 확관부가 형성되어 있으며,
상기 메인축의 하단에 연결된 암조인트에는 공압통로 하측에 형성된 확관부와 연결되는 복수의 연결공이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 발명이다.

Description

지반굴착장치{Earth auger machine}
본 발명은 지반굴착장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 오거드라이브 유닛으로부터 회전동력을 전달받아 회전하는 메인축과, 상기 메인축에 다단상으로 연결 조립되는 복수의 굴착로드 각각의 상,하단에 장착되는 수조인트와 암조인트의 구조를 개선하여 상기 메인축에 연결 조립되는 복수의 굴착로드들 각각의 중심에 하나의 시멘트풀 공급관을 형성하는 한편, 상기한 각 굴착로드는 그 자체가 공압을 공급하기 위한 통로로 사용할 수 있도록 하므로써 시멘트풀과 공압을 동시에 공급하기 위한 메인축 및 복수의 굴착로드의 구조를 간소화하여 제작 및 조립이 용이하고 생산비를 절감할 수 있도록 하는 지반굴착장치에 관한 것이다.
일반적으로 연약지반 개량공사 및 지중 물막이 연속벽 구축공사 또는 고층 건축물을 건설할 때 파일 매설공사 등을 시공하기 위한 지반굴착장치는 지반 굴착시 굴착하는 지층에 시멘트풀 한 종류만을 주입시키면서 지반을 굴착하는 공법 및 굴착하는 지층에 시멘트풀과 압축공기 두 종류를 동시 주입시키면서 지반을 굴착하는 공법에 주로 사용되고 있다.
종래 기술의 지반굴착장치는 지상에 수직상으로 고정 설치된 리더를 따라 상,하로 승강 이동이 가능하게 설치되는 오거드라이브유닛과, 상기 오거 드라이브 유닛의 하측에 설치되어 오거 드라이브 유닛의 감속출력축이 회전가능하게 장착되는 기어박스와, 상기 기어박스에 회전가능하게 설치된 채 상기 감속출력축에 축착된 구동기어에 치합되는 연동기어가 설치되어 있는 메인축과, 상기 메인축의 상단에 회전가능하게 장착되어 외부로부터 이송되는 시멘트풀을 메인축으로 공급하는 스위벨과, 상기 메인축의 하단에 다단상으로 연결 조립되어 메인축을 통해 공급되는 시멘트풀을 굴착공 속으로의 배출을 안내하는 복수의 굴착로드를 구성하고 있으며, 상기 지반굴착장치는 기어박스에 형성되는 1축 내지 5축의 메인축 각각에 굴착로드를 1축에서부터 5축까지 선택적으로 연결 조립하여 지반을 굴착하도록 구성되어 있다.
또한 종래의 지반굴착장치는 기어박스에 회전가능하게 장착된 1축 내지 5축의 메인축과 이에 다단상으로 연결 조립되는 1축 내지 5축의 굴착로드 내부에는 상기한 메인축에 하나 이상으로 형성된 공급통로 각각에 연결되는 복수의 공급관이 내설되어 있어 지반굴착시 굴착되는 굴착공 속으로 시멘트풀 및 공압을 주입하도록 구성되어 있다.
상기와 같은 종래의 지반굴착장치는 굴착되는 지층에 시멘트풀 한 종류만을 공급하고자 할 때에는 상기 메인축과 이에 연결되는 굴착로드의 상,하단에 조립되는 수조인트 및 암조인트 각각의 중심을 관통하는 공급통로를 각기 하나씩 뚫어준 다음, 상기 굴착로드의 상,하단에 조립된 수조인트 및 암조인트에 형성된 공급통로들을 하나의 공급관(파이프)으로 연결시켜주는 구조로서, 상기 메인축의 공급통로로 공급되는 시멘트풀이 상기 수조인트 및 암조인트 각각의 공급통로를 연결하는 하나의 공급관을 통해 굴착되는 굴착공 속에서 배출되도록 하므로써 굴착되는 토사에 시멘트풀을 고르게 혼합 교반시킬 수 있도록 구성되어 있다.
그런데, 종래의 지반굴착장치로 지반을 굴착할 때 굴착공 속으로 시멘트풀과 공압 두 종류를 동시에 주입시키고자 할 때에는 메인축의 상단에 설치되는 1대의 싱글 스위벨로서는 시멘트풀과 공압을 동시에 공급할 수 없다.
따라서 본 발명의 발명자는 특허등록 제137695호, 제419973호, 제451962호를 제안바 있다.
상기한 선행특허들은 메인축의 상단에 장착되어 있는 싱글 스위벨과는 별도로 상기 메인축의 하단에 공압을 공급하기 위한 멀티 스위벨을 연결 조립하며, 상기 멀티 스위벨의 하단에 굴착로드를 연결하여야 하는데, 상기한 멀티 스위벨은 외부로부터 공급되는 공압이 주입되는 환형통로와 함께 상기 메인축의 중심에 형성된 시멘트풀 공급통로와 연결되는 시멘트풀통로 및 상기한 환형통로를 통해 주입되는 공압을 굴착로드로 공급하기 위한 공압통로 등을 각기 다른 위치에 뚫어주는 구조로 형성해야 하므로 상기한 멀티 스위벨의 가공비 및 제조비가 비싸지게 되고, 또한 상기한 멀티 스위벨에 연결 조립되는 굴착로드는 그의 상,하단에 조립되는 수조인트 및 암조인트 각각에는 시멘트풀과 공압을 각각 분리하여 공급하기 위한 시멘트풀 공급통로와 공압 공급통로를 따로따로 뚫어주어야 하고, 또 굴착로드 내부에도 시멘트풀과 공압을 따로따로 이송시키기 위해 적어도 시멘트풀 공급관과 공압공급관 등 2개 이상의 공급관을 연결 설치해야 하기 때문에 상기한 선행특허는 지반굴착장치의 메인축 하단에 연결 조립되는 멀티 스위벨 및 굴착로드의 구조가 복잡하여 가공비와 조립비 및 제작비가 비싸지게 되며, 이로 인해 지반굴착장치의 가격이 매우 비싸지게 된다는 것이 문제점으로 지적되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술에서 나타나는 제반 문제를 해결하기 위하여 제안된 것으로, 기어박스에 회전가능하게 설치되는 메인축의 중심에 시멘트풀 공급통로와 공압공급통로를 2중관 구조로 형성하여 상기 메인축의 상단에 시멘트풀을 공급하기 위한 시멘트풀 공급용 스위벨과 공압을 공급하기 위한 공압 공급용 스위벨을 상,하로 연결 설치하게 되더라도 상기 메인축의 하단에 연결되는 굴착로드에 시멘트풀과 공압을 따로따로 분리하여 공급할 수 있도록 하며, 또한 상기 굴착로드의 상,하단 각각에 장착되는 수조인트 및 암조인트의 중심을 2중관 구조로 개선하여 상기 굴착로드의 중심에 시멘트풀을 공급하기 위한 1개의 공급관을 연결 설치하는 구조로서 시멘트풀과 공압을 동시에 공급할 수 있도록 하는데 목적을 두고 있으며, 또한 선행특허와 같이 구조가 복잡하고 제작비가 비싼 멀티 스위벨을 사용하지 않고 구조가 간단하여 비교적 저렴한 제작비로 제조할 수 있는 공압 공급용 스위벨을 사용하여 시멘트풀과 공압을 동시에 따로따로 공급할 수 있도록 하였으며, 또 굴착로드의 내부에 시멘트풀을 공급하는 1개의 공급관을 연결 설치하고 상기 굴착로드의 내부를 통해서는 공압을 공급할 수 있도록 하는 구조로서 굴착로드의 제작비를 절감할 수 있도록 하는데 목적을 두고 발명한 것이다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 구현하기 위한 수단으로서,
모터와 상기 모터의 회전속도를 감속시키는 유성기어감속기가 일체로 연결 조립되어 있는 오거 드라이브 유닛과, 상기 오거 드라이브 유닛의 유성기어감속기 하단으로 돌출하는 감속출력축을 회전가능하게 지지하도록 상기 유성기어감속기의 하단에 연결 조립되는 기어박스와, 상기 기어박스의 내부에 회전가능하도록 유성기어감속기의 감속출력축에 축착되는 구동기어와, 상기 감속출력축에 대하여 일정간격으로 이격 설치된 채 상기 기어박스에 회전가능하게 설치되는 메인축과, 상기 구동기어에 치합되도록 메인축에 축착되는 연동기어와, 상기 기어박스의 상방에 위치하도록 메인축의 상단에 연결 설치되어 시멘트풀을 공급하기 위한 시멘트풀 공급용 스위벨과, 상기 메인축의 하단에 부착된 암조인트에 연결 설치되는 굴착로드로 구성되는 지반굴착장치에 있어서,
상기 기어박스의 상면과 상기 시멘트풀 공급용 스위벨 사이에 개재되는 상태로 설치되어 시멘트풀을 공급하는 시멘트풀 공급용 스위벨과는 별도로 공압을 공급하기 위한 공압 공급용 스위벨을 더 포함하고 있되, 상기 공압 공급용 스위벨은 기어박스의 상면보다 높게 돌출되는 메인축의 상단을 회전가능하게 감싸도록 설치되는 구조로 형성되어 있으며,
상기 메인축의 중심부에는 시멘트풀 공급용 스위벨에 시멘트풀 주입통로와 연결되도록 삽입 설치되는 시멘트풀 공급관보다 큰 직경을 갖는 공압통로가 형성되어 있으며,
상기 메인축의 상단에는 공압 공급용 스위벨의 공압주입구와 연결되는 환형통로 및 공압통로와 연결되는 연결통로가 형성되어 있으며,
상기 시멘트풀 공급관의 상단은 공압 공급용 스위벨의 덮개에 연결되어 있으며, 상기 시멘트풀 공급관의 하단은 메인축의 하단에 연결되는 암조인트의 중심에 형성된 중심공에 연결되는 구조로 형성되어 있으며,
상기 메인축의 하단에는 공압통로의 하부를 확장시켜주는 확관부가 형성되어 있으며,
상기 메인축의 암조인트에는 공압통로의 하측에 형성된 확관부와 연결되는 복수의 연결공이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 굴착로드의 상단에는 메인축의 암조인트에 삽입 연결되는 수조인트가 장착되어 있으며, 상기 수조인트에는 메인축의 암조인트 중심공 하단에 형성된 연결단관이 삽탈가능하게 연결됨과 동시에 굴착로드의 내부에 설치되는 시멘트풀 공급관의 상단이 고정 연결되는 소경 연결부와, 상기 소경 연결부의 하단에 시멘트풀 공급관보다 큰 직경을 갖도록 확관 형성된 대경 연결통로와, 상기한 암조인트에 형성된 복수의 연결공들 각각에 연결되도록 상기 소경 연결부의 주위에 일정간격으로 형성되는 복수의 연결공 및 상기 대경 연결통로의 상측과 복수의 연결공의 하측을 연결하는 복수의 연결통로가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 굴착로드의 하단에는 굴착로드의 상단에 장착된 수조인트에 삽입 연결되는 암조인트가 장착되어 있으며, 상기 암조인트에는 굴착로드의 내부에 설치된 시멘트풀 공급관의 하단이 고정 연결되는 소경 연결부와, 상기 소경 연결부에 고정 연결된 채 상기 굴착로드의 상단에 장착된 수조인트의 소경 연결부에 삽탈가능하게 연결되는 연결단관 및 상기 소경 연결부의 주위에 일정간격으로 형성되는 복수의 연결공이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 굴착로드는 그 내부에는 복수의 통공이 일정간격으로 형성되어 있는 상,중,하부 지지판이 용접되어 있으며, 상기 하부 지지판의 저부에는 스프링으로 탄력지지된 채 하부 지지판에 형성된 복수의 통공을 개폐하는 체크밸브가 내설되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 메인축의 하단에 연결된 암조인트 및 굴착로드의 하단에 장착된 암조인트 각각에 형성된 복수의 연결공들 저부에는 링형 패킹이 내재되어 있으며, 상기 링형 패킹에는 복수의 연결공과 서로 연통하도록 장착되는 복수의 금속링이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 굴착로드의 하단에 장착되는 암조인트의 상면과 하부 지지판 사이의 굴착로드 하단에는 니플이 착탈가능하게 나사조립되는 청소구를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 기어박스의 상면에 상,하로 연결 설치된 시멘트풀 공급용 스위벨과 공압 공급용 스위벨을 이용하여 시멘트풀과 공압을 동시에 공급할 수 있도록 하는 효과가 있으며, 상기 공압 공급용 스위벨은 종래 기술의 멀티 스위벨에 비하여 구조가 간단하므로 저렴한 제작비로 제조할 수 있고, 또한 본 발명의 굴착로드에는 1개의 시멘트풀 공급관을 내설하는 간단한 구조로서 시멘트풀과 공압을 따로따로 공급할 수 있으므로 종래 기술과 같이 굴착로드 내부에 시멘트풀 공급관과 복수의 공압 공급관을 내설하는 것에 비하여 굴착로드를 저렴한 제작비로 제조할 수 있도록 하는 효과를 제공하며, 나아가 지반굴착장치의 전체 중량을 감량시킬 수 있도록 하여 지반굴착장치를 작동시키는데 소요되는 연료 및 전기 에너지를 절감시킬 수 있게 하는 장점이 있는 것이다.
도 1은 본 발명을 설명하기 위한 지반굴착장치의 일부 단면 구조도이며,
도 2는 본 발명의 지반굴착장치의 메인축 상,하단에 연결되는 시멘트풀 공급용 스위벨과 공압 공급용 스위벨 및 메인 암조인트 각각의 조립 상태도이고,
도 3은 본 발명의 지반굴착장치의 굴착로드 단면도이며,
도 4는 도 3의 A-A선 단면도이고,
도 5는 도 3의 B-B선 단면도이며,
도 6은 도 3의 C-C선 단면도이고,
도 7은 본 발명의 지반굴착장치의 메인축의 암조인트와 굴착로드의 수조인트의 조립상태 단면도이며,
도 8은 본 발명의 굴착로드 하단의 암조인트와 굴착로드 상단의 수조인트 연결상태 단면도이다.
본 발명에 의한 지반굴착장치에 대한 구체적인 실시예를 첨부한 도면에 따라서 상세히 설명하면 다음과 같다.
도면부호 1은 지반굴착장치를 나타내는 것으로, 상기 지반굴착장치(1)은 지상에 수직상으로 고정 설치된 리더(도시 생략)를 따라 상,하로 승강 이동이 가능하도록 설치된다.
상기 지반굴착장치(1)는 1대 이상의 모터(11)와, 상기 모터에 일체로 결합되어 모터의 회전동력을 감속시키는 유성기어감속기(12)와, 상기 유성기어감속기의 하단에 고정 부착된 채 유성기어감속기의 감속출력축(13)을 회전가능하게 지지하는 기어박스(14)와, 상기 기어박스의 일측에 회전가능하게 지지된 채 상기 감속출력축(13)에 설치된 구동기어(15)와 치합하는 연동기어(16)가 축착되어 있는 메인축(2)과, 상기 메인축의 상단(21)에 연결 설치되어 시멘트풀을 공급하는 시멘트풀 공급용 스위벨(17) 및 상기 메인축(2)의 하단(23)에 1단 이상으로 하향 연결 조립되는 복수의 굴착로드(3)를 구비하고 있다.
또한 상기 지반굴착장치(1)는 1단 이상으로 하향 연결되는 복수의 굴착로드(3)들 중 최하단측에 연결 조립되는 최하단측 굴착로드의 하단에 부착되어 지반을 굴착하는 오거헤드(도시 생략) 또는 해머드릴(도시 생략)을 포함하고 있다.
또한 상기 지반굴착장치(1)의 기어박스(14)에는 1축 내지 5축의 굴착로드(3)가 선택적으로 연결 조립되며, 상기?1축 내지 5축의 굴착로드들 각각은 1대 이상의 모터(11)로부터 회전동력을 전달받아 회전하면서 지반을 굴착하도록 구성되어 있다.
본 발명의 특징은, 지반굴착장치(1)의 기어박스(14)에 회전가능하게 설치된 메인축(2)의 상단에 시멘트풀을 공급하기 위한 시멘트풀 공급용 스위벨(17)과 공압을 공급하기 위한 공압 공급용 스위벨(4)을 상,하로 연결 설치하여 상기 메인축(2)을 통해 시멘트풀과 공압을 동시에 따로따로 공급할 수 있도록 구성한 것에 있다.
이를 위해, 상기 메인축(2)의 중심에는 시멘트풀을 공급하는 시멘트풀 공급관(23)보다 큰 직경의 공압통로(24)를 형성하며, 또한 상기 메인축(2)의 상단(21)및 하단(22)은 기어박스(14)의 상면 및 저면에서 각각 상,하로 돌출되도록 형성한 다음, 상기 공압 공급용 스위벨(4)은 기어박스(14)의 상면으로 돌출된 메인축(2)의 상단(21)이 회전가능하도록 상기한 상단(21) 외주를 감싸주는 상태로 설치하는 것이며, 상기 공압 공급용 스위벨(4) 위에는 시멘트풀 공급용 스위벨(17)이 연결 설치된다.
또한 상기 메인축(2)의 중심에 형성된 공압통로(24) 내부에는 시멘트풀 공급관(23)이 삽입 설치되는데, 상기 시멘트풀 공급관(23)의 상단은 상기 공압 공급용 스위벨(4)의 외통체(41)를 커버하는 덮개(42)에 형성된 중심공에 연결되며, 그 하단은 메인축(2)의 하단(22)을 감싸도록 부착되는 연결용 플랜지(26)에 복수의 체결볼트로 결합되는 암조인트(25)의 중심공(27)에 연결 설치된다.
그리고 상기 메인축(25)의 하단(22)에 연결되는 암조인트(25)의 중심공(27) 하단에는 연결단관(28)이 용접되어 고정 부착되어있다.
상기 메인축(2)의 하단에는 공압통로(24)의 하부가 하향으로 갈수록 점차로 넓어지면서 나팔관 모양으로 확관되는 확관부(29)가 형성되어 있으며, 상기 메인축(2)의 하단(22)에 연결되는 암조인트(25)의 중심공(27) 주위에는 일정간격으로 이격 형성되는 복수의 연결공(20)이 상,하로 관통하는 상태로 형성되어 있다.
상기 메인축(2)의 암조인트(25)에 형성된 복수의 연결공(20) 저부에는 연결단관(28)을 감싸는 상태로 링형 패킹(5a)이 설치되어 있으며, 상기 링형 패킹(5a)에는 상기한 복수의 연결공(20)과 같은 수를 갖는 복수의 금속링(51)이 일정간격으로 형성되어 있는데, 상기 복수의 금속링(51)은 금속재질의 단관으로 형성되어 있다. 따라서 상기 복수의 금속링(51)들은 고무재질로 된 상기 링형 패킹(5a)에 박힌 상태로 고정 부착되어 링형 패킹(5a)이 암조인트(25)와 이에 삽입 연결되는 굴착로드(3)의 수조인트(3a)로부터 압력을 받아 압착 변형되더라도 상기한 복수의 금속링(51)들은 변형되지 않게 된다.
한편, 상기 메인축(2)의 하단(22)에는 연결용 플랜지(26)를 고정시키기 위한 로크너트(Lock nut)가 나사체결되어 있으며, 상기 공압 공급용 스위벨(4)의 외통체(41) 일측에는 외부로부터 공급되는 공압을 공압호스(도시 생략)가 연결되는 공압주입구(43)가 형성되어 있고, 상기 메인축(2)의 상단(21) 외주에는 공압주입구(43)와 연통하는 환형통로(44)가 형성되어 있으며, 또한 상기 환형통로(44)의 일측에는 공압통로(24)와 연결되는 연결통로(45)가 형성되어 있다.
따라서 상기 메인축(2)이 회전하게 되더라도 시멘트풀 공급용 스위벨(17)의 시멘트풀 주입통로(18)를 통해 주입되는 시멘트풀은 메인축(2)의 중심부에 설치된 시멘트풀 공급관(24)으로 공급되는 것이며, 이와 동시에 공압 공급용 스위벨(4)의 외통체(41) 일측에 형성된 공압주입구(43)를 통해 주입되는 공압은 환형통로(44)와 연결통로(45)를 통해 공압통로(24)로 공급되는 것이다.
본 발명의 다른 특징은, 굴착로드(3)의 내부에 1개의 시멘트풀 공급관(6)을 내설하는 간단한 구조로서 시멘트풀과 공압이 각기 다른 통로를 통해 동시에 공급할 수 있도록 구성한 것에 있다.
이를 위해, 상기 굴착로드(3)의 상단에 장착되는 수조인트(3a)와 굴착로드의 하단에 장착되는 암조인트(3b) 각각의 중심부에는 굴착로드(3)의 내부에 장착되는 시멘트풀 공급관(6)의 상,하단이 용접으로 연결되는 소경 연결부(31a)(31b)가 마련되어 있으며, 상기 수조인트(3a)의 소경 연결부(31a) 하측으로는 시멘트풀 공급관(6)의 외경보다 큰 직경을 갖는 대경 연결통로(32)가 형성되어 있다.
따라서 상기 수조인트(3a)의 중심부는 대경 연결통로(32) 내측으로 삽입 설치되는 시멘트풀 공급관(6)에 의하여 이중관 구조로 형성된다.(도 3 참조)
또한 상기 수조인트(3a)의 상면에는 소경 연결부(31a) 주위에 일정간격으로 복수의 연결공(33)이 형성되어 있는데, 상기 복수의 연결공(33) 각각은 연결통로(34)에 의해 대경 연결통로(32)에 연결되어 있다.
그리고 상기 암조인트(3b)의 소경 연결부(31b) 하단에는 연결단관(35)의 상단이 삽입된 상태에서 용접으로 고정 부착되어 있고, 상기 연결단관(35)의 하단은 소경 연결부(31b) 하측의 암조인트(3b) 내측으로 돌출되어 있다.
또한 상기 암조인트(3b)의 상면에도 소경 연결부(31b) 주위에 일정간격으로 복수의 연결공(36)이 형성되어 있는데, 상기 복수의 연결공(36)들은 암조인트(3b)의 상면에서 그 내부를 향해 관통하는 상태로 형성되어 있다.
또한 상기 암조인트(3b)의 내부에도 전술한 메인축(2)의 하단(22)에 연결된 암조인트(25) 내부에 장착되는 링형 패킹(5a)과 동일한 구조로 된 링형 패킹(5b)이 연결단관(35)을 감싸는 상태로 장착되어 있으며, 상기 링형 패킹(5b)에도 복수의 연결공(36)들과 연결되는 복수의 금속링(51)이 일정간격으로 고정 부착되어 있다.
그리고 상기 굴착로드(3)의 내부에는 상,하단에 장착된 수조인트(3a)와 암조인트(3b) 각각의 소경 연결부(31a)(31b)를 연결하는 시멘트풀 공급관(6)을 붙잡아주는 상,중,하부 지지판(7a,7b,7c)이 고정 설치되어 있으며, 상기 상,중,하부 지지판 각각에는 복수의 통공(71,72,73)이 일정간격으로 형성되어 있다.
본 발명의 또다른 특징은, 상기 굴착로드(3)의 내부로 설정된 압력 이상으로 공급될 때에만 개방작동되는 체크밸브(8)를 구비한 것에 있다.
상기 체크밸브(8)는 하부 지지판(7c) 저부에 위치하여 시멘트풀 공급관(6)을 따라 탄력적으로 상,하 승강이동이 가능하도록 스프링(81)에 의해 탄력지지되어 있으며, 상기 체크밸브(8)는 하부 지지판(7c)에 형성된 복수의 통공(73)의 반경보다 큰 반경을 갖는 원형으로 형성되어 있다. 또한 상기 체크밸브(8)의 상면에는 폐쇄작동시 하부 지지판(7c)에 형성된 복수의 통공(73)을 기밀하게 밀폐하기 위한 밀폐용 오링(부호 생략)이 장착되어 있다.
상기 굴착로드(3)의 하단 양측에는 니플(37)이 나사조립되는 청소구(38)가 구비되어 있다. 따라서 상기 하부 지지판(7c)과 암조인트(3b) 사이의 공간부로 토사 등의 이물질이 침투하였을 때에는 상기한 니플(37)을 나사풀림하여 청소구(38)를 개방시키고, 이어서 개방된 청소구(38)를 통해 이물질을 제거할 수 있도록 하므로써 체크밸브(8)의 오작동이 발생을 방지함과 동시 항시 정확한 개폐작동이 이루어질 수 있도록 하였다.
이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 작용을 설명하면 다음과 같다.
상기 지반굴착장치(1)는 메인축(2)의 하단(22)에 장착된 암조인트(25)에 굴착로드(3)의 상단에 장착된 수조인트(3a)를 삽입한 다음 종래 기술과 같이 상기 암조인트(25) 양측에 형성되어 있는 핀구멍으로 결합핀을 끼워주게 되면 상기 메인축(2)의 하단(22)에 장착된 암조인트(25)에 굴착로드(3) 상단에 장착된 수조인트(3a)가 연결 조립되는 것이며, 이때 상기 굴착로드(3) 상단에 장착된 수조인트(3a)는 메인축(2)의 하단(22)에 연결된 암조인트(25) 내부에 삽입 장착된 링형 패킹(5a)을 탄력적으로 압착하는 상태로 암조인트(25)에 결합되는 것인데(도 7 참조), 이때 상기 링형 패킹(5a)이 암조인트(25)와 수조인트(3a) 사이에서 압착 변형되더라도 금속재질로 된 복수의 금속링(51)들은 변형되지 않고 상기 암조인트(25)에 형성된 복수의 연결공(20)들과 수조인트(3a)에 형성된 복수의 연결공(33)들을 연결시키게 되는 것이다.
이어서 상기 메인축(2)에 연결되는 상측의 굴착로드(3)의 하단에 하측의 굴착로드(3-1 : 대표적으로 설명할 때에는 부호 '3'으로 표기함)를 연결시키고자 할 때에는 상기한 상측ㅇ듸 굴착로드(3) 하단에 장착된 암조인트(3b)에 하측의 굴착로드(3-1) 상단에 장착된 수조인트(3a)를 삽입하여 연결 조립하는데, 이 경우에도 상기한 상측의 굴착로드(3) 하단에 장착된 암조인트(3b)의 외주 양측에 형성되어 있는 핀구멍으로 결합핀을 끼워주는 방법으로 상기한 암조인트(3b)에 삽입된 하측의 굴착로드(3-1) 상단의 수조인트(3a)를 연결 조립하는 것이며(도 8 참조), 이때에도 상측의 굴착로드(3a)의 하단에 장착된 암조인트(3b)와 하측의 굴착로드(3-1)의 상단에 장착된 수조인트(3a) 사이에 개재된 링형 패킹(5b)이 압착되더라도 복수의 금속링(51)들은 변형되지 않게 되므로 상기한 암조인트(3b)에 형성된 복수의 연결공(36)들과 상기한 수조인트(3a)에 형성된 복수의 연결공(33)들이 서로 연결시키게 되며, 또한 상기한 암조인트(3b)의 연결공(36)들과 수조인트(3a)의 연결공(33)들이 수직상으로 일치하지 않고 서로 어긋나게 조립되더라도 상기한 암조인트(3b)의 연결공(36)들을 통해 공급되는 공압이 수조인트(3a)의 연결공(33)들을 통해 원활하게 공급되는 것이다.
상기와 같은 연결 조립방법으로 복수의 굴착로드(3)들을 다단상으로 연속해서 수직 연결하면서 지반을 설정된 깊이로 굴착하게 되는 것인데, 본 발명의 지반굴착장치(1)은 메인축(2)의 상단에 상,하로 연결 설치된 시멘트풀 공급용 스위벨(17)과 공압 공급용 스위벨(4)을 통해 시멘트풀과 공압을 동시에 공급하게 되더라도 상기한 시멘트풀과 공압은 메인축(2)에 다단상으로 연결되는 복수의 굴착로드(3)들 각각에 분리 형성된 통로를 통해 동시에 공급할 수 있는 것이다.
먼저, 상기 메인축(2)의 상단(21)에 연결 조립된 공압 공급용 스위벨(4) 위에 설치되어 있는 시멘트풀 공급용 스위벨(17)을 통해 공급되는 시멘트풀이 메인축(2)의 하단(22)에 다단상으로 연결 조립되는 복수의 굴착로드(3)에 형성된 시멘트풀 공급관(6)으로 공급되는 과정을 설명한다.
상기 시멘트풀 공급용 스위벨(17)을 통해 공급되는 시멘트풀은 도 2의 도시와 같이 시멘트풀 주입통로(18)로 주입되어 메인축(2)의 공압통로(24) 내측에 삽입 설치된 시멘트풀 공급관(23)을 통해 공급되는 것이며, 이어서 도 7의 도시와 같이 메인축(2)의 하단(22)에 조립된 암조인트(25)의 중심공(27)에 용접된 연결단관(28)이 연결되는 굴착로드(3) 상단에 장착된 수조인트(3a)의 소경 연결부(31a)와 상기 소경 연결부(31a)에 상단이 삽입된 상태로 용접 연결된 시멘트풀 공급관(6)으로 공급되는 것이다.
또한 상기 시멘트풀 공급관(6)으로 공급되는 시멘트풀은 상측의 굴착로드(3) 하단에 장착된 암조인트(3b)의 소경 연결부(31b)에 용접 연결된 연결단관(35)으로 통해 하측의 굴착로드(3-1)의 내부에 설치된 시멘트풀 공급관(6)으로 공급된다.
즉, 도 8의 도시와 같이 상측의 굴착로드(3)의 하단에 장착된 암조인트(3b)에는 하측의 굴착로드(3-1)의 상단에 장착된 수조인트(3a)가 삽입 연결되는데, 이때 상측의 굴착로드(3)의 하단에 장착된 암조인트(3b)의 소경 연결부(31b)에 용접 연결된 연결단관(35)이 하측의 굴착로드(3-1) 상단에 장착된 수조인트(3a)의 소경 연결부(31a) 속으로 삽입되는 상태로 연결되는 것이며, 또한 상측의 굴착로드(3)의 상,하단에 장착된 수조인트(3a)와 암조인트(3b)를 연결하는 시멘트풀 공급관(6)으로 공급되는 시멘트풀은 하측의 굴착로드(3-1) 상단의 수조인트(3a)와 하단의 암조인트(3b)를 연결하는 시멘트풀 공급관(6)으로 전량 공급되는 것이다.
따라서 상기 지반굴착장치(1)의 메인축(2) 상방에 설치되어 있는 시멘트풀 공급용 스위벨(17)을 통해 공급되는 시멘트풀은 상기 메인축(2)의 하단에 다단상으로 연속해서 수직 연결되는 복수의 굴착로드(3) 내부 각각에 하나씩 설치된 채 수직상으로 연결되는 복수의 시멘트풀 공급관(6)을 통해 오거헤드 등에 공급되면서 굴착되는 토사를 향해 배출되는 것이다.
다음, 상기 메인축(2)의 상단(21)에 연결 조립된 공압 공급용 스위벨(4)을 통해 공급되는 공압이 메인축(2)의 하단(22)에 다단상으로 연결 조립되는 복수의 굴착로드(3) 내부를 통해 단계적으로 하향 공급되는 과정을 설명한다.
상기 공압 공급용 스위벨(4)의 외통체(41) 일측에 형성된 공압주입구(43)를 동해 주입되는 공압은 메인축(2)의 상단(21)에 형성된 환형통로(44)와 연결통로(45)를 통해 상기 메인축(2)의 중심에 형성된 공압통로(24)로 공급되는 것이며, 상기 공압통로(24)로 공급된 공압은 공압통로(24)의 하단에 형성된 확관부(29)에 연결되도록 암조인트(25)의 중심공(27) 주변에 일정간격으로 형성된 복수의 연결공(20)을 통해 배출되는데, 이때 상기 암조인트(25)에 삽입 연결되는 굴착로드(3) 상단에 장착된 수조인트(3a)는 상기한 복수의 연결공(20) 저부에 내재되어 있는 링형 패킹(5a)을 탄력적으로 압착하는 상태로 암조인트(25)에 연결 조립됨과 동시에 상기한 수조인트(3a)의 소경 연결부(31a) 주위에 일정간격으로 형성되어 있는 복수의 연결공(33)들은 상기 링형 패킹(5a)에 형성된 복수의 금속링(51)을 통해서 상기한 암조인트(25)에 형성된 복수의 연결공(20)들 각각에 연결된 상태가 된다.(도 7 참조)
따라서 상기 메인축(2)의 공압통로(24)로 공급되는 공압은 확관부(29)에 연결되는 복수의 연결공(20)과 상기 링형 패킹(5a)에 형성된 복수의 금속링(51) 및 상기 수조인트(3a)에 형성된 복수의 연결공(33)을 통해 상측의 굴착로드(3) 내부로 공급되는 것이다.
한편, 상기와 같이 상측의 굴착로드(3) 내부로 공급되는 공압은 시멘트풀 공급관(6)을 지지하도록 설치된 상,중,하부 지지판(7a,7b,7c) 각각에 형성된 복수의 통공(71,72,73)을 통해 상기 하부 지지판(7c)의 저부측에 탄력설치된 체크밸브(8)에 작용하게 되는데, 이때 상기 굴착로드(3)의 내부로 공급된 공압이 체크밸브(8)을 탄력지지하고 있는 스프링(81)의 탄력보다 셀 경우에는 상기 굴착로드(3)에 공급되는 공압이 하부 지지판(7c)에 형성된 복수의 통공(73)을 밀폐하고 있는 체크밸브(8)를 하향으로 밀어내게 되며, 이에 따라 상기 체크밸브(8)는 스프링(81)을 압축시키면서 복수의 통공(73)을 개방시키게 된다.
상기와 같이 상측의 굴착로드(3)의 하부 지지판(7c) 저부에 탄력설치된 체크밸브(8)가 도 8의 가상선부분과 같이 개방작동되면 상기 상측의 굴착로드(3) 하단의 암조인트(3b)에 형성된 복수의 연결공(36)과, 링형 패킹(5b)에 형성된 복수의 금속링(51) 및 하측의 굴착로드(3-1) 상단의 수조인트(3a)에 형성된 복수의 연결공(33)들은 서로간에 연결된 상태가 되는 것이며, 이에 따라 상측의 굴착로드(3)의 내부로 공급된 공압은 개방된 체크밸브(8)를 통해서 하측의 굴착로드(3-1)의 내부로 공급되는 것이다.
따라서 본 발명의 지반굴착장치(1)는 메인축(2)의 하단(22)에 복수의 굴착로드(3)를 다단상으로 연결 조립하여 지반굴착을 수행할 때 상기 메인축(2)의 상단에 상,하로 연결 설치된 시멘트풀 공급용 스위벨(17)과 공압 공급용 스위벨(4)을 통해 외부로부터 공급되는 시멘트풀과 공압을 상기 메인축(2)으로 동시에 공급할 수 있으며, 또한 동시 공급되는 시멘트풀과 공압은 서로 섞이지 않도록 각기 다른 통로를 통해 공급할 수 있는 것이다. 예를 들면, 시멘트풀은 메인축(2)의 공압통로(24) 내부에 삽입 설치된 시멘트풀 공급관(23)과 굴착로드(3)의 내부에 설치된 시멘트풀 공급관(6)으로 통해 공급되는 것이며, 공압은 메인축(2)의 중심에 형성된 공압통로(24)와 굴착로드(3)의 내부를 통해서 공급되는 것이다.
그러므로 본 발명의 지반굴착장치(1)는 연약지반 개량공사를 위해 메인측(2)에 다단상으로 연결 설치된 복수의 굴착로드(3)들 중 최하단에 조립 설치된 굴착로드의 하단에 부착된 오거헤드로 연약지반을 굴착할 때 시멘트풀과 공압을 동시에 배출시킬 수 있으며, 또는 최하단측 굴착로드(3)에 장착된 해머드릴로 지반굴착작업을 진행할 때에도 상기한 해머드릴을 작동시키기 위한 공압과 굴착되는 토사에 혼합시키기 위한 시멘트풀을 동시에 공급할 수 있게 되는 것이다.
1 : 지반굴착장치 11 : 모터
12 : 유성기어감속기 13 : 감속출력축
14 : 기어박스 15 : 구동기어
16 : 연동기어 17 : 시멘트풀 공급용 스위벨
18 : 시멘트풀 주입통로 2 : 메인축
20 : 연결공 21,22 : 상,하단
23 : 시멘트풀 공급관 24 : 공압통로
25 : 암조인트 26 : 연결용 플랜지
27 : 중심공 28 : 연결단관
29 : 확관부 3,3-1 : 굴착로드
3a : 수조인트 3b : 암조인트
31a,31b : 소경 연결부 32 : 대경 연결통로
33,36 : 연결공 34 : 연결통로
35 : 연결단관 37 : 니플
38 : 청소구 4 : 공압 공급용 스위벨
41 : 외통체 42 : 덮개
43 : 공압주입구 44,45 : 환형통로 및 연결통로
5a,5b : 링형 패킹 51 : 금속링
6 : 시멘트풀 공급관 7a,7b,7c : 상,중,하부 지지판
71,72,73 : 통공 8 : 체크밸브
81 : 스프링

Claims (6)

  1. 모터(11)와 상기 모터의 회전속도를 감속시키는 유성기어감속기(12)가 일체로 연결 조립되어 있는 오거 드라이브 유닛과, 상기 오거 드라이브 유닛의 유성기어감속기 하단으로 돌출하는 감속출력축(13)을 회전가능하게 지지하도록 상기 유성기어감속기의 하단에 연결 조립되는 기어박스(14)와, 상기 기어박스의 내부에 회전가능하도록 유성기어감속기의 감속출력축에 축착되는 구동기어(15)와, 상기 감속출력축에 대하여 일정간격으로 이격 설치된 채 상기 기어박스에 회전가능하게 설치되는 메인축(2)과, 상기 구동기어에 치합되도록 메인축(2)에 축착되는 연동기어(16)와, 상기 기어박스의 상방에 위치하도록 메인축의 상단에 연결 설치되어 시멘트풀을 공급하기 위한 시멘트풀 공급용 스위벨(17)과, 상기 메인축의 하단에 부착된 암조인트(25)에 연결 설치되는 굴착로드(3)로 구성되는 지반굴착장치에 있어서,
    상기 기어박스(14)의 상면과 시멘트풀 공급용 스위벨(17) 사이에 개재되는 상태로 설치되어 시멘트풀을 공급하는 상기 시멘트풀 공급용 스위벨(17)과는 별도로 공압을 공급하기 위한 공압 공급용 스위벨(4)을 더 포함하고 있되, 상기 공압 공급용 스위벨(4)은 기어박스(14)의 상면보다 높게 돌출되는 메인축(2)의 상단(21)을 회전가능하게 감싸도록 설치되는 구조로 형성되어 있으며,
    상기 메인축(2)의 중심부에는 시멘트풀 공급용 스위벨(17)의 시멘트풀 주입통로(18)와 연결되도록 삽입 설치되는 시멘트풀 공급관(23)보다 큰 직경을 갖는 공압통로(24)가 형성되어 있으며,
    상기 메인축(2)의 상단(21)에는 공압 공급용 스위벨(4)의 공압주입구(43)와 연결되는 환형통로(44) 및 상기 환형통로(44)와 공압통로(45)를 연결시키는 연결통로(45)가 형성되어 있으며,
    상기 시멘트풀 공급관(23)의 상단은 공압 공급용 스위벨(4)의 덮개(42)에 연결되어 있으며, 상기 시멘트풀 공급관(23)의 하단은 메인축(2)의 하단(22)에 연결되는 암조인트(25)의 중심에 형성된 중심공(27)에 연결되는 구조로 형성되어 있으며,
    상기 메인축(2)의 하단(22)에는 공압통로(24)를 나팔관 모양으로 확장시켜주는 확관부(29)가 형성되어 있으며,
    상기 메인축(2)의 하단에 연결된 암조인트(25)에는 공압통로(24) 하측에 형성된 확관부(29)와 연결되는 복수의 연결공(20)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 지반굴착장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 굴착로드(3)의 상단에는 메인축(2)의 암조인트(25)에 삽입 연결되는 수조인트(3a)가 장착되어 있으며, 상기 수조인트(3a)에는 메인축(2)의 암조인트(25) 중심공(27) 하단에 형성된 연결단관(28)이 삽탈가능하게 연결됨과 동시에 굴착로드(3)의 내부에 설치되는 시멘트풀 공급관(6)의 상단이 고정 연결되는 소경 연결부(31a)와, 상기 소경 연결부의 하단에 시멘트풀 공급관(6)보다 큰 직경을 갖도록 확관 형성된 대경 연결통로(32)와, 상기한 암조인트(25)에 형성된 복수의 연결공(20)들 각각에 연결되도록 상기 소경 연결부(31a)의 주위에 일정간격으로 형성되는 복수의 연결공(33) 및 상기 대경 연결통로(32)의 상측과 복수의 연결공(33)의 하측을 연결하는 복수의 연결통로(34)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 지반굴착장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 굴착로드(3)의 하단에는 그 상단에 장착된 수조인트(3a)가 삽입 연결되는 암조인트(3b)가 장착되어 있으며, 상기 암조인트(3b)에는 굴착로드(3)의 내부에 설치된 시멘트풀 공급관(6)의 하단이 고정 연결되는 소경 연결부(31b)와, 상기 소경 연결부에 고정 연결된 채 상기 굴착로드(3)의 상단에 장착된 수조인트(3a)의 소경 연결부(31a)에 삽탈가능하게 연결되는 연결단관(35) 및 상기 소경 연결부(31b)의 주위에 일정간격으로 형성되는 복수의 연결공(36)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 지반굴착장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 굴착로드(3)는 그 내부에 복수의 통공(71,72,73)이 일정간격으로 형성된 채 시멘트풀 공급관(6)을 지지하는 상,중,하부 지지판(7a,7b,7c)이 용접으로 고정 설치되어 있으며, 상기 하부 지지판(7c)의 저부에는 스프링(81)으로 탄력지지된 채 하부 지지판(7c)에 형성된 복수의 통공(73)들을 개폐하는 체크밸브(8)가 내설되어 있는 것을 특징으로 하는 지반굴착장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인축(2)의 하단(22)에 연결된 암조인트(25) 및 상기 굴착로드(3)의 하단에 장착된 암조인트(3b) 각각에 형성된 복수의 연결공(20)(36)들 저부에는 링형 패킹(5a)(5b)이 각각 내재되어 있으며, 상기 링형 패킹(5a)(5b)에는 암조인트(25)(3b) 및 수조인트(3a) 각각에 형성되어 있는 복수의 연결공들을 연결시키기 위한 복수의 금속링(51)이 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 지반굴착장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 굴착로드(3)의 하단에 장착되는 암조인트(3b)의 상면과 하부 지지판(7c) 사이의 굴착로드(3) 하단에는 니플(37)이 착탈가능하게 나사조립되는 청소구(38)를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.
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