KR101353499B1 - 터널배관공사용 파이프 삽입장치 및 이를 이용한 설치방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 협소한 작업공간에서 효율적이면서도 안정적으로 파이프 삽입이 가능하도록 한 터널배관공사용 파이프 삽입장치 및 이를 이용한 설치방법을 개시한다. 본 발명은 수평방향으로 형성된 한 쌍의 스키드 레일과, 상기 스키드 레일의 사이에 다수의 톱니가 연속되어 이루어진 한 쌍의 폴 라인을 포함하여 이루어진 베이스; 전방으로 파이프가 장착되고 상기 스키드 레일을 따라 이동되는 새들 유닛; 상기 새들 유닛을 전방으로 가압하여 상기 파이프를 전방 측으로 이동시키는 푸쉬 유닛; 및 상기 푸쉬 유닛과 결합되고 상기 폴 라인의 상기 톱니에 선택적으로 밀착 또는 이격되는 것으로 고정 및 고정해제 상태를 이루는 폴 유닛을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

터널배관공사용 파이프 삽입장치 및 이를 이용한 설치방법{Apparatus to pile pipe in tunnel and Method using the same}

본 발명은 터널배관공사용 파이프 삽입장치 및 이를 이용한 설치방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 협소한 작업공간에서 효율적이면서도 안정적으로 파이프 삽입이 가능하도록 한 터널배관공사용 파이프 삽입장치 및 이를 이용한 설치방법에 관한 것이다.

일반적으로, 터널공사와 같이 협소한 공간에서 파이프(강관)를 삽입설치하기 위해, 종래에는 파이프 삽입장치를 고정식인 새들 삽입방식으로 한 것이 검토되어 있다.

그러나, 이는 파이프 길이가 12m 이상인 만큼, 새들 삽입을 위해서는 새들 수량이 20여 개 이상 필요하게 되어, 별도의 작업인력 및 장비(크레인)투입이 불가피하다.

이에 작업시간이 장기화되는 문제점이 있으며, 별도의 새들 가이딩 장치 및 직진도, 직각도 등의 고도의 정밀성과 내구성을 필요하게 된다. 따라서 구조적으로 파이프의 길이가 길어지고, 중량물 작업시의 작업안전에 치명적인 영향을 미치게 되는 난제로 인해 작업이 불가 하는 등의 문제점을 야기한다.

본 발명은 위와 같은 문제점을 해소하기 위해 창안된 것으로서, 터널과 같은 협소한 공간에서 파이프의 길이와 관계없이 시공이 가능하고 작업자의 안전과 작업효율을 개선할 수 있는 터널배관공사용 파이프 삽입장치 및 이를 이용한 설치방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시 형태에 따르면, 수평방향으로 형성된 한 쌍의 스키드 레일과, 상기 스키드 레일의 사이에 다수의 톱니가 연속되어 이루어진 한 쌍의 폴 라인(pawl)을 포함하여 이루어진 베이스; 전방으로 파이프가 장착되고 상기 베이스를 따라 이동되는 새들 유닛; 상기 새들 유닛을 전방으로 가압하여 상기 파이프를 전방 측으로 이동시키는 푸쉬 유닛; 및 상기 푸쉬 유닛과 결합되고 상기 폴 라인의 상기 톱니에 선택적으로 밀착 또는 이격되는 것으로 고정 및 고정해제 상태를 이루는 폴 유닛(pawl unit)을 포함하여 이루어진 터널배관공사용 파이프 삽입장치가 제공된다.

상기 새들 유닛은, 상기 파이프가 전방에 장착되는 새들, 상기 새들과 연결되고 상기 푸쉬 유닛에 연결되어 전후로 이동되는 새들 지지대, 및 상기 새들 지지대의 내부에 장착된 실린더에 의해 상하로 승하강되며, 말단이 상기 폴 라인의 상기 톱니에 선택적으로 밀착 또는 이격되는 것으로 고정 및 고정해제 상태를 이루는 고정 새들을 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 폴 유닛은, 상기 폴 라인의 상기 톱니에 맞물리는 고정톱니가 형성된 고정부와, 상기 고정부를 상기 폴 라인의 상기 톱니로 선택적으로 밀착 또는 이탈시키는 승하강 작동부를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 베이스 상의 양 측면에는 안내로드가 각각 장착되고, 상기 고정부에는 상기 안내로드를 따라 안내되는 가이드편이 형성되고, 상기 안내로드의 단부와 상기 가이드편 사이에는 스프링이 장착되어, 상기 고정부가 하강되어 상기 폴 라인의 상기 톱니에 맞물리는 경우 수평방향으로 일정간격 유동이 가능한 것이 바람직하다.

상기 새들 지지대의 양 측면의 하부에는 상기 스키드 레일을 감싸도록 'ㄷ'자 형상의 안내 케이싱이 각각 장착되고, 상기 안내 케이싱 내측에는 상기 스키드 레일 상에서 활주되는 한 쌍의 롤러 베어링을 포함하여 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 상술한 터널배관공사용 파이프 삽입장치를 이용한 설치방법으로서, 상기 폴 유닛을 상기 베이스의 상기 폴 라인에 고정시키는 단계;상기 푸쉬 유닛을 작동하여 상기 새들 유닛을 전방으로 이동시켜 상기 파이프를 설치하는 단계; 상기 폴 유닛을 상기 베이스의 상기 폴 라인에서 이탈시켜 상기 푸쉬 유닛을 전방으로 이동시키는 단계; 및 상기 폴 유닛을 상기 베이스의 상기 폴 라인에 다시 고정시키고, 상기 푸쉬 유닛을 작동하여 상기 새들 유닛을 전방으로 이동시켜 상기 파이프를 설치하는 단계를 반복하여 이루어진 터널배관공사용 파이프 삽입장치를 이용한 설치방법이 제공된다.

본 발명에 따르면, 터널과 같은 협소한 공간에서 파이프의 길이와 관계없이 푸쉬 유닛을 점진적으로 이동시키는 것으로 용이하게 파이프의 설치가 가능하며, 베이스에 설치된 폴 라인과 이에 선택적으로 결합되는 폴 유닛을 통해 파이프 삽입시 작용되는 반력에 대한 충분한 지지가 가능하여 작업자의 안전과 작업효율을 대폭적으로 개선할 수 있는 효과가 있다.

또한 폴 라인에 대한 새들 유닛과 폴 유닛의 선택적 고정 및 이탈상태에 따라 파이프 삽입장치를 전진적으로 이동시키면서 파이프의 삽입설치가 가능하여 작업효율에 대한 대폭적인 개선이 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터널배관공사용 파이프 삽입장치를 보여주는 전체 구성도,
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 터널배관공사용 파이프 삽입장치의 주요구성을 보여주는 구성도,
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 터널배관공사용 파이프 삽입장치의 측단면(새들 유닛)의 구성을 보여주는 단면도,
도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 터널배관공사용 파이프 삽입장치의 주요구성을 보여주는 평면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터널배관공사용 파이프 삽입장치의 파이프 설치상태를 보여주는 상태도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터널배관공사용 파이프 삽입장치의 폴 유닛의 고정해제 상태를 보여주는 상태도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 터널배관공사용 파이프 삽입장치의 푸쉬 유닛 및 폴 유닛의 이동(파이프 삽입 방향으로 이동)되는 상태를 보여주는 상태도,
도 6은 도 5의 상태에서 폴 유닛을 다시 고정시킨 상태를 보여주는 상태도, 및
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 터널배관공사용 파이프 삽입장치의 푸쉬 유닛을 베이스 상에서 원위치시키는 상태를 보여주는 상태도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1과 같이, 본 발명의 파이프 삽입장치(100)는 터널(T) 내의 배관 공사 중에 파이프(P)를 삽입시키는 장치로서 제공된다. 앞서 언급한 바와 같이 터널 내의 배관공사는 공간적으로 협소하여 공간적 제약이 따르게 된다.

이를 위해, 도 2a 내지 도 2c와 같이 본 발명의 파이프 인서트 장치는 베이스(60) 상에 설치된 새들 유닛(30), 푸쉬 유닛(10), 폴 유닛(20), 및 윈치 유닛(40)을 포함한다.

구체적으로, 베이스(60) 상에는 중심에 위치하여 길이방향으로 폴 라인(55)이 형성되는데, 이 폴 라인(55)은 다수의 톱니가 직선방향을 따라 일렬로 배치된다. 또한 베이스(60) 상에는 폴 라인(55)의 양측으로 한 쌍의 스키드 레일(50a,50b; 도 2b 및 도 2c 참조)이 형성된다.

한편 베이스(60) 상에는 스키드 레일(50a,50b)을 따라 이동되는 푸쉬 유닛(10)과, 폴 라인(55)을 따라 이동하는 새들 유닛(30)이 서로 일렬로 배치된다(이들 유닛은 상호가 일렬로 결합).

새들 유닛(30)은 전방에 새들(31)이 형성되어 설치를 위한 파이프(P)가 고정된다(통상 플랜지 이음으로 결합 된다). 또한 새들(31)은 새들 지지대(32)와 연결되는데, 이 새들 지지대(32)의 내부에는 실린더(33)가 장착되고, 이 실린더(33)에는 고정 새들(34)이 장착된다. 이에 따라 실린더(33)의 작동으로 고정 새들(34)이 승하강될 수 있다.

한편, 이 고정 새들(34)은 도 2b와 같이 폴 라인(55) 상에서 승하강되고, 폴 라인(55)과 선택적으로 밀착 또는 이탈되는 것으로 고정 및 이탈상태를 이룰 수 있다. 이에 따라 새들 유닛(30)이 전진된 상태에서 푸쉬 유닛(10)과 폴 유닛(20)을 전방으로 끌어당기는 경우 고정 새들(34)이 하강되어 폴 라인(55)에 밀착된 상태를 이루게 된다. 한편 파이프 삽입시와 같이 푸쉬 유닛(10)을 통해 새들 유닛(30)이 밀어지는 경우에는 고정 새들(34)은 상승된 상태(즉 폴 라인과 이격된 상태)를 이루게 됨으로써 새들 유닛(30)의 전방 이동이 원활해지도록 할 수 있다. 이러한 작용에 대한 설명은 후술되는 작용설명에서 보다 구체적으로 설명한다.

상기한 구성에 있어서, 푸쉬 유닛(10)은 새들 유닛(30)을 전방으로 이동시키기 위한 유압 작동부(11)를 스키드 레일(50a,50b) 상에서 지지하기 위한 지지부(12)를 포함한다. 한편 푸쉬 유닛(10)에는 도 2b와 같이 스키드 레일(50a,50b) 상에서 활주되도록 한 쌍의 롤러 베어링(16a,16b)이 제공될 수 있다. 이때, 한 쌍의 롤러 베어링(16a,16b)은 안내 케이싱(15)에 장착될 수 있는데, 구체적으로 안내 케이싱(15)은 새들 유닛(30)의 새들 지지대(32)의 하부 양측으로 형성되어 스키드 레일(50a,50b)을 감싸도록 형성되고, 안내 케이싱(15)의 내측에는 스키드 레일(50a,50b)을 따라 활주하는 롤러 베어링(16a,16b)이 각각 장착된다.

한편 파이프(P)의 삽입시 파이프(P)을 가압하는 힘(푸쉬 유닛의 가압력)에 의해 파이프(P)와 푸쉬 유닛(10) 사이에 위치한 새들 유닛(30)이 들리는 현상이 발생 되는데, 이때 새들 유닛(30)이 베이스(60)에서 들리는 것을 방지하기 위해 안내 케이싱(15)은 대략 'ㄷ'자로 형성될 수 있다. 이에 따라 안내 케이싱(15)은 스키드 레일(50a,50b)의 하부를 지지함으로써 파이프(P)의 설치시 새들 유닛(30)이 상승되어 고정해제되는 것을 방지할 수 있다.

폴 유닛(20)은 상하로 승하강되도록 구성된 승하강 작동부(21)와 베이스(60) 상에 형성된 폴 라인(55)에 선택적으로 고정되는 고정부(22)를 포함한다. 이에 따라 승하강 작동부(21)에 의해 고정부(22)가 폴 라인(55,56) 상에 밀착 또는 이격되는 것으로 폴 유닛(20)의 고정상태가 설정 및 해제될 수 있다.

윈치 유닛(40)은 베이스(60)에 장착된 모터(M)와 모터(M)에 와이어(W)를 통해 연동되는 도르래(41)를 포함하고, 이 와이어(W)는 폴 유닛(20)에 연결되어, 경우에 따라 모터(M)를 가동하는 것으로 폴 유닛(20)을 견인시킬 수 있도록 구성되고, 이러한 견인력은 폴 유닛(20)에 일렬로 배치된 푸쉬 유닛(10) 및 새들 유닛(30)을 견인(서로 연결된 상태로 견인)하기 충분한 힘을 갖도록 한다.

한편, 도 2c와 같이, 베이스(60)의 양측에는 안내로드(61)가 각각 형성되고, 폴 유닛(20)은 안내 케이싱(15)의 양측에 가이드 편(25a,25b)이 각각 형성되어 안내로드(61) 상에서 폴 유닛(20)이 이동가능하도록 설치된다. 이때 가이드 편(25a,25b)과 안내로드(61)에는 스프링(62)이 장착되어 폴 유닛(20)의 수평방향의 이동을 탄성력에 의해 제한하게 된다. 이와 같은 구성으로 폴 유닛(20)의 고정부(22)가 폴 라인(55) 상에 밀착되는 경우 스프링(62)에 의해 폴 유닛(20)의 수평방향의 유동이 이루어짐으로써 폴 라인(55)의 톱니와 어긋나게 고정부(22)가 위치된 상태에서 불안정한 밀착된 상태가 이루어져도 폴 유닛(20)이 좌우(수평방향)로 약간씩 유동(버퍼)되는 것으로 적절한 위치로 톱니와의 밀착이 이루어질 수 있다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 터널배관공사용 파이프 삽입장치를 이용한 설치방법에 대해 도 2a 내지 도 7을 참조하여 설명한다.

우선, 도 2a를 참조하면, 푸쉬 유닛(10)을 통해 파이프(P)를 밀어 넣기 위해서는 가압시 푸쉬 유닛(10)에 작용되는 반력을 충분히 지지할 수 있도록 폴 유닛(20)을 베이스(60) 상에 지지하는 것이 요구된다. 이를 위해 도 2a와 같이 폴 유닛(20)의 고정부(22)를 승하강 작동부(21)를 통해 하강시켜 베이스(60)에 설치된 폴 라인(55)에 형성된 톱니에 밀착시켜 푸쉬 유닛(10)의 가압시 반력에 대한 확고한 지지상태를 유지할 수 있도록 한다.

도 3을 참조하면, 반력에 대한 폴 유닛(20)의 고정상태를 확고히 한 상태(폴 라인 상에 고정된 상태)에서 푸쉬 유닛(10)의 유압작동부(11)를 가동하여 새들 유닛(30)을 전방으로 가압시킨다. 이를 통해 새들 유닛(30)에 장착된 파이프(P)가 전방으로 이동되고, 이때 발생하는 반력은 폴 유닛(20)의 확고한 고정에 따라 유지될 수 있다.

도 4를 참조하면, 도 3과 같이 푸쉬 유닛(10)의 유압작동부(11)의 작동에 의해 피스톤의 행정길이만큼 파이프(P)가 이동된 상태에서, 폴 유닛(20)의 고정상태를 해제하여 푸쉬 유닛(10)을 전방으로 이동시킨다. 이는 파이프(P)의 전방이동을 위한 다음 단계를 이루기 위함이다.

도 5를 참조하면, 도 4의 상태에서 푸쉬 유닛(10)의 유압작동부(11)를 후진시키면 푸쉬 유닛(10)과 이와 연결된 폴 유닛(20)이 전방으로 이동될 수 있다. 이때 새들 유닛(30)의 고정 새들(34)은 실린더(33)에 의해 하강되어 폴 라인(55) 상에 밀착되는 것으로 고정이 이루어질 수 있다. 이에 따라 유압작동부(11)의 후진시 반력(고정력)을 발생시켜 앞선 공정에서 전진된 새들 유닛(30)으로 푸쉬 유닛(10)과 폴 유닛(20)의 이동이 이루어지도록 한다.

도 6을 참조하면, 도 5의 상태에서 푸쉬 유닛(10)이 전방으로 이동된 상태를 완료한 후, 폴 유닛(20)을 작동하여 폴 라인(55)에 고정부(22)를 밀착시킨 상태를 유지함으로써 다시 푸쉬 유닛(10)의 작동시 전달되는 반력에 대비할 수 있는 상태를 이루도록 한다. 이 상태에서 푸쉬 유닛(10)을 가동함으로써 파이프(P)를 터널 내로 점진적으로 삽입시킬 수 있다(이때 새들 유닛의 고정 새들은 상승된 상태로서 새들 유닛의 이동시 마찰력이 발생되는 것을 방지한다). 이와 같은 일련의 동작을 실시하는 것으로 파이프(P)의 터널 내 설치(삽입)가 가능하게 된다.

도 7을 참조하면, 도 2a 내지 도 6과 같은 일련의 공정으로 파이프(P)를 원하는 위치까지 이동시키는 것이 완료되면, 폴 유닛(10)의 고정상태를 해제하고, 이 상태에서 윈치 유닛(40)을 작동시켜 베이스(60)의 최초위치(도 2a의 위치)로 폴 유닛(20) 및 이와 연결된 푸쉬 유닛(10)과 새들 유닛(30)을 이동시키게 된다. 즉 윈치 유닛(40)은 풀 유닛(20)을 비롯한 푸쉬 유닛(10) 및 새들 유닛(30)을 원위치로 견인하기 위한 수단이다.

이와 같이 본 발명은 터널과 같이 협소한 작업공간에서 길이가 긴 파이프 등을 용이하게 삽입시켜 중량의 파이프 작업시 작업자의 안전을 고려할 수 있고, 작업능률을 보다 향상시킬 수 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 실시예에 대해서 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 얼마든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있을 것이다.

10 : 푸시 유닛
11 : 유압 작동부
12 : 지지부
20 : 폴 유닛
21 : 승하강 작동부
22 : 고정부
30 : 새들 유닛
31 : 새들
32 : 새들 지지대
33 : 실린더
34 : 고정 새들
40 : 윈치 유닛
60 : 베이스

Claims (6)

1. 수평방향으로 형성된 한 쌍의 스키드 레일과, 상기 스키드 레일의 사이에 직선방향으로 톱니가 연속되어 이루어진 폴(pawl) 라인이 형성된 베이스;
   전방으로 파이프가 장착되고 상기 베이스를 따라 이동되는 새들 유닛;
   상기 새들 유닛을 전방으로 가압하여 상기 파이프를 전방 측으로 이동시키는 푸쉬 유닛; 및
   상기 푸쉬 유닛과 결합되고 상기 폴 라인의 상기 톱니에 밀착 또는 이격되는 것으로 고정 및 고정해제 상태를 이루는 폴 유닛(pawl unit)을 포함하고,
   상기 새들 유닛은, 상기 파이프가 전방에 장착되는 새들과, 상기 새들과 연결되고 상기 푸쉬 유닛에 연결되어 전후로 이동되는 새들 지지대, 및 상기 새들 지지대의 내부에 장착된 실린더에 의해 상하로 승하강되며, 말단이 상기 폴 라인의 상기 톱니에 밀착 또는 이격되는 것으로 고정 및 고정해제 상태를 이루는 고정 새들을 포함하고,
   상기 새들 지지대의 양 측면의 하부에는 상기 스키드 레일을 감싸도록 'ㄷ'자 형상의 안내 케이싱이 각각 장착되고,
   상기 안내 케이싱 내측에는 상기 스키드 레일 상에서 활주되는 한 쌍의 롤러 베어링을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 터널배관공사용 파이프 삽입장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 폴 유닛은,
   상기 폴 라인의 상기 톱니에 맞물리는 고정톱니가 형성된 고정부와,
   상기 고정부를 상기 폴 라인의 상기 톱니로 밀착 또는 이탈시키는 승하강 작동부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 터널배관공사용 파이프 삽입장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 베이스 상의 양 측면에는 안내로드가 각각 장착되고, 상기 고정부에는 상기 안내로드를 따라 안내되는 가이드편이 형성되고, 상기 안내로드의 단부와 상기 가이드편 사이에는 스프링이 장착되어,
   상기 고정부가 하강되어 상기 폴 라인의 상기 톱니에 맞물리는 경우 수평방향으로 일정간격 유동이 가능한 것을 특징으로 하는 터널배관공사용 파이프 삽입장치.
5. 삭제
6. 제1항에 기재된 터널배관공사용 파이프 삽입장치를 이용한 설치방법으로서,
   상기 폴 유닛을 상기 베이스의 상기 폴 라인에 고정시키는 단계;
   상기 푸쉬 유닛을 작동하여 상기 새들 유닛을 전방으로 이동시켜 상기 파이프를 설치하는 단계;
   상기 폴 유닛을 상기 베이스의 상기 폴 라인에서 이탈시켜 상기 푸쉬 유닛을 전방으로 이동시키는 단계; 및
   상기 폴 유닛을 상기 베이스의 상기 폴 라인에 다시 고정시키고, 상기 푸쉬 유닛을 작동하여 상기 새들 유닛을 전방으로 이동시켜 상기 파이프를 설치하는 단계를 반복하여 이루어진 것을 특징으로 하는 터널배관공사용 파이프 삽입장치를 이용한 설치방법.
   

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